Емулсионна фаза - биология и химия
2. Емулсионна фаза
1). Съставът и структурата на обвивката на мастните топчета.
2). Фактори на стабилност на емулсия на млечна мазнина.
Млякото е емулсия от мастни топчета в млечната плазма. Плазмата е млечна течност, която не съдържа мазнини; всички останали части на млякото присъстват в нея непроменени. Емулсията е фино диспергирана система от две течности, които не се разтварят една в друга, като една от течностите с най-фино разпределение е в другата. Прясно издоеното мляко е двуфазна емулсия. При продължително охлаждане част от мазнините в мастните топчета кристализират и се образува три- и многофазна емулсия.
Поради различния размер на мастните глобули в млякото, то образува полидисперсна емулсия. Средният диаметър на мастните топчета е 2 - 2,5 микрона с колебания от 0,1 до 10 микрона или повече. Размерът и количеството им в млякото не са постоянни и зависят от всички зоотехнически фактори. Размерите на мастните глобули също са от практическо значение при прехода на мазнини в продукт при производството на сметана, масло, сирене, извара.
Физическата стабилност на мастните глобули в млякото и млечните продукти зависи главно от състава и свойствата на техните обвивки. Обвивката на мастното кълбо се състои от два слоя с различен състав - вътрешен тънък слой, който прилепва плътно към кристалния слой от високотопими триглицериди на мастното кълбо, и външен рехав (дифузен) слой, който лесно се десорбира по време на технологичната обработка на млякото. Схематично това може да се представи по следния начин:
Основният компонент на вътрешния слой е лецитин, цефалин и сфингомиелин се съдържат в малки количества. Фосфолипидите, поради полярната структура на молекулите, са добри емулгатори. чиято молекула се състои от две части – липофилна – тоима химичен афинитет към мазнините и хидрофилен - който прикрепя хидратирана вода.
По този начин външният слой на обвивката на мастните глобули се състои от фосфолипиди, черупков протеин и хидратираща вода.
Съставът и структурата на черупките на мастните глобули след охлаждане, съхранение и обработка на млякото се различават от състава и структурата на естествените черупки. И така, в процеса на охлаждане и съхранение на сурово мляко, имуноглобулините се адсорбират върху вътрешната мембрана и липазата, която се нарича мембрана, за разлика от плазмата); а при механична и термична обработка - казеин и денатуриран b-лактоглобулин. Съставът на черупката се променя радикално в процеса на хомогенизиране на млякото и сметаната.
2. Фактори на стабилност на емулсията на млечна мазнина - тя е доста стабилна. Всички горепосочени ефекти леко променят състава, физико-химичните свойства на черупките на мастните топчета, без да нарушават стабилността на мастната емулсия.
По време на технологичната обработка на млякото външният слой на черупката се променя преди всичко, като има неравна, грапава, рохкава повърхност и доста голяма дебелина след смесване, разклащане и съхранение. Черупките на мастните топчета стават по-гладки и по-тънки. Това се дължи на десорбцията на липопротеиновите мицели от черупките в плазмата. Едновременно с десорбцията на мицелите се извършва сорбция на протеини и други компоненти на млечната плазма на повърхността на мембраната на мастните глобули. Тези две явления на десорбция - сорбция причиняват промяна в състава и повърхностните свойства на черупките, което води до намаляване на якостта и частично разрушаване.
По време на термичната обработка на млякото вече настъпва частична денатурация на мембранните протеини, което допринася за по-нататъшно намаляване на стабилността на черупките на мастните глобули. Те могат да бъдат унищоженидоста бързо и в резултат на специално механично действие: например при производството на масло, под действието на концентрирани киселини и основи, амилов алкохол.
Стабилността на мастната емулсия се дължи главно на появата на електрически заряд на повърхността на мастните капчици поради съдържанието на полярни групи на повърхността на обвивката на мастната глобула - фосфолипиди, COOH, NH2, COOH - групата на ябълчната киселина от протеинови и въглехидратни компоненти. Това означава, че на повърхността се създава общ отрицателен заряд (изоелектричен ток - pH 4,5). Към отрицателно заредените групи се добавя катионът на калций, магнезий и др.В резултат на това се образува втори електрически слой, чиито сили на отблъскване превишават силите на привличане. И следователно няма отделяне на емулсията, освен това хидратиращата обвивка, която се образува около полярните групи на компонентите на мембраната, допълнително стабилизира мастната емулсия.
