Эмульгаторы

Эмульгаторы – это вещества, уменьшающие поверхностное натяжение на границе раздела фаз, поэтому их добавляют к пищевым продуктам для получения тонкодисперсных и устойчивых коллоидных систем. В частности, с помощью таких добавок создают эмульсии жира в воде или воды в жире.

Такая способность связана с поверхностно – активными свойствами, поэтому применительно к данной группе пищевых добавок «эмульгатор», «эмульгирующий агент» и «поверхностно-активное вещество» (ПАВ) могут рассматриваться как синонимы.

Хотя основными дефинициями эмульгаторов являются образование, и поддерживание в однородном состоянии смеси не смешиваемых фаз, таких, как масло и вода, в отдельных пищевых системах применение этих добавок может быть связанно не только с эмульгированием, сколько с их взаимодействием с другими пищевыми ингредиентами, например с белками или крахмалом.

Обычно молекулы поверхностно – активных веществ имеют дипольное строение, т.е. состоят из гидрофильных и гидрофобных групп. Гидрофильные группы обеспечивают растворимость ПАВ в воде, а гидрофобные – в неполярных растворителях (спирт, эфир и т.д.). Таким образом, они располагаются на поверхности раздела фаз. В этой связи основные физико-химические свойства, а следовательно и свойства технологические, зависят от химического строения ПАВ и соотношения гидрофильных и гидрофобных групп.

Рис. а. Адсорбция молекул ПАВ в прямых (М/В) – а и обратных (В/М) – б эмульсиях

Рис. б. Положение молекул ПАВ в зависимости от сочетании гидрофильных и лиофильных свойств:

а – гидрофильное взаимодействие; б – лиофильное взаимодействие; в – образование адсорбиционног слоя

Ориентация адсорбционного слоя ПАВ происходит в соответствие с правилом уравнивания полярности Ребиндера (рис. 1), полярная группа молекул ПАВ обращена к полярной жидкости, а неполярный радикал – к неполярной. В связи с этим для прямой эмульсии (рис. а) полярная часть молекул ПАВ будет обрамлять наружную поверхность капли, а в случае обратной эмульсии (рис. б)-её внутреннюю поверхность.

Эффективность эмульгатора можно характеризовать соотношением между гидрофильной и гидрофобной частями молекул ПАВ. Гидрофильные свойства определяются взаимодействием полярных групп молекул ПАВ с водой. Гидрофобный радикал молекул ПАВ обусловливает лиофильное взаимодействие между неполярной цепью молекул ПАВ и маслом. Лиофильное взаимодействие ради кала ПАВ и масла будет гидрофобным по отношению к воде. Иными словами, в этих условиях радикал ПАВ хорошо взаимодействуют с маслом и плохо – с водой.

Поверхностная активность определяется соотношением между гидрофильной и гидрофобной частями молекул ПАВ. Для коротко цепочечных ПАВ (рис.а) преобладает гидрофильное взаимодействие, в результате которого молекулы втягиваются воду. Противоположный эффект обнаруживается в случае длинноцепочечных молекул ПАВ. Гидрофобное взаимодействие по отношению к воде и лиофильное – к маслу обусловливают нахождение этих молекул в масле (см. рис.б). Уравновешивание гидрофильного и лиофильного взаимодействий, так называемый гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ), т.е. определенное оптимальное соотношение действия воды и масла на молекулы ПАВ, определяет условия образования адсорбционного слоя на границе раздела двух жидкостей.

По типу гидрофильных групп различают ионные и неонные ПАВ. Ионные поверхностно-активные вещества дисоциируют в водных растворах на ионы, один из которых поверхностно-активны, другие – наоборот (противо - ионы). В свою очередь, в зависимости от знака заряда поверхностно-активнного иона, они делятся на анионные, катионные и амфотерные. Молекулы неионых ПАВ, естественно, не дисоциируют в растворе.

Поверхностно-активные вещества позволяют регулировать свойства гетерогенных систем, которыми являются пищевое сырьё, полуфабрикаты или готовая пищевая продукция.

Применяемые в пищевой промышленности в пищевой промышленности ПАВ – это не индивидуальные вещества, а многокомпонентные смеси. Химическое название препарата при этом соответствует лишь основной части продукта.

В зависимости от особенностей химической природы эмульгатора, а также специфики пищевой системы, в которую он вводится, некоторые из представителей этого функционального класса пищевых добавок могут иметь смежные технологические функции, например функции стабилизаторов или антиоксидантов. По тем же причинам пищевые добавки других функциональных классов могут проявлять в пищевых системах эмульгирующую способность. К добавкам, способным проявлять эмульгирующие свойства, относятся: краситель Е181 (танины пищевые); загустители Е405 (пропилен-гликольальгинат), Е413 (трагакант), Е461- Е466 (производные целлюлозы с простой эфирной связью), подсластители Е420 (сорбит), Е965 (мальтит), Е967 (ксилит), пеногаситель Е900 (полидиметилсилоксан).

Перечень эмульгаторов, разрешённых к применению при производстве пищевых продуктов в России, приведён в таблице 10.

Таблица 10