امولسیفایر
به هر نوع افزودنی که به تشکیل سوسپانسیون مایع در مایع کمک میکند امولسیفایر میگویند. مانند مخلوط روغن و آب در مارگارین، شیرینی، بستنی، کرمها و سس مایونز. بنابراین امولسیفایرها امولسیونهای روغن در آب (مانند سس مایونز) را تشکیل میدهند و تثبیت میکنند، ترکیبات طعم دهنده محلول در چربی را به طور یکنواخت در سراسر محصول پخش می کنند، از تشکیل کریستالهای بزرگ یخ در محصولات منجمد (مانند بستنی) جلوگیری می کنند و یکنواختی حجم ماده غذایی و ظرافت محصولات پخته شده را بهبود می بخشند. امولسیفایرها ارتباط نزدیکی با تثبیت کننده ها (استابلایزرها) دارند که موادی هستند که حالت امولسیون شده را حفظ میکنند. امولسیفایرها کلید پاسخ به این پرسش هستند که چگونه روغن از سرکه در سس مایونز جدا نمیشود و چرا شکلات را میتوان قالب زد. امولسیفایرها طعم و ظاهر غذا را بهبود میبخشند و برخی نیز در حفظ طراوت و افزایش طول عمر ماده غذایی مفید هستند. سازمان غذا و دارو (FDA) اکثر امولسیفایرهای مورد استفاده در مواد غذایی را تأیید کرده است. استفاده از امولسیفایرها در محصولات غذایی باعث میشود چسبندگی کمتری داشته باشد و خوردن آن راحتتر شود. هیدروکلوئیدها در حال حاضر پرمصرفترین امولسیفایرهای ساخته شده از منابع طبیعی هستند. هیدروکلوئیدها را میتوان برای حمایت از بافت محصول غذایی خاص، افزایش ماندگاری آن و افزودن طعم تغییر داد. خواص امولسیون کنندگی به طور کلی با دو شاخص، یعنی فعالیت امولسیون کننده (EA) و پایداری امولسیون کننده (ES) ارزیابی میشود. در یک سیستم، EA مقدار چربی قابل امولسیون شدن در واحد پروتئین تعریف میشود، در حالی که ES توانایی امولسیون برای مقاومت در برابر تغییرات ساختار آن در یک دوره زمانی معین را بیان میکند.
منابع استحصال امولسیفایر
تعدادی از امولسیفایرها از جلبکها مشتق میشوند که از جمله آنها می توان به آلژین، کاراگینان و آگار اشاره کرد. لسیتینها، مانند آنهایی که در زرده تخم مرغ یافت میشوند، به عنوان عوامل امولسیون کننده نیز استفاده میشوند. گیاهان، از جمله صمغ لوبیا، کاراگینان، پکتین و نشاسته، رایج ترین منابع امولسیفایرها هستند. منابع حیوانی شامل پوسته سخت پوستان و میکروارگانیسم ها نیز منابع استحصال امولسیفایر هستند. لسیتینها از فسفولیپیدهای استخراج شده از سویا و زرده تخم مرغ ساخته میشوند. امولسیفایرهایی که در حال حاضر در تولید مواد غذایی استفاده میشوند، یا محصولات طبیعی خالص شده (از منشاء گیاهی یا حیوانی) هستند یا مواد شیمیایی مصنوعی هستند که ساختارهای بسیار مشابهی با محصولات طبیعی دارند. به عنوان مثال، امولسیفایر لسیتین (E322)، به طور گسترده در محصولات شکلاتی استفاده می شود.همچنین پکتین (E440) یک امولسیفایر پرمصرف میباشد که به طور طبیعی در میوه هایی مانند سیب و گلابی یافت می شود. دستهای از امولسیفایرهای گیاهی به نام مونو دی گلیسیرید و مشتقات آنها حدود 75 درصد از تولید امولسیفایرهای جهان را تشکیل میدهند و معمولاً از روغن نخل یا سویا به دست میآیند. لسیتین که اغلب از روغنهای سویا، کانولا و آفتابگردان به دست میآید نیز یک امولسیفایر رایج است.
