BR102019027238A2 - COMPOSITION OF ORGANOGELS/OILS BASED ON COMBINATIONS OF WAXES AND VEGETABLE OILS - Google Patents

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BR102019027238A2
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Rosiane Lopes Da Cunha
Paula Kiyomi Okuro
Noadia Genuario Barroso
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Universidade Estadual De Campinas - Unicamp
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Abstract

composição de organogéis/oleogéis baseados em combinações de ceras e óleos vegetais. a presente invenção refere-se a uma composição de ceras de alto, médio ou baixo ponto de fusão e agentes estruturantes em óleos vegetais para síntese de oleogéis/organogéis. a presente invenção se insere no setor de alimentos, mais especificamente, com aplicação como matéria prima em produtos alimentícios (produtos de panificação; shortenings; recheios; produtos cárneos, entre outros) originando produto com qualidade nutricional melhorada. além disso o oleogel pode ser um framework para o design de estruturas derivadas como emulsões gelificadas, géis híbridos (mistura de oleogel com hidrogel) entre outros.composition of organogels/oilgels based on combinations of waxes and vegetable oils. The present invention relates to a composition of waxes with high, medium or low melting point and structuring agents in vegetable oils for the synthesis of oleogels/organogels. the present invention is inserted in the food sector, more specifically, with application as a raw material in food products (bakery products; shortenings; fillings; meat products, among others) resulting in a product with improved nutritional quality. moreover, oilgel can be a framework for the design of derived structures such as gelled emulsions, hybrid gels (mixture of oilgel with hydrogel) among others.

Description

COMPOSIÇÃO DE ORGANOGÉIS/OLEOGÉIS BASEADOS EM COMBINAÇÕES DE CERAS E ÓLEOS VEGETAISCOMPOSITION OF ORGANOGELS/OILS BASED ON COMBINATIONS OF WAXES AND VEGETABLE OILS Campo da invençãofield of invention

[1] A presente invenção refere-se a uma composição de ceras combinadas com agente estruturante em óleos vegetais para síntese de oleogeis/organogéis.[1] The present invention relates to a composition of waxes combined with a structuring agent in vegetable oils for the synthesis of oleogels/organogels.

[2] A presente invenção se insere no setor de alimentos, mais especificamente, com aplicação como matéria prima em produtos alimentícios (produtos de panificação; shortenings; recheios; produtos cárneos, entre outros) originando produto com qualidade nutricional melhorada. Além disso o oleogel pode ser um framework para o design de estruturas derivadas como emulsões gelificadas, géis híbridos (mistura de oleogel com hidrogel) entre outros.[2] The present invention is inserted in the food sector, more specifically, with application as a raw material in food products (bakery products; shortenings; fillings; meat products, among others) resulting in a product with improved nutritional quality. Furthermore, oilgel can be a framework for the design of derived structures such as gelled emulsions, hybrid gels (mixture of oilgel with hydrogel) among others.

Fundamentos da invençãoFundamentals of Invention

[3] Oleogéis ou organogéis são sistemas promissores na área de alimentos e têm sido investigados nos últimos anos. No entanto grande parte dos sistemas tem sua composição definida de forma aleatória e empírica. O mérito desta proposta consiste na composição/formulação responsável por efeito inesperado, por exemplo, no caso interação positiva entre agentes estruturantes derivados de ácidos graxos e ceras (principalmente de alto ponto de fusão) que neste caso proporcionam um sistema com características reológicas e estruturais interessantes e melhores do que a utilização separada destes componentes. A identificação desta combinação capaz de promover melhora das características mecânicas do gel pode ser interessante do ponto de vista de utilização de menores quantidades de oleogelator e redução de waxy mouthfeel no sistema.[3] Oleogels or organogels are promising systems in the food field and have been investigated in recent years. However, most systems have their composition defined in a random and empirical way. The merit of this proposal is the composition/formulation responsible for the unexpected effect, for example, in the case of positive interaction between structuring agents derived from fatty acids and waxes (mainly with high melting point) which in this case provide a system with interesting rheological and structural characteristics and better than using these components separately. The identification of this combination capable of promoting an improvement in the mechanical characteristics of the gel may be interesting from the point of view of using smaller amounts of oleogelator and reducing the waxy mouthfeel in the system.

[4] A presente patente surge como resposta a demanda por produtos com novos formatos, com teor reduzido ou livres de gordura trans, com baixos níveis de lipídeos saturados e maior quantidade de ácidos graxos mono e/ou poli-insaturados, capazes de fornecer funcionalidades estruturais à produtos alimentícios ainda imprimindo apelo nutricional ao mesmo.[4] The present patent arises in response to the demand for products with new formats, with reduced or free trans fat content, with low levels of saturated lipids and greater amounts of mono and/or polyunsaturated fatty acids, capable of providing functionalities structural aspects of food products still giving nutritional appeal to them.

