Каким свойствам обладает эмульгатор
Яичный желток испокон веков используется в кулинарии как натуральный эмульгатор
Эмульга́торы (от лат. emulgeo — «дою, выдаиваю») — вещества, обеспечивающие создание эмульсий из несмешивающихся жидкостей.
Натуральные эмульгаторы традиционно использовали в качестве компонентов пищевых продуктов. К числу старейших можно отнести желток и белок жидкого яйца, сапонины (например, отвар мыльного корня).
Современная промышленность использует в качестве эмульгаторов в основном синтетические вещества, а также лецитин (преимущественно соевый).
В пищевой промышленности[править | править код]
Эмульгаторы часто добавляют в пищевые продукты с целью создания и стабилизации эмульсий и других пищевых дисперсных систем. Это стандартный ингредиент майонеза и других готовых соусов, маргаринов и спредов, сливочного масла, шоколада, мороженого. Эмульгаторы определяют консистенцию пищевого продукта, его пластические свойства, вязкость и ощущение «наполненности» во рту.
Наиболее распространёнными являются моно- и диглицериды жирных кислот (Е471), эфиры глицерина, жирных и органических кислот (Е472), лецитины, фосфатиды (Е322), аммонийные соли фосфатидиловой кислоты (Е442), полисорбаты и производные (Е432…Е436), эфиры сорбитана, спэны (Е491…Е496), эфиры полиглицерина и взаимоэтерифицированных рициноловых кислот (Е473).
В косметике[править | править код]
Поскольку многие косметические средства представляют собой эмульсии, для стабилизации применяют эмульгаторы:
- поверхностно-активные вещества (катионные, анионные, амфотерные, неионогенные),
- гидроколлоиды растительного и животного происхождения (агар, пектин, желатин, хитозан, ланолин, холестерин, лецитин),
- синтетические и полусинтетические полимеры (карбопол, метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза и др.).
Механизм действия[править | править код]
Действие эмульгаторов основано на способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) снижать энергию, необходимую для создания свободной поверхности раздела фаз.
Концентрируясь на поверхности раздела смешивающихся фаз, ПАВ снижают межфазное поверхностное натяжение и обеспечивают длительную стабильность композиции.
В зависимости от природы ПАВ они ускоряют образование и стабилизируют тип эмульсии в той дисперсионной среде, где они лучше растворимы.
Разновидности[править | править код]
- эмульгаторы в узком смысле слова;
- пенообразователи — вещества, создающие условия для смешивания газообразной фазы в жидкие и твёрдые пищевые продукты;
- стабилизаторы пены — вещества, добавляемые в жидкие взбитые продукты для предотвращения расслаивания пены.
См. также[править | править код]
- Гомогенизация
- Дизельное топливо
- Пищевые добавки
- Эмульгирование
- Эмульсия фотографическая
- Эмульсия (лекарственная форма)
- Эмульсия
- Дезэмульсация
- Гидрофильное масло
- Гидрофильно-липофильный баланс
Литература[править | править код]
- Эмульсии / Под ред. А. А. Абрамзона. — Химия, 1972. — 447 с. — 4600 экз.
- Основы физической и коллоидной химии / С.А. Балезин, Б.В. Ерофеев, Н.И. Подобаев. — Просвещение, 1975. — 398 с.
- Курс коллоидной химии / Воюцкий С. С.. — 2 изд.. — М., 1975.
- Процессы и аппараты химической технологии / Дытнерский Ю.И.. — изд.. — Москва «Химия», 1995.
- Справочник по оборудованию для комплексной подготовки нефти / К. Арнольд, М. Стюарт. — 3 изд.. — Премиум Инжиниринг, 2011. — С. 776.
Ссылки[править | править код]
- Эмульгаторы при производстве косметики
- Дезэмульгаторы для разрушения эмульсии
1. Определение эмульгатора
Эмульгаторы – это вещества, которые, концентрируясь на поверхности раздела смешивающихся фаз, обеспечивают возможность образования и сохранения в однородном состоянии смеси веществ несмешивающихся в природе, как, например, вода и масло.
В «Законе о пищевых добавках» Японии эмульгаторы определяются как «Вещества, используемые в целях стабилизации, дисперсии, увлажнения, очистки, пенообразования, пеногашения, разделения продуктов питания».
