Probleem op deze pagina?

Project: WOW - Dubbele emulsies voor vetreductie, ingrediënt-afscherming en bescherming van wateroplosbare componenten

VIS/CO: Collectief onderzoek van Vlaamse Innovatiesamenwerkingsverbanden
01/09/2012
31/08/2014

De bedoeling van het project is om een ‘proof of principle’ te leveren van de mogelijkheden van multipele emulsies aan de hand van een aantal specifieke toepassingen, die gekozen worden op basis van de interesses van deelnemende bedrijven.
Deze W/O/W technologie laat toe een aanzienlijke vetreductie te realiseren met behoud van de fractie aan gedispergeerde fase en dus minimaal verlies aan functionaliteit;
Anderzijds maakt deze technologie vloeibare, watergedragen ingrediënt-mixen mogelijk van componenten die in een 1-fasig systeem zouden reageren;

Tot slot is dit een mogelijke strategie om nutriënten vertraagd vrij te stellen gedurende verteringsprocessen, wat rumen-bypass mogelijk maakt.

- Zuivelsector of sauzensector voor wat aspect vetreductie betreft;
- Ingrediënt-toeleveraars (of eindgebruikers) voor wat inkapseling betreft;
- Veevoeder- en premixensector voor bescherming van wateroplosbare nutriënten

Opbouw van (basis)kennis rond meervoudige W/O/W-emulsies is een belangrijk deel van dit project. Er kan immers maar doelgericht aan een toepassing gewerkt worden indien er voldoende kennis voorhanden is om de technologie te ondersteunen. Het onderzoek richt zich in eerste instantie op de aanmaak, waarbij formuleringsaspecten zoals type en concentratie aan oppervlak-actieve verbindingen (zowel laag HLB-emulgatoren voor de primaire W/O emulsie als hoge-HLB emulgatoren of eiwitten voor de uiteindelijke W/O/W) en procescondities belangrijk zijn. Een tweede belangrijk aspect is de karakterisering van de gemaakte producten, teneinde hun stabiliteit te kunnen nagaan. Naast microscopische technieken, zal hierbij vooral pfg-NMR geëvalueerd worden als niet-destructieve techniek voor het bepalen van de hoeveelheid en de grootte van de interne waterige fase. Recent eigen onderzoek op liposomale dispersies heeft duidelijk de mogelijkheden van deze techniek aangetoond. Een belangrijk aspect van de stabiliteit van multipele emulsies is de migratie van zowel water als opgeloste componenten tussen de inwendige en uitwendige waterfase en dit niet enkel onder stationaire omstandigheden, maar ook bij processing (zoals bijvoorbeeld opklop). Zowel de fysische toestand van de oliebarrière (vast of vloeibaar, afhankelijk van gebruikte olie en bewaartemperatuur) als van de interne waterfase (al dan niet gegeleerd) zal hierbij een belangrijke invloed hebben. Ook osmotische effecten moeten bestudeerd worden. Tenslotte dient ruim aandacht besteed te worden aan de functionele eigenschappen. De output van dit kennisopbouwende deel zal vooral bestaan uit noodzakelijke knowhow om doelgericht problemen op te lossen bij het uitwerken van toepassingen. Knowhow aangaande de te gebruiken stabilisatoren in de verschillende fases, effect van gebruikte vetfase, effect van gelering, watergehalte in de oliefase, deeltjesgrootte,… op stabiliteit en functionele eigenschappen.

Deze opgebouwde kennis zal gebruikt worden om over te gaan naar een “proof-of-principle” voor de verschillende toepassingen. Doel hiervan is aantonen dat, en hoe, meervoudige emulsies bruikbaar kunnen zijn in diverse toepassingen. In het kader van vetreductie wordt enerzijds gedacht aan slagroom en anderzijds aan koude sauzen. Naast functionele eigenschappen, zal hierbij natuurlijk ook aandacht moeten besteed worden aan het smaakaspect, waarbij de vraag rijst of de smaakperceptie louter bepaald wordt door het gehalte aan vet, of ook ten dele door de volumefractie aan gedispergeerd vet (inclusief het ingesloten water). Hierbij wordt verwacht dat de smaakervaring vooral zal bepaald worden door de stabiliteit van de uitwendige O/W film en minder door de inwendige film. De output zal dus vooral bestaan uit knowhow aangaande de bruikbaarheid van meervoudige emulsies als vetreducerende technologie en het effect hiervan op, voor deze toepassingen, belangrijke aspecten zoal:, opklopbaarheid, smaak, textuur, theologie.

