Возможности применения двойных эмульсий в пищевой промышленности

Автор: Калинина Ирина Валерьевна, Науменко Наталья Владимировна, Удей Багале, Кади Аммар Мохаммад Яхья, Малинин Артем Владимирович, Цатуров Арам Валерикович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии @vestnik-susu-food

Рубрика: Краткие сообщения

Статья в выпуске: 4 т.10, 2022 года.

Бесплатный доступ

Применение эмульсий в пищевой промышленности набирает все большую актуальность. Данные системы позволяют получить продукты нового поколения с заданными свойствами и адресной доставкой биологически активных веществ в организм человека. Использование современных подходов в технологиях создания эмульсий и их реализация в получение двойных систем позволяет добиться обновления свойств получаемых продуктов (улучшения органолептических свойств, сохранения свежести и высокой пищевой ценности продукта на всех этапах его хранения), защиты лабильных ингредиентов во время технологического и пищеварительного процессов, контролируемого высвобождения биологически активных соединений и регулирования их стабильности и усвояемости. Использование двойных эмульсий - это экологически чистые технологии, которые могут быть применены в пищевой промышленности для разработки новых пищевых систем, обогащенных биологически активными веществами, полезными для человека. В настоящее время особое внимание отводится разработке и использованию полезных продуктов, полученных без применения химических ингредиентов, что обусловливает актуальность и перспективность данного подхода как в научном, так и в практическом выражении. В настоящее время наиболее распространенным методом приготовления двойных эмульсий является двухэтапная процедура эмульгирования. Данный метод получения достаточно прост в использовании, но при этом имеет основной недостаток - низкую стабильность полученной системы. Поэтому современные исследования направлены на разработку новых подходов для стабилизации системы двойных эмульсий, как, например, применение ультразвукового воздействия, методов фазовой инверсии микрофлюидных устройств со стеклянными капиллярами, проведение мембранного эмульгирования и др.

Еще

Двойная эмульсия, эмульгатор, пищевая система, биологически активные вещества

Короткий адрес: https://sciup.org/147239398

IDR: 147239398   |   DOI: 10.14529/food220411

Текст краткого сообщения Возможности применения двойных эмульсий в пищевой промышленности

Эмульсии являются неотъемлемой частью пищевой матрицы многих продуктов питания. Различные способы их получения, использование новых подходов в технологиях создания и размещения в системе дают возможность получения продуктов нового поколения с заданными свойствами и адресной доставкой биологически активных веществ в организм человека [14]. Прямые и обратные эмульсии, уже давно применяющиеся в пищевой промышленности, представляют собой сложную дисперсную систему, состоящую из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде). Такие системы имеют ряд ограничений для обогащения биологически активными веществами, обладающими разным отношением к фазе и среде дисперсии. Тогда как в двойные эмульсии за счет дополнительных уровней организации могут инкапсулировать как гидрофильные, так и гидрофобные соединения, поскольку они представляют собой многоуровневую систему [12, 13].

Двойные эмульсионные системы могут использоваться для модификации свойств получаемых продуктов (улучшения сенсорных характеристик и сохраняемости), защиты лабильных ингредиентов во время технологического и пищеварительного процессов, контролируемого высвобождения активных соединений. Для успешного применения двойных эмульсий в пищевой промышленности необходимо учитывать факторы, влияющие на термодинамическую нестабильность системы, такие как тип и концентрация эмульгатора, рН, температура и т. д. [3].

Двухэтапная процедура эмульгирования, представленная на рисунке, является наиболее распространенным методом получения двойных эмульсий [9]. Первый этап заключается в создании эмульсий вода-в-масле (W/O) или масло-в-воде (O/W) при использовании гидрофобных или гидрофильных эмульгаторов [13]. На втором этапе проводят комбинирование для получения системы двойных эмульсий (например, вода - масло - вода (W 1 /O/W 2 )). При этом процесс получения двойных эмульсий подразумевает использование двух разных компонентов в качестве эмульгаторов [8].

