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一直以來，高濃度樣品Zeta電位檢測都是市場需求。在電泳光散射技術中，由于需要散射光透過樣品進入前向的檢測器（通常角度在12-15°方向），樣品的濃度不能過高。常用電極包括插入式電極（光程10mm）和毛細管構造電極（常見光程4mm），雖然毛細管電極的光程遠低于插入式電極，具有一定的檢測高濃度樣品的能力，但是往往不能完全滿足需求，而且毛細管電極最低樣品量為0.75mL，也不能滿足微量樣品測試的需求。因此丹東百特開發(fā)了光程更短的高濃度電極，不但極大地提高了對高濃度樣品的檢測能力，而且所需樣品量僅為～250μ L，電極成本相對較低，可拋棄。

圖1. 毛細管電極（左圖）和高濃度Zeta電位電極（右圖）

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 180 Zeta Max納米粒度及Zeta電位儀和高濃度電極檢測了分散在水性環(huán)境中的脂肪乳的Zeta電位。

原理

電泳光散射技術ELS是利用激光照射樣品溶液或懸浮液，檢測前向角度的散射光信號。在樣品兩端施加一個電場，樣品中的帶電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，𝜂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。

我們采用丹東百特公司的BeNano 180 Zeta Max納米粒度及Zeta電位儀進行測試。儀器使用波長671 nm、功率50 mW的激光器作為光源，設置在12度角的APD檢測器進行散射光信號采集。采用PALS相位分析光散射技術，可以有效檢測低電泳遷移率樣品的Zeta電位信息。

樣品制備和測試條件

一個原濃度為20%的脂肪乳樣品，通過加入蒸餾水稀釋為不同濃度，采用毛細管電極和高濃度電極對樣品進行比對檢測。

測試在25℃下進行，每個濃度下，使用兩種電極均進行三次檢測，得到平均值和標準偏差。

測試結果和討論

圖2. Zeta電位隨濃度變化曲線

檢測結果如圖2所示，不論是毛細管電極還是高濃度電極，在每個濃度下的檢測結果重復性都很好，顯示了較低的標準偏差。兩個電極的Zeta電位都隨濃度增大而降低。

Zeta電位隨脂肪乳樣品濃度增加而降低是由兩個因素導致的：一是濃度增大后顆粒的電泳運動受限，受阻的電泳運動使檢測結果降低；二是強烈的多重光散射也會導致檢測值降低。

從結果可以看出，在濃度小于0.6%的范圍內，兩個電極的結果一致性較好；但是在濃度為0.6%～2%的范圍內，毛細管電極的檢測結果明顯比高濃度電極低，這是由于多重光散射對結果的影響。在濃度6%以上，兩個電極的結果都趨近于0，此時濃度太高，脂肪乳顆粒幾乎無法有效進行電泳運動。

從結果可以看出，在一個寬泛的較高濃度范圍（對于脂肪乳樣品而言為0.6%～6%）內，高濃度電極的檢測結果相較于毛細管電極更高，說明其受多重光散射的影響更小。使用高濃度電極可以有效提升設備對高濃度樣品的檢測能力和準確性。