全 文 ：·综述与专论· 2013年第12期
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN
乳液根据粒径的大小可以分为 3 类 ：（1）传统
乳液 ：粒径介于 100 nm-100 μm，体系具有比较高
的自由能、热力学不稳定且不透明。传统乳液的粒
径与光的波长相近，能强烈的折射光波。（2）纳米乳：
粒径介于 10-100 nm，该体系依然是热力学不稳定
体系。纳米乳粒径小，有较好的稳定性。纳米乳粒
径小于光波长，呈现半透明状。（3）微乳 ：粒径介
于 2-50 nm，微乳是热力学稳定体系，通常为透明状，
倾向于自发形成［1］。
纳米乳作为载体具备以下优势：（1）相比于微乳，
使用的表面活性剂少 ；（2）稳定性好，有良好的渗
透性 ；（3）可以作为不稳定的脂质体和囊泡的替代
物；（4）可以作为制备纳米胶囊和纳米球的初始物［2］。
这些优点使得纳米乳在美容业、农业、化工业、药
剂学等领域得到了广泛应用［3］。本研究主要针对纳
收稿日期 ：2013-06-08
基金项目 ：青岛市应用基础研究项目［12-1-4-1-（3）-jch］
作者简介 ：陈风平，女，硕士研究生，研究方向 ：生化与纳米生物技术 ；E-mail ：fengping1989@163.com
通讯作者 ：刘晨光，男，博士，研究方向 ：生化与纳米生物技术 ；E-mail ：liucg@ouc.edu.cn
纳米乳研究进展
陈风平  刘晨光
（中国海洋大学海洋生命学院，青岛 266003）
摘 要 ： 纳米乳是粒径介于 10-100 nm 的乳液，是非均衡系统，不能自发形成。它能够提高易降解物质的生物利用度和对
环境的耐受性。近年来对纳米乳的应用研究获得了广泛的关注。对纳米乳的制备方法，纳米乳在食品、医药和化妆品上的应用做
简要介绍，指出纳米乳研究中存在的问题，并对纳米乳的发展方向进行展望。
关键词 ： 纳米乳 制备方法 应用 前景
Advances in Nanoemulsions Research
Chen Fengping Liu Chenguang
（Ocean University of China，College of Marine Life Sciences，Qingdao 266003）
Abstract:  Nanoemulsion has droplet with mean radius between 10 nm to 100 nm. Nanoemulsions, as nonequilibrium systems, cannot
form spontaneously. Nanoemulsions can increase the bioavailability of insoluble substances and their resistance to environment stress.The study
of basic and applied aspects of nanoemulsions is receiving increasing attention in recent years. This paper summarized emulsification methods
of nanoemulsions and their applications in food, pharmaceutical and cosmetic industry, and pointed out the limiting factors in nanoemulsion
application.
Key words:  Nanoemulsion Emulsification methods Application Prospect
米乳的制备方法、应用现状及存在问题进行概述。
1 纳米乳的制备方法
纳米乳是热力学不稳定的体系，不能自发地形
