Емульгатори в кокосових напоях: проблеми та рішення

Кокосові напої улюблені споживачами в усьому світі за їхній унікальний смак і багатий харчовий профіль. Кожні 100 мл кокосового соку містять приблизно 2,5 г рослинного білка, а також незамінні амінокислоти, кальцій, фосфор, калій, магній, а також різні вітаміни та мінерали. Однак ці напої стикаються зі значними проблемами стабільності під час виробництва та зберігання, причому головною проблемою є нестабільність емульсійної системи.

Кокосові напої – це, по суті, природні емульсії олії-у-воді (М/В). У свіжому кокосовому м'ясі певну роль у емульгуванні відіграють природні білки, такі як кокосові глобуліни та альбуміни, а також фосфоліпіди. Однак емульгуюча здатність цих природних компонентів дуже обмежена. Після обробки, розведення та стерилізації при високій-температурі їхній міжфазний захист часто недостатній для підтримки довгострокової стабільності-. Тому додавання харчових емульгаторів стає ключовим для вирішення цієї проблеми.

1 Завдання 1: Високий вміст жиру призводить до утворення вершків

Природний вміст жиру в кокосових напоях зазвичай коливається від 10% до 17%. Ці масла набагато менш щільні, ніж водна фаза, і мають тенденцію підніматися під дією сили тяжіння, утворюючи на поверхні «масляне кільце». Відокремлення масляного шару є однією з найпоширеніших проблем якості під час виробництва та зберігання кокосових напоїв. Чим вищий вміст жиру, тим більша питома поверхня системи, і тим більша ймовірність зіткнення та злиття крапель жиру, що зрештою відокремиться від водної фази та серйозно вплине на зовнішній вигляд продукту та відчуття в роті.

2 Проблема 2: низький вміст природного білка та недостатня емульгуюча здатність

Вміст білка у свіжому кокосовому м’ясі становить лише близько 1,8%-2%, а поверхнево{3}}активні компоненти-передусім глобуліни та альбуміни вже дуже обмежені. Коли кокосові напої розбавляються, концентрація цих природних емульгаторів ще більше зменшується, що робить їх недостатніми для утворення щільної міжфазної плівки навколо крапель жиру. Коли міжфазова плівка має дефекти, краплі жиру флокулюють і зливаються, викликаючи швидку дестабілізацію системи.

3 Завдання 3: численні «атаки» під час обробки

Кокосові напої проходять низку суворих умов під час виробництва: високо-температурна стерилізація (зазвичай 121 градус протягом 20 хвилин) спричиняє денатурацію білка та окислення олії; гомогенізація (зазвичай близько 20 МПа) розщеплює жирові краплі, але також може зруйнувати початкову межфазну структуру; коли кокосове молоко змішується з -інгредієнтами з високою кислотністю, такими як фруктові соки, різке падіння рН викликає денатурацію білка, укрупнення частинок і нашарування. Природні емульгуючі компоненти в кокосових напоях не можуть зберігати стабільність за таких вимогливих умов обробки.

Для вирішення вищезазначених проблем емульгатори забезпечують стабільність за допомогою таких механізмів:

Дослідження показують, що додавання білків або низькомолекулярних поверхнево-активних-активних речовин є ефективним засобом покращення кінетичної стабільності емульсії. Однак одного емульгатора часто недостатньо, що робить стратегію змішування важливою. Емульгатори для напоїв з рослинним білком зазвичай вимагають змішування двох або більше емульгаторів, причому система потребує значення HLB більше 8. Ефект змішування емульгатора значно кращий, ніж ефект від одного емульгатора.

1 гліцерин моностеарат (GMS)

GMS є одним із найбільш класичних емульгаторів, головним чином відіграючи роль проти -затхнення та допоміжної емульгуючої ролі в кокосових напоях.

Переваги: Утворює комплекси з амілозою, збільшуючи товщину та стабільність системи; сильно ліпофільний (HLB ~3,8), добре зв'язується з оліями, щоб запобігти відділенню жиру. У композиціях для змішування кокосових напоїв GMS часто використовується в поєднанні з гідрофільними емульгаторами, що забезпечує ідеальний ефект емульгування. У патенті на суміші фруктових соків-кокосового молока моногліцериди включено як основний компонент емульгатора.

Обмеження: Обмежена стабільність для систем із високим-жиром при окремому використанні, що потребує змішування з емульгаторами з високим-HLB; знижена ефективність в умовах низького pH.

