Sucrose-esters, speciale emulgatoren

Sucrose-esters van vetzuren, beter bekend als sucrose-esters (E473), zijn een speciaal type emulgatoren.Sucrose-esters hebben naast emulgering ook andere voordelen, zoals de interactie tussen zetmeel, eiwitbescherming, suikerkristallisatie en beluchting. In dit artikel wordt de emulgeringsfunctionaliteit benadrukt.

de interessantste aspecten van sucrose-esters zijn de oplosbaarheid in water en de hoge hydrofiele-lipofiele balanswaarde (HLB).

Oplosbaarheid in Water

in alle typische emulsies zijn er kleine druppeltjes (gedispergeerde fase) gesuspendeerd in een vloeistof (continue fase). In een olie-in-water emulsie is olie de gedispergeerde fase, terwijl water de continue fase is. Wanneer olie en water worden gemengd, wat voor soort emulsie zal worden gevormd; O/W of W / O? De Bancroft regel (genoemd naar Wilder Dwight Bancroft, een Amerikaanse fysisch chemicus) stelt: “de fase waarin een emulgator oplosbaarder is zal de continue fase zijn”. Dus ook al is er een formule die 60% olie en 40% water is, als de gekozen emulgator beter oplosbaar is in water, zal het een olie-in-water systeem creëren.

Sucrose-esters zijn oplosbaar in water, zodat ze een olie-in-water emulsie vormen.

HLB-waarde

emulgatoren worden gekenmerkt door hun HLB-waarde. De hydrofiele-lipofiele balans van een oppervlakteactieve stof is een maat voor de mate waarin deze hydrofiele (waterminnende) of lipofiele (olieminnende) is, bepaald door het berekenen of meten van waarden voor de verschillende regio ‘ s van het molecuul. Een emulgator met een hoge HLB-waarde is oplosbaar in water, een emulgator met een lage HLB-waarde is oplosbaar in olie. Emulgatoren met verschillende HLB-waarden hebben verschillende functionaliteiten:

laag HLB 3-6 goed W / O-emulgator

Medium HLB 7-9 goed bevochtigingsmiddel

hoog HLB 10-18 goed O / W-emulgator

in de levensmiddelenindustrie worden gewoonlijk een aantal emulgatoren gebruikt. Deze grafiek geeft een overzicht van de commerciële emulgatoren, hun e-nummer en hun HLB bereik:

een lage HLB, olieoplosbare emulgator, kan worden ‘gedwongen’ om een olie-in-water emulsie te creëren. Meerdere voorbeelden hiervan zijn te vinden in de supermarkt. Dit kan door olie toe te voegen aan water tijdens het scheren. Dit zal echter nooit resulteren in de beste emulsiestabiliteit. De stabiliteit van een emulsie is sterk afhankelijk van de grootte van de oliedruppel; kleinere oliedruppels resulteren in een betere stabiliteit.Sucrose-esters, zoals die welke door Sisterna worden geproduceerd, bieden uitstekende emulgerende eigenschappen, zodat emulsies met zeer kleine oliedruppeltjes ontstaan. Hieronder zijn microscopische foto ‘ s (400 * magnitude) van dressing (20% olie).

Dressing met 1% Mono-diglyceriden

Dressing met 0,5% Sisterna SP70

emulsies met sucrose-esters:

de emulsie kracht van sucrose esters kan worden gebruikt in tal van en soms onverwachte producten. Hieronder volgt een kort overzicht van enkele mogelijkheden.