成，故纳米乳的形成需要能量。根据能量获得方式
的不同将制备纳米乳的方法分为高能量制备方法和
低能量制备方法［4］。高能量制备方法是输入机械能，
低能量制备方法是利用体系本身存在的化学能。
1.1 高能量制备方法
高能量制备方法有超声法、剪切搅拌法、高
压均质法。超声法制备纳米乳的机制目前尚不完全
清楚，一种理论是超声波在液体内部形成气泡即声
空化 ：液体内部的气泡增大，急剧破碎，气泡破碎
时提供了足够的能量形成纳米乳［5］。超声方法能在
短时间内制备粒径较小的纳米乳体系，控制超声条
件可以制备不同粒径的纳米乳，在试验研究中应用
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第12期44
广泛。高压均质法是让粗乳液经过工作阀，在高压
条件下产生强烈的剪切，撞击和空穴作用得到纳米
乳［6］。高压均质仪在工业大规模生产中广泛使用，
通过高压均质法制备的纳米乳有很好的均一性。剪
切搅拌法利用特殊设计的高剪切均质乳化机转子和
定子，在电机的高速驱动下，产生的高线速度和高
频机械效应，生成纳米乳［7］。剪切搅拌法与其他两
种高能量方法相比，其产生的粒径的大小和均一性
要差［8］。
1.2 低能量制备方法
1.2.1 PIC 方法 PIC（Phase inversion composition）
方法是在温度不变的时候，改变体系的组成形成纳
米乳［9］。具体步骤是室温下将两种液体混合，一
种是纯水相，一种是油、水可溶的溶剂和表面活性
剂的混合液体，用水或油突然将体系稀释生成纳米
乳［10］。Miller 提出的观点认为，两种热力学稳定的
体系混合时，造成界面的扰动，这种扰动使得水溶
性的液体从油相中进入水相，使得界面的表面积增
大，形成了纳米级的液滴［11］（图 1）。
成纳米乳。这个方法的原理是利用特殊的非离子型
表面活性剂在特定的温度下，其亲水亲油性发生转
变［7，13，14］（图 2）。
图 1 PIC 方法制备纳米乳的原理图［12］
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⻱࣋ᨵ᣼
≤
A B
C D
a：当温度低于相转变温度时，体系中存在粗乳液和亲水性的表面活性剂；b：
当温度升高，表面活性剂逐渐由亲水性变为疏水性，溶解在油相中 ；c ：当
温度到达相转变温度时，形成了双连续相微乳；d：当温度高于相转变温度时，
乳液发生变化，水进入到油相和疏水性表面活性剂之间，当体系突然被用
冷水稀释冷却时，表面活性剂迅速变为亲水性，引发了自乳化，在迅速搅
拌的时候进入水相，形成纳米乳
图 2 PIT 方法原理［15］
1.2.3 自乳化方法 自乳化（Spontaneous emulsifica-
tion）是将油相（油、脂溶性的表面活性剂或能溶于
水的溶剂）和水相（水、亲水的表面活性剂）混合，
形成纳米乳。自乳化方法形成纳米乳有不同的机制
（两相之间溶剂的扩散，界面扰动，表面张力梯度，
分散机制，浓缩机制）。不同的体系组成会通过不同
的机制生成纳米乳，且各相的组成也决定生成机制：
如油相的性质和表面活性剂的性质［16］。
1.2.4 溶剂替代法 溶剂替代（Solvent displacement）
方法是将含有水可溶的有机溶剂与脂溶性生物活性
成分的油相、含有乳化剂的水相混合，有机溶剂迅
速扩散到水相中，形成纳米乳。有机溶剂可以通过
减压的方法从体系中去除［17，18］。
低能量的方法制备过程只需要简单的混合，可
以工业化生产，能产生均一的粒径，在制备过程
中保护易分解物质，但是表面活性剂和油的比例
（Surfactant-to-oil ratio，SOR）> 0.5。高能量方法与
1.2.2 PIT 方法 PIT（Phase inversion point）方法是
体系组成固定不变，改变温度生成纳米乳。PIT 方
法是由 Shinoda（1968）和 Saito（1969）提出的，将