2 ефіри сахарози жирних кислот (SE)

Ефіри сахарози – це не{0}}іонні емульгатори, які відіграють багато ролей у кокосових напоях. Їх значення ГЛБ можуть коливатися в широкому діапазоні (1-16), що дозволяє здійснювати гнучкий вибір на основі потреб рецептури.

Переваги: Відмінна кислотостійкість, стабільна в межах pH 3,5-7. Ефективно запобігає коагуляції та денатурації білків, одночасно забезпечуючи такі функції, як дисперсія емульгування, солюбілізація, інгібування кристалізації та антимікробне збереження. У запатентованому стабілізаторі емульгатора для кокосових напоїв ефіри сахарози є ключовим компонентом, змішаним з моностеаратом гліцерину та казеїнатом натрію, щоб запобігти утворенню осаду, флокуляції чи олії протягом усього терміну зберігання. Ефіри сахарози з високим вмістом ГЛБ (наприклад, SE-15, HLB 15) виявляють хорошу гідрофільність і прозорість, що робить їх особливо придатними для напоїв, які потребують прозорого зовнішнього вигляду.

Обмеження: Хоча продукти з високим -HLB є більш стабільними в кислих умовах, ніж багато емульгаторів, їхні водні розчини все одно можуть коагулювати зі збільшенням кислотності; їх ефективність у середовищі як з високим, так і з низьким рН менш збалансована, ніж у складних ефірів полігліцерину; відносно більш висока вартість.

3 Полігліцеринові ефіри жирних кислот (PGE)

PGE – це високо{0}}ефективний не-іонний емульгатор зі значеннями HLB, які можна регулювати в межах 1-18. Зі збільшенням кислотності ефективність емульгування PGE фактично покращується, і він не згортається навіть за дуже низьких значень pH.

Переваги: Надзвичайно стійкий у кислих і-високотемпературних середовищах. При безпосередньому використанні в напоях, що містять олію- або протеїн- (включаючи кокосове молоко, арахісове молоко тощо), він покращує стабільність і здатність диспергуватися, запобігаючи осіданню, нашаруванням і утворенню масляних кілець. PGE також є багатофункціональним емульгатором, який можна застосовувати в багатьох галузях, включаючи їжу, щоденні хімікати, нафту, текстиль тощо, без кольору та запаху, стійкий до гідролізу, без негативного впливу на зовнішній вигляд продукту чи запах.

Обмеження: Ефективність емульгування обмежена при окремому застосуванні, зазвичай вимагає змішування з іншими емульгаторами для отримання оптимальних результатів. У дослідженні суміші емульгаторів рослинних білкових напоїв PGE часто використовується в поєднанні з моногліцеридами та стеароїллактилатом натрію.

4 Стеароїл лактилат натрію (SSL)

SSL — це аніонний емульгатор, який головним чином функціонує для стабілізації білка та покращення системи в напоях з рослинним білком.

Переваги: Піддається електростатичній взаємодії з білками в системі напоїв, покращуючи дисперсійність і розчинність білків, запобігаючи осіданню та нашаруванням. У напоях з рослинним білком SSL покращує розчинність білка, сприяючи покращенню смакових відчуттів і однорідності текстури напоїв із високим-білком. Дозволений рівень додавання SSL у протеїнові напої зазвичай становить 2,0 г/кг, що широко застосовується до чаю, кави, напоїв на рослинній -основі та ароматизованих напоїв. У дослідженні рослинних білкових напоїв фундука було доведено, що SSL є важливим компонентом змішаних композицій емульгаторів, при цьому стабільність значно покращується при змішуванні з моногліцеридами та PGE.

Обмеження: ефекти SSL більше зосереджені на білкових системах; для-кокосових напоїв з високим вмістом жиру його здатність до емульгування олії слабша, ніж у ліпофільних емульгаторів, таких як GMS. Для повної ефективності його зазвичай потрібно змішувати з іншими емульгаторами.

5 Казеїнат натрію

Казеїнат натрію – природний протеїновий емульгатор-на основі молока. Хоча сам по собі він не є емульгатором-з малими молекулами, він відіграє незамінну роль у системах рослинних білкових напоїв.

