维生素C（VC）具备优异的抗氧化、促进胶原蛋白合成、亮肤美白等功效，广泛应用于化妆品和医药领域，但其在水相中易受光、氧、高温影响发生氧化降解，成为制约其实际应用的核心瓶颈。传统VC包封技术存在诸多不足：卵磷脂-胆固醇脂质体易发生囊泡融合与活性成分泄漏；电喷雾壳聚糖纳米粒的制备工艺复杂、溶剂消耗量大，难以实现工业化量产；常规单相载体则无法高效实现VC与脂溶性维生素E（VE）的协同包封与递送。

相较于上述包封技术，W₁/O/W₂双乳液能为VC提供坚固且厚度可调的油相屏障，将其与外部环境物理隔离，同时其中间油相还可通过定制化设计或功能化修饰（如掺入亲脂性抗氧化剂）进一步提升对VC的保护功效。然而，如何实现该类双乳液的长期稳定，仍是当前研究亟待突破的重大挑战。

针对这一难题，汕头大学化学化工学院武志林教授、董正亚教授团队联合安利中国研发中心，利用超声微反应器（USMR）可精准调控声空化的特性，制备出稳定的W₁/O/W₂双乳液，实现VC在内部水相、VE在中间油相的同步包封，为其在化妆品、医药、食品领域的应用提供新方案。相关研究以“Ultrasonic microreactor-mediated fabrication of stable W1/O/W2 double emulsions for efficient vitamin C encapsulation”为题目，发表在期刊《Ultrasonics Sonochemistry》上。

本文要点：

1、研究针对传统双乳液制备方法存在的液滴粒径分布宽、稳定性差、包封效率低等问题，采用USMR精准调控声空化效应，先将初级W1/O液滴破碎至约100 nm，再构建微米级W1/O/W2双乳液体系，其平均粒径可通过超声功率和流速调控在1.1–2.5 μm。

2、在内部水相引入魔芋葡甘聚糖（KGM）形成弱凝胶网络，提升体系结构完整性，抑制液滴聚结和渗透交换；油相掺入VE，与水相VC形成协同抗氧化体系。系统优化了超声功率、流速、油水比、乳化剂浓度等关键参数，阐明超声能量输入与乳液界面稳定性之间的耦合作用机制。

3、在超声功率20 W、油水比2:8、流速6 mL/min的最优条件下，制得的双乳液VC包封效率高达80%，物理稳定性优异：2800×g离心20 min无明显相分离，60℃加速热储存12 h液滴粒径变化微小，室温下粒径和形貌可保持稳定长达35天；且新鲜乳液的DPPH和ABTS自由基清除率接近100%，60℃储存12 h仍能保留85%以上的清除活性，在pH 3–7的酸性及中性环境中抗氧化性能表现最优。

4、此外，研究证实VC的掺入不会影响双乳液的界面电荷和形貌，KGM因非离子特性，在宽pH范围内比传统离子多糖更稳定，甘油的添加则可降低界面张力、提升空化效率，进一步优化乳液性能。

5、该超声微反应器实现了双乳液的精准、可控、连续制备，结合KGM内相凝胶稳定策略，有效解决了氧化敏感活性成分（如VC）的包封和稳定递送难题，为双乳液的结构优化及其在化妆品、食品等领域的工业化应用奠定了理论与技术基础。

超声微反应器（USMR）相较于传统乳化方法，制备W1/O/W2双乳液的核心技术优势是什么？

① USMR利用受限空间效应强化声空化，在4mm微通道内形成均匀的空化场，无能量衰减“死区”，避免局部过热，液滴破碎更均一，粒径分布窄；

② 可精准调控超声功率、流速等参数，实现对液滴尺寸的精细控制，能将W₁/O初级液滴破碎至～100nm的纳米级，为双乳液稳定奠定基础；

③ 融合超声高能量密度与微流控精准控制，可连续化制备，兼具可控性和工业化潜力，且所需乳化剂浓度更低；

④ 相较于传统超声，USMR的驻波共振结构能有效保留双乳液的界面结构，减少内相破裂，提升VC包封效率。

魔芋葡甘聚糖（KGM）和维生素E（VE）在W1/O/W2双乳液体系中分别承担什么角色，其作用机制有何不同？

• KGM是内水相的凝胶稳定剂，非离子多糖，pH/离子强度适应性强；其通过分子间氢键形成弱凝胶网络，提升内水相粘度，抑制液滴的布朗运动和聚结，同时减少水相的渗透交换，增强乳液的物理稳定性，且不影响USMR的空化破碎效果。

• VE是油相的协同抗氧化剂，脂溶性；富集在油-水界面，通过氢原子捐赠清除活性氧（ROS），成为VC的“第一道防线”，减少自由基进入内水相，同时与乳化剂形成复合界面层，抑制氧气扩散，为VC提供“牺牲性保护”，提升其抗氧化稳定性。

图1. (a) W₁/O 纳米乳液与 W₁/O/W₂双乳液的制备流程示意图；(b) 超声微反应器内的合成原理示意图

图2. (a) 不同流速对 W₁/O 纳米乳液液滴粒径的影响（制备条件：聚甘油蓖麻醇酯浓度 5%、油水比 3:1、超声功率 40 W、魔芋葡甘聚糖浓度 1%、氯化钠浓度 0.75%、甘油浓度 40%）；(b) 不同乳化剂浓度对 W₁/O 纳米乳液液滴粒径的影响，及其在 25℃下储存 14 天和 28 天后的粒径变化（制备条件：流速 6 mL/min、油水比 3:1、超声功率 40 W、魔芋葡甘聚糖浓度 0.1%、氯化钠浓度 0.75%、甘油浓度 40%）；(c) 不同乳化剂浓度对油水界面张力的影响；(d) 不同乳化剂浓度下 W₁/O 纳米乳液的外观光学照片

