高压均质机在壳聚糖均质分散中的应用：郑州大学第一附属医院实验案例

壳聚糖是自然界中存在的天然阳离子多糖，由甲壳素经脱乙酰化反应制得，具备良好的生物相容性、抗菌性、成膜性和可降解性，在化妆品配方中常被用作保湿因子、抗菌成分及功能性载体材料。然而，壳聚糖分子量分布宽、溶液黏度大，在常规条件下溶解后易形成凝胶状团聚体，常规分散手段难以实现纳米级均匀分散，普遍存在粒径分布不均、体系稳定性差、易再团聚等问题，直接限制了壳聚糖在高端化妆品配方中的添加效率与活性释放表现。

一、客户背景

郑州大学第一附属医院为郑州大学附属医院之一，是集医疗、教学、科研、预防、保健、康复为一体的三级甲等综合医院，在中国最佳医院排行榜（复旦大学）中综合排名位居全国19位。本次实验在该院科研平台完成。

二、实验目的

本次实验旨在验证GSL-15高压均质机对壳聚糖溶液的均质分散效果，评估其在不同压力梯度下的粒径削减能力与体系稳定性改善情况，为壳聚糖基功能性配方开发提供可靠的前处理工艺方案。

 三、实验设备与材料

• 设备型号：上海净信GSL-15高压均质机
• 均质阀材质：金刚石
• 柱塞组件：陶瓷柱塞，单柱塞驱动
• 冷却系统：内置冷却循环（直接冷却均质头）
• 样品：壳聚糖原料，1%醋酸 和谐 溶液

四、实验流程

步骤1：样品配制——称取壳聚糖原料，溶于1%醋酸 和谐 溶液（v/v），配制成1%（w/v）壳聚糖溶液，磁力搅拌过夜使其充分溶胀。

步骤2：高压均质处理——将溶胀后的壳聚糖溶液倒入GSL-15进料杯，开启内置冷却循环系统，设定冷却温度5℃，启动均质程序进行均质处理。样品依次经过三级梯度均质，逐级细化。

[均质前后溶液对比图 ]

五、实验结果

粒径显著降低，分布趋于集中

经过三级梯度均质后，壳聚糖溶液由初始的浑浊悬浮态逐步转变为半透明状。粒径分布峰形明显收窄，多分散指数（PDI）显著降低。

黏度下降，流动性改善

均质后溶液黏度较处理前有所下降，流动性明显改善，倾倒时无拉丝现象。

稳定性提升，无分层沉淀

静置观察48小时后，均质组样品未出现肉眼可见的分层或沉淀，体系稳定性较未处理对照组显著提升，满足后续化妆品配方调配对粒径细度与均匀性的要求。

低温保护，活性保留

得益于GSL-15内置冷却循环系统对均质头的直接冷却，整个均质过程出料温度控制在30℃以内，未出现高温导致的壳聚糖降解或分子量下降问题，有效保障了样品的活性与功能性。

 

六、设备技术亮点

内置冷却循环系统：直接冷却均质头，有效控制出料温度，防止热敏感物料在高压处理中降解失活。

陶瓷柱塞精准驱动：出料流量精准可控，可选配柱塞润滑装置，密封件使用寿命更长。

金刚石均质阀：金刚石材质均质阀，耐磨性优异，使用寿命成倍延长。

最小处理量仅25mL：适合实验室小批量样品开发与工艺摸索，物料损耗低，尤其适配昂贵样品的前期筛选。

可选配二级均质模块：二级阀分散乳化，使物料分布更加均匀一致，满足不同工艺的均质需求。

变频控制，220V市电驱动：接入220V市电即可使用，进口品牌部件保障设备稳定运行，更低能耗，更高能效比。

 

七、核心参数

参数项	规格
型号	GSL-15
设计流量	12～15 L/H
设计最高压力	200 MPa / 2000 bar / 29000 psi
使用压力	180 MPa / 1800 bar / 26100 psi
最小处理量	25 mL

 

壳聚糖作为一种天然阳离子多糖，其高黏度和易团聚的特性对分散工艺提出了较高要求。郑州大学第一附属医院的实验结果表明：经GSL-15高压均质机三级梯度均质处理后，壳聚糖溶液粒径分布显著收窄、体系稳定性明显提升，且全程低温控温有效保障了样品活性。该设备在壳聚糖基功能性材料的均质分散中具备良好的适用性，可为化妆品、生物医药等领域的配方开发提供可靠的前处理工艺支持。