第四章 結果與討論
本研究結果與討論分為三部分：第一部分先由外觀來辦別是否為 O/W 型乳 液；第二部分由測量粒徑分佈及平均粒徑值，探討單一變因下的情況；第三部份 則為藉由統計分析軟體Design-Expert 7，探討各因子間的交互作用。
4-1 乳液的型態
在三十組實驗中，所製備出的乳液共有五組不會分層，整體狀態呈白色液體 狀；其餘所製備出的乳液會分作上下兩層，其中上層為白色約略黏稠液體狀，下 層則為半透光性乳白色液體狀。不分層的五組，其HLB 值皆為 11.3，而會分層者，
當HLB 值越大則下層越不透明，如圖 4-1 所示。
乳液型態的判斷方法則可以稀釋法(dilute test)、染色法(dye test)、水相和油相 則折射率差異、導電度法(electrical conductivity test)等方式來做判斷。本研究選用 染色法的方式，以油性紅墨水作為判斷乳液之形態的染料。
圖 4-2 為染色的水相及油相(油加界面活性劑)，兩者比較之下，油相的部分成 單一連續相，如圖 4-2(a) ；而比較圖 4-2(b)，不難發現，就水相而言，存有細小 紅色顆粒狀，其因是紅墨水中油性成分無法溶於水中所造成的。由此可知，當乳 液型態為O/W 型時，由於分散相為水相，故加入紅墨水時因呈現一不連續相；反 之，當乳液型態為W/O 型時，分散相為油相，加入紅墨水因呈現一連續相。
將所製得且未分層之乳液滴入油性紅墨水後與其他樣品比較，結果如圖 4-3，
B 為所製備出的 W/O 型乳液，作為對照組；C 則為未分層之乳液。兩者比較後，
C 未分層之乳液呈現一不連續相，故可得知 C 為 O/W 型乳液。
而會分層之乳液，則以分液漏斗分離後，再分別滴入油性紅墨水作判斷，如 圖 4-4。將其與未分層之 O/W 型乳液比較，結果一樣呈現一不連續相，有紅色細 小顆粒存在，可知上下兩層皆為O/W 型乳液。故本研究所製備出的乳液無論分層 與否，皆為O/W 型乳液。
第四章 結果與討論
將會分層者分別以 Zetasizer 測量下層，上層的部份則以 LS230 進行測量。以 HLB 值為 12.3 為例，如圖 4-5 粒徑分佈。測量發現下層粒徑約集中分佈在 150 nm 以下，而上層的粒徑則集中在1~4 μm，上下兩層粒徑值差異極大，其他會分層者 也是此ㄧ粒徑差異現象。
ㄧ般來說影響乳化過程中的因素主要有：攪拌速率、操作溫度、界面活性劑 種類的選擇、界面活性劑的用量及不同添加順序等。而本研究會造成有數組乳液 分層的現象，推測是因為攪拌不均所造成。
當由水加入油相時，整體黏度會大幅上升，導致攪伴不均，使得在同一組樣 品內有兩種添加步驟產生，即水加入油相和某部份的油為油加入水中此二步骤。
如圖4-6 所示，當水加入油相時，形成的粒徑較小；反之，油加入水相時，則粒徑 較大。又因粒子大小不同而密度不同，形成分層現象。在HLB 值為 11.3 時由於此 時油、水、界面活性劑三者間達一平衡，可自然乳化故無分層現象產生。
4-2 水、油與界面活性劑比率及 HLB 值的影響
每一組條件各做兩個樣品，以 Zetasizer Nano 進行粒徑測量，每ㄧ樣品之個別 平均粒徑值以Zave 值表示，如表 3-2，整體平均值及 pH 值如表 4-1 所示。由於透 過粒徑分佈圖及平均粒徑值的方式不易看出兩兩變因間對整體粒徑的影響，故在 此一部分僅做單一變因的討論。其餘各變因間交互之影響，則於後以分析軟體進 行討論。
4-2-1 水的含量對乳液粒徑之影響
這組實驗是固定HLB值及油與界面活性劑比率(O/S)下，只改變水相的比例為 70%，90%，進行反應，如圖4-7、圖4-8、圖4-9粒徑分佈圖所示，以了解水的含量 多寡對於整體乳液及其粒徑的影響。
