Fødevareemulgatorer er et af de vigtigste tilsætningsstoffer i fødevarer, har ikke kun typisk overfladeaktivitet, men kan også kombineres med stivelse for at forhindre ældning, arbejde med protein for at forbedre dejens netværksstruktur, forbedre produkternes fugtbestandighed, øge smøringen af stivelse og protein, fremme væskespredning, reducere overfladespændingen af væsker og faste stoffer, stabilisere luftbobler og kan forbedre fedtkrystaller.

På grund af fødevarekomponenternes kompleksitet kræves det ofte, at emulgatorer, der er involveret i dannelsen af emulsioner, er sikre for mennesker og har god kompatibilitet med andre fødevarekomponenter.

Stivelsesmolekylet er en naturlig organisk polymerforbindelse, der består af dehydrerede glukoseenheder, og enzymatiske modifikationer (f.eks. glukosyltransferaser) og kemiske modifikationer (f.eks. esterificering og etherificering) kan ændre stivelsens hydrofile og hydrofobe egenskaber, hvilket giver den potentiale til at blive brugt som emulgator.

Med fordelene ved lave omkostninger og god kompatibilitet har udviklingen af stivelsesbaserede emulgatorer til en vis grad imødekommet efterspørgslen efter næringsrige og alsidige fødevarer og er blevet brugt i vid udstrækning som emulgatorer, stabilisatorer og fortykningsmidler i fødevareindustrien.

Klassificering og egenskaber af stivelsesbaserede fødevareemulgatorer

1 、 Eteriseret stivelse
1) Natriumcarboxymethylstivelse
Natriumcarboxymethylstivelse er en slags anionisk stivelsesæter, der dannes ved en æteriseringsreaktion af stivelse med monokloreddikesyre eller dens natriumsalt under alkaliske forhold.

Carboxymethylstivelse indeholder hydrofil carboxylgruppe og har en negativ ladning, stivelsesmolekyler og vandmolekyler for at forbedre bindingskraften med bedre vandopløselighed. Natriumcarboxymethylstivelse med høj viskositet er et koldt vandopløseligt anionisk stivelsesderivat med fremragende egenskaber som fortykkelse, emulgering, dispersion, vedhæftning osv. Det har god blandbarhed med mange hydrofile polymerforbindelser.

Da natriumcarboxymethylstivelse med høj viskositet kan bruges som råmateriale til produktion af octenylsuccinatstivelsesester, med henblik på at indføre carboxymethyl for at forbedre octenylsuccinatstivelsesesterens hydrofilicitet.

2) Hydroxypropylstivelse
Hydroxypropylstivelse er en nonionisk modificeret stivelse, der fremstilles ved at etherificere stivelse med propylenoxid under stærkt alkaliske forhold.

Indførelsen af hydrofilt hydroxypropyl ødelægger stivelseskornets indre struktur, svækker den intermolekylære hydrogenbindingskraft og forbedrer stivelsens hydrofile og vandholdende kapacitet, hvilket gør stivelsen lettere at indsætte og øger pastaens gennemsigtighed og stabilitet.

På grund af den bedre pH-tolerance kan tilsætning af hydroxypropylstivelse gøre sure fødevarer mere stabile og holde godt på vandet i opbevaringsprocessen ved lav temperatur.

2、Esterificeret stivelse
(1) Octenylbernsteinsyrestivelsesester
Octenylbernsteinsyrestivelsesester er stivelse og octenylbernsteinsyreanhydrid efter forestringsreaktion for at generere en stivelsesester, normalt i form af stivelsesester eller natriumstivelse, er et emulgerende fortykningsmiddel med fremragende ydeevne.

Octenylbernsteinsyrestivelsesester er hvidt pulver, ikke-giftigt, lugtfrit, smagløst, opløseligt i koldt vand, har god stabilitet i syre og alkalisk opløsning, stor molekylmasse, har fremragende fritflydende hydrofobicitet, og andre overfladeaktive stoffer har en god synergistisk effekt.

