Oleogels: Sonication ปรับปรุงสูตร Oleogel อย่างไร

โอเลโอเกลเป็นวัสดุอเนกประสงค์ที่มีการใช้งานในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย โดยให้ประโยชน์ที่ไม่เหมือนใครในแง่ของพื้นผิว ความเสถียร และการใช้งาน การใช้เครื่องโซนิคเตอร์ชนิดโพรบช่วยเพิ่มการสังเคราะห์และประสิทธิภาพของโอเลโอเกลได้อย่างมีนัยสําคัญทําให้เหมาะสําหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆมากขึ้น

โอลีโอเกลคืออะไร?

โอเลโอเกลเป็นระบบกึ่งของแข็งที่ประกอบด้วยเฟสน้ํามันที่ตรึงไว้ภายในเครือข่ายสามมิติของสารสร้างโครงสร้าง เช่น โอเลโอเจลเลเตอร์หรือสารเจล สารจัดโครงสร้างเหล่านี้ช่วยสร้างความสม่ําเสมอเหมือนเจลในน้ํามัน ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีความเสถียร กระจายได้ และมักจะโปร่งใสหรือโปร่งแสง โอเลโอเกลพบการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงอาหาร เครื่องสําอาง ยา และน้ํามันหล่อลื่นอุตสาหกรรม โดยให้ประโยชน์ต่างๆ เช่น การปรับปรุงเนื้อสัมผัสในผลิตภัณฑ์อาหาร การให้ความชุ่มชื้นในรายการบํารุงผิว การควบคุมการส่งยาในยา และคุณสมบัติการหล่อลื่นที่เพิ่มขึ้นในสูตรอุตสาหกรรมและเครื่องสําอาง
เมื่อผลิตโอเลโอเกลโดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ที่ทรงพลังซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า sonication การสังเคราะห์เจลที่ใช้น้ํามันเหล่านี้จะดีขึ้น อ่านด้านล่างว่าผลของ sonication ช่วยอํานวยความสะดวกในการก่อตัวของโอเลโอเกลได้อย่างไร!

Ultrasonic homogneization ช่วยอํานวยความสะดวกและปรับปรุงการกําหนดสูตรของโอเลโอเกล

การผสมอัลตราโซนิกของ Oleogels

อัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงการสังเคราะห์โอเลโอเกลได้โดยการเพิ่มการกระจายตัวและการกระจายตัวของสารโครงสร้างภายในเฟสน้ํามัน เมื่อใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงกับส่วนผสมของน้ํามันที่มี oleogelators จะส่งเสริมการผสมและการกระจายตัวของสารโครงสร้างอย่างสม่ําเสมอซึ่งนําไปสู่เครือข่ายเจลที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น นอกจากนี้การ sonication ยังสามารถอํานวยความสะดวกในการก่อตัวของอนุภาคที่เล็กลงและสม่ําเสมอมากขึ้นส่งผลให้เนื้อสัมผัสที่ละเอียดขึ้นและปรับปรุงเสถียรภาพของโอเลโอเจล เอฟเฟกต์โพรงอากาศที่เกิดจากอัลตราซาวนด์สามารถขัดขวางมวลรวมขนาดใหญ่และส่งเสริมการก่อตัวของโครงสร้างที่เล็กลงและกระจายอย่างสม่ําเสมอมากขึ้นภายในเมทริกซ์เจล

การกระจายตัวโดยตรงด้วยอัลตราโซนิกสําหรับการสังเคราะห์โอลีโอเจล

Oleogel แบบกระจายตัว: สําหรับวิธีการกระจายตัวโดยตรงจะใช้ sonication เพื่อกระจาย oleogelator ลงในน้ํามันเหลวโดยตรงที่อุณหภูมิที่สูงกว่าจุดหลอมเหลว ซึ่งประสบความสําเร็จโดยขั้นตอนการทําความเย็นที่เครือข่าย gelator แข็งตัวห่อหุ้มน้ํามันภายในกรอบที่เป็นของแข็งจึงให้ oleogel การใช้วิธีการกระจายอัลตราโซนิกโดยตรงนี้กระบวนการเจเลชันสามารถสร้างสถาปัตยกรรมเครือข่ายที่แตกต่างกันสองแบบขึ้นอยู่กับลักษณะของโครงสร้างที่ใช้: โครงสร้างผลึกหรือเครือข่ายที่ประกอบเอง

