Z izboljšanjem življenjskega standarda ljudi zahteve potrošnikov po hrani niso več omejene na razumno hranilno vrednost. Zahtevajo tudi zadovoljive senzorične lastnosti hrane, vključno z videzom, barvo, aromo, okusom, konsistenco in svežino.
Kot aditivi za živila, ki spreminjajo teksturo, imajo emulgatorji ključno vlogo v živilski industriji. Oglejmo si mehanizem delovanja...emulgatorji!
Emulzije
Emulzije so v živilih pogosto prisotne. Ena faza je sestavljena iz vode ali vodnih raztopin, ki jih skupaj imenujemo hidrofilna faza; druga faza je organska faza, ki se ne meša z vodo, znana tudi kot lipofilna faza. Ko se zmešata dve nemešljivi tekočini, kot sta voda in olje, lahko nastaneta dve vrsti emulzij, in sicer emulzije olje v vodi (O/W) in emulzije voda v olju (W/O). V emulzijah olje v vodi je olje dispergirano v vodi kot drobne kapljice, pri čemer kapljice olja služijo kot dispergirana faza, voda pa kot neprekinjeni medij. Mleko je tipičen primer emulzije O/W. Nasprotno pa je v emulzijah voda v olju voda dispergirana v olju kot drobne kapljice, kjer voda deluje kot dispergirana faza, olje pa kot neprekinjeni medij, pri čemer je margarina reprezentativna emulzija V/O.
Mehanizem delovanja emulgatorjev
Emulgatorji za živila, imenovani tudipovršinsko aktivne snovi, so snovi, ki pretvarjajo nemešljive tekočine v enakomerno dispergirane emulzije. Kot aditivi za živila lahko po vključitvi v živila znatno zmanjšajo medfazno napetost med oljno in vodno fazo, s čimer tvorijo stabilne emulzije iz nemešljivega olja (hidrofobne snovi) in vode (hidrofilne snovi).
Po eni strani emulgatorji tvorijo tanke molekularne filme na medsebojno odbojnih površinah obeh faz, da znižajo površinsko prosto energijo celotnega sistema in ustvarijo nove vmesnike. Molekule emulgatorjev vsebujejo tako hidrofilne kot lipofilne skupine, ki se lahko adsorbirajo na medsebojno odbojne površine olja oziroma vode, da tvorijo tanke molekularne plasti in zmanjšajo medfazno napetost med obema fazama. Natančneje, molekule olja interagirajo z lipofilnimi segmenti emulgatorjev, medtem ko molekule vode interagirajo s hidrofilnimi segmenti emulgatorjev, interakcija med tema dvema stranema pa spremeni medfazno napetost. Po drugi strani pa emulgatorji tvorijo zaščitne adsorpcijske plasti na površini drobnih kapljic, kar kapljicam daje močno sterično stabilizacijo. Na splošno večji odmerek emulgatorjev vodi do znatnejšega zmanjšanja medfazne napetosti. To omogoča, da se prvotno nemešljive snovi enakomerno zmešajo in tvorijo homogen disperzijski sistem, ki spremeni prvotno fizikalno stanje, optimizira notranjo strukturo živil in izboljša kakovost živil.
Vrednost hidrofilno-lipofilnega ravnovesja
Hidrofilno-lipofilno ravnovesje (HLB) vrednost: Emulgatorji z močno hidrofilnostjo običajno tvorijo emulzije olje v vodi, medtem ko tisti z močno lipofilnostjo tvorijo emulzije voda v olju. Vrednost HLB se običajno uporablja za karakterizacijo hidrofilno-lipofilnega ravnovesja emulgatorjev in kvantificiranje njihove hidrofilnosti. Za vrednosti HLB je na voljo več metod izračuna:
Formula razlike: HLB = Hidrofilnost hidrofilnih skupin−Lipofobnost lipofilnih skupin
Formula razmerja: HLB = Hidrofilnost hidrofilnih skupin / Lipofobnost lipofilnih skupin
Vrednost HLB vsakega emulgatorja je mogoče določiti eksperimentalno. Določeno je, da imajo emulgatorji s 100-odstotno lipofilnostjo (ki jo predstavlja parafin) vrednost HLB 0, tisti s 100-odstotno hidrofilnostjo (ki jo predstavlja kalijev oleat) pa vrednost HLB 20. Območje med 0 in 20 je razdeljeno na 20 enakih delov, da se označi moč hidrofilnosti in lipofilnosti. Višja vrednost HLB ustreza močnejši hidrofilnosti, nižja vrednost HLB pa pomeni močnejšo lipofilnost.
