Uzlabojoties cilvēku dzīves līmenim, patērētāju prasības pēc pārtikas vairs neaprobežojas tikai ar saprātīgu uzturvērtību. Viņi pieprasa arī apmierinošas pārtikas sensorās īpašības, tostarp izskatu, krāsu, aromātu, garšu, konsistenci un svaigumu.
Kā tekstūru modificējošas pārtikas piedevas, emulgatori spēlē būtisku lomu pārtikas rūpniecībā. Apskatīsim darbības mehānismu.emulgatori!
Emulsijas
Emulsijas ir plaši sastopamas pārtikas produktos. Viena fāze sastāv no ūdens vai ūdens šķīdumiem, ko kopā sauc par hidrofilo fāzi; otra fāze ir organiska fāze, kas nešķīst ūdenī, ko sauc arī par lipofīlo fāzi. Sajaucot divus nešķīstošus šķidrumus, piemēram, ūdeni un eļļu, var veidoties divu veidu emulsijas: eļļas-ūdenī (O/W) emulsijas un ūdens-eļļā (W/O) emulsijas. Eļļas-ūdenī emulsijās eļļa ir izkliedēta ūdenī kā sīki pilieni, kur eļļas pilieni kalpo kā izkliedētā fāze, bet ūdens - kā nepārtrauktā vide. Piens ir tipisks O/W emulsijas piemērs. Savukārt ūdens-eļļas emulsijās ūdens ir izkliedēts eļļā kā sīki pilieni, kur ūdens darbojas kā izkliedētā fāze, bet eļļa - kā nepārtrauktā vide, margarīns ir reprezentatīva emulsija Ū/E.
Emulgatoru darbības mehānisms
Pārtikas emulgatori, ko sauc arī parvirsmaktīvās vielas, ir vielas, kas pārveido nesajaucamus šķidrumus vienmērīgi izkliedētās emulsijās. Kā pārtikas piedevas tās var ievērojami samazināt saskarnes spriegumu starp eļļas un ūdens fāzēm pēc pievienošanas pārtikai, tādējādi veidojot stabilas emulsijas no nesajaucamas eļļas (hidrofobiskas vielas) un ūdens (hidrofilas vielas).
No vienas puses, emulgatori veido plānas molekulāras plēves abu fāžu savstarpēji atgrūdošajās saskarnēs, lai samazinātu visas sistēmas virsmas brīvo enerģiju un radītu jaunas saskarnes. Emulgatoru molekulas satur gan hidrofilas, gan lipofilas grupas, kas var adsorbēties attiecīgi uz eļļas un ūdens savstarpēji atgrūdošajām virsmām, veidojot plānus molekulāros slāņus un samazinot saskarnes spriegumu starp abām fāzēm. Konkrētāk, eļļas molekulas mijiedarbojas ar emulgatoru lipofilajiem segmentiem, savukārt ūdens molekulas mijiedarbojas ar emulgatoru hidrofilajiem segmentiem, un mijiedarbība starp šīm divām pusēm maina saskarnes spriegumu. No otras puses, emulgatori veido aizsargājošus adsorbcijas slāņus uz sīku pilienu virsmas, nodrošinot pilieniem spēcīgu sterisko stabilizāciju. Parasti lielāka emulgatoru deva noved pie ievērojamāka saskarnes sprieguma samazinājuma. Tas ļauj sākotnēji nesajaucamām vielām vienmērīgi sajaukties un veidot homogēnu dispersijas sistēmu, kas maina sākotnējo fizikālo stāvokli, optimizē pārtikas iekšējo struktūru un uzlabo pārtikas kvalitāti.
Hidrofilā-lipofilā līdzsvara vērtība
Hidrofilais-lipofilais līdzsvars (HLB) vērtība: Emulgatori ar spēcīgu hidrofilitāti parasti veido eļļas-ūdenī emulsijas, savukārt tie, kuriem ir spēcīga lipofilitāte, veido ūdens-eļļas emulsijas. HLB vērtība parasti tiek izmantota, lai raksturotu emulgatoru hidrofilo-lipofilo līdzsvaru un kvantitatīvi noteiktu to hidrofilitāti. HLB vērtību aprēķināšanai ir pieejamas vairākas metodes:
Atšķirības formula: HLB = Hidrofilo grupu hidrofilitāte−Lipofīlo grupu lipofobitāte
Attiecības formula: HLB = Hidrofilo grupu hidrofilitāte / Lipofīlo grupu lipofobitāte
Katra emulgatora HLB vērtību var noteikt eksperimentāli. Ir noteikts, ka emulgatoriem ar 100% lipofilitāti (ko pārstāv parafīna vasks) HLB vērtība ir 0, bet emulgatoriem ar 100% hidrofilitāti (ko pārstāv kālija oleāts) HLB vērtība ir 20. Diapazons starp 0 un 20 tiek sadalīts 20 vienādās daļās, lai norādītu hidrofilitātes un lipofilitātes stiprumu. Augstāka HLB vērtība atbilst spēcīgākai hidrofilitātei, savukārt zemāka HLB vērtība nozīmē spēcīgāku lipofilitāti.
Lielākā daļa pārtikas kvalitātes emulgatoru ir nejonu virsmaktīvās vielas ar HLB vērtībām no 0 līdz 20; atbilstošās nejonu emulgatoru īpašības ar dažādām HLB vērtībām ir uzskaitītas tabulā. Turpretī jonu virsmaktīvajām vielām HLB vērtības ir no 0 līdz 40. Tāpēc emulgatori ar HLB vērtībām zem 10 pārsvarā ir lipofīli, savukārt tie, kuru HLB vērtības ir vienādas ar 10 vai lielākas, uzrāda hidrofilas īpašības.
Jauktiem emulgatoriem to HLB vērtības ir aditīvas. Tādēļ, ja kombinācijā tiek izmantoti divi vai vairāki emulgatori, jauktā emulgatora HLB vērtību var aprēķināt, pamatojoties uz katras sastāvdaļas emulgatora masas daļu: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%
Kur HLBa,b apzīmē emulgatora a un emulgatora b maisījuma HLB vērtību; HLBa un HLBb apzīmē emulgatora a un emulgatora b attiecīgās HLB vērtības; A% un B% apzīmē emulgatora a un emulgatora b masas procentuālo daudzumu jauktajā emulgatorā (šī formula attiecas tikai uz nejonu emulgatoriem).
Emulgatoru sagatavošanas metodes un ietekmējošie faktori
Emulgatoru pagatavošanai ir četras metodes: sausā gumijas metode, mitrā gumijas metode, eļļas-ūdens fāzes sajaukšanas metode un mehāniskā metode.
Sausās gumijas metode ietver ūdens fāzes pievienošanu eļļas fāzei, kas satur emulgatorus. Pagatavošanas laikā gumijas pulveri (emulgatoru) vispirms vienmērīgi sajauc ar eļļu, pievieno noteiktu daudzumu ūdens, maisījumu samaļ un emulģē primārajā emulsijā, pēc tam pievieno ūdeni, lai atšķaidītu līdz pilnam tilpumam. Mitrās gumijas metode nozīmē eļļas fāzes pievienošanu ūdens fāzei, kas satur emulgatorus. Pagatavošanas laikā gumiju (emulgatoru) vispirms izšķīdina ūdenī, lai izveidotu gumijas gļotas kā ūdens fāzi; pēc tam eļļas fāzi partijās pievieno ūdens fāzei un samaļ primārajā emulsijā, pēc tam papildina ar ūdeni līdz pilnam tilpumam. Eļļas-ūdens fāzes sajaukšanas metode attiecas uz noteikta daudzuma eļļas un ūdens sajaukšanu, akācijas gumijas smalku sasmalcināšanu piestā, eļļas-ūdens maisījuma pievienošanu, lai ātri sasmalcinātu primārajā emulsijā, un pēc tam atšķaidīšanu ar ūdeni.
Emulgatoru pagatavošanas galvenais mērķis ir emulģēt divu veidu šķidrumus, un emulgācijas efekts būtiski ietekmē emulsiju kvalitāti. Galvenie faktori, kas ietekmē emulgāciju, ir starpfāžu spraigums, viskozitāte un temperatūra, emulgācijas laiks un emulgatoru deva. Parasti tiek izvēlēti emulgatori, kas var ievērojami samazināt starpfāžu spraigumu. Optimālā emulgācijas temperatūra emulgatoriem ir aptuveni 70°C; ja kā emulgatorus izmanto nejonu virsmaktīvās vielas, emulgācijas temperatūra nedrīkst pārsniegt to duļķošanās punktu. Parasti, jo lielāka ir emulgatoru deva, jo stabilākas būs izveidotās emulsijas.
Publicēšanas laiks: 2026. gada 21. jūlijs