關鍵詞：Zeta電位、高濃度樣品、脂肪乳

      高濃度樣品的Zeta電位測試一直是用戶的關注點，而如何闡釋測試結果也是困惑用戶的問題之一。顆粒體系的Zeta電位取決于顆粒表面的化學組成和溶液環(huán)境，例如pH，鹽的種類和濃度，表面活性劑等等添加物的種類和含量。在一個稀釋的濃度下，Zeta電位和顆粒物的含量之間沒有必然聯系，然而當體系濃度超過一個臨界濃度時，需要考慮到顆粒所攜帶的電荷對于環(huán)境的貢獻、顆粒之間的相互作用力等等因素對于測試結果的影響。   

      在這篇應用報告中，我們使用丹東百特儀器公司最新推出的BeNano 90 Zeta納米粒度電位儀檢測了分散在水性環(huán)境中的不同濃度下的醫(yī)用脂肪乳的Zeta電位。BeNano中的毛細管電極，具有較短的4mm光程，即使對于濃度較高的樣品也可以進行有效測試。

原理和設備

      電泳光散射技術ELS是利用激光照射在樣品溶液或者懸浮液上，檢測向前角度的散射光信號。在樣品兩端施加一個電場，樣品中的帶點顆粒在電場力的驅動下進行電泳運動。由于顆粒的電泳運動，樣品的散射光的頻率會產生一個頻移，即多普勒頻移。利用數學方法處理散射光信號，得到散射光的頻率移動，進而得到顆粒的電泳運動速度，即電泳遷移率μ。通過Herry方程，我們把顆粒的電泳遷移率和其Zeta電位ζ聯系起來：

       其中ε為介電常數，??為溶劑粘度，f(κα)為Henry函數，κ為德拜半徑倒數，α代表粒徑，κα代表了雙電層厚度和顆粒半徑的比值。

      丹東百特公司的BeNano 90 Zeta納米粒度電位儀，使用波長671 nm，功率50 mW激光器作為光源，在90度角進行粒徑檢測，在12度角進行Zeta電位檢測。采用PALS相位分析光散射技術。

樣品制備和測試條件

      脂肪乳原液濃度為20% w/v，由于脂肪乳的配方中沒有發(fā)現鹽類，所以使用蒸餾水將脂肪乳樣品進行稀釋，配置成不同濃度的樣品。

      通過BeNano 90 Zeta內置的溫度控制系統(tǒng)開機默認測試溫度控制為25℃±0.1℃。樣品注入毛細管電極，利用電泳光散射進行Zeta電位測試。

       每一個樣品在放入樣品池后進行至少三次測試，以檢測結果的重復性和得到結果的標準偏差。

測試結果和討論

圖2. 不同濃度脂肪乳的Zeta電位

       通過圖2不同濃度下脂肪乳的Zeta電位曲線可以看出，在2% - 20% w/v較高濃度范圍內，樣品的Zeta電位值的幅值極低大約在5-7 mV范圍內。濃度低于2%時Zeta電位幅值隨濃度降低逐漸升高，直至0.5%濃度。臨界濃度出現在0.5%左右，0.5% - 0.002%的稀釋濃度范圍內，Zeta電位在-41mV至-44mV范圍內小幅波動，可以認為電位值在這個區(qū)間內是穩(wěn)定的。

      高濃度下脂肪乳的Zeta電位幅值極低，這可能是由于兩個原因造成的。

     1.由于脂肪乳顆粒濃度非常高，脂肪乳在電場力作用下的電泳運動受限，顆粒之間的相互碰撞和顆粒之間的相互作用力導致電泳速度較慢。

     2.脂肪乳本身所攜帶的電荷對于溶液環(huán)境做出了不可忽視的貢獻，增加了整體溶液環(huán)境的離子強度。相對較高的離子強度一定程度屏蔽了脂肪乳顆粒的Zeta電位。

     3.隨著濃度降低，以上兩個原因造成的影響逐漸降低，Zeta電位值向真實值回歸

我們可以認為，在臨界濃度0.5%以上的較高濃度范圍內檢測到的Zeta電位為表觀Zeta電位，并不代表體系的真實值。而在一個寬泛的稀釋濃度范圍內得到的相對穩(wěn)定的Zeta電位值代表了體系的真實電位水平。

結論

      這個應用報告中，我們采用了丹東百特公司的BeNano納米粒度及Zeta電位儀對于一系列濃度下脂肪乳樣品的Zeta電位進行了表征。結果展示出BeNano獨有的光路體系和光程極短的毛細管電極對于高濃度樣品的Zeta電位的表征能力。同時我們可以明顯的看出顆粒物濃度對于Zeta電位的影響。為了準確的得到體系的Zeta電位，我們建議用戶在不改變溶液環(huán)境的條件下，將高濃度樣品進行一定程度的稀釋，如果有必要的話更應該對于未知體系進行濃度滴定實驗。