由圖得知，當固定O/S和HLB值時，特別是在O/S為1.5時，不論HLB值為多少，
第四章 結果與討論
皆不受水的含量多寡而使粒徑分佈有明顯的改變，如圖4-7所示。但隨著O/S上升，
當O/S為2， HLB值為11.3和12.3時，此時水量的影響便顯現出來，如圖4-8，當含 水量越少，其粒徑分佈愈往左偏移。在圖4-9， O/S為3時，HLB值分別為10.3、11.3 和12.3時，則是當含水量越少，其粒徑分佈愈往右偏移。
依2004年，Porras等學者提出之解釋，當水的濃度低時，奈米乳液因奧斯瓦熟 成效應 (Ostwald ripening) ，而產生粒徑較大之乳液；而當水濃度高時，則因聚合 現象 (coalescence) 而產生粒徑較大之乳液。當粒徑越小時，奧斯瓦熟成效應更為 重要 [38]。故在O/S為3這組條件下，推測其因，此時水濃度較低時，由奧斯瓦熟 成效應主導粒徑大小，且其效應大於聚合現象。且此時油的總量佔整體的比例上 升，而HLB值為12.3時更為親水，此時若加入大量的水有利於使界面活性劑在兩者 間扮演一最佳的乳化角色，使油均勻的被水包覆，粒徑較小。
4-2-2 油與界面活性劑比率(O/S)對乳液粒徑之影響
在固定水的含量以及 HLB 值，比較 O/S 為 1.5，2，3 對於乳液粒徑的影響。
由圖4-10 中可知，當我們固定水量為 70%時，隨著 O/S 比例的下降，其粒徑分佈 愈往左偏移，且當HLB 值上升時，O/S 對乳液粒徑的影響也愈明顯。而由圖 4-12(a) 可知，當HLB 值分別為 10.3、11.3、12.3 時，平均粒徑值隨著 O/S 比例的上升而 上升；但當HLB 值為 9.7、10 時，平均粒徑值呈一先降後升的趨勢，在 O/S 為 2 時有最低粒徑值。
在圖 4-11 中，固定水量為 90wt%與圖 4-10 有一樣的趨勢存在，但在 HLB 為 12.3 時，如圖 4-11(e)，則是隨著 O/S 比例的下降，其粒徑分佈圖愈往右偏移，與 前面所討論水量的多寡比較，推測其為水量的增加所造成的影響。由圖 4-12(b)可 知，當HLB 值分別為 10.3、11.3、12.3 時，平均粒徑值隨著 O/S 比例的上升而上 升；但當HLB 值為 9.7、10 時，平均粒徑值呈一先降後升的趨勢，與水的含量為 70wt%一樣，在 O/S 為 2 時有最低粒徑值。
第四章 結果與討論
4-2-3 HLB 值對乳液粒徑之影響
這組討論是固定水相的含量及油與界面活性劑比例(O/S)下，只改變HLB值進 行反應，如圖4-13、圖4-14、 圖4-15粒徑分佈圖所示，以了解HLB值對於整體乳 液及其粒徑的影響。
在O/S為1.5，HLB分別9.7、10、10.3時，如圖4-16，其粒徑分佈圖沒有明顯變 化，但隨著HLB值上升至11.3、12.3，則粒徑分佈圖往右偏移，且當水量減少為70wt%
時，如圖4-13(a) 其現象越明顯。在O/S為2時則與O/S為1.5的趨勢相同，如圖4-14 所示，且與圖4-13比較，隨著O/S 上升，粒徑分佈圖也愈往右偏移。
在圖4-15，O/S為3，當含水量為70wt%，其粒徑分佈圖趨勢與前兩者相同，但 當含水量為90wt%，HLB為10.3、11.3、12.3時, 隨著HLB值上升, 粒徑分佈圖反而 往左偏移，推測此時是由於水的含量多寡與O/S比例在相互競爭及影響的關係。
在圖4-16(a)，O/S為1.5時，當水為70wt%時，隨著HLB值的上升，平均粒徑值 先升後降；當水為90wt%時，隨著HLB值的上升，在HLB值分別為9.7，10，10.3 時，平均粒徑值沒有明顯變化，而後明顯大幅上升，且平均粒徑值大於水為70wt%