mayonaise en dressing

voor emulgering wordt traditioneel eigeel gebruikt, maar dit wordt steeds meer vervangen door emulgerende bestanddelen zoals eiwitten of emulgatoren. Sucrose-esters kunnen zo ‘ n alternatief zijn voor eigeel. De hoge HLB-types zijn in koud water oplosbaar en dus geschikt voor koude emulgering en een warm emulgeerproces. Wat sucrose-esters uitzonderlijk maakt, is hun hoge HLB-waarde die helpt bij het creëren van zeer kleine oliedruppels. Dit resulteert in een zeer witte stabiele saus met een romig mondgevoel en een milde smaak. Deze functionaliteit is bijzonder waardevol voor het maken van een vetarme saus zonder de romigheid te verminderen. Hoewel sucrose-esters gevoelig zijn voor een lage pH (lager dan 4), hoeft de zuurgraad van mayonaise geen probleem te zijn. Wanneer de pH iets lager is dan 4, is de beste manier om te werken de emulsie te bereiden, alvorens de zure componenten toe te voegen. Op die manier worden de sucrose-esters gedeeltelijk opgelost in de oliedruppel, waar ze minder gevoelig zijn voor zuur.

(witte) sauzen

in de meeste sauzen worden eiwitten, zoals melkpoeder of weipoeder, gebruikt voor emulgering en stabilisatie. Sucrose-esters kunnen zuiveleiwitten vervangen en de emulsiestabiliteit verbeteren. Eiwitten werken als olie-in-water emulgatoren, maar sucrose esters zijn veel krachtiger emulgatoren.

het gehalte aan zetmeel of Stabilisatoren kan zelfs worden verlaagd. Bij sucrose-esters heeft de emulsie voldoende stabiliteit en hoeft ze niet te vertrouwen op een hoge viscositeit. Met minder Stabilisatoren zal de saus minder zwaar en kleverig worden, maar zal satijnig zijn en een uitstekende smaakafgifte hebben.

tijdens pasteurisatie of sterilisatie kan een Maillardreactie plaatsvinden tussen eiwitten en suikers, waardoor een bruingrijze kleur ontstaat. Dit is een belangrijk probleem bij het koken van roomsauzen die een lichte kleur moeten hebben, zoals bechamelsaus. Wanneer de proteã nen door sucrose-esters worden vervangen, kan geen maillardreactie plaatsvinden. Witte saus met sucrose-esters is wit, glad, stabiel en smakelijk.

om de typische smaak en textuur van zuiveleiwitten in saus te behouden, is een gedeeltelijke vervanging door sucrose-esters een goede optie.

speciale emulsies

vetoplosbare ingrediënten zoals omega-3 en sommige natuurlijke kleurstoffen zijn voornamelijk verkrijgbaar in de vorm van poeders, vetvlokken of oliën. Voor dranken, zuivel en zoetwaren is er een groeiende interesse voor ingrediënten in vloeibare, water dispergeerbare vorm. Een geconcentreerde olieemulsie (in glycerol of water) kan een oplossing zijn.Sisterna heeft een technologie ontwikkeld om geconcentreerde olie-emulsies te maken. Fabrikanten van bijvoorbeeld omega-3, sterolen of natuurlijke kleuren kunnen deze technologie gebruiken, op basis van olie-in-glycerol, met sucrose-esters als emulgator. De emulsies zijn vloeistof te plakken als en hebben stabiliteit op lange termijn. De emulsie kan worden gebruikt in vaste voedingsmiddelen zoals confectie, evenals in laag viskeuze, milde zure toepassingen zoals vruchtendranken. Wanneer de frisdranken een verbeterde zuurstabiliteit vereisen, kunnen sucrose-esters worden gecombineerd met lecithine of Datem.

Foto van Paprika-oleohars / glycerolemulsie met Sisterna sucrose-esters

de geconcentreerde emulsietechnologie met sucrose-esters maakt het mogelijk een emulsie te creëren met zeer kleine oliedruppeltjes (ongeveer 1 µm), met eenvoudige apparatuur zoals een menger met hoge afschuifkracht. Deze geconcentreerde emulsie kan worden verdund met (b.v.) water, waardoor een lage viskeuze stabiele emulsie kan worden gevormd.

alternatieven voor melk

steeds meer mensen zoeken alternatieven voor zuivelproducten; tegenwoordig, vooral in dranken, zijn er veel opties beschikbaar, op basis van soja, amandelen, rijst, kokosnoot etc. Sucrose-esters hebben twee functies in deze producten.

