Les émulsifiants alimentaires sont l'un des additifs les plus importants dans l'alimentation. Ils ont non seulement une activité de surface typique, mais peuvent également se combiner avec l'amidon pour prévenir le vieillissement, travailler avec les protéines pour améliorer la structure du réseau de la pâte, améliorer la résistance à l'humidité des produits, augmenter la lubrification de l'amidon et des protéines, favoriser la dispersion des liquides, réduire la tension de surface des liquides et des solides, stabiliser les bulles d'air, et peuvent améliorer les cristaux de matière grasse.

En raison de la complexité des composants alimentaires, les émulsifiants alimentaires impliqués dans la formation d'émulsions doivent souvent être sûrs pour la consommation humaine et avoir une bonne compatibilité avec les autres composants alimentaires.

La molécule d'amidon est un composé polymère organique naturel composé d'unités de glucose déshydratées, et les modifications enzymatiques (par exemple, les glucosyltransférases) et chimiques (par exemple, l'estérification et l'éthérification) peuvent modifier les propriétés hydrophiles et hydrophobes de l'amidon, ce qui lui confère un potentiel d'utilisation en tant qu'émulsifiant.

Grâce à leur faible coût et à leur bonne compatibilité, les émulsifiants à base d'amidon ont permis de répondre dans une certaine mesure à la demande d'aliments nutritifs et polyvalents et ont été largement utilisés comme émulsifiants, stabilisants et épaississants dans l'industrie alimentaire.

Classification et propriétés des émulsifiants alimentaires à base d'amidon

1、Etherized starch (amidon éthérisé)
1）Carboxyméthylamidon sodique
Le carboxyméthylamidon sodique est une sorte d'éther d'amidon anionique généré par la réaction d'éthérification de l'amidon avec l'acide monochloracétique ou son sel de sodium dans des conditions alcalines.

L'amidon carboxyméthylique contient un groupe carboxyle hydrophile et une charge négative, les molécules d'amidon et les molécules d'eau renforçant la force de liaison, avec une meilleure solubilité dans l'eau. Le carboxyméthylamidon sodique à haute viscosité est un dérivé anionique de l'amidon soluble dans l'eau froide qui possède d'excellentes propriétés telles que l'épaississement, l'émulsification, la dispersion, l'adhérence, etc. Il présente une bonne miscibilité avec de nombreux composés polymères hydrophiles.

L'amidon carboxyméthylique sodique à haute viscosité peut être utilisé comme matière première pour la production de l'ester d'amidon de succinate d'octényle, en vue d'introduire du carboxyméthyle pour améliorer l'hydrophilie de l'ester d'amidon de succinate d'octényle.

2) Amidon hydroxypropylique
L'amidon hydroxypropylique est un amidon modifié non ionique produit par éthérification de l'amidon avec de l'oxyde de propylène dans des conditions fortement alcalines.

L'introduction de l'hydroxypropyle hydrophile détruit la structure interne des granules d'amidon, affaiblit la force de liaison hydrogène intermoléculaire et renforce la capacité hydrophile et de rétention d'eau de l'amidon, ce qui facilite l'encollage de l'amidon et augmente la transparence et la stabilité de la pâte.

En raison de la meilleure tolérance au pH, l'ajout d'amidon hydroxypropylique peut améliorer la stabilité des aliments acides et permettre une bonne rétention de l'eau dans le processus de stockage à basse température.

2、Estérification de l'amidon
(1) Ester d'amidon de l'acide octényl succinique
L'ester d'amidon à base d'acide octényl succinique est de l'amidon et de l'anhydride octényl succinique après réaction d'estérification pour générer un ester d'amidon, généralement sous forme d'ester d'amidon ou d'amidon sodique, est un épaississant émulsifiant avec d'excellentes performances.

L'ester d'amidon de l'acide octényl succinique est une poudre blanche, non toxique, inodore, insipide, soluble dans l'eau froide, présentant une bonne stabilité dans les solutions acides et alcalines, une masse moléculaire importante, une excellente hydrophobie fluide et un bon effet synergique avec d'autres agents tensioactifs.