時的平均粒徑值。而在圖4-16(b)，O/S為2時，無論水為70wt%或90wt%，其平均粒 徑皆隨著HLB值的上升而上升，但在HLB值分別為11.3，12.3時，水為70wt%的平 均粒徑值小於水為90wt%時的平均粒徑值。而圖4-16(c)，且O/S為3時，當水為 70wt%，其平均粒徑皆隨著HLB值的上升而上升；而當水為90wt%，平均粒徑隨著 HLB值的上升而成先升後降的趨勢，在HLB值為11.3時有最大粒徑值。
4-3 以Design-Expert 7分析實驗各變因對粒徑之影響 4-3-1 變異數分析 (ANOVA)
由實驗中，可以觀察到影響微膠囊粒徑的變因有許多，為了有效率的分析各 變因對乳液的影響，及各變因之間的交互影響，使用Design-Expert7 軟體來進行進 一步的數據分析。首先假設乳液粒徑與參數間的數值為一線性關係，採取變因的
第四章 結果與討論
兩個極端數值來進行分析，三變因分別為Span80/Tween80 的含量(HLB 值)、界面 活性劑與油的比例、水的含量三種。其次，於兩端數值間插入其他數值做分析，
討論乳液粒徑與參數間的數值是否呈一線性關係。分析粒徑數據如表4-2、表 3-2，
變異數分析之結果如表4-3 及表 4-4。
F 分配是類似常態和二項式分配的另一種機率分佈表示，因此，比較 Fcalculated 和Fcritical 去分析過程參數和其在控制過程中的相互作用之顯著性。其中因子 A、
B、C、AB、AC、BC、ABC 的自由度皆為 1 (DFFactor=1)，殘差 (Error) 的自由 度為2k(n-1) (DFError=2k(n-1)) ，即 23(2-1) = 8，所以 Fcritical (u,v) = Fcritical (1,8)。
在顯著水準下α = 0.05 的 F 檢定中，由 F 分配表可得知 Fcritical (1,8)在 95%的 信賴區間是 5.32。因此，由表 4-3 得知，只有因子 A、B、AB、BC 及 ABC 之 F 值大於5.32，分別為 115.62、8.14、8.13、7.64 及 11.73 ，在乳化過程中有顯著的 影響，其餘因子皆小於5.32。若由 Prob > F 值來判斷，當其值小於 0.05 時則有顯 著影響，結果與以F 分配相同。同樣的，如表 4-4 所示，其顯著因子分別為 A、 B、
AB、BC 及 ABC，與表 4-3 分析結果相同。
4-3-2 單因子對乳液粒徑之影響
圖4-17為討論兩極端值之Span80/ Tween80的含量 (HLB值) 、界面活性劑與油 的比例 (O/S) 、水的含量對於乳液粒徑的影響，當所標示的A、B、C因子離統計 分析軟體所分析出的線越遠時，表示其因子對於乳液形成的過程影響因素越大。
由圖可知乳液粒徑受到單一變因影響的順序為：Span80的含量 > O/S比率 > 水的 含量。圖4-18則為討論多數值之Span80/Tween80的含量 (HLB值) 、界面活性劑與 油的比例 (O/S) 、水的含量對於乳液粒徑的影響，單一變因影響順序為：Span80 的含量 > O/S比率 ≧ 水的含量。此結果與所測量粒徑趨勢及於前一節所討論的結 果相似，水量的多寡對粒徑沒有明顯影響，隨著O/S比例增加，粒徑越大， HLB 值與粒徑間的關係甚為複雜。
第四章 結果與討論
4-3-3 兩端極值各因子交互作用對乳液粒徑之影響
圖19～圖21為各變因之間對於乳液粒徑影響之交互作用圖。要說明兩項變因
對於實驗結果的交互影響可以從三個方向來看，分別是為 (1) 固定橫軸變因，比 較另ㄧ變因對於結果的影響大小；(2) 由兩條直線的斜率，比較橫軸變因影響實驗 結果的大小；(3) 由兩條直線是否相交或平行判斷兩變因是否相互影響或無交互影 響作用。