Ett internationellt team ledd av nyzeeländska livsmedelsforskare vid Riddet Institute har använt neutronspridningstekniker för att karakterisera strukturen hos en olja-i-vatten-emulsion som vanligtvis används i livsmedel, som mjölk, grädde, salladsdressingar och såser.

Olja och vatten blandas inte och emulsioner är i sig instabila så emulgeringsmedel används för att förhindra att deras komponenter separeras.

Det finns ett antal sätt att stabilisera en emulsion. I livsmedelssystem, användningen av molekyler såsom proteiner eller ytaktiva ämnen av livsmedelskvalitet är vanligast; dock, partiklar kan också användas.

"I denna forskning publicerad i Langmuir , våra medarbetare har använt partiklar framställda av vassleproteiner från mjölk för att belägga emulsionsdropparna, ", sa medförfattaren Prof Elliot Gilbert. ledare för ANSTOs aktiviteter inom matmaterialvetenskap.

Dessa mindre partiklar verkar för att stabilisera de mycket större emulsionsdropparna, sa Gilbert.

"Dessa emulsioner har en enorm potential i utvecklingen av funktionella livsmedel och kan hjälpa till med ökad leverans och förbättrat upptag av näringsämnen för att hjälpa till att bekämpa undernäring, sa Gilbert.

"Hållbarheten för produkterna som innehåller dessa emulsioner är också mycket längre än andra produkter."

Ett naturligt relaterat stabiliseringsarrangemang i livsmedel är Pickering-emulsionen, som använder fasta partiklar som stabilisatorer som ackumuleras i gränsytan mellan två icke-blandbara vätskor.

"Det liknar det sätt som kaseinmiceller kan stabilisera fettkulor i mjölk för att förhindra separation, sa Gilbert.

Neutronspridning användes för att bestämma packningsarrangemanget för partiklarna vid gränsytan mellan de primära emulsionsdropparna som bildar ett fraktalt nätverk.

Liten vinkel och ultrasmå neutronspridningsmätningar visade att nätverkets natur påverkades av strukturen och koncentrationen av vassleproteinets mikrogelpartiklar.

"Både Bilby och Kookaburra användes i experimenten. När man studerade prover innehållande partiklar med storlekar av storleksordningen hundratals nanometer, liten vinkelspridning är bra men man behöver verkligen ultraliten vinkelspridning för att nå de längre skalorna på 1-10 mikron, sa Gilbert.

"En annan betydande fördel med att använda våra neutroninstrument är att dessa mätningar kan göras i flytande tillstånd, under de förhållanden under vilka de används, " sade Gilbert. "Det finns inget behov av torkning eller färgning som för andra analytiska metoder; du gör bara provet och presenterar det för neutronstrålen."

Utredarna fastställde att det optimala villkoret för produktion av vassleproteinmikrogelpartiklar var tillämpningen av värmebehandling vid pH 5,9 utan buffert.

Gilbert betonar att SANS-tekniker är värdefulla för att studera en mängd livsmedelsmaterial; detta inkluderar kontroll av stärkelse och lipidmatsmältning för att förbättra hälsoresultaten, optimering av industriell bearbetning och design av näringstillförselsystem.