С подобряването на жизнения стандарт на хората, изискванията на потребителите към храната вече не се ограничават само до разумна хранителна стойност. Те изискват и задоволителни сензорни качества на храната, включително външен вид, цвят, аромат, вкус, консистенция и свежест.
Като хранителни добавки, модифициращи текстурата, емулгаторите играят жизненоважна роля в хранителната промишленост. Нека разгледаме механизма на действие на...емулгатори!
Емулсии
Емулсиите са широко разпространени в храните. Едната фаза се състои от вода или водни разтвори, наричани общо хидрофилна фаза; другата фаза е органична фаза, несмесваща се с вода, известна още като липофилна фаза. Когато две несмесващи се течности, като вода и масло, се смесят, могат да се образуват два вида емулсии, а именно емулсии масло-във-вода (O/W) и емулсии вода-в-масло (W/O). При емулсиите масло-във-вода маслото се диспергира във водата като малки капчици, като маслените капчици служат като диспергирана фаза, а водата като непрекъсната среда. Млякото е типичен пример за емулсия O/W. Обратно, при емулсиите вода-в-масло водата се диспергира в маслото като малки капчици, където водата действа като диспергирана фаза, а маслото като непрекъсната среда, като маргаринът е представителна емулсия W/O.
Механизъм на действие на емулгаторите
Хранителни емулгатори, наричани ощеповърхностноактивни вещества, са вещества, които превръщат несмесващи се течности в равномерно диспергирани емулсии. Като хранителни добавки, те могат значително да намалят междуфазовото напрежение между маслената и водната фаза след включване в храната, като по този начин образуват стабилни емулсии от несмесващо се масло (хидрофобни вещества) и вода (хидрофилни вещества).
От една страна, емулгаторите образуват тънки молекулярни филми върху взаимно отблъскващите се повърхности на двете фази, за да намалят свободната повърхностна енергия на цялата система и да генерират нови интерфейси. Молекулите на емулгатора съдържат както хидрофилни, така и липофилни групи, които могат да се адсорбират съответно върху взаимно отблъскващите се повърхности на маслото и водата, за да образуват тънки молекулярни слоеве и да намалят междуфазовото напрежение между двете фази. По-конкретно, маслените молекули взаимодействат с липофилните сегменти на емулгаторите, докато водните молекули взаимодействат с хидрофилните сегменти на емулгаторите и взаимодействието между тези две страни променя междуфазовото напрежение. От друга страна, емулгаторите образуват защитни адсорбционни слоеве върху повърхността на малки капчици, придавайки на капчиците силна стерична стабилизация. Обикновено по-високата доза емулгатори води до по-съществено намаляване на междуфазовото напрежение. Това позволява на първоначално несмесващите се вещества да се смесят равномерно и да образуват хомогенна дисперсионна система, която променя първоначалното физично състояние, оптимизира вътрешната структура на храната и подобрява качеството на храната.
Стойност на хидрофилно-липофилния баланс
Хидрофилно-липофилният баланс (ХЛБ) стойност: Емулгаторите със силна хидрофилност обикновено образуват емулсии масло-във-вода, докато тези със силна липофилност образуват емулсии вода-в-масло. Стойността на HLB обикновено се използва за характеризиране на хидрофилно-липофилния баланс на емулгаторите и количествено определяне на тяхната хидрофилност. Предлагат се множество методи за изчисление на стойностите на HLB:
Формула за разлика: HLB = Хидрофилност на хидрофилните групи−Липофобност на липофилните групи
Формула за съотношение: HLB = Хидрофилност на хидрофилните групи / Липофобност на липофилните групи
HLB стойността на всеки емулгатор може да се определи експериментално. Предвидено е, че емулгаторите със 100% липофилност (представени от парафинов восък) имат HLB стойност 0, а тези със 100% хидрофилност (представени от калиев олеат) имат HLB стойност 20. Диапазонът между 0 и 20 е разделен на 20 равни части, за да се посочи силата на хидрофилността и липофилността. По-високата HLB стойност съответства на по-силна хидрофилност, докато по-ниската HLB стойност означава по-силна липофилност.
Повечето емулгатори за хранителни цели са нейонни повърхностноактивни вещества със стойности на HLB в диапазона от 0 до 20; съответните свойства на нейонните емулгатори с различни стойности на HLB са изброени в таблицата. За разлика от тях, йонните повърхностноактивни вещества имат стойности на HLB в диапазона от 0 до 40. Следователно, емулгаторите със стойности на HLB под 10 са предимно липофилни, докато тези със стойности на HLB равни или по-високи от 10 проявяват хидрофилни характеристики.
За смесените емулгатори, техните HLB стойности са адитивни. Следователно, когато два или повече емулгатора се използват в комбинация, HLB стойността на смесения емулгатор може да се изчисли въз основа на масовите дялове на всеки съставен емулгатор: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%
Където HLBa,b означава HLB стойността на сместа от емулгатор a и емулгатор b; HLBa и HLBb представляват съответните HLB стойности на емулгатор a и емулгатор b; A% и B% означават масовите проценти на емулгатор a и емулгатор b в смесения емулгатор (тази формула е приложима само за нейонни емулгатори).
Методи за приготвяне и фактори, влияещи върху емулгаторите
Съществуват четири метода за приготвяне на емулгатори, а именно метод на суха смола, метод на мокра смола, метод на смесване на маслено-водна фаза и механичен метод.
Методът със суха гума включва добавяне на водната фаза към маслената фаза, съдържаща емулгатори. По време на приготвянето, гумата на прах (емулгатор) първо се смесва равномерно с масло, добавя се определено количество вода и сместа се смила и емулгира в първична емулсия, след което се добавя вода за разреждане до пълния обем. Методът с мокра гума означава добавяне на маслената фаза към водната фаза, съдържаща емулгатори. При приготвянето, гумата (емулгатор) първо се разтваря във вода, за да се получи гумена слуз като водна фаза; след това маслената фаза се добавя към водната фаза на порции и се смила в първична емулсия, след което се добавя вода до пълния обем. Методът на смесване на маслено-водна фаза се отнася до смесване на определено количество масло и вода, фино смилане на акациева гума в хаванче, добавяне на сместа масло-вода към нея за бързо смилане в първична емулсия и след това разреждане с вода.
Приготвянето на емулгатори има за цел основно да емулгира два вида течности, а емулгиращият ефект оказва голямо влияние върху качеството на емулсиите. Основните фактори, влияещи върху емулгирането, включват междуфазово напрежение, вискозитет и температура, време за емулгиране и дозировка на емулгаторите. Обикновено се избират емулгатори, които могат значително да намалят междуфазовото напрежение. Оптималната температура на емулгиране за емулгатори е около 70°F (приблизително 70°F).°C; ако нейонните повърхностноактивни вещества се използват като емулгатори, температурата на емулгиране не трябва да надвишава точката им на помътняване. Най-общо казано, колкото по-висока е дозата на емулгаторите, толкова по-стабилни ще бъдат образуваните емулсии.
Време на публикуване: 21 юли 2026 г.