Пищевые эмульгаторы являются одними из самых важных добавок в пищу, они не только обладают типичной поверхностной активностью, но и могут сочетаться с крахмалом для предотвращения старения, работать с белком для улучшения структуры тестовой сети, улучшать влагостойкость продуктов, увеличивать смазку крахмала и белка, способствовать дисперсии жидкости, снижать поверхностное натяжение жидкостей и твердых веществ, стабилизировать пузырьки воздуха, а также улучшать кристаллы жира.

Из-за сложности пищевых компонентов к пищевым эмульгаторам, участвующим в образовании эмульсий, часто предъявляются требования по безопасности для человека и хорошей совместимости с другими пищевыми компонентами.

Молекула крахмала представляет собой природное органическое полимерное соединение, состоящее из дегидрированных единиц глюкозы. Ферментативные (например, глюкозилтрансферазы) и химические (например, этерификация и этерификация) модификации могут изменять гидрофильные и гидрофобные свойства крахмала, что делает его потенциально пригодным для использования в качестве эмульгатора.

Благодаря таким преимуществам, как низкая стоимость и хорошая совместимость, разработка эмульгаторов на основе крахмала в определенной степени удовлетворила спрос на питательные и универсальные продукты и широко используется в качестве эмульгаторов, стабилизаторов и загустителей в пищевой промышленности.

Классификация и свойства пищевых эмульгаторов на основе крахмала

1、Этерифицированный крахмал
1） Карбоксиметилкрахмал натрия
Карбоксиметилкрахмал натрия - это анионный крахмальный эфир, получаемый в результате реакции этерификации крахмала с монохлоруксусной кислотой или ее натриевой солью в щелочной среде.

Карбоксиметилкрахмал содержит гидрофильную карбоксильную группу и имеет отрицательный заряд, молекулы крахмала и молекулы воды усиливают силу связывания, с лучшей растворимостью в воде. Карбоксиметилкрахмал натрия высокой вязкости - это холоднорастворимое в воде анионное производное крахмала с отличными свойствами, такими как загущение, эмульгирование, дисперсия, адгезия и т.д. Он хорошо смешивается со многими гидрофильными полимерными соединениями.

Так как карбоксиметилкрахмал натрия высокой вязкости может быть использован в качестве сырья для производства крахмального эфира октенилсукцината, с целью введения карбоксиметила для повышения гидрофильности крахмального эфира октенилсукцината.

2) Гидроксипропиловый крахмал
Гидроксипропиловый крахмал - это неионный модифицированный крахмал, получаемый этерификацией крахмала пропиленоксидом в сильнощелочных условиях.

Введение гидрофильного гидроксипропила разрушает внутреннюю структуру гранул крахмала, ослабляет силы межмолекулярной водородной связи и усиливает гидрофильность и водоудерживающую способность крахмала, что облегчает его пастообразование и повышает прозрачность и стабильность пасты.

Благодаря лучшей переносимости рН, добавление гидроксипропилового крахмала позволяет сделать кислые продукты более стабильными и хорошо удерживать воду в процессе низкотемпературного хранения.

2、 Эстерифицированный крахмал
(1) Крахмальный эфир октенил-янтарной кислоты
Крахмальный эфир октенил-янтарной кислоты представляет собой крахмал и октенил-янтарный ангидрид после реакции этерификации с образованием крахмального эфира, обычно в форме крахмального эфира или крахмала натрия, является эмульгирующим загустителем с отличными характеристиками.

Крахмальный эфир октенил-янтарной кислоты представляет собой белый порошок, нетоксичный, без запаха, без вкуса, растворим в холодной воде, обладает хорошей стабильностью в кислотном и щелочном растворе, большой молекулярной массой, имеет отличную свободно текущую гидрофобность, а другие ПАВ оказывают хороший синергетический эффект.

Благодаря хорошей стабильности эмульгирования, октенил сукцинат крахмала даже в небольшом количестве не оказывает негативного влияния на размер капель масла и эффективность суспензии, препятствует выпадению осадка, отделению масла или явлению расслаивания, а также обладает хорошей пенообразующей способностью и стабильностью пены.

2） Ацетат крахмала
Ацетат крахмала - это неионный эфир крахмала, образующийся в результате реакции этерификации между крахмалом и уксусным ангидридом. Крахмал как сырье после реакции ацетилирования в молекулярную цепь крахмала вводится гидрофильная ацетильная группа, увеличивающая пространственную устойчивость молекулы крахмала, может поддерживать стабильность крахмальной системы, расширяя крахмальную систему в объеме жидкости, и уменьшать молекулярную цепь силы водородной связи, что увеличивает вязкость, растворимость, прозрачность и морозостойкость крахмальной пасты, полученный продукт водорастворимость, стабильность и безопасность, в пищевых основных продуктов, и продукт может быть использован в пищевой промышленности. Полученные продукты обладают лучшей водорастворимостью, стабильностью и безопасностью, и в основном используются в качестве стабилизаторов, пленкообразователей, загустителей и формообразующих агентов в пищевых продуктах.

