Gıda Sektöründe Emülgatörler Hangi Amaçla ve Nasıl Kullanılır ?

Emülsiyonlar, birbiri içerisinde çözünmeyen iki sıvının birbiri içerisinde dağıldığı damlacıkları (globülleri) içeren termodinamik olarak stabil olmayan homojen görünümlü heterojen karışımlardır. [4, 5]

Emülsiyonlar genel olarak su ve yağ fazından oluşurlar ve bu iki fazın birbiri içerisinde dağılımına göre de iki grupta incelenebilirler. Su fazı içerisinde dağılmış olarak bulunan yağ parçacıklarının oluşturduğu sisteme su içerisinde yağ (y/s)(örnek: süt) emülsiyonu, su damlacıklarının yağ ortamı içerisinde dağılmış olarak bulunduğu emülsiyonlara da yağ içerisinde su (s/y)(örnek: tereyağı) emülsiyonu denir. Emülsiyon sistemlerinin oluşabilmesi için yağ fazı, su fazı ve emülgatör (gıdada birbiri ile karışmayan fazların karışımını sağlayan, kolaylaştıran maddeler) olmak üzere en az üç bileşen bulunurken, emülsiyon sisteminde sıvı içerisinde dağılmış halde bulunan faza iç faz veya dispers faz, emülsiyon ortamını oluşturan çevre sıvıya ise dış faz veya sürekli faz denir. [6] 

Hazırlanan emülsiyonun karakteristik özellikleri ile enkapsülasyon verimliliği arasında önemli bir ilişki bulunmaktadır. Emülsiyonun; toplam kuru madde konsantrasyonu, viskozitesi, stabilitesi, partikül büyüklüğü ve emülsifikasyon metodu enkapsülasyon işlemindeki önemli parametrelerdir. [1]

Kısacası emülsiyon stabilitesi, bir emülsiyon sisteminin özelliklerinin zamanla değişmesine karşı koyma yeteneği olarak tanımlanabilir. Emülsiyon stabilitesinin önemi, gıda emülsiyonlarının raf ömrünü ve işlenmesinin belirlenmesidir.[2] Gıdaların çoğu karmaşık çoklu faz sistemlerden oluşmaktadır. Bu gıdalar tüketiciye ulaşmadan önce belli bir tekstür ve raf ömrüne sahip olması gerekir bu şartların sağlanması içinde emülgatör gibi katkı maddelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Kısacası emülgatörler gıda emülsiyonlarının stabilitesini koruyarak gıda endüstrisinde gıdaların dokusunu ve kıvamını iyileştirerek raf ömrüne katkı sağlamış olurlar. Örneğin yumurta bazlı emülgatör, unlu mamüllerde hamurun stabilisazyonunda önemli rol almaktadır. Gıda sanayisinde emülgatörler doğal ve sentetik olmak üzere iki çeşitte kullanılabilir. Emülgatörlerin geniş çaplı gıda endüstrisinde kullanıldığı alanlar; hububat ürünleri, et ürünleri, süt ürünleri, salata sosları, çikolata vs.

Bir emülsiyon sistemi, farklı bir takım fiziksel ve kimyasal işlemler nedeniyle instabilite hale gelebilir; Fiziksel instabilite, bileşenlerin zaman içinde dağılımındaki değişikliklere direnebilmesidir. [2] Örneğin; kremalaşma, flokülasyon, birleşme gibi.

Kremalaşma: Damlacıklar kendisini çevreleyen sıvının yoğunluğunda daha düşük bir yoğunluğa sahipse yukarı doğru hareket etme eğilimindedir ki buna kremalaşma denir. Kremalaşma, gıda emülsiyonlarının kalitesini olumsuz yönde etkiler. Tüketiciler, homojen görünümlü bir ürün tercih edecekleri için kremalaşma oluşmuş ürünün tüketiciler tarafından kabul edilebilirliği olumsuz etkilenecektir. Ayrıca, yağ tabakası bakımından zengin olan tabaka daha viskoz bir özelliğe sahip olduğundan ürünün tekstürel özellikleri de yer çekimsel ayrımdan (kremalaşma) olumsuz etkilenir. [6]

