Поверхностно-активные вещества - это молекулы, содержащие фиксированные гидрофильные и липофильные группы, которые могут быть сосредоточены на поверхности раствора, границе раздела двух несмешивающихся растворов или границе раздела жидкостей и твердых тел, для снижения их поверхностного натяжения или межфазного натяжения большого класса соединений.

Поверхностно-активные вещества широко используются в пищевой промышленности. Добавление ПАВ в некоторые пищевые продукты позволяет значительно улучшить условия обработки, повысить качество продукции и продлить свежесть продуктов. Качественная обработка продуктов питания неотделима от применения поверхностно-активных веществ.

Введение поверхностно-активных веществ

Любое вещество, способное значительно изменить состояние поверхности (или интерфейса) системы, называется поверхностно-активным веществом.

ПАВ могут значительно снижать поверхностное (или межфазное) натяжение системы, благодаря чему в системе могут возникать смачивание и несмачивание, эмульгирование и деэмульгирование, дисперсия и когезия, пенообразование и антипенообразование, солюбилизация и ряд других эффектов.

Поэтому в пищевой промышленности ПАВ могут использоваться в качестве эмульгаторов, диспергаторов, смачивателей, пеногасителей, регуляторов вязкости, фунгицидов и так далее.

Виды поверхностно-активных веществ для пищевых продуктов

Использование поверхностно-активных веществ в пищевой промышленности строго ограничено и не должно быть вредным для человеческого организма.

ПАВ, одобренные Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций и Всемирной организацией здравоохранения (ФАО/ВОЗ), включают: эфиры жирных кислот глицерина, эфиры жирных кислот сахарозы, фосфолипиды сои, моно- и диглицериды уксусной кислоты и винной кислоты, моно- и диглицериды диацетил винной кислоты, цитрат, полиглицерин жирной кислоты и эфир рицинолевой кислоты, стеароил цитрат и эфир винной кислоты, стеароил лактилат, кальций (натрий), стеароил фумарат, сорбиновые эфиры жирных кислот спиртового ангидрида, полиоксиэтилен (20) и (40) стеараты и т.д. Полимерные ПАВ, такие как альгинат натрия, пектат натрия, каррагинан, водорастворимый белок хитозан и др. Большинство из них являются полусинтетическими полиспиртовыми неионогенными ПАВ, из которых фосфолипиды сои и некоторые полимерные ПАВ являются натуральными.

Основная роль поверхностно-активных веществ в пищевых продуктах

1. Избегайте активных агентов в качестве эмульгаторов

Эмульгаторы обычно имеют гидрофильные (гидроксильные и др.) и липофильные (алкильные) группы внутри молекулы, легко образуют адсорбирующий слой на границе раздела воды и масла, являются поверхностно-активными веществами, могут быть разделены на две категории типа "вода в масле" и "вода в масле".

Общее количество доступных эмульгаторов составляет около 65, обычно используются глицериды жирных кислот (в основном моноглицериды), эфиры сахарозы жирных кислот, эфиры сорбитанового ангидрида жирных кислот, эфиры пропиленгликоля жирных кислот, фосфолипиды сои, камедь арабика, альгиновая кислота, казеинат натрия, желатин, яичный желток и так далее.

Эмульгаторы могут улучшить поверхностное натяжение между различными компонентами эмульсии, так что образуется однородная дисперсия или эмульсия, тем самым улучшая структуру пищевого продукта, его вкус и внешний вид, улучшая сохранность продуктов.

ПАВ как эмульгаторы играют чрезвычайно важную роль в пищевой промышленности, обеспечивая хорошие условия для развития пищевой индустрии, и можно сказать, что эмульгаторы незаменимы для всех слоев населения, занятых в пищевой промышленности. Ниже приводится краткое описание основной роли эмульгаторов, используемых в различных продуктах питания.

