So zlepšovaním životnej úrovne ľudí sa požiadavky spotrebiteľov na potraviny už neobmedzujú len na primeranú nutričnú hodnotu. Požadujú aj uspokojivé senzorické vlastnosti potravín vrátane vzhľadu, farby, arómy, chuti, konzistencie a čerstvosti.
Ako potravinárske prísady modifikujúce textúru zohrávajú emulgátory v potravinárskom priemysle dôležitú úlohu. Pozrime sa na mechanizmus účinku...emulgátory!
Emulzie
Emulzie sú v potravinách široko zastúpené. Jedna fáza pozostáva z vody alebo vodných roztokov, súhrnne označovaných ako hydrofilná fáza; druhá fáza je organická fáza nemiešateľná s vodou, známa aj ako lipofilná fáza. Keď sa zmiešajú dve nemiešateľné kvapaliny, ako je voda a olej, môžu sa vytvoriť dva typy emulzií, a to emulzie olej vo vode (O/W) a emulzie voda v oleji (W/O). V emulziách olej vo vode je olej dispergovaný vo vode ako drobné kvapôčky, pričom kvapôčky oleja slúžia ako dispergovaná fáza a voda ako spojité médium. Mlieko je typickým príkladom emulzie O/W. Naopak, v emulziách voda v oleji je voda dispergovaná v oleji ako drobné kvapôčky, kde voda pôsobí ako dispergovaná fáza a olej ako spojité médium, pričom margarín je reprezentatívnym príkladom emulzie W/O.
Mechanizmus účinku emulgátorov
Potravinárske emulgátory, nazývané ajpovrchovo aktívne látky, sú látky, ktoré premieňajú nemiešateľné kvapaliny na rovnomerne dispergované emulzie. Ako potravinárske prísady môžu po zapracovaní do potravín výrazne znížiť povrchové napätie medzi olejovou a vodnou fázou, čím vytvárajú stabilné emulzie z nemiešateľného oleja (hydrofóbne látky) a vody (hydrofilné látky).
Na jednej strane emulgátory vytvárajú tenké molekulárne filmy na vzájomne odpudzujúcich sa rozhraniach dvoch fáz, čím znižujú povrchovú voľnú energiu celého systému a vytvárajú nové rozhrania. Molekuly emulgátora obsahujú hydrofilné aj lipofilné skupiny, ktoré sa môžu adsorbovať na vzájomne odpudzujúce povrchy oleja a vody, čím vytvárajú tenké molekulárne vrstvy a znižujú povrchové napätie medzi týmito dvoma fázami. Konkrétne molekuly oleja interagujú s lipofilnými segmentmi emulgátorov, zatiaľ čo molekuly vody interagujú s hydrofilnými segmentmi emulgátorov a interakcia medzi týmito dvoma stranami mení povrchové napätie. Na druhej strane emulgátory vytvárajú ochranné adsorpčné vrstvy na povrchu malých kvapôčok, čím kvapôčkam dodávajú silnú sterickú stabilizáciu. Vo všeobecnosti vyššia dávka emulgátorov vedie k výraznejšiemu zníženiu povrchového napätia. To umožňuje pôvodne nemiešateľným látkam rovnomerne sa zmiešať a vytvoriť homogénny disperzný systém, ktorý mení pôvodný fyzikálny stav, optimalizuje vnútornú štruktúru potravín a zlepšuje ich kvalitu.
Hodnota hydrofilno-lipofilnej rovnováhy
Hydrofilno-lipofilná rovnováha (HLB) hodnota: Emulgátory so silnou hydrofilnosťou vo všeobecnosti tvoria emulzie typu olej vo vode, zatiaľ čo emulgátory so silnou lipofilitou tvoria emulzie typu voda v oleji. Hodnota HLB sa bežne používa na charakterizáciu hydrofilno-lipofilnej rovnováhy emulgátorov a kvantifikáciu ich hydrofilnosti. Pre hodnoty HLB je k dispozícii viacero metód výpočtu:
Vzorec rozdielu: HLB = Hydrofilita hydrofilných skupín−Lipofóbnosť lipofilných skupín
Vzorec pomeru: HLB = Hydrofilita hydrofilných skupín / Lipofóbnosť lipofilných skupín
Hodnotu HLB každého emulgátora je možné určiť experimentálne. Je stanovené, že emulgátory so 100 % lipofilitou (reprezentovanou parafínom) majú hodnotu HLB 0 a emulgátory so 100 % hydrofilitou (reprezentovanou oleátom draselným) majú hodnotu HLB 20. Rozsah medzi 0 a 20 je rozdelený na 20 rovnakých častí, aby sa označila sila hydrofilnosti a lipofility. Vyššia hodnota HLB zodpovedá silnejšej hydrofilnosti, zatiaľ čo nižšia hodnota HLB znamená silnejšiu lipofilitu.
