امولسیفایرها اینگونه کار می‌کنند

با بهبود استانداردهای زندگی مردم، نیازهای مصرف‌کنندگان برای غذا دیگر محدود به ارزش غذایی معقول نیست. آنها همچنین خواستار کیفیت حسی رضایت‌بخش غذا، از جمله ظاهر، رنگ، عطر، طعم، قوام و تازگی آن هستند.

امولسیفایرها به عنوان افزودنی‌های غذایی اصلاح‌کننده بافت، نقش حیاتی در صنعت غذا ایفا می‌کنند. بیایید نگاهی به مکانیسم عمل آنها بیندازیم.امولسیفایرها!

امولسیون‌ها

امولسیون‌ها به طور گسترده در مواد غذایی وجود دارند. یک فاز شامل آب یا محلول‌های آبی است که در مجموع به عنوان فاز آبدوست شناخته می‌شوند. فاز دیگر یک فاز آلی غیر قابل امتزاج با آب است که به عنوان فاز لیپوفیل نیز شناخته می‌شود. هنگامی که دو مایع غیر قابل امتزاج مانند آب و روغن با هم مخلوط می‌شوند، دو نوع امولسیون می‌توانند تشکیل شوند، یعنی امولسیون‌های روغن در آب (O/W) و امولسیون‌های آب در روغن (W/O). در امولسیون‌های روغن در آب، روغن به صورت قطرات ریز در آب پراکنده می‌شود، که قطرات روغن به عنوان فاز پراکنده و آب به عنوان محیط پیوسته عمل می‌کنند. شیر نمونه بارزی از امولسیون O/W است. برعکس، در امولسیون‌های آب در روغن، آب به صورت قطرات ریز در روغن پراکنده می‌شود، که در آن آب به عنوان فاز پراکنده و روغن به عنوان محیط پیوسته عمل می‌کند و مارگارین یک امولسیون W/O نماینده است.

مکانیسم عمل امولسیفایرها

امولسیفایرهای غذایی که به آنها امولسیفایرهای غذایی نیز گفته می‌شودسورفکتانت‌ها، موادی هستند که مایعات غیرقابل امتزاج را به امولسیون‌های پراکنده یکنواخت تبدیل می‌کنند. به عنوان افزودنی‌های غذایی، آنها می‌توانند پس از ترکیب با غذا، کشش سطحی بین فازهای روغن و آب را به میزان قابل توجهی کاهش دهند و در نتیجه امولسیون‌های پایداری از روغن غیرقابل امتزاج (مواد آبگریز) و آب (مواد آبدوست) تشکیل دهند.

از یک سو، امولسیفایرها لایه‌های مولکولی نازکی را در سطوح دافع متقابل دو فاز تشکیل می‌دهند تا انرژی آزاد سطحی کل سیستم را کاهش داده و سطوح جدیدی ایجاد کنند. مولکول‌های امولسیفایرها حاوی گروه‌های آبدوست و چربی‌دوست هستند که می‌توانند به ترتیب به سطوح دافع متقابل روغن و آب جذب شوند تا لایه‌های مولکولی نازکی تشکیل دهند و کشش سطحی بین دو فاز را کاهش دهند. به طور خاص، مولکول‌های روغن با بخش‌های لیپوفیلی امولسیفایرها در تعامل هستند در حالی که مولکول‌های آب با بخش‌های آبدوست امولسیفایرها در تعامل هستند و تعامل بین این دو طرف، کشش سطحی را تغییر می‌دهد. از سوی دیگر، امولسیفایرها لایه‌های جذبی محافظی را روی سطح قطرات ریز تشکیل می‌دهند و به قطرات تثبیت فضایی قوی می‌دهند. به طور کلی، دوز بالاتر امولسیفایرها منجر به کاهش قابل توجه‌تر کشش سطحی می‌شود. این امر به موادی که در ابتدا امتزاج‌ناپذیر بودند اجازه می‌دهد تا به طور یکنواخت با هم مخلوط شوند و یک سیستم پراکندگی همگن تشکیل دهند که حالت فیزیکی اصلی را تغییر می‌دهد، ساختار داخلی غذا را بهینه می‌کند و کیفیت غذا را بهبود می‌بخشد.

مقدار تعادل آبدوست-لیپوفیل

تعادل آبدوست-لیپوفیل (اچ ال بی) مقدار: امولسیفایرهایی که آب‌دوستی قوی دارند، عموماً امولسیون‌های روغن در آب تشکیل می‌دهند، در حالی که امولسیفایرهایی که چربی‌دوستی قوی دارند، امولسیون‌های آب در روغن تشکیل می‌دهند. مقدار HLB معمولاً برای توصیف تعادل آب‌دوستی-لیپوفیلی امولسیفایرها و تعیین کمیت آب‌دوستی آنها استفاده می‌شود. روش‌های محاسبه متعددی برای مقادیر HLB در دسترس است:

فرمول تفاضل: HLB = آبدوستی گروه‌های آبدوست−چربی‌گریزی گروه‌های لیپوفیل

فرمول نسبت: HLB = آبدوستی گروه‌های آبدوست / چربی‌گریزی گروه‌های چربی‌دوست

مقدار HLB هر امولسیفایر را می‌توان به صورت تجربی تعیین کرد. تصریح شده است که امولسیفایرهایی با ۱۰۰٪ چربی‌دوستی (که با موم پارافین نشان داده می‌شوند) دارای مقدار HLB برابر با ۰ و آنهایی که ۱۰۰٪ آب‌دوستی (که با اولئات پتاسیم نشان داده می‌شوند) دارای مقدار HLB برابر با ۲۰ هستند. محدوده بین ۰ تا ۲۰ به ۲۰ قسمت مساوی تقسیم شده است تا قدرت آب‌دوستی و چربی‌دوستی را نشان دهد. مقدار HLB بالاتر مربوط به آب‌دوستی قوی‌تر است، در حالی که مقدار HLB پایین‌تر به معنای چربی‌دوستی قوی‌تر است.

بیشتر امولسیفایرهای خوراکی، سورفکتانت‌های غیر یونی با مقادیر HLB از 0 تا 20 هستند؛ خواص مربوط به امولسیفایرهای غیر یونی با مقادیر HLB مختلف در جدول فهرست شده است. در مقابل، سورفکتانت‌های یونی دارای مقادیر HLB از 0 تا 40 هستند. بنابراین، امولسیفایرهایی با مقادیر HLB کمتر از 10 عمدتاً لیپوفیل هستند، در حالی که آنهایی که مقادیر HLB برابر یا بالاتر از 10 دارند، ویژگی‌های آبدوستی نشان می‌دهند.

برای امولسیفایرهای مخلوط، مقادیر HLB آنها افزایشی است. بنابراین، هنگامی که دو یا چند امولسیفایر به صورت ترکیبی استفاده می‌شوند، مقدار HLB امولسیفایر مخلوط را می‌توان بر اساس کسر جرمی هر یک از اجزای تشکیل دهنده امولسیفایر محاسبه کرد: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%

که در آن HLBa,b نشان دهنده مقدار HLB مخلوط امولسیفایر a و امولسیفایر b است؛ HLBa و HLBb نشان دهنده مقادیر HLB مربوط به امولسیفایر a و امولسیفایر b هستند؛ A% و B% نشان دهنده درصد جرمی امولسیفایر a و امولسیفایر b در مخلوط امولسیفایر هستند (این فرمول فقط برای امولسیفایر‌های غیر یونی قابل استفاده است).

روش‌های تهیه و عوامل مؤثر بر امولسیفایرها

چهار روش برای تهیه امولسیفایرها وجود دارد که عبارتند از روش صمغ خشک، روش صمغ مرطوب، روش اختلاط فاز روغن-آب و روش مکانیکی.

روش صمغ خشک شامل اضافه کردن فاز آبی به فاز روغنی حاوی امولسیفایرها است. در طول آماده‌سازی، پودر صمغ (امولسیفایر) ابتدا به طور یکنواخت با روغن مخلوط می‌شود، مقدار مشخصی آب اضافه می‌شود و مخلوط آسیاب شده و به امولسیون اولیه تبدیل می‌شود و سپس آب برای رقیق شدن به حجم کامل اضافه می‌شود. روش صمغ مرطوب به معنای اضافه کردن فاز روغنی به فاز آبی حاوی امولسیفایرها است. در آماده‌سازی، صمغ (امولسیفایر) ابتدا در آب حل می‌شود تا لعاب صمغ به عنوان فاز آبی ایجاد شود. سپس فاز روغنی به صورت دسته‌ای به فاز آبی اضافه شده و به امولسیون اولیه آسیاب می‌شود و پس از آن آب به حجم کامل اضافه می‌شود. روش مخلوط کردن فاز روغن-آب به مخلوط کردن مقدار مشخصی از روغن و آب، آسیاب کردن ریز صمغ اقاقیا در هاون، اضافه کردن مخلوط روغن-آب به آن برای آسیاب شدن سریع به امولسیون اولیه و سپس رقیق کردن با آب اشاره دارد.

هدف اصلی تهیه امولسیفایرها، امولسیون کردن دو نوع مایع است و اثر امولسیون‌سازی تأثیر زیادی بر کیفیت امولسیون‌ها دارد. عوامل اصلی مؤثر بر امولسیون‌سازی شامل کشش بین سطحی، ویسکوزیته و دما، زمان امولسیون‌سازی و دوز امولسیفایرها هستند. به‌طورکلی، امولسیفایرهایی انتخاب می‌شوند که بتوانند کشش بین سطحی را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهند. دمای امولسیون‌سازی بهینه برای امولسیفایرها حدود 70 درجه سانتی‌گراد است.°ج؛ اگر از سورفکتانت‌های غیر یونی به عنوان امولسیفایر استفاده شود، دمای امولسیون‌سازی نباید از نقطه ابری شدن آنها تجاوز کند. به طور کلی، هرچه دوز امولسیفایرها بیشتر باشد، امولسیون‌های تشکیل شده پایدارتر خواهند بود.