Gli esteri di poliglicerolo (PGE) sono tensioattivi non ionici composti da una miscela di polimeri di glicerolo esterificati con acidi grassi o interesterificati con trigliceridi.
A seconda del grado di polimerizzazione del glicerolo e della lunghezza delle catene di acidi grassi, le proprietà fisicochimiche di questi composti possono variare considerevolmente.
Sono, pertanto, disponibili esteri di poliglicerolo a basso o alto peso molecolare, solubili in acqua o olio, solidi o liquidi, esteri mono-, di- o policarbossilici di acidi singoli o misti, mono-, di- o poliesteri e con valori HLB in un intervallo tra 4 e 13.
In ogni caso, si tratta di materie prime biodegradabili, biocompatibili, non cancerogene e non tossiche. Non causano effetti avversi nemmeno a una concentrazione di prova del 5% in peso e soddisfano i requisiti di sicurezza, di economia basata sulla bioeconomia e di sviluppo sostenibile.
Proprietà schiumogene, colloidali e di interfaccia
La schiumabilità e la stabilità della schiuma delle soluzioni di esteri di poliglicerolo sono state largamente esplorate. Ricerche scientifiche hanno dimostrato che il digliceril mono-miristato disciolto in diversi solventi non acquosi può essere utilizzato per produrre schiume non acquose super stabili. A causa delle sfide associate alla complessità strutturale degli esteri di poliglicerolo, solo pochi studi ne hanno indagato le proprietà colloidali e di interfaccia.
Un sistema utile per caratterizzare la relazione struttura-proprietà interfacciali e per quantificare l’anfifilicità di queste materie prime è il metodo di inversione di fase-temperatura-pendenza.
Il presente lavoro, pubblicato sul Journal of Colloid and Interface Science, è stato condotto con l’obiettivo di caratterizzare le proprietà colloidali, di interfaccia e di schiuma di soluzioni di poligliceril mono-laurato, mono-stearato, mono-oleato e di una miscela di esteri mono-caprilato e mono-caprato, disponibili in commercio senza ulteriore purificazione.
Nello specifico, le peculiarità colloidali e di interfaccia sono state determinate mediante misurazioni dei seguenti parametri: conduttività elettrolitica, tensione superficiale statica e dinamica, dimensione e distribuzione di aggregati e micelle, stabilità e stratificazione di film liquidi sottili, solubilità in fasi acquose e oleose.
La formazione, la stabilità e la distribuzione delle dimensioni delle bolle di schiuma generate da soluzioni acquose di esteri di poliglicerolo sono state studiate sistematicamente.
Caratterizzare per ampliare
Lo studio soprariportato ha permesso di sottolineare che le basse concentrazioni di molecole a doppia coda e acidi grassi negli esteri di poliglicerolo influenzano notevolmente le formazioni micellari, di aggregazione e di vescicole in soluzioni acquose.
L’interpretazione dei dati teorici delle isoterme degli esteri di poliglicerolo e dei film liquidi sottili ha fornito informazioni sulle energie di adsorbimento, sulle aree escluse per molecola, sui parametri di interazione delle molecole alle interfacce, sul potenziale elettrostatico superficiale e sulle dimensioni delle micelle.
Il monooleato di poliglicerolo ha mostrato proprietà di emulsificazione spontanea.
Per gli esteri di poliglicerolo a catena corta è stata riscontrata un’eccellente capacità schiumogena, ma una stabilità della schiuma relativamente bassa.
Dopo la maturazione di Ostwald, sono state ottenute frazioni di peso ottimali degli esteri di poliglicerolo a catena corta e delle miscele di monostearato di poliglicerolo rispetto a una buona schiumosità e stabilità della schiuma.
La caratterizzazione fisico-chimica riportata degli esteri di poliglicerolo (PGE) idrosolubili potrebbe essere d’interesse per aumentarne la gamma di applicazioni nella pratica.
Rumyana D. Stanimirova, Krassimir D. Danov, Mihail T. Georgiev, Jordan T. Petkov; Colloid, interface, and foam properties of water-soluble polyglycerol esters solutions; Journal of Colloid and Interface Science, Volume 677, Part A, 2025, Pages 250-263, ISSN 0021-9797, https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.07.219
