Oleogel: Bagaimana Sonikasi Meningkatkan Formulasi Oleogel

Oleogel adalah bahan serbaguna dengan aplikasi di berbagai industri, menawarkan manfaat unik dalam hal tekstur, stabilitas, dan fungsionalitas. Menggunakan sonicator tipe probe secara signifikan meningkatkan sintesis dan kinerja oleogel, membuatnya lebih cocok untuk berbagai aplikasi industri.

Apa itu Oleogel?

Oleogel adalah sistem semi-padat yang terdiri dari fase oli yang diimobilisasi dalam jaringan tiga dimensi agen penataan, seperti oleogelator atau agen pembentuk gel. Agen penata ini membantu menciptakan konsistensi seperti gel dalam minyak, menghasilkan produk yang stabil, dapat dioleskan, dan seringkali transparan atau tembus cahaya. Oleogel menemukan aplikasi di berbagai industri, termasuk makanan, kosmetik, farmasi, dan pelumas industri, menawarkan manfaat seperti peningkatan tekstur pada produk makanan, pelembab pada produk perawatan kulit, pengiriman obat terkontrol dalam obat-obatan, dan peningkatan sifat pelumasan dalam formulasi industri dan kosmetik.
Ketika oleogel diproduksi menggunakan gelombang ultrasound yang kuat, sebuah proses yang dikenal sebagai sonikasi, sintesis gel berbasis minyak ini ditingkatkan. Baca di bawah bagaimana efek sonikasi memfasilitasi pembentukan oleogel!

Homogneisasi ultrasonik memfasilitasi dan meningkatkan formulasi oleogel.

Pencampuran Ultrasonik Oleogel

Ultrasonikasi dapat meningkatkan sintesis oleogel dengan meningkatkan dispersi dan distribusi agen penataan dalam fase minyak. Ketika gelombang ultrasound intensitas tinggi diterapkan pada campuran minyak yang mengandung oleogelator, mereka mempromosikan pencampuran dan dispersi yang seragam dari agen penataan, yang mengarah ke jaringan gel yang lebih homogen. Selain itu, sonikasi dapat memfasilitasi pembentukan partikel yang lebih kecil dan lebih seragam, menghasilkan tekstur yang lebih halus dan stabilitas oleogel yang lebih baik. Efek kavitasi yang dihasilkan oleh ultrasound dapat mengganggu agregat yang lebih besar dan mendorong pembentukan struktur yang lebih kecil dan lebih merata di dalam matriks gel.

Dispersi Langsung Ultrasonik untuk Sintesis Oleogel

Oleogel templat dispersi: Untuk metode dispersi langsung, sonikasi digunakan untuk membubarkan oleogelator langsung ke dalam minyak cair pada suhu yang melampaui titik lelehnya, digantikan oleh fase pendinginan di mana jaringan gelator mengeras, merangkum minyak dalam kerangka padat, sehingga menghasilkan oleogel. Menggunakan pendekatan dispersi ultrasonik langsung ini, proses gelasi dapat menghasilkan dua arsitektur jaringan yang berbeda, bergantung pada sifat struktural yang digunakan: konformasi kristalit atau jaringan yang dirakit sendiri.

Emulsi Ultrasonik untuk Sintesis Oleogel

Oleogel templat emulsi: Emulsi ultrasonik menggunakan sonikasi tipe probe menawarkan beberapa keuntungan untuk sintesis oleogel, terutama dengan memberikan pencampuran yang efisien dan konsisten pada tingkat mikron dan nano. Gelombang ultrasonik intensitas tinggi menciptakan gaya geser sonomekanis yang intens dan kavitasi akustik, yang memecah minyak dan gelator dalam fase berair menjadi tetesan berukuran seragam. Ini mengarah pada emulsi yang lebih stabil dan homogen, yang penting untuk pembentukan oleogel dengan tekstur dan sifat struktural yang diinginkan. Selain itu, efek pemanasan lokal dari sonikasi dapat meningkatkan pembubaran dan interaksi gelator dalam fase minyak, meningkatkan proses gelasi. Akibatnya, emulsi ultrasonik memfasilitasi produksi oleogel dengan stabilitas, konsistensi, dan kinerja yang unggul dalam berbagai aplikasi, termasuk makanan, obat-obatan, dan kosmetik.