Хлеб и яйца: для предотвращения гидрофобного эффекта пшеничной муки в прямоцепочечном крахмале, тем самым предотвращая старение, уменьшение вязкости теста для облегчения работы, содействие образованию клейковины, улучшение пенообразующих свойств, и сделать воздушные отверстия диспергированными плотными, и содействие эмульгированию дисперсии шортенинга, тем самым улучшая организацию и текстуру.

Например, добавление 0,2%~0,3% моноглицеридов муки в хлеб может эффективно предотвратить старение и сделать муку мягкой. Добавление 0,2%~0,5% эфира сахарозы (HLB11 или выше) может улучшить пенообразующий эффект и смачиваемость, благодаря чему текстура хлеба и пирога становится мягче.

2.Поверхностно-активное вещество в качестве загустителя

Загуститель способен улучшить вязкость пищевого продукта или образование геля, относится к классу добавок, играющих роль стабилизатора эмульсии или суспензии, представляет собой гидрофильные полимерные соединения, в целом известные как макромолекулярные ПАВ, также известные как регуляторы вязкости, желирующие агенты и стабилизаторы эмульсии и так далее. Всего их насчитывается почти 40 видов, подразделяющихся на природные и химического синтеза двух категорий.

Большинство натуральных загустителей из муцилаг, содержащих полисахариды растений и водорослей, такие как крахмал, камедь арабика, гуаровая камедь, каррагинан, пектин, агар, альгинат и так далее.

Также из белковосодержащих растений и животных, таких как желатин, казеин и койевая кислота натрия. Есть и произведенные из микроорганизмов, такие как камедь Хансена (ксантановая камедь) и т.д. Синтетические загустители, такие как карбоксиметилцеллюлоза натрия CMC, альгинат пропиленгликолевой кислоты, целлюлоза гликолевой кислоты и полиакрилат натрия, гликолят крахмала натрия, фосфат крахмала натрия, метилцеллюлоза и полиакрилат натрия.

Полимерные ПАВ обычно обладают следующими характеристиками: малая способность снижать межфазное натяжение, большинство не образуют пучков нитей, слабая проникающая способность, слабая пенообразующая способность, но образование устойчивой пены эмульгирования, дисперсии и когезии происходит отлично. В основном они используются в соусах, джемах, мороженом, консервах, конфетах и лапше быстрого приготовления. Например, карбоксиметилцеллюлоза натрия, обладающая вязкостью, стабильностью, пленкообразованием и другими характеристиками, и поэтому используемая в мороженом, может улучшить водоудержание и организационную структуру, может использоваться в качестве стабилизатора пены для пива, но также используется в джемах, кремах, арахисовой белизне и так далее, может быть улучшена применимость. Это сильное расширение после поглощения воды, не легко переварить, используется в печенье и так далее может быть использован в качестве диетического питания.

3. Специальное применение ПАВ в пищевом производстве

ПАВ могут использоваться в качестве эмульгаторов/загустителей, диспергаторов, смачивателей, пенообразователей, пеногасителей, агентов контроля кристаллизации, фунгицидов и так далее, а также для продления свежести продуктов питания.

ПАВ как диспергаторы и смачиватели могут улучшить гидрофильность и дисперсность сухого молока, какао-порошка и других порошкообразных продуктов. Гранулирование сухого цельного молока путем добавления от 0,2% до 0,3% соевых фосфолипидов, при заваривании может быть быстро растворено без агломерации.

Сообщается, что продукты с содержанием фосфолипидов около 0,35%~0,5% по весу могут смачиваться и диспергироваться в воде с температурой 6°C менее чем за 10 минут, и их смачиваемость может оставаться стабильной в течение более одного года при комнатной температуре. Смачивающий агент не придает плохого вкуса или запаха регидратированному напитку. Частицы какао-порошка мелкие и покрыты маслянистой пленкой, которая трудно диспергируется, и ее диспергирующая способность может быть улучшена с помощью эфира сахарозы.

При производстве кондитерских изделий, мороженого и т.д. добавление моногидрата глицерина позволяет повысить степень диспергирования жира, получить мелкопористую структуру и улучшить качество продуктов.