Jak vyrobit Nanoemulze oleje ve vodě
Claudia s. Copeland, Ph.D.
olej a voda se nemíchají-pokud nemají pomoc, to je. Tato pomoc je stále sofistikovanější sada možností emulze olej ve vodě poháněná oblastí nanotechnologií. V současné době je možné vytvářet nápoje olej ve vodě a další produkty, které poskytují maximální biologickou dostupnost v emulzi, která je opticky čistá a ekologicky stabilní. Než pochopíme, jak toho lze dosáhnout, musíme nejprve pochopit povahu polárních a nepolárních látek a proč se přirozeně nemíchají.
náboj, polarita a rozpustnost
slova „polární“ a „nepolární“ označují povahu všech látek buď jako zcela nebo částečně nabité (například voda) nebo bez náboje (například olej). Pokud jde o chemikálie, protiklady přitahují: látky s kladným nábojem jsou přitahovány k látkám se záporným nábojem. Celkový náboj čisté vody (H2O) je nulový – všechny záporně nabité elektrony jsou vyváženy kladně nabitými protony-ale to popírá skutečnou dynamickou povahu vody. Ve skutečnosti má kyslíkový konec molekuly H2O částečný záporný náboj v důsledku toho, že elektrony tráví více času obíháním kolem něj. To ponechává atomy vodíku relativně bez elektronů, což jim dává částečný kladný náboj. Tato polarita molekul H2O způsobuje, že se“ drží “ dohromady, přičemž záporně nabitý kyslík jedné molekuly vody je přitahován k kladně nabitému vodíkovému konci jiné molekuly vody.
Pokud nyní přidáte do vody další nabitou nebo polární látku, jako je stolní sůl, tato látka se snadno rozpustí. Je to proto, že kladně nabité sodné ionty (na+) stolní soli (NaCl) budou přitahovány k částečnému zápornému náboji kyslíkového konce molekuly vody, zatímco záporně nabité chloridové ionty (Cl–) budou přitahovány k částečně pozitivním vodíkovým koncům. Plně nabité i částečně nabité látky se snadno rozpustí ve vodě kvůli přitažlivosti opačných nábojů.
nepolární látky
sloučeniny rozpustné v oleji a tucích — na rozdíl od vody, solí a kyselin-nemají žádný náboj. Tyto sloučeniny se tradičně nazývají hydrofobní-strach z vody-ale není to tak, že se bojí molekul vody nebo že molekuly vody jsou jimi odpuzovány. Je to jen to, že molekuly vody se o ně nestarají-jsou lhostejné — a zároveň jsou molekuly vody velmi přitahovány k sobě navzájem a k jiným polárním molekulám. Výsledkem je, že nepolární sloučeniny se izolují-nejprve v bublinách a nakonec v samostatné vrstvě. Stejně jako olejový a octový salátový dresink můžete potřást polárními a nepolárními sloučeninami a přimět je, aby se smíchaly, ale nakonec se znovu oddělí a vytvoří různé vrstvy.
hledání Stability oleje ve vodě
od starověku se lidstvo snaží přimět nepolární látky, aby se rozpustily ve vodních roztocích, což je proces známý jako Emulgace. Vaječný žloutek, který obsahuje vysoké množství fosfatidylcholinu nebo lecitinu, patří mezi nejstarší emulgátory. (V té době uživatelé-od kuchařů po lékaře-nerozuměli pojmu Emulgace — ale věděli, že žloutky pomáhají látkám rozpustným v tucích rozpouštět se ve vodě.) Tento úkol jde daleko za výrobu stabilního italského dresingu a těsta na dort. Mnohem důležitější výzvy, jako je absorpce léků z polárního lidského střevního prostředí, vyžadují vývoj způsobů, jak umožnit smíchání oleje s vodou. Lékárníci se již dlouho zabývají tímto procesem, o čemž svědčí tato část knihy z roku 1911, o “ věcech, které by všichni lékárníci měli vědět o emulgaci olejů.“
takže, co je emulgátor? Jednoduše řečeno, emulgátor (také známý jako povrchově aktivní látka) je sloučenina, která se může „přilepit“ na polární i nepolární látky, což umožňuje látkám rozpustným v tucích rozpustit se ve vodě. Emulgátory se nacházejí v celé přírodě a stále více v sofistikovaných, špičkových technologiích potravinářské vědy.
emulguje způsob, jakým to příroda dělá
ačkoli kratší název lecitin pochází z řeckého slova pro vaječný žloutek, fosfatidylcholin je ve skutečnosti ve všech živých buňkách, nejen slepičích vejcích. Jeho struktura se skládá ze záporně nabité fosfátové páteře, ze které jsou suspendovány mastné kyseliny s dlouhým řetězcem — jinými slovy, polární konec vázaný na dlouhé nepolární konce. Fosfatidylcholin a další typy fosfolipidů tvoří matrici membrán obklopujících všechny buňky – fosfolipidovou dvojvrstvu.