ساختار امولسیفایر
امولسیفایرها شامل اجزای آبدوست و چربی دوست هستند. جزء آب دوست شامل گروه های قطبی مانند اسیدهای کربوکسیلیک، اسیدهای سولفونیک و اسیدهای فسفریک است، در حالی که جزء چربی دوست شامل گروههای غیرقطبی مانند هیدروکربنهایی با زنجیره بلند است. گروه هایقطبی مناطقی از یک مولکول با توزیع نابرابر الکترونها هستند، در حالی که الکترونها به طور یکنواخت و یکسان در گروههای غیرقطبی توزیع شدهاند. بخش آبگریز امولسیفایر در فاز چربی و بخش آبدوست در فاز آبی حل میشود و باعث پراکندگی قطرات ریز چربی میشوند. پس از اضافه شدن به مایع غیرقابل اختلاط، مولکولهای امولسیفایر خود را در امتداد لایه به اصطلاح سطحی قرار میدهند که در آن روغن از آب جدا میشود. در اینجا، امولسیفایر به گونه ای قرار میگیرد که انتهای آبدوست آنها به سمت فاز آب و انتهای آبگریز آنها به سمت فاز روغن است و این امکان را فراهم میکند که آب و روغن به خوبی در یکدیگر پراکنده شوند. در نهایت، امولسیفایر امولسیون پایدار، همگن و صاف ایجاد میکند.
طبقه بندی امولسیفایرها
امولسیفایرها را میتوان به چهار نوع اصلی طبقه بندی کرد: یونی، غیر یونی، سیلیکونی و پلیمری. هر نوع امولسیفایر خواص و ویژگیهای منحصر به فردی دارد که آن را برای کاربردهای خاص مناسب میکند. در زیر انواع امولسیفایر با جزئیات بیشتر مورد بحث قرار گرفتهاند:
- امولسیفایرهای یونی
امولسیفایرهای یونی به دو گروه آنیونی و کاتیونی تقسیم میشوند. امولسیفایرهای آنیونی دارای بار منفی هستند و معمولاً در شرایط قلیایی استفاده میشوند، در حالی که امولسیفایرهای کاتیونی دارای بار مثبت هستند و اغلب در شرایط اسیدی استفاده میشوند. نمونه هایی از امولسیفایرهای یونی عبارتند از سدیم لوریل سولفات، بنزالکونیوم کلرید و سدیم استئاروئیل لاکتیلات. - امولسیفایرهای غیر یونی
امولسیفایرهای غیر یونی بار الکتریکی ندارند و در طیف وسیعی از شرایط pH و دما فعالیت می کنند. آنها اغلب در محصولات آرایشی و مراقبت شخصی، مانند لوسیونها و کرمها و همچنین محصولات غذایی مانند سس مایونز و سسهای سالاد استفاده میشوند. نمونه هایی از امولسیفایرهای غیریونی عبارتند از پلی اتیلن گلیکول، سوربیتان اولئات و پلی سوربات 20. - امولسیفایرهای سیلیکونی
امولسیفایرهای سیلیکونی اغلب در محصولات مراقبت شخصی مانند شامپوها، نرم کنندهها و لوسیونها استفاده میشوند. آنها به دلیل توانایی خود در ایجاد بافتی ابریشمی و کمک به صاف شدن و باز شدن گره موها شناخته شدهاند. نمونههایی از امولسیفایرهای سیلیکونی شامل دی متیکون کوپلیول و ستیل دی متیکون است. - امولسیفایرهای پلیمری
امولسیفایرهای پلیمری از مولکول های با زنجیره بلند تشکیل شدهاند و اغلب در کاربردهای صنعتی مانند جوهر و پوشش استفاده می شوند. آنها می توانند ثبات و کنترل ویسکوزیته را بهبود بخشند. نمونه هایی از امولسیفایرهای پلیمری شامل پلی وینیل الکل و پلی وینیل پیرولیدون میباشد.
