Τι είναι οι γαλακτωματοποιητές και ποια η λειτουργία τους στα τρόφιμα;

Προσπαθήσατε ποτέ να φτιάξετε ένα απλό ντρέσινγκ από ελαιόλαδο και βαλσάμικο ξύδι; Παρατηρήσατε ότι είναι αδύνατο να διατηρήσετε αυτά τα δύο αναμεμειγμένα χωρίς να ανακατεύετε συνεχώς ή να προσθέτετε κάτι σαν μουστάρδα; Αναρωτηθήκατε πώς οι κατασκευαστές τροφίμων μπορούν να το κάνουν αυτό;

Αν έχετε κοιτάξει σε ετικέτες με διάφορα ντρέσινγκ και σάλτσες, μπορεί να έχετε συναντήσει τη λέξη «γαλακτωματοποιητής» ή «γαλακτωματοποιητής». Αυτό είναι το «μυστικό» των σταθερών επιδέσμων τους, είναι αυτά τα συστατικά που εμποδίζουν το σχίσιμο των μειγμάτων τους. Παρόλο που το όνομά τους μπορεί να ακούγεται αρκετά χημικό, οι γαλακτωματοποιητές έχουν χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα και η λέξη γαλακτωματοποιητής χρησιμοποιείται απλώς για να καλύψει μια σειρά διαφορετικών συστατικών που όλα κάνουν παρόμοια δουλειά:κρατήστε δύο συστατικά αναμεμειγμένα που δεν θέλουν να αναμειχθεί.

Τι είναι το γαλάκτωμα;

Οι γαλακτωματοποιητές σταθεροποιούν τα γαλακτώματα, επομένως για να κατανοήσουμε έναν γαλακτωματοποιητή, θα πρέπει πρώτα να εισάγουμε ένα γαλάκτωμα. Ένα γαλάκτωμα είναι ένα παράδειγμα διασποράς, είναι ένα μείγμα δύο μη αναμίξιμων υγρών. Αυτά τα υγρά μπορούν να αναμειχθούν μεταξύ τους με δύναμη (ένα δυνατό χτύπημα ή ομογενοποιητής), ωστόσο, με την πάροδο του χρόνου θα ξανασχιστούν αυθόρμητα. Σε ένα γαλάκτωμα ένα από τα δύο υγρά θα είναι η συνεχής φάση και το άλλο υγρό θα επιπλέει γύρω από αυτήν τη συνεχή φάση σε ξεχωριστά σταγονίδια.

Στα τρόφιμα το πιο συνηθισμένο παράδειγμα γαλακτώματος είναι αυτό του νερού (π.χ. βαλσάμικο ξύδι) και των ελαίων (π.χ. ελαιόλαδο). Μπορείτε να τα ανακατέψετε με το χέρι, αλλά μόλις τα αφήσετε ήσυχα θα χωριστούν ξανά.

Σταθεροποιητικά γαλακτώματα

Για να αποθηκευτούν τα γαλακτώματα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, επομένως να παραταθεί η διάρκεια ζωής τους, ένα γαλάκτωμα θα πρέπει να σταθεροποιηθεί. Με άλλα λόγια, τα σωματίδια λαδιού δεν θα πρέπει να μπορούν να καθίσουν μαζί, ούτε και τα σωματίδια του νερού. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι με τους οποίους μπορεί να σταθεροποιηθεί ένα γαλάκτωμα:

1. Τροποποιητές επιφάνειας. αυτά τα συστατικά θα κάθονται στην επιφάνεια των σταγονιδίων που επιπλέουν στη συνεχή φάση, εμποδίζοντάς τα από τη συγχώνευσή τους, για το υπόλοιπο αυτής της ανάρτησης, θα ονομάσουμε αυτούς τους γαλακτωματοποιητές
2. Πυκνωτικοί παράγοντες:αυξάνοντας το ιξώδες της συνεχούς φάσης, άρα καθιστώντας την πιο παχύρρευστη, τα σωματίδια δεν θα μπορούν να μετακινηθούν τόσο εύκολα μεταξύ τους, επιβραδύνοντας τη διάσπαση των δύο υγρών
3. Παράγοντες στάθμισης:εάν η πυκνότητα των δύο υγρών είναι πολύ διαφορετική, η καθίζηση ή η επίπλευση θα είναι μια άλλη κινητήρια δύναμη πίσω από τον διαχωρισμό των δύο φάσεων, η ελαφρύτερη φάση θα θέλει να επιπλέει πάνω από την πυκνότερη φάση. Αυτό μπορεί να αποφευχθεί προσθέτοντας αυτούς τους παράγοντες στάθμισης.