油相和表面活性剂混合，升高体系的温度，即在相
转变温度的时候，突然冷却稀释（用水或者油），生
2013年第12期 45陈风平等 ：纳米乳研究进展
低能量方法相比，SOR< 0.1，但是需要特殊的设备
才能产生出粒径小于 100 nm 的纳米乳［4］。可以根据
纳米乳用途不同，选择最合适的制备纳米乳的方法，
如当包埋在医药方面经常用到的敏感的物质（多肽、
蛋白和核酸等），使用高能量方法会造成药物的降解，
应该选用低能化制备方法。
2 纳米乳的应用
2.1 在食品工业中的应用
纳米乳可以增加食品中生物活性物质的生物利
用度，这些物质能够增强体质，预防疾病。现在市
场上已经有胶囊或者是药片，然而这些形式的产品
容易破坏生物活性物物质的活性且其生物利用率很
低，尤其是脂溶性的物质很难溶于水，这样就很难
保证产品的保健功能［19-21］。 纳米乳可以防止生物活
性物质的降解，并且提高其生物利用率［22］，降低活
性成分对食品外观的影响。此外，纳米乳可以防止
食品腐败（如含有脂质的食品很容易被氧化），增加
食品货架期，且不影响食品的口感。
2.1.1 纳米乳作为活性成分的载体 纳米乳包埋食
品中的脂溶性活性成分可以分为 4 类，第一类 ：脂
肪酸（Ω-3 族脂肪酸）；第二类 ：胡萝卜素（β-胡萝
卜素）；第三类 ：抗氧化剂（维生素 E）；第四类 ：
植物甾醇（豆甾醇）。
Donsì 等［23］研究出了用天然来源的物质如花生
油、棕榈油和硬脂酸等作为油相，用高压均质的方
法制备出包埋白藜芦醇和姜黄素的纳米乳，试验表
明该方法可以显著的降低白藜芦醇的降解率，防止
姜黄素再结晶，而且能维持姜黄素的活性。
2.1.2 纳米乳用于食源性病原体的抑制作用 在食
品生产过程中，李斯特菌（Listeria sp.）、假单胞菌
（Pseudomonas sp.）、弯曲菌（Campylobacter sp.）、大
肠 杆 菌（Escherichia coli）、 沙 门 氏 菌（Salmonella
sp.）等能生成生物膜。生物膜很难清除，在生物膜
中生长的细菌对抗菌剂和消毒剂有较强的抗性。两
个研究小组发现了微乳和纳米乳均有抑菌作用，这
两种成分对细菌的杀灭作用是通过对细菌包膜的破
坏实现的。Hamouda 等［24］研究了 BCTP（大豆油，
曲 拉 通 X-100 和 3-正 丁 基 磷 酸， 水 ） 和 BCTP401
（BCTP 和脂质体 P10 混合而成，P10 是由水，吐温
60，大豆油和甘油单油酸酯，精炼的甾醇类，氯化
十六烷基吡啶组成）对芽孢杆菌的杀害作用。研究
表明其对 90% 的芽孢杆菌（Bacillus sp.）有灭活作用，
并且能够杀灭其他 3 种芽孢杆菌的孢子，而且这两
种纳米乳的组成稳定，很容易分散，无刺激性，无毒。
Teixeira 等［25］研究了 BCTP 和 TEOP（油酸乙酯，
正戊醇，吐温 80）对沙门氏菌、大肠杆菌、假单胞菌、
葡萄球菌（Staphylococcus）、单核细胞增多性李斯特
氏菌（Listeria monocytogenes）的抑制作用，发现除
了 BCTP 对单增李斯特菌的生物膜没有明显的抑制
作用，剩下菌种的生物膜都被 BCTP 和 TEOP 抑制。
BCTP 是公认的安全纳米乳，TEOP 对用于所研究的
菌种都有抑制作用。但是，当 TEOP 被稀释 10 倍和
100 倍的时候就丧失了抗菌的功能，因为 TEOP 是微
乳，其结构对组成变化很敏感。所以纳米乳比微乳
具有更稳定的杀菌效果。纳米乳在抗菌上的应用较
少，相关研究和报道也很少。纳米乳作为抗菌剂应
用很有前景，可以作为一种新方法来降低微生物对
抗生素、消毒剂和防腐剂等的抗性。
2.1.3 纳米乳在可食用膜中的应用 由于对食品包
装安全的需求，近年来对可食用膜的研究得到了发
展。有研究人员用纳米乳减少可食用膜水蒸气透过
率和增加可食用膜的机械性能，以此克服大豆蛋白