อิมัลชันอัลตราโซนิกสําหรับการสังเคราะห์โอเลโอเจล

Oleogel แม่แบบอิมัลชัน: อิมัลชันอัลตราโซนิกที่ใช้การโซนิคแบบโพรบมีข้อได้เปรียบหลายประการสำหรับการสังเคราะห์โอลีโอเจล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการให้การผสมที่มีประสิทธิภาพและสม่ำเสมอในระดับไมครอนและนาโน คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงสร้างแรงเฉือนโซโนกลไกที่รุนแรงและการเกิดโพรงเสียง ซึ่งช่วยสลายน้ำมันและเจลาเตอร์ในเฟสของเหลวให้กลายเป็นหยดที่มีขนาดสม่ำเสมอซึ่งนำไปสู่การเกิดอิมัลชันที่เสถียรและสม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งมีความสำคัญต่อการสร้างโอลิโอเจลที่มีเนื้อสัมผัสและคุณสมบัติโครงสร้างตามที่ต้องการ นอกจากนี้ ผลกระทบจากการให้ความร้อนเฉพาะจุดของการใช้คลื่นเสียงยังสามารถเพิ่มการละลายและการปฏิสัมพันธ์ของเจลาเตอร์ภายในเฟื้อน้ำมัน ซึ่งช่วยปรับปรุงกระบวนการเจลาติเนชัน ส่งผลให้อิมัลชันด้วยคลื่นเสียงช่วยในการผลิตโอลิโอเจลที่มีความเสถียร ความสม่ำเสมอ และประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในหลากหลายการใช้งาน รวมถึงอาหาร ยา และเครื่องสำอาง

การทําให้เป็นเนื้อเดียวกันแบบอัลตราโซนิกของอิมัลชัน Water-In-Oleogel-In-Water

อิมัลชัน Water-In-Oleogel-In-Water (W/O/W) มีฟังก์ชันการทํางานที่ยอดเยี่ยมซึ่งทําให้เหมาะสําหรับการใช้งานด้านอาหาร ตัวอย่างเช่น พบว่าอิมัลชัน Water-In-Oleogel-In-Water เป็นตัวพาที่ดีในการส่งมอบโปรไบโอติกและปกป้องกลิ่นหอมของอาหาร อิมัลชันอัลตราโซนิกผสมผสานเฟสที่เป็นน้ําและมันเป็นอิมัลชันคู่อย่างมีประสิทธิภาพเช่นอิมัลชัน W / O / W การรวมหยดน้ําภายในก้อนน้ํามันของผลิตภัณฑ์ที่มีไขมันจะช่วยลดปริมาณไขมัน เจลของเฟสน้ํามันในอิมัลชัน W/O/W ให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างและบรรเทาเหตุการณ์ความไม่เสถียร เช่น การรวมตัวของหยดน้ําภายในเฟสน้ํามัน
Sonication สามารถช่วยในการกําหนดอิมัลชัน Water-In-Oleogel-In-Water (W / O / W) โดยอํานวยความสะดวกในการกระจายตัวและการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันของส่วนประกอบอิมัลชัน การ sonication ความถี่ต่ําที่มีความเข้มสูง (ที่ความถี่ประมาณ 20-26kHz) สามารถสลายหยดขนาดใหญ่ออกเป็นหยดที่เล็กกว่าและสม่ําเสมอมากขึ้นส่งเสริมการก่อตัวของอิมัลชันที่เสถียร นอกจากนี้การ sonication ยังสามารถเพิ่มการรวมตัวของหยดน้ําลงในเฟสน้ํามันและปรับปรุงการกระจายตัวของ oleogelator ภายในเฟสน้ํามันนําไปสู่การเจลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและเพิ่มความเสถียรของอิมัลชัน นอกจากนี้การ sonication สามารถช่วยควบคุมการกระจายขนาดของหยดอิมัลชันส่งผลให้อิมัลชันมีคุณสมบัติที่พึงประสงค์เช่นพื้นผิวที่ดีขึ้นความรู้สึกในปากและคุณลักษณะทางประสาทสัมผัส

โครงร่างที่แสดงถึงระบบอิมัลชันที่ใช้โอเลโอเจลประเภทต่างๆ
การศึกษาและภาพ: ©Pinto et al., 2021

พิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์: ประสิทธิผลของการกระจายอัลตราโซนิกของ Oleogels