På grund af den gode emulgeringsstabilitet vil stivelsesoctenylsuccinat ikke have en negativ indvirkning på oliedråbestørrelsen og suspensionseffektiviteten, selv i en lille mængde, og hæmmer udfældning, olieseparation eller delamineringsfænomen og har god skumdannelse og skumstabilitet.

2) Stivelsesacetat
Stivelsesacetat er en ikke-ionisk stivelsesester, der genereres ved forestringsreaktion mellem stivelse og eddikesyreanhydrid. Stivelse som råmateriale efter acetyleringsreaktion i stivelsesmolekylkæden introducerede en hydrofil acetylgruppe, hvilket øger stivelsesmolekylets rumlige stedmodstand, kan opretholde stivelsessystemets stabilitet, udvide stivelsessystemet i væskevolumenet og reducere den molekylære kæde af hydrogenbindingskraften, hvilket øger stivelsespastaens viskositet, opløselighed, gennemsigtighed og fryse-tø-stabilitet, det opnåede produkts vandopløselighed, stabilitet og sikkerhed i fødevarehovedprodukter, og produktet kan bruges i fødevareindustrien. De opnåede produkter har bedre vandopløselighed, stabilitet og sikkerhed og bruges hovedsageligt som stabilisatorer, filmdannende midler, fortykningsmidler og formbevarende midler i fødevarer.

Forskning viser, at stivelsesacetat kan reducere grænsefladespændingen mellem cetylhydrocarbon og vand, kan bruges som nogle emulgatorer og polymerbelægninger mere økonomiske bionedbrydelige alternativer.

(3) Natriumstivelsesfosfat
Natriumstivelsesphosphat er en anionisk stivelsesester genereret ved forestringsreaktion af stivelse og natriumphosphat, med spredning af gennemsigtig, høj viskositet, stærk anti-genvækst og andre egenskaber og har gode vandretentionsegenskaber, fryse-tø-stabilitet, koldtvandsopløselighed og anti-aging stabilitet, især til frosne fødevarer, er en god emulgator til vegetabilsk olie dispergeret i vand, i stedet for gelatine brugt som stabilisatorer, i stedet for arabisk gummi som et Det kan bruges som stabilisator i stedet for gelatine og fortykningsmiddel i stedet for arabisk gummi.

3、Beta-cyclodextrin
β-CD er et cyklisk oligosakkarid med ekstern hydrofil og intern hydrofob struktur bestående af 7 glukoseenhedsmolekyler, som produceres ved cyclodextrin-glukosyltransferase-modifikation af stivelsesmolekyler.

β-Cyclodextrin som fødevareemulgator adskiller sig fra almindeligt anvendte fødevareoverfladeaktive stoffer ved at have et hydrofobt indre hulrum og et hydrofilt ydre hulrum, som kan bruges til molekylær genkendelse i henhold til hulrummets størrelse ved hjælp af van der Waals-kræfter, hydrogenbinding og hydrofobe kræfter, og kombineres med en række organiske stoffer i fødevarer for at danne cyclodextrin-inklusionskomplekser og derved forbedre inklusionens egenskaber.

I fødevareindustrien bruges cyclodextriner hovedsageligt som: bærere af smagsstoffer; beskyttelsesmidler til fødevarekomponenter; maskering eller reduktion af afsmag; forbedring af fødevarers fysiske egenskaber; bærere af konserveringsmidler for at forlænge konserveringseffekten; emulgatorer og skumdannende midler: β-CD kan holde emulsionen stabil.

Anvendelse af stivelsesbaserede emulgatorer i fødevareindustrien

Stivelsesbaserede emulgatorer kan bruges i ris- og nudelprodukter, frosne fødevarer, drikkevarer, mejeriprodukter, syltetøj, kakaoprodukter, chokolade og chokoladeprodukter, kødkonserves, krydderier og gelé og andre fødevarer for at spille rollen som emulgering, fortykkelse, stabilisering og så videre, hvoraf ris- og nudelprodukter, frosne fødevarer og drikkevarer, stivelsesbaserede emulgatorer er de mest anvendte.