Хотя двойные эмульсии менее стабильны, чем традиционные, они имеют более широкий спектр и возможности применения в техноло- гиях пищевых систем направленного действия, например, инкапсулирование биологически активных веществ и последующее обогащение, разработка низкокалорийных пищевых продуктов с улучшенными сенсорными характеристиками и текстурой и т. д.

Достаточно большое число научных работ (см. таблицу) посвящено исследованиям в данной области, что указывает на его привлекательность для реального сектора производства.

Представленные исследования показывают, что создание двойных эмульсий является эффективным процессом эмульгирования для получения широкой линейки натуральных пищевых продуктов.

Следует отметить, что использование двойных эмульсий - это «чистые» технологии, экологически безопасные, которые могут быть использованы в пищевой промышленности при получении новых пищевых систем, обогащённых биологически активными веществами. В настоящее время особое внимание отводится разработке и использованию полезных продуктов, полученных без применения химических ингредиентов, что обусловливает актуальность и перспективность данного подхода как в научном, так и в практическом выражении.

Обобщенная схема получения двойных эмульсий [9]

Характеристика разработок в области применения двойных эмульсий в пищевой промышленности

Наименование разработки

Способ производства

Полученные результаты

Источник

Инкапсуляция железа

Двухэтапный метод эмульгирования

Высокая биодоступность вещества и эффективность инкапсуляции; достаточная вязкость эмульсии, что обеспечивает возможность инкапсуляции железа в мороженое и взбитые сливки

Ilyasoglu Buyukkestelli и El [6]

Микроинкапсуляция кальция и витамина D3

Двухэтапный метод эмульгирования с помощью ультразвука

Повышенная биодоступность витамина D3; увеличение скорости высвобождения Ca 2+

Dima [5]

Нано-инкапсуляция фолиевой кислоты

Двухэтапный метод эмульгирования после распылительной сушки

Эффективность инкапсуляции – 88,3%, возможность инкапсуляции во все пищевые продукты

Assadpour [2]

Инкапсуляция витамина С

Двухэтапный метод эмульгирования

Стабильность инкапсуляции – 79,75 %; эффективность инкапсуляции – 95 %, которая снижается до 79 % при нагревании.

Возможность использования для получения напитков

Kheynoor [7]

Инкапсуляция пробиотика Lactobacillus reuteri

Двухэтапный метод эмульгирования

Жизнеспособность бактерий – 98 %; выживаемость – от 7,59 до 7,23 КОЕ/мл.

Стабильность хранения штаммов – до 30 суток

Marefati [11]

Инкапсуляция глицир-ризина в двойные наноэмульсии

Двухэтапный метод эмульгирования с помощью ультразвука

Эффективность инкапсуляции – 92 %, стабильность хранения эмульсии – до 7 суток

Maghamian [10]

Инкапсуляция рибофлавина

Двухэтапный метод эмульгирования

Эффективность инкапсуляции – 85,4% (в масле чиа), стабильность до 8 дней

Bou [4]

Инкапсуляция биологически активных веществ

Двухэтапный метод получения эмульсий Пикеринга с помощью ультразвука

Высокие значения антиоксидантной активности йогурта с эмульсией – 5,120 DPPH, %, стабильность консистенции в хранении

Потороко [1]

Список литературы Возможности применения двойных эмульсий в пищевой промышленности

