Tổng quan về chất nhũ hóa thực phẩm: Các loại, chức năng và ứng dụng

Chất nhũ hóa thực phẩm được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm, từ bánh mì, bánh ngọt đến sô cô la, bơ thực vật, kem và đồ uống. Vai trò cơ bản của chúng là giúp các thành phần như dầu và nước phối hợp với nhau, nhưng chức năng thực tế của chúng trong sản xuất thực phẩm còn rộng hơn nhiều.

 

Tùy thuộc vào chất nhũ hóa và công thức, chúng có thể ảnh hưởngđộ ổn định nhũ tương, kết cấu, độ thông khí, độ nhớt, hiệu suất xử lý và thời hạn sử dụng.

 

Do đó, đối với các nhà sản xuất thực phẩm, việc lựa chọn chất nhũ hóa không chỉ đơn giản là tìm ra thành phần có thể trộn dầu và nước. Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào ứng dụng thực phẩm, công thức, điều kiện chế biến và kết quả cụ thể mà nhà sản xuất mong muốn đạt được.

 

 

Chất nhũ hóa thực phẩm là gì?

 

Chất nhũ hóa thực phẩm là thành phần giúp ổn định hỗn hợp các thành phần thường khó trộn lẫn, chẳng hạn như dầu và nước.

 

Chất nhũ hóa chứa cả phần tương thích với nước và tương thích với dầu. Điều này cho phép chúng tương tác với giao diện giữa các pha khác nhau và giúp tạo ra một hệ thống ổn định hơn.

 

Tuy nhiên, chất nhũ hóa làm được nhiều việc hơn là chỉ ngăn chặn sự phân tách. Tùy thuộc vào cấu trúc hóa học của chúng, chúng cũng có thể tương tác với protein, tinh bột, chất béo và không khí. Đây là lý do tại sao các chất nhũ hóa khác nhau có thể tạo ra những kết quả rất khác nhau ngay cả khi chúng được sử dụng trong cùng một loại thực phẩm.

 

 

Chất nhũ hóa thực phẩm hoạt động như thế nào?

 

Cách thức hoạt động của chất nhũ hóa phụ thuộc phần lớn vào cấu trúc phân tử và sự tương tác của nó với các thành phần khác.

Ở bề mặt phân cách dầu-nước, chất nhũ hóa có thể tự định vị giữa hai pha và làm giảm sức căng bề mặt. Điều này có thể giúp dễ dàng hình thành và duy trì các giọt nhỏ hơn trong quá trình xử lý.

Một số chất nhũ hóa cũng tương tác với protein hoặc tinh bột, có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và kết cấu của thực phẩm thành phẩm.

Kết quả cuối cùng không chỉ phụ thuộc vào chất nhũ hóa mà còn phụ thuộc vào liều lượng, nhiệt độ, điều kiện trộn, thành phần chất béo, hàm lượng nước và các thành phần khác trong công thức.

 

 

Các loại và ứng dụng phổ biến của chất nhũ hóa cấp thực phẩm

 

Mono- và Diglyceride (E471)

Mono- và diglyceride của axit béo là chất nhũ hóa tổng hợp được sử dụng rộng rãi nhất trong thực phẩm trên toàn cầu. Chúng được tạo ra bằng cách phản ứng glycerol với axit béo từ dầu thực vật.

Monoglyceride- một chuỗi axit béo, hai nhóm hydroxyl tự do - là phần có hoạt tính chức năng. Diglyceride có hai chuỗi và phần lớn trơ như chất nhũ hóa.

Sự khác biệt này rất quan trọng vì các sản phẩm thương mại có hàm lượng monoglyceride rất khác nhau:

GMS tiêu chuẩn (Glycerol đơn sắc):40–60% monoglyceride

DMG (Monoglyceride chưng cất):90–95%+ monoglyceride

Nơi chúng được sử dụng:Bánh mì (chống ôi thiu thông qua tạo phức amylose), bánh ngọt (sục khí và ổn định bột), bơ thực vật (nhũ hóa W/O và kiểm soát tinh thể), kem (kết tụ một phần chất béo), kem phủ trên bề mặt.