图3. (a) 添加魔芋葡甘聚糖对 W₁/O 纳米乳液液滴粒径分布的影响；(b) 添加与未添加魔芋葡甘聚糖的 W₁/O 纳米乳液外观光学照片（制备条件：流速 6 mL/min、油水比 3:1、超声功率 40 W、聚甘油蓖麻醇酯浓度 5%、甘油浓度 40%、氯化钠浓度 0.75%）；(c)~(d) 25℃下魔芋葡甘聚糖浓度对 W₁相剪切应力和表观黏度的影响；(e) 内水相比例对 W₁/O 纳米乳液液滴粒径的影响（制备条件：流速 6 mL/min、超声功率 40 W、聚甘油蓖麻醇酯浓度 5%、魔芋葡甘聚糖浓度 1%、甘油浓度 40%、氯化钠浓度 0.75%）；(f) 甘油含量对 W₁/O 纳米乳液液滴粒径的影响（制备条件：流速 6 mL/min、油水比 3:1、超声功率 40 W、聚甘油蓖麻醇酯浓度 5%、氯化钠浓度 0.75%）

图4. (a)~(c) 不同单硬脂酸甘油酯浓度下制备的 W₁/O/W₂乳液的透射电镜照片；(d)~(f) 不同超声功率下制备的 W₁/O/W₂乳液的激光共聚焦扫描显微镜照片（W₁/O 纳米乳液制备条件：流速 6 mL/min、油水比 3:1、超声功率 40 W、聚甘油蓖麻醇酯浓度 5%、氯化钠浓度 0.75%、甘油浓度 40%；W₁/O/W₂乳液制备条件：水油比 4:1、吐温 80 浓度 2%、流速 6 mL/min）；(g)~(i) 不同流速下制备的 W₁/O/W₂乳液的激光共聚焦扫描显微镜照片（W₁/O 纳米乳液制备条件：流速 6 mL/min、油水比 3:1、超声功率 40 W、聚甘油蓖麻醇酯浓度 5%、氯化钠浓度 0.75%、甘油浓度 40%；W₁/O/W₂乳液制备条件：水油比 4:1、吐温 80 浓度 2%、超声功率 20 W）

图5. (a) 不同流速下制备的双乳液在室温储存 35 天内的粒径稳定性（双乳液制备条件：水油比 4:1、吐温 80 浓度 2%、超声功率 20 W）；(b) 不同超声功率下制备的双乳液在室温储存 35 天内的粒径稳定性（双乳液制备条件：水油比 4:1、吐温 80 浓度 2%、流速 6 mL/min）；(c) 不同油水比（W₁/O 纳米乳液与 W₂相的体积比）的双乳液在 60℃下储存 12 小时后的粒径稳定性（双乳液制备条件：流速 6 mL/min、吐温 80 浓度 2%、超声功率 20 W）；(d)~(g) 不同魔芋葡甘聚糖浓度的双乳液在 60℃下储存 12 小时后的粒径分布（W₁/O/W₂乳液制备条件：水油比 4:1、吐温 80 浓度 2%、超声功率 20 W、流速 6 mL/min）。所有 W₁/O 纳米乳液的制备条件均为：流速 6 mL/min、油水比 3:1、超声功率 40 W、聚甘油蓖麻醇酯浓度 5%、氯化钠浓度 0.75%、甘油浓度 40%

图6. (a) 添加不同含量维生素 C 的双乳液的 Zeta 电位对比；(b) 添加不同含量维生素 C 的双乳液的液滴粒径及界面张力变化；(c)、(d) 仅包封维生素 C 的双乳液与同时包封维生素 C（W₁相）和维生素 E（油相）的双乳液，在 60℃储存过程中 DPPH 自由基和 ABTS 自由基清除率的变化（W₁/O 纳米乳液制备条件：流速 6 mL/min、油水比 3:1、超声功率 40 W、聚甘油蓖麻醇酯浓度 5%、氯化钠浓度 0.75%、甘油浓度 40%；W₁/O/W₂乳液制备条件：水油比 4:1、吐温 80 浓度 2%、超声功率 20 W、流速 6 mL/min）

图7. (a)、(b) 双乳液在不同 pH 条件下储存一周后的液滴粒径和包封效率变化；(c)、(d) 油相中添加维生素 E 且包封维生素 C 的双乳液，在不同 pH 条件下储存一周后的 DPPH 自由基和 ABTS 自由基清除率（W₁/O 纳米乳液制备条件：流速 6 mL/min、油水比 3:1、超声功率 40 W、聚甘油蓖麻醇酯浓度 5%、氯化钠浓度 0.75%、甘油浓度 40%；W₁/O/W₂乳液制备条件：水油比 4:1、吐温 80 浓度 2%、超声功率 20 W、流速 6 mL/min）

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2026.107786

(本文仅供参考学习及传递微流控研究成果，版权归原作者所有，如侵犯权益，请联系删除)