可食用膜的机械性能不足的缺点。研究发现在大豆
蛋白可食用膜中加入 O/W 型纳米乳（醋酸精、吐温
60 和水）不仅有以上优点还能同时负载牛至油和肉
桂油等抗菌成分［26］。
目前，纳米乳在食品工业上应用还存在以下的
问题 ：（1）安全性 ：纳米乳中使用的很多溶剂不是
食品级的，不能被消费者接受。目前的解决方法是
将有机溶剂替代成可以在食品上使用的物质（大豆
卵磷脂、糖酯和修饰的淀粉等），如将正己烷替代成
葵花油。在食品方面的应用还需要研究营养素纳米
化后被人体吸收的生理机制和潜在的安全问题 ；（2）
表 1 低能量纳米乳制备方法比较
方法 缺点
PIC 方法 纳米乳的粒径受到稀释方法的影响
PIT 方法 不适合包埋受热易降解的药物
自乳化法 油相含的油量很少，应用时受到负载量的限制
溶剂替代方法 高的包封率，被能溶于水的有机溶剂限制
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2013年第12期46
稳定性 ：很多物理因素影响纳米乳的稳定性，所以
需要增加纳米乳在食品中的稳定性［27］。目前稳定乳
液的方法是使用表面活性剂降低界面张力，可以分
为两种方法，第一种是是用离子型表面活性剂来增
加液滴的表面电荷 ；第二种是使用非离子型表面活
性剂，非离子型表面活性剂的大分子能够提供空间
阻力，提高乳液的稳定性［28］。
2.2 纳米乳在医药领域中的应用
纳米乳商品化最近几年才发展起来，主要用于
药物和化妆品行业［29］。由于纳米乳剂已被食品行业
用于包裹活性物质，以保护其稳定性，维持活性，
遮盖难闻气味和苦味［30］，这种方法也被用在药物学
上。传统提高难溶性药物利用率的方法是将难溶药
物包裹在大分子中（明胶、多糖和磷脂质等）形成
络合物，但是上述方法的缺点是制备过程中需要碱
性条件和有机溶剂，在医药上的应用需要用简单有
效的方法包埋难溶性的药物分子。
纳米乳作为给药系统除了能提高难溶药物的生
物利用度，还有以下优点 ：（1）易于过滤除菌和制
备保存，黏度低，注射时不会引起疼痛 ；（2）可轻
易穿过细胞间隙和上皮屏障，明显提高药物的细胞
摄取率及靶向性，降低毒副作用 ；（3）物理稳定性，
适合多种给药途径，能够控制药物释放，延长作用
时间，提高药物稳定性，延长货架期 ；（4）避免生
物工程医药及核酸药被酶降解，提高其活性 ；（5）
纳米乳是透明的，同时其流变性质增加了病人的可
接受性。纳米乳体系已被用于疫苗，DNA 药物和抗
菌药物的传送。纳米乳既可作为疏水性药物的载体
又可作为水溶性药物的载体，此外，还可以作为油
水均难溶性药物的载体。所以纳米乳在诊断，药物
治疗和生物科技方面有很好的前景。
2.2.1 口服给药 Sadurn 等［31］用低能量方法制备
纳米乳（水、聚氧乙烯蓖麻油和二缩三甘油辛一癸
酸酯），包埋水难溶的利多卡因，能够显著提高利多
卡因的生物利用度。Wang 等［32］研究出一种新型的
纳米乳体系—包裹布洛芬。研究表明，布洛芬释放
的速度主要取决于纳米乳体系的平均粒径，布洛芬
在体外的释放速度与传统的药片相比有显著的提高，
而且纳米乳粒径越小，释放的速度越快。这个研究
表明了通过控制纳米乳粒径来控制药物释放速度的
可能性。Vyas 等［33］研究了通过新型纳米乳提高沙
奎那韦（Saquinavir）口服途径的生物利用度。用
Lipoid®-80（精制蛋黄卵磷脂）为表面活性剂和脱氧
胆酸溶解在水中，制备成纳米乳。沙奎那韦在亚麻
油纳米乳体系中，在体内有效的循环浓度是沙奎那
韦水悬浮液的 3 倍，而且对脑部的靶向作用也显著
增加，用亚麻油制备的纳米乳作为传输体系，沙奎
那韦在脑部的浓度是沙奎那韦水悬液的 3-5 倍。
2.2.2 纳米乳的透皮吸收 Shakeel 等［34］研究了能
够透皮吸收的纳米乳，用来提高塞来昔布的生物利
用度。研究表明用自乳化的方法形成的纳米乳（丙
二醇辛酸酯，甘油醋酸酯，蓖麻油聚氧乙烯 和二乙
