Lebensmittelemulgatoren sind einer der wichtigsten Zusatzstoffe in Lebensmitteln. Sie haben nicht nur eine typische Oberflächenaktivität, sondern können sich auch mit Stärke verbinden, um Alterung zu verhindern, mit Proteinen zusammenarbeiten, um die Netzwerkstruktur von Teigen zu verbessern, die Feuchtigkeitsbeständigkeit von Produkten zu erhöhen, die Schmierung von Stärke und Proteinen zu verbessern, die Flüssigkeitsdispersion zu fördern, die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten und Feststoffen zu verringern, Luftblasen zu stabilisieren und Fettkristalle zu verbessern.

Aufgrund der Komplexität der Lebensmittelbestandteile wird von den an der Emulsionsbildung beteiligten Emulgatoren häufig verlangt, dass sie für den menschlichen Verzehr unbedenklich sind und eine gute Verträglichkeit mit anderen Lebensmittelbestandteilen aufweisen.

Das Stärkemolekül ist eine natürliche organische Polymerverbindung, die aus dehydrierten Glukoseeinheiten besteht. Durch enzymatische (z. B. Glukosyltransferasen) und chemische Modifikationen (z. B. Veresterung und Veretherung) können die hydrophilen und hydrophoben Eigenschaften der Stärke verändert werden, wodurch sie als Emulgator verwendet werden kann.

Mit den Vorteilen niedriger Kosten und guter Verträglichkeit hat die Entwicklung von Emulgatoren auf Stärkebasis in gewissem Maße die Nachfrage nach nahrhaften und vielseitigen Lebensmitteln befriedigt und wurde in der Lebensmittelindustrie weithin als Emulgatoren, Stabilisatoren und Verdickungsmittel eingesetzt.

Klassifizierung und Eigenschaften von Lebensmittelemulgatoren auf Stärkebasis

1、Etherisierte Stärke
1）Natrium-Carboxymethyl-Stärke
Natriumcarboxymethylstärke ist eine Art anionischer Stärkeether, der durch Veretherungsreaktion von Stärke mit Monochloressigsäure oder ihrem Natriumsalz unter alkalischen Bedingungen entsteht.

Carboxymethylstärke enthält eine hydrophile Carboxylgruppe und hat eine negative Ladung, Stärkemoleküle und Wassermoleküle, um die Bindungskraft zu erhöhen, mit besserer Wasserlöslichkeit. Hochviskose Natriumcarboxymethylstärke ist ein kaltwasserlösliches anionisches Stärkederivat mit hervorragenden Eigenschaften wie Verdickung, Emulgierung, Dispersion, Adhäsion usw. Es ist mit vielen hydrophilen Polymerverbindungen gut mischbar.

Da Natriumcarboxymethylstärke mit hoher Viskosität als Rohstoff für die Herstellung von Octenylsuccinat-Stärkeester verwendet werden kann, kann durch die Einführung von Carboxymethyl die Hydrophilie von Octenylsuccinat-Stärkeester verbessert werden.

2) Hydroxypropyl-Stärke
Hydroxypropylstärke ist eine nichtionische modifizierte Stärke, die durch Veretherung von Stärke mit Propylenoxid unter stark alkalischen Bedingungen hergestellt wird.

Die Einführung von hydrophilem Hydroxypropyl zerstört die innere Struktur der Stärkekörner, schwächt die intermolekulare Wasserstoffbrückenbindung und erhöht die Hydrophilie und das Wasserrückhaltevermögen der Stärke, wodurch die Stärke leichter zu pasteurisieren ist und die Transparenz und Stabilität der Paste erhöht wird.

Aufgrund der besseren pH-Toleranz kann der Zusatz von Hydroxypropylstärke säurehaltigen Lebensmitteln eine bessere Stabilität verleihen und für eine gute Wasserbindung bei der Lagerung bei niedrigen Temperaturen sorgen.

2、Veresterte Stärke
(1) Octenyl-Bernsteinsäure-Stärkeester
Octenylbernsteinsäure-Stärkeester ist Stärke und Octenylbernsteinsäureanhydrid nach der Veresterungsreaktion zur Erzeugung eines Stärkeesters, in der Regel in Form von Stärkeester oder Natriumstärke, ist ein emulgierendes Verdickungsmittel mit ausgezeichneter Leistung.

Octenyl-Bernsteinsäure-Stärkeester ist ein weißes Pulver, ungiftig, geruchlos, geschmacklos, löslich in kaltem Wasser, hat eine gute Stabilität in sauren und alkalischen Lösungen, eine große Molekülmasse, hat eine ausgezeichnete frei fließende Hydrophobie, und andere Tenside haben eine gute synergistische Wirkung.

