Oleogels: kuidas ultrahelitöötlus parandab oleogeli preparaate
Oleogelid on mitmekülgsed materjalid, mida kasutatakse paljudes tööstusharudes, pakkudes ainulaadseid eeliseid tekstuuri, stabiilsuse ja funktsionaalsuse osas. Sondi tüüpi sonikaatorite kasutamine parandab oluliselt oleogelite sünteesi ja jõudlust, muutes need sobivamaks erinevate tööstuslike rakenduste jaoks.
Mis on Oleogels?
Oleogelid on pooltahked süsteemid, mis koosnevad õlifaasist, mis on immobiliseeritud kolmemõõtmelises struktureerivate ainete, näiteks oleogelaatorite või geelistavate ainete võrgustikus. Need struktureerivad ained aitavad luua õlides geelitaolise konsistentsi, mille tulemuseks on stabiilne, võidetav ja sageli läbipaistev või poolläbipaistev toode. Oleogeelid leiavad rakendusi erinevates tööstusharudes, sealhulgas toidus, kosmeetikas, farmaatsiatoodetes ja tööstuslikes määrdeainetes, pakkudes eeliseid, nagu toiduainete tekstuuri parandamine, nahahooldustoodete niisutamine, ravimite kontrollitud kohaletoimetamine farmaatsiatoodetes ning täiustatud määrimisomadused tööstuslikes ja kosmeetilistes preparaatides.
Kui oleogeele toodetakse võimsate ultraheli lainete abil, mis on protsess, mida tuntakse ultrahelitöötlusena, paraneb nende õlipõhiste geelide süntees. Loe allpool, kuidas ultrahelitöötluse mõju hõlbustab oleogelite moodustumist!
Sonicator UP400St oleogelite valmistamiseks.
Ultraheli homogneiseerimine hõlbustab ja parandab oleogelite koostist.
Oleogelite ultraheli segamine
Ultraheli võib parandada oleogelite sünteesi, suurendades struktureerivate ainete dispersiooni ja jaotumist õlifaasis. Kui oleogelaatoreid sisaldavale õlisegule rakendatakse suure intensiivsusega ultraheli laineid, soodustavad nad struktureerivate ainete ühtlast segamist ja hajutamist, mille tulemuseks on homogeensem geelivõrk. Lisaks võib ultrahelitöötlus hõlbustada väiksemate ja ühtlasemate osakeste moodustumist, mille tulemuseks on peenem tekstuur ja oleogeli parem stabiilsus. Ultraheli tekitatud kavitatsiooniefektid võivad häirida suuremaid agregaate ja soodustada väiksemate, ühtlasemalt hajutatud struktuuride moodustumist geelmaatriksis.
Ultraheli otsene dispersioon Oleogeli sünteesiks
Dispersioon-malliga Oleogel: Otsese dispersioonimeetodi puhul kasutatakse ultrahelitöötlust oleogelaatori hajutamiseks otse vedelasse õlisse temperatuuridel, mis ületavad selle sulamistemperatuuri, millele järgneb jahutusfaas, kus gelaatori võrk tahkestub, kapseldades õli tahkesse raamistikku, saades seega oleogeli. Kasutades seda otsest ultraheli hajutavat lähenemist, võib geelistamisprotsess genereerida kaks erinevat võrguarhitektuuri, mis sõltuvad kasutatava structuranti olemusest: kristallliitsed konformatsioonid või ise monteeritud võrgud.
Ultraheli emulsioon Oleogeli sünteesiks
Emulsiooniga mallitud Oleogel: Proovilaadse ultrahelitöötluse abil saadud ultrahelisegus pakub oleogeeli sünteesile mitmeid eeliseid, eelkõige tagades tõhusa ja ühtlase segamise mikron- ja nanotasandil. Kõrge intensiivsusega ultrahelilained tekitavad tugevaid sonomehaanilisi nihkejõude ja akustilist kavitatsiooni, mis lagundavad veefaasis oleva õli ja geelistaja ühtlase suurusega tilkadeks. See tagab stabiilsema ja homogeensema emulsiooni, mis on oluline soovitud tekstuuri ja struktuuriliste omadustega oleogeelide moodustumiseks. Lisaks võib ultraheli kohalik soojendav toime parandada geelistajate lahustumist ja vastastikmõju õlifaasis, parandades seeläbi geelistumisprotsessi. Seetõttu hõlbustab ultrahelil põhinev emulgeerimine selliste oleogeelide tootmist, millel on suurepärane stabiilsus, konsistents ja toimivus mitmesugustes rakendustes, sealhulgas toiduainete, ravimite ja kosmeetika valdkonnas.