[5] Grande parte de formulações capazes de formar oleogel ainda são definidas de maneira empírica. Após um processo de atividade inventiva que se iniciou há alguns anos atrás buscando o entendimento da ciência por trás dos mecanismos de gelificação em óleo, entende-se que é possível racionalizar a formação de oleogéis balanceando-se misturas de agentes estruturantes manipulando-se o tipo e proporção de cera na composição. Para tal, propõe-se misturas entre i) oleogelator "a" (por exemplo os derivados de ácidos graxos) e ii) ceras de alto, médio ou baixo ponto de fusão dependendo da natureza do oleogelator "a" a fim de proporcionar interações positivas entre estes componentes eventualmente reduzindo a proporção de ceras implicando na redução de waxy mouthfeel.[5] Most of the formulations capable of forming oilgel are still defined empirically. After a process of inventive activity that began a few years ago, seeking to understand the science behind the gelation mechanisms in oil, it is understood that it is possible to rationalize the formation of oleogels by balancing mixtures of structuring agents by manipulating the type and proportion of wax in the composition. To this end, it is proposed mixtures between i) oleogelator "a" (for example those derived from fatty acids) and ii) waxes with high, medium or low melting points depending on the nature of the oleogelator "a" in order to provide positive interactions between these components eventually reducing the proportion of waxes resulting in the reduction of waxy mouthfeel.

[6] A utilização de ingredientes com solubilidade parcial em óleo (oleogelators ou agentes estruturantes), que precipitam levando à formação de uma rede tridimensional capaz de aprisionar a fase líquida e produzir sistemas conhecidos como organogéis ou oleogéis. A competência dos oleogéis em mimetizar as propriedades mecânicas da gordura sólida abre oportunidades para desenvolver novos sistemas com apelo de funcionalidade nutricional e tecnológica. Estes sistemas surgem como alternativa à estruturação convencional de óleos, comumente representada por sistemas com alto teor de gordura trans ou saturadas. Dado o caráter promissor dos oleogéis, estudos têm sido realizados no âmbito do food grade, no entanto, ainda é um desafio a identificação de agentes estruturantes eficientes, uma vez que os mecanismos de estruturação e a combinação de ingredientes compatíveis (tipo de óleo e tipo de agente estruturante) são ciências não totalmente elucidadas. Nesta proposta uma abordagem multicomponente é apresentada.[6] The use of ingredients with partial solubility in oil (oleogelators or structuring agents), which precipitate leading to the formation of a three-dimensional network capable of trapping the liquid phase and producing systems known as organogels or oleogels. The competence of oleogels to mimic the mechanical properties of solid fat opens up opportunities to develop new systems with nutritional and technological functionality appeal. These systems appear as an alternative to the conventional structuring of oils, commonly represented by systems with a high content of trans or saturated fat. Given the promising character of oleogels, studies have been carried out in the food grade scope, however, the identification of efficient structuring agents is still a challenge, since the structuring mechanisms and the combination of compatible ingredients (oil type and type structuring agent) are sciences not fully elucidated. In this proposal a multicomponent approach is presented.

[7] A vantagem obtida é a elaboração de composição responsável por efeito sinérgico inesperado, no caso, interação positiva entre agentes estruturantes como os derivados de ácidos graxos e ceras que proporcionam um sistema com características reológicas e estruturais interessantes e melhores do que a utilização separada destes componentes. A identificação desta combinação capaz de promover melhora das características mecânicas do gel pode ser interessante do ponto de vista de utilização de menores quantidades de oleogelator.[7] The advantage obtained is the elaboration of a composition responsible for an unexpected synergistic effect, in this case, a positive interaction between structuring agents such as those derived from fatty acids and waxes that provide a system with interesting rheological and structural characteristics and better than the separate use of these components. The identification of this combination capable of promoting an improvement in the mechanical characteristics of the gel may be interesting from the point of view of using smaller amounts of oleogelator.