«Законом о продовольственной санитарии» в Японии разрешено использование следующих эмульгаторов:
• эфиры сахарозы и жирных кислот
• глицериды жирных кислот
• пропиленгликоль
• сорбитан
• лецитин
В настоящее время в Японии наиболее массово используются эфиры сахарозы и глицериды жирных кислот. Лецитин, являющийся наиболее распространенным пищевым эмульгатором в Росии и странах СНГ, в виду ограниченности свойств, на крупных японских предприятиях с конца 1970-х годов используется ограничено и всегда в комплексе с эфирами сахарозы жирных кислот или глицеридами.
2. Свойства эмульгаторов
Эмульсирование Дисперсия одного из несмешивающихся веществ в другом и сохранение стабильности полученной структуры.
Дисперсия Эмульсирование мелкодисперсного порошка в суспензию и сохранение однородности структуры.
Смачивание Улучшение влагоудерживающих свойств твердых поверхностей.
Увлажнение Способствование проникновению активных веществ с твердой поверхности во внутрь продукта, улучшение впитываемости и влагопоглощения.
Очистка Смывание частиц с поверхности (например моющее средство).
Пенообразование Поддержание объема пены после взмешивания.
Пеногашение Разрушение пены, образуемой при взмешивании составляющих компонентов.
Разделение Улучшение отделения готовой продукции от оборудования.
Улучшение сохраняемости Предотвращение разрушения структуры, сохранение мягкости продукта.
Стерилизация Предотвращение развития бактерий в продукте.
3. Виды эмульсии
Масло в Воде М/В Молоко, мороженое, майонез и др.
Вода в Масле В/М Масло, маргарин и др.
Вода-Масло-Вода В/М/В Диспергированные частицы водной фазы содержат в себе частицы В/М
Масло-Вода-Масло М/В/М Диспергированные частицы масляной фазы содержат в себе частицы М/В
*Типы В/М/В и М/В/М в основном используются в косметической продукции.
4. Классификация эмульгаторов, используемых в Японии
Натуральные эмульгаторы
Лецитин – один из видов жиров глицерина. Он содержится во всех без исключения животных и растительных тканях и играет важную роль в формировании биологических мембран. В зависимости от природы происхождения лецитин разделяют на желточный (который получают из яичного желтка) и соевый (полученный из соевых бобов).
*лецитин может вызывать пищевые аллергии.
Сапонины обладают высокими пенообразующими свойствами. Среди группы сапонинов выделяют бобовый сапонин, соланин, изоликвиритигенин и др. Сапонины способствуют понижению уровня холестерина, профилактике рака, улучшают иммунитет.
Некоторые вещества из группы сапонинов обладают терпкими и горькими вкусовыми качествами, также выделяют токсичные сапонины.
Стерины – это липофильные вещества, содержащиеся в тканях кожи в свободном состоянии, или образуя эфиры с жирными кислотами. Выделяют фитостерины (стерины растительного происхождения) и холестерины или зоостерины (стерины животного происхождения). Стерины регулируют обмен веществ в клетке и поддерживают увлажнение кожи.
Синтетические эмульгаторы
Эфиры сахарозы жирных кислот разделяются на эфиры сахарозы и жирных кислот и ацетат изобутират сахарозы. Для получения этих добавок используются высшие (стеариновая, олеиновая, пальмитиновая и др.) и низшие (уксусная, изомасляная) жирные кислоты. По сравнению с другими эмульгаторами, обладают широким диапазоном ГЛБ, поэтому также используются для повышения вязкости крахмала, улучшения вкусовых качеств пищи и др.
(1) Эфиры сахарозы и жирных кислот – широкораспространенный эмульгатор, состоящий из сахарозы и жирных кислот. Обладает широким спектром ГЛБ. Эмульгаторы с высоким числом ГЛБ используются в производстве мороженого, сливок и других молочных изделий, тогда как эмульгаторы с низким числом ГЛБ используются в производстве маргаринов, шоколада и др.
(2) Ацетат изобутират сахарозы – это эфир сахарозы, уксусного и изомасляного ангидривов. Не растворяется в воде и применяется в качестве стабилизатора (загустителя) и замутнителя безалкогольных напитков.