tradiční emulgátory, jako je lecitin, mohou pomoci směsi oleje a vody. Abychom však dostali emulzi olej ve vodě na další úroveň-abychom vytvořili vysoce stabilní emulzi olej ve vodě bez přidané nebo změněné chuti nebo nepříznivého vzhledu as nejvyšší úrovní biologické dostupnosti-musíme vytvořit makromolekulární struktury, abychom účinně udělili vlastnosti, které hledáme. Technologický přístup práce s molekulami této velikosti se nazývá nanotechnologie. Dva typy užitečných emulzí, které mohou být vytvořeny pomocí nanotechnologie, jsou mikroemulze a nanoemulze.
mikroemulze
mikroemulze olej ve vodě sestávají z suspenzí drobných kapiček se strukturami docela podobnými strukturám obklopujícím živé buňky. Mezi nejdůležitější z nich patří micely. Micely, stejně jako buněčné membrány, jsou vyrobeny z fosfolipidů. Místo toho, aby byly uspořádány v plochých dvojvrstvách, jsou fosfolipidy micel uspořádány ve sférických strukturách, přičemž jejich polární „hlavy“směřují ven (ve vodném roztoku) a jejich nepolární „ocasy“ směřují dovnitř. Micely jsou jako malé bubliny, které se šíří ve vodě v rovnoměrné směsi zvané koloid. (Přirozeným příkladem koloidu je mléko. Je neprůhledný, ale tuky a lipofilní živiny v mléce jsou rovnoměrně rozptýleny ve vodné bázi mléka a v průběhu času se neoddělují.) Když jsou látky rozpustné v tucích umístěny uvnitř micel, je to, jako by byly umístěny v pohodlných polárních vozících, které se rovnoměrně rozptýlí ve vodě, přičemž jejich mastní cestující jsou v nich stabilně zastrčeni.
nanotechnologové používají různé nosiče, které fungují podobným způsobem-zapouzdřují nepolární zájmovou sloučeninu (jako je léčivo nebo nutraceutická potravina), aby usnadnily rozpustnost, stabilitu sloučeniny v nepříznivých podmínkách prostředí a absorpci sloučeniny z GI traktu do těla. Mezi tyto nosiče patří biopolymery, liposomy, pevné lipidové nanočástice a nanovlákna.
Jak vyrobit Nanoemulzi
mikroemulze i nanoemulze se skládají z částic menších než 100 nanometrů a zlepšují Klíčové vlastnosti, jako je dlouhodobá stabilita, optická čistota a biologická dostupnost. Nanoemulze obsahují částice různých velikostí, zatímco částice v mikroemulzích budou jednotné. Rozdíl mezi nanoemulzemi a mikroemulzemi však není ani tak veliký, jako jejich funkční vlastnosti a způsob jejich výroby. Zatímco oba typy emulzí vyžadují podobné přísady-olej — voda a jeden nebo více povrchově aktivních látek-mikroemulze, které jsou termodynamicky stabilní, se spontánně sestaví. Naproti tomu nanoemulze se vyrábějí pomocí technologických procesů, jako je mechanické stříhání nebo sonikace, k vytvoření kapiček s vlnovými délkami kratšími než vlnové délky viditelného světla(a proto jsou lidskými očima vidět jako jasné). Vytvoření těchto drobných částic vyžaduje vstup energie pomocí technologie, jako je ultrazvuk, vysokotlaké homogenizátory ventilů nebo mikrofluidizátory. Poté, protože nejsou při prvním vytvoření termodynamicky stabilní, musí být přidán stabilizátor. Tento proces bohužel není přímočarý a je komplikován dalšími úvahami, jako je kontrola rychlosti degradace účinné látky, hledání stability teploty a pH a řešení ohromující hořkosti, která doprovází nanoemulze nabité účinnými látkami, jako je CBD nebo THC.
produkty připravené k použití emulze olej ve vodě
oblast nanotechnologií je jednou z obrovských možností a metody pro dosažení stability olej ve vodě mohou být závratné co do počtu i složitosti. Pokud jste malá společnost, která se snaží maximalizovat stabilitu lipofilních látek ve vodní bázi, je výzkum nanotechnologických řešení s největší pravděpodobností neúnosně nákladný. Naštěstí Axiomm udělal většinu výzkumu pro vás. S produkty, jako jsou µGOO, µSHOT a µMIX, můžete začít s předem vyvinutými nosiči navrženými k vytvoření stabilních nanoemulzí oleje ve vodě naplněných vaším produktem. Stačí přidat své jedinečné komponenty produktu a postupujte podle pokynů. Můžete se soustředit na otázky, jako je chuť, barva a struktura, zatímco Axiomm přebírá technickou práci nanoemulze. Výsledek? Snadný způsob, jak vyvinout nejlepší verzi svého vlastního jedinečného produktu pro své zákazníky.