[8] O documento WO2018011226 refere-se a uma composição na forma de um organogel contendo um líquido orgânico e um agente estruturante. O líquido orgânico é descrito como pertencendo ao grupo dos óleos vegetais. O agente estruturante é revelado como pertencendo ao grupo das ceras vegetais, animais ou derivados de ácidos graxos. As ceras vegetais, como reivindicadas, incluem ainda uma larga gama de possibilidades, como cera de girassol, carnaúba, entre outras. A porcentagem de agente estruturante no organogel, em massa, é de 30%. Também faz referência à gelificação de um líquido orgânico volátil e pelo menos uma resina ácida com o objetivo de controlar e reduzir a evaporação do líquido orgânico volátil. Desta forma, a invenção do documento faz uso de materiais que não são necessariamente de grau alimentício visto que na parte da aplicação prevê-se o uso em cosméticos, perfumaria ou produtos agrícolas, além da elevada quantidade de gelators que não é desejável em alimentos e aumentar o custo da formulação. Diferentemente, a presente invenção baseia-se na estruturação de óleos líquidos vegetais de cadeia longa visando a modulação de textura em sistemas alimentícios. Ainda os inventores demonstram que a adição de resinas em pequenas porções para gelificar solventes orgânicos voláteis reduz sua evaporação à temperatura ambiente. Portanto entende-se que a utilização da mesma está associada a gelificação de óleos voláteis para reduzir sua volatilidade, o que é diferente da presente invenção.[8] WO2018011226 refers to a composition in the form of an organogel containing an organic liquid and a structuring agent. The organic liquid is described as belonging to the group of vegetable oils. The structuring agent is disclosed as belonging to the group of vegetable, animal or fatty acid derivatives. Vegetable waxes, as claimed, also include a wide range of possibilities, such as sunflower wax, carnauba, among others. The percentage of structuring agent in the organogel, by mass, is 30%. It also refers to the gelling of a volatile organic liquid and at least one acidic resin in order to control and reduce the evaporation of the volatile organic liquid. In this way, the invention of the document makes use of materials that are not necessarily food-grade, since the use in cosmetics, perfumery or agricultural products is foreseen in the application part, in addition to the high amount of gelators that is not desirable in foods and increase the cost of formulation. Differently, the present invention is based on the structuring of long-chain liquid vegetable oils aimed at modulating texture in food systems. The inventors further demonstrate that the addition of resins in small portions to gel volatile organic solvents reduces their evaporation at room temperature. Therefore, it is understood that its use is associated with the gelation of volatile oils to reduce their volatility, which is different from the present invention.

[9] O pedido de patente US20170319698 fornece uma composição de gel retentivo gástrico compreendendo: (a) um líquido hidrofóbico ou anfifílico gelificado com um organogelator; (b) um agente ativo; e (c) uma cera dura ou aditivo semelhante à cera, para administração controlada do agente ativo para ou através do trato gastrointestinal superior, em particular para ou através do estômago. A composição do gel forma um material estável, flutuante e coerente no ambiente gástrico e não é diretamente expelida do estômago como resultado do esvaziamento gástrico. O agente ativo é liberado da composição de maneira controlada para absorção ou ação local. O documento apresenta uma composição de gel retentivo gástrico compreendendo um líquido hidrofóbico ou anfifílico com um organogelator, um agente ativo e uma cera ou aditivo ceroso. O monoestearato de glicerol é mencionado nas reivindicações dentre as possibilidades de aditivo ceroso e cera, assim como o grupo das ceras sintéticas ou naturais. Os inventores revelam que a adição da cera ou aditivo ceroso, selecionado dentre os triacilglicerídeos, mono e diglicerídeos, ceras naturais ou sintéticas, álcoois graxos, ácidos graxos, ésteres de álcoois e ácidos graxos, na composição do gel mantém a integridade da composição e permite maior homogeneidade. Isto é, a atuação desses componentes foi descrita como benéfica para a estabilidade do oleogel e tem papel fundamental na manutenção da integridade da composição no ambiente aquoso, sendo uma barreira resistente ao fluido.[9] Patent application US20170319698 provides a gastric retentive gel composition comprising: (a) a hydrophobic or amphiphilic liquid gelled with an organogelator; (b) an active agent; and (c) a hard wax or wax-like additive, for controlled administration of the active agent to or through the upper gastrointestinal tract, in particular into or through the stomach. The gel composition forms a stable, floating and coherent material in the gastric environment and is not directly expelled from the stomach as a result of gastric emptying. The active agent is released from the composition in a controlled manner for absorption or local action. The document discloses a gastric retentive gel composition comprising a hydrophobic or amphiphilic liquid with an organogelator, an active agent and a wax or waxy additive. Glycerol monostearate is mentioned in the claims among the possibilities of wax additive and wax, as well as the group of synthetic or natural waxes. The inventors reveal that the addition of wax or wax additive, selected among triacylglycerides, mono and diglycerides, natural or synthetic waxes, fatty alcohols, fatty acids, alcohol esters and fatty acids, in the gel composition maintains the composition's integrity and allows greater homogeneity. That is, the action of these components was described as beneficial to the stability of the oil gel and plays a fundamental role in maintaining the integrity of the composition in the aqueous environment, being a barrier resistant to fluid.