1. Anvendelsen af stivelsesbaseret emulgator i ris- og nudelprodukter
Ris- og nudelprodukter består hovedsageligt af stivelse og protein, som let mister deres råvareegenskaber på grund af aldring af naturlig stivelse. Tilsætning af emulgatorer kan ikke kun danne hydrofobe spiralkomplekser med ligekædet stivelse for at bremse stivelsens ældning, men også øge volumen af fermenterede nudelprodukter og forbedre deres fryse-tø-stabilitet og mekaniske modstandsdygtighed.

Octenylamylsuccinat bruges i bagværk til at emulgere, konservere og fugte.

Natriumcarboxymethylstivelse, der bruges i brød og wienerbrød, kan forbedre de færdige produkters form, smag og farve ved at forbedre pastaprodukternes fortykkelse, stabilitet og vandbinding og forbedre melets elasticitet og pulverstyrke.

Natriumstivelsesfosfat bruges i pastaprodukter for at forbedre deres bageegenskaber, øge friskheden og forbedre teksturen.

Stivelsesacetat kan forbedre glutenstyrken i instant-nudler, udbytte og rehydrering uden pastasuppe, forbedre nudlernes sprødhed og strækbarhed og forbedre teksturen, brugt i ikke-tørre instant-vådnudler kan det reducere graden af stivelsesgenvækst og opretholde en god smag.

2 、 Anvendelse af stivelsesbaseret emulgator i frosne fødevarer
Tilsætning af emulgator i is kan få olie-vand-grænsefladen til at danne en grænseflademembran med en vis mekanisk styrke, forbedre fedtspredningen og luftboblestabiliteten, gøre iskrystallerne fine partikelstørrelse, glat tekstur. Tilsætning af emulgator i frosne fermenterede nudelprodukter kan få dejen til at danne en god netværksstruktur, forbedre dejens luftholdende egenskaber, mekanisk udholdenhedselasticitet af fryse-tø-stabilitet og kan give dejen en blød tekstur, forhindre og kontrollere ældning af dejen.

Natriumcarboxymethylstivelse kan bruges i is for at øge dens ekspansionshastighed og forbedre dens smag og udseende, kan erstatte fødevarelim for at reducere produktionsomkostningerne og kan bruges i nudelprodukter for at forbedre dens fryse-tø-stabilitet.

Natriumstivelsesfosfat kan danne et kompleks med spormetalioner for at beskytte olien mod oxidering, kan bruges i frosne fødevarer for at forkorte ældningstiden og kan erstatte en del af olien og gelatine og gummi arabicum for at reducere produktionsomkostningerne.

Hydroxypropylstivelsespastaens viskositetsstabilitet, opbevaring ved lav temperatur med god vandbinding, velegnet til frosne fødevarer og færdigretter.

3, stivelsesbaserede emulgatorer i drikkevareapplikationer
Emulgatorer i alkoholfrie drikkevarer kan spille en rolle i at reducere effekten af grænsefladespænding og kan danne grænsefladefilm for at forhindre aggregering af dispergerede fasepartikler på grund af gensidig kollision for at opnå effekten af at stabilisere systemet.

Octenylamylsuccinat med lav viskositet stabiliserer smagsstoffer i alkoholfrie drikkevarer og kan erstatte gummi arabicum for at reducere omkostningerne.

Emulgatoren vil have en vis aromastyrke af smagsoliens emulgerede dispersion i vandfasen og dannelsen af emulgerede smagsstoffer bruges hovedsageligt i uklare drikkevarer, hvor emulgatorens rolle hovedsageligt er at reducere den flydende olie og udfældning og kan få produktet til at opnå en ensartet og stabil turbiditet.