En raison de sa bonne stabilité à l'émulsification, l'octényl succinate d'amidon n'aura pas d'impact négatif sur la taille des gouttelettes d'huile et l'efficacité de la suspension, même en faible quantité, et inhibera la précipitation, la séparation de l'huile ou le phénomène de délamination, et aura une bonne stabilité de la mousse et du moussage.

2）Acétate d'amidon
L'acétate d'amidon est un ester d'amidon non ionique généré par la réaction d'estérification entre l'amidon et l'anhydride acétique. L'amidon en tant que matière première après la réaction d'acétylation dans la chaîne moléculaire de l'amidon introduit un groupe acétyle hydrophile, augmentant la résistance de la molécule d'amidon au site spatial, peut maintenir la stabilité du système d'amidon, en élargissant le système d'amidon du volume fluide, et en réduisant la chaîne moléculaire de la force de liaison hydrogène, ce qui augmente la viscosité, la solubilité, la transparence et la stabilité à la congélation-décongélation de la pâte d'amidon, le produit obtenu la solubilité dans l'eau, la stabilité et la sécurité, dans les produits alimentaires principaux, et le produit peut être utilisé dans l'industrie alimentaire. Les produits obtenus ont une meilleure solubilité dans l'eau, une meilleure stabilité et une meilleure sécurité, et sont principalement utilisés comme stabilisants, agents filmogènes, agents épaississants et agents de maintien de la forme dans les denrées alimentaires.

La recherche montre que l'acétate d'amidon peut réduire la tension interfaciale entre l'hydrocarbure cétylique et l'eau, et peut être utilisé comme émulsifiant et comme revêtement polymère pour des alternatives biodégradables plus économiques.

(3) Phosphate d'amidon sodique
Le phosphate d'amidon sodique est un ester d'amidon anionique généré par la réaction d'estérification de l'amidon et du phosphate de sodium, avec une dispersion transparente, une viscosité élevée, une forte résistance à la repousse et d'autres caractéristiques, et possède de bonnes propriétés de rétention d'eau, une stabilité à la congélation et au dégel, Il peut être utilisé comme stabilisateur à la place de la gélatine et comme agent épaississant à la place de la gomme arabique.

3、Bêta-cyclodextrine
Le β-CD est un oligosaccharide cyclique à structure hydrophile externe et hydrophobe interne composé de 7 molécules d'unités de glucose, produit par la modification des molécules d'amidon par la cyclodextrine glucosyltransférase.

La β-cyclodextrine en tant qu'émulsifiant alimentaire est différente des agents de surface alimentaires couramment utilisés, car elle possède une cavité interne hydrophobe et une cavité externe hydrophile, qui peut être utilisée pour la reconnaissance moléculaire en fonction de la taille de sa cavité en utilisant les forces de van der Waals, la liaison hydrogène et les forces hydrophobes, et se combine avec une variété de substances organiques dans les aliments pour former des complexes d'inclusion de cyclodextrine, améliorant ainsi les propriétés de l'inclusion.

Dans l'industrie alimentaire, les cyclodextrines sont principalement utilisées comme : supports de substances aromatiques ; agents de protection des composants alimentaires ; masquant ou réduisant les mauvais goûts ; améliorant les propriétés physiques des aliments ; supports de conservateurs pour prolonger l'effet de conservation ; émulsifiants et agents moussants : la β-CD peut maintenir l'émulsion stable.

Application des émulsifiants à base d'amidon dans l'industrie alimentaire

Les émulsifiants à base d'amidon peuvent être utilisés dans les produits à base de riz et de nouilles, les aliments surgelés, les boissons, les produits laitiers, les confitures, les produits à base de cacao, le chocolat et les produits à base de chocolat, la viande en conserve, les condiments et les gelées et d'autres produits alimentaires, pour jouer le rôle d'émulsifiant, d'épaississant, de stabilisateur et ainsi de suite, parmi lesquels les émulsifiants à base d'amidon sont les plus largement utilisés dans les produits à base de riz et de nouilles, les aliments surgelés et les boissons.

1、L'application de l'émulsifiant à base d'amidon dans les produits à base de riz et de nouilles
Les produits à base de riz et de nouilles sont principalement composés d'amidon et de protéines, qui perdent facilement leurs propriétés de commodité en raison du vieillissement de l'amidon naturel. L'ajout d'émulsifiants peut non seulement former des complexes hydrophobes en spirale avec l'amidon à chaîne droite pour ralentir le vieillissement de l'amidon, mais aussi augmenter le volume des nouilles fermentées et améliorer leur stabilité à la congélation et à la décongélation ainsi que leur résistance mécanique.

Le succinate d'octényle et d'amyle est utilisé dans les produits de boulangerie pour émulsifier, conserver et hydrater.

Le carboxyméthylamidon sodique utilisé dans le pain et la pâtisserie peut améliorer la forme, la saveur et la couleur des produits finis en améliorant l'épaississement, la stabilité et la rétention d'eau des pâtes alimentaires, en améliorant l'élasticité et le pouvoir pulvérulent de la farine.

Le phosphate d'amidon sodique est utilisé dans les pâtes alimentaires pour améliorer leurs propriétés de cuisson, augmenter leur fraîcheur et améliorer leur texture.

L'acétate d'amidon peut améliorer la résistance au gluten des nouilles instantanées, le rendement et la réhydratation sans pâte à soupe, renforcer le croustillant et l'extensibilité des nouilles et améliorer la texture, utilisé dans les nouilles humides instantanées non sèches, il peut réduire le degré de repousse de l'amidon et maintenir un bon goût.

2、Application de l'émulsifiant à base d'amidon dans les aliments surgelés
L'ajout d'émulsifiants dans les crèmes glacées peut permettre à l'interface huile-eau de former une membrane interfaciale dotée d'une certaine résistance mécanique, améliorer la dispersion des matières grasses et la stabilité des bulles d'air, donner aux cristaux de glace une taille de particule fine et une texture lisse. L'ajout d'émulsifiants dans les nouilles fermentées surgelées peut permettre à la pâte de former une bonne structure de réseau, d'améliorer les propriétés de rétention d'air de la pâte, l'élasticité mécanique de la stabilité à la congélation et à la décongélation, et peut donner à la pâte une texture douce, en prévenant et en contrôlant le vieillissement de la pâte.

Le carboxyméthylamidon sodique peut être utilisé dans les crèmes glacées pour augmenter leur taux d'expansion et améliorer leur goût et leur apparence, peut remplacer la colle alimentaire pour réduire les coûts de production et peut être utilisé dans les produits à base de nouilles pour améliorer leur stabilité à la congélation et à la décongélation.

Le phosphate d'amidon sodique peut former un complexe avec des ions métalliques à l'état de traces pour protéger l'huile de l'oxydation, peut être utilisé dans les aliments congelés pour raccourcir le temps de vieillissement et peut remplacer une partie de l'huile, de la gélatine et de la gomme arabique pour réduire les coûts de production.

Stabilité de la viscosité de la pâte d'amidon hydroxypropylique, stockage à basse température avec une bonne rétention d'eau, convient aux aliments surgelés et aux plats préparés.

3, émulsifiants à base d'amidon dans les applications de boissons
Les émulsifiants dans les boissons non alcoolisées peuvent jouer un rôle dans la réduction de l'effet de la tension interfaciale et peuvent former un film interfacial pour empêcher l'agrégation des particules de la phase dispersée en raison d'une collision mutuelle, afin d'obtenir l'effet de stabilisation du système.

Le succinate d'octényle et d'amyle à faible viscosité stabilise les agents aromatiques dans les boissons non alcoolisées et peut remplacer la gomme arabique pour réduire les coûts.

L'émulsifiant aura une certaine force aromatique de la dispersion émulsifiée de l'huile aromatique dans la phase aqueuse et la formation d'arômes émulsifiés sont principalement utilisés dans les boissons troubles, dans lesquelles le rôle de l'émulsifiant est principalement de réduire l'huile flottante et la précipitation, et peut faire en sorte que le produit obtienne une turbidité uniforme et stable.

