Олеогелі: як ультразвук покращує склади Oleogel
Олеогелі є універсальними матеріалами для застосування в широкому спектрі галузей промисловості, пропонуючи унікальні переваги з точки зору текстури, стабільності та функціональності. Використання соніків зондового типу значно покращує синтез і продуктивність олеогелів, роблячи їх більш придатними для різних промислових застосувань.
Що таке олеогелі?
Олеогелі — це напівтверді системи, що складаються з масляної фази, знерухомленої в тривимірній мережі структуруючих агентів, таких як олеогелятори або гелеутворювачі. Ці структуруючі агенти допомагають створити гелеподібну консистенцію в оліях, в результаті чого виходить стабільний, розтікається і часто прозорий або напівпрозорий продукт. Олеогелі знаходять застосування в різних галузях промисловості, включаючи харчову, косметичну, фармацевтичну та промислові мастила, пропонуючи такі переваги, як покращення текстури харчових продуктів, зволоження в засобах по догляду за шкірою, контрольована доставка ліків у фармацевтиці та покращені змащувальні властивості в промислових і косметичних рецептурах.
Коли олеогелі виробляються за допомогою потужних ультразвукових хвиль, процесу, відомого як ультразвукова хвороба, синтез цих гелів на масляній основі поліпшується. Як ефекти ультразвуку сприяють утворенню олеогелів, читайте нижче!
Звуковий апарат UP400St для приготування олеогелів.
Ультразвукова гомогнеізація полегшує і покращує формуляцію олеогелів.
Ультразвукове змішування олеогелів
Ультразвук може покращити синтез олеогелів за рахунок посилення дисперсності та розподілу структуруючих агентів у масляній фазі. Коли ультразвукові хвилі високої інтенсивності подаються на масляну суміш, що містить олеогелятори, вони сприяють рівномірному змішуванню та диспергуванню структуруючих агентів, що призводить до більш однорідної гелевої мережі. Крім того, ультразвук може сприяти утворенню менших і більш однорідних частинок, що призводить до тоншої текстури та покращення стабільності олеогелю. Кавітаційні ефекти, що генеруються ультразвуком, можуть порушувати більші агрегати та сприяти утворенню менших, більш рівномірно розподілених структур у гелевій матриці.
Ультразвукова пряма дисперсія для синтезу олеогеля
Олеогель з дисперсійним шаблоном: Для методу прямого диспергування використовується ультразвук для диспергування олеогелятора безпосередньо в рідку олію при температурах, що перевищують температуру його плавлення, після чого настає фаза охолодження, коли мережа гелятора застигає, інкапсулюючи масло в тверду структуру, таким чином отримуючи олеогель. Використовуючи цей підхід прямого ультразвукового дисперсування, процес гелеутворення може генерувати дві різні мережеві архітектури, залежно від характеру використовуваного структуранта: кристалічні конформації або самозібрані мережі.
Ультразвукова емульсія для синтезу олеогеля
Олеогель за емульсійним шаблоном: Ультразвукове емульгування з використанням зондового ультразвуку має низку переваг для синтезу олеогелів, насамперед завдяки забезпеченню ефективного та рівномірного перемішування на мікро- та нанорівні. Ультразвукові хвилі високої інтенсивності створюють сильні сономеханічні зсувні сили та акустичну кавітацію, які розбивають олію та гелеутворювач у водній фазі на краплі однакового розміру. Це призводить до утворення більш стабільної та однорідної емульсії, що є важливим для формування олеогелів з бажаною текстурою та структурними властивостями. Крім того, ефект локального нагрівання під час ультразвукової обробки може посилити розчинення та взаємодію гелеутворювачів у масляній фазі, покращуючи процес гелеутворення. Відповідно, ультразвукова емульсія сприяє виробництву олеогелів з винятковою стабільністю, консистенцією та експлуатаційними характеристиками для різних сфер застосування, зокрема у харчовій, фармацевтичній та косметичній галузях.
Ультразвуковий гомогенізатор для формули олеогелю у високопродуктивному виробництві.
