Oleogels: כיצד סוניקציה משפרת ניסוחים Oleogel

Oleogels הם חומרים מגוונים עם יישומים במגוון רחב של תעשיות, המציע יתרונות ייחודיים במונחים של מרקם, יציבות ופונקציונליות. שימוש בסוניקטורים מסוג בדיקה משפר באופן משמעותי את הסינתזה והביצועים של אולאוגלים, מה שהופך אותם מתאימים יותר ליישומים תעשייתיים שונים.

מה הם Oleogels?

Oleogels הן מערכות מוצקות למחצה המורכבות משלב שמן משותק בתוך רשת תלת ממדית של חומרי מבנה, כגון oleogelators או סוכני gelling. חומרי מבנה אלה עוזרים ליצור מרקם דמוי ג'ל בשמנים, והתוצאה היא מוצר יציב, ניתן למריחה, ולעתים קרובות שקוף או שקוף. אולאוג'לים מוצאים יישומים בתעשיות שונות, כולל מזון, קוסמטיקה, תרופות וחומרי סיכה תעשייתיים, ומציעים יתרונות כגון שיפור מרקם במוצרי מזון, לחות בפריטי טיפוח העור, אספקת תרופות מבוקרת בתרופות ותכונות סיכה משופרות בפורמולות תעשייתיות וקוסמטיות.
כאשר אולאוג'לים מיוצרים באמצעות גלי אולטרסאונד חזקים, תהליך המכונה סוניקציה, הסינתזה של ג'לים מבוססי שמן אלה משופרת. קרא להלן כיצד ההשפעות של סוניקציה להקל על היווצרות של oleogels!

הומוניזציה קולית מקלה ומשפרת את ניסוח של oleogels.

ערבוב קולי של Oleogels

Ultrasonication יכול לשפר את הסינתזה של oleogels על ידי שיפור הפיזור וההפצה של סוכני המבנה בתוך שלב השמן. כאשר גלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מוחלים על תערובת השמן המכילה את האולוגלטורים, הם מקדמים ערבוב ופיזור אחידים של חומרי המבנה, מה שמוביל לרשת ג'ל הומוגנית יותר. בנוסף, סוניקציה יכולה להקל על היווצרותם של חלקיקים קטנים ואחידים יותר, וכתוצאה מכך מרקם עדין יותר ויציבות משופרת של האולאוגל. השפעות הקוויטציה הנוצרות על ידי אולטרסאונד יכולות לשבש אגרגטים גדולים יותר ולקדם היווצרות של מבנים קטנים יותר, מפוזרים באופן שווה יותר בתוך מטריצת הג'ל.

פיזור ישיר אולטראסוני לסינתזה של אולאוגל

פיזור-טמפלציה אולאוגל: בשיטת הפיזור הישיר, הסוניקציה משמשת לפיזור האולאו-ג'לטור ישירות לתוך השמן הנוזלי בטמפרטורות העולות על נקודת ההתכה שלו, ומוחלף על ידי שלב קירור שבו רשת הג'לטור מתמצקת, עוטפת את השמן בתוך מסגרת מוצקה, ובכך מניבה את האולאוגל. באמצעות גישה זו של פיזור קולי ישיר, תהליך הג'לציה יכול ליצור שתי ארכיטקטורות רשת נפרדות, התלויות באופי המבנה המנוצל: קונפורמציות גבישיות או רשתות בהרכבה עצמית.

תחליב קולי לסינתזה של Oleogel

תחליב-טמפלציה אולאוגל: תחליב על-קולי באמצעות סוניקציה מסוג בדיקה מציע מספר יתרונות לסינתזה של אולאוגל, בעיקר על ידי מתן ערבוב יעיל ועקבי ברמת המיקרון והננו. גלים על-קוליים בעוצמה גבוהה יוצרים כוחות גזירה סונומכניים עזים וקוויטציה אקוסטית, המפרקים את השמן והג'לטור בפאזה המימית לטיפות בגודל אחיד. זה מוביל תחליב יציב יותר הומוגני, אשר חשוב להיווצרות של oleogels עם מרקם רצוי תכונות מבניות. בנוסף, אפקט החימום המקומי של סוניקציה יכול לשפר את ההמסה והאינטראקציה של הג'לטורים בשלב השמן, ולשפר את תהליך הג'לציה. כתוצאה מכך, תחליב קולי מאפשר ייצור של oleogels עם יציבות, עקביות, וביצועים מעולה ביישומים שונים, כולל מזון, תרופות, קוסמטיקה.