Večina emulgatorjev živilske kakovosti so neionske površinsko aktivne snovi z vrednostmi HLB od 0 do 20; ustrezne lastnosti neionskih emulgatorjev z različnimi vrednostmi HLB so navedene v tabeli. Nasprotno pa imajo ionske površinsko aktivne snovi vrednosti HLB od 0 do 40. Zato so emulgatorji z vrednostmi HLB pod 10 pretežno lipofilni, medtem ko tisti z vrednostmi HLB, enakimi ali večjimi od 10, kažejo hidrofilne lastnosti.
Pri mešanih emulgatorjih so njihove vrednosti HLB aditivne. Zato se lahko pri uporabi dveh ali več emulgatorjev v kombinaciji vrednost HLB mešanega emulgatorja izračuna na podlagi masnih deležev vsakega sestavnega emulgatorja: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%
Kjer HLBa,b označuje vrednost HLB mešanice emulgatorja a in emulgatorja b; HLBa in HLBb predstavljata ustrezni vrednosti HLB emulgatorja a in emulgatorja b; A% in B% pomenita masni delež emulgatorja a in emulgatorja b v mešanem emulgatorju (ta formula velja samo za neionske emulgatorje).
Metode priprave in vplivni dejavniki emulgatorjev
Obstajajo štiri metode priprave emulgatorjev, in sicer metoda suhega gumiranja, metoda mokrega gumiranja, metoda mešanja oljno-vodne faze in mehanska metoda.
Metoda suhega gumija vključuje dodajanje vodne faze oljni fazi, ki vsebuje emulgatorje. Med pripravo se gumijev prah (emulgator) najprej enakomerno zmeša z oljem, doda se določena količina vode, zmes pa se zmelje in emulgira v primarno emulzijo, nato pa se doda voda, da se razredči do polne prostornine. Metoda mokrega gumija pomeni dodajanje oljne faze vodni fazi, ki vsebuje emulgatorje. Pri pripravi se gumi (emulgator) najprej raztopi v vodi, da se kot vodna faza dobi gumijeva sluz; nato se oljna faza v serijah doda vodni fazi in zmelje v primarno emulzijo, nakar se voda dopolni do polne prostornine. Metoda mešanja oljno-vodne faze se nanaša na mešanje določene količine olja in vode, fino mletje akacijevega gumija v terilniku, dodajanje mešanice olja in vode, da se hitro zmelje v primarno emulzijo, nato pa se razredči z vodo.
Priprava emulgatorjev je namenjena predvsem emulgiranju dveh vrst tekočin, učinek emulgiranja pa močno vpliva na kakovost emulzij. Glavni dejavniki, ki vplivajo na emulgiranje, so medfazna napetost, viskoznost in temperatura, čas emulgiranja in odmerek emulgatorjev. Na splošno se izberejo emulgatorji, ki lahko znatno zmanjšajo medfazno napetost. Optimalna temperatura emulgiranja za emulgatorje je približno 70 °C.°C; če se kot emulgatorji uporabljajo neionske površinsko aktivne snovi, temperatura emulgiranja ne sme preseči njihovega motnega mesta. Na splošno velja, da višji kot je odmerek emulgatorjev, bolj stabilne bodo nastale emulzije.
Čas objave: 21. julij 2026