Cấu trúc vi mô thể hiện đặc tính của vi nhũ tương. Để nghiên cứu cấu trúc vi mô của vi nhũ tương cần đánh giá tính chất của nó bằng các kỹ thuật khác nhau [4]. Tuy nhiên, sự đánh giá này thường gặp khó khăn do sự phức tạo và tính đa dạng về cấu trúc và các thành phần có trong hệ vi nhũ tương cũng như sự hạn chế của các kỹ thuật đo. Vì vậy, cần kết hợp các công cụ trên để hiểu được các tính chất hóa lý và cấu trúc của hệ vi nhũ tương nghiên cứu.
a) Giản đồ pha: là phương tiện thường được dùng trong nghiên cứu vi nhũ tương để tìm ra vùng có cấu trúc khác nhau như vùng tạo vi nhũ tương, vùng tạo nhũ tương,…
Giản đồ pha gồm ba thành phần có hình tam giác, trong đó:
- Mỗi đỉnh tam giác ứng với hệ chỉ gồm 1 thành phần duy nhất (dầu; nước hay chất HĐBM) – tức chiếm 100% w/w trong công thức vi nhũ tương.
- Một điểm nào đó trên cạnh tam giác biểu thị hệ có 2 thành phần [4]. - Một điểm nằm trong mặt phẳng trong tam giác biểu thị hệ có 3 thành phần
Vi nhũ tương 2 pha liên tục giàu nước
Vi nhũ tương 2 pha liên tục giàu dầu
Hình 1.6. Giản đồ pha bậc ba của hệ vi nhũ tương gồm isopropyl palmitat (IPP) trong phân bố trong pha nước (water) với hỗn hợp chất HĐBM(Tween 20) - chất
đồng HĐBM (butanol) [20]
Ghi chú: Vùng xám đậm là vùng vi nhũ tương (hệ trong suốt); vùng bên ngoài (xám nhạt) là
vùng nhũ tương (đục)
Giản đồ pha của hệ vi nhũ tương cung cấp thông tin về ranh giới giữa 2 vùng vi nhũ tương (ứng với hệ trong suốt) và vùng nhũ tương (ứng với hệ mờ đục). Nó thường được dùng để xác định tỷ lệ các pha và thành phần chất HĐBM. Giản đồ pha còn dùng để so sánh hiệu quả của các chất HĐBM khác nhau đối với một hệ vi nhũ tương. Biên giới giữa các pha có thể xác định cách quan sát sự thay đổi từ dạng trong sang đục khi thay đổi tỷ lệ và bản chất các của thành phần trong hệ vi nhũ tương (phương pháp chuẩn độ pha). Phương pháp này đơn giản nhưng mất thời gian (cần chở để cân bằng pha được thiết lập).
b) Các phương pháp nghiên cứu tính chất hóa - lý của vi nhũ tương
* Tính chất vĩ mô:
- Cảm quan: màu sắc, trong suốt hoặc trong mờ, ánh sáng có thể đi qua.
- Sức căng bề mặt: Sức căng bề mặt trên ranh giới phân chia pha càng nhỏ thì vi nhũ tương càng bền. Do đó, đây cũng là tiêu chuẩn đánh giá độ bền của hệ vi nhũ tương.
- Độ khúc xạ ánh sáng: đánh giá bằng khúc xạ kế.
- Độ đục: Kích thước giọt vi nhũ tương càng lớn thì khả năng phân tán ánh sáng càng mạnh nên độ đục càng cao, hạt càng lớn. Có thể đo độ đục bằng quang phổ kế UV-Vis.
- Độ nhớt: đánh giá bằng nhớt kế.
- Tính tan của thuốc nhuộm: Hòa tan thuốc nhuộm tan trong nước nêu thấy vi nhũ tương được nhuộm màu thì đó là vi nhũ tương O/W, ngược lại là vi nhũ tương W/O.
- Tính tan trong nước: Vi nhũ tương O/W tan được trong nước, còn vi nhũ tương W/O không tan trong nước.
- Tính dẫn điện: được đánh giá bằng cách đo độ dẫn điện của vi nhũ tương, Vi nhũ tương O/W có pha bên ngoài là nước nên độ dẫn điện cao, vi nhũ tương W/O thì không dẫn điện. Phương pháp này cũng cho phép xác định vi nhũ tương là dạng dầu liên tục hay dạng nước liên tục cũng như việc kiểm tra về tính chảy hay sự đảo pha.
- Độ bền: đánh giá thông qua khảo sát sự thay đổi tính chất hóa - lý của hệ vi nhũ tương (kích thước hạt, thế zeta, độ nhớt, độ dẫn điện, pH, tính chất hóa học,…) khi giữ ở nhiệt độ phòng, nhiệt độ thấp (4-80C) và nhiệt độ cao (50 20C).
* Tính chất vi mô:
- Các kỹ thuật nhiễu xạ ánh sáng, nhiễu xạ tia X góc hẹp (SAXS: Small angle X-rays scattering), nhiễu xạ neutron góc hẹp (SANS) thường được áp dụng để thu được thông tin định tính và định lượng về kích thước giọt, hình dạng và tính chất động học của vi nhũ tương. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR: Nuclear Magnetic Resonance) cũng cho phép thu thông tin về cấu trúc hạt và tính chất động học của vi nhũ tương.
- Chụp ảnh TEM (Transmission Electron Microscopy): Chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử truyền qua): cho phép ghi hình ảnh và xác định kích thước giọt vi nhũ tương với độ phân giải cao.