کارکرد امولسیفایر در تولید صنعتی شکلات
تمام محصولات شکلاتی حاوی 0.5 درصد لسیتین (E322) یا آمونیوم فسفاتید (E442) هستند. این امولسیفایرها برای ایجاد قوام مناسب و قالب زنی به شکلات اضافه میشوند. اگر شکلات در دمای خیلی بالا نگهداری شده باشد، سطح آن ممکن است کدر یا سفید به نظر برسد که به این پدیده «بلوم» میگویند. بلوم یا شکوفه باعث میشود محصول برای مشتری جذابیت کمتری داشته باشد. تری استئارات سوربیتان (E492) می تواند رشد بلوم یا شکوفه را به تاخیر بیندازد.
نقش امولسیفایر در تولید بستنی
بستنی حاوی کریستالهای یخ، هوا، ذرات چربی و مخلوط آبی منجمد نشده است. امولسیفایرها در طول فرآیند انجماد اضافه میشوند تا بافتی نرم تر ایجاد کنند و اطمینان حاصل شود که بستنی پس از سرو به سرعت ذوب نمیشود. آنها همچنین پایداری انجماد و ذوب را بهبود میبخشند. مونو و دی گلیسرید اسیدهای چرب (E471)، لسیتین (E322) و پلی سوربات ها (E432، E436) معمولاً در تولید بستنی استفاده میشوند. همه اینها در مورد دسرهای دیگر مانند شربت، میلک شیک، موس منجمد و ماست منجمد نیز صدق میکند.
کارکرد امولسیفایرها در تولید مارگارین
امولسیفایرها ثبات، بافت و طعم مورد نیاز را به مارگارین میدهند. برای اطمینان از پراکندگی موثر قطرات ریز آب در فاز چربی، مونو و دی گلیسیریدهای اسیدهای چرب (E471) و لستین (E322) به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند.
کاربرد امولسیفایر در صنعت سوسیس سازی
اجزای اصلی سوسیس پروتئین های گوشت، چربی و آب هستند که در یک امولسیون پایدار به هم متصل میشوند. دو امولسیفایرها این امولسیون را تثبیت میکنند و چربی را به صورت ریز در سراسر محصول پخش میکنند. به طور کلی صنایع غذایی از مونو و دی گلیسرید اسیدهای چرب (E471) و استرهای اسید سیتریک (E472c) برای تولید گوشت فرآوری شده استفاده میکنند.
استفاده از امولسیفایر در صنایع داروسازی
داروها از امولسیون ها برای محصور کردن ماده فعال خود استفاده میکنند تا عمر مفید آن طولانی شود و از تداخل با سایر مواد شیمیایی قبل از استفاده جلوگیری شود. امولسیفایر به اثربخشی دوز خاص کمک میکند و باعث میشود دارو به راحتی وارد سیستم گوارشی شود. امولسیفایرها در فرمولاسیونهای دارویی مختلف مانند کرمها، پمادها و داروهای مایع استفاده میشوند. امولسیفایرها به بهبود حلالیت و مطلوبیت زیستی ماده فعال کمک میکنند و جذب آن را برای بدن آسانتر میکنند. امولسیفایرها همچنین میتوانند پایداری و ماندگاری فرمولاسیون را بهبود بخشند.
کاربرد امولسیفایر در صنایع آرایشی بهداشتی
امولسیفایرها در بسیاری از محصولات مراقبت شخصی از جمله لوسیونها، کرمها، شامپوها و نرم کنندهها استفاده میشوند. در این محصولات امولسیفایرها به تثبیت مخلوط روغن و مواد پایه آب کمک میکنند و بافتی صاف و همگن ایجاد میکنند. آنها همچنین جذب محصول را در پوست یا مو بهبود میبخشند و میتوانند خواص مرطوب کنندگی فرمولاسیون را افزایش دهند.
