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GLI EMULSIONANTI

Cosa sono?

Gli emulsionanti sono una famiglia di sostanze, per lo più additivi, estremamente numerosa e diversificata, accomunati però dalla capacità  di  formare e mantenere una miscela omogenea di due o più fasi immiscibili tra loro. Come additivi alimentari, gli emulsionanti svolgono un ruolo molto importante nel consentire a componenti idrofili (come l’acqua) e alle sostanze idrofobiche (come gli oli), di mescolarsi insieme per formare un prodotto omogeneo e stabile o un’emulsione. I termini emulsionante e tensioattivo vengono  vengono spesso usati in modo intercambiabile per descrivere molecole anfifiliche caratterizzate dalla presenza di un gruppo idrofilo “testa” che ha un’alta affinità per l’acqua, attaccato a un gruppo lipofilo “coda” che ha invece, un’alta affinità per l’olio. Questa caratteristica permette loro di risiedere nell’interfaccia olio-acqua, riducendo la tensione interfacciale, collegando e rendendo stabili due fasi (acquosa e oleosa) che normalmente non si mescolerebbero insieme.

Cosa fanno?

Oltre al ruolo di aiutare l’olio e l’acqua a rimanere in emulsioni stabili, gli emulsionanti presentano svariate e diverse funzionalità a seconda del prodotto alimentari in cui vengono usati. In termini generali, le loro strutture molecolari uniche consentono di incrementare la qualità di un’ampia varietà di prodotti alimentari, per esempio esaltandone l’appetibilità, massimizzadone il volume e migliorandone le  proprietà tessiturali e di stabilità. Molti alimenti trasformati sono basati su emulsioni; in alcuni casi è l’intero alimento ad essere un’emulsione, in altri, potrebbe esserlo stato  solo in una certa fase della sua lavorazione. Questo spiegherebbe perché oltre al ruolo di aiutare l’olio e l’acqua a formare emulsioni stabili, per esempio nei dressing, gli emulsionanti hanno moltissimi altri ruoli diversi a seconda dell’applicazione alimentare. Tra i più importanti:

⊃ massimizzare il volume e l’aerazione dei prodotti,

⊃ migliorare le proprietà tessiturali degli alimenti,

⊃ conferire stabilità alle schiume,

⊃ promuovere la coalescenza parziale dei grassi, e

⊃ migliorare l’appetibilità e il sapore dei cibi.

Come sono fatti?

Le caratteristiche di ogni emulsionante dipende dalla sua struttura e dalla natura dei suoi gruppi di testa e di coda. La differenza nelle proprietà degli emulsionanti non è solo legata alle dimensioni e alla forma del loro gruppo idrocarburico, ma anche principalmente   correlata   alla   differenza   del gruppo idrofilo. Il cambiamento del gruppo idrofilo è molto più grande di quello del gruppo idrofobo.  

Il gruppo di testa degli emulsionanti può essere ionico  ( anionico, cationico  o   zwitterionico* ),  il

gruppo di coda dei tensioattivi di solito è costituito da acidi grassi. Gli  acidi  grassi sono i lipidi più semplici, e si distinguono per la natura della catena di carbonio (catena alifatica) attraverso la sua lunghezza, il grado di insaturazione o l’orientamento dei doppi legami insaturi. Negli emulsionanti queste code possono essere sature o insature, lineari o ramificate e alifatiche e/o aromatiche, ma la maggior parte dei tensioattivi alimentari hanno una o due catene alifatiche lineari, che possono essere sature o insature.

* Un tensioattivo zwitterionico ha gruppi caricati sia positivamente che negativamente sulla stessa molecola.

