Gıda emülgatörleri gıdalardaki en önemli katkı maddelerinden biridir, sadece tipik yüzey aktivitesine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda yaşlanmayı önlemek için nişasta ile birleşebilir, hamur ağ yapısını geliştirmek için proteinle çalışabilir, ürünlerin nem direncini artırabilir, nişasta ve proteinin yağlanmasını artırabilir, sıvı dağılımını teşvik edebilir, sıvıların ve katıların yüzey gerilimini azaltabilir, hava kabarcıklarını stabilize edebilir ve yağ kristallerini iyileştirebilir.

Gıda bileşenlerinin karmaşıklığı nedeniyle, emülsiyon oluşumunda yer alan gıda emülgatörlerinin genellikle insan tüketimi için güvenli olması ve diğer gıda bileşenleriyle iyi bir uyumluluğa sahip olması gerekir.

Nişasta molekülü, suyu alınmış glikoz birimlerinden oluşan doğal bir organik polimer bileşiğidir ve enzimatik modifikasyonlar (örn. glukoziltransferazlar) ve kimyasal modifikasyonlar (örn. esterleştirme ve eterleştirme) nişastanın hidrofilik ve hidrofobik özelliklerini değiştirerek ona emülgatör olarak kullanım potansiyeli kazandırabilir.

Düşük maliyet ve iyi uyumluluk avantajları ile nişasta bazlı emülgatörlerin geliştirilmesi, besleyici ve çok yönlü gıdalara olan talebi belirli bir ölçüde karşılamış ve gıda endüstrisinde emülgatör, stabilizatör ve kıvam arttırıcı olarak yaygın bir şekilde kullanılmıştır.

Nişasta bazlı gıda emülgatörlerinin sınıflandırılması ve özellikleri

1、Eterize nişasta
1）Sodyum karboksimetil nişasta
Sodyum karboksimetil nişasta, nişastanın alkali koşullar altında monokloroasetik asit veya sodyum tuzu ile eterleşme reaksiyonu sonucu oluşan bir tür anyonik nişasta eteridir.

Karboksimetil nişastası hidrofilik karboksil grubu içerir ve negatif bir yüke sahiptir, nişasta molekülleri ve su molekülleri bağlanma kuvvetini arttırmak için daha iyi suda çözünürlüğe sahiptir. Yüksek viskoziteli sodyum karboksimetil nişasta, koyulaştırma, emülsifikasyon, dispersiyon, yapışma vb. gibi mükemmel özelliklere sahip soğuk suda çözünen anyonik bir nişasta türevidir. Birçok hidrofilik polimer bileşiği ile iyi karışabilirliğe sahiptir.

Yüksek viskoziteli sodyum karboksimetil nişasta, oktenil süksinat nişasta esterinin hidrofilikliğini arttırmak için karboksimetil eklemek amacıyla oktenil süksinat nişasta esteri üretiminde hammadde olarak kullanılabilir.

2) Hidroksipropil nişasta
Hidroksipropil nişasta, güçlü alkali koşullar altında nişastanın propilen oksit ile eterleştirilmesiyle üretilen noniyonik modifiye bir nişastadır.

Hidrofilik hidroksipropilin eklenmesi nişasta granüllerinin iç yapısını bozar, moleküller arası hidrojen bağlama kuvvetini zayıflatır ve nişastanın hidrofilik ve su tutma kapasitesini arttırır, bu da nişastanın hamur haline getirilmesini kolaylaştırır ve hamur şeffaflığını ve stabilitesini arttırır.

Daha iyi pH toleransı nedeniyle, hidroksipropil nişasta ilavesi asidik gıdaların daha iyi stabiliteye sahip olmasını ve düşük sıcaklıkta depolama sürecinde iyi su tutma özelliğine sahip olmasını sağlayabilir.

2、Esterleştirilmiş nişasta
(1) Oktenil süksinik asit nişasta esteri
Oktenil süksinik asit nişasta esteri, genellikle nişasta esteri veya sodyum nişasta formunda bir nişasta esteri oluşturmak için esterleştirme reaksiyonundan sonra nişasta ve oktenil süksinik anhidrittir, mükemmel performansa sahip emülsifiye edici bir kıvam arttırıcıdır.

Oktenil süksinik asit nişasta esteri beyaz tozdur, toksik değildir, kokusuzdur, tatsızdır, soğuk suda çözünür, asit ve alkali çözeltide iyi stabiliteye sahiptir, büyük moleküler kütle, mükemmel serbest akışlı hidrofobikliğe sahiptir ve diğer yüzey aktif maddeler iyi bir sinerjik etkiye sahiptir.