Noonim et al. (2022) ตรวจสอบผลของ sonication โดยใช้ Hielscher sonicator UP200St ต่อคุณสมบัติทางกายภาพ ความร้อน และโครงสร้าง และความเสถียรในการจัดเก็บของโอเลโอเกลที่ทําจากน้ํามันปาล์มที่เตรียมโดยใช้ขี้ผึ้งคาร์นูบาที่มีความเข้มข้นต่างกัน (5% หรือ 10%) ได้รับการตรวจสอบและเปรียบเทียบกับโอเลโอเกลที่เตรียมด้วยโฮโมจีไนเซอร์ (2000 รอบต่อนาทีเป็นเวลา 10 นาที) Sonication อนุญาตให้เตรียมโอเลโอเกลที่มีความเข้มข้นของขี้ผึ้งคาร์นูบาที่สูงขึ้น (10%) และปรับปรุงคุณสมบัติและความเสถียรของโอเลโอเจลที่ทําจากน้ํามันปาล์มได้อย่างมีประสิทธิภาพ (p < 0.05).

โอลีโอเจลสําหรับการใช้งานด้านอาหาร

โปรโตคอลสําหรับโอลีโอเจลที่ผลิตสําหรับมายองเนสมังสวิรัติ
 
ครีมทําอาหารมังสวิรัติจากโอลีโอเจล
(อ้างอิง Szymanska et al., 2024)
 
วัตถุ ดิบ:

• น้ํามันเรพซีด
• น้ำมันปาล์ม
• น้ํามันลินสีด
• แคนเดลิลลาแว็กซ์
• เครื่องดื่มถั่วเหลือง

โอลีโอเกล (100 กรัม) ถูกเตรียมดังนี้: ประการแรกขี้ผึ้งแคนเดลลิลลา 3-7% (w / w) ถูกกระจายตัวในส่วนผสมของน้ํามันเรพซีดและลินสีดกลั่น (1: 1 w / w) โดยให้ความร้อนเป็นเวลา 10 นาทีที่ 80 ± 1 °C ในอ่างน้ําแล้วทําการ sonication เป็นเวลา 10 วินาที (26 kHz, 72 W, พัลส์ 100%, แอมพลิจูด 100%) โดยใช้เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์ UP200St (Hielscher Ultrasonics) พร้อมกับไทเทเนียม sonotrode S26d7 ส่วนผสมที่ชัดเจนและเป็นเนื้อเดียวกันถูกทําให้เย็นลงแบบคงที่ในตู้เทอร์โมสแตติกเป็นเวลา 24 ชั่วโมงที่ 20 ± 1 °C จนกระทั่งโครงสร้างที่เหมาะสมเกิดขึ้น โอเลโอเกลได้มาในการทําซ้ําสามครั้ง
หากคุณสนใจอิมัลชันอัลตราโซนิกของมายองเนสคุณจะพบสูตรวิดีโอและข้อมูลโดยละเอียดที่นี่!

การเตรียมอิมัลชันชนิดครีมโดยใช้อัลตราโซนิกโอเลโอเจล

อิมัลชัน O/W (30/70 w/w) ชนิดครีม (100 กรัม) ถูกจัดทําขึ้นตามขั้นตอนในการวิจัยเบื้องต้นของเรา [38] โดยมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย ทั้งเฟสน้ํา (เครื่องดื่มถั่วเหลืองที่มีโปรตีน 2.6% w/w) และเฟสไขมัน (น้ํามันปาล์มหรือโอเลโอเจล) ถูกอุ่นล่วงหน้าถึง 55 °C และทําให้เป็นเนื้อเดียวกันทันทีโดยใช้โฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์ UP200St (Hielscher Ultrasonics) ที่มีความถี่ 26 kHz ใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้: พัลส์ 100%, แอมพลิจูด 80%, การแช่ sonotrode 15 มม. ในส่วนกลางของบีกเกอร์ (ความจุ 200 มล.) เวลาในการทําให้เป็นเนื้อเดียวกัน 2.5 นาที (τ) ถูกกําหนดโดยพิจารณาจากผลการทดสอบทางเทคโนโลยีและการทดสอบเบื้องต้นโดยคํานึงถึงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของตัวอย่าง (สําหรับ τ = 2.5 นาที: ความหนาแน่นของพลังงาน: 69.1 ± 0.4 J∙g–1 อุณหภูมิสูงสุด: 61.0 ± 0.3 °C) โซเดียมเบนโซเอต 0.15% (w / w) ถูกเติมลงในเฟสที่เป็นสารต้านเชื้อแบคทีเรีย

โอเลโอเจลเลเตอร์ที่ใช้กันมากที่สุดสําหรับโอเลโอเกลเกรดอาหาร
โครงการ: ©Perta-Crisan et al., 2023.