Ultraheli homogenisaator oleogeli preparaadi jaoks suure läbilaskevõimega tootmisel.
Vee-oleogeli-vees emulsioonide ultraheli homogeniseerimine
Vesi-In-Oleogel-In-Water (W / O / W) emulsioonid pakuvad erakordseid funktsioone, mis muudavad need ideaalseks toidurakenduste jaoks. Näiteks on leitud, et vesi-oleogel-vees emulsioonid on suurepärane kandja probiootikumide tarnimiseks ja toidu aroomide kaitsmiseks. Ultraheli emulgeerimine segab tõhusalt vesi- ja õline faasid kahekordseteks emulsioonideks, st W / O / W emulsioonideks. Veepiiskade lisamine rasvatoodete õliglobulitesse vähendab nende rasvasisaldust. Õlifaasi geelistamine W / O / W emulsioonides annab struktuurse terviklikkuse ja leevendab destabiliseerimissündmusi, nagu veepiiskade koalestsents õlifaasis.
Sonikatsioon võib aidata kaasa vee-oleogeli-vees (W / O / W) emulsioonide koostamisele, hõlbustades emulsioonikomponentide dispersiooni ja homogeniseerimist. Kõrge intensiivsusega, madala sagedusega ultrahelitöötlus (sagedustel umbes 20-26 kHz) võib lagundada suuremad tilgad väiksemateks, ühtlasemateks tilkadeks, soodustades stabiilsete emulsioonide moodustumist. Lisaks võib ultrahelitöötlus suurendada vesipiiskade lisamist õlifaasi ja parandada oleogelaatori dispersiooni õlifaasis, mis toob kaasa tõhusama geelistamise ja emulsiooni suurema stabiilsuse. Lisaks võib ultrahelitöötlus aidata kontrollida emulsiooni tilkade suuruse jaotust, mille tulemuseks on soovitavate omadustega emulsioonid, nagu parem tekstuur, suutäis ja sensoorsed atribuudid.
Skeem, mis esindab erinevat tüüpi oleogelipõhiseid emulsioonisüsteeme.
Uuring ja pilt: ©Pinto et al., 2021
Teaduslikult tõestatud: Oleogelite ultraheli dispersiooni efektiivsus
(2022) uuris ultrahelitöötluse mõju Hielscheri sonikaatori UP200St abil palmiõlipõhiste oleogelite füüsikalistele, termilistele ja struktuurilistele omadustele ning ladustamise stabiilsusele, mis olid valmistatud karnaubavaha erinevate kontsentratsioonide abil (5% või 10%), uuriti ja võrreldi homogenisaatoriga valmistatud oleogeelidega (2000 p / min 10 minutit). Sonikatsioon võimaldas valmistada kõrgema karnaubavaha kontsentratsiooniga (10%) oleogeele ja parandas tõhusalt palmiõlil põhineva oleogeli omadusi ja stabiilsust (p < 0.05).
Oleogel toidurakenduste jaoks
Protokoll veganmajoneesi jaoks toodetud Oleogeli kohta
Oleogeli baasil valmistatud vegan kulinaarne kreem
(vrd Szymanska et al., 2024)
Koostisosi:
- rapsiõli
- palmiõli
- linaseemneõli
- kandelilla vaha
- soja jook
Oleogeelid (100 g) valmistati järgmiselt: Esiteks dispergeeriti 3–7% kandelillavaha (w / w) rafineeritud rapsi- ja linaseemneõlide segus (1: 1 w / w), kuumutades 10 minutit 80 ± 1 °C juures veevannis ja seejärel ultrahelitöötlust 10 sekundit (26 kHz, 72 W, 100% impulss, 100% amplituud), kasutades ultraheli homogenisaatorit UP200St (Hielscher Ultrasonics), varustatud titaanist sonotrode S26d7-ga. Selget homogeenset segu jahutati staatiliselt termostaatilises kapis 24 tundi temperatuuril 20 ± 1 °C, kuni moodustus õige struktuur. Oleogelid saadi kolmes korduses.
