Hvordan Lage Olje-I-Vann Nanoemulsions
Av Claudia S. Copeland, Ph. D.
Olje og vann blandes ikke — med mindre de har hjelp, det vil si. Den hjelpen er et stadig mer sofistikert sett med alternativer for olje-i-vann-emulsjon drevet av nanoteknologi. I dag er det mulig å lage olje-i-vann-drikker og andre produkter som gir maksimal biotilgjengelighet i en emulsjon som er optisk klar og miljømessig stabil. Før vi forstår hvordan dette kan gjøres, må vi først forstå naturen til polare og ikke-polare stoffer og hvorfor de ikke blander seg naturlig.
Ladning, Polaritet Og Oppløselighet
ordene » polar «og» ikke-polar » refererer til alle stoffers natur som enten helt eller delvis ladet (for eksempel vann) eller uten ladning (for eksempel olje). Når det gjelder kjemikalier, tiltrekker motsetninger: Stoffer med positiv ladning tiltrekkes stoffer med negativ ladning. Den totale ladningen av rent vann (H2O) er null – alle negativt ladede elektroner balanseres av positivt ladede protoner-men det er i motsetning til vannets sanne, dynamiske natur. I virkeligheten har oksygenenden AV h2o-molekylet en delvis negativ ladning som følge av at elektroner bruker mer av sin tid i bane rundt den. Dette etterlater hydrogenatomer relativt elektronfrie, noe som gir dem en delvis positiv ladning. Denne polariteten TIL h2o-molekyler får DEM til å «holde seg» sammen, med det negativt ladede oksygen av ett vannmolekyl som tiltrekkes av den positivt ladede hydrogenenden av et annet vannmolekyl.
nå, hvis du legger til en annen ladet eller polar substans til vann, for eksempel bordsalt, vil dette stoffet lett oppløses. Dette skyldes at de positivt ladede natriumioner (Na+) av bordsalt (NaCl) vil bli tiltrukket av den partielle negative ladningen av oksygenenden av vannmolekylet, mens de negativt ladede kloridioner (Cl–) vil bli tiltrukket av de delvis positive hydrogenendene. Både fulladede og delvis ladede stoffer vil lett oppløses i vann på grunn av tiltrengningen av motsatte ladninger.
Ikke-Polare Stoffer
Olje-Og fettløselige forbindelser — i motsetning til vann, salter og syrer — har ingen ladning. Disse forbindelsene kalles tradisjonelt hydrofobe-vannfrykt-men det er ikke at de frykter vannmolekyler eller at vannmolekyler avstøtes av dem. Det er bare at vannmolekyler ikke bryr seg om dem – de er likegyldige-og samtidig er vannmolekyler sterkt tiltrukket av hverandre og andre polare molekyler. Det som skjer som et resultat er at de ikke-polare forbindelsene blir isolert-først i bobler og til slutt i et eget lag. Som olje-og-eddik salat dressing, kan du riste polare og ikke-polare forbindelser og få dem til å blande, men de vil etter hvert skille seg igjen og danne forskjellige lag.
Jakten På Olje-I-Vann Stabilitet
siden antikken har menneskeheten forsøkt å få ikke-polare stoffer til å oppløses i vannbaserte løsninger, en prosess kjent som emulgering. Eggeplomme, som inneholder en høy mengde fosfatidylkolin eller lecitin, er blant de eldgamle emulgatorer. (På den tiden forstod brukerne-fra kokker til leger – ikke begrepet emulgering, men de visste at eggeplommer hjalp fettløselige stoffer oppløses i vann.) Denne søken går langt utover å lage stabil italiensk dressing og kake smør. Langt viktigere utfordringer, som absorpsjon av legemidler fra det polare humane tarmmiljøet, krever utvikling av måter å tillate olje å blande seg med vann. Farmasøyter har lenge vært opptatt av denne prosessen, som dokumentert av denne boken delen fra 1911, på » ting alle farmasøyter bør vite om emulgering av oljer.»
Så, hva er et emulgator? Ganske enkelt er et emulgator (også kjent som et overflateaktivt middel) en forbindelse som kan «holde seg» til både polare og ikke-polare stoffer, slik at fettløselige stoffer kan oppløses i vann. Emulgatorer finnes i hele naturen og i økende grad i sofistikerte, banebrytende matvitenskapsteknologier.
Emulgerer Måten Naturen Gjør Det
selv om det kortere navnet lecithin stammer fra det greske ordet for eggeplomme, er fosfatidylkolin faktisk i alle levende celler, ikke bare kyllingegg. Dens struktur består av en negativt ladet fosfat ryggrad hvorfra langkjedede fettsyrer suspenderes – med andre ord en polar ende bundet til lange, ikke-polare ender. Fosfatidylkolin og andre typer fosfolipider danner matrisen til membranene som omslutter alle celler-fosfolipid-dobbeltlaget.
