Los emulsionantes alimentarios son uno de los aditivos más importantes de los alimentos, no sólo tienen una actividad superficial típica, sino que también pueden combinarse con el almidón para evitar el envejecimiento, trabajar con la proteína para mejorar la estructura de la red de masa, mejorar la resistencia a la humedad de los productos, aumentar la lubricación del almidón y la proteína, promover la dispersión de líquidos, reducir la tensión superficial de líquidos y sólidos, estabilizar las burbujas de aire y pueden mejorar los cristales de grasa.

Debido a la complejidad de los componentes alimentarios, a menudo se exige que los emulsionantes alimentarios que intervienen en la formación de emulsiones sean seguros para el consumo humano y tengan una buena compatibilidad con otros componentes alimentarios.

La molécula de almidón es un compuesto polimérico orgánico natural formado por unidades de glucosa deshidratadas, y las modificaciones enzimáticas (p. ej., glucosiltransferasas) y químicas (p. ej., esterificación y eterificación) pueden alterar las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas del almidón, lo que le confiere potencial para su uso como emulsionante.

Con sus ventajas de bajo coste y buena compatibilidad, el desarrollo de emulsionantes a base de almidón ha satisfecho en cierta medida la demanda de alimentos nutritivos y versátiles, y se ha utilizado ampliamente como emulsionantes, estabilizantes y espesantes en la industria alimentaria.

Clasificación y propiedades de los emulsionantes alimentarios a base de almidón

1、Almidón eterizado
1）Carboximetilalmidón sódico
El carboximetilalmidón sódico es un tipo de éter de almidón aniónico generado por la reacción de eterificación del almidón con ácido monocloroacético o su sal sódica en condiciones alcalinas.

El carboximetilalmidón contiene un grupo carboxilo hidrófilo y tiene una carga negativa, las moléculas de almidón y las moléculas de agua para mejorar la fuerza de unión, con una mejor solubilidad en agua. El carboximetilalmidón sódico de alta viscosidad es un derivado del almidón aniónico soluble en agua fría con excelentes propiedades como espesamiento, emulsificación, dispersión, adhesión, etc. Tiene buena miscibilidad con muchos compuestos poliméricos hidrófilos.

Dado que el almidón carboximetilado sódico de alta viscosidad puede utilizarse como materia prima para la producción del éster de almidón octenil succinato, con vistas a introducir el carboximetil para mejorar la hidrofilicidad del éster de almidón octenil succinato.

2) Hidroxipropilalmidón
El hidroxipropilalmidón es un almidón modificado no iónico producido por eterificación del almidón con óxido de propileno en condiciones fuertemente alcalinas.

La introducción de hidroxipropilo hidrófilo destruye la estructura interna de los gránulos de almidón, debilita la fuerza de enlace de hidrógeno intermolecular y mejora la capacidad hidrófila y de retención de agua del almidón, lo que facilita su pegado y aumenta la transparencia y estabilidad de la pasta.

Debido a su mejor tolerancia al pH, la adición de hidroxipropilalmidón puede hacer que los alimentos ácidos tengan una mayor estabilidad y una buena retención de agua en el proceso de almacenamiento a baja temperatura.

2、Almidón esterificado
(1) Ester de almidón del ácido octenil succínico
El éster de almidón de ácido octenil succínico es almidón y anhídrido octenil succínico después de la reacción de esterificación para generar un éster de almidón, generalmente en forma de éster de almidón o almidón de sodio, es un espesante emulsionante con excelente rendimiento.

El éster de almidón de ácido octenil succínico es polvo blanco, no tóxico, inodoro, insípido, soluble en agua fría, tiene buena estabilidad en solución ácida y alcalina, gran masa molecular, tiene excelente hidrofobicidad de flujo libre, y otros tensioactivos tienen un buen efecto sinérgico.