Flokülasyon: Flokülasyon, bir emülsiyon sistemi içerisindeki her bir bileşenin kendi özeliğini kaybetmeden birbiri ile birleştiği süreçtir. Flokülasyon, seyreltik emülsiyonlarda yerçekimsel ayrışma oranını artırır, bu durum ürünün raf ömrünü azaltması dolayısıyla istenmeyen bir olaydır. [7]

Birleşme (Koalesans): Bir emülsiyon sisteminde iki ya da daha fazla damlacığın birleşerek daha büyük ve yeni parçacıklar oluşturmasına denir. Koalesans ile birlikte emülsiyon parçacıklarının çapı büyüdüğü için kremalaşma ve sediment oluşturmaya hassasiyet artar. [6]

Ostwald Olgunlaşması : Emülsiyon sistemindeki küçük damlacıkların yerine büyük damlacıkların daha da büyümesi olayıdır. Aroma yağları gibi suda çözünür lipitleri fazla oranda içeren y/s emülsiyonlarında veya su fazı alkol içeriyorsa Ostwald olgunlaşması önemlidir. [8]

Faz Ayrımı: Faz ayrımı, bir emülsiyon sistemi içerisindeki fazların kendi aralarındaki dengesinin değişmesi durumu olarak tanımlanabilir. Faz ayrımı tereyağı ve margarin gibi gıda ürünlerinin üretiminde önemli bir aşamadır. [9] Faz ayrımı sürekli ve kesikli fazın yer değiştirmesi sonucu ortaya çıkmaktadır.
Kimyasal instabilite ise moleküllerin kimyasal yapısındaki değişikliklerden kaynaklanmaktadır. Örrneğin; oksidasyon ve hidroliz gibi. [2]
Birçok doğal ve işlenmiş gıda, kısmen ya da tamamen emülsiyon olarak ya da süt, krema, meşrubat, bebek maması, çorbalar, kek hamurları, salata sosları, mayonez, bunların üretimi sırasında bir süre emülsifiye edilmiş bir halde bulunmaktadır. Emülsiyonlardan, renk, aroma, koruyucu, vitamin ve nutrasötik içeren fonksiyonel gıdaların dağıtım sistemlerinde yararlanılmaktadır. Gıda emülsiyon özelliklerinin fizikokimyasal temelinin daha iyi anlaşılması, üreticilerin düşük maliyetli yüksek kaliteli gıda ürünlerini daha sistematik ve güvenilir bir şekilde yaratmalarını sağlamaktadır. Gıda emülsiyonlarının özelliklerini karakterize etmek için yeni analitik teknikler geliştirilmektedir. Böylece, emülsiyon bazlı ürünlerin özelliklerini anlamak, tahmin etmek ve kontrol etmek kolaylaşmaktadır. [3]

Yazar: Berfin DOĞRUL

Kaynaklar:

1-    Saldamlı İ., 1998, Gıda kimyası kitabı
2-    Gümüş, C., Gıda Emülsiyonlarının Kararlılığı, Ankara Üniversitesi, Science of Food Engineering
3-    Ödleş S., 2019, Su İçindeki Emülsiyonlar ve Gıda, Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü
4-    Dickinson, E., Stainsby, G., 1982. Colloids in food. Applied Science Publishers,
5-    Martin, A., Busmante, P., Chun, A. H. C., 1993. Coarse Dispersion, In: Physical Pharmacy (Ed: Febiger, L. A.,), Fourth Ed., Philadelphia, pp. 477- 511.
6-    McClements, D. J., 2004. Food Emulsions: Principles, Practices, and Techniques, Second Edition.
7-    Tan, C.-T., Friberg, S., Larsson, K., Sjöblom, J., 2004. Beverage emulsions. Food Emulsions, 4: 485-524
8-    Weers, J. G., 1998. Modern Aspects of Emulsion Science.
9-    Goff, H. D., 1997. Instability and Partial coalescence in whippable dairy emulsions. Journal of Dairy Science, 80 (10): 2620-2630.