İyi emülsifikasyon kararlılığı nedeniyle, nişasta oktenil süksinat, az miktarda bile olsa yağ damlacık boyutu ve süspansiyon etkinliği üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olmayacak ve çökelme, yağ ayrılması veya delaminasyon fenomenini engelleyecek ve iyi köpürme ve köpük stabilitesine sahip olacaktır.

2） Nişasta asetat
Nişasta asetat, nişasta ve asetik anhidrit arasındaki esterleşme reaksiyonu ile üretilen iyonik olmayan bir nişasta esteridir. Nişasta moleküler zincirindeki asetilasyon reaksiyonundan sonra hammadde olarak nişasta, hidrofilik bir asetil grubu getirerek nişasta molekülü uzamsal alan direncini arttırır, nişasta sisteminin stabilitesini koruyabilir, sıvı hacminin nişasta sistemini genişletebilir ve hidrojen bağlama kuvvetinin moleküler zincirini azaltabilir, bu da viskoziteyi, çözünürlüğü, şeffaflığı ve nişasta hamurunun donma-çözülme stabilitesini arttırır, elde edilen ürün suda çözünürlük, stabilite ve güvenlik, gıda ana ürünlerinde ve ürün gıda endüstrisinde kullanılabilir. Elde edilen ürünler daha iyi suda çözünürlüğe, stabiliteye ve güvenliğe sahiptir ve esas olarak gıdalarda stabilizatör, film oluşturucu maddeler, koyulaştırıcı maddeler ve şekil tutucu maddeler olarak kullanılır.

Araştırmalar, nişasta asetatın setil hidrokarbon ve su arasındaki ara yüzey gerilimini azaltabildiğini, bazı emülgatörler ve polimer kaplamalar olarak daha ekonomik biyolojik olarak parçalanabilir alternatifler olarak kullanılabileceğini göstermektedir.

(3) Sodyum nişasta fosfat
Sodyum nişasta fosfat, nişasta ve sodyum fosfatın esterleşme reaksiyonu ile üretilen, şeffaf, yüksek viskoziteli, güçlü yeniden büyüme önleyici ve diğer özelliklere sahip bir anyonik nişasta esteridir ve iyi su tutma özelliklerine, donma-çözülme stabilitesine sahiptir, Soğuk suda çözünürlük ve yaşlanma karşıtı stabilite, özellikle dondurulmuş gıdalar için, suda dağılmış bitkisel yağ için iyi bir emülgatördür, stabilizatör olarak kullanılan jelatin yerine, arap zamkı yerine jelatin yerine stabilizatör ve arap zamkı yerine kıvam arttırıcı ajan olarak kullanılabilir.

3、Beta-siklodekstrin
β-CD, nişasta moleküllerinin siklodekstrin glukoziltransferaz modifikasyonu ile üretilen 7 glukoz birim molekülünden oluşan dış hidrofilik ve iç hidrofobik yapıya sahip siklik bir oligosakkarittir.

Bir gıda emülgatörü olarak β-Siklodekstrin, hidrofobik bir iç boşluğa ve van der Waals kuvvetleri, hidrojen bağı ve hidrofobik kuvvetler kullanılarak boşluğunun boyutuna göre moleküler tanıma için kullanılabilen hidrofilik bir dış boşluğa sahip olması ve siklodekstrin inklüzyon kompleksleri oluşturmak için gıdadaki çeşitli organik maddelerle birleşmesi ve böylece inklüzyonun özelliklerini iyileştirmesi bakımından yaygın olarak kullanılan gıda yüzey aktif maddelerinden farklıdır.

Gıda endüstrisinde, siklodekstrinler temel olarak şu amaçlarla kullanılır: aroma maddelerinin taşıyıcıları; gıda bileşenleri için koruyucu maddeler; kötü tatları maskelemek veya azaltmak; gıdanın fiziksel özelliklerini iyileştirmek; koruyucu etkiyi uzatmak için koruyucuların taşıyıcıları; emülgatörler ve köpürtücü maddeler: β-CD emülsiyonu stabil tutabilir.

Gıda endüstrisinde nişasta bazlı emülgatörlerin uygulanması

Nişasta bazlı emülgatörler pirinç ve erişte ürünlerinde, dondurulmuş gıdalarda, içeceklerde, süt ürünlerinde, reçellerde, kakao ürünlerinde, çikolata ve çikolata ürünlerinde, konserve etlerde, çeşnilerde ve jölelerde ve diğer gıda ürünlerinde emülsifikasyon, koyulaştırma, stabilizasyon ve benzeri rol oynamak için kullanılabilir. pirinç ve erişte ürünleri, dondurulmuş gıdalar ve içecekler, nişasta bazlı emülgatörler en yaygın kullanılanlardır.