הומוגניזציה קולית של תחליב מים בתוך Oleogel-In-Water

תחליבים של מים בתוך אולאוג'ל במים (W/O/W) מציעים פונקציונליות יוצאת דופן שהופכת אותם לאידיאליים ליישומי מזון. לדוגמה, תחליבים של מים בתוך אולאוג'ל במים נמצאו כנשאים נהדרים לאספקת פרוביוטיקה ולשמירה על ניחוחות מזון. תחליב על-קולי מערבב ביעילות פאזות מימיות ושומניות לתחליבים כפולים, כלומר תחליבים W/O/W. שילוב טיפות מימיות בתוך כדוריות השמן של מוצרי שומן מקטין את תכולת השומן שלהם. ג'לציה של שלב השמן בתחליבים W/O/W מקנה שלמות מבנית וממתנת אירועי ערעור יציבות כמו התגבשות טיפות מים בתוך שלב השמן.
סוניקציה יכולה לסייע בניסוח תחליבים של מים בתוך אולאוג'ל במים (W/O/W) על ידי הקלה על הפיזור וההומוגניזציה של רכיבי האמולסיה. סוניקציה בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך (בתדרים של כ-20-26kHz) יכולה לפרק טיפות גדולות יותר לטיפות קטנות ואחידות יותר, ולקדם היווצרות של תחליבים יציבים. בנוסף, סוניקציה יכולה לשפר את השילוב של טיפות מימיות בפאזה של שמן ולשפר את הפיזור של oleogelator בתוך שלב השמן, מה שמוביל לג'לציה יעילה יותר ויציבות משופרת של התחליב. יתר על כן, סוניקציה יכולה לעזור לשלוט בפיזור הגודל של טיפות התחליב, וכתוצאה מכך תחליבים עם תכונות רצויות כגון מרקם משופר, תחושת פה, ותכונות חושיות.

סכימה המייצגת סוגים שונים של מערכות תחליב מבוססות אולאוג'ל.
מחקר ותמונה: ©פינטו ואחרים, 2021

מוכח מדעית: האפקטיביות של פיזור קולי של Oleogels

Noonim et al. (2022) חקרו את השפעת הסוניקטור Hielscher UP200St על תכונות פיזיקליות, תרמיות ומבניות ויציבות אחסון של אולאוג'לים מבוססי שמן דקלים שהוכנו בריכוזים שונים של שעוות קרנובה (5% או 10%) נחקרו והושוו לאולוג'לים שהוכנו עם הומוגנייזר (2000 סל"ד למשך 10 דקות). הסוניקציה אפשרה להכין אולאוג'לים עם ריכוז שעוות קרנובה גבוה יותר (10%) ושיפרה ביעילות את התכונות והיציבות של אולאוגל מבוסס שמן דקלים (p < 0.05).

Oleogel עבור יישומי מזון

פרוטוקול לאולאוגל המיוצר למיונז טבעוני
 
קרם קולינרי טבעוני על בסיס Oleogel
(ראה: Szymanska et al., 2024)
 
מרכיבים:

• שמן לפתית
• שמן דקלים
• שמן פשתן
• שעוות קנדלילה
• משקה סויה

האוליאוג'לים (100 גרם) הוכנו כדלקמן: ראשית, 3-7% שעוות קנדלילה (w / w) פוזרה בתערובת של שמני לפתית ופשתן מזוקקים (1: 1 w / w) על ידי חימום במשך 10 דקות ב 80 ± 1 ° C באמבט מים ולאחר מכן סוניקציה במשך 10 s (26 קילוהרץ, 72 W, 100% דופק, 100% משרעת) באמצעות הומוגנייזר אולטרסאונד UP200St (Hielscher Ultrasonics), מצויד טיטניום sonotrode S26d7. התערובת הצלולה וההומוגנית התקררה סטטית בארון תרמוסטטי במשך 24 שעות ב 20 ± 1 מעלות צלזיוס, עד שנוצר המבנה הנכון. האולאוגלים התקבלו בשלוש חזרות.
אם אתם מעוניינים תחליב קולי של מיונז, תוכלו למצוא מתכון, וידאו ומידע מפורט כאן!

הכנת תחליבים מסוג קרם באמצעות Oleogel קולי

תחליבים מסוג קרם O/W (30/70 w/w) (100 גרם) הוכנו בהתאם לנוהל במחקר הראשוני שלנו [38] עם שינויים קלים. הן שלב מימי (משקה סויה המכיל 2.6% חלבון w/w) והן שלב שומנים (שמן דקלים או אולאוג'ל) חוממו מראש עד 55 מעלות צלזיוס והומוגניזציה מיידית באמצעות הומוגנייזר אולטרסאונד UP200St (Hielscher Ultrasonics) בתדר של 26 קילוהרץ. נעשה שימוש בפרמטרים הבאים: 100% דופק, 80% משרעת, טבילה של 15 מ"מ של הסונוטרוד בחלק המרכזי של הכד (קיבולת 200 מ"ל). זמן ההומוגניזציה של 2.5 דקות (τ) נקבע על בסיס תוצאות בדיקות טכנולוגיות ובדיקות ראשוניות, תוך התחשבות בטמפרטורה הגוברת של הדגימות (עבור τ = 2.5 דקות: צפיפות אנרגיה: 69.1 ± 0.4 J∙g-1, טמפרטורה מקסימלית: 61.0 ± 0.3 מעלות צלזיוס). נתרן בנזואט של 0.15% (w/w) נוסף לשלב המימי כסוכן אנטיבקטריאלי.

הנפוצים ביותר oleogelators עבור oleogels כיתה מזון.
תוכנית: ©Perta-Crisan et al., 2023.