Az élelmiszer-emulgeálószerek az egyik legfontosabb adalékanyag az élelmiszerekben, nemcsak tipikus felületi aktivitással rendelkeznek, hanem a keményítővel kombinálva megakadályozhatják az öregedést, a fehérjével együttműködve javíthatják a tésztahálózat szerkezetét, javíthatják a termékek nedvességállóságát, növelhetik a keményítő és a fehérje kenését, elősegíthetik a folyadékok diszperzióját, csökkenthetik a folyadékok és szilárd anyagok felületi feszültségét, stabilizálhatják a légbuborékokat, és javíthatják a zsírkristályokat.

Az élelmiszer-összetevők összetettsége miatt az emulziók kialakításában részt vevő élelmiszer-emulgeálószerektől gyakran megkövetelik, hogy emberi fogyasztás szempontjából biztonságosak és más élelmiszer-összetevőkkel jól kompatibilisek legyenek.

A keményítő molekula egy természetes szerves polimer vegyület, amely dehidratált glükóz egységekből áll, és enzimatikus módosítások (pl. glükoziltranszferázok) és kémiai módosítások (pl. észterezés és éterezés) megváltoztathatják a keményítő hidrofil és hidrofób tulajdonságait, így emulgeálószerként használható.

Az alacsony költség és a jó kompatibilitás előnyeivel a keményítőalapú emulgeálószerek fejlesztése bizonyos mértékig kielégítette a tápláló és sokoldalú élelmiszerek iránti igényt, és széles körben használták emulgeálószerként, stabilizátorként és sűrítőszerként az élelmiszeriparban.

A keményítőalapú élelmiszer-emulgeálószerek osztályozása és tulajdonságai

1、Eterizált keményítő
1）Nátrium-karboximetilkeményítő
A nátrium-karboximetil-keményítő egyfajta anionos keményítőéter, amely a keményítő monoklór-ecetsavval vagy annak nátriumsójával lúgos körülmények között végzett éteresítési reakciójával keletkezik.

A karboximetil-keményítő hidrofil karboxilcsoportot tartalmaz, és negatív töltéssel rendelkezik, a keményítőmolekulák és a vízmolekulák a kötőerő fokozása érdekében, jobb vízoldhatósággal. A nagy viszkozitású nátrium-karboximetilkeményítő hideg vízben oldódó anionos keményítőszármazék, amely kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, például sűrítés, emulgeálás, diszpergálás, tapadás stb. Számos hidrofil polimer vegyülettel jól keverhető.

Mivel a nagy viszkozitású nátrium-karboximetil-keményítő felhasználható nyersanyagként az oktenil-szukcinát-keményítőészter előállításához, a karboximetil bevezetése céljából az oktenil-szukcinát-keményítőészter hidrofilitásának fokozása érdekében.

2) hidroxipropil-keményítő
A hidroxipropil-keményítő egy nemionosan módosított keményítő, amelyet a keményítő propilén-oxiddal történő, erősen lúgos körülmények közötti éteresítésével állítanak elő.

A hidrofil hidroxipropil bevezetése lerombolja a keményítőszemcsék belső szerkezetét, gyengíti a molekulák közötti hidrogénkötési erőt, és növeli a keményítő hidrofil és vízmegtartó képességét, ami megkönnyíti a keményítő pasztázását, és növeli a paszta átláthatóságát és stabilitását.

A jobb pH-tűrés miatt a hidroxipropil-keményítő hozzáadásával a savas élelmiszerek jobb stabilitást és jó vízvisszatartást érhetnek el az alacsony hőmérsékleten történő tárolás során.

2、Eszterizált keményítő
(1) Octenil-borostyánkősav-keményítőészter
Az oktenil-borostyánkősav-keményítőészter keményítő és oktenil-borostyánkősav-anhidrid észteresítési reakció után keményítőészter, általában keményítőészter vagy nátriumkeményítő formájában, kiváló teljesítményű emulgeáló sűrítőanyag.

Az oktenil-borostyánkősav-keményítőészter fehér por, nem mérgező, szagtalan, íztelen, hideg vízben oldódik, savas és lúgos oldatban jó stabilitással rendelkezik, nagy molekulatömegű, kiváló szabad folyású hidrofób tulajdonságokkal rendelkezik, és más felületaktív anyagok jó szinergikus hatással rendelkeznek.