Μια σύντομη σημείωση για τον ορισμό του γαλακτωματοποιητή

Ο όρος γαλακτωματοποιητής χρησιμοποιείται με διάφορους τρόπους. Έχω συναντήσει περιπτώσεις όπου οι γαλακτωματοποιητές είναι όλα συστατικά που με κάποιο τρόπο σταθεροποιούν ένα γαλάκτωμα. Σε άλλες περιπτώσεις, οι γαλακτωματοποιητές αναφέρονται μόνο σε συστατικά που σταθεροποιούν ένα γαλάκτωμα τροποποιώντας την επιφάνεια (που είναι ο ορισμός που θα χρησιμοποιήσουμε εδώ). Ένας και πάλι πιο περιοριστικός ορισμός όμως είναι η χρήση γαλακτωματοποιητή για την περιγραφή μόνο των «επιφανειοδραστικών». Θα εξετάσουμε τις επιφανειοδραστικές ουσίες αργότερα, αλλά θα χρησιμοποιήσουμε τον όρο γαλακτωματοποιητής λίγο ευρύτερα εδώ.

Εισαγωγή:γαλακτωματοποιητές

Σε αυτήν την ανάρτηση θα περιγράψουμε τους γαλακτωματοποιητές ως συστατικά που σταθεροποιούν ένα γαλάκτωμα καθισμένοι στην επιφάνεια μεταξύ των δύο φάσεων. Υπάρχουν και πάλι διαφορετικοί τύποι εξαρτημάτων που μπορούν να καθίσουν σε αυτήν την επιφάνεια.

Ο πρώτος και πιο συχνά αναφερόμενος τύπος γαλακτωματοποιητή είναι ο «αμφίφιλος» μόριο. Αυτός ο τύπος είναι ιδιαίτερα σημαντικός για γαλακτώματα λαδιού/νερού. Αμφίφιλο σημαίνει ότι το μόριο έχει τόσο υδρόφοβες όσο και υδρόφιλες ιδιότητες. Με άλλα λόγια, μέρος του μορίου λατρεύει να κάθεται στο νερό, ενώ άλλα μέρη όχι. Αυτά τα υδρόφοβα μέρη προτιμούν να κάθονται σε λάδι για παράδειγμα.

Ωστόσο, το γαλάκτωμα μπορεί επίσης να σταθεροποιηθεί από μη αμφιλικά συστατικά. Αυτή είναι μια σχετικά νέα περιοχή με το πεδίο της έρευνας γαλακτωματοποιητών και, μεταξύ άλλων, εξετάζει τη χρήση σωματιδίων για τη σταθεροποίηση ενός γαλακτώματος. Αυτά τα σωματίδια δεν προτιμούν απαραίτητα να κάθονται στη μία ή στην άλλη φάση. Ο τρόπος με τον οποίο σταθεροποιούν τα γαλακτώματα εστιάζεται επίσης στην πρόληψη της συγχώνευσης των σωματιδίων που επιπλέουν στη συνεχή φάση. Δεν θα επικεντρωθούμε σε αυτόν τον τύπο γαλακτωματοποιητή, ένα ενδιαφέρον, αλλά προηγμένου επιπέδου, άρθρο για το θέμα μπορείτε να βρείτε εδώ.

Πώς λειτουργούν οι αμφίφιλοι γαλακτωματοποιητές;

Τα αμφίφιλα μόρια έχουν μέρη τους που προτιμούν να κάθονται στην υδατική φάση (υδρόφιλα) και μέρη που προτιμούν να κάθονται στη λιπαρή φάση (υδρόφοβα). Σε ένα γαλάκτωμα τα μόρια θα τακτοποιήσουν εκεί υδρόφιλες πλευρές στο λίπος και τις υδρόφιλες πλευρές τους στο νερό. Δείτε παρακάτω για μια απλοποιημένη απεικόνιση.

Υπάρχουν πολλοί από αυτούς τους αμφίφιλους γαλακτωματοποιητές, αλλά θα συζητήσουμε δύο κύριες κατηγορίες με περισσότερες λεπτομέρειες.

Πρωτεΐνες

Οι πρωτεΐνες είναι μεγάλα πολύπλοκα μόρια που αποτελούνται από μια μακριά αλυσίδα αμινοξέων. Κάθε αμινοξύ έχει μια πλευρική αλυσίδα και αυτή η πλευρική αλυσίδα μπορεί να είναι υδρόφιλη ή υδρόφοβη. Μέσα από όλα αυτά τα διαφορετικά αμινοξέα οι πρωτεΐνες θα έχουν τμήματα που είναι υδρόφοβα και τμήματα που είναι πιο υδρόφιλα.

