Interphasischer Stabilisationsmechanismus in Ein-Schritt W/O/W Mehrfachemulsionen: Die Rolle von Cellulose-Nanofibrillen und Ölsäure

Die mehrphasige Struktur und die große Grenzflächenfläche von Mehrfachemulsionen haben das Interesse an ihrer Verwendung in der Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie gesteigert. Dennoch bleibt das Vorhandensein von zwei thermodynamisch instabilen Grenzflächen eine Herausforderung, die ihre breitere Anwendung erschwert. Typischerweise erfordert die Herstellung von Mehrfachemulsionen große Mengen synthetischer Emulgatoren und einen Zwei-Schritt-Herstellungsprozess. Hier entwickelten wir neuartige Mandelöl W 1 /O/W 2 Mehrfachemulsionen in einem Schritt durch Kombination von Cellulose-Nanofibrillen (CNFs) und Ölsäure als biobasierte Emulgatoren. Kationische oder anionische Cellulose-Nanofibrillen (CNFs) mit durchschnittlichen Breiten von etwa 2 nm wirkten als Pickering-Stabilisatoren an der O/W 2-Grenzfläche, wodurch Öltropfen mit Durchmessern im Bereich von mehreren zehn Mikrometern entstanden. Die interne W 1 /O-Emulsion, bestehend aus Wassertröpfchen von wenigen Mikrometern Größe, wurde durch die natürlich vorkommende Ölsäure in der Ölphase stabilisiert. Molekulardynamik-Simulationen zeigten, dass ein erhöhter Ölsäuregehalt die Grenzflächenspannung von 28 auf 19 mN·m-1 senkt. Emulsionen, die mit Mineralöl als alternativer Ölphase hergestellt wurden, führten nicht zur Bildung von Mehrfachemulsionen, was die wesentliche Rolle der Ölsäure bei der Stabilisierung der W 1 /O-Grenzfläche bestätigt. Darüber hinaus kann die Stabilität der Mehrfachemulsionen durch den Typ der CNF angepasst werden, da die elektrostatische Abstoßung zwischen den negativ geladenen CNFs und Ölsäure die Migration der Ölsäure zur W 1 /O-Grenzfläche fördert und so eine Stabilität von über 60 Tagen gewährleistet. Diese Ergebnisse zeigen die Fähigkeit funktionalisierter CNFs und Ölsäure im Design von Mehrfachemulsionen mittels einer praxisorientierten Methode mit möglicher Anwendung in Lebensmittel- und Kosmetikformulierungen.