З покращенням рівня життя людей, потреби споживачів у продуктах харчування більше не обмежуються лише розумною харчовою цінністю. Вони також вимагають задовільних сенсорних якостей їжі, включаючи зовнішній вигляд, колір, аромат, смак, консистенцію та свіжість.
Як харчові добавки, що модифікують текстуру, емульгатори відіграють життєво важливу роль у харчовій промисловості. Давайте розглянемо механізм їхньої дії.емульгатори!
Емульсії
Емульсії широко представлені в харчових продуктах. Одна фаза складається з води або водних розчинів, які разом називають гідрофільною фазою; інша фаза - це органічна фаза, що не змішується з водою, також відома як ліпофільна фаза. Коли дві незмішувані рідини, такі як вода та олія, змішуються, можуть утворюватися два типи емульсій, а саме: емульсії «олія у воді» (O/W) та емульсії «вода в олії» (W/O). В емульсіях «олія у воді» олія диспергована у воді у вигляді крихітних крапельок, причому краплі олії служать дисперсною фазою, а вода - безперервним середовищем. Молоко є типовим прикладом емульсії «олія у воді». І навпаки, у емульсіях «вода в олії» вода диспергована в олії у вигляді крихітних крапельок, де вода діє як дисперсна фаза, а олія - як безперервне середовище, причому маргарин є типовим прикладом емульсії «вода в олії».
Механізм дії емульгаторів
Харчові емульгатори, також званіповерхнево-активні речовини, – це речовини, які перетворюють незмішувані рідини на рівномірно дисперговані емульсії. Як харчові добавки, вони можуть значно знижувати міжфазний натяг між олійною та водною фазами після включення до їжі, тим самим утворюючи стабільні емульсії з незмішуваної олії (гідрофобні речовини) та води (гідрофільні речовини).
З одного боку, емульгатори утворюють тонкі молекулярні плівки на взаємовідштовхувальних поверхнях двох фаз, щоб знизити вільну поверхневу енергію всієї системи та створити нові межі розділу. Молекули емульгаторів містять як гідрофільні, так і ліпофільні групи, які можуть адсорбуватися на взаємовідштовхувальних поверхнях олії та води відповідно, утворюючи тонкі молекулярні шари та зменшуючи міжфазний натяг між двома фазами. Зокрема, молекули олії взаємодіють з ліпофільними сегментами емульгаторів, тоді як молекули води взаємодіють з гідрофільними сегментами емульгаторів, і взаємодія між цими двома сторонами змінює міжфазний натяг. З іншого боку, емульгатори утворюють захисні адсорбційні шари на поверхні крихітних крапельок, надаючи краплям сильної стеричної стабілізації. Як правило, вища доза емульгаторів призводить до більш суттєвого зниження міжфазного натягу. Це дозволяє спочатку незмішуваним речовинам рівномірно змішуватися та утворювати гомогенну дисперсійну систему, що змінює початковий фізичний стан, оптимізує внутрішню структуру їжі та покращує її якість.
Значення гідрофільно-ліпофільного балансу
Гідрофільно-ліпофільний баланс (ГЛБ) значення: Емульгатори з сильною гідрофільністю зазвичай утворюють емульсії типу «олія у воді», тоді як ті, що мають сильною ліпофільністю, утворюють емульсії типу «вода в олії». Значення HLB зазвичай використовується для характеристики гідрофільно-ліпофільного балансу емульгаторів та кількісної оцінки їхньої гідрофільності. Для значень HLB доступні різні методи розрахунку:
Формула різниці: HLB = Гідрофільність гідрофільних груп−Ліпофобність ліпофільних груп
Формула співвідношення: HLB = Гідрофільність гідрофільних груп / Ліпофобність ліпофільних груп
Значення HLB кожного емульгатора можна визначити експериментально. Встановлено, що емульгатори зі 100% ліпофільністю (представлені парафіновим воском) мають значення HLB 0, а емульгатори зі 100% гідрофільністю (представлені олеатом калію) мають значення HLB 20. Діапазон від 0 до 20 поділяється на 20 рівних частин, щоб вказати на силу гідрофільності та ліпофільності. Вище значення HLB відповідає сильнішій гідрофільності, тоді як нижче значення HLB означає сильнішу ліпофільність.
Більшість емульгаторів харчового класу є неіоногенними поверхнево-активними речовинами зі значеннями HLB від 0 до 20; відповідні властивості неіоногенних емульгаторів з різними значеннями HLB наведено в таблиці. Натомість, іонні поверхнево-активні речовини мають значення HLB від 0 до 40. Тому емульгатори зі значеннями HLB нижче 10 є переважно ліпофільними, тоді як ті, зі значеннями HLB, рівними або вище 10, проявляють гідрофільні характеристики.
Для змішаних емульгаторів значення HLB є адитивними. Тому, коли два або більше емульгаторів використовуються в комбінації, значення HLB змішаного емульгатора можна розрахувати на основі масової частки кожного складового емульгатора: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%
Де HLBa,b позначає значення HLB суміші емульгатора a та емульгатора b; HLBa та HLBb представляють відповідні значення HLB емульгатора a та емульгатора b; A% та B% означають масові відсотки емульгатора a та емульгатора b у змішаному емульгаторі (ця формула застосовується лише до неіоногенних емульгаторів).
Методи приготування та фактори впливу емульгаторів
Існує чотири методи приготування емульгаторів, а саме: метод сухого використання камеді, метод вологого використання камеді, метод змішування олійно-водної фази та механічний метод.
Метод сухого отримання гумки передбачає додавання водної фази до олійної фази, що містить емульгатори. Під час приготування порошок гумки (емульгатор) спочатку рівномірно змішують з олією, додають певну кількість води, суміш подрібнюють та емульгують у первинну емульсію, після чого додають воду для розведення до повного об'єму. Метод вологого отримання гумки означає додавання олійної фази до водної фази, що містить емульгатори. Під час приготування гумку (емульгатор) спочатку розчиняють у воді для отримання гумки-слизу як водної фази; потім олійну фазу додають до водної фази партіями та подрібнюють у первинну емульсію, після чого додають воду до повного об'єму. Метод змішування олійно-водної фази передбачає змішування певної кількості олії та води, дрібне подрібнення гумки акації в ступці, додавання суміші олії та води для швидкого подрібнення в первинну емульсію, а потім розведення водою.
Приготування емульгаторів головним чином спрямоване на емульгування двох видів рідин, і ефект емульгування має великий вплив на якість емульсій. Основними факторами, що впливають на емульгування, є міжфазний натяг, в'язкість і температура, час емульгування та дозування емульгаторів. Як правило, вибирають емульгатори, які можуть значно знизити міжфазний натяг. Оптимальна температура емульгування для емульгаторів становить близько 70°C.°C; якщо як емульгатори використовуються неіоногенні поверхнево-активні речовини, температура емульгування не повинна перевищувати точку їх помутніння. Загалом, чим вища доза емульгаторів, тим стабільнішими будуть утворені емульсії.
Час публікації: 21 липня 2026 р.