Die Nanopartikeltechnologie bietet eine gesunde Alternative zu transgesättigten Fettsäuren

Das alte Sprichwort, dass sich Öl und Wasser nicht vertragen, ist nicht ganz richtig. Es stimmt zwar, dass sich die beiden Verbindungen nicht auf natürliche Weise verbinden, aber es ist möglich, sie in ein Endprodukt zu verwandeln. Sie brauchen nur einen Emulgator, eine Zutat, die häufig in der Lebensmittelindustrie verwendet wird.

Yangchao Luo, außerordentlicher Professor am College of Agriculture, Health and Natural Resources der UConn, verwendet ein innovatives Emulgierverfahren für die Entwicklung eines gesünderen, haltbaren Fetts für die Lebensmittelherstellung.

Luo arbeitet mit sogenannten Pickering-Emulsionen mit hoher interner Phase (HIPEs). Eine hohe interne Phase bedeutet, dass die Mischung zu mindestens 75 % aus Öl besteht. Pickering-Emulsionen sind solche, die durch Feststoffpartikel stabilisiert sind.

Frühere Forschungen zu Pickering-Emulsionen konzentrierten sich auf nicht essbare Partikel, aber Luo ist daran interessiert, HIPEs als Alternative zu trans- und gesättigten Fetten in die Lebensmittelindustrie einzuführen.

Dieser neue Ansatz könnte einen großen Einfluss darauf haben, wie Lebensmittel hergestellt werden, und könnte es den Lebensmittelherstellern erleichtern, gesündere Fette aufzunehmen.

Viele verarbeitete Lebensmittel sind mit gesättigten Fetten und Transfetten angereichert, um den Geschmack zu erhöhen und die Haltbarkeit eines Produkts zu verlängern. Der Verzehr dieser Fette kann das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-2-Diabetes und LDL-Cholesterin erhöhen.

Aber nicht alle Fette sind schlecht. Wir brauchen Fett in unserer Ernährung, um eine normale Zellfunktion zu unterstützen, und es gibt gesunde Alternativen wie Oliven-, Avocado- und Sonnenblumenöl.

Gesättigte Fette und Transfettsäuren sind bei Raumtemperatur fest, was bedeutet, dass ein geeigneter Ersatz auch fest sein müsste. Gesunde Öle sind bei Zimmertemperatur flüssig. Luo stellt sich dieser Herausforderung, indem es essbare Nanopartikel verwendet, um diese Öle in Gele umzuwandeln.

Luo hat daran gearbeitet, gesunde Öle wie Sonnenblumen-, Sojabohnen- oder Avocadoöl mit Wasser und Nanopartikeln zu kombinieren, um essbare HIPEs herzustellen. Die Nanopartikel, die Luo zur Herstellung dieser Emulsion verwendet, stammen aus Nahrungsquellen wie Eigelb, Sojaprotein und Milchprotein. Sobald das Öl stabilisiert ist, wird es zu einem gelartigen Block.

„Das Coole ist, dass wir in diesem System essbare Nanopartikel in Lebensmittelqualität haben“, sagt Luo, der Mitglied der Abteilung für Ernährungswissenschaften ist. „Wir versuchen, diese Nanopartikel aus Lebensmitteln zu extrahieren und zu reinigen und sie dann in dieser Art von Emulsionsstruktur wiederzuverwenden, damit sie den Verbrauchern einen maximalen Nährwert und auch Lebensmittelqualität bieten können.“

Die Nanopartikel, mit denen Luo arbeitet, müssen aus der Nahrungsquelle extrahierbar sein, ohne ungenießbare chemische Lösungsmittel zu verwenden. Außerdem müssen sie bekömmlich sein und eine sehr gleichmäßige Struktur haben. Letzteres ist entscheidend, um sicherzustellen, dass sie die Ölmoleküle vollständig umhüllen, damit sich das Gel bilden kann, da es sonst zu flüssig sein könnte, um die Textur von gesättigten Fetten und Transfetten nachzuahmen.

Luo testet die Emulsionen auf Fließfähigkeit oder wie flüssig oder fest sie sind. Luo arbeitet derzeit daran, die richtige Balance zwischen Öl und den stabilisierenden Nanopartikeln zu finden.

„Wenn Sie dort zu viel Öl haben, kann das Gel sehr starr und schwer zu kauen sein“, sagt Luo. „Aber wenn es zu wenig ist, kann es ziemlich fließfähig sein, so dass es nicht die Textur von festem Fett nachahmt.“

In einer aktuellen Studie, veröffentlicht in Lebensmittel-Hydrokolloidebestimmte Luo die optimale Kochtemperatur und den pH-Wert für diese Emulsionen.

Die ideale Kochtemperatur, fand Luo, liegt bei 80 Grad Celsius, das ist die Temperatur, der Lebensmittelprodukte während der Pasteurisierung oft ausgesetzt sind. Der ideale pH-Wert ist leicht sauer, zwischen 4 und 5.

Eine der Herausforderungen, die Luo bekämpft, ist, dass die Öle, mit denen er arbeitet, im Gegensatz zu gesättigten Fetten und Transfetten der Oxidation unterliegen. Die Zugabe natürlicher Antioxidantien wie Vitamin E und C zur Emulsion hilft, dem entgegenzuwirken.

Eine der wichtigsten Überlegungen, um HIPEs zu einer attraktiven Option für die Lebensmittelindustrie zu machen, ist sicherzustellen, dass die Produkte, in denen sie verwendet werden, eine lange Haltbarkeit haben, einschließlich der Fähigkeit, eingefroren und aufgetaut zu werden. Darüber hinaus verwenden viele Lebensmittelprodukte viel Natrium, das eine Emulsion destabilisieren kann.

Die Bewältigung dieser Herausforderungen ist der nächste Schritt bei der Entwicklung von HIPEs als praktikable Alternative für die Lebensmittelindustrie.

Zusätzlich zu den inhärenten gesundheitlichen Vorteilen des Ersatzes von trans- und gesättigten Fetten durch gesündere Optionen können Forscher laut Luo auch Nährstoffe zu HIPEs hinzufügen.

Luo arbeitet mit der Fakultät der School of Engineering zusammen, um HIPEs in 3D zu drucken, um ein eigenständiges Lebensmittelprodukt zu schaffen, das mit essentiellen Nährstoffen gefüllt ist. Dies könnte ein großer Segen für diejenigen sein, die Schwierigkeiten beim Schlucken haben, wie kleine Kinder oder ältere Menschen.

Diese Entwicklung könnte auch Anwendungen für die Präzisionsernährung haben, da sowohl der Wasser- als auch der Ölgehalt leicht einstellbar sind, um wasserlösliche und fettlösliche Nährstoffe in einem einzigen Lebensmittelprodukt anzureichern.

„Wir hoffen, dass wir dies in naher Zukunft wirklich durch 3D-Druck herstellen und verschiedene Nährstoffe zusammenstellen können, damit wir dieses Produkt für verschiedene Bevölkerungsgruppen personalisieren können“, sagt Luo.