[10] Diferentemente, a presente invenção delineia de forma mais sistemática o tipo de combinação dos agentes estruturantes, no caso de ceras vegetais e animais (agrupadas segundo o ponto de fusão) e um segundo componente, para alcançar propriedades reológicas desejáveis. No documento relacionado os ingredientes são definidos pela questão da proteção ao ambiente digestivo, e não pela questão estrutural que pode ser construída, conforme é o foco da invenção proposta.[10] In contrast, the present invention outlines in a more systematic way the type of combination of structuring agents, in the case of vegetable and animal waxes (grouped according to the melting point) and a second component, to achieve desirable rheological properties. In the related document, the ingredients are defined by the issue of protection of the digestive environment, and not by the structural issue that can be built, as is the focus of the proposed invention.

[11] O documento de patente KR20190011351 refere-se ao processo de formação de um oleogel, que consiste na adição de cera natural ao óleo vegetal, seguido de aquecimento e agitação até dissolução e resfriamento a temperatura ambiente. O oleogel sólido obtido é ainda aquecido até estado líquido e usado como óleo de fritura para produtos alimentícios. Contudo, o oleogel seria composto somente por um oleogelator, no caso ceras. Além disso esse sistema não é explorado majoritariamente como agente de textura mas para outros usos (óleo de fritura) visando a menor rancificação lipídica. Além disso, o documento não faz menção à composição multicomponente dos agentes estruturantes para formação dos oleogéis.[11] Patent document KR20190011351 refers to the process of formation of an oleogel, which consists of adding natural wax to vegetable oil, followed by heating and stirring until dissolution and cooling at room temperature. The solid oleogel obtained is further heated to a liquid state and used as a frying oil for food products. However, the oleogel would be composed only of an oleogelator, in this case waxes. Furthermore, this system is not mainly exploited as a texture agent but for other uses (frying oil) aiming at lower lipid rancidity. In addition, the document does not mention the multicomponent composition of the structuring agents for the formation of oil gels.

[12] Diferentemente, a presente invenção é caracterizada por uma combinação de oleogelators para melhorar a performance dos oleogéis como agentes capazes de promover textura visando substituição de gorduras semi-sólidas.[12] In contrast, the present invention is characterized by a combination of oleogelators to improve the performance of oleogels as agents capable of promoting texture in order to replace semi-solid fats.

[13] O artigo científico de Hwang et al (2013) intitulado "Margarine from Organogels of Plant Wax and Soybean Oil" revela a obtenção de organogéis a partir de cera vegetal(girassol, arroz e candelila) e óleo de soja, os quais foram testados quanto à sua adequação para incorporação na margarina. Foram avaliadas cera de girassol, cera de farelo de arroz e cera de candelila. Os resultados demonstram que o oleogel formado de óleo de soja e cera de girassol obteve a melhor firmeza, similar à de uma margarina contendo de 18 a 30% de óleo de soja hidrogenado. Isto é, o organogel formado teria potencial de substituição de óleos hidrogenados, atendendo a demanda de produtos livres de gorduras trans e maior valor nutricional. Diferentemente, a presente invenção prevê o uso de misturas para se alcançar propriedades específicas desejadas para os oleogéis em uma abordagem multicomponente, o que difere estes dois documentos. Ainda prevê a aplicação de uma estratégia baseada na mistura de agentes estruturantes (engenharia de ingredientes) para se mimetizar a estrutura complexa das gorduras sólidas. Nesta ceras de baixo, médio e alto ponto de fusão são combinadas com um segundo componente para se ajustar características desejáveis, com a finalidade de se produzir agentes modificadores de textura. Sendo assim a invenção proposta abriria a oportunidade do design de vários sistemas estruturados para diversas aplicações.[13] The scientific article by Hwang et al (2013) entitled "Margarine from Organogels of Plant Wax and Soybean Oil" reveals the obtainment of organogels from vegetable wax (sunflower, rice and candelilla) and soybean oil, which were tested for suitability for incorporation into margarine. Sunflower wax, rice bran wax and candelilla wax were evaluated. The results demonstrate that the oilgel formed from soybean oil and sunflower wax obtained the best firmness, similar to that of a margarine containing 18 to 30% hydrogenated soybean oil. That is, the organogel formed would have the potential to replace hydrogenated oils, meeting the demand for products free of trans fats and greater nutritional value. In contrast, the present invention envisages the use of blends to achieve specific properties desired for oil gels in a multi-component approach, which differs these two documents. It also foresees the application of a strategy based on the mixture of structuring agents (ingredient engineering) to mimic the complex structure of solid fats. In this low, medium and high melting point waxes are combined with a second component to set desirable characteristics for the purpose of producing texture modifying agents. Therefore, the proposed invention would open up the opportunity of designing several structured systems for different applications.

Breve descrição da invençãoBrief description of the invention

[14] A presente invenção refere-se a uma composição de ceras combinadas com agente estruturante em óleos vegetais para síntese de oleogeis/organogéis.[14] The present invention relates to a composition of waxes combined with a structuring agent in vegetable oils for the synthesis of oleogels/organogels.

[15] A composição ser de ceras de alto, médio ou baixo ponto de fusão e um segundo agente estruturante em óleos vegetais para síntese de oleogéis/organogéis e compreender os seguintes componentes:

  • - agente estruturante que pode ser ceras de alto (cera de girassol e carnaúba), médio (cera de abelha e candelila) e baixo ponto de fusão (cera de berry e fruta) com um segundo agente estruturante (derivados de ácidos graxos ou fosfolipídeos), onde a concentração total da mistura é de 0,1-15% (base mássica) sendo que a mistura pode conter de 0,199,9% de cera (base mássica) e 0,1-99,9% segundo agente estruturante (base mássica) cuja soma destes não ultrapasse os 15% na mistura total do sistema; e
  • - óleos vegetais compostos por ácidos graxos mono e/ou poliinsaturados (óleo de girassol, óleo de girassol alto oleico, óleo de linhaça, óleo de milho, óleo de soja, óleo de canola, azeite de oliva) que devem apresentar-se em no mínimo 85% (base mássica) da composição do sistema gel.
[15] The composition is of high, medium or low melting point waxes and a second structuring agent in vegetable oils for the synthesis of oleogels/organogels and comprises the following components:
  • - structuring agent which can be high (sunflower and carnauba wax), medium (beeswax and candelila) and low melting waxes (berry and fruit wax) with a second structuring agent (derived from fatty acids or phospholipids) , where the total concentration of the mixture is 0.1-15% (mass basis) and the mixture may contain 0.199.9% wax (mass basis) and 0.1-99.9% according to the structuring agent (base mass) whose sum does not exceed 15% of the total mixture of the system; and
  • - vegetable oils composed of mono and/or polyunsaturated fatty acids (sunflower oil, high oleic sunflower oil, linseed oil, corn oil, soybean oil, canola oil, olive oil) which must be presented in the no. minimum 85% (mass basis) of the composition of the gel system.

Breve descrição das figurasBrief description of the figures

[16] Na Figura 1 apresenta-se a Varredura de deformação (itens a e c) e varredura de frequência (itens b e d) para oleogéis à base de GMS e SHW a 5 °C (imagens a e b) ou 25 °C (imagens c e d). Símbolos preenchidos referem-se ao módulo elástico (G') e símbolos vazios indicam o módulo viscoso (G"). GMS0:100SHW (♦); GMS25:75SHW (▲);GMS50:50SHW (●); e GMS50:50SHW (■).[16] Figure 1 shows the Deformation Scan (items a and c) and Frequency Scan (items b and d) for GMS and SHW-based oils at 5 °C (images a and b) or 25 °C (images c and d). Filled symbols refer to the elastic modulus (G') and empty symbols indicate the viscous modulus (G"). GMS0:100SHW (♦); GMS25:75SHW (▲);GMS50:50SHW (●); and GMS50:50SHW (); and GMS50:50SHW (); ■).

[17] Na Figura 2 apresenta-se a Microscopia de luz polarizada de oleogéis multicomponentes com concentração total de oleogelator de 6% (base mássica). Imagens referentes às amostras GMS25:75SHW a 5 °C (a); GMS25:75SHW a 25 °C (b); GMS50:50SHW a 5 °C (c); GMS50:50SHW a 25 °C (d); GMS75:25SHW a 5 °C (e) e GMS75:25SHW a 25 °C (f).[17] Figure 2 shows the polarized light microscopy of multicomponent oil gels with a total concentration of 6% oleogelator (mass basis). Images referring to samples GMS25:75SHW at 5 °C (a); GMS25:75SHW at 25°C (b); GMS50:50SHW at 5 °C (c); GMS50:50SHW at 25°C (d); GMS75:25SHW at 5°C (e) and GMS75:25SHW at 25°C (f).

Descrição detalhada da invençãoDetailed description of the invention

[18] A presente invenção refere-se a uma composição de ceras combinada com agentes estruturantes em óleos vegetais para síntese de oleogéis/organogéis.[18] The present invention relates to a composition of waxes combined with structuring agents in vegetable oils for the synthesis of oleogels/organogels.

[19] A composição de ceras de alto, médio ou baixo ponto de fusão e agentes estruturantes em óleos vegetais para síntese de oleogéis/organogéis compreende os seguintes componentes:

  • - agente estruturante que pode ser ceras de alto, médio e baixo ponto de fusão com um segundo agente estruturante (como por exemplo derivados de ácidos graxos ou fosfolipídeos) onde a concentração total da mistura pode abranger de 0-15% (base mássica), sendo que a mistura pode conter diferentes razão de ceras (0,1-99,9% base mássica) e do segundo agente estruturante (0,1-99,9% base mássica) cuja soma destes não ultrapasse os 15% na mistura total do sistema; e
  • - óleos vegetais compostos por ácidos graxos mono e/ou poliinsaturados (óleo de girassol, óleo de girassol alto oleico, óleo de linhaça, óleo de milho, óleo de soja, óleo de canola, azeite de oliva) que devem apresentar-se em no mínimo 85% (base mássica) da composição do sistema gel.
[19] The composition of high, medium or low melting point waxes and structuring agents in vegetable oils for oleogel/organogel synthesis comprises the following components:
  • - structuring agent which can be high, medium and low melting point waxes with a second structuring agent (such as fatty acid derivatives or phospholipids) where the total concentration of the mixture can range from 0-15% (mass basis), the mixture may contain different ratios of waxes (0.1-99.9% by weight) and the second structuring agent (0.1-99.9% by weight) whose sum does not exceed 15% in the total mixture of the system; and
  • - vegetable oils composed of mono and/or polyunsaturated fatty acids (sunflower oil, high oleic sunflower oil, linseed oil, corn oil, soybean oil, canola oil, olive oil) which must be presented in the no. minimum 85% (mass basis) of the composition of the gel system.

[20] O processo para obtenção da composição compreende as seguintes etapas:

  • i) pesar o(s) agente(s)estruturante(s) de acordo com as devidas proporções nas respectivas combinações;
  • ii) adicionar o óleo vegetal cuja proporção é de no mínimo 85 % (base mássica);
  • iii) aquecer a mistura (oleogelators e o óleo), sob agitação, acima do ponto de fusão dos agentes estruturantes até completa homogeneização do sistema; e
  • iv) resfriar a mistura a pelo menos a temperatura ambiente, para posterior armazenamento da amostra. Desta maneira, uma rede cristalina é estabelecida formando-se um sistema semi-sólido que apresenta textura dependente da composição. O armazenamento em condições controladas de temperatura (refrigeração ou ambiente) leva à formação de géis com propriedades mecânicas específicas. Logo, a estruturação ocorre pelo estabelecimento de redes cristalinas fortalecidas por eventuais interações positivas decorrentes de diferentes combinações de oleogelators.
[20] The process for obtaining the composition comprises the following steps:
  • i) weigh the structuring agent(s) according to the appropriate proportions in the respective combinations;
  • ii) add vegetable oil whose proportion is at least 85% (mass basis);
  • iii) heat the mixture (oleogelators and the oil), under stirring, above the melting point of the structuring agents until complete homogenization of the system; and
  • iv) cool the mixture to at least room temperature for later sample storage. In this way, a crystal lattice is established, forming a semi-solid system that presents a composition-dependent texture. Storage under controlled temperature conditions (refrigeration or ambient) leads to the formation of gels with specific mechanical properties. Therefore, structuring occurs through the establishment of crystalline networks strengthened by possible positive interactions arising from different combinations of oleogelators.

[21] A formação de oleogéis mistos (entende-se mais de um componente estruturante) com função tecnológica otimizada dar-se-á pela combinação apropriada de ceras de alto, médio e baixo ponto de fusão com um segundo agente estruturante (como por exemplo, monoestearato de glicerol ou fosfolipídeos) para estruturação de óleos vegetais compostos por ácidos graxos mono e/ou poli-insaturados. Por exemplo, a cera de girassol hidrolisada (SHW) quando combinada com monoestearato de glicerol (GMS) em óleo de linhaça (FXO) resulta em uma interação positiva, uma vez que ambos agentes estruturantes por si só não são capazes de conferir estrutura em FXO a 25 °C. Curiosamente, a formação de gel foi promovida mesmo com pequena adição de GMS, embora a razão de ingredientes mais adequada varie de 0,1 a 99,9% em base mássica, observando-se uma rede mais elástica e densa, além de coesão do cristal com alta capacidade de retenção do óleo líquido. Conforme apresentado na Figura 1 as propriedades reológicas dos oleogéis mistos foram superiores em termos de propriedade elástica (maiores valores de módulo elástico) comparados aos géis monocomponentes seja a 5 ou 25 °C. A alta capacidade de retenção de óleo dos géis é apresentada na Tabela 1.
Tabela 1. Capacidade de retenção de óleo (%) para oleogéis mistos de cera de girassol hidrolisada (SHW) combinada com monoestearato de glicerol (GMS)