Thuộc tính chính:HLB khoảng 3,5–4,0. Rắn ở nhiệt độ phòng (gốc stearat). Có sẵn ở dạng bột, vảy, hạt hoặc bột alpha-gel.

Những điều cần biết:Để chống ăn mòn bánh mì, độ tinh khiết của monoglyceride đóng vai trò quan trọng. DMG có độ tinh khiết cao tạo thành phức hợp bao gồm amyloza; diglyceride can thiệp vào cơ chế này. DMG cũng hiệu quả nhất ở dạng tinh thể alpha - dưới dạng gel alpha ngậm nước trước hoặc được chuyển hóa tại chỗ trước khi thêm vào bột nhào.

 

 

SSL - Natri Stearoyl Lactylate (E481)

chất nhũ hóa SSLđược tạo ra bằng cách cho axit stearic phản ứng với axit lactic và tạo thành muối natri. Nó là một loại bột nhạt có HLB xấp xỉ 21 -, một trong những chất nhũ hóa thực phẩm cao nhất - làm cho nó tương thích tốt với nước mặc dù có chuỗi axit béo.

Nơi nó được sử dụng:Bánh mì và bánh cuộn (chất tăng cường gluten chính), bánh ngọt, bánh ngô, các sản phẩm bánh mì có hàm lượng protein cao.

Thuộc tính chính:Liên kết trực tiếp với protein gluten, tăng cường mạng lưới và cải thiện khả năng giữ khí. Tăng khối lượng ổ bánh và kéo dài chất lượng cấu trúc trong thời hạn sử dụng.

Những điều cần biết:SSL là chất nhũ hóa tiêu chuẩn để cải thiện thể tích bánh mì. Trong các công thức giàu protein (có thêm whey, đậu nành hoặc protein đậu), SSL bù đắp cho sự pha loãng gluten bằng các thành phần protein. Liều lượng tiêu chuẩn: 0,25–0,5% bột mì.

 

 

DATEM - Este axit Diacetyl Tartaric của Mono- và Diglyceride (E472e)

chất nhũ hóa DATEMlà một este phức tạp được tạo ra từ mono- và diglyceride phản ứng với anhydrit diacetyl tartaric. Nó điều chỉnh độ đàn hồi nhớt của gluten, cải thiện khả năng giãn nở của bột cùng với độ đàn hồi.

Nơi nó được sử dụng:Bánh mì (đặc biệt là bột đông lạnh và các công thức ngũ cốc nguyên hạt), bánh sừng bò và bột nhào nhiều lớp, hệ thống bánh mì lên men ngắn.

Thuộc tính chính:Cải thiện tỷ lệ độ giãn nở của bột và độ đàn hồi. Đặc biệt hiệu quả khi bột cần nở đều trong quá trình ủ mà không bị rách.

Những điều cần biết:DATEM và SSL giải quyết các thuộc tính gluten khác nhau - SSL thắt chặt mạng lưới gluten; DATEM cải thiện khả năng mở rộng của nó. Được sử dụng cùng nhau, chúng bao gồm cả hai chiều của cấu trúc bánh mì. Sự kết hợp thương mại tiêu chuẩn là SSL + DATEM với tỷ lệ xấp xỉ 2:1.

 

 

Este Sorbitan - Dòng Span (E491–E496)

Este Sorbitan được tạo ra bằng cách phản ứng sorbitan (sorbitol khử nước) với axit béo. Phổ biến nhất là:

 

S-20 (Sorbitan đơn laurat, HLB 8.6):Tính ưa nước nhất trong dòng sản phẩm

S-60 (Sorbitan đơn stearat, HLB 4.7):Chất rắn, được sử dụng trong lớp phủ hỗn hợp và bánh kẹo

S-80 (Sorbitan Monooleat, HLB 4.3):Chất lỏng, được sử dụng trong hệ thống W/O và hóa chất nông nghiệp

 

Nơi chúng được sử dụng:Lớp phủ sôcôla và hợp chất (Span 60 để kiểm soát hiện tượng nở hoa), nhũ tương W/O, mỹ phẩm, chất cô đặc có thể nhũ hóa hóa chất nông nghiệp, hệ thống đồng nhũ hóa kết hợp với polysorbate.

