Олеогелови: како соникација побољшава формулације олеогелова
Олеогелови су свестрани материјали који се примењују у широком спектру индустрија и нуде јединствене предности у погледу текстуре, стабилности и функционалности. Употреба соникатора са сондом значајно побољшава синтезу и својства олеогелова при примени, чинећи их погоднијим за различите индустријске примене.
Шта су олеогелови?
Олеогелови су получврсти системи састављени од уљне фазе имобилисане унутар тродимензионалне мреже средстава за структурирање, као што су олеогелатори или средства за желирање. Ова средства за структурирање помажу у стварању конзистенције налик гелу у уљима, чиме се добија стабилан, мазив и често провидан или полупровидан производ. Олеогелови се примењују у различитим индустријама, укључујући прехрамбену, козметичку и фармацеутску индустрију, као и производњу индустријских мазива, пружајући предности као што су побољшање текстуре прехрамбених производа, хидратација у производима за негу коже, контролисана испорука лекова у фармацеутским препаратима и побољшана својства подмазивања у индустријским и козметичким формулацијама.
Када се олеогелови производе помоћу снажних ултразвучних таласа, поступком познатим као соникација, синтеза ових гелова на бази уља се побољшава. У наставку прочитајте како ефекти соникације олакшавају формирање олеогелова!
Соникатор UP400St за припрему олеогелова.
Ултразвучна хомогенизација олакшава и побољшава формулисање олеогелова.
Ултразвучно мешање олеогелова
Ултразвучна обрада може побољшати синтезу олеогелова побољшањем дисперговања и расподеле средстава за структурирање унутар уљне фазе. Када се ултразвучни таласи високог интензитета примене на уљну смешу која садржи олеогелаторе, они подстичу равномерно мешање и дисперговање средстава за структурирање, што доводи до хомогеније гелске мреже. Поред тога, соникација може олакшати формирање мањих и уједначенијих честица, што резултира финијом текстуром и побољшаном стабилношћу олеогела. Кавитациони ефекти изазвани ултразвуком могу разбити веће агрегате и подстаћи формирање мањих, равномерније диспергованих структура унутар гелског матрикса.
Ултразвучно директно дисперговање за синтезу олеогелова
Олеогел формиран на основу дисперзије: У методи директног дисперговања, соникација се користи за дисперговање олеогелатора директно у течно уље на температурама изнад његове тачке топљења, након чега следи фаза хлађења у којој мрежа гелатора очвршћава, заробљавајући уље унутар чврсте структуре, чиме настаје олеогел. Применом овог приступа директног ултразвучног дисперговања, процес желирања може створити две различите архитектуре мреже, у зависности од природе употребљеног средства за структурирање: конфигурације кристалита или самоорганизоване мреже.
Ултразвучна емулзија за синтезу олеогелова
Олеогел формиран на основу емулзије: Ултразвучна емулзија добијена соникацијом помоћу сонде нуди неколико предности за синтезу олеогелова, првенствено обезбеђивањем ефикасног и уједначеног мешања на микрометарском и нанометарском нивоу. Ултразвучни таласи високог интензитета стварају снажне сономеханичке силе смицања и акустичну кавитацију, које разбијају уље и гелатор у воденој фази на капљице уједначене величине. То доводи до стабилније и хомогеније емулзије, што је важно за формирање олеогелова са пожељном текстуром и структурним својствима. Поред тога, локализовани ефекат загревања услед соникације може побољшати растварање и међусобно деловање гелатора унутар уљне фазе, побољшавајући процес желирања. Сходно томе, ултразвучна емулзија олакшава производњу олеогелова са супериорном стабилношћу, конзистенцијом и својствима при различитим применама, укључујући прехрамбену, фармацеутску и козметичку индустрију.
Ултразвучни хомогенизатор за формулисање олеогелова у производњи великог капацитета.