Эфиры глицерина – также один из широкоиспользуемых в Японии пищевых эмульгаторов. Эфиры глицерина, или глицериды – это гидрофобные эмульгаторы, которые используют для предотвращения отделения частиц воды в эмульсиях В/М, например, маргарин. Также, при взаимодействии с другими гидрофильными эмульгаторами, эфиры глицерина стабилизируют эмульсию М/В. Кроме этого, эфиры глицерина широко используются в производстве хлебобулочных изделий для замедления процесса черствения хлеба.
Сорбитаны – сложные эфиры ангидросорбита и жирных кислот, не растворимы в воде. Обычно используются вместе с другими эмульгаторами. Спектр использования сорбитанов очень широкий: от стабилизации молочных продуктов и мороженого до жевательной резинки.
Эфиры пропиленгликоля используются вместе с другими эмульгаторами, улучшая пенообразование в мороженом, десертах и т.д., а также обеспечивая стабилильность эффекта других эмульгаторов. Растворяются в тёплых спиртах, гликолях, других органических растворителях; плохо растворяются в воде.
Эфиры полиглицерина: добавки этих групп представляют собой сложные эфиры жирных кислот с полиглицерином. Используются для стабилизации эмульсий В/И и М/В, контроля кристаллизации жиров, дисперсии порошков.
Полисорбаты (PS) — оксиэтилированные сорбитаны, которые обладают прекрасными свойствами стабилизации, пенообразования, дисперсии, увлажнения. Во многих странах, начиная с США и стран ЕС, широко используются как стабилизаторы и солюбилизаторы в производстве шоколада, хлебобулочных изделий, салатных заправок и др.
Пищевая добавка PS 40, использование которой разрешено в странах ЕС, в Японии не используется.
Прочие виды: лактилаты кальция (CSL) и некоторые другие. Использование ограничено.
5. Структура эмульгаторов
Ниже приведены химические формулы основных видов эмульгаторов:
6. Гидрофильность и гидрофобность эмульгаторов
По своей структуре эмульгаторы одновременно состоят из гидрофильных и гидрофобных (липофильных) групп молекул. Представителями гидрофильных групп являются глицерин, сахароза, сорбитан, а представители гидрофобных (липофильных) групп есть жирные кислоты. Эффективность эмульгатора определяется гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) , классификация которого зависит от соотношения гидрофильной и гидрофобной (липофильной) групп молекулы.
7. ГЛБ (гидрофильно-липофильный баланс)
Гидрофильность | Гидрофобность | Величина ГЛБ | Взаимодействие с водой | Область применения |
100 | не растворяется | |||
10 | 90 | 2 | частично растворяется | 1 – 3 не пенящиеся вещества |
20 | 80 | 4 | частично растворяется | 3 – 6 эмульгаторы типа В/М |
30 | 70 | 6 | частично растворяется | |
40 | 60 | 8 | молокообразная эмульсия | 7 – 8 смачиватели |
50 | 50 | 10 | плотная молокообр. эмульсия | 9 – 11 эмульгаторы типа М/В |
60 | 40 | 12 | прозрачная эмульсия | |
70 | 30 | 14 | коллоидный раствор | 13 – 15 моющие вещества |
80 | 20 | 16 | коллоидный раствор | 15 – 18 солюбилизаторы |
90 | 10 | 18 | коллоидный раствор | |
100 | 20 | коллоидный раствор |
ГЛБ пищевых эмульгаторов | |||||||||||||
Наименование | Гидрофильный | Радикал | ГЛБ | ||||||||||
эмульгатора | состав | ОН | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | |
Эфир сахарозы и жирных кислот | Сахароза | 8 | |||||||||||
Эфир глицерина и жирных кислот | Глицерин | 2 | |||||||||||
Эфир моноглицерина и жирных кислот | Эфиры глицерина и органических кислот | 2-5 | |||||||||||
Эфир полиглицерина и жирных кислот | Полиглицерин | 4-12 | |||||||||||
Эфир сорбитана и жирных кислот | Сорбитан сорбит | 2-4 | |||||||||||
Эфир пропиленгликоля и жирных кислот | Пропиленгликоль | 1 | |||||||||||
Лецитин | Эфир глицерина и фосфорной кислоты | ||||||||||||
ГЛБ эфиров сахарозы и жирных кислот
Как видно из приведённой выше таблицы, максимальным диапазоном действия обладают Эфиры сахарозы и Эфиры полиглицерина жирных кислот. Диапазон традиционно используемых лецитина и пропиленгликоля достаточно узок и создает определенные ограничения для использования в производстве.
