Quando la nanoscienza incontra gli alimenti

Metodi di emulsificazione di massa
Le nanoemulsioni W/O/W sono prodotte con un processo emulsionante che si divide in due fasi:
1) nella prima fase vi è la rottura della fase interna in goccioline (emulsione W/O) che forniscono energia al sistema in condizioni di taglio elevate;
2) nella seconda fase, che avviene in condizioni di energia minori al fine di evitare la rottura dell’emulsione primaria, la miscela ottenuta, viene dispersa ed emulsionata in acqua, utilizzando una combinazione di tensioattivi e riduzioni di calibro in modo tale da avere un’emulsione acquosa stabile.

* tensioattivi a basso bilancio idrofilo-lipofilo (HLB) che si interpongono nell’interfaccia tra la goccia d'acqua interna e la goccia d'olio disperdente;
* tensioattivi ad elevato bilancio idrofilo-lipofilo che si interpongono nell’interfaccia tra la goccia d'olio e la fase acquosa continua.

L'applicazione dell'emulsione multipla nei sistemi alimentari è stata limitata a causa dalla loro intrinseca instabilità termodinamica, che provoca la fuoriuscita del prodotto contenuto nella fase acquosa interna e/o la flocculazione delle goccioline e/o la separazione di fase durante la lavorazione e lo stoccaggio. Al fine di minimizzare questi problemi vengono utilizzate le particelle Pickering. Le particelle Pickering sono particelle colloidali di dimensioni opportune che si dispongono sull'interfaccia dei due liquidi immiscibili in funzione della loro diversa costante di ripartizione, esse forniscono una maggiore stabilità e vengono utilizzate per stabilizzare le emulsioni acqua in olio come burro e margarina. Le emulsioni di Pickering sono state usate per consentire un uso minore dei grassi nella preparazione del cioccolato, l'incapsulamento di aromi e/o la loro protezione dall'ossidazione nei cibi.

I biopolimeri come la gelatina, il caseinato, le proteine del siero, le proteine del fagiolo, la gomma di acacia, lo xantano, l’amido gelificato sono utilizzati per stabilizzare le goccioline della fase interna delle emulsioni alimentari W/O/W. Invece, i polisaccaridi (carragenina, gomma di carruba, xantano, pectina, gomma arabica, cellulosa microcristallina), e le proteine (sieroproteine isolate, caseinato di sodio, polvere bianca d’uovo) vengono utilizzati per stabilizzare le goccioline di emulsioni secondarie.

Oltre che per questi scopi gli stabilizzanti possono essere usati come:
- texture modifiers: zuccheri (per esempio, il saccarosio, HFC), polioli (ad esempio, glicerolo, sorbitolo), polisaccaridi (ad esempio, xantano, pectina, carragenina, alginato) proteine (ad esempio, sieroproteine isolate, gelatina);
- weighting agents: materiali lipofili densi (ad esempio, olio vegetale bromurato, il saccarosio isobutirrato acetato, gomme-esteri).

Tecnologia microfluidica
La tecnologia microfluidica è un percorso alternativo e versatile per la produzione di doppie emulsioni. Uno dei vantaggi intrinseci di questi dispositivi è che la loro eccitabilità può essere facilmente e precisamente controllata da una reazione di superficie con un appropriato modificatore di superficie. Contrariamente ai metodi di emulsionamento manuali, l’emulsione prodotta in un dispositivo è realizzata producendo una goccia alla volta per cui si ottiene un’emulsione altamente monodispersa.

L’uso di tecniche microfluidiche permette di ottenere emulsioni doppie, triple, e di ordine superiore, in cui la dimensione ed il numero delle goccioline incapsulate può essere ottenuta con una precisione micrometrica (da 2 micron a 250 micron di diametro). La presenza di piccole superfici idrofile e idrofobe e di tensioattivi stabilizzano le due interfacce fluide, rendendo stabili nel tempo le matrici alimentari prodotte.