Исследования показывают, что ацетат крахмала способен снижать межфазное натяжение между цетиловым углеводородом и водой, может использоваться в качестве некоторых эмульгаторов и полимерных покрытий, более экономичных биоразлагаемых альтернатив.

(3) Фосфат крахмала натрия
Фосфат крахмала натрия представляет собой анионный эфир крахмала, образующийся в результате реакции этерификации крахмала и фосфата натрия, с дисперсией прозрачной, высокой вязкостью, сильным анти-возраста и другие характеристики, и имеет хорошие свойства удержания воды, замораживания-оттаивания стабильности, растворимость в холодной воде и устойчивость к старению, особенно для замороженных продуктов, является хорошим эмульгатором для растительного масла, диспергированного в воде, вместо желатина используется в качестве стабилизаторов, вместо камеди арабик в качестве Он может быть использован в качестве стабилизатора вместо желатина и загустителя вместо камеди арабик.

3、Бета-циклодекстрин
β-CD - это циклический олигосахарид с внешней гидрофильной и внутренней гидрофобной структурой, состоящий из 7 молекул глюкозы, который образуется в результате глюкозилтрансферазной модификации молекул крахмала циклодекстрином.

β-циклодекстрин в качестве пищевого эмульгатора отличается от обычно используемых пищевых ПАВ тем, что имеет гидрофобную внутреннюю полость и гидрофильную внешнюю полость, которая может использоваться для распознавания молекул в соответствии с размером полости с помощью ван-дер-ваальсовых сил, водородной связи и гидрофобных сил, и соединяется с различными органическими веществами в продуктах питания, образуя циклодекстриновые комплексы включения, тем самым улучшая свойства включения.

В пищевой промышленности циклодекстрины в основном используются в качестве: носителей ароматических веществ; защитных агентов для пищевых компонентов; маскировки или уменьшения неприятных запахов; улучшения физических свойств продуктов питания; носителей консервантов для продления консервирующего эффекта; эмульгаторов и пенообразователей: β-CD может поддерживать стабильность эмульсии.

Применение эмульгаторов на основе крахмала в пищевой промышленности

Эмульгаторы на основе крахмала могут использоваться в рисе и лапше, замороженных продуктах, напитках, молочных продуктах, джемах, какао-продуктах, шоколаде и шоколадных изделиях, мясных консервах, приправах и желе и других пищевых продуктах, чтобы играть роль эмульгатора, загустителя, стабилизатора и так далее, из которых рис и лапша, замороженные продукты и напитки, эмульгаторы на основе крахмала являются наиболее широко используемыми.

1、Применение эмульгатора на основе крахмала в продуктах из риса и лапши
Рисовые и лапшевые продукты в основном состоят из крахмала и белка, которые легко теряют свои товарные свойства из-за старения натурального крахмала. Добавление эмульгаторов позволяет не только образовывать гидрофобные спиральные комплексы с прямоцепочечным крахмалом для замедления старения крахмала, но и увеличить объем ферментированных лапшевых продуктов, улучшить их устойчивость к замораживанию-оттаиванию и механическую прочность.

Октенил-амил сукцинат используется в хлебобулочных изделиях для эмульгирования, консервации и увлажнения.

Карбоксиметилкрахмал натрия, используемый в хлебе и кондитерских изделиях, позволяет улучшить форму, вкус и цвет готовых продуктов, повышая густоту, стабильность и водоудержание макаронных изделий, улучшая эластичность и порошкообразность муки.

Фосфат крахмала натрия используется в макаронных изделиях для улучшения их хлебопекарных свойств, повышения свежести и улучшения текстуры.

Ацетат крахмала может улучшить прочность клейковины лапши быстрого приготовления, выход и регидратацию без пастообразного супа, повысить хрусткость и растяжимость лапши и улучшить текстуру, используется в не сухой лапше быстрого приготовления, может снизить степень прорастания крахмала и сохранить хороший вкус.

2、Применение эмульгатора на основе крахмала в замороженных продуктах
Добавление эмульгатора в мороженое может заставить границу раздела масло-вода сформировать межфазную мембрану с определенной механической прочностью, улучшить дисперсию жира и стабильность воздушных пузырьков, сделать кристаллы льда мелким размером частиц, гладкой текстурой. Добавление эмульгатора в замороженные ферментированные лапшевые продукты позволяет тесту сформировать хорошую сетевую структуру, улучшить воздухоудерживающие свойства теста, механическую прочность, эластичность, устойчивость к замораживанию и оттаиванию, придать тесту мягкую текстуру, предотвратить и контролировать старение теста.

Карбоксиметилкрахмал натрия может использоваться в мороженом для увеличения скорости его расширения и улучшения вкуса и внешнего вида, может заменить пищевой клей для снижения производственных затрат, а также может использоваться в лапшевых продуктах для улучшения их устойчивости к замораживанию и оттаиванию.