  • Экотехнологии для эффективного использования продовольственных ресурсов в технологии пищевых систем. Часть 2: Технология бифункциональных пищевых систем на основе эмульсий Пикеринга / И.Ю. Потороко, Н.В. Науменко, А.М.Я. Кади, А.В. Паймулина // Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые и биотехнологии». 2022. Т. 10, № 3. С. 55-63. [Potoroko I.Yu., Naumenko N.V., Kadi A.M.Y., Paymulina A.V. Ecotechnologies for efficient use of food resources in food system technology. Part 2: Bifunctional food systems tech-nology based on Pickering emulsions. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Food and Biotechnology, 2022, vol. 10, no. 3, pp. 5563. (In Russ.)] DOI: 10.14529/food220306
  • Assadpour E., Maghsoudlou Y., Jafari S.M., Ghorbani M., Aalami M. Evaluation of folic acid nano-encapsulation by double emulsions. Food and Bioprocess Technology, 9 (12) (2016), pp. 20242032. DOI: 10.1007/s11947-016-1786-y
  • Bhattacharjee A., Chakraborty A., Mukhopadhyay G. Double emulsions - a reviewwith emphasis on updated stability enhancement perspective. World journal ofpharmacy and pharmaceutical sciences, 7 (6): 475, (2018), pp. 475-493.
  • Bou R., Cofrades S., Jiménez-Colmenero F. Properties of W1/O/W2 emulsions as potential fat replacers in meat products. Proceedings of 59th international congress of meat science and technology, August, 18-23 (2013).
  • Dima С., Dima S. Water-in-oil-in-water double emulsions loaded with chlorogenic acid: Release mechanisms and oxidative stability. Journal of Microencapsulation, 35 (6) (2018), pp. 584-599. DOI: 10.1080/02652048.2018.1559246
  • Ilyasoglu Buyukkestelli H., El S.N. Development and characterization of double emulsion to encapsulate iron. Journal of Food Engineering, 263 (April) (2019), pp. 446-453. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2019.07.026
  • Kheynoor N., Hosseini S.M.H., Yousefi G.H., Hashemi Gahruie H., Mesbahi G.R. Encapsulation of vitamin C in a rebaudioside-sweetened model beverage using water in oil in water double emulsions. Lebensmittel-Wissenschaft & Technologie, 96 (2018), pp. 419-425. DOI: 10.1016/j.lwt.2018.05.066
  • Koga K., Takarada N., Takada K. Nano-sized water-in-oil-in-water emulsion enhances intestinal absorption of calcein, a high solubility and low permeability compound. Eur J Pharm Biopharm, 74, (2010):223-232.
  • Kumar А., Kaur R., Kumar V., Kumar S., Gehlot R., Aggarwal P. New insights into water-in-oil-in-water (W/O/W) double emulsions: Properties, fabrication, instability mechanism, and food applications. Trends in Food Science & Technology, 2022, vol. 128, pp. 22-37. DOI: 10.1016/j.tifs.2022.07.016.
  • Maghamian N., Goli M., Najarian A. Ultrasound-assisted preparation of double nano-emulsions loaded with glycyrrhizic acid in the internal aqueous phase and skim milk as the external aqueous phase. Lebensmittel-Wissenschaft & Technologie, 141 (November 2020) (2021), Article 110850. DOI: 10.1016/j.lwt.2021.110850
  • Marefati A., Pitsiladis A., Oscarsson E., Ilestam N., Bergenstáhl B. Encapsulation of Lactobacillus reuteri in W1/O/W2 double emulsions: Formulation, storage and in vitro gastro-intestinal digestion stability. Lebensmittel-Wissenschaft & Technologie, 146 (2021). DOI: 10.1016/j.lwt.2021.111423
  • Micanquer A., Serna L., Ayala Aponte A. Double emulsion systems: application in food industry. Food Biophysics, 2017, pp. 1-22.
  • Tyowua A.T., Yiase S.G., Binks B.P. Double oil-in-oil-in-oil emulsions stabilised solely by particles. Journal of Colloid and Interface Science, 488 (2017), pp. 127-134. DOI: 10.1016/j jcis.2016.10.089
  • Zentner C.A., Anson F., Thayumanavan S., Swager T.M. Dynamic imine chemistry at complex double emulsion interfaces. Journal of the American Chemical Society, 141 (45) (2019), pp. 18048-18055. DOI: 10.1021/jacs.9b06852
Еще
Краткое сообщение