Ултразвучна хомогенизација емулзија типа вода у олеогелу у води
Емулзије типа вода у олеогелу у води (W/O/W) нуде изузетна функционална својства која их чине идеалним за примену у храни. На пример, утврђено је да су емулзије типа вода у олеогелу у води одличан носач за испоруку пробиотика и очување арома хране. Ултразвучно емулговање ефикасно меша водене и уљане фазе у двоструке емулзије, тј. W/O/W емулзије. Укључивање водених капљица унутар уљаних глобула масних производа смањује садржај масти у тим производима. Желирање уљане фазе у W/O/W емулзијама обезбеђује структурни интегритет и ублажава појаве дестабилизације, као што је коалесценција водених капљица унутар уљане фазе.
Соникација може помоћи у формулисању емулзија типа вода у олеогелу у води (W/O/W) тако што олакшава дисперговање и хомогенизацију компонената емулзије. Соникација високог интензитета и ниске фреквенције (на фреквенцијама од приближно 20–26kHz) може разбити веће капљице на мање капљице уједначеније величине, поспешујући стварање стабилних емулзија. Поред тога, соникација може побољшати укључивање водених капљица у уљану фазу и дисперговање олеогелатора унутар уљане фазе, што доводи до ефикаснијег желирања и повећане стабилности емулзије. Такође, соникација може помоћи у контроли расподеле величина капљица емулзије, чиме се добијају емулзије са пожељним својствима, као што су побољшана текстура, осећај у устима и сензорна својства.
Шематски приказ различитих типова емулзионих система на бази олеогела.
Студија и слика: ©Pinto et al., 2021
Научно доказано: ефикасност ултразвучног дисперговања олеогела
Noonim et al. (2022) испитивали су утицај соникације помоћу Hielscher соникатора UP200St на физичка, термичка и структурна својства и стабилност током складиштења олеогела на бази палминог уља, припремљених са различитим концентрацијама карнауба воска (5% или 10%), и упоредили их са олеогелима припремљеним помоћу хомогенизатора (2000 rpm током 10 min). Соникација је омогућила припрему олеогела са вишом концентрацијом карнауба воска (10%) и ефикасно побољшала својства и стабилност олеогела на бази палминог уља (p < 0,05).
Олеогел за примену у храни
Протокол за олеогел произведен за вегански мајонез
Веганска павлака за кување на бази олеогела
(уп. Szymanska et al., 2024)
Састојци:
- уље уљане репице
- палмино уље
- ланено уље
- канделила восак
- сојин напитак
Олеогели (100 g) припремљени су на следећи начин: најпре је 3–7% канделила воска (w/w) дисперговано у мешавини рафинисаног уља уљане репице и ланеног уља (1:1 w/w) загревањем током 10 min на 80 ± 1 °C у воденом купатилу, а затим соникацијом током 10 s (26 kHz, 72 W, 100% пулсни режим, 100% амплитуда) помоћу ултразвучног хомогенизатора UP200St (Hielscher Ultrasonics), опремљеног титанијумском сонотродом S26d7. Бистра, хомогена мешавина хлађена је у мировању у термостатској комори током 24 h на 20 ± 1 °C, док се није формирала одговарајућа структура. Олеогели су добијени у три понављања.
Ако вас занима ултразвучно емулговање мајонеза, овде ћете пронаћи рецепт, видео и детаљне информације!
Припрема емулзија типа павлаке помоћу ултразвучно добијеног олеогела
Емулзије типа уље-у-води (O/W, 30/70 w/w) кремасте конзистенције (100 g) припремљене су према поступку из нашег прелиминарног истраживања [38], уз незнатне измене. И водена фаза (напитак од соје који садржи 2,6% w/w протеина) и липидна фаза (палмино уље или олеогел) претходно су загрејане до 55 °C и одмах хомогенизоване ултразвучним хомогенизатором UP200St (Hielscher Ultrasonics) на фреквенцији од 26 kHz. Коришћени су следећи параметри: 100% импулс, 80% амплитуда, сонотрода уроњена 15 mm у средишњем делу лабораторијске чаше (запремине 200 mL). Време хомогенизације од 2,5 min (τ) одређено је на основу резултата технолошких и прелиминарних испитивања, узимајући у обзир пораст температуре узорака (за τ = 2,5 min: густина енергије: 69,1 ± 0,4 J∙g–1, макс. температура: 61,0 ± 0,3 °C). Воденој фази је додато 0,15% (w/w) натријум-бензоата као антибактеријског средства.
