Potravinářské aditivní látky: Emulgátory

7.7

Potravinářské aditivní látky: Emulgátory

Doc. Ing. Michal Voldřich, CSc.

Přehled látek, základní vlastnosti

První potravinářské emulgátory používané v potravinářském průmyslu byly přírodní látky, např. gumy, polysacharidy, saponiny, lecitin, lipoproteiny aj. Hlavní vývoj v oblasti potravinářských emulgátorů proběhl v 1. polovině 20. století. Použití mon- a diglyceridů do margarinů se uvádí již v r. 1921, avšak průmyslová produkce začala až koncem 30. let.

V literatuře se uvádějí různé termíny: surfactant, surface-active agents, emulgátory (emulsifiers) a emulgační činidla (emulsifying agents), přičemž se různě zaměňují. Termínem emulgátor nebo emulgační prostředek se definuje chemikálie, která je schopná podporovat emulgaci nebo stabilizaci emulze nebo pěny mezifázovým působením. V některých potravinářských aplikacích může být termín emulgátor zavádějící, protože aktuální funkce ve výrobku nemusí být vůbec spojena s emulgací, nýbrž s interakcí s jinými potravinářskými složkami, např. škrobem a proteinem.

Emulgátory nebo povrchově aktivní látky se klasifikují různě:

1. podle náboje:

   • aniontové (negativní náboj na aktivní části molekuly),

   • kationtové (kladný náboj na aktivní části molekuly),

   • neiontové: molekula bez náboje má lipofilní a hydrofilní segmenty (monoglyceridy s dlouhým řetězcem mastné kyseliny),

   • amfoterní: je buď kationtový nebo aniontový v závislosti na pH roztoku,

   • "zwitterionic“: v povrchově aktivní části může být přítomen jak kladný, tak záporný náboj;

2. podle hydrofilní-lipofilní bilance (hydrophilic-lipophilic balance, HLB);

3. podle rozpustnosti;

4. podle funkčních skupin: nasycené/nenasycené, kyseliny, alkoholy, etylenoxid aj.

V Evropě jsou emulgátory regulovány Evropskou asociací výrobců potravinářských emulgátorů (European Food Emulsifier Manufacturers Association, EFEMA).

Hlavní funkce povrchově aktivních látek v potravinách jsou:

1. emulgace

   Emulgátory s nízkou hodnotou HLB stabilizují emulze voda v oleji (v/o), emulgátory s vysokou hodnotou HLB stabilizují emulze olej ve vodě (o/v); optimální hodnota HLB pro určitý systém se určí experimentálně.

   Uplatnění: margarin, běloba do kávy, krémovité salátové zálivky (dressingy).

2. tvorba komplexů se škrobem (zamezení stárnutí)

   Uplatnění: zamezení stárnutí chleba a pečiva, zamezení lepkavosti (stickiness) u rekonstituovaných výrobků na bázi škrobu, např. instantní bramborové kaše a těstovin.

3. interakce s proteiny

   Emulgátory s iontovou strukturou, např. s pšeničným lepkem v chlebu, zvýší se elastičnost proteinu a tím objem chleba.

4. modifikace viskozity

   U potravin, které obsahují krystaly cukru dispergované v tuku, snižují viskozitu systému tím, že tvoří potah na krystalech cukru.

   Uplatnění: modifikace tokových vlastností roztavené čokolády.

5. tvorba pěny a aerace

   Emulgátory obsahující nasycené mastné kyseliny podporují šlehatelnost (stabilizují pěny): instantní dezerty, směsi na koláče, krémy.

   Emulgátory obsahující nenasycené mastné kyseliny potlačují tvorbu pěny: mléčné výroby a zpracování vajec.

6. modifikace textury

   Působením na škrob se zlepšuje konzistence a jednotnost: makarony, dehydratované brambory, chléb a pečivo.

7. mazání (lubrication)

   Nasycené mono- a diglyceridy mají dobré mazací vlastnosti, snižuje se lepivost, např. karamelu na nůž při řezání, na obal, na zuby nebo žvýkaček.

8. modifikace krystalů

   Emulgátory modifikují polymorfní formu, velikost a rychlost růstu krystalů tuku: margarin, shortening, čokoláda, podzemnicové máslo; optimální velikost krystalů tuku zvyšuje krémovitost a zvyšuje účinnost pečení.

9. smáčení (wetting)

   Emulgátory snižují mezifázové napětí mezi tekutým a pevným povrchem, tekutina se rychleji rozprostírá po povrchu: spreyově sušené směsi na dezerty, běloba do kávy, nápoje v prášku, instantní snídaně, rehydratace sušené zeleniny aj.

10. rozpouštění

    Lepší tvorba, disperzí tekutina v tekutině, vznikají čiré roztoky: barviva a ochucující prostředky.

11. "demulsification“ - zamezování tvorbě pěny (antifoaming)

    Např. zmrzliny.

12. zvýšení chutnosti (palatability)

    Emulgací lipidového systému se zvýší chutnost, např. žvýkačky, polev (icings), cukrářských polev (coatings).

13. suspenze

    Povrchově aktivní látky smáčejí nerozpustné částice, čímž napomáhají rozptýlení nerozpustného materiálu v tekutém prostředí, zajistí se jednotnost výrobků: čokoládové nápoje.

14. disperze

Disperze pevných látek, tekutin a plynů závisí na snížení mezifázové energie povrchově aktivním činidlem.

