Sisteme coloidale - coalescență în emulsii și spume - prevenirea coalescenței

I. Introducere

Unele compoziţii alimentare complexe care conţin apă, grăsime, substanţe hidro - şi liposolubile prezintă sisteme de tipul emulsii, cu viscozitate înaltă sau cu structură solidă. De exemplu, alimente din carne, lapte, cum ar fi: salamul, smântâna, brânzeturile, îngheţata, sosurile, ş.a. În astfel de alimente complexe, proteinele exercită funcţia de stabilizare a structurii emulsiilor de tipul Apă /Ulei sau Ulei /Apă.

Emulsiile sunt sisteme disperse de două lichide nemiscibile (în general un lichid polar şi unul nepolar) dintre care unul se află în fază de dispersie înaintată. Faza dispersată (faza internă) se găseşte sub formă de particule (picături) cu dimensiuni cuprinse între 0,05 şi 10 µm. Faza de dispersie (faza externă) se găseşte sub formă lichidă continuă.[1]

Macromoleculele proteice formate din catene polipeptidice ionizate cu sarcini electrice şi fragmente neutre (hidrofobe), manifestă capacitate dublă de hidratare şi de interacţiuni hidrofobe. În compoziţiile complexe aceste macromolecule sunt orientate şi aranjate într-un mod determinat.

Prin agitarea intensivă a unor compoziţii alimentare complexe de proteine, apă şi grăsimi, în urma hidratării şi interacţiunii hidrofobe se formează structuri macromoleculare combinate. Pe suprafaţa macromoleculelor de proteine şi pe catenele polipeptidice ionizate se adiţionează apă. Concomitent, fragmentele hidrofobe ale macromoleculelor proteice resping moleculele de apă şi adiţionează fragmentele hidrofobe ale lipidelor.

Compoziţiile formate din proteine, apă şi lipide sunt ordonate în felul următor: fragmentele polare ale proteinelor leagă apa, în acelaşi timp fragmentele hidrofobe ale macromoleculelor proteice leagă lipidele prin interacţiuni hidrofobe. Prin urmare moleculele lipidelor sunt reţinute de macromoleculele proteice.

Figura I.1. Schema structurii macromoleculei globulare de proteină cu molecule adiţionate de lipide

Prin mecanismul similar de reţinere a lipidelor se formează emulsii de tipul Apă /Ulei sau Ulei /Apă. Pentru astfel de sisteme alimentare, care reprezintă baza structurii produselor finite, este importantă stabilitatea emulsiilor în timpul păstrării. În general, proteinele sunt stabilizatori slabi în special pentru emulsiile tip Apă /Ulei. Emulsiile Apă /Ulei se descompun uşor din cauza capacităţii dominante de hidratare a proteinelor.

Spumele reprezintă sisteme dispersate cu conţinut de bule de gaz într-o fază lichidă sau solidă, separate prin interacţiunea substanţelor tensioactive. Spumele se obţin prin malaxarea mecanică a gazelor (aerului) în compoziţii lichide proteice şi agitarea intensivă a mediului aerat. De asemenea, spumele se obţin în urma formării dioxidului de carbon la fermentarea aluatului sau prin reacţii chimice cu utilizarea spumanţilor. Produsele alimentare caracterizate ca „spume” sunt: frişca, sufleurile, îngheţata ş. a. Anumite proteine manifestă capacitatea de-a activa ca agenţi tensioactivi şi de a forma spume în compoziţii alimentare.

Spumele care prezintă sisteme gaz /lichid, sunt formate din bule de gaz încorporate în lamele (straturi subţiri de lichid). Stabilizarea bulelor de gaz la interfaţa gaz /lichid este asigurată de proteine tensioactive, localizate în structurile lamelelor. În lamele se formează două filme de proteine polare tensioactive, într-un strat ultrasubţire de lichid, care se resping unul pe celalalt.

În cazul când alimentele prezintă sisteme disperse de tipul gaz într-o formă solidă, de exemplu pâinea, iniţial, în aluat se formează sistemul gaz /lichid. În continuare, în urma tratamentului termic şi deshidratării, aluatul se transformă în stare solidă, concomitent aluatul (sistemul gaz /lichid) se transformă în pâine (sistemul gaz /solid).

Capacitatea de spumare a proteinelor se determină prin măsurarea volumului şi a duratei de stabilitate a spumei formate de proteinele examinate. Capacitatea de spumare a proteinelor se exprimă prin raportul dintre volumul spumei şi masa proteinelor.