Väčšina emulgátorov potravinárskej kvality sú neiónové povrchovo aktívne látky s hodnotami HLB v rozmedzí od 0 do 20; zodpovedajúce vlastnosti neiónových emulgátorov s rôznymi hodnotami HLB sú uvedené v tabuľke. Naproti tomu iónové povrchovo aktívne látky majú hodnoty HLB v rozmedzí od 0 do 40. Preto sú emulgátory s hodnotami HLB pod 10 prevažne lipofilné, zatiaľ čo tie s hodnotami HLB rovnými alebo vyššími 10 vykazujú hydrofilné vlastnosti.
V prípade zmiešaných emulgátorov sú ich hodnoty HLB aditívne. Preto, keď sa dva alebo viac emulgátorov použije v kombinácii, hodnotu HLB zmiešaného emulgátora možno vypočítať na základe hmotnostných podielov každého zložkového emulgátora: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%
Kde HLBa,b označuje hodnotu HLB zmesi emulgátora a a emulgátora b; HLBa a HLBb predstavujú príslušné hodnoty HLB emulgátora a a emulgátora b; A% a B% predstavujú hmotnostné percentá emulgátora a a emulgátora b v zmesi emulgátorov (tento vzorec platí len pre neiónové emulgátory).
Metódy prípravy a faktory ovplyvňujúce emulgátory
Existujú štyri metódy prípravy emulgátorov, a to metóda suchej gumy, metóda mokrej gumy, metóda miešania olejovo-vodnej fázy a mechanická metóda.
Metóda suchej gumy zahŕňa pridanie vodnej fázy do olejovej fázy obsahujúcej emulgátory. Počas prípravy sa gumový prášok (emulgátor) najprv rovnomerne zmieša s olejom, pridá sa určité množstvo vody a zmes sa rozomelie a emulguje na primárnu emulziu, po ktorej sa pridá voda na zriedenie na plný objem. Metóda mokrej gumy znamená pridanie olejovej fázy do vodnej fázy obsahujúcej emulgátory. Pri príprave sa guma (emulgátor) najprv rozpustí vo vode, čím sa vytvorí gumový sliz ako vodná fáza; potom sa olejová fáza pridáva do vodnej fázy po dávkach a rozomelie na primárnu emulziu, po ktorej sa doplní voda na plný objem. Metóda miešania olejovo-vodnej fázy zahŕňa zmiešanie určitého množstva oleja a vody, jemné rozomletie arabskej gumy v mažiari, pridanie zmesi oleja a vody do nej, aby sa rýchlo rozomelila na primárnu emulziu, a potom zriedenie vodou.
Príprava emulgátorov sa zameriava hlavne na emulgovanie dvoch druhov kvapalín a emulgačný účinok má veľký vplyv na kvalitu emulzií. Medzi hlavné faktory ovplyvňujúce emulgovanie patrí povrchové napätie, viskozita a teplota, čas emulgovania a dávkovanie emulgátorov. Vo všeobecnosti sa vyberajú emulgátory, ktoré dokážu výrazne znížiť povrchové napätie. Optimálna teplota emulgovania pre emulgátory je približne 70 °C.°C; ak sa ako emulgátory používajú neiónové povrchovo aktívne látky, teplota emulgácie nesmie prekročiť ich bod zákalu. Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je dávka emulgátorov, tým stabilnejšie budú vytvorené emulzie.
Čas uverejnenia: 21. júla 2026