Προκειμένου οι πρωτεΐνες να είναι σωστά επιφανειακά ενεργές θα πρέπει να ξεδιπλωθούν εν μέρει. Κάποια από αυτά μπορεί να συμβούν αυθόρμητα, αλλά μπορεί επίσης να βοηθήσουν, για παράδειγμα, χτυπώντας πρωτεΐνες (που γίνεται όταν φτιάχνετε αφρό ασπράδι αυγού). Δεδομένου ότι αυτές οι πρωτεΐνες είναι αρκετά μεγάλες και ογκώδεις, ο όγκος τους βοηθά στη σταθεροποίηση ενός γαλακτώματος. Σχηματίζουν ένα είδος στρώματος γύρω από τα σωματίδια που καθιστά πιο δύσκολο για παρόμοια σωματίδια να βρουν το ένα το άλλο.

Επιφανειοδραστικές ουσίες

Οι επιφανειοδραστικές ουσίες λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο όπως οι γαλακτωματοποιητές, βρίσκονται και στις δύο φάσεις, αλλά έχουν πολύ διαφορετική δομή. Ενώ οι πρωτεΐνες είναι γενικά πολύ μεγάλα μόρια, τα επιφανειοδραστικά τείνουν να είναι πολύ μικρά. Μοιάζουν με τους γαλακτωματοποιητές στην παραπάνω εικόνα. Έχουν πολύ υδρόφιλο κεφάλι και υδρόφοβη ουρά. Αυτή η ουρά είναι συχνά κάποιου είδους λιπαρό οξύ (ή παρόμοια δομή), γι' αυτό είναι μακριά και αρκετά λεπτή.

Κοινοί γαλακτωματοποιητές στα τρόφιμα

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί γαλακτωματοποιητές που χρησιμοποιούνται στα τρόφιμα. Θα επικεντρωθούμε σε μερικά μόνο εδώ για να σας δώσουμε μερικά παραδείγματα:

• Ένας κρόκος αυγού είναι γαλακτωματοποιητής κυρίως χάρη στη λεκιθίνη που περιέχει η οποία δρα ως επιφανειοδραστικό
• Οι πρωτεΐνες αυγού μπορούν να βοηθήσουν στη σταθεροποίηση της κρέμας
• Μονο- και διγλυκερίδια
• Διάφοροι εστέρες που περιλαμβάνουν λιπαρά οξέα
• Πολυσορβικά (επιφανειοδραστικά)

Επιλογή γαλακτωματοποιητή

Κατά την ανάπτυξη ενός προϊόντος είναι σημαντικό να επιλέγεται ο σωστός τύπος γαλακτωματοποιητή, επειδή υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι. Όταν επιλέγετε έναν γαλακτωματοποιητή, θα πρέπει να ξεκινήσετε με το να ρωτάτε ποια είναι η συνεχής φάση σας και ποια είναι τα σωματίδια που επιπλέουν σε αυτήν τη φάση. Για παράδειγμα, θέλετε να φτιάξετε ένα γαλάκτωμα νερό σε λάδι ή ένα γαλάκτωμα λάδι σε νερό;

Θα πρέπει να επιλέξετε έναν γαλακτωματοποιητή που προτιμά να κάθεται στη συνεχή φάση λίγο περισσότερο από ό,τι στην ασυνεχή φάση.

τιμή HLB

Εδώ είναι χρήσιμη η τιμή HLB, καθώς περιγράφει την υδρόφιλη/λιπόφιλη ισορροπία ενός γαλακτωματοποιητή. Μια υψηλότερη τιμή δείχνει ότι προτιμά να κάθεται στο νερό, ενώ μια χαμηλότερη τιμή το κάνει σχετικά πιο λατρεμένο. Αυτό υπολογίζεται με βάση τα σχετικά μεγέθη των υδρόφοβων και υδρόφιλων περιοχών.

Οι γαλακτωματοποιητές νερό σε λάδι τείνουν να έχουν τιμή HLB 3-7, ενώ αυτοί για γαλακτώματα λάδι σε νερό τείνουν να είναι υψηλότερες, 8-16. Τούτου λεχθέντος, ο ακριβής απαιτούμενος αριθμός εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον ίδιο τον γαλακτωματοποιητή και τα ακριβή συστατικά του προϊόντος σας. Ίσως υπάρχουν ήδη ορισμένοι φυσικοί σταθεροποιητές, γεγονός που μειώνει την ανάγκη για έναν ισχυρό γαλακτωματοποιητή.

Πηγές

Μια καλή σύγκριση μεταξύ επιφανειοδραστικών και πρωτεϊνών ως γαλακτωματοποιητές (Proteins and emulsifiers at liquid interfaces, 2004, P. Wilde).