Kui olete huvitatud majoneesi ultraheli emulgeerimisest, leiate siit retsepti, video ja üksikasjalikku teavet!
Kreemi tüüpi emulsioonide valmistamine ultraheli Oleogeli abil
Kreemitüüpi O / W (30/70 w / w) emulsioonid (100 g) valmistati vastavalt meie eeluuringute protseduurile [38] väikeste muudatustega. Nii vesifaas (sojajook, mis sisaldab 2,6% w/w valku) kui ka lipiidifaas (palmiõli või oleogel) eelsoojendati kuni 55 ° C ja homogeniseeriti kohe, kasutades ultraheli homogenisaatorit UP200St (Hielscher Ultrasonics) sagedusega 26 kHz. Kasutati järgmisi parameetreid: 100% impulss, 80% amplituud, sonotrode 15 mm sukeldamine keeduklaasi keskosasse (maht 200 ml). Homogeniseerimisaeg 2,5 min (τ) määrati tehnoloogiliste testide ja eelkatsete tulemuste põhjal, võttes arvesse proovide temperatuuri tõusu (τ = 2,5 min: energiatihedus: 69,1 ± 0,4 J∙g–1, max temperatuur: 61,0 ± 0,3 °C). Antibakteriaalse ainena lisati vesifaasi 0,15% (massiprotsent) naatriumbensoaati.
Kõige sagedamini kasutatavad oleogelaatorid toidukvaliteediga oleogelite jaoks.
Skeem: ©Perta-Crisan et al., 2023.
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Sonicator UIP2000hdT oleogeelide tööstuslikuks tootmiseks.
Kirjandus / Viited
- Szymanska, I.; Zbikowska, A.; Onacik-Gür, S. (2024): New Insight into Food-Grade Emulsions: Candelilla Wax-Based Oleogels as an Internal Phase of Novel Vegan Creams. Foods 2024, 13, 729.
- Noonim, P.; Rajasekaran, B.; Venkatachalam, K. (2022): Structural Characterization and Peroxidation Stability of Palm Oil-Based Oleogel Made with Different Concentrations of Carnauba Wax and Processed with Ultrasonication. Gels 2022, 8, 763.
- H. Pehlivanoglu, A. Akcicek, A.M. Can, S. Karasu, M. Demirci, M.T. Yilmaz (2021): Effect of oil type and concentration on solid fat contents and rheological properties of watery oleogels. La Rivista Italiana Delle Sostanze Grasse No 3, 2021.
- Pinto, Tiago; Martins, Artur; Pastrana, Lorenzo; Pereira, Maria; Cerqueira, Miguel (2021): Oleogel-Based Systems for the Delivery of Bioactive Compounds in Foods. Gels 7(3), 2021.
- Perta-Crisan, S.; Ursachi, C.-S, .; Chereji, B.-D.; Tolan, I.; Munteanu, F.-D. (2023): Food-Grade Oleogels: Trends in Analysis, Characterization, and Applicability. Gels 9, 386; 2023.
Faktid, mida tasub teada
Mis on Oleogels? – Oleogelite määratlus
Geelid kujutavad endast kolloidi tüüpi, mis koosneb tahkest kolmemõõtmelisest võrgust, milles vedel faas on kinni jäänud.
Geelpreparaadid võib jagada kahte põhiklassi vastavalt nende tootmiseks kasutatud lahustile; Hüdrogeelid viitavad juhtumile, kus vedel faas on vesi ja organogelid (või oleogels), kui dispergeeritud vedelik on orgaaniline lahusti ja seda struktureerib organogelator.