Nejběžnější emulgátory, jejich HLB-hodnota, ADI-hodnota jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1: Povrchově aktivní látky používané v potravinách

ADI - mg/kg tělesné hmotnosti
GRAS - obecně považované za nezávadné
GMP - dobrá výrobní praxe

Monoglyceridy

Nejčastěji používané potravinářské emulgátory, statut GRAS. Jsou lipofilní, neiontové, působí jako emulgátory a stabilizátory, např.: zmrzliny, pekařské výrobky, shorteningy, margariny, toppings, běloba, těstoviny, cukrovinky, výrobky z brambor, multivitaminové přípravky a snacky.

Sorbitanové estery

Lipofilní, neiontové emulgátory, nejčastěji se používá sorbitol monostearát (E 491) a tristearát (E 492). Působí jako emulgátory, aerační činidla a mazadla v pečivu, toppingách, bělobách, cukrovinkářských polevách, aktivních sušených kvasinkách a jako modifikátory krystalů v margarinu.

Polysorbáty

Patří sem polysorbát 20, 60, 65 a 80. Jsou to neiontové, hydrofilní, povrchově aktivní látky, mají řadu funkcí. Použití: pekařské výrobky, toppingy, polevy, zmrzliny, běloby, dressingy, aromata, cukrovinky, potahy a shorteningy.

Cukroestery

Neiontové emulgátory s různými hodnotami HLB. Získávají se reakcí sacharózy s metylestery mastných kyselin. Používají se hlavně v emulzích o/v. Použití: pekařské výrobky, nudle, imitace mléčných výrobků, mražené dezerty, potahy na čerstvé ovoce.

Estery mono- a diglyceridů mastných kyselin s kyselinou citronovou

Používají se hlavně jako zlepšovadla antioxidantů, pojidla v emulzích masa a emulgátory pro shorteningy. Jsou účinnější sekvestrační činidla pro stopové kovy než kyselina citronová.

Estery polyglycerolu s mastnými kyselinami (palmitovou, stearovou a olejovou)

Jsou neiontové a mají hydrofilní i lipofilní vlastnosti. Použití: většinou v polevách, toppingy a pečivu. V určitých potravinách mohou nahrazovat polysorbát.

Estery mono- a diglyceridů mastných kyselin s kyselinou diacetylvinnou (DATAE)

Hydrofilní, neiontové emulgátory. Fyzikální vlastnosti závisejí především na typu mastných kyselin a rozsahu esterifikace kyseliny vinné. DATAE jsou hydroskopické, působí jako emulgátory a činidla tvořící komplexy se škrobem a proteiny. Jsou vynikající o/w-emulgační činidla, používají se do krmných emulzí, jako činidla zamezující prskání (antispattering agents), do polev, činidla stabilizující pěny a zlepšující těsta (dough-conditioning agents).

Estery mono- a diglyceridů mastných kyselin s kyselinou mléčnou

Komerčně velmi důležité potravinářské emulgátory. Existují dvě skupiny: aniontové a neiontové estery. Neiontové estery se široce používají v pekařství a do toppingů, ale netvoří mezomorfní fáze s vodou. Nejdůležitější aniontovou skupinou jsou Ca-stearoyllaktylát (CSL), Na-stearoyllaktylát (SSL) a "stearoyllaktoyl lactic acid“ (SLA). Hlavní použití je v pekařských výrobcích, činidlech podporujících šlehání (whipping agents), dehydratovaných bramborách, do pudinků a bělob.

Estery propylenglykolu s mastnými kyselinami

Lipofilní a neiontové emulgátory. Použití: pečivo a toppingy jako emulgátory a aerační prostředky.

Přehled emulgátorů podle mezinárodního označení E

E- 322 Lecitiny

Synonyma: fosfatidy, fosfolipidy

Einecs: 232-307-2

Výskyt: Lecitin (fosfatidylcholin) je přirozeně se vyskytující fosfolipid, tvoří asi 1 - 2 % surových rostlinných olejů a živočišných tuků.

Výroba: Komerčním zdrojem lecitinu je především sója. Novými zdroji je bavlna, kukuřice, řepka a slunečnice. Hlavním živočišným zdrojem je vaječný žloutek.

Složení : Komerční lecitin je směs fosfolipidů a obsahuje kromě lecitinu především fosfatidyletanolamin a fosfatidylinositol.

Popis: a) Lecitiny: hnědá kapalina, popř. viskózní nebo ;polotekutá látka či prášek, b) hydrolyzované lecitiny: světle hnědá až hnědá viskózní kapalina nebo látka pastovité konzistence.

Vlastnosti: Lecitin funguje v tucích a olejích při teplotách nad 80 °C jako synergista s řadou primárních antioxidantů a lapačů kyslíku. K dispozici jsou různé typy lecitinů a modifikovaných lecitinů. Chemicky nebo enzymově lze změnit poměr fosfolipidů, čímž se dosáhne požadovaných emulgačních vlastností. U hydroxylovaného lecitinu se zvyšují hydrofilní vlastnosti.

Použití: Zajišťuje emulgaci, mazání a smáčení v margarinu, čokoládě, cukrovinkách, zmrzlinách, pekařských výrobcích a tucích a olejích. Reguluje viskozitu roztavené čokolády.

Toxicita: FAO/WHO (1974) stanovila ADI jako "neomezenou“; aplikace vysokých dávek (25 - 40 g/den) po dobu několika měsíců může vést ke snížení sérového cholesterolu.

E 432 Polyoxyethylensorbitanmonolaurát

Synonymum: Polysorbát 20

Složení: Směs částečných esterů sorbitolu a jeho anhydridů s komerční potravinářskou kyselinou laurovou.

Popis: Při 25 °C citronově až jantarově žlutá olejovitá kapalina s nevýraznou charakteristickou vůní.

Rozpustnost: Rozpustný ve vodě, ethanolu.

E 433 Polyoxyethylensorbitanmonooleát

Synonymum :…