Переваги: утворює високо{0}}в’язкопружну міжфазну плівку на межі розділу олія-вода, забезпечуючи подвійні механізми електростатичного відштовхування та стеричних перешкод, щоб краплі жиру та частинки білка залишалися стабільно зваженими. У запатентованому стабілізаторі емульгатора для кокосових напоїв казеїнат натрію є основним компонентом (10%-45%), змішаним з моностеаратом гліцерину та ефірами сахарози, щоб значно покращити стабільність емульгування та якість смаку. Для білкових-вмісних рослинних-напоїв ефект казеїнату натрію проти протеїну значно підвищує термічну стабільність.

Обмеження: отримано з тварин (молоко), що робить його непридатним для чисто рослинного -позиціонування; може бути незастосовним для брендів, які прагнуть до "чистої етикетки" або веганських рецептур.

Окремі емульгатори часто не можуть одночасно задовольнити всі вимоги до стабільності кокосових напоїв. томузмішані складиє найефективнішим засобом вирішення проблем стабільності кокосового напою. Емульгатори для напоїв з рослинним білком слід готувати шляхом змішування двох або більше емульгаторів, причому система вимагає значення ГЛБ більше 8.

Класична суміш 1: GMS + Span20 + Tween60 (1:4:5)

Під час систематичного дослідження напоїв з кокосового молока дослідники виявили, що коли GMS (ліпофільний), Span20 (помірно гідрофільний) і Tween60 (сильний гідрофільний) змішують у співвідношенні 1:4:5, змішаний емульгатор досягає значення ГЛБ приблизно 11,27, при якому стабільність напою з кокосового молока була оптимальною з мінімальним спливанням. шар і найбільш стабільна система. Комплементарні гідрофільні-ліпофільні властивості трьох емульгаторів створюють надзвичайно міцну міжфазну плівку на межі розділу масло-вода. Велика кількість молекул емульгатора адсорбується навколо міжфазної плівки, збільшуючи щільність і міцність плівки, тим самим підвищуючи стабільність емульсії.

Класична суміш 2: GMS + SE + CMC + Welan Gum

Коли кокосове молоко змішується з -інгредієнтами з високою кислотністю, наприклад фруктовими соками, система стикається з ще складнішими проблемами. Патентована композиція з використанням моногліцеридів 0,1-0,3 частин, ефірів сахарози 0,1-0,2 частин, натрій карбоксиметилцелюлози 0,3-0,7 частин і веланової камеді 0,02-0,06 частин ефективно усуває такі проблеми, як шарування, укрупнення частинок і денатурація білка, які виникають після змішування кокосового молока з фруктовими соками.

Класична суміш 3: GMS + SE + казеїнат натрію + ксантанова камедь

В іншому патенті порошкоподібний стабілізатор емульгатора, отриманий шляхом змішування моностеарату гліцерину 10%-45%, ефірів сахарози 5%-25%, казеїнату натрію 10%-45%, ксантанова камедь 1%-20%, агару 1%-10% і триполіфосфату натрію 5%-15%, при використанні у виробництві кокосових напоїв, забезпечує відсутність осаду, флокуляція, або олія, що плаває протягом усього терміну придатності продукту, зі значно покращеною якістю та відчуттям у роті.

Класична суміш 4: GMS + PGE + SSL (30% + 47.25% + 22.75%)

Для напоїв з рослинного білка (включаючи напої з кокосовим білком) систематичне дослідження показало, що коли змішаний емульгатор має значення ГЛБ 12, із складом 30% моногліцеридів, 47,25% ефірів полігліцерину та 22,75% стеароїллактилату натрію, при загальному рівні емульгатора 0,25%, стабільність ефект оптимальний.

Проблеми стабільності кокосових напоїв в основному є наслідком спільного впливу недостатньої кількості природних емульгуючих компонентів, високого вмісту жиру та суворих умов обробки. Ключ до вирішення цієї проблеми полягає в створенні стабільних міжфазних плівок нафти-води.

GMS є найбільш рентабельним-основним вибором, але вимагає змішування з емульгаторами з високим-HLB; SE відрізняється кислотостійкістю та захистом білка; PGE надзвичайно добре працює в кислих системах; SSL спеціалізується на стабілізації білкових систем; казеїнат натрію є чудовим вибором для створення високо{2}}міжфазних плівок.

Дослідження показують, що стабільність кокосових напоїв регулярно змінюється залежно від значення HLB змішаного емульгатора, причому система є найбільш стабільною, коли значення HLB наближається до 11,27. У практичному виробництві вибір двох або більше емульгаторів для змішування та оптимізація співвідношення на основі конкретної рецептури є ключовим фактором для досягнення стабільного виробництва високо-якісних кокосових напоїв.