Debido a la buena estabilidad de emulsificación, el octenil succinato de almidón no tendrá un impacto negativo en el tamaño de las gotas de aceite ni en la eficacia de la suspensión, incluso en pequeñas cantidades, e inhibirá la precipitación, la separación del aceite o el fenómeno de delaminación, y tiene una buena formación de espuma y estabilidad de la espuma.

2）Acetato de almidón
El acetato de almidón es un éster de almidón no iónico generado por la reacción de esterificación entre el almidón y el anhídrido acético. El almidón como materia prima después de la reacción de acetilación en la cadena molecular de almidón introdujo un grupo acetilo hidrófilo, el aumento de la molécula de almidón sitio espacial resistencia, puede mantener la estabilidad del sistema de almidón, la expansión del sistema de almidón del volumen de fluido, y reducir la cadena molecular de la fuerza de enlace de hidrógeno, lo que aumenta la viscosidad, solubilidad, transparencia y estabilidad de congelación-descongelación de la pasta de almidón, el producto obtenido solubilidad en agua, estabilidad y seguridad, en los principales productos alimenticios, y el producto puede ser utilizado en la industria alimentaria. Los productos obtenidos tienen mejor solubilidad en agua, estabilidad y seguridad, y se utilizan principalmente como estabilizantes, agentes formadores de película, agentes espesantes y agentes de mantenimiento de la forma en los alimentos.

La investigación muestra que el acetato de almidón puede reducir la tensión interfacial entre el hidrocarburo cetílico y el agua, se puede utilizar como algunos emulsionantes y recubrimientos de polímeros alternativas biodegradables más económicas.

(3) Fosfato sódico de almidón
El fosfato sódico de almidón es un éster aniónico de almidón generado por la reacción de esterificación del almidón y el fosfato sódico, con dispersión de transparente, alta viscosidad, fuerte anti-recrecimiento y otras características, y tiene buenas propiedades de retención de agua, estabilidad de congelación-descongelación, solubilidad en agua fría y la estabilidad anti-envejecimiento, especialmente para los alimentos congelados, es un buen emulsionante para el aceite vegetal disperso en agua, en lugar de gelatina utilizada como estabilizadores, en lugar de goma arábiga como Se puede utilizar como estabilizador en lugar de gelatina y agente espesante en lugar de goma arábiga.

3、Beta-ciclodextrina
El β-CD es un oligosacárido cíclico con estructura hidrófila externa e hidrófoba interna compuesto por 7 moléculas de unidad de glucosa, que se produce por modificación de las moléculas de almidón por la ciclodextrina glucosiltransferasa.

La β-ciclodextrina como emulsionante alimentario se diferencia de los tensioactivos alimentarios comúnmente utilizados en que tiene una cavidad interna hidrófoba y una cavidad externa hidrófila, que puede utilizarse para el reconocimiento molecular según el tamaño de su cavidad utilizando fuerzas de van der Waals, enlaces de hidrógeno y fuerzas hidrófobas, y se combina con una variedad de sustancias orgánicas en los alimentos para formar complejos de inclusión de ciclodextrina, mejorando así las propiedades de la inclusión.

En la industria alimentaria, las ciclodextrinas se utilizan principalmente como: portadoras de sustancias aromatizantes; agentes protectores de componentes alimentarios; enmascaramiento o reducción de sabores desagradables; mejora de las propiedades físicas de los alimentos; portadoras de conservantes para prolongar el efecto conservante; emulgentes y agentes espumantes: la β-CD puede mantener estable la emulsión.

Aplicación de los emulgentes a base de almidón en la industria alimentaria

Los emulsionantes a base de almidón pueden utilizarse en productos a base de arroz y fideos, alimentos congelados, bebidas, productos lácteos, mermeladas, productos a base de cacao, chocolate y productos a base de chocolate, carne enlatada, condimentos y jaleas y otros productos alimenticios, para desempeñar la función de emulsificación, espesamiento, estabilización, etc., de los cuales los productos a base de arroz y fideos, alimentos congelados y bebidas, los emulsionantes a base de almidón son los más utilizados.

