Эмульгаторы. 
Пищевая химия. 
Добавки

В эту группу пищевых добавок входят вещества, которые при добавлении к пищевому продукту обеспечивают возможность образования и сохранения однородной дисперсии двух или более несмешивающихся веществ. Под термином «эмульгатор», или «эмульгирующий агент», подразумевают химическое вещество, способное (при растворении или диспергировании в жидкости) образовывать и стабилизировать эмульсию, что достигается благодаря его способности концентрироваться на поверхности раздела фаз и снижать межфазное поверхностное натяжение. Такая способность связана с поверхностно-активными свойствами, поэтому применительно к данной группе пищевых добавок термины «эмульгатор», «эмульгирующий агент» и «поверхностноактивное вещество» (ПАВ) могут рассматриваться как синонимы. Хотя основными функциями эмульгаторов являются образование и поддержание в однородном состоянии смеси несмешиваемых фаз, таких как масло и вода, в отдельных пищевых системах применение этих добавок может быть связано не столько с эмульгированием, сколько с их взаимодействием с другими пищевыми ингредиентами, например с белками или крахмалом.

В качестве первых пищевых эмульгаторов использовались натуральные вещества, в частности камеди, сапонины, лецитин и др., наиболее широко в пищевой индустрии используются синтетические эмульгаторы или продукты химической модификации природных веществ. По химической природе молекулы классических эмульгаторов, являющихся поверхностно-активными веществами, имеют дифильное строение, т. е. содержат полярные гидрофильные и неполярные гидрофобные группы атомов, которые связаны через соединительное звено (основание), отделены друг от друга и располагаются на противоположных концах молекулы. Первые (гидрофильные) обеспечивают растворимость в воде, вторые (гидрофобные) — в неполярных растворителях.

Дифильное строение молекул эмульгаторов обусловливает их склонность к формированию в объемной фазе растворителя ассоциатов, которые называются мицеллами. В зависимости от особенностей строения молекулы эмульгатора, которые будут проявляться в соотношении между гидрофильными свойствами полярной группы и липофильными свойствами неполярной части молекулы ПАВ, могут образовываться как классические мицеллы в воде, так и обращенные мицеллы в неполярных растворителях (маслах и жирах).

Склонность к формированию ассоциатов мицеллярного типа и другие проявления поверхностно-активных свойств зависят от химического строения молекул ПАВ и соотношения размеров полярной и неполярной частей молекулы, которые выражаются в показателе гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ). Чем выше гидрофильность, тем больше величина ГЛБ и тем ярче проявляется способность молекул ПАВ к образованию классических мицелл и стабилизации прямых эмульсий.

В анионных (анионактивных) эмульгаторах гидрофильными группами могут быть ионные формы карбоксильных и сульфонильных групп, в катионактивных — ионные формы соединений аммония с третичным или четвертичным атомом азота (третичные или четвертичные аммониевые основания и соли), в неионогенных эмульгаторах — гидроксильные и кетогруппы, эфирные группировки и др. В цвиттер-ионных эмульгаторах (две валентности «плюс» и «минус») роль гидрофильных групп выполняют ионные группировки, имеющие одновременно и положительный и отрицательный заряды. Например, в молекуле лецитина гидрофильная группировка состоит из отрицательно заряженного остатка фосфорной кислоты и катионной группы четвертичного аммониевого основания холина. Основные виды пищевых эмульгаторов являются неионогенными ПАВ. Исключение составляет цвиттер-ионный лецитин.

По химической природе они относятся к производным одноатомных и многоатомных спиртов, монои дисахаридов, структурными компонентами которых являются остатки кислот различного строения. Применяемые 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 они 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 Е 181 (танины пищевые), загустители Е 405 (пропиленгликоль альгинат), Е 461—Е 466 (производные целлюлозы с простой эфирной связью), подсластители Е 420 (сорбит), Е 967 (ксилит), пеногаситель Е900 (полидиметилсилоксан).

Эмульгаторы, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов в России: лецитин (Е 322), фосфатиды (Е 422), полисорбат 80 (Е 433), полисорбат 60 (Е 435), монои диглицериды жирных кислот и их производные (Е 472а—g), эфиры сахарозы и жирных кислот (Е 473), эфиры полисорбитана (Е 491—496), лактилаты, или эфиры молочной кислоты (Е 481—482) и т. д.

В отдельный функциональный класс выделены эмульгирующие соли — пищевые добавки, основная технологическая функция которых также связана с образованием и стабилизацией дисперсных систем, состоящих из двух или более несмешивающихся фаз, путем снижения межфазного поверхностного натяжения. К этому функциональному классу относятся цитраты натрия (Е 3311—Ш), цитраты калия (Е 3321— Ш), тартраты натрия (Е 3351—И), тартраты калия (Е 3361—И); соли — плавители и комплексообразователи: фосфаты натрия (Е 3391—ш),

фосфаты калия (Е 3401—Ш), пирофосфаты (Е 450, Е 452), применение которых, например, при изготовлении плавленых сыров, позволяет предупредить отделение жира благодаря взаимодействию молекул эмульгирующей соли с белковыми молекулами сырной массы.

Общим свойством, объединяющим эмульгаторы и отличающим их от пищевых добавок других классов, является поверхностная активность, характерная для органических молекул дифильного строения, с выраженными гидрофильной и гидрофобной частями. Молекулы основных эмульгаторов пищевого назначения имеют одинаковую гидрофобную (липофильную) часть, представленную ацилами высших жирных кислот, и отличаются природой (строением) гидрофильной части молекул. Липофильная (гидрофобная) часть эмульгаторов обусловливает различия в поверхностно-активных свойствах. ДСД для эмульгаторов составляет 20—50 мг на 1 кг массы тела человека.

Основные технологические функции эмульгаторов в пищевых продуктах следующие.

• 1. Диспергирование, в частности эмульгирование и пенообразование. ПАВы способны снижать поверхностную энергию на границе раздела фаз с образованием устойчивых дисперсных систем. Такая функция эмульгаторов используется в производстве маргарина, соусов, майонеза, шоколадных напитков.
• 2. Комплексообразование с крахмалом. Взаимодействие эмульгаторов с крахмалом важно для замедления процесса черствения хлеба и хлебобулочных изделий, для снижения клейкости продуктов, улучшения консистенции и однородности продуктов.
• 3. Взаимодейсвие с белками. Взаимодействие эмульгаторов с белками позволяет улучшить структуру продуктов (объем хлеба).
• 4. Изменение вязкости. Эмульгаторы, добавленные в продукты, содержащие сахар, диспергированный в жире, способны снижать вязкость таких продуктов (производство шоколада).
• 5. Модификация кристаллов. Эмульгаторы способны влиять на размер и скорость роста кристаллов жира в производстве маргарина, шоколада, сахара, поваренной соли.
• 6. Смачивание и смазывание. В этом случае эмульгаторы снижают межфазовое натяжение между жидкостью и поверхностью твердых частиц, что обеспечивает быстрое и равномерное распределение жидкости по поверхности твердых частиц. Это свойство применяется в производстве завтраков быстрого приготовления.