Aufgrund der guten Emulgierstabilität hat Stärkeoctenylsuccinat auch bei geringen Mengen keine negativen Auswirkungen auf die Größe der Öltröpfchen und die Wirksamkeit der Suspension, verhindert Ausfällungen, Ölabscheidung oder Delaminierung und hat eine gute Schaumbildung und Schaumstabilität.

2）Stärkeacetat
Stärkeacetat ist ein nichtionischer Stärkeester, der durch eine Veresterungsreaktion zwischen Stärke und Essigsäureanhydrid entsteht. Stärke als Rohstoff nach Acetylierung Reaktion in der Stärke Molekülkette eingeführt, eine hydrophile Acetylgruppe, die Erhöhung der Stärke-Molekül räumliche Website Widerstand, kann die Stabilität der Stärke-System zu erhalten, den Ausbau der Stärke-System der Flüssigkeit Volumen, und reduzieren Sie die molekulare Kette der Wasserstoffbrückenbindung Kraft, die erhöht die Viskosität, Löslichkeit, Transparenz und Gefrier-Auftau-Stabilität der Stärke Paste, die erhaltene Produkt Wasserlöslichkeit, Stabilität und Sicherheit, in Lebensmitteln wichtigsten Produkte, und das Produkt kann in der Lebensmittelindustrie verwendet werden. Die erhaltenen Produkte weisen eine bessere Wasserlöslichkeit, Stabilität und Sicherheit auf und werden hauptsächlich als Stabilisatoren, Filmbildner, Verdickungsmittel und Formbestandteile in Lebensmitteln verwendet.

Die Forschung zeigt, dass Stärkeacetat die Grenzflächenspannung zwischen Cetylkohlenwasserstoff und Wasser reduzieren kann, kann als einige Emulgatoren und Polymerbeschichtungen mehr wirtschaftliche biologisch abbaubare Alternativen verwendet werden.

(3) Natrium-Stärkephosphat
Natriumstärkephosphat ist ein anionischer Stärkeester, der durch die Veresterungsreaktion von Stärke und Natriumphosphat entsteht, mit einer transparenten Dispersion, hoher Viskosität, starkem Anti-Wachstum und anderen Eigenschaften, und hat gute Wasserrückhalteeigenschaften, Gefrier-Tau-Stabilität, Kaltwasserlöslichkeit und Anti-Aging-Stabilität, insbesondere für Tiefkühlkost, ist ein guter Emulgator für in Wasser dispergiertes Pflanzenöl, anstelle von Gelatine als Stabilisator, anstelle von Gummi arabicum als Es kann als Stabilisator anstelle von Gelatine und Verdickungsmittel anstelle von Gummi arabicum verwendet werden.

3、Beta-Cyclodextrin
β-CD ist ein zyklisches Oligosaccharid mit äußerer hydrophiler und innerer hydrophober Struktur, das aus 7 Glukoseeinheiten besteht und durch Cyclodextrin-Glucosyltransferase-Modifikation von Stärkemolekülen hergestellt wird.

β-Cyclodextrin als Lebensmittelemulgator unterscheidet sich von den üblicherweise verwendeten Tensiden dadurch, dass es einen hydrophoben inneren Hohlraum und einen hydrophilen äußeren Hohlraum besitzt, der je nach Größe seines Hohlraums unter Ausnutzung von Van-der-Waals-Kräften, Wasserstoffbrückenbindungen und hydrophoben Kräften zur molekularen Erkennung genutzt werden kann und sich mit einer Vielzahl von organischen Substanzen in Lebensmitteln zu Cyclodextrin-Einschlusskomplexen verbindet und dadurch die Eigenschaften des Einschlusses verbessert.

In der Lebensmittelindustrie werden Cyclodextrine vor allem als Träger von Geschmacksstoffen, als Schutzmittel für Lebensmittelbestandteile, zur Maskierung oder Verringerung von Fehlaromen, zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von Lebensmitteln, als Träger von Konservierungsmitteln zur Verlängerung der Konservierungswirkung, als Emulgatoren und Schaumbildner verwendet: β-CD kann die Emulsion stabil halten.

Anwendung von Emulgatoren auf Stärkebasis in der Lebensmittelindustrie

Emulgatoren auf Stärkebasis können in Reis- und Nudelprodukten, Tiefkühlkost, Getränken, Molkereiprodukten, Konfitüren, Kakaoprodukten, Schokolade und Schokoladenprodukten, Fleischkonserven, Gewürzen und Gelees und anderen Lebensmitteln verwendet werden, um die Rolle der Emulgierung, Verdickung, Stabilisierung usw. zu übernehmen, wobei Reis- und Nudelprodukte, Tiefkühlkost und Getränke, Emulgatoren auf Stärkebasis am häufigsten verwendet werden.