8. Эфиры сахарозы жирных кислот – основной вид пищевого эмульгатора, используемый в Японии
Эфиры сахарозы и жирных кислот — это неионогенные поверхностно-активные вещества, которые состоят из сахарозы (гидрофильная группа) и природной жирной кислоты, (липофильная группа), и имеют общее название эфиры сахарозы. Это наиболее широко используемый в Японии вид эмульгатора, еще в 1970-х годах получивший статус пищевой добавки, безопасность которого подтверждена успешным использованием в разных сферах пищевой промышленности на протяжении 40 лет. Эфиры сахарозы получили наивысшую оценку производителей Японии благодаря своей полной безопасности для здоровья потребителя, высокой эффективности и многообразию свойств, а также универсальности в использовании в производстве.
Формула эфира сахарозы и жирных кислот
9. Из чего производят эфиры сахарозы и жирных кислот?
Эфир сахарозы и жирных кислот – на 100% безопасный для здоровья человека пищевой эмульгатор, производимый из сырья растительного происхождения.
10. Основные свойства и сфера применения эфиров сахарозы жирных кислот
Наиболее массово эфиры сахарозы используются в следующих случаях:
• для замедления черствения хлебобулочных и кондитерских изделий;
• для стабилизации эмульсии маргарина, мороженного и жиро-содержащих продуках;
• для контроля кристаллизации жиров и сахара, а также контроля вязкости шоколадных масс при производстве шоколада и карамели.
• для увеличения срока годности продукта
• в производстве бисквитов, соусов, сухого молока, баночных напитков, мучных изделий, сурими, салатных заправок, моющих средств, косметики и др.
В контексте пищевых добавок упоминаются разные вещества: красители, консерванты, загустители, ароматизаторы, эмульгаторы. И если о роли первых четырех нетрудно догадаться, то значение последнего упомянутого компонента может вызывать вопросы. Зачем нужны эмульгаторы и как они влияют на здоровье?
Что такое эмульгаторы
Попросту говоря, эмульгаторы – это группа натуральных и синтетических веществ, которые позволяют легко смешивать обычно не смешиваемые ингредиенты. Классическим примером результата работы эмульгаторов является однородная смесь из воды и растительного масла. То есть эти пищевые добавки позволяют создавать ровные, гладкие, нерасслаиваемые массы, которые принято называть эмульсиями. Помимо этого, вещества-эмульгаторы приходят на помощь, когда возникает необходимость превратить некую консистенцию в устойчивую пену.
Эмульгаторы принадлежат к так называемым поверхностно активным веществам. То есть под воздействием этой добавки поверхностное натяжение компонентов смеси снижается, в результате чего все вещества свободно перемешиваются.
Принцип работы эмульгаторов легко объяснить с точки зрения химии. Молекула таких веществ состоит из двух частей: гидролитической (легко связывается с водой) и гидрофобной (обладает свойством связываться с жирами). Эта особенность химической структуры делает эмульгаторы схожими одновременно и с водой, и с жирами, а значит, они без проблем могут образовывать сильные связи сразу с двумя веществами.
Учитывая степень растворимости в разных веществах, эмульгаторы разделяют на гидрофильные и липофильные. Первые лучше проявляют себя в водной основе. Их используют, когда жиры необходимо «растворить» в воде.
Липофильные приходят на помощь, когда масляную основу надо смешать с небольшим количеством воды, в таком случае получают эмульсию «вода в масле».
Но как правило, в промышленных целях одновременно сочетают оба вида эмульгаторов, поскольку эта хитрость помогает создавать более стойкие эмульсии.
Какие бывают
Зависимо от происхождения, эмульгаторы принято разделять на две группы: натуральные и синтетические. Но если первые считаются абсолютно безопасными, то к представителям второй группы следует относиться весьма осторожно.
Натуральные эмульгаторы имеют естественное происхождение. Их получают путем экстракции из натуральных продуктов. Одними из самых популярных эмульгирущих веществ, используемых еще нашими прабабушками, являются сырые куриные яйца. Точнее сказать, лецитин, содержащийся в них.
В современной пищевой промышленности эмульгирущие свойства яиц также не остались невостребованными. Но помимо них, не менее активно используют лецитин, получаемый из сои, пшеницы, кукурузы, чечевицы или гороха. Кроме того, для создания пищевых эмульсий часто применяют и другие вещества растительного либо животного происхождения: агар, желатин, пектин, хитозан, холестерин, ланолин, сапонины.