Le succinate d'octényle et d'amyle peut être utilisé dans les arômes émulsifiés à l'orange pour produire un système d'émulsion plus stable, dans les boissons sans alcool pour stabiliser les arômes, dans les boissons carbonatées pour remplacer l'effet stabilisant de la gomme arabique, et peut être utilisé comme matériau de paroi de microcapsule pour encapsuler l'arôme, l'assaisonnement, les aromates et les vitamines.

Le β-CD, avec sa structure spéciale hydrophobe à l'intérieur et hydrophile à l'extérieur, peut être utilisé dans l'industrie alimentaire comme vecteur de substances aromatiques et de conservateurs, comme agent de protection des composants alimentaires, comme émulsifiant et comme agent moussant, et peut améliorer les propriétés physiques des aliments et masquer ou réduire les mauvais goûts. Appliqué aux boissons au thé, il peut jouer un rôle dans l'amélioration du degré de clarification, masquer les mauvais goûts et empêcher la couleur du produit de brunir, etc. Il peut également être utilisé pour protéger les substances instables à la lumière et à la chaleur et les substances volatiles dans les composants de l'huile de menthe poivrée et de l'huile de cannelle.

L'amidon hydroxypropylique est moins affecté par les changements d'électrolytes et de pH, ce qui confère aux boissons acides (par exemple, le jus d'orange) une meilleure fluidité et une meilleure stabilité.

L'amidon phosphaté peut être utilisé comme émulsifiant à la place de la gomme arabique dans la production de boissons colorantes à base de jus d'orange.

Problèmes et perspectives des émulsifiants alimentaires à base d'amidon

Bien que les émulsifiants alimentaires à base d'amidon aient atteint un éventail relativement large d'applications, les problèmes de production et d'application des émulsifiants à base d'amidon existants ont limité leur développement dans l'industrie alimentaire.

L'amidon carboxyméthylique, qui présente des inconvénients tels que des conditions de synthèse difficiles, une faible stabilité (pas de résistance aux acides et aux températures élevées, mauvaise résistance au cisaillement) et un manque de lipophilie, est souvent utilisé comme matière première pour améliorer son activité de surface par une modification hydrophobe supplémentaire par éthérification et estérification.

L'amidon hydroxypropylique est susceptible de contenir des résidus de chloropropanol toxiques et cancérigènes au cours du processus de production, qui ont certains effets toxiques sur le sang, le foie, les reins et le système nerveux de l'homme.

Le phosphate d'amidon sodique contient des résidus de phosphate au cours du processus de préparation. La recherche médicale montre que le rapport optimal entre le calcium et le phosphore dans le corps humain est de 1:1, une consommation excessive de phosphore sur le long terme peut modifier la structure osseuse et conduire à l'ostéoporose.

La matière première (anhydride succinique d'octényle) de l'acétate d'ester d'amidon est principalement importée, et le processus de production est complexe, l'efficacité de la réaction est faible et les réactions secondaires sont plus nombreuses, de sorte que le coût de production est plus élevé.

En raison de la grande influence des différences entre les matières premières sur les propriétés des pâtes d'amidon d'acétate, les acétyles limités produits par des méthodes de préparation approuvées pour la sécurité alimentaire et le manque de recherche sur les propriétés d'émulsification limitent l'application de l'amidon d'acétate en tant qu'émulsifiant alimentaire.

La faible solubilité dans l'eau entraîne une mauvaise relation quantité-effet du β-CD dans le processus d'application, et son prix élevé ainsi que les dommages causés au corps humain par la surconsommation limitent sa large application dans l'industrie alimentaire.

En résumé, le coût de production relativement faible et la bonne compatibilité renforcent le potentiel des émulsifiants à base d'amidon dans le domaine alimentaire, et il est très important et utile de résoudre les problèmes des émulsifiants alimentaires à base d'amidon existants dans le processus de production et d'application, et de continuer à développer des émulsifiants alimentaires à base d'amidon peu coûteux et faciles à préparer, avec une bonne solubilité dans l'eau, une bonne sécurité et une bonne stabilité au stockage.