Stabilizace disperzních systémů polymerními emulgátory

Ing. Lucie Urbánková

Disertační práce

Stabilization of dispersion systems by polymeric emulsifiers

Anotace:

Biopolymery a biopolymerní částice jsou jednou z alternativ pro nahrazení potenciálně toxických syntetických surfaktantů stabilizujících rozhraní olej-voda v emulzích. Tyto mírnější druhy stabilizátorů umožňují připravit biokompatibilní emulze, vhodné pro farmaceutické a kosmetické využití, bez přítomnosti syntetických surfaktantů. Použití těchto stabilizátorů však může být v některých případech nedostačující, protože nejsou schopny vytvořit stabilní emulze. V takových případech pak může být výhodná schopnost některých přírodních emulgátorů vytvořit a stabilizovat emulze v synergii s jinými biopolymery anebo částicemi. Tato práce je proto nejprve zaměřena na problematiku stabilizace emulzí pouze proteinem, kaseinátem sodným, a v dalším kroku na studium interakcí mezi biopolymerem a částicemi na fázovém rozhraní. Konkrétně jsou studovány emulze stabilizované směsí kaseinátu sodného a nanokrystalické celulózy, se snahou porozumět stabilizaci emulzí prostřednictvím adsorpce, komplexace nebo vrstvení kaseinátu a nanocelulózy na rozhraní olej-voda. Znalosti získané v práci tak umožní kontrolovat vlastnosti emulzí pomocí změn ve složení stabilizující vrstvy na povrchu kapek. Praktické použití studovaných emulzních systémů je zaměřeno na přípravu oleogelů, které mohou sloužit jako nosiče bioaktivních lipofilních látek.

Abstract:

Biopolymers and biopolymer-based particles are a natural alternative to replace potentially toxic synthetic surfactants stabilizing the oil-water interface in emulsions. These more friendly species allow for the preparation of biocompatible, surfactant-free emulsions for pharmaceutical and cosmetic uses. However, the application of bio-based emulsifiers may, in some cases, be insufficient to prepare stable emulsions. Under these conditions, the ability of some natural emulsifiers to form and stabilize emulsions in synergy with other biopolymers or particles can be advantageously utilized. Therefore, the thesis is at first focused on stabilization of emulsions by single emulsifying protein, sodium caseinate, and in the next step on the investigation of the interactions between the biopolymer and particles at the phase interface. More specifically, the emulsions stabilized by mixtures of sodium caseinate and cellulose nanocrystals are investigated to understand processes of adsorption, complexation or layer-by-layer formation taking place at the oil-water interfaces. The knowledge gathered in the thesis enables to control the emulsion properties via variations in the composition of their stabilizing layer. The practical application of such stabilized emulsions is further verified through the preparation of emulsion-based oleogels, which can serve for delivery of bioactive lipophilic substances.

Klíčová slova

Biopolymer, stabilizace, protein, polysacharid, nanocelulóza, interakce, emulze

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 2. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 25. 6. 2020
• Vedoucí: doc. Ing. Věra Kašpárková, CSc.

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Fakulta technologická

Doktorský studijní program / obor:
Chemie a technologie materiálů / Technologie makromolekulárních látek