A jó emulgeálási stabilitás miatt a keményítő-okténil-szukcinát még kis mennyiségben sem lesz negatív hatással az olajcseppek méretére és a szuszpenzió hatékonyságára, és gátolja a csapadékképződést, az olaj szétválását vagy a delaminációs jelenséget, és jó habzási és habstabilitással rendelkezik.

2）Keményítő-acetát
A keményítőacetát nem ionos keményítőészter, amely a keményítő és az ecetsav-anhidrid észteresedési reakciójával keletkezik. Keményítő, mint nyersanyag után acetilezési reakció a keményítő molekuláris lánc bevezetett egy hidrofil acetil csoport, növeli a keményítő molekula térbeli hely ellenállás, fenntartani a stabilitást a keményítő rendszer, bővülő keményítő rendszer a folyadék térfogat, és csökkenti a molekuláris lánc a hidrogénkötés erejét, ami növeli a viszkozitás, oldhatóság, átláthatóság és fagyasztás-felengedés stabilitása a keményítő paszta, a kapott termék vízoldhatóság, stabilitás és biztonság, az élelmiszer-fő termékek, és a termék lehet használni az élelmiszeriparban. A kapott termékek jobb vízoldhatósággal, stabilitással és biztonsággal rendelkeznek, és elsősorban stabilizátorként, filmképző anyagként, sűrítőanyagként és alakmegőrző anyagként használják az élelmiszerekben.

A kutatások azt mutatják, hogy a keményítő-acetát csökkentheti a határfelületi feszültséget a cetil-szénhidrogén és a víz között, használható néhány emulgeálószer és polimer bevonatok gazdaságosabb biológiailag lebomló alternatívák.

(3) Nátrium-keményítő-foszfát
A nátrium-keményítő-foszfát egy anionos keményítőészter, amely a keményítő és a nátrium-foszfát észteresítési reakciójával keletkezik, átlátszó, nagy viszkozitású, erős visszanövés elleni és egyéb jellemzőkkel, és jó vízmegtartó tulajdonságokkal, fagyasztási-olvadási stabilitással rendelkezik, hideg vízben való oldhatóság és öregedésgátló stabilitás, különösen a fagyasztott élelmiszerekhez, jó emulgeálószer a vízben diszpergált növényi olajhoz, zselatin helyett stabilizátorként használt zselatin helyett, gumiarábikum helyett arabgumi helyett stabilizátorként használható zselatin helyett és sűrítőanyag helyett arabgumi helyett.

3、Béta-ciklodextrin
A β-CD egy ciklikus oligoszacharid, amelynek külső hidrofil és belső hidrofób szerkezete 7 glükóz egységmolekulából áll, és amelyet a keményítőmolekulák ciklodextrin glükoziltranszferáz módosításával állítanak elő.

A β-ciklodextrin mint élelmiszer-emulgeálószer abban különbözik az általánosan használt élelmiszer-felületaktív anyagoktól, hogy hidrofób belső és hidrofil külső üreggel rendelkezik, amely az üreg méretének megfelelően van der Waals-erők, hidrogénkötés és hidrofób erők segítségével molekuláris felismerésre használható, és az élelmiszerben lévő különféle szerves anyagokkal ciklodextrin beépülési komplexek kialakításával egyesül, ezáltal javítva a beépülés tulajdonságait.

Az élelmiszeriparban a ciklodextrineket főként a következő célokra használják: ízanyagok hordozói; az élelmiszer-összetevők védőanyagai; a mellékízek elfedése vagy csökkentése; az élelmiszerek fizikai tulajdonságainak javítása; tartósítószerek hordozói a tartósító hatás meghosszabbítása érdekében; emulgeálószerek és habképzők: a β-CD stabilan tartja az emulziót.

Keményítő alapú emulgeálószerek alkalmazása az élelmiszeriparban

A keményítő alapú emulgeálószerek rizs és tésztatermékek, fagyasztott élelmiszerek, italok, tejtermékek, lekvárok, kakaótermékek, csokoládé és csokoládétermékek, húskonzervek, fűszerek és zselék és egyéb élelmiszeripari termékekben használhatók, hogy emulgeáló, sűrítő, stabilizáló és így tovább, amelyek közül a rizs és tésztatermékek, fagyasztott élelmiszerek és italok, keményítő alapú emulgeálószerek a legszélesebb körben használtak.