Homogenisasi Ultrasonik Emulsi Air-In-Oleogel-In-Air

Emulsi Water-In-Oleogel-In-Water (W/O/W) menawarkan fungsionalitas luar biasa yang membuatnya ideal untuk aplikasi makanan. Misalnya, emulsi Water-In-Oleogel-In-Water telah ditemukan sebagai pembawa yang bagus untuk memberikan probiotik dan menjaga aroma makanan. Emulsifikasi ultrasonik secara efisien memadukan fase berair dan berminyak menjadi emulsi ganda, yaitu emulsi W/O/W. Memasukkan tetesan air ke dalam gumpalan minyak produk lemak mengurangi kandungan lemaknya. Gelasi fase oli dalam emulsi W/O/W memberikan integritas struktural dan mengurangi peristiwa destabilisasi seperti penggabungan tetesan air dalam fase minyak.
Sonikasi dapat membantu dalam formulasi emulsi Water-In-Oleogel-In-Water (W/O/W) dengan memfasilitasi dispersi dan homogenisasi komponen emulsi. Sonikasi frekuensi rendah intensitas tinggi (pada frekuensi sekitar 20-26kHz) dapat memecah tetesan yang lebih besar menjadi tetesan yang lebih kecil dan lebih seragam, mendorong pembentukan emulsi yang stabil. Selain itu, sonikasi dapat meningkatkan penggabungan tetesan air ke dalam fase oli dan meningkatkan dispersi oleogelator dalam fase oli, yang mengarah pada gelasi yang lebih efisien dan meningkatkan stabilitas emulsi. Selain itu, sonikasi dapat membantu mengontrol distribusi ukuran tetesan emulsi, menghasilkan emulsi dengan sifat yang diinginkan seperti tekstur yang lebih baik, rasa mulut, dan atribut sensorik.

Skema yang mewakili berbagai jenis sistem emulsi berbasis oleogel.
Studi dan gambar: ©Pinto et al., 2021

Terbukti Secara Ilmiah: Efektivitas Dispersi Ultrasonik Oleogel

Noonim et al. (2022) menyelidiki pengaruh sonikasi menggunakan sonicator Hielscher UP200St pada sifat fisik, termal, dan struktural serta stabilitas penyimpanan oleogel berbasis minyak sawit yang dibuat menggunakan konsentrasi lilin carnauba yang berbeda (5% atau 10%) diselidiki dan dibandingkan dengan oleogel yang disiapkan dengan homogenizer (2000 rpm selama 10 menit). Sonikasi memungkinkan untuk membuat oleogel dengan konsentrasi lilin carnauba yang lebih tinggi (10%) dan secara efektif meningkatkan sifat dan stabilitas oleogel berbasis minyak sawit (p < 0.05).

Oleogel untuk Aplikasi Makanan

Protokol untuk Oleogel yang diproduksi untuk Mayones Vegan
 
Krim Kuliner Vegan berbahan dasar Oleogel
(lih. Szymanska et al., 2024)
 
Bahan:

• minyak rapeseed
• minyak kelapa sawit
• minyak biji rami
• lilin candelilla
• minuman kedelai

Oleogel (100 g) disiapkan sebagai berikut: Pertama, lilin candelilla 3-7% (w / w) disebarkan dalam campuran minyak lobak dan biji rami olahan (1: 1 w / w) dengan memanaskan selama 10 menit pada suhu 80 ± 1 °C dalam bak air dan kemudian sonikasi selama 10 detik (26 kHz, 72 W, 100% pulsa, amplitudo 100%) menggunakan homogenizer ultrasound UP200St (Hielscher Ultrasonics), dilengkapi dengan titanium sonotrode S26d7. Campuran bening dan homogen didinginkan secara statis dalam kabinet termostatik selama 24 jam pada suhu 20 ± 1 °C, sampai struktur yang tepat terbentuk. Oleogel diperoleh dalam tiga pengulangan.
Jika Anda tertarik dengan emulsifikasi ultrasonik mayones, Anda akan menemukan resep, video, dan informasi terperinci di sini!

Persiapan Emulsi Tipe Krim menggunakan Oleogel Ultrasonik

Emulsi O/W tipe krim (30/70 w/w) (100 g) disiapkan sesuai dengan prosedur dalam penelitian pendahuluan kami [38] dengan sedikit modifikasi. Baik fase berair (minuman kedelai yang mengandung protein 2,6% w/w) dan fase lipid (minyak sawit atau oleogel) dipanaskan terlebih dahulu hingga 55 °C dan segera dihomogenisasi dengan menggunakan homogenizer ultrasound UP200St (Hielscher Ultrasonics) dengan frekuensi 26 kHz. Parameter berikut digunakan: 100% pulsa, 80% amplitudo, perendaman sonotrode 15 mm di bagian tengah gelas kimia (kapasitas 200 mL). Waktu homogenisasi 2,5 menit (τ) ditentukan berdasarkan hasil uji teknologi dan uji pendahuluan, dengan mempertimbangkan peningkatan suhu sampel (untuk τ = 2,5 menit: kepadatan energi: 69,1 ± 0,4 J∙g–1, suhu maks.: 61,0 ± 0,3 °C). Natrium benzoat 0,15% (w / w) ditambahkan ke fase berair sebagai agen antibakteri.

Oleogelator yang paling umum digunakan untuk oleogel food grade.
Skema: ©Perta-Crisan dkk., 2023.