Најчешће коришћени олеогелатори за олеогелове прехрамбеног квалитета.
Шема: ©Perta-Crisan et al., 2023.
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Соникатор UIP2000hdT за индустријску производњу олеогелова.
Литература / Референце
- 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.
Чињенице које вреди знати
Шта су олеогелови? – Дефиниција олеогелова
Гелови представљају врсту колоида која се састоји од тродимензионалне мреже налик чврстој материји, у којој је заробљена течна фаза.
Формулације гелова могу се поделити у две главне класе према растварачу који се користи за њихову производњу; хидрогелови означавају случај када је течна фаза вода, а органогелови (или олеогелови) случај када је диспергована течност органски растварач који је структуриран органогелатором.
Органогелови су получврсте формулације које се сматрају биконтинуалним системима, а састоје се од две фазе: гелатора и органског растварача. Гелатор, када се користи у формулацији органогелова у концентрацијама мањим од 15%, може да претрпи физичке и хемијске трансформације које стварају самосклопљене структуре; ове структуре се међусобно преплићу, формирајући тродимензионалну мрежу. Органски растварач се задржава и имобилише унутар простора у мрежи гелатора. Ако је употребљени растварач течно уље, онда је за ове формулације прикладан и термин олеогел. Стога олеогелови омогућавају истраживање својстава са којима хидрогелови нису компатибилни, као што је хидрофобност једињења. Једна од главних предности олеогелова је могућност преношења липофилних биоактивних једињења, што је од велике користи и у фармацеутској и у прехрамбеној примени. Заједничко дејство структуре и здравствених користи поткрепљује значајну улогу коју олеогелови могу имати у новим прехрамбеним производима, јер се могу прилагодити тако да обезбеде идеална својства прехрамбеног производа, делујући као здрава замена за чврсте масти.
Супстанце које желирају јестива уља могу се грубо поделити у две категорије на основу њихове молекулске масе: органски гелатори мале молекулске масе (LMOGs) и полимерни гелатори. LMOGs углавном обухватају воскове, гелаторе на бази стерола, деривате масних киселина и моноацилглицероле.
Индустрије у којима се олеогелови често користе обухватају:
- Прехрамбена индустрија: Олеогелови се користе у прехрамбеним производима за замену или смањење садржаја чврстих масти као што су маслац или маргарин. Могу се уградити у намазе, маргарине, пекарске производе, кондиторске производе и прерађену храну ради побољшања текстуре, осећаја у устима и стабилности током чувања. Олеогелови такође могу служити као носачи арома, хранљивих материја и функционалних састојака у прехрамбеним формулацијама.
- Козметика и лична нега: У индустрији козметике и личне неге олеогелови се користе у разним производима за негу коже и косе. Могу се наћи у кремама, лосионима, балзамима и производима за обликовање косе ради обезбеђивања хидратације, омекшавања и кондиционирања. Олеогелови нуде предности као што су одсуство масног осећаја, глатко наношење и побољшана испорука активних састојака кожи или коси.
- Фармацеутска индустрија: Олеогелови имају фармацеутску примену као формулације за локалну испоруку лекова. Могу да служе као подлоге за масти, гелове и трансдермалне фластере, обезбеђујући контролисано ослобађање и побољшано продирање терапијских агенаса кроз кожу. Олеогелови у фармацеутским формулацијама нуде предности као што су продужена кинетика ослобађања, повећана биорасположивост и боље придржавање прописане терапије од стране пацијената.
- Индустријска и козметичка мазива: Олеогелови се користе као мазива у индустријским применама као што су обрада метала, машинска обрада и мазиве масти. Нуде предности као што су висока термичка стабилност, отпорност на оксидацију и боља способност подмазивања у поређењу са конвенционалним мазивима. У козметичким формулацијама, олеогелови се могу уградити у интимне лубриканте и уља за масажу због своје глатке, нелепљиве текстуре и дуготрајног дејства подмазивања.
Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лабораторијских до индустријских размера.