Figure img0001
Letras minúsculas diferentes significam diferença estatística entre as diferentes formulações de cera e do segundo agente estruturante a 5 ou 25 ° C. Letras maiúsculas diferentes significam diferença estatística para cada formulação em diferentes temperaturas.
Tabela 2. Exemplos de combinações positivas para desenvolvimento de oleogel multicomponente
Figure img0002
* Concentração total de ol _eogelator variando de 1-15% (massa)[21] The formation of mixed oil gels (understood more than one structuring component) with optimized technological function will occur through the appropriate combination of high, medium and low melting point waxes with a second structuring agent (such as for example , glycerol monostearate or phospholipids) for structuring vegetable oils composed of mono and/or polyunsaturated fatty acids. For example, hydrolyzed sunflower wax (SHW) when combined with glycerol monostearate (GMS) in linseed oil (FXO) results in a positive interaction, since both structuring agents by themselves are not able to provide structure in FXO at 25°C. Interestingly, gel formation was promoted even with a small addition of GMS, although the most suitable ingredient ratio varies from 0.1 to 99.9% on a mass basis, with a more elastic and dense network, as well as cohesion of the crystal with high liquid oil holding capacity. As shown in Figure 1, the rheological properties of mixed oils were superior in terms of elastic property (higher elastic modulus values) compared to single-component gels at either 5 or 25 °C. The high oil holding capacity of gels is shown in Table 1.
Table 1. Oil holding capacity (%) for mixed oils of hydrolyzed sunflower wax (SHW) combined with glycerol monostearate (GMS)
Figure img0001
Different lowercase letters mean statistical difference between different wax formulations and the second structuring agent at 5 or 25°C. Different uppercase letters mean statistical difference for each formulation at different temperatures.
Table 2. Examples of positive combinations for multicomponent oilgel development
Figure img0002
* Total concentration of ol _eogelator ranging from 1-15% (mass)

[22] Por exemplo, interações positivas entre monoestearato de glicerol e uma cera de alto ponto de fusão (Sunflower Hidrowax: 65-71 °C) foram observadas. Para preparação das amostras, a mistura foi aquecida a 80 ± 2 °C (sob agitação magnética constante de 300 rpm) e mantida isotérmica por mais 3 minutos. Após o aquecimento, todas as amostras foram imediatamente colocadas em banho de gelo por 30 min, com uma taxa de resfriamento estimada em aproximadamente 5 °C.min-1. As amostras foram armazenadas por 48h em temperatura controlada (5 ± 1 °C ou 25 ± 1 °C). A proporção de 50:50 na mistura promove a formação de géis com características mecânicas melhoradas.[22] For example, positive interactions between glycerol monostearate and a high melting point wax (Sunflower Hidrowax: 65-71 °C) have been observed. For sample preparation, the mixture was heated to 80 ± 2 °C (under constant magnetic stirring at 300 rpm) and kept isothermal for another 3 minutes. After heating, all samples were immediately placed in an ice bath for 30 min, with an estimated cooling rate of approximately 5 °C.min-1. The samples were stored for 48h at controlled temperature (5 ± 1 °C or 25 ± 1 °C). The 50:50 ratio in the mixture promotes the formation of gels with improved mechanical characteristics.

[23] Estes sistemas são armazenados em condições controladas de temperatura (refrigeração ou ambiente) levando a formação de géis com propriedades mecânicas específicas. Logo a estruturação dar-se-á pelo estabelecimento de redes cristalinas fortalecidas por eventuais interações positivas estabelecidas entre diferentes combinações de oleogelator (i.e. cera e monoestearato).[23] These systems are stored under controlled temperature conditions (refrigeration or ambient) leading to the formation of gels with specific mechanical properties. Soon the structuring will take place by the establishment of crystalline networks strengthened by possible positive interactions established between different combinations of oleogelator (i.e. wax and monostearate).

[24] A microestrutura do sistema com maior concentração de cera de alto ponto de fusão (GMS25:75SHW) foi muito semelhante nas duas temperaturas estudadas e apresentou pequenos cristais de esferulitos (Figura 2 a e b). Na mistura de oleogelators contendo a mesma proporção de cera e derivado de ácido graxo, a 5 °C, os cristais aparecem como esferulitos fortemente compactados com alguns cristais maiores (Figura 2 c e d). À temperatura ambiente (Figura2-d) cristais maiores de diferentes formas (cristais ramificados) estavam incorporados em pequenas espécies cristalinas (área de zoom). Os cristais relacionados ao GMS, que são as estruturas birrefringentes maiores, coexistem com os cristais menores. Apesar das diferenças na microestrutura e propriedades reológicas mais fortes à temperatura de refrigeração, nas diferentes formulações mencionadas, géis foram formados. Com o predomínio do derivado de ácido graxo ainda há formação de gel, embora menos rígido que os anteriores. Os cristais podem ser observados irradiando e ramificando-se para fora dentro de uma matriz de pequenos cristais em forma de agulha (Figura 2 e), enquanto a Figura 2 (f) revela cristais ramificados maiores e do tipo roseta, que se assemelha ao comportamento do cristal de GMS puro.[24] The microstructure of the system with the highest concentration of high melting point wax (GMS25:75SHW) was very similar at the two temperatures studied and presented small spherulites crystals (Figure 2 a and b). In the mixture of oleogelators containing the same proportion of wax and fatty acid derivative, at 5 °C, the crystals appear as tightly packed spherulites with some larger crystals (Figure 2 c and d). At room temperature (Figure 2-d) larger crystals of different shapes (branched crystals) were incorporated into small crystal species (zoom area). GMS-related crystals, which are the larger birefringent structures, coexist with the smaller crystals. Despite differences in microstructure and stronger rheological properties at refrigeration temperature, in the different formulations mentioned, gels were formed. With the predominance of the fatty acid derivative, there is still gel formation, although less rigid than the previous ones. The crystals can be seen radiating and branching outwards into an array of small needle-shaped crystals (Figure 2 e), while Figure 2 (f) reveals larger branched rosette-like crystals, which resemble the behavior. of pure GMS crystal.

