С повышением уровня жизни людей требования потребителей к продуктам питания не только ограничиваются разумной питательной ценностью, но и требуют от них удовлетворительного качества по внешнему виду, цвету, аромату, вкусу, консистенции, свежести и другим сенсорным характеристикам.

Эмульгаторы, как темперирующие пищевые добавки, играют важную роль в пищевой промышленности. Давайте рассмотрим механизм действия эмульгаторов!

Эмульсия

Как правило, в пищевых эмульсиях одна из фаз представляет собой воду или водный раствор, в совокупности известные как гидрофильная фаза; другая фаза несмешивается с водой в органической фазе, или липофильная фаза. Две несмешивающиеся жидкости, такие как вода и масляная фаза, при смешивании могут образовывать два типа эмульсии, то есть, масло-в-воде (O/W) и вода-в-масле (W/O) эмульсия.

В эмульсии масло-в-воде масло до мельчайших капель диспергируется в воде, капли масла для дисперсной фазы, вода для диспергирующей среды, например, пахта, которая является эмульсией типа O/W; в эмульсии вода-в-масле все наоборот, вода до мельчайших капель диспергируется в масле, вода для дисперсной фазы, масло для диспергирующей среды, например, маргарин, который является эмульсией типа W/ O.

Механизм действия эмульгатора

Пищевые эмульгаторы, также известные как поверхностно-активные вещества, или то есть превратить несмешивающуюся жидкость в однородно дисперсную фазу (эмульсию) вещества, добавляемые в пищу, могут значительно снизить межфазное натяжение между масляной и водной фазами, поэтому чтобы несмешивающиеся масло (гидрофобные вещества) и вода (гидрофильные вещества) образовали устойчивую эмульсию пищевых добавок.

Эмульгатор, с одной стороны, через две взаимоисключающие поверхности фаз, образование тонкого молекулярного слоя, уменьшение поверхностной свободной энергии всей системы, и образование новых интерфейсов, молекулы эмульгатора с гидрофильными и липофильными группами двух типов, Эти два типа групп могут быть адсорбированы в масле и воде соответственно на поверхности двух взаимоисключающих фаз, образование тонкого слоя молекул для снижения межфазного натяжения двух фаз, то есть молекулы масла с липофильной частью эмульгатора на одной стороне, а гидрофильная часть молекул воды с другой стороны эмульгатора на другой стороне. Другими словами, липофильная часть молекул масла и эмульгатора находится на одной стороне, а гидрофильная часть молекул воды и эмульгатора - на другой стороне;

С другой стороны, образуя на поверхности капель защитный адсорбционный слой, он придает каплям сильный эффект пространственной стабилизации. Как правило, чем больше добавлено эмульгатора, тем сильнее снижается межфазное натяжение. Таким образом, исходные несмешиваемые вещества могут быть равномерно перемешаны с образованием однородного состояния дисперсной системы, изменением исходного физического состояния, а затем улучшением внутренней структуры пищевого продукта, повышением его качества.

Значение гидрофильно-липофильного равновесия

Гидрофильно-липофильный баланс (HLB)

Как правило, эмульгаторы с сильной гидрофильностью превращаются в эмульсии масло/вода, а эмульгаторы с сильной липофильностью - в эмульсии вода/масло. Чтобы выразить гидрофильный и липофильный баланс эмульгатора, обычно используется значение HLB (гидрофильно-липофильный баланс), а гидрофильность эмульгатора выражается в значении HLB. Существуют различные способы расчета значения HLB.

Формула разницы: HLB = гидрофильность гидрофильной группы - гидрофобность липофильной группы

Формула соотношения: HLB = гидрофильность гидрофильной группы / гидрофобность липофильной группы

Значение HLB каждого эмульгатора может быть определено экспериментальным методом, и установлено, что HLB эмульгатора с липофильностью 100% составляет 0 (представлен парафином), а HLB эмульгатора с гидрофильностью 100% составляет 20 (представлен олеатом калия), и он делится на 20 равных частей, что указывает на силу гидрофильности и липофильности, и чем больше значение HLB, тем сильнее гидрофильность, и чем меньше значение HLB, тем сильнее липофильность.

Большинство пищевых эмульгаторов - это неионные ПАВ со значениями HLB 0-20, причем различные значения HLB неионных эмульгаторов и связанные с ними свойства представлены в таблице, в то время как значения HLB ионных ПАВ варьируются в пределах 0-40. Таким образом, все эмульгаторы со значением HLB <10 являются в основном липофильными, в то время как эмульгаторы со значением HLB ≥10 имеют гидрофильный характер.

Для смешанных эмульгаторов их HLB-значения являются аддитивными. Поэтому при смешивании двух или более эмульгаторов значение HLB смешанного эмульгатора может быть получено по массовой доле каждого эмульгатора в его составе:

HLBa,b =HLBa-A%+HLBb-B%

Где HLBa,b - значение HLB эмульгатора a, b после смешивания; HLBa и HLBb - значения HLB двух эмульгаторов a и b, соответственно; A% и B% - процентное содержание a и b в смешанном эмульгаторе, соответственно (эта формула применима только к неионным эмульгаторам).

Способы приготовления эмульгаторов и влияющие факторы

Существует четыре способа приготовления эмульгаторов, а именно, метод сухого клея, метод мокрого клея, метод смешивания масляной и водной фаз и механический метод.

Сухой клеевой метод, то есть в водную фазу добавляется масляная фаза, содержащая эмульгатор, при приготовлении первого клея порошок (эмульгатор) и масло хорошо перемешиваются, добавляется определенное количество воды, измельчение эмульгатора в кашицу, а затем добавляется вода для разбавления до полного объема.

Метод мокрого клея, то есть масляная фаза добавляется к водной фазе, содержащей эмульгатор, при приготовлении клея (эмульгатор) сначала растворяется в воде, получается суспензия в качестве водной фазы, а затем масляная фаза добавляется к водной фазе поэтапно, измельчается в колострум, при добавлении воды до полного объема.

Масляную фазу водной фазы смешивают и добавляют эмульгатор, определенное количество масла, воды, смешивают.

В чаше для эмульгирования мелко измельчите камедь, затем добавьте в нее смесь масла и воды, чтобы быстро измельчить ее в колострум, а затем разбавьте водой.

Подготовка эмульгаторов в основном две жидкости эмульгируются, и эмульгирование хорошо или плохо на качество эмульсии имеет большое влияние. Факторами, влияющими на эмульгирование, в основном являются межфазное натяжение, вязкость и температура, время эмульгирования, количество эмульгатора. Обычно используют эмульгатор, который может значительно снизить межфазное натяжение; наиболее подходящая температура эмульгирования эмульгатора составляет около 70 ℃, если в качестве эмульгатора используется неионное ПАВ, температура эмульгирования не должна превышать точку всплеска; как правило, чем больше доза эмульгатора, тем более стабильная эмульсия образуется.