オレオゲルソニケーションによるオレオゲル製剤の改良

オレオゲルは、テクスチャー、安定性、機能性の面でユニークな利点を提供し、幅広い産業分野で応用される万能材料である。プローブ型ソニケーターを使用することで、オレオゲルの合成と性能が大幅に改善され、様々な産業用途に適しています。

オレオゲルとは？

オレオゲルは、オレオゲル化剤やゲル化剤などの構造化剤の3次元ネットワーク内に固定化された油相からなる半固体システムである。これらの構造化剤は、油にゲル状のコンシステンシーを作り出すのに役立ち、その結果、安定し、広がりやすく、しばしば透明または半透明の製品が得られる。オレオゲルは、食品、化粧品、医薬品、工業用潤滑剤など、様々な産業で応用されており、食品のテクスチャー改善、スキンケア製品の保湿、医薬品のドラッグデリバリー制御、工業用および化粧品製剤の潤滑特性向上などの利点を提供する。
超音波処理として知られる強力な超音波を使用してオレオゲルを製造すると、これらの油性ゲルの合成が改善される。超音波処理の効果がどのようにオレオゲルの形成を促進するかは以下をお読みください！

超音波ホモグナイゼーションは、オレオジェルの製剤化を容易にし、改善する。

オレオゲルの超音波混合

超音波照射は、油相中の構造化剤の分散と分布を促進することにより、オレオゲル合成を改善することができる。オレオゲル化剤を含む混合油に高強度の超音波を照射すると、構造化剤の均一な混合と分散が促進され、より均質なゲルネットワークが形成される。さらに、超音波処理により、より小さく均一な粒子の形成が促進され、オレオゲルのきめが細かくなり、安定性が向上する。超音波により発生するキャビテーション効果は、より大きな凝集体を破壊し、ゲルマトリックス内でより小さく均一に分散した構造の形成を促進する。

超音波直接分散によるオレオゲル合成

分散テンプレート化されたオレオゲル： 直接分散法では、超音波処理を用いてオレオゲル化剤を融点を超える温度で液体油中に直接分散させ、その後冷却してゲル化剤ネットワークを固化させ、油を固体骨格内に封じ込め、オレオゲルを得る。この直接超音波分散法を用いることで、ゲル化プロセスは、使用する構造化剤の性質に応じて、2つの異なるネットワーク構造を生成することができる。

オレオゲル合成のための超音波エマルジョン

エマルション・テンプレーテッド・オレオゲル： Ultrasonic emulsion using probe-type sonication offers several advantages for oleogel synthesis, primarily by providing efficient and consistent mixing at micron- and nano-level. High-intensity ultrasonic waves create intense sonomechanical shear forces and acoustic cavitation, which break down the oil and gelator in the aqueous phase into uniformly sized droplets. This leads to a more stable and homogeneous emulsion, which is important for the formation of oleogels with desirable texture and structural properties. Additionally, the localized heating effect of sonication can enhance the dissolution and interaction of gelators within the oil phase, improving the gelation process. Consequently, ultrasonic emulsion facilitates the production of oleogels with superior stability, consistency, and performance in various applications, including food, pharmaceuticals, and cosmetics.

水中油型エマルションの超音波ホモジナイゼーション

水-オレオゲル-イン-ウォーター（W/O/W）エマルションは、食品用途に理想的な卓越した機能性を提供します。例えば、水-オレオゲル-イン-ウォーターエマルションは、プロバイオティクスのデリバリーや食品のアロマを保護するための優れたキャリアであることが分かっています。超音波乳化は、水相と油相を効率的にブレンドしてダブルエマルション、すなわちW/O/Wエマルションにします。油脂製品の油球内に水性液滴を組み込むと、脂肪含量が減少する。W/O/W型エマルションにおける油相のゲル化は、構造的完全性を付与し、油相内での水滴合体のような不安定化現象を緩和する。
超音波処理は、エマルション成分の分散と均質化を促進することで、水中油型（W/O/W）エマルションの製剤化に役立ちます。高強度、低周波数の超音波処理（周波数約20～26kHz）は、大きな液滴をより小さく均一な液滴に分解し、安定したエマルションの形成を促進します。さらに、超音波処理により、水性液滴の油相への取り込みが促進され、油相内でのオレオゲル化剤の分散が改善され、より効率的なゲル化とエマルションの安定性が向上します。さらに、超音波処理により、エマルション液滴のサイズ分布を制御することができ、その結果、食感、口当たり、官能特性が改善されるなど、望ましい特性を有するエマルションが得られる。

異なるタイプのオレオゲル系エマルジョンシステムを表すスキーム。
研究および画像：©Pinto et al, 2021

科学的に証明されたオレオゲルの超音波分散の効果

Noonimら（2022）は、異なる濃度のカルナウバワックス（5％または10％）を用いて調製したパーム油ベースのオレオゲルの物理的、熱的、構造的特性および保存安定性に対するHielscherソニケーターUP200Stを用いた超音波処理の効果を調査し、ホモジナイザー（2000rpm、10分間）を用いて調製したオレオゲルと比較した。超音波処理により、より高いカルナウバワックス濃度（10%）のオレオゲルを調製することができ、パーム油ベースのオレオゲルの特性と安定性を効果的に改善した（p < 0.05).

食品用オレオゲル

ヴィーガンマヨネーズ用オレオゲルのプロトコール
 
オレオジェルをベースにしたヴィーガン料理用クリーム
(Szymanskaら、2024）。
 
原材料

• 菜種油
• パーム油
• 亜麻仁油
• キャンデリラロウ
• 大豆飲料

オレオゲル（100g）は以下のように調製した：まず、3～7％のキャンデリラワックス（w/w）を、精製菜種油と亜麻仁油の混合物（1：1 w/w）中に、水浴中で80±1℃で10分間加熱することにより分散させ、次に、チタンソノトロードS26d7を備えた超音波ホモジナイザーUP200St（Hielscher Ultrasonics社製）を用いて10秒間超音波処理（26 kHz、72 W、100％パルス、100％振幅）を行った。透明で均質な混合物を、適切な構造が形成されるまで、20±1℃で24時間、恒温キャビネット内で静置冷却した。オレオゲルは3回繰り返して得られた。
マヨネーズの超音波乳化にご興味のある方は、レシピ、ビデオ、詳細情報をご覧ください！

超音波オレオゲルを用いたクリーム状エマルションの調製

クリームタイプのO/W（30/70 w/w）エマルション（100 g）を、予備研究[38]の手順に若干の修正を加えて調製した。水相（タンパク質を2.6% w/w含む大豆飲料）と脂質相（パーム油またはオレオゲル）の両方を55℃まで予熱し、直ちに周波数26kHzの超音波ホモジナイザーUP200St（Hielscher Ultrasonics社製）を用いて均質化した。以下のパラメーターを使用した：100%パルス、80%振幅、ビーカー（容量200 mL）の中央部にソノトロードを15 mm浸漬。ホモジナイズ時間2.5分（τ）は、技術試験と予備試験の結果に基づき、試料の温度上昇を考慮して決定した（τ＝2.5分の場合：エネルギー密度：69.1±0.4J・g-1、最高温度：61.0±0.3℃）。抗菌剤として安息香酸ナトリウム0.15%(w/w)を水相に添加した。

食品用オレオゲルに最もよく使用されるオレオゲル化剤。
スキーム：©Perta-Crisan et al, 2023.