Ультразвукова гомогенізація емульсій «вода в олеогелі-вводі»
Емульсії Water-In-Oleogel-In-Water (W/O/W) мають виняткові функціональні можливості, що робить їх ідеальними для харчових продуктів. Наприклад, було виявлено, що емульсії Water-In-Oleogel-In-Water є чудовим носієм для доставки пробіотиків і збереження ароматів їжі. Ультразвукова емульгування ефективно змішує водну та маслянисту фази в подвійні емульсії, тобто W/O/W емульсії. Включення водних крапель в масляні глобули жирних продуктів знижує їх жирність. Гелеутворення нафтової фази в W/O/W емульсіях надає структурну цілісність і пом'якшує дестабілізаційні явища, такі як злиття крапель води в нафтовій фазі.
Ультразвук може допомогти у формуванні емульсій Water-In-Oleogel-In-Water (W/O/W), сприяючи диспергуванню та гомогенізації компонентів емульсії. Високоінтенсивний низькочастотний ультразвук (на частотах приблизно 20-26 кГц) може розщеплювати більші краплі на менші, більш однорідні краплі, сприяючи утворенню стабільних емульсій. Крім того, ультразвук може посилити включення водних крапель у масляну фазу та покращити дисперсність олеогелятора в масляній фазі, що призводить до більш ефективного гелеутворення та підвищення стабільності емульсії. Крім того, ультразвукова діагностика може допомогти контролювати розподіл розміру крапель емульсії, в результаті чого утворюються емульсії з бажаними властивостями, такими як покращена текстура, відчуття в роті та сенсорні властивості.
Схема представлення різних типів систем емульсії на основі олеогеля.
Дослідження та зображення: ©Pinto та ін., 2021
Науково доведено: ефективність ультразвукової диспергії олеогелів
Noonim et al. (2022) досліджували вплив ультразвуку з використанням звукового апарату Hielscher UP200St на фізичні, теплові та структурні властивості та стабільність зберігання олеогелів на основі пальмової олії, приготованих з використанням різних концентрацій карнаубського воску (5% або 10%), досліджували та порівнювали з олеогелями, приготованими з гомогенізатором (2000 об/хв протягом 10 хв). Ультразвукове дослідження дозволило приготувати олеогелі з більш високою концентрацією карнаубського воску (10%) і ефективно поліпшило властивості і стабільність олеогеля на основі пальмової олії (р < 0.05).
Oleogel для харчових продуктів
Протокол для Oleogel для веганського майонезу
Веганський кулінарний крем на основі Oleogel
(пор. Шиманська та ін., 2024)
Інгредієнти:
- ріпакова олія
- пальмова олія
- лляна олія
- канделільський віск
- Соєвий напій
Олеогелі (100 г) готували таким чином: спочатку 3–7% канделільського воску (w/w) розводили в суміші рафінованих ріпакових і лляних олій (1:1 w/w) шляхом нагрівання протягом 10 хв при 80 ± 1 °C на водяній бані та потім ультразвуковою діагностикою протягом 10 с (26 кГц, 72 Вт, 100% імпульс, 100% амплітуда) за допомогою ультразвукового гомогенізатора UP200St (Hielscher Ultrasonics), оснащений титановим сонотродом S26d7. Прозору, однорідну суміш статично охолоджували в термостатній шафі протягом 24 год при температурі 20 ± 1 °C, поки не утворювалася відповідна структура. Олеогелі виходили в три повторення.
Якщо вас цікавить ультразвукова емульгування майонезу, рецепт, відео та детальну інформацію ви знайдете тут!
Приготування кремових емульсій за допомогою ультразвукового препарату Oleogel
Кремові емульсії типу O/W (30/70 w/w) (100 г) готували за методикою в наших попередніх дослідженнях [38] з невеликими модифікаціями. Як водну фазу (соєвий напій, що містить 2,6% маси білка), так і ліпідну фазу (пальмова олія або олеогель) попередньо нагрівали до 55 °С і негайно гомогенізували за допомогою ультразвукового гомогенізатора UP200St (Hielscher Ultrasonics) з частотою 26 кГц. Використовувалися наступні параметри: 100% імпульс, 80% амплітуда, занурення сонотрода в центральну частину мензурки на 15 мм (ємність 200 мл). Час гомогенізації 2,5 хв (τ) визначали на підставі результатів технологічних випробувань і попередніх випробувань з урахуванням підвищення температури зразків (для τ = 2,5 хв: щільність енергії: 69,1 ± 0,4 Дж∙г–1, макс. температура: 61,0 ± 0,3 °C). Бензоат натрію 0,15% (w/w) був доданий у водну фазу як антибактеріальний засіб.