[25] A inclusão de GMS mostrou efeito positivo na estrutura do oleogel quando misturado com SHW (GMS25: 75SHW, GMS50: 50SHW e GMS75: 25SHW), considerando que nem o SHW nem o GMS formaram géis quando em sistemas monocomponentes a 25 °C (Tabela 3) . O módulo de elasticidade mais alto (G’) das misturas indica que a combinação de GMS e SHW influenciou positivamente na gelificação, resultando em uma rede cristalina fortalecida. Por outro lado, interações negativas podem ocorrer como no caso de misturas de monoestearato de glicerol e cera de berry. Como apresentado na Tabela 4 a adição do derivado de ácido graxo na mistura com a cera de berry levou a redução das propriedades mecânicas comprometendo a formação de géis mais fortalecidos.
Tabela 3. Média e desvio padrão dos módulos dinâmicos (reologia oscilatória) na frequência de 1 Hz para interação positiva de monoestearato de glicerol e cera de girassol

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Tabela 4. Média e desvio padrão dos módulos dinâmicos (reologia oscilatória) na frequência de 1 Hz para interação negativa de monoestearato de glicerol e cera de berry
Figure img0005
[25] The inclusion of GMS showed a positive effect on the oilgel structure when mixed with SHW (GMS25: 75SHW, GMS50: 50SHW and GMS75: 25SHW), considering that neither SHW nor GMS formed gels when in single-component systems at 25 °C (Table 3). The highest elastic modulus (G') of the mixtures indicates that the combination of GMS and SHW positively influenced the gelation, resulting in a strengthened crystal lattice. On the other hand, negative interactions can occur as in the case of mixtures of glycerol monostearate and berry wax. As shown in Table 4, the addition of the fatty acid derivative in the mixture with berry wax led to a reduction in mechanical properties, compromising the formation of stronger gels.
Table 3. Mean and standard deviation of dynamic modules (oscillatory rheology) at the frequency of 1 Hz for positive interaction of glycerol monostearate and sunflower wax
Figure img0003
Figure img0004
Table 4. Mean and standard deviation of dynamic modules (oscillatory rheology) at the frequency of 1 Hz for negative interaction of glycerol monostearate and berry wax
Figure img0005

Claims (1)

Composição caracterizada por ser de ceras de alto, médio ou baixo ponto de fusão e um segundo agente estruturante em óleos vegetais para síntese de oleogéis/organogéis e compreender os seguintes componentes:
  • - agente estruturante que pode ser ceras de alto (cera de girassol e carnaúba), médio (cera de abelha e candelila) e baixo ponto de fusão (cera de berry e fruta) com um segundo agente estruturante (derivados de ácidos graxos ou fosfolipídeos), onde a concentração total da mistura é de 0,1-15% (base mássica) sendo que a mistura pode conter de 0,199,9% de cera (base mássica) e 0,1-99,9% segundo agente estruturante (base mássica) cuja soma destes não ultrapasse os 15% na mistura total do sistema; e
  • - óleos vegetais compostos por ácidos graxos mono e/ou poliinsaturados (óleo de girassol, óleo de girassol alto oleico, óleo de linhaça, óleo de milho, óleo de soja, óleo de canola, azeite de oliva) que devem apresentar-se em no mínimo 85% (base mássica) da composição do sistema gel.
Composition characterized by being of high, medium or low melting point waxes and a second structuring agent in vegetable oils for the synthesis of oleogels/organogels and comprising the following components:
  • - structuring agent which can be high (sunflower and carnauba wax), medium (beeswax and candelila) and low melting waxes (berry and fruit wax) with a second structuring agent (derived from fatty acids or phospholipids) , where the total concentration of the mixture is 0.1-15% (mass basis) and the mixture may contain 0.199.9% wax (mass basis) and 0.1-99.9% according to the structuring agent (base mass) whose sum does not exceed 15% of the total mixture of the system; and
  • - vegetable oils composed of mono and/or polyunsaturated fatty acids (sunflower oil, high oleic sunflower oil, linseed oil, corn oil, soybean oil, canola oil, olive oil) which must be presented in the no. minimum 85% (mass basis) of the composition of the gel system.
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