Tradisjonelle emulgatorer, som lecitin, kan hjelpe olje og vannblanding. For å ta en olje-i-vann-emulsjon til neste nivå-for å produsere en svært stabil olje-i — vann-emulsjon uten tilsatt eller endret smak eller ugunstig utseende og med høyest biotilgjengelighet-må vi imidlertid bygge makromolekylære strukturer for effektivt å gi de egenskapene vi søker. Den teknologiske tilnærmingen til å jobbe med molekyler av denne størrelsen kalles nanoteknologi. To typer nyttige emulsjoner som kan opprettes gjennom nanoteknologi er mikroemulsjoner og nanoemulsjoner.
Mikroemulsjoner
Olje-i-vann mikroemulsjoner består av suspensjoner av små dråper med strukturer ganske lik de som omslutter levende celler. Blant de viktigste av disse er miceller. Miceller, som cellemembraner, er laget av fosfolipider. I stedet for å bli arrangert i flate bilag, er fosfolipidene av miceller imidlertid arrangert i sfæriske strukturer, med deres polare «hoder» vendt utover (i en vandig løsning) og deres ikke-polare «haler» vendt innover. Miceller er som små bobler som sprer seg ut i vann i en jevn blanding kalt et kolloid. (Et naturlig eksempel på et kolloid er melk. Det er ugjennomsiktig, men fett og lipofile næringsstoffer i melken fordeles jevnt i den vandige basen av melken og separeres ikke over tid.) Når fettløselige stoffer plasseres inne i miceller, er det som om de er plassert i komfortable polare vogner som sprer seg jevnt i vann, med sine oljede passasjerer stabilt gjemt inne i dem.
Nanoteknologer bruker en rekke bærere som fungerer på en lignende måte-innkapsling av en ikke-polar forbindelse av interesse (for eksempel et stoff eller nutraceutical matvare) for å lette oppløselighet, stabilitet av forbindelsen i ugunstige miljøforhold og absorpsjon av forbindelsen fra GI-kanalen inn i kroppen. Disse bærerne inkluderer biopolymerer, liposomer, solid-lipid nanopartikler og nanofibre, for å nevne noen.
Hvordan Lage En Nanoemulsjon
både mikroemulsjoner og nanoemulsjoner består av partikler mindre enn 100 nanometer i størrelse og forbedre viktige funksjoner som langsiktig stabilitet, optisk klarhet og biotilgjengelighet. Nanoemulsjoner inneholder partikler med forskjellige størrelser, mens partiklene i mikroemulsjoner vil være ensartede. Forskjellen mellom nanoemulsjoner og mikroemulsjoner er imidlertid ikke så mye en størrelse som deres funksjonelle egenskaper og hvordan de er laget. Mens begge typer emulsjon krever lignende ingredienser-olje, vann og ett eller flere overflateaktive stoffer-mikroemulsjoner, som er termodynamisk stabile, vil spontant selvmonteres. I kontrast er nanoemulsjoner laget ved hjelp av teknologiske prosesser som mekanisk klipping eller sonikering for å skape dråper med bølgelengder kortere enn bølgelengder av synlig lys (og derfor sett av menneskelige øyne som klare). Opprettelsen av disse små partiklene krever tilførsel av energi via teknologi som ultralyd, høytrykksventilhomogenisatorer eller mikrofluidisatorer. Da, fordi de ikke er termodynamisk stabile når de først opprettes, må en stabilisator legges til. Dessverre er denne prosessen ikke enkel og er komplisert av andre hensyn som å kontrollere nedbrytningsgraden av den aktive ingrediensen, søke temperatur og ph-stabilitet, og håndtere den overveldende bitterheten som følger med nanoemulsjoner lastet med aktive ingredienser som CBD eller THC.
Klar-Til-Bruk Olje-I-Vann Emulsjon Produkter
feltet nanoteknologi er en av store muligheter og metoder for å oppnå olje-i-vann stabilitet kan være svimlende i antall samt kompleksitet. Hvis du er et lite selskap som ønsker å maksimere stabiliteten til lipofile stoffer i en vannbase, er forskning på nanoteknologiske løsninger mest sannsynlig uoverkommelig dyrt. Heldigvis, Axiomm har gjort mesteparten av forskningen for deg. Med produkter som ④goo, µ og µ kan du starte med forhåndsutviklede transportører designet for å skape stabile, olje-i-vann nanoemulsjoner infundert med produktet ditt. Bare legg til dine unike produktkomponenter og følg instruksjonene. Du er fri til å fokusere på problemer som smak, farge og tekstur, Mens Axiomm overtar det tekniske arbeidet til nanoemulsjonen. Resultatet? En enkel måte å utvikle den beste versjonen av ditt eget unike produkt for kundene dine.