Найчастіше використовуються олеогелятори для харчових олеогелів.
Схема: ©Perta-Crisan та ін., 2023.
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Звуковий апарат UIP2000hdT для промислового виробництва олеогелів.
Література / Список літератури
- 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.
Факти, які варто знати
Що таке олеогелі? – Визначення олеогелів
Гелі являють собою тип колоїду, який складається з твердотілої тривимірної мережі, в яку вловлюється рідка фаза.
Гелеві склади можна розділити на два основних класи відповідно до розчинника, який використовується для їх виробництва; Гідрогелі відносяться до випадку, коли рідкою фазою є вода, а органогелі (або олеогелі), коли дисперсна рідина є органічним розчинником і структурується органогелятором.
Органогелі — це напівтверді препарати, які вважаються біконтинуальними системами та складаються з двох фаз: гелеутворювача та органічного розчинника. Гелеутворювач, що використовується у складі органогелів у концентраціях менше 15 %, може зазнавати фізичних та хімічних перетворень, які призводять до утворення самоорганізованих структур; ці структури переплітаються між собою, утворюючи тривимірну мережу. Органічний розчинник утримується та іммобілізується в проміжках мережі гелеутворювача. Якщо в якості розчинника використовується рідка олія, то для таких препаратів також доречно застосовувати термін «олеогель». Отже, олеогелі дають змогу досліджувати властивості, з якими гідрогелі несумісні, наприклад, гідрофобність сполук. Однією з головних переваг олеогелів є можливість перенесення ліпофільних біоактивних сполук, що має велике значення як у фармацевтиці, так і в харчовій промисловості. Поєднання структурних особливостей та користі для здоров’я підкреслює важливу роль, яку олеогелі можуть відігравати у створенні нових харчових продуктів, оскільки їх можна адаптувати для досягнення ідеальних властивостей харчового продукту, виступаючи здоровою заміною твердих жирів.
Речовини, що гелеутворюють харчові олії, можна умовно розділити на дві категорії залежно від їхньої молекулярної маси: низькомолекулярні органічні гелеутворювачі (LMOG) та полімерні гелеутворювачі. До LMOG належать переважно воски, гелеутворювачі на основі стеролів, похідні жирних кислот та моноацилгліцероли.
Галузі, де зазвичай використовуються олеогелі, включають:
- Харчова промисловість: Олеогелі використовуються в харчових продуктах для заміни або зменшення вмісту твердих жирів, таких як вершкове масло або маргарин. Їх можна додавати в спреди, маргарини, хлібобулочні вироби, кондитерські вироби та оброблені харчові продукти для покращення текстури, відчуття в роті та стабільності зберігання. Олеогелі також можуть служити носіями для ароматизаторів, поживних речовин і функціональних інгредієнтів у рецептурах харчових продуктів.
- Косметика та особиста гігієна: У галузі косметики та особистої гігієни олеогелі використовуються в різних засобах по догляду за шкірою та волоссям. Їх можна знайти в кремах, лосьйонах, бальзамах і засобах для укладання волосся, які забезпечують зволоження, пом'якшення та кондиціонуючі властивості. Олеогелі мають такі переваги, як відсутність жирності, гладке нанесення та посилена доставка активних інгредієнтів до шкіри або волосся.
- Фармацевтика: Олеогелі мають фармацевтичне застосування як місцеві формули для доставки ліків. Вони можуть служити основою для мазей, гелів і трансдермальних пластирів, забезпечуючи контрольоване вивільнення і поліпшене проникнення терапевтичних засобів через шкіру. Олеогелі мають такі переваги, як кінетика пролонгованого вивільнення, підвищена біодоступність і покращена комплаєнсність пацієнтів у фармацевтичних рецептурах.
- Промислові та косметичні мастила: Олеогелі використовуються як мастильні матеріали в промислових цілях, таких як металообробка, механічна обробка та змащення мастил. Вони мають такі переваги, як висока термічна стабільність, стійкість до окислення та чудова змащувальна здатність порівняно зі звичайними мастильними матеріалами. У косметичних рецептурах олеогелі можна включати в особисті мастила та масажні олії за їх гладку, не липку текстуру та тривалі властивості змащення.
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторії до промислові розміри.