Вторият фактор за стабилността на мастната емулсия е създаването на структурно-механична бариера на фазовата граница поради факта, че обвивките на мастните глобули имат повишен вискозитет, механична якост и еластичност, които предотвратяват сливането на глобулите. Този фактор е най-силният стабилизиращ фактор за концентрирани емулсии, като например сметана с високо съдържание на мазнини. Следователно, за да се осигури стабилност на мастната емулсия на мляко и сметана по време на производството на млечни продукти, е необходимо да се стремим да запазим черупките на мастните глобули непокътнати и да не намаляваме степента им на хидратация. За тази цел е необходимо да се сведат до минимум механичните въздействия върху дисперсната фаза на млякото по време на транспортиране, съхранение и преработка, да се избегне образуването на пяна, правилно да се извърши термична обработка, тъй като продължителното излагане на високи температури можепричиняват значителна денатурация на структурните протеини на черупката и нарушаване на нейната цялост. И също така за стабилизиране на мастната емулсия е необходимо широко да се прилага допълнително диспергиране на мазнини чрез хомогенизиране.
При разработването на някои млечни продукти инженерът-технолог е изправен пред задачата да предотврати агрегацията и коалесценцията на мастни глобули, докато получаването на масло, напротив, задачата е да разруши (демулгира) стабилна мастна емулсия и да изолира дисперсната фаза от нея.
Коалесценцията е, когато слоеве от дисперсионната среда или адсорбционни слоеве и частици се сливат в нови по-големи образувания, което води до забележимо разделяне на фазите.
Агрегацията на диспергирани частици за образуване на по-големи частици, които се утаяват под действието на гравитацията, води до флокулация или коагулация.
Схема на структурата на двоен електрически слой около колоидна частица
1 - колоидна частица.
2 - двоен електрически слой.
3 е неговата адсорбционна част.
4 - дифузна част.
3. Мерки за предотвратяване развалянето на мазнините.
Характеристика на естествени и синтетични антиоксиданти. Механизмът на тяхното влияние
Предпазването на мазнините от разваляне е от голямо биологично и икономическо значение. На първо място, е необходимо, ако е възможно, да се изключи контактът на мазнините с O2 във въздуха, светлината и топлината. Съхраняването на мазнините в херметични контейнери значително удължава индукционния период. например, препоръчва се хранителните мазнини да се съхраняват във вакуум, в атмосфера на инертен газ при минусови температури. Мазнините не трябва да съдържат примеси, които катализират метали и бактерии. За да се предотврати окислителното разрушаване на мазнините, към тях се добавят антиоксиданти. Този процес се нарича стабилизиране на мазнините. СъщностДействието на окислителите се състои в това, че те по-активно реагират със свободните радикали и по този начин прекъсват верижната реакция, водеща до разваляне на мазнините. Според естеството на участието в инхибирането на верижната реакция се разграничават два вида антиоксиданти: някои предотвратяват образуването на свободни радикали, други допринасят за унищожаването на вече образуваните хидропероксиди. Съществува и група вещества, които, без да имат директен антиоксидантен ефект, засилват действието на антиоксидантите, т.е. те са техни синергисти.
Към антиоксидантите и техните синергисти се налагат следните изисквания:
1) не трябва да има свойства, вредни за човешкото тяло;
2) не трябва да променя органолептичните качества на мазнината;
3) трябва да предпазва мазнините от окисляване за дълго време.
Имайте предвид, че простото добавяне на антиоксиданти към мазнините не винаги ги предпазва от окисляване. Антиоксидантите са ефективни само когато се използват в съответствие със следните изисквания:
1) мазнините, подложени на стабилизиране, трябва да са пресни, без признаци на гранясване;
2) мазнини, които показват признаци на гранясване, не трябва да се смесват с пресни мазнини, в които са включени, тъй като това води до ускоряване на окисляването.
Естествени антиоксиданти - фосфолипиди, топофероли, каротеноиди.
Синтетичен - бутилиран хидрокситолуол - бял или бледожълт кристален прах, без мирис, неразтворим във вода, но разтворим в мазнини и мастни разтворители.
Бутилиран хидроксианизол - восъчни кристали от кремък или розов цвят с миризма на фенол. Разтворим в мазнини, етанол, етер, бензол. Устойчив на температура, така че може да се прилага върху продукти, които са подложени на термична обработка. Тези двамаантиоксидантният състав и свойства са близки един до друг, поради което комбинираното им използване засилва стабилизиращия ефект. Стабилизаторите - левцин, аргинин, цистеин повишават съхранението на млечна мазнина. В литературата има съобщения за антиоксидантния ефект на Eleutheroccus sour. Синергистите включват: фосфорна, аминокиселинни фосфолипиди, аскорбинова, лимонена киселини.
Работите, свързани с изучаването, прилагането и разработването на антиоксиданти, са от голямо национално икономическо значение, тъй като това удължава срока на годност и запазва качеството на мазнините.