Voor encapsulatie voor toepassingen in de diervoedingssector, zal worden nagegaan aan de hand van “in vitro” experimenten of de nutriënten in de interne waterige fase beschermd zijn tegen afbraak in de pens. Anderzijds is het belangrijk dat zij terug vrijgesteld worden in de maag en dunne darm (beperkte overbescherming) en toch bestand zijn tegen temperatuurs- en durkbehandelingen (pelleteren, extruderen). Een belangrijk aspect in deze toepassing zal bestaan uit het op punt stellen van het beschermingsprotocol. Dit bestaat uit het optimaliseren van de deeltjesgrootte in de emulsie, het toevoegen van het enzym (polyfenol oxidase), het substraat (difenolen) en eventuele hulpstoffen voor het verbeteren van de inkapseling. De output zal bestaan uit verschillende procedés en de daaraan gekoppelde graad van bescherming en overbescherming “in vitro”

Bereiding van een stabiele dubbele emulsie
Onder de juiste omstandigheden is het mogelijk een relatief stabiele dubbele (WOW) emulsie te bereiden. De belangrijkste hindernis is echter het noodzakelijk gebruik van PGPR als emulgator, die niet in alle levensmiddelen wettelijk is toegelaten (en ook een negatieve invloed heeft op de smaak). Er zijn mogelijke alternatieven zoals laag-HLB sucrose esters, maar deze zijn momenteel niet goedkeurd voor gebruik in levensmiddelen.

Ontwikkeling van een laagvet mayonaise
De validatietesten voor ontwikkeling van een laagvet mayonaise geven aan dat hier zeker mogelijkheden zijn. Maar ook hier zijn een aantal moeilijkheden die eerst nog moeten verder bekeken en opgelost worden, zoals het feit dat lecithine uit het ei interfereert in de werking van de emulgator uit het systeem en ook hier de vervanging van PGPR door een smaakloos en wettelijk toegelaten alternatief.

Ontwikkeling van een laagvet roomproduct, vinaigrette of vetvulling
Hoewel niet al deze toepassingen niet werden uitgetest in het project, kunnen in theorie dezelfde principes wel toegepast worden op andere laagvet producten met WOW technologie zoals crèmes en vinaigrettes. In crèmes op basis van melk/room kunnen de verschillende melkcomponenten wel zorgen voor moeilijkheden bij de bereiding en stabilisatie van de emulsies door te interfereren in het systeem. Voor een vaste, laagvet crèmevulling op basis van palmvet kon wel een stabiele WOW structuur bekomen worden in het project.

Bescherming van grote molecules
Grote wateroplosbare molecules zoals vitaminen of eiwitten/peptide zouden in de W2 fase van een WOW emulsie vervat kunnen worden ter bescherming tegen (enzymatische) afbraak in een waterige (W1) omgeving. De uitwisseling tussen beide waterfasen is eerder klein voor kleine molecules zoals ionen, en verder onderzoek zal uitwijzen of dit voor grotere moleculen nog minder of onbestaande is. Hierbij zijn ook systemen mogelijk om de emulsie nog verder te stabiliseren, zoals het geleren van de interne waterdruppeltjes.

Bescherming van vetoplosbare componenten in veevoeder tegen rumen degradatie
Voor vetoplosbare componenten kan met behulp van PPO/eiwit complexen een capsule gegenereerd worden die de componenten beschermd tegen biodegradatie in het rumen (beschermingsgraad van 70% bij WOW emulsies, 90% voor WO emulsies). Voor wateroplosbare componenten kon geen significante bescherming gecreëerd worden door PPO/eiwit complex kapsels.

UGent, PaInT & UGent, LaNuPro
Flanders' FOOD
Jessica Devos
Voeding en gezondheid, Voedingstechnologie
Charlotte Boone, Veerle Fievez
Luc Verhoeven (Just Innovation), Luc Larmuseau (iLLumoo)
http://www.flandersfood.com/projecten/wow
Share this on