I tensioattivi alimentari sono prodotti industrialmente da processi chimici che utilizzano una varietà di materie prime diverse, come grassi, oli, glicerolo, acidi organici, zuccheri e polioli. Nonostante siano normalmente chiamati con un nome chimico specifico, la maggior parte dei tensioattivi commerciali sono in realtà miscele altamente complesse di un certo numero di specie chimiche diverse. Questa eterogeneità composizionale può avere un grande impatto sulle loro proprietà funzionali nel loro utilizzo nei prodotti alimentari. Inoltre, gli emulsionanti sono spesso utilizzati in combinazione tra loro, piuttosto che come singoli componenti, poiché in questo modo è possibile ottenere proprietà funzionali migliorate. Gli ingredienti tensioattivi per l’utilizzo nell’industria alimentare sono disponibili in una varietà di forme diverse, tra cui liquidi, paste e polveri. Molti produttori di ingredienti forniscono informazioni dettagliate sulla composizione, le proprietà e le prestazioni funzionali dei tensioattivi che trattano.

Quali Sono?

Se parliamo di additivi, nei prodotti alimentari è AMMESSA un’ampia gamma di tensioattivi; sotto, in ordine di numero E, un elenco dei più  usati :

E322    LECITINE

E433    MONOLEATO DI POLIOSSIETILENE SORBITANO (POLISORBATO 80) 

E435    MONOSTEARATO DI POLIOSSIETILENE SORBITANO (POLISORBATO 60)

E436    TRISTEARATO DI POLIOSSIETILENE SORBITANO (POLISORBATO 65) 

E470a  SALI DI SODIO, DI POTASSIO E DI CALCIO DEGLI ACIDI GRASSI

E470b  SALI DI MAGNESIO DEGLI ACIDI GRASSI

E471    MONO- E DIGLICERIDI DEGLI ACIDI GRASSI 

E472a  ESTERI ACETICI DI MONO- E DIGLICERIDI DEGLI ACIDI GRASSI

E472b  ESTERI LATTICI DI MONO- E DIGLICERIDI DEGLI ACIDI GRASSI

E472c  ESTERI CITRICI DI MONO- E DIGLICERIDI DEGLI ACIDI GRASSI

E472d  ESTERI TARTARICI DI MONO- E DIGLICERIDI DEGLI ACIDI GRASSI

E472e  ESTERI MONO- E DIACETILTARTARICI DI MONO- E DIGLICERIDI DEGLI ACIDI GRASSI 

E473    ESTERI DI SACCAROSIO DEGLI ACIDI GRASSI, SUCRESTERI

E475    ESTERI POLIGLICERICI DEGLI ACIDI GRASSI 

E477    ESTERI DELL’1,2-PROPANDIOLO DEGLI ACIDI GRASSI

E481    STEAROIL-2-LATTILATO DI SODIO

E482    STEAROIL-2-LATTILATO DI CALCIO

E491    MONOSTEARATO DI SORBITANO

E492    TRISTEARATO DI SORBITANO

Le proteine e i polisaccaridi (Biopolimeri Anfifilici) sono polimeri presenti in natura che possono spesso essere utilizzati come emulsionanti negli alimenti. Tra i polisaccaridi troviamo gli idrocolloidi:

E405      ALGINATO DI PROPAN-1,2-DIOLO

E407      CARRAGENINA

E412      GOMMA DI GUAR

E413      GOMMA ADRAGANTE

E414      GOMMA ARABICA

E416      GOMMA DI KARAYA

E440      PECTINE

E460(i)  CELLULOSA MICROCRISTALLINA

E460(ii) CELLULOSA IN POLVERE

E463      IDROSSI-PROPIL-CELLULOSA

E464      IDROSSI-PROPIL-METILCELLULOSA

E465      ETILMETILCELLULOSA

E466      CARBOSSIMETILCELLULOSA

Tra le proteine:

GELATINA

PROTEINE DEL LATTE

PROTEINE VEGETALI

Quali sono i fattori per scegliere un Emulsionante?