1、La aplicación del emulsionante a base de almidón en productos de arroz y fideos
Los productos de arroz y fideos se componen principalmente de almidón y proteínas, que pierden fácilmente sus propiedades de materia prima debido al envejecimiento del almidón natural. La adición de emulgentes no solo puede formar complejos hidrofóbicos en espiral con el almidón de cadena recta para ralentizar el envejecimiento del almidón, sino también aumentar el volumen de los productos de fideos fermentados y mejorar su estabilidad a la congelación y descongelación y su resistencia mecánica.

El octenil amil succinato se utiliza en productos de panadería para emulsionar, conservar e hidratar.

El carboximetilalmidón sódico utilizado en panadería y pastelería puede mejorar la forma, el sabor y el color de los productos acabados mejorando el espesamiento, la estabilidad y la retención de agua de los productos de pasta, mejorando la elasticidad y el poder pulverulento de la harina.

El fosfato sódico de almidón se utiliza en los productos de pasta para mejorar sus propiedades de horneado, aumentar la frescura y mejorar la textura.

El acetato de almidón puede mejorar la fuerza del gluten de los fideos instantáneos, el rendimiento y la rehidratación sin sopa de pasta, aumentar el crujiente y la extensibilidad de los fideos y mejorar la textura, utilizado en fideos húmedos instantáneos no secos puede reducir el grado de rebrote de almidón y mantener un buen sabor.

2、Aplicación del emulsionante a base de almidón en alimentos congelados
La adición de emulsionantes en helados puede hacer que la interfaz agua-aceite forme una membrana interfacial con cierta resistencia mecánica, mejorar la dispersión de la grasa y la estabilidad de las burbujas de aire, hacer que los cristales de hielo tengan un tamaño de partícula fino y una textura suave. La adición de emulsionantes en los productos de fideos fermentados congelados puede hacer que la masa forme una buena estructura de red, mejorar las propiedades de retención de aire de la masa, la elasticidad de resistencia mecánica de la estabilidad de congelación-descongelación, y puede dar a la masa una textura suave, previniendo y controlando el envejecimiento de la masa.

El carboximetilalmidón sódico puede utilizarse en helados para aumentar su velocidad de expansión y mejorar su sabor y aspecto, puede sustituir a la cola alimentaria para reducir los costes de producción y puede utilizarse en productos de fideos para mejorar su estabilidad a la congelación y descongelación.

El fosfato sódico de almidón puede formar un complejo con iones metálicos traza para proteger el aceite de la oxidación, puede utilizarse en alimentos congelados para acortar el tiempo de envejecimiento y puede sustituir parte del aceite y la gelatina y la goma arábiga para reducir los costes de producción.

Estabilidad de la viscosidad de la pasta de hidroxipropilalmidón, almacenamiento a baja temperatura con buena retención de agua, adecuada para alimentos congelados y alimentos precocinados.

3, emulsionantes a base de almidón en aplicaciones de bebidas
Los emulsionantes en bebidas no alcohólicas pueden desempeñar un papel en la reducción del efecto de la tensión interfacial, y pueden formar una película interfacial para evitar la agregación de partículas de fase dispersa debido a la colisión mutua, con el fin de lograr el efecto de estabilización del sistema.

El octenil amil succinato de baja viscosidad estabiliza los agentes aromatizantes en bebidas no alcohólicas y puede sustituir a la goma arábiga para reducir costes.

El emulsionante tendrá una cierta fuerza aroma del aceite de sabor emulsionado dispersión en la fase acuosa y la formación de sabores emulsionados se utilizan principalmente en las bebidas turbias, en el que el papel del emulsionante es principalmente para reducir el aceite flotante y la precipitación, y puede hacer que el producto para obtener una turbidez uniforme y estable.