 

Thuộc tính chính:Phạm vi ưa mỡ (HLB 3–9). Thường kết hợp với polysorbate để đạt được HLB mục tiêu - Span 80 + Tween 80 là một trong những cặp chất đồng nhũ hóa phổ biến nhất trong công thức.

 

Polysorbates - Dòng Tween (E432–E436)

Polysorbatđược sản xuất bằng cách etoxyl hóa este sorbitan với 20 mol ethylene oxit. Chuỗi polyethylen glycol làm cho chúng có tính ưa nước mạnh.

 

Polysorbat 60 (T-60, HLB 14.9):Chất rắn dạng sáp, gốc stearate. Dùng trong các món nướng, đánh bông.

Polysorbat 80 (T-80, HLB 15.0):Chất lỏng màu hổ phách, gốc oleate. Được sử dụng trong kem, nước sốt, đồ uống, dược phẩm.

Nơi chúng được sử dụng:Polysorbate 60 trong bánh và kem đánh bông (sục khí và ổn định bọt); Polysorbate 80 trong kem (chất béo kết tụ), hòa tan hương vị, vitamin trong đồ uống.

Thuộc tính chính:HLB cao (14,9–15,0). Hòa tan trong nước. Hiệu quả ở liều lượng rất thấp để ổn định O/W.

Những điều cần biết:Polysorbate 60 được ưa chuộng hơn Polysorbate 80 trong các ứng dụng đánh bông và nướng vì chuỗi axit stearic bão hòa của nó tạo thành một lớp màng bề mặt cứng hơn ở nhiệt độ xử lý. Chuỗi oleic không bão hòa của Polysorbate 80 dễ bị oxy hóa hơn nhưng lỏng hơn, giúp nó tốt hơn cho các ứng dụng xử lý lạnh và chất lỏng.

 

 

Este polyglycerol - PGE (E475)

chất nhũ hóa PGEđược sản xuất bằng cách este hóa glycerol polyme hóa với axit béo. HLB thay đổi (thường là 5–7 đối với các loại gốc stearate) tùy thuộc vào mức độ trùng hợp glycerol.

Nơi nó được sử dụng:Kem (chất béo kết tụ một phần, thể chất và kết cấu), kem phủ trên bề mặt, một số ứng dụng làm bánh.

Thuộc tính chính:Thúc đẩy sự kết tụ một phần chất béo trong hệ thống sữa đông lạnh và sục khí. Được sử dụng cùng với monoglyceride và polysorbates trong kem để tạo mạng lưới chất béo cân bằng.

 

 

PGPR - Polyglycerol Polyricinoleate (E476)

PGPRđược sản xuất từ ​​dầu thầu dầu (axit ricinoleic) và polyglycerol. Nó là một chất lỏng màu hổ phách nhớt.

Nơi nó được sử dụng:Hầu như chỉ có trong lớp phủ sôcôla và hợp chất.

Thuộc tính chính:Giảm giá trị năng suất - lực cần thiết để bắt đầu dòng sô cô la. Bổ sung lecithin, làm giảm độ nhớt của nhựa. Sự kết hợp lecithin + PGPR là hệ thống tiêu chuẩn để quản lý lưu biến sô cô la trong sản xuất thương mại.

Những điều cần biết:PGPR không có chức năng quan trọng nào ngoài sôcôla và các hệ thống liên tục chứa chất béo tương tự. Nó không phải là chất nhũ hóa có mục đích chung.