Organogeelid on pooljäigad preparaadid, mida peetakse kahefaasilisteks süsteemideks ja mis koosnevad kahest faasist: geelistajast ja orgaanilisest lahustist. Kui geelistajat kasutatakse organogeelide koostises kontsentratsioonis alla 15%, võib sellega toimuda füüsikalisi ja keemilisi muutusi, mille tulemusena tekivad isekogunevad struktuurid; need struktuurid põimuvad omavahel, moodustades kolmemõõtmelise võrgustiku. Orgaaniline lahusti jääb geelistaja võrgustiku vahedesse ja on seal liikumatuks muudetud. Kui kasutatav lahusti on vedel õli, siis sobib nende koostiste puhul kasutada ka terminit „oleogeel”. Seetõttu võimaldavad oleogeelid uurida omadusi, millega hüdrogeelid ei ole ühilduvad, näiteks ühendite hüdrofoobsust. Üks oleogeelide peamisi eeliseid on võimalus kanda lipofiilseid bioaktiivseid ühendeid, mis on väga kasulik nii farmaatsia- kui ka toiduainetööstuses. Struktuuri ja tervisele kasulike omaduste koosmõju toetab oleogeelide olulist rolli uudsete toiduainete koostises, kuna neid on võimalik kohandada vastavalt toiduainele sobivatele ideaalsetele omadustele, toimides tervisliku asendusena tahketele rasvadele.
Toiduõlisid geelistavad ained võib nende molekulmassi alusel jagada laias laastus kahte kategooriasse: madala molekulmassiga orgaanilised geelistajad (LMOG) ja polümeersed geelistajad. LMOG-de hulka kuuluvad peamiselt vahad, steroolipõhised geelistajad, rasvhapete derivaadid ja monoatsüülglütseroolid.
Tööstusharud, kus tavaliselt kasutatakse oleogeele, hõlmavad järgmist:
- Toiduainetööstus: Oleogeele kasutatakse toiduainetes tahkete rasvade, näiteks või või margariini sisalduse asendamiseks või vähendamiseks. Neid saab lisada võidedesse, margariinidesse, pagaritoodetesse, kondiitritoodetesse ja töödeldud toitudesse, et parandada tekstuuri, suussulavust ja riiuli stabiilsust. Oleogeelid võivad olla ka maitsete, toitainete ja funktsionaalsete koostisosade kandjad toiduvalmististes.
- Kosmeetika ja isiklik hooldus: Kosmeetika- ja isikuhooldustööstuses kasutatakse oleogeele mitmesugustes nahahooldus- ja juuksehooldustoodetes. Neid võib leida kreemidest, losjoonidest, palsamitest ja juuksuritoodetest, et pakkuda niisutavaid, pehmendavaid ja konditsioneerivaid omadusi. Oleogeelid pakuvad selliseid eeliseid nagu rasvasus, sujuv pealekandmine ja toimeainete parem kohaletoimetamine nahale või juustele.
- Farmaatsiatooted: Oleogeelistel on ravimite manustamiseks paiksete ravimvormidena farmatseutilised rakendused. Need võivad olla salvide, geelide ja transdermaalsete plaastrite aluseks, tagades kontrollitud vabanemise ja terapeutiliste ainete parema tungimise läbi naha. Oleogeelid pakuvad eeliseid, nagu pikaajaline vabanemise kineetika, parem biosaadavus ja parem patsiendi vastavus ravimvormidele.
- Tööstuslikud ja kosmeetilised määrdeained: Oleogeele kasutatakse määrdeainetena tööstuslikes rakendustes, nagu metallitöötlemine, töötlemine ja määrdeained. Need pakuvad selliseid eeliseid nagu kõrge termiline stabiilsus, oksüdatsioonikindlus ja parem määrduvus võrreldes tavaliste määrdeainetega. Kosmeetilistes preparaatides võib oleogeele lisada isiklikesse määrdeainetesse ja massaažiõlidesse nende sileda, mittekleepuva tekstuuri ja kauakestvate määrimisomaduste tõttu.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.