1、Die Verwendung von Emulgatoren auf Stärkebasis in Reis- und Nudelprodukten
Reis- und Nudelprodukte bestehen hauptsächlich aus Stärke und Eiweiß, die durch die Alterung der natürlichen Stärke leicht ihre Gebrauchseigenschaften verlieren können. Der Zusatz von Emulgatoren kann nicht nur hydrophobe Spiralkomplexe mit geradkettiger Stärke bilden, um die Alterung der Stärke zu verlangsamen, sondern auch das Volumen von fermentierten Nudelprodukten erhöhen und ihre Gefrier-Tau-Stabilität und mechanische Festigkeit verbessern.

Octenylamylsuccinat wird in Backwaren zum Emulgieren, Konservieren und Befeuchten verwendet.

Natriumcarboxymethylstärke, die in Brot und Gebäck verwendet wird, kann die Form, den Geschmack und die Farbe der Endprodukte verbessern, indem sie die Verdickung, die Stabilität und das Wasserrückhaltevermögen der Teigwaren erhöht und die Elastizität und das Pulververmögen des Mehls verbessert.

Natriumstärkephosphat wird in Teigwaren verwendet, um deren Backeigenschaften zu verbessern, die Frische zu erhöhen und die Textur zu verbessern.

Stärkeacetat kann die Kleberstärke von Instantnudeln, die Ausbeute und die Rehydrierung ohne Pastensuppe verbessern, die Knusprigkeit und Dehnbarkeit von Nudeln erhöhen und die Textur verbessern; bei nicht trockenen, nassen Instantnudeln kann der Grad des Stärkerückwachstums verringert und ein guter Geschmack beibehalten werden.

2、Anwendung von Emulgatoren auf Stärkebasis in Tiefkühlkost
Durch den Zusatz von Emulgatoren in Speiseeis kann die Öl-Wasser-Grenzfläche eine Grenzflächenmembran mit einer gewissen mechanischen Festigkeit bilden, die Fettdispersion und die Luftblasenstabilität verbessern und die Eiskristalle zu einer feinen Partikelgröße und einer glatten Textur machen. Durch den Zusatz von Emulgatoren in gefrorenen fermentierten Nudelprodukten kann der Teig eine gute Netzwerkstruktur bilden, die Lufthalteeigenschaften des Teigs, die mechanische Dauerelastizität und die Gefrier-Tau-Stabilität verbessern, dem Teig eine weiche Textur verleihen und die Alterung des Teigs verhindern und kontrollieren.

Natriumcarboxymethylstärke kann in Speiseeis verwendet werden, um die Expansionsrate zu erhöhen und den Geschmack und das Aussehen zu verbessern, sie kann Lebensmittelkleber ersetzen, um die Produktionskosten zu senken, und sie kann in Nudelprodukten verwendet werden, um deren Gefrier-Tau-Stabilität zu verbessern.

Natriumstärkephosphat kann einen Komplex mit Spurenmetallionen bilden, um das Öl vor Oxidation zu schützen, kann in Tiefkühlkost verwendet werden, um die Alterungszeit zu verkürzen, und kann einen Teil des Öls sowie Gelatine und Gummiarabikum ersetzen, um die Produktionskosten zu senken.

Hydroxypropylstärkepaste ist viskositätsstabil, kann bei niedrigen Temperaturen gelagert werden und verfügt über ein gutes Wasserrückhaltevermögen; geeignet für Tiefkühlkost und Fertiggerichte.

3, Emulgatoren auf der Basis von Stärke in der Getränkeindustrie
Emulgatoren in alkoholfreien Getränken können eine Rolle bei der Verringerung der Grenzflächenspannung spielen und einen Grenzflächenfilm bilden, um die Aggregation von Teilchen der dispergierten Phase aufgrund gegenseitiger Kollisionen zu verhindern und so das System zu stabilisieren.

Octenyl-Amyl-Succinat mit niedriger Viskosität stabilisiert Aromastoffe in alkoholfreien Getränken und kann Gummiarabikum ersetzen, um Kosten zu senken.

Der Emulgator wird eine bestimmte Aroma-Stärke des Aromaöls emulgierte Dispersion in der wässrigen Phase und die Bildung von emulgierten Aromen sind vor allem in trüben Getränken, in denen die Rolle des Emulgators ist vor allem auf die schwimmende Öl-und Ausfällung zu reduzieren, und kann das Produkt zu einer einheitlichen und stabilen Trübung zu erhalten.