 

 

Hai loại nhũ tương

 

Hầu hết các chất nhũ hóa thực phẩm đều ổn định một trong hai loại nhũ tương cơ bản:

Dầu trong nước (O/W):Các giọt dầu phân tán trong pha nước liên tục. Ví dụ: sữa, kem, sốt mayonnaise, nước trộn salad, kem cà phê, hầu hết các loại đồ uống. Yêu cầu chất nhũ hóa HLB cao (thường là 8–16).

Nước trong dầu (W/O):Các giọt nước phân tán trong pha dầu liên tục. Ví dụ: bơ, bơ thực vật, một số loại phết. Yêu cầu chất nhũ hóa có HLB thấp (thường là 3–6).

Trong một số ứng dụng - đánh bông trên bề mặt, kem, vụn bánh mì - vai trò của chất nhũ hóa chủ yếu không phải là ổn định nhũ tương lỏng mà là kiểm soát cách chất béo kết tinh và tương tác với không khí hoặc tinh bột. Đây là những hệ thống rắn hoặc bán rắn trong đó khái niệm "loại nhũ tương" ít được áp dụng trực tiếp hơn, nhưng hóa học bề mặt vẫn quyết định kết quả.

 

 

HLB: Số đơn hữu ích nhất

 

cácCân bằng ưa nước-lipophilic (HLB)mô tả vị trí của chất nhũ hóa nằm trên quang phổ giữa hòa tan hoàn toàn trong dầu và hòa tan hoàn toàn trong nước. Thang đo chạy từ 0 đến 20.

 

Phạm vi HLB	Xu hướng	Sử dụng điển hình
1–4	Tính ưa mỡ mạnh	Nhũ tương W/O, chất chống tạo bọt
3–6	Chất nhũ hóa W/O	Margarine, kem lạnh
7–9	Chất làm ướt	Lớp phủ bề mặt, chất phân tán
8–16	chất nhũ hóa O/W	Nước sốt, đồ uống, nước thơm
15–18	chất hòa tan	Hòa tan hương vị và vitamin

 

Chất nhũ hóa thực phẩm được quản lý như thế nào?

 

Chất nhũ hóa thực phẩm là chất phụ gia được phê duyệt ở tất cả các thị trường lớn, tuân theo các thông số kỹ thuật nhận dạng, tiêu chuẩn độ tinh khiết và mức độ sử dụng tối đa.

Chợ	Khung	Hệ thống chỉ định
Hoa Kỳ	FDA - GRAS hoặc kiến ​​nghị về phụ gia thực phẩm	21 CFR (ví dụ: 184.1505 đối với mono- và diglyceride)
EU	Quy định (EC) số 1333/2008	Số E (ví dụ: E471, E481, E472e)
Quốc tế	Codex thực phẩm	số INS
Đánh giá an toàn	JECFA (WHO/FAO)	ADI được thiết lập cho mỗi chất nhũ hóa

 

Trên nhãn thực phẩm thành phẩm, chất nhũ hóa xuất hiện theo tên ("lecithin," "natri stearoyl lactylate") hoặc theo số E ở các thị trường định dạng EU. Người tiêu dùng ngày càng xem xét kỹ lưỡng những tuyên bố này - yếu tố thúc đẩy sự quan tâm đến các chất nhũ hóa tự nhiên (lecithin, lecithin biến đổi enzyme) và các chất thay thế nhãn sạch.

 

Làm thế nào để chọn chất nhũ hóa phù hợp cho ngành của bạn?

 

Một quá trình lựa chọn thực tế có thể bắt đầu với bốn câu hỏi.

Thức ăn là gì?Bánh mì, bánh ngọt, sô cô la, bơ thực vật, kem và các sản phẩm đánh bông có cấu trúc khác nhau.

Vấn đề là gì?Việc tách, thông khí kém, độ nhớt cao, bột yếu, cứng hoặc kết cấu không ổn định có thể yêu cầu các giải pháp hoàn toàn khác nhau.