Octenil amil succinato se puede utilizar en sabores emulsionados de naranja para producir un sistema de emulsión más estable, en las bebidas sin alcohol se puede estabilizar sabores, en bebidas carbonatadas en lugar de goma arábiga efecto estabilizador, y se puede utilizar como un material de pared microcápsula para encapsular el condimento de sabor, aromáticos y vitaminas.

β-CD con su estructura especial de interior hidrófobo y exterior hidrófilo se puede utilizar en la industria alimentaria como un portador de sustancias de sabor y conservantes, componentes de los alimentos del agente protector, emulsionante y agente espumante, y puede mejorar las propiedades físicas de los alimentos y el enmascaramiento o la reducción de sabores extraños, aplicado a las bebidas de té puede desempeñar un papel en la mejora del grado de clarificación, enmascarando sabores extraños y evitar que el color del producto de color marrón, etc, sino también para la protección de los componentes de aceite de menta y aceite de canela de la luz y el calor. También puede utilizarse para proteger las sustancias inestables a la luz y al calor y las sustancias volátiles de los componentes del aceite de menta y el aceite de canela.

El hidroxipropilalmidón se ve menos afectado por los cambios electrolíticos y de pH, lo que confiere a las bebidas ácidas (por ejemplo, el zumo de naranja) una mayor fluidez y estabilidad.

El almidón fosfatado puede utilizarse como emulsionante en lugar de la goma arábiga en la producción de colorantes para bebidas de zumo de naranja.

Problemas y perspectivas de los emulsionantes alimentarios a base de almidón

Aunque los emulsionantes alimentarios a base de almidón han alcanzado una gama relativamente amplia de aplicaciones, los problemas en la producción y aplicación de los emulsionantes a base de almidón existentes han limitado su desarrollo posterior en la industria alimentaria.

El carboximetilalmidón, que presenta desventajas como las duras condiciones de síntesis, la escasa estabilidad (no resiste los ácidos ni las altas temperaturas, y es poco resistente al cizallamiento) y la falta de lipofilia, se utiliza a menudo como materia prima para mejorar su actividad superficial mediante una modificación hidrófoba posterior por eterificación y esterificación.

El hidroxipropilalmidón es propenso a generar residuos tóxicos y cancerígenos de cloropropanol durante el proceso de producción, que tienen ciertos efectos tóxicos en la sangre, el hígado, el riñón y el sistema nervioso humanos.

El fosfato sódico de almidón tendrá residuos de fosfato en el proceso de preparación, la investigación médica muestra que la relación óptima calcio-fósforo en el cuerpo humano es l:1, la ingesta a largo plazo de fósforo excesivo puede cambiar la estructura ósea y conducir a la osteoporosis.

La materia prima (anhídrido octenil succínico) del acetato de éster de almidón depende principalmente de las importaciones, y la ruta del proceso de producción es compleja, la eficiencia de la reacción es baja y la reacción secundaria es mayor, por lo que tiene un coste de producción más elevado.

Debido a la gran influencia de las diferencias de las materias primas en las propiedades de las pastas de almidón de acetato, los limitados acetilos producidos por métodos de preparación aprobados para la seguridad alimentaria y la falta de investigación relacionada con las propiedades de emulsificación limitan la aplicación del almidón de acetato como emulsionante alimentario.

La escasa solubilidad en agua conduce a una mala relación cantidad-efecto de la β-CD en el proceso de aplicación, y el elevado precio y los daños al cuerpo humano causados por un consumo excesivo limitan su amplia aplicación en la industria alimentaria.

En resumen, el coste de producción relativamente bajo y la buena compatibilidad aumentan el potencial de los emulsionantes a base de almidón en el campo de la alimentación, y es de gran importancia práctica y valor resolver los problemas de los actuales emulsionantes alimentarios a base de almidón en el proceso de producción y aplicación, y seguir desarrollando emulsionantes alimentarios a base de almidón de bajo coste y fáciles de preparar con buena solubilidad en agua, seguridad y estabilidad de almacenamiento.