Octenyl-Amyl-Succinat kann in emulgierten Orangenaromen verwendet werden, um ein stabileres Emulsionssystem zu erzeugen, in alkoholfreien Getränken können Aromen stabilisiert werden, in kohlensäurehaltigen Getränken anstelle von Gummi arabicum stabilisierende Wirkung, und kann als Mikrokapsel Wandmaterial verwendet werden, um den Geschmack Würze, Aromaten und Vitamine zu verkapseln.

β-CD mit seiner speziellen Struktur von hydrophoben innen und hydrophilen außen kann in der Lebensmittelindustrie als Träger von Aromastoffen und Konservierungsstoffe, Lebensmittel-Komponenten der Schutzmittel, Emulgator und Schaumbildner verwendet werden, und kann die physikalischen Eigenschaften von Lebensmitteln und Maskierung oder Verringerung der off-Aromen zu verbessern, angewandt auf Tee Getränke können eine Rolle bei der Verbesserung der Grad der Klärung, Maskierung off-Aromen und Verhinderung der Farbe des Produkts von Bräunung, etc. spielen, sondern auch für den Schutz von Pfefferminzöl und Zimtöl Komponenten von Licht und Wärme. Es kann auch zum Schutz der licht- und hitzeinstabilen Substanzen und der flüchtigen Substanzen in den Komponenten von Pfefferminzöl und Zimtöl verwendet werden.

Hydroxypropylstärke wird durch Elektrolyt- und pH-Änderungen weniger beeinträchtigt, was sauren Getränken (z. B. Orangensaft) eine bessere Fließfähigkeit und Stabilität verleiht.

Phosphatstärke kann als Emulgator anstelle von Gummiarabikum bei der Herstellung von Orangensaftgetränkefarben verwendet werden.

Probleme und Aussichten von Lebensmittelemulgatoren auf Stärkebasis

Obwohl Lebensmittelemulgatoren auf Stärkebasis ein relativ breites Anwendungsspektrum erreicht haben, haben Probleme bei der Herstellung und Anwendung bestehender Emulgatoren auf Stärkebasis ihre weitere Entwicklung in der Lebensmittelindustrie eingeschränkt.

Carboxymethylstärke, die Nachteile wie schwierige Synthesebedingungen, schlechte Stabilität (nicht säure- und temperaturbeständig, schlechte Scherfestigkeit) und mangelnde Lipophilie aufweist, wird häufig als Rohstoff verwendet, um ihre Oberflächenaktivität durch weitere hydrophobe Modifizierung durch Veretherung und Veresterung zu verbessern.

Bei der Herstellung von Hydroxypropylstärke entstehen toxische und krebserregende Chloropropanolrückstände, die bestimmte toxische Auswirkungen auf das menschliche Blut, die Leber, die Nieren und das Nervensystem haben.

Die medizinische Forschung zeigt, dass das optimale Kalzium-Phosphor-Verhältnis im menschlichen Körper 1:1 beträgt. Eine langfristige Aufnahme von zu viel Phosphor kann die Knochenstruktur verändern und zu Osteoporose führen.

Der Rohstoff (Octenylbernsteinsäureanhydrid) für Stärkeesteracetat wird hauptsächlich importiert, und der Herstellungsprozess ist kompliziert, die Reaktionseffizienz ist gering und die Nebenreaktion ist größer, so dass die Produktionskosten höher sind.

Aufgrund des großen Einflusses von Rohstoffunterschieden auf die Eigenschaften von Acetatstärkepasten, der begrenzten Anzahl von Acetylen, die durch lebensmittelrechtlich zugelassene Zubereitungsmethoden hergestellt werden, und des Mangels an Forschung im Zusammenhang mit den Emulgiereigenschaften ist die Verwendung von Acetatstärke als Emulgator in Lebensmitteln begrenzt.

Die schlechte Wasserlöslichkeit führt zu einem schlechten Mengen-Wirkungs-Verhältnis von β-CD in der Anwendung, und der hohe Preis und die Schädlichkeit für den menschlichen Körper bei übermäßigem Verzehr begrenzen seine breite Anwendung in der Lebensmittelindustrie.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die relativ niedrigen Produktionskosten und die gute Verträglichkeit das Potenzial von Emulgatoren auf Stärkebasis im Lebensmittelbereich erhöhen, und es ist von großer praktischer Bedeutung und Wert, die Probleme der bestehenden Lebensmittelemulgatoren auf Stärkebasis bei der Herstellung und Anwendung zu lösen und weitere kostengünstige, einfach herzustellende Lebensmittelemulgatoren auf Stärkebasis mit guter Wasserlöslichkeit, Sicherheit und Lagerstabilität zu entwickeln.