Фосфат крахмала натрия может образовывать комплекс с ионами микроэлементов для защиты масла от окисления, может использоваться в замороженных продуктах для сокращения времени старения и может заменить часть масла, а также желатин и арабик для снижения производственных затрат.

Стабильность вязкости пасты из гидроксипропилового крахмала, хранение при низких температурах с хорошим удержанием воды, подходит для замороженных продуктов и полуфабрикатов.

3, Эмульгаторы на основе крахмала в производстве напитков
Эмульгаторы в безалкогольных напитках могут играть роль в снижении эффекта межфазного натяжения, а также формировать межфазную пленку для предотвращения агрегации частиц дисперсной фазы из-за взаимного столкновения, чтобы достичь эффекта стабилизации системы.

Октенил-амил сукцинат низкой вязкости стабилизирует ароматизаторы в безалкогольных напитках и может заменить камедь арабик для снижения затрат.

Эмульгатор будет иметь определенную ароматическую силу ароматического масла, эмульгированного дисперсией в водной фазе, и образование эмульгированных ароматов в основном используется в мутных напитках, в которых роль эмульгатора заключается в основном в уменьшении плавающего масла и осадка, и может сделать продукт, чтобы получить равномерную и стабильную мутность.

Октенил амил сукцинат можно использовать в апельсиновых эмульгированных ароматизаторах для получения более стабильной эмульсионной системы, в безалкогольных напитках для стабилизации вкуса, в газированных напитках вместо камеди арабик для стабилизирующего эффекта, а также можно использовать в качестве материала стенок микрокапсул для инкапсулирования вкусовых приправ, ароматизаторов и витаминов.

β-CD с его особой структурой гидрофобной внутри и гидрофильной снаружи может быть использован в пищевой промышленности в качестве носителя ароматических веществ и консервантов, пищевых компонентов защитного агента, эмульгатора и пенообразователя, и может улучшить физические свойства пищи и маскировать или уменьшать неприятные запахи, применяется в чайных напитках может играть роль в улучшении степени осветления, маскировки неприятных запахов и предотвращения цвета продукта от коричневого и т.д., но и для защиты компонентов масла мяты и масла корицы от света и тепла. Он также может быть использован для защиты от света и тепла нестабильных веществ и летучих веществ в компонентах мятного масла и масла корицы.

Гидроксипропиловый крахмал меньше подвержен влиянию электролитов и изменениям рН, что обеспечивает кислым напиткам (например, апельсиновому соку) лучшую текучесть и стабильность.

Фосфатный крахмал может быть использован в качестве эмульгатора вместо камеди арабика при производстве красителей для напитков из апельсинового сока.

Проблемы и перспективы пищевых эмульгаторов на основе крахмала

Несмотря на то, что пищевые эмульгаторы на основе крахмала получили достаточно широкое применение, проблемы в производстве и применении существующих эмульгаторов на основе крахмала ограничивают их дальнейшее развитие в пищевой промышленности.

Карбоксиметилкрахмал, который имеет такие недостатки, как жесткие условия синтеза, плохая стабильность (не устойчив к кислотам и высоким температурам, плохо переносит сдвиг) и недостаточная липофильность, часто используется в качестве сырья для улучшения его поверхностной активности путем дальнейшей гидрофобной модификации этерификацией и этерификацией.

Гидроксипропиловый крахмал в процессе производства подвержен образованию токсичных и канцерогенных остатков хлорпропанола, которые оказывают определенное токсическое воздействие на кровь, печень, почки и нервную систему человека.

В процессе приготовления крахмалфосфат натрия будет содержать остатки фосфатов. Медицинские исследования показывают, что оптимальное соотношение кальция и фосфора в организме человека составляет l:1, длительное потребление избыточного количества фосфора может изменить структуру костей и привести к остеопорозу.

Сырье (октенил-янтарный ангидрид) для производства ацетата крахмального эфира в основном используется импортное, а маршрут производственного процесса сложен, эффективность реакции низкая, побочных реакций больше, поэтому себестоимость продукции выше.

Из-за большого влияния различий в сырье на свойства паст из ацетатного крахмала, ограниченного количества ацетилов, получаемых одобренными для пищевых продуктов методами приготовления, и недостатка исследований, связанных с эмульгирующими свойствами, применение ацетатного крахмала в качестве пищевого эмульгатора ограничено.

Плохая растворимость в воде приводит к плохому соотношению количества и эффекта β-CD в процессе применения, а высокая цена и вред для человеческого организма, вызванный чрезмерным потреблением, ограничивают его широкое применение в пищевой промышленности.

Таким образом, относительно низкая себестоимость и хорошая совместимость повышают потенциал эмульгаторов на основе крахмала в пищевой промышленности, и решение проблем существующих пищевых эмульгаторов на основе крахмала в процессе производства и применения, а также дальнейшая разработка недорогих, простых в приготовлении пищевых эмульгаторов на основе крахмала с хорошей растворимостью в воде, безопасностью и стабильностью при хранении имеет большое практическое значение и ценность.