Octenylamylsuccinat kan bruges i orange emulgerede smagsstoffer til at producere et mere stabilt emulsionssystem, i alkoholfrie drikkevarer kan smagsstoffer stabiliseres, i kulsyreholdige drikkevarer i stedet for gummi arabicum stabiliserende effekt, og kan bruges som et mikrokapselvægmateriale til at indkapsle smagskrydderier, aromastoffer og vitaminer.

β-CD med sin specielle struktur af hydrofobisk inderside og hydrofil yderside kan bruges i fødevareindustrien som bærer af smagsstoffer og konserveringsmidler, fødevarekomponenter i beskyttelsesmidlet, emulgator og skummiddel og kan forbedre fødevarens fysiske egenskaber og maskering eller reduktion af off-flavors, anvendt på tedrikke kan spille en rolle i forbedring af afklaringsgraden, maskering af off-flavors og forhindre produktets farve i at blive brun osv. men også til beskyttelse af pebermynteolie og kaneloliekomponenter af lys og varme. Det kan også bruges til at beskytte de lys- og varmeinstabile stoffer og flygtige stoffer i komponenterne i pebermynteolie og kanelolie.

Hydroxypropylstivelse påvirkes mindre af elektrolyt- og pH-ændringer, hvilket giver sure drikkevarer (f.eks. appelsinjuice) bedre flydeevne og stabilitet.

Fosfatstivelse kan bruges som emulgator i stedet for gummi arabicum i produktionen af farvestoffer til appelsinjuice.

Problemer og udsigter for stivelsesbaserede fødevareemulgatorer

Selvom stivelsesbaserede fødevareemulgatorer har opnået en relativt bred vifte af anvendelsesmuligheder, har problemer med produktion og anvendelse af eksisterende stivelsesbaserede emulgatorer begrænset deres videre udvikling i fødevareindustrien.

Carboxymethylstivelse, som har ulemper som barske synteseforhold, dårlig stabilitet (ikke modstandsdygtig over for syrer og høje temperaturer, dårlig forskydningsmodstand) og manglende lipofilicitet, bruges ofte som råmateriale til at forbedre dets overfladeaktivitet gennem yderligere hydrofobisk modifikation ved æterificering og esterificering.

Hydroxypropylstivelse er udsat for giftige og kræftfremkaldende chlorpropanolrester under produktionsprocessen, som har visse toksiske virkninger på menneskers blod, lever, nyrer og nervesystem.

Natriumstivelsesfosfat vil have fosfatrester i fremstillingsprocessen, medicinsk forskning viser, at det optimale calcium-fosfor-forhold i menneskekroppen er l:1, langvarigt indtag af for meget fosfor kan ændre knoglestrukturen og føre til osteoporose.

Råmaterialet (octenylbernsteinsyreanhydrid) af stivelsesesteracetat er hovedsageligt afhængig af import, og produktionsprocesruten er kompleks, reaktionseffektiviteten er lav, og sidereaktionen er mere, så den har en højere produktionsomkostning.

På grund af råvareforskellenes store indflydelse på acetatstivelsespastaernes egenskaber begrænser de begrænsede mængder acetyl, der produceres ved hjælp af fødevaresikkerhedsgodkendte fremstillingsmetoder, og den manglende forskning i emulgeringsegenskaber anvendelsen af acetatstivelse som emulgator i fødevarer.

Den dårlige vandopløselighed fører til et dårligt mængde-effekt-forhold for β-CD i påføringsprocessen, og den høje pris og den skade på menneskekroppen, der forårsages af overforbrug, begrænser dens brede anvendelse i fødevareindustrien.

Sammenfattende øger de relativt lave produktionsomkostninger og den gode kompatibilitet potentialet for stivelsesbaserede emulgatorer inden for fødevareområdet, og det er af stor praktisk betydning og værdi at løse problemerne med de eksisterende stivelsesbaserede fødevareemulgatorer i produktions- og anvendelsesprocessen og at videreudvikle billige, lettilberedte stivelsesbaserede fødevareemulgatorer med god vandopløselighed, sikkerhed og opbevaringsstabilitet.