1、A keményítő alapú emulgeálószer alkalmazása rizs- és tésztatermékeknél
A rizs és a tésztatermékek főként keményítőből és fehérjéből állnak, amelyek a természetes keményítő öregedése miatt könnyen elveszítik árucikk tulajdonságaikat. Az emulgeálószerek hozzáadása nemcsak hidrofób spirális komplexeket képezhet az egyenes láncú keményítővel, hogy lassítsa a keményítő öregedését, hanem növelheti az erjesztett tésztatermékek térfogatát és javíthatja fagyasztási-olvadási stabilitásukat és mechanikai ellenállásukat.

Az oktenil-amil-szukcinátot pékárukban használják emulgeálásra, tartósításra és hidratálásra.

A kenyér- és péksüteményekben használt nátrium-karboximetil-keményítő javíthatja a késztermékek alakját, ízét és színét azáltal, hogy javítja a tésztatermékek sűrítését, stabilitását és vízmegtartó képességét, javítja a liszt rugalmasságát és porképességét.

A nátrium-keményítő-foszfátot a tésztatermékekben használják a sütési tulajdonságok javítására, a frissesség növelésére és a textúra javítására.

A keményítőacetát javíthatja az instant tészta gluténszilárdságát, a hozamot és a rehidratálást paszta leves nélkül, fokozhatja a tészta ropogását és nyújthatóságát, valamint javíthatja a textúrát, a nem száraz instant nedves tésztában használva csökkentheti a keményítő visszanövésének mértékét és fenntarthatja a jó ízt.

2、Keményítő alapú emulgeálószer alkalmazása fagyasztott élelmiszerekben
Az emulgeálószer hozzáadása a jégkrémhez képes az olaj-víz határfelületet egy bizonyos mechanikai szilárdságú határfelületi membránt képezni, javítani a zsír diszperzióját és a légbuborékok stabilitását, a jégkristályok finom részecskeméretét, sima textúráját. Emulgeálószer hozzáadása a fagyasztott erjesztett tésztatermékekhez jó hálózati szerkezetet alakíthat ki a tésztában, javíthatja a tészta légtartó tulajdonságait, a fagyasztás-felengedés stabilitásának mechanikai tartósságát, és lágy textúrát adhat a tésztának, megakadályozva és szabályozva a tészta öregedését.

A nátrium-karboximetil-keményítő felhasználható a jégkrémben, hogy növelje a tágulási sebességet, javítsa az ízét és a megjelenését, helyettesítheti az élelmiszer-ragasztót az előállítási költségek csökkentése érdekében, és felhasználható a tésztatermékekben, hogy javítsa a fagyasztás-olvadás stabilitását.

A nátrium-keményítő-foszfát komplexet képezhet nyomfémionokkal, hogy megvédje az olajat az oxidációtól, felhasználható fagyasztott élelmiszerekben az érlelési idő lerövidítésére, és helyettesítheti az olaj, a zselatin és a gumiarábikum egy részét az előállítási költségek csökkentése érdekében.

Hidroxipropil-keményítő paszta viszkozitási stabilitása, alacsony hőmérsékleten történő tárolás jó vízvisszatartással, alkalmas fagyasztott élelmiszerekhez és készételekhez.

3, keményítőalapú emulgeálószerek az italok alkalmazásában
Az alkoholmentes italokban lévő emulgeálószerek szerepet játszhatnak a határfelületi feszültség hatásának csökkentésében, és határfelületi filmet képezhetnek, hogy megakadályozzák a diszpergált fázisú részecskék aggregációját a kölcsönös ütközés miatt, a rendszer stabilizáló hatásának elérése érdekében.

Az alacsony viszkozitású oktenil-amil-szukcinát stabilizálja az alkoholmentes italok ízesítőanyagait, és a költségek csökkentése érdekében helyettesítheti a gumiarábikumot.

Az emulgeálószer lesz egy bizonyos aroma erőssége az aromaolaj emulgeált diszperziója a vizes fázisban, és az emulgeált ízek kialakulását elsősorban zavaros italokban használják, amelyekben az emulgeálószer szerepe elsősorban a lebegő olaj és a csapadék csökkentése, és a termék egységes és stabil zavarosságának elérése érdekében.

