Пищевые добавки

Технологические функции эмульгаторов в пищевых системах

Диспергирование, в частности эмульгирование и ценообразование.

Все эмульгаторы — поверхностно-активные вещества, которые способны снижать поверхностную энергию на границе раздела фаз с образованием устойчивых дисперсных систем, состоящих из внутренней дисперсной фазы и внешней дисперсионной среды. В зависимости от природы диспергируемых фаз возможно образование следующих типов пищевых дисперсных систем (таблица 1).

Таблица 1 - Типы дисперсных систем в зависимости от диспергируемых фаз
Таблица 1 — Типы дисперсных систем в зависимости от диспергируемых фаз

Благодаря дифильной природе молекул все эмульгаторы проявляют способность к образованию и стабилизации эмульсионной системы, тип которой зависит от ГЛБ эмульгатора. Эмульгаторы с низкими значениями ГЛБ стабилизируют эмульсии воды в масле, тогда как эмульгаторы с высокими значениями этого показателя — эмульсии масла в воде.

Для каждой конкретной системы требуется эмульгатор с оптимальным значением ГЛБ, которое определяется экспериментально. Другими словами, значение ГЛБ может служить ориентиром при предварительном выборе подходящего эмульгатора.

Функция эмульгатора проявляется в технологиях маргаринов, забеливателей для кофе, соусов, майонезов и различных салатных заправок.

В целом стабильность эмульсий зависит от ряда отдельных факторов, к которым относятся:

  • вязкость дисперсионной среды;
  • электрический заряд;
  • адсорбция твердых частиц на поверхности эмульгируемой фазы;
  • образование моно- или мультимолекулярного слоя на границе раздела фаз при добавлении эмульгатора.

С поверхностной активностью молекул ПАВ связана также их способность стабилизировать системы с газовой дисперсной фазой в жидкой дисперсионной среде (пены). Эффективность стабилизации водных пен характерна для эмульгаторов, содержащих цепи предельных жирных кислот, в связи с чем их можно использовать в качестве пенообразователей, в то время как эмульгаторы, содержащие цепи непредельных жирных кислот, проявляют свойства пеногасителей.

ПАВ применяются в качестве пенообразователей в технологиях различных инстант-продуктов и взбивных масс, а в качестве пеногасителей — в технологиях молочных продуктов и при промышленной переработке яиц.

Пищевые суспензии представляют собой устойчивые дисперсии твердых частиц с размерами от 0,1 до 100 мкм.

Введение поверхностно-активных веществ в такие системы способствует смачиванию твердых частиц, что, в свою очередь, облегчает образование однородного продукта. Обычно в пищевых суспензиях для достижения желаемого результата ПАВ используют вместе со стабилизаторами или загустителями.

Наиболее известным примером пищевых суспензий являются шоколадные напитки.

Солюбилизация. Введение ПАВ в жидкие дисперсные системы улучшает способность образования прозрачных растворов, что является принципиальным для различных жидких пищевых продуктов, содержащих красители и ароматизаторы.

Комплексообразование с крахмалом. Большинство эмульгаторов, молекулы которых содержат ацилы высших жирных кислот, способны к образованию комплексов с растворимой амилозной фракцией

крахмала. Такое взаимодействие является важным для замедления процесса черствения хлеба и хлебобулочных изделий, а также для снижения клейкости продуктов, основанных на восстановлении влажности крахмала.

Комплексное воздействие на крахмал с целью снижения комкования, улучшения консистенции и однородности сопровождается изменением текстуры таких продуктов, как макароны, хлебобулочные и мучные кондитерские изделия.

Взаимодействие с белками

Эмульгаторы, имеющие ионную природу, могут вступать во взаимодействие с белками, что способствует улучшению структурных свойств пищевых продуктов. Например, в хлебе такие ПАВ способны образовывать с пшеничным глютеном комплексы, что приводит к повышению эластичности белков и, как следствие, к увеличению объема хлеба.

Изменение вязкости

Некоторые эмульгаторы при добавлении в пищевые системы, которые содержат кристаллы сахара, диспергированные в жире, способны снижать вязкость системы, адсорбируясь на поверхности частиц гидрофильной природы с образованием гидрофобных оболочек. Гидрофобизация поверхности приводит к повышению сродства природы частиц дисперсной фазы к дисперсионной среде, что проявляется в изменении реологических свойств пищевой системы. Эта технологическая функция ПАВ используется, например, для обеспечения текучести расплавленной шоколадной массы.

Модификация кристаллов

Некоторые эмульгаторы в сочетании с оптимизированными условиями технологического процесса могут оказывать влияние на модификацию полиморфной формы, размер и скорость роста кристаллов жира в таких продуктах, как маргарины, различные жировые смеси, шоколадные массы и арахисовое масло. Оптимизация размеров кристаллов таких жиров обеспечивает улучшение сливочного вкуса и других свойств. Эта функция ПАВ может использоваться также на стадии кристаллообразования при получении сахара и поваренной соли,

Смачивание и смазка

Как правило, ПАВ являются эффективными смачивающими агентами. Однако выбор конкретной добавки будет зависеть от типа смачивания или природы смачиваемой поверхности — восковой, капиллярной или поверхности порошков. Функция эмульгатора в этом случае сводится преимущественно к снижению межфазного натяжения между жидкостью и поверхностью твердых частиц, что обеспечивает более быстрое и равномерное распределение жидкости по поверхности твердых частиц. Смачивающие агенты используются в технологии таких пищевых продуктов, как десертные смеси, высушенные распылением; сливки для кофе; завтраки быстрого приготовления; высушенные овощи и др.

Такие эмульгаторы, как предельные моно- и диглицериды, обладают способностью предотвращать прилипание некоторых пищевых масс к поверхностям пресс-форм, режущих ножей, упаковочных материалов и даже к зубам потребителя. Это свойство добавок глицеридной природы используется в технологии карамельных масс, конфет и жевательной резинки.

Выбор конкретной пищевой добавки определяется особенностями пищевой системы и технологическими задачами, решение которых может быть достигнуто исключительно введением соответствующей пищевой добавки. Предпочтение отдается той из них, совокупность технологических функций которой обеспечит максимальный технологический эффект на фоне наименьшего риска ее применения.

Пищевые продукты и максимальные уровни введения в них различных эмульгаторов представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Максимальные уровни содержания эмульгаторов в пищевых продуктах
Таблица 2 — Максимальные уровни содержания эмульгаторов в пищевых продуктах