1、Pirinç ve erişte ürünlerinde nişasta bazlı emülgatör uygulaması
Pirinç ve erişte ürünleri temel olarak nişasta ve proteinden oluşur ve doğal nişastanın yaşlanması nedeniyle emtia özelliklerini kaybetmeleri kolaydır. Emülgatörlerin eklenmesi sadece nişastanın yaşlanmasını yavaşlatmak için düz zincirli nişasta ile hidrofobik spiral kompleksler oluşturmakla kalmaz, aynı zamanda fermente erişte ürünlerinin hacmini artırır ve donma-çözülme stabilitesini ve mekanik direncini geliştirir.

Oktenil amil süksinat unlu mamullerde emülsifiye etmek, korumak ve nemlendirmek için kullanılır.

Ekmek ve hamur işlerinde kullanılan sodyum karboksimetil nişastası, makarna ürünlerinin kalınlaşmasını, stabilitesini ve su tutma özelliğini geliştirerek, unun elastikiyetini ve toz gücünü artırarak bitmiş ürünlerin şeklini, lezzetini ve rengini iyileştirebilir.

Sodyum nişasta fosfat makarna ürünlerinde pişirme özelliklerini geliştirmek, tazeliği artırmak ve dokuyu iyileştirmek için kullanılır.

Nişasta asetat, hazır eriştelerin glüten mukavemetini artırabilir, macun çorbası olmadan verim ve rehidrasyon sağlayabilir, eriştelerin gevrekliğini ve uzayabilirliğini artırabilir ve dokuyu iyileştirebilir, kuru olmayan hazır ıslak eriştelerde kullanıldığında nişastanın yeniden büyüme derecesini azaltabilir ve iyi bir tadı koruyabilir.

2、Nişasta bazlı emülgatörün dondurulmuş gıdalarda kullanımı
Dondurmaya emülgatör eklemek, yağ-su arayüzeyinin belirli mekanik mukavemete sahip bir arayüzey membranı oluşturmasını sağlayabilir, yağ dağılımını ve hava kabarcığı stabilitesini iyileştirebilir, buz kristallerini ince parçacık boyutunda, pürüzsüz bir doku haline getirebilir. Dondurulmuş fermente erişte ürünlerine emülgatör eklenmesi, hamurun iyi bir ağ yapısı oluşturmasını sağlayabilir, hamurun hava tutma özelliklerini, donma-çözülme stabilitesinin mekanik dayanıklılık esnekliğini geliştirebilir ve hamurun yaşlanmasını önleyerek ve kontrol ederek hamura yumuşak bir doku verebilir.

Sodyum karboksimetil nişasta, dondurmada genleşme oranını arttırmak, tadını ve görünümünü iyileştirmek için kullanılabilir, üretim maliyetlerini düşürmek için gıda yapıştırıcısının yerini alabilir ve donma-çözülme stabilitesini iyileştirmek için erişte ürünlerinde kullanılabilir.

Sodyum nişasta fosfat, yağı oksidasyondan korumak için eser metal iyonlarıyla bir kompleks oluşturabilir, yaşlanma süresini kısaltmak için dondurulmuş gıdalarda kullanılabilir ve üretim maliyetlerini düşürmek için yağın, jelatinin ve arap zamkının bir kısmının yerini alabilir.

Hidroksipropil nişasta macunu viskozite stabilitesi, iyi su tutma özelliğine sahip düşük sıcaklıkta depolama, dondurulmuş gıda ve hazır gıdalar için uygundur.

3, içecek uygulamalarında nişasta bazlı emülgatörler
Alkolsüz içeceklerdeki emülgatörler, arayüzey geriliminin etkisini azaltmada rol oynayabilir ve sistemi stabilize etme etkisini elde etmek için karşılıklı çarpışma nedeniyle dağılmış faz partiküllerinin toplanmasını önlemek için arayüzey filmi oluşturabilir.

Düşük viskoziteli oktenil amil süksinat alkolsüz içeceklerde aroma maddelerini stabilize eder ve maliyetleri düşürmek için arap zamkının yerini alabilir.

Emülgatör, sulu fazda emülsifiye edilmiş aroma yağı dispersiyonunun belirli bir aroma gücüne sahip olacaktır ve emülsifiye aromaların oluşumu esas olarak bulanık içeceklerde kullanılır; burada emülgatörün rolü esas olarak yüzen yağı ve çökelmeyi azaltmaktır ve ürünün homojen ve kararlı bir bulanıklık elde etmesini sağlayabilir.