Octenil-amil-szukcinát lehet használni a narancs emulgeált ízek előállítására, hogy egy stabilabb emulziós rendszer, az alkoholmentes italok lehet stabilizált ízek, szénsavas italok helyett gumiarábikum stabilizáló hatása, és lehet használni, mint egy mikrokapszula fal anyag kapszulázására az íz fűszerezés, aromák és vitaminok.

A β-CD a hidrofób belső és hidrofil külső speciális szerkezetével az élelmiszeriparban az ízanyagok és tartósítószerek, a védőszer, az emulgeálószer és a habosítószer élelmiszer-összetevőinek hordozójaként használható, és javíthatja az élelmiszer fizikai tulajdonságait és az off-aromák elfedését vagy csökkentését, a teaitalokhoz alkalmazva szerepet játszhat a tisztázás mértékének javításában, az off-aromák elfedésében és a termék színének megakadályozásában a barnulásban stb., hanem a borsmentaolaj és a fahéjolaj fény- és hőkomponensek védelmében is. A borsmentaolaj és a fahéjolaj összetevőiben lévő fény- és hőstabil anyagok és illékony anyagok védelmére is használható.

A hidroxipropil-keményítőt kevésbé befolyásolják az elektrolit- és pH-változások, ami a savas italoknak (pl. narancslé) jobb folyékonyságot és stabilitást biztosít.

A foszfátkeményítő emulgeálószerként használható az arabgumi helyett a narancslé italszínezék előállítása során.

A keményítőalapú élelmiszer-emulgeálószerek problémái és kilátásai

Bár a keményítőalapú élelmiszer-emulgeálószerek viszonylag széleskörű alkalmazást értek el, a meglévő keményítőalapú emulgeálószerek előállításával és alkalmazásával kapcsolatos problémák korlátozták további fejlődésüket az élelmiszeriparban.

A karboximetil-keményítőt, amelynek hátrányai közé tartozik a nehéz szintézisfeltételek, a gyenge stabilitás (nem ellenálló a savakkal és a magas hőmérsékletekkel szemben, gyenge nyírási ellenállás) és a lipofilitás hiánya, gyakran használják nyersanyagként, hogy további hidrofób módosítással, éterezéssel és észterezéssel javítsák a felületi aktivitását.

A hidroxipropil-keményítő a gyártási folyamat során hajlamos mérgező és rákkeltő klórpropanol-maradványok keletkezésére, amelyek bizonyos mérgező hatással vannak az emberi vérre, májra, vesére és idegrendszerre.

A nátrium-keményítő-foszfátnak az előállítási folyamat során foszfátmaradványai lesznek, az orvosi kutatások azt mutatják, hogy az optimális kalcium-foszfor arány az emberi szervezetben l:1, a túlzott foszfor hosszú távú bevitele megváltoztathatja a csontok szerkezetét és csontritkuláshoz vezethet.

A keményítőészter-acetát nyersanyaga (oktenil-borostyánkősav-anhidrid) főként importra támaszkodik, és a gyártási folyamat útvonala bonyolult, a reakció hatékonysága alacsony és a mellékreakció több, így magasabb a gyártási költsége.

Mivel a nyersanyagkülönbségek nagymértékben befolyásolják az acetátkeményítő paszták tulajdonságait, az élelmiszer-biztonsági szempontból jóváhagyott előállítási módszerekkel előállított acetilok korlátozott száma és az emulgeáló tulajdonságokkal kapcsolatos kutatások hiánya korlátozza az acetátkeményítő élelmiszer-emulgeátorként való alkalmazását.

A β-CD rossz vízoldékonysága miatt a β-CD mennyiségi hatásai nem megfelelőek az alkalmazási folyamatban, a magas ár és a túlfogyasztás által az emberi szervezetre gyakorolt káros hatás pedig korlátozza széles körű alkalmazását az élelmiszeriparban.

Összefoglalva, a viszonylag alacsony előállítási költség és a jó kompatibilitás fokozza a keményítőalapú emulgeálószerekben rejlő lehetőségeket az élelmiszeriparban, és nagy gyakorlati jelentőséggel és értékkel bír a meglévő keményítőalapú élelmiszer-emulgeálószerek gyártási és alkalmazási problémáinak megoldása, valamint a jó vízoldhatóságú, biztonságos és tárolási stabilitású, alacsony költségű, könnyen elkészíthető keményítőalapú élelmiszer-emulgeálószerek további fejlesztése.