Những điều kiện xử lý nào được sử dụng?Tốc độ trộn, nhiệt độ, sự đồng nhất, làm mát và bảo quản đều có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của chất nhũ hóa.

Bạn muốn kết quả gì?Mục tiêu có thể là dòng chảy tốt hơn, khối lượng cao hơn, vụn mềm hơn, độ ổn định được cải thiện hoặc quá trình xử lý nhất quán hơn.

Khi những điểm này đã rõ ràng, việc thu hẹp chất nhũ hóa thích hợp sẽ trở nên dễ dàng hơn nhiều.

 

Bạn nên chú ý điều gì khi mua chất nhũ hóa thực phẩm?

 

Đối với một nhà sản xuất thực phẩm, đặc tính kỹ thuật của sản phẩm chỉ là bước khởi đầu. Các yếu tố quan trọng có thể bao gồm độ tinh khiết hoặc hàm lượng hoạt chất, thành phần axit béo nếu có liên quan, dạng vật lý, độ ẩm, hình thức bên ngoài, bao bì, thời hạn sử dụng và độ đồng nhất giữa các lô.

Việc tuân thủ quy định cũng quan trọng không kém. Chất nhũ hóa cần được cấp phép cho ứng dụng và thị trường dự kiến, đồng thời mức sử dụng cuối cùng phải đáp ứng các yêu cầu hiện hành.

Đối với người mua quốc tế, các tài liệu như thông số kỹ thuật, chứng chỉ và thông tin quy định hoặc chất lượng khác cũng có thể giúp việc đánh giá nhà cung cấp dễ dàng hơn nhiều.

 

Tham khảo nhanh: Các chất nhũ hóa thông thường và ứng dụng chính của chúng

 

chất nhũ hóa	Mã EU	Ứng dụng chính	HLB
Mono- và diglyceride (GMS/DMG)	E471	Bánh mì, bánh ngọt, bơ thực vật, kem	~3.5–4.0
SSL	E481	Bánh mì, bánh ngô, bánh ngọt giàu protein	~21
NGÀY	E472e	Bánh mì, bột đông lạnh, ngũ cốc nguyên hạt	Biến
Este Sorbitan (loạt Span)	E491–496	Chất phủ, nhũ tương W/O, chất đồng nhũ hóa	3–9
Polysorbates (Dòng Tween)	E432–436	Kem, bánh, đồ uống, dược phẩm	~15
PGE	E475	Kem, kem phủ trên bề mặt	5–7
PGPR	E476	Độ nhớt sô cô la	~1.5

 

suy nghĩ cuối cùng

 

chất nhũ hóa thực phẩmkhông chỉ là những thành phần được sử dụng để ngăn dầu và nước tách ra. Chúng có thể ảnh hưởng đến cấu trúc, kết cấu, hoạt động chế biến và tính ổn định của nhiều loại thực phẩm khác nhau.

 

TừDMG và GMS trong các sản phẩm bánh mì đến SSL và DATEM trong bánh mì, lecithin và PGPR trong sô cô la và hệ thống chất nhũ hóa trong bơ thực vật, kem và các sản phẩm đánh bông, mỗi ứng dụng có những yêu cầu khác nhau.

 

Việc lựa chọn đúng bắt đầu bằng việc hiểu rõhệ thống thực phẩm, thách thức chế biến và kết quả mong muốn. Khi những điều đó đã rõ ràng, chất nhũ hóa, liều lượng và công thức có thể được tối ưu hóa xung quanh chúng.

 

CHEMSINOnguồn cung cấp thực phẩm chất nhũ hóa cấp cho btiệm bánh mì, bánh ngọt, sô cô la, bơ thực vật, kem, kem tươi và các ứng dụng thực phẩm khác. Nếu bạn đang phát triển một sản phẩm mới hoặc đang tìm kiếm chất nhũ hóa phù hợp hơn cho công thức hiện có, hãy liên hệ với nhóm của chúng tôicho các giải pháp cụ thể của bạn.