A causa di una vasta gamma di sostanze chimiche che esistono all’interno di così tanti diversi tipi di emulsionanti alimentari, ne consegue che scegliere l’emulsionante appropriato per un particolare prodotto alimentare può essere anche molto difficile. Sono stati proposti diversi schemi di classificazione che è utile conoscere  per  facilitare  una selezione  razionale  dei  tensioattivi  per  particolari applicazioni. I più utili sono basati sulla loro solubilità in olio e/o acqua (regola di Bancrofts), sul loro rapporto tra gruppi idrofili e lipofili (numero HLB), sulla loro carica ionica, sulla loro affinità relativa per le fasi olio e acqua (numero HLD)e sulla loro geometria molecolare (parametro di imballaggio). In pratica, tutte queste proprietà dipendendo dalla struttura chimica del tensioattivo, sono comunque strettamente correlate tra loro. (Vedi articolo).

Come usare gli Emulsionanti?

Dipende dal tipo di emulsionante, per esempio i tensioattivi a basso peso molecolare (come i Mono e Digliceridi), sarebbe opportuno inserirli nella fase in cui sono più solubili, in modo tale che quelli idrosolubili siano dispersi nella fase acquosa, mentre i tensioattivi solubili in olio siano dispersi nella fase lipidica. Anche se, è comune miscelare il tensioattivo direttamente nelle due fasi, prima dell’omogeneizzazione, per essere sicuri che il tensioattivo sia adeguatamente disperso, è sempre utile seguire le indicazioni del fornitore, poichè eventuali trattamenti necessari (per esempio, trattamento termico e agitazione), dipendendo fortemente dal tipo di emulsionante. Nel caso invece di grosse molecole come i polisaccaridi e le proteine, è utile sapere che: 

I biopolimeri anfifilici devono essere completamente dispersi e sciolti in una soluzione acquosa prima di essere in grado di esibire le loro desiderabili proprietà emulsionanti. La solvatazione degli ingredienti dei biopolimeri prima dell’omogeneizzazione è quindi un passo importante nella formazione di molte emulsioni alimentari. Questo processo di solito comporta una serie di fasi, tra cui dispersione, bagnatura, gonfiore e dissoluzione. La velocità e l’entità della dissoluzione dipendono da molti fattori, tra cui la forma (per esempio, liquido, polvere o granuli), il tipo e la conformazione del biopolimero, le condizioni della soluzione (pH, forza ionica e temperatura) e l’applicazione delle forze di taglio. Generalmente, i fattori che favoriscono le interazioni biopolimero-biopolimero tendono ad opporsi a una buona dissoluzione, mentre i fattori che favoriscono le interazioni biopolimero-solvente tendono a promuovere una buona dissoluzione. Questi fattori sono principalmente governati dalla natura delle interazioni molecolari che dominano nel particolare sistema, che dipende fortemente dal tipo di biopolimero e dalla composizione del solvente. Le linee guida sulle condizioni più appropriate richieste per disperdere e dissolvere specifici biopolimeri alimentari sono solitamente fornite dai fornitori. Dopo che un ingrediente biopolimerico è stato adeguatamente sciolto nella fase acquosa, è importante assicurarsi che la soluzione e le condizioni ambientali (per esempio, pH, forza ionica, temperatura e composizione del solvente) non promuovano l’aggregazione di goccioline durante l’omogeneizzazione o dopo la formazione dell’emulsione. Per esempio, è difficile produrre emulsioni stabilizzate con le proteine a valori di pH vicini al loro punto isoelettrico o ad alte concentrazioni di sale perché la repulsione elettrostatica tra le goccioline sarebbe insufficiente a prevenire l’aggregazione delle goccioline nelle emulsioni. L’attività interfacciale di molti biopolimeri è dovuta al fatto che hanno regioni sia idrofile che lipofile distribuite lungo le loro spine dorsali. Per esempio, la maggior parte delle proteine ha un numero significativo di gruppi laterali di aminoacidi non polari esposti, mentre alcuni polisaccaridi hanno catene laterali non polari attaccate alle loro spine polari. La principale forza trainante per l’adsorbimento di questi biopolimeri anfifilici alle interfacce olio-acqua è quindi l’effetto idrofobico, vedi forze coinvolte.

Dove trovarli?

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