Oktenil amil süksinat, portakal emülsifiye aromalarında daha stabil bir emülsiyon sistemi üretmek için, alkolsüz içeceklerde aromaları stabilize etmek için, gazlı içeceklerde arap zamkı yerine stabilize edici etki için ve aroma baharatlarını, aromatikleri ve vitaminleri kapsüllemek için bir mikrokapsül duvar malzemesi olarak kullanılabilir.

Özel hidrofobik iç ve hidrofilik dış yapısı ile β-CD, gıda endüstrisinde aroma maddeleri ve koruyucuların taşıyıcısı, koruyucu ajanın gıda bileşenleri, emülgatör ve köpürtücü ajan olarak kullanılabilir ve gıdanın fiziksel özelliklerini iyileştirebilir ve çay içeceklerine uygulanan kötü tatların maskelenmesi veya azaltılması, arıtma derecesinin iyileştirilmesinde, kötü tatların maskelenmesinde ve ürünün renginin kahverengileşmesinin önlenmesinde vb. rol oynayabilir, aynı zamanda nane yağı ve tarçın yağı bileşenlerinin ışık ve ısıdan korunması için de kullanılabilir. Nane yağı ve tarçın yağı bileşenlerindeki ışık ve ısıya karşı kararsız maddeleri ve uçucu maddeleri korumak için de kullanılabilir.

Hidroksipropil nişasta elektrolit ve pH değişikliklerinden daha az etkilenir, bu da asitli içeceklere (örn. portakal suyu) daha iyi akışkanlık ve stabilite sağlar.

Fosfat nişastası, portakal suyu içecek boyası üretiminde arap zamkı yerine emülgatör olarak kullanılabilir.

Nişasta Bazlı Gıda Emülgatörlerinin Sorunları ve Beklentileri

Nişasta bazlı gıda emülgatörleri nispeten geniş bir uygulama yelpazesine ulaşmış olsa da, mevcut nişasta bazlı emülgatörlerin üretim ve uygulamasındaki sorunlar, gıda endüstrisinde daha fazla gelişmesini sınırlamıştır.

Sert sentez koşulları, zayıf stabilite (asitlere ve yüksek sıcaklıklara dayanıklı değil, zayıf kesme direnci) ve lipofiliklik eksikliği gibi dezavantajlara sahip olan karboksimetil nişasta, eterifikasyon ve esterifikasyon yoluyla daha fazla hidrofobik modifikasyon yoluyla yüzey aktivitesini iyileştirmek için genellikle hammadde olarak kullanılır.

Hidroksipropil nişasta, üretim sürecinde insan kanı, karaciğer, böbrek ve sinir sistemi üzerinde belirli toksik etkileri olan toksik ve kanserojen kloropropanol kalıntılarına eğilimlidir.

Sodyum nişasta fosfat, hazırlama sürecinde fosfat kalıntısına sahip olacaktır, tıbbi araştırmalar insan vücudundaki optimal kalsiyum-fosfor oranının l:1 olduğunu göstermektedir, uzun süreli aşırı fosfor alımı kemik yapısını değiştirebilir ve osteoporoza yol açabilir.

Nişasta ester asetatın hammaddesi (oktenil süksinik anhidrit) esas olarak ithalata dayanır ve üretim süreci rotası karmaşıktır, reaksiyon verimliliği düşüktür ve yan reaksiyon daha fazladır, bu nedenle daha yüksek bir üretim maliyetine sahiptir.

Hammadde farklılıklarının asetat nişastası pastalarının özellikleri üzerindeki büyük etkisi nedeniyle, gıda güvenliği onaylı hazırlama yöntemleriyle üretilen asetillerin sınırlı olması ve emülsifikasyon özellikleriyle ilgili araştırma eksikliği, asetat nişastasının bir gıda emülgatörü olarak uygulanmasını sınırlamaktadır.

Suda çözünürlüğünün zayıf olması, β-CD'nin uygulama sürecinde zayıf bir miktar-etki ilişkisine yol açmakta ve yüksek fiyatı ve aşırı tüketimin insan vücuduna verdiği zarar, gıda endüstrisindeki geniş uygulamasını sınırlamaktadır.

Özetle, nispeten düşük üretim maliyeti ve iyi uyumluluk, nişasta bazlı emülgatörlerin gıda alanındaki potansiyelini artırmaktadır ve mevcut nişasta bazlı gıda emülgatörlerinin üretim ve uygulama sürecindeki sorunlarını çözmek ve iyi suda çözünürlük, güvenlik ve depolama stabilitesine sahip düşük maliyetli, hazırlanması kolay nişasta bazlı gıda emülgatörlerini daha da geliştirmek büyük pratik öneme ve değere sahiptir.