二醇单甲醚，水），这种纳米乳能够透皮吸收的机制
是破坏细胞膜的脂双层。此体系能显著降低塞来昔
布透皮的活化能，且对小鼠的皮肤没有明显的刺激
性，纳米乳和纳米凝胶透皮吸收的生物利用度分别
是胶囊的 3.30 倍和 2.97 倍。
2.2.3 纳米乳的注射给药 针对住院病人，注射给
药或是给病人输送所需的脂肪酸维他命等都需要方
便快捷的方法。因此，用纳米乳作为必须脂肪酸或
是营养物质载体系统应运而生。研究表明，基于脂
质的注射给药系统具有生物相容性，新型的脂质如
橄榄油和鱼油，比传统的中链甘油三酯更加安全［35］。
目前用于商品化的纳米乳有 Diprivan、Limethason、
Lipo-NSAID、Diazemuls、Liple、Etomidat 和 Fluosol。
Tamilvanan 等［36］研究了用蓖麻油作油相，泊洛沙姆
和壳聚糖作为乳化剂的纳米乳注射给药系统，这种
纳米乳能够很好的保持稳定性。
纳米乳作为医药载体的研究热点在于使用新的
表面活性剂代替传统的表面活性剂，新型的表面活
性剂如糖脂类的蔗糖酯，是天然的并易分解，而且
与传统的表面活性剂一样具有增溶的能力。
2.3 纳米乳在化妆品行业的应用
纳 米 科 技 在 化 妆 品 行 业 的 应 用 在 1994 年 到
2005 年间发展迅速，相关的专利开始变多，如将纳
米乳应用于防晒霜和抗老化的产品，也用来治疗皮
肤疾病。有人用相转变法制备米油纳米乳（米油、
去水山梨糖醇单油酸酯 /PEG-30 蓖麻油、防腐剂和
2013年第12期 47陈风平等 ：纳米乳研究进展
抗氧化剂），能够提高化妆品的保湿功能，而且能保
持皮肤的正常酸碱值，对皮肤刺激性小。
Quemin 制备了含有 3 种乳化剂（乙氧基脂肪酸
酯，斯盘 / 十六烷基磷酸钠，棕榈酰肌氨酸钠）的
纳米乳，这种纳米乳不需要凝胶剂，可以用于敏感
皮肤。L’Alloret 等则用非离子表面活性剂或者阴离
子两亲聚合物脂质和在水中呈现中性的聚合物（聚
乙烯醇，聚氧化乙烯，聚己内酰胺等）制备了纳米乳。
纳米乳在化妆品行业新的应用是药妆品，药
妆品是化妆品和医药制剂的结合，旨在增加皮肤的
健康和美丽。Teo 等［38］研究了含有 10% 的棕榈油
酯，10%VE，24% 的吐温 80，2.4% Pluronic F-68 和
53.6% 去离子水的纳米乳体系，纳米乳粒径为 94.21
nm，体系稳定。这样的体系在药妆品的应用上很有
前景。研究表明纳米乳体系中有正电荷脂质，呈现
液晶状态的脂双层结构能促进吸收。粒径在 20 nm
左右的纳米乳能够更好地渗透到皮肤的囊泡中，并
且还没有证据能表明其能渗透到更深层的组织器官
中去［37，38］。
3 展望
目前，纳米乳应用于工业生产还存在着一些需
要解决的问题 ：（1）如何降低生产成本 ：如用高能
量方法制备纳米乳的仪器很昂贵 ；（2）如何将实验
室制备纳米乳的方法应用到工业生产中 ：如用 PIT
方法制备纳米乳时，在实验室条件下易将乳液放在
冰中冷却，在工业上难以将一大罐的样品冷却，且
纳米乳体系的高黏度使得混合过程困难 ；（3）如何
增加纳米乳的储存稳定性和稀释稳定性 ：纳米乳体
系中的小分子很容易挥发造成体系不稳定，高压灭
菌会使得表面活性剂不稳定，纳米乳在口服或者是
注射的时候很容易被胃液或者是血液稀释造成其结
构的不稳定。
纳米乳在医药上的应用将趋向于根据临床需要，
不同的疾病，制备不同的纳米乳。对纳米乳粒径的
大小进行调节、进行适当的表面修饰、携带不同种
类的药物，可以控制药物缓释和药物对器官靶向作
用，并且降低药物治疗的毒性。在化妆品上和食品
领域，不仅需要制备出高效、安全无毒的纳米乳体系，
而且能满足消费者的需要，增加对纳米乳的风险评
估，包括纳米乳对组织毒性、对组织屏障的渗透性、
是否能够被降解等。
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（责任编辑 狄艳红）