Синтетические эмульгаторы получают путем модификации натуральных продуктов. Яркий пример таких добавок – моно- и диглицериды жирных кислот. Вещества из этой группы в своем большинстве хоть и являются безопасными, но все же имеют строгие ограничения суточных дозировок. Более того, некоторые компоненты для создания пищевых эмульсий, разрешенные в СНГ, в других странах мира оказались под запретом как токсические. Взять хотя бы вещества с индексами 338, 339, 340 и 341. Эти «ешки» могут вызывать расстройство желудка, а Е477 плохо сказывается на печени и почках.
Когда используют
Эмульгаторы в таблице пищевых добавок занимают позиции от Е322 до Е442, а также от Е470 до Е495. В промышленности их, как правило, используют в производстве жиров и жирной продукции, некоторых напитков, десертов, молочки. Эти вещества также содержатся в некоторых сухих продуктах: супах, порошковом молоке, специях, напитках, предназначенных для растворения в воде. В этом случае добавка позволяет легко развести сухой компонент в жидкости.
Один из популярнейших эмульгаторов – Е407. Основой для него служит получаемый из красных водорослей каррагинан.
Плавленые сырки, джемы, желе, мармелады, творожные и молочные десерты почти всегда содержат в своем составе Е407. К тому же в этих продуктах каррагинан играет роль не только эмульгатора, но и загустителя.
Еще один распространенный компонент пищевых эмульсий – Е322. Именно он представляет собой натуральное вещество лецитин. Как уже упоминалось, в домашних условиях эту добавку легко получить из куриного желтка. В промышленных целях лецитин извлекают из арахиса, сои, рапса и, конечно же, яиц. Это вещество позволяет с легкостью смешивать воду и масло, создавая в итоге стойкие эмульсии. Е322 обычно содержится в майонезах, шоколаде (предотвращает кристаллизацию, сохраняет вязкость), в продуктах из какао бобов, пирожных, некоторых видах диетических десертов.
Вещество Е471 в составе пищевых продуктов встречается также довольно часто. Это эмульгатор, в основе которого содержатся моно- и диглицериды жирных кислот. Считается вполне безопасным для человека. Наши организмы воспринимают эту пищевую добавку как обычные жиры. Е471 широко используется в производстве маргаринов, в кондитерских изделиях, для приготовления кремов и начинок. Его же добавляют в тесто (для достижения однородности и увеличения объема), в мороженое, муссы, взбитые сливки и другие сладости.
Опасные эмульгаторы
Помимо так называемых зеленых (безопасных) эмульгаторов, существуют и вещества, к которым у исследователей есть много вопросов. Например, Е504, он же – карбонат магния, хоть и разрешен к использованию в пищевой промышленности, но при регулярном употреблении может быть вредным.
Исследователи установили, что эта пищевая добавка может вызывать серьезные нарушения в работе сердечно-сосудистой системы. Чаще всего Е504 можно найти в составе шоколадной и кисломолочной продукции, в джемах, мармеладах, кондитерских изделиях и консервированных фруктах.
Карбонат натрия (Е500) во многих странах мира попал под запрет, как вещество, вызывающее болезни желудка и печени. Эту же добавку считают небезопасной для органов дыхательной системы, а также она крайне нежелательна в рационе аллергиков. Еще одна опасная добавка – Е538 (ферроцианид кальция). Специалисты настойчиво советуют отказаться от покупки продукта, в составе которого есть это вещество. Если не желаете получить расстройство желудка и раздражение пищеварительного тракта, тогда не стоит увлекаться пищей, содержащей добавки с индексами 515 или 507. И это только небольшой список синтетических эмульгаторов, которые могут быть опасными.
Рецепты многих продуктов питания предусматривают сочетание в определенных пропорциях масла и водной основы. Без использования эмульгаторов достичь однородной консистенции при смешивании ингредиентов не получится. В домашних условиях решить проблему поможет обычное сырое яйцо, в пищевой промышленности чаще прибегают к синтетическим компонентам, многие из которых не самым лучшим образом сказываются на работе наших организмов. Помните об этом, выбирая в магазине очередное лакомство, напичканное всевозможными «Е».
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru