Med forbedringen av folks levestandard er forbrukernes behov for mat ikke lenger begrenset til rimelig næringsverdi. De krever også tilfredsstillende sensoriske egenskaper ved maten, inkludert utseende, farge, aroma, smak, konsistens og friskhet.
Som teksturmodifiserende tilsetningsstoffer i mat spiller emulgatorer en viktig rolle i næringsmiddelindustrien. La oss ta en titt på virkningsmekanismen tilemulgatorer!
Emulsjoner
Emulsjoner er mye brukt i matvarer. Den ene fasen består av vann eller vandige løsninger, samlet referert til som den hydrofile fasen; den andre fasen er en organisk fase som ikke er blandbar med vann, også kjent som den lipofile fasen. Når to ikke-blandbare væsker som vann og olje blandes, kan det dannes to typer emulsjoner, nemlig olje-i-vann (O/V)-emulsjoner og vann-i-olje (W/O)-emulsjoner. I olje-i-vann-emulsjoner er olje dispergert i vann som små dråper, med oljedråper som den dispergerte fasen og vann som det kontinuerlige mediet. Melk er et typisk eksempel på en O/V-emulsjon. Omvendt, i vann-i-olje-emulsjoner, er vann dispergert i olje som små dråper, hvor vann fungerer som den dispergerte fasen og olje som det kontinuerlige mediet, med margarin som en representativ V/O-emulsjon.
Virkningsmekanismen til emulgatorer
Matemulgatorer, også kaltoverflateaktive stoffer, er stoffer som omdanner ikke-blandbare væsker til jevnt dispergerte emulsjoner. Som tilsetningsstoffer i matvarer kan de redusere grenseflatespenningen mellom olje- og vannfaser betydelig etter at de er blitt innarbeidet i mat, og dermed danne stabile emulsjoner fra ikke-blandbar olje (hydrofobe stoffer) og vann (hydrofile stoffer).
På den ene siden danner emulgatorer tynne molekylære filmer ved de gjensidig frastøtende grensesnittene mellom de to fasene for å senke den frie overflateenergien til hele systemet og generere nye grensesnitt. Emulgatormolekyler inneholder både hydrofile og lipofile grupper, som kan adsorberes til de gjensidig frastøtende overflatene til henholdsvis olje og vann for å danne tynne molekylære lag og redusere grensesnittspenningen mellom de to fasene. Mer spesifikt samhandler oljemolekyler med de lipofile segmentene i emulgatorer, mens vannmolekyler samhandler med de hydrofile segmentene i emulgatorer, og samspillet mellom disse to sidene endrer grensesnittspenningen. På den annen side danner emulgatorer beskyttende adsorpsjonslag på overflaten av små dråper, noe som gir dråpene sterk sterisk stabilisering. Generelt fører en høyere dosering av emulgatorer til en mer betydelig reduksjon i grensesnittspenningen. Dette gjør at opprinnelig ikke-blandbare stoffer blandes jevnt og danne et homogent dispersjonssystem, noe som endrer den opprinnelige fysiske tilstanden, optimaliserer den indre strukturen til maten og forbedrer matkvaliteten.
Hydrofil-lipofil balanseverdi
Den hydrofile-lipofile balansen (HLB) verdi: Emulgatorer med sterk hydrofilisitet danner vanligvis olje-i-vann-emulsjoner, mens de med sterk lipofilisitet danner vann-i-olje-emulsjoner. HLB-verdien brukes vanligvis for å karakterisere den hydrofile-lipofile balansen til emulgatorer og kvantifisere deres hydrofilisitet. Flere beregningsmetoder er tilgjengelige for HLB-verdier:
Differanseformel: HLB = Hydrofilisitet av hydrofile grupper−Lipofobisitet av lipofile grupper
Forholdsformel: HLB = Hydrofilisitet av hydrofile grupper / Lipofobisitet av lipofile grupper
HLB-verdien til hver emulgator kan bestemmes eksperimentelt. Det er fastsatt at emulgatorer med 100 % lipofilisitet (representert av parafinvoks) har en HLB-verdi på 0, og de med 100 % hydrofilisitet (representert av kaliumoleat) har en HLB-verdi på 20. Området mellom 0 og 20 er delt inn i 20 like deler for å indikere styrken av hydrofilisitet og lipofilisitet. En høyere HLB-verdi tilsvarer sterkere hydrofilisitet, mens en lavere HLB-verdi betyr sterkere lipofilisitet.
De fleste emulgatorer av næringsmiddelkvalitet er ikke-ioniske overflateaktive stoffer med HLB-verdier fra 0 til 20. De tilsvarende egenskapene til ikke-ioniske emulgatorer med forskjellige HLB-verdier er listet opp i tabellen. Til sammenligning har ioniske overflateaktive stoffer HLB-verdier fra 0 til 40. Derfor er emulgatorer med HLB-verdier under 10 hovedsakelig lipofile, mens de med HLB-verdier lik eller over 10 viser hydrofile egenskaper.
For blandede emulgatorer er HLB-verdiene deres additive. Derfor, når to eller flere emulgatorer brukes i kombinasjon, kan HLB-verdien til den blandede emulgatoren beregnes basert på massefraksjonene til hver bestanddel av emulgatoren: HLB,b = HLB·A% + HLBb·B%
Der HLBa,b betegner HLB-verdien for blandingen av emulgator a og emulgator b; HLBa og HLBb representerer de respektive HLB-verdiene for emulgator a og emulgator b; A% og B% står for masseprosentene av emulgator a og emulgator b i den blandede emulgatoren (denne formelen gjelder kun for ikke-ioniske emulgatorer).
Fremstillingsmetoder og påvirkningsfaktorer for emulgatorer
Det finnes fire fremstillingsmetoder for emulgatorer, nemlig tørrgummimetoden, våtgummimetoden, olje-vannfase-blandingsmetoden og den mekaniske metoden.
Tørrgummimetoden innebærer å tilsette den vandige fasen til oljefasen som inneholder emulgatorer. Under fremstillingen blandes gummipulveret (emulgator) først jevnt med olje, en viss mengde vann tilsettes, og blandingen males og emulgeres til en primæremulsjon, etterfulgt av tilsetning av vann for å fortynne til fullt volum. Våtgummimetoden innebærer å tilsette oljefasen til den vandige fasen som inneholder emulgatorer. Under fremstillingen løses gummien (emulgator) først opp i vann for å lage gummislim som vandig fase; deretter tilsettes oljefasen til den vandige fasen i omganger og males til en primæremulsjon, hvoretter vann tilsettes til fullt volum. Olje-vann-fase-blandingsmetoden refererer til å blande en viss mengde olje og vann, male akasiegummi fint i en morter, tilsette olje-vann-blandingen for raskt å male til en primæremulsjon, og deretter fortynne med vann.
Fremstilling av emulgatorer har hovedsakelig som mål å emulgere to typer væsker, og emulgeringseffekten har stor innvirkning på emulsjonens kvalitet. Hovedfaktorene som påvirker emulgeringen inkluderer grenseflatespenning, viskositet og temperatur, emulgeringstid og dosering av emulgatorer. Generelt velges emulgatorer som kan redusere grenseflatespenningen betydelig. Den optimale emulgeringstemperaturen for emulgatorer er omtrent 70°C; hvis ikke-ioniske overflateaktive stoffer brukes som emulgatorer, skal emulgeringstemperaturen ikke overstige deres uklarhetspunkt. Generelt sett, jo høyere dosering av emulgatorer, desto mer stabile vil de dannede emulsjonene være.
Publisert: 21. juli 2026