Sucrose-esters zullen de olie in het product emulgeren. Vooral in laag viskeuze producten zoals dranken, is het belangrijk om zeer kleine oliedruppeltjes te krijgen. In dranken wordt de emulsiestabiliteit niet geholpen door viscositeit en hangt sterk af van de grootte van de oliedruppels en de kracht van de emulgator. Sucrose-esters en een hogedrukhomogenisator werken samen om ultra kleine oliedruppels te bereiken , waardoor een olielaag (in het geval van een fles) wordt voorkomen en de “melk” witter wordt.

melkalternatieven bevatten alle eiwitten. En net als caseïnaat hebben deze eiwitten ook een iso-elektrisch punt. Sommige zijn zelfs gevoeliger voor zuur dan melk. Sucrose-esters zullen interageren met deze eiwitten, waardoor het melkalternatief wordt gestabiliseerd tegen flocculatie.

zuivel met Cellenzuur

desserts met Cellenzuur, zoals ijs, mousse en slagroom, vereisen tegengestelde functionaliteiten van een emulgator. In het vloeibare mengsel is een emulgator met een hoge HLB-waarde (zoals sucrose-esters) het beste. Sucrose-esters zullen snel de eiwitten van de vetbol vervangen (veroudering kan korter zijn). De mix is stabiel; er zal geen vetafscheiding en geen karnen plaatsvinden.

wanneer het product wordt belucht, moet de emulsie enigszins worden gedestabiliseerd om een vetnetwerk rond de luchtcellen te vormen. Emulgatoren met een lage HLB-waarde zijn hiervoor meer geschikt.

de beste resultaten worden bereikt door hoge HLB sucrose-esters te combineren met lage HLB-emulgatoren zoals MDG-of α-tenderende emulgatoren (bv. melkzuuresters).

Sucrose-esters verlagen de oppervlaktespanning tussen water en lucht sterk, zodat de beluchting snel tot een hoge overschrijding zal leiden.

naast technische voordelen geven sucrose-esters zuivel-desserts een vers en minder vettig mondgevoel omdat er minder vet vrij is om een vettige vettige film in uw mond te vormen. Smaken zullen veel meer uitgesproken zijn, wat vooral belangrijk is in producten met delicate natuurlijke aroma ‘ s of chocoladesmaak.

vetarme vullingen

de meest gebruikte vullingen bestaan uit roomvet (40%) waarin bestanddelen zoals suiker, melkpoeder en Cacaopoeder worden gedispergeerd om de juiste smaak te creëren.

een goede manier om het vetgehalte in vullingen te verminderen, is het continu vullen met water. Slechts een klein deel van vet of olie (6-15%) wordt geëmulgeerd in de waterfase. Dit type vulling kan een mousse-achtige textuur hebben met een veel lagere dichtheid dan een romige vulling.

Sucrose-esters zullen het vet of de olie in de waterfase emulgeren en de beluchting vergemakkelijken.

Foto van belucht vetarme vulling; links op basis van medium HLB sucrose esters, rechts op basis van hoge HLB sucrose esters.

om microbiële stabiliteit te garanderen, moet de waterfase vulstoffen bevatten zoals oplosbare vezels en andere ingrediënten die de wateractiviteit verminderen. Omdat er behoorlijk wat water in dergelijke vullingen zal zitten, kunnen ze alleen worden gebruikt in ‘vochtige’ producten zoals cake (soortgelijke wateractiviteit).

repen en andere kleverige producten met een hoog suikergehalte

kleverigheid kan een probleem vormen bij de productie van producten met een hoog suikergehalte. Het product kleeft aan transportbanden of snijapparatuur waardoor het product verloren gaat en de productie vaker stopt voor het reinigen.

Sucrose-ester vergemakkelijkt het mengen van vet in het suikerhoudende product, bijvoorbeeld in de bindingsstroop van graanrepen. De kleine oliedruppeltjes die worden gemaakt, met behulp van sucrose-esters, fungeren als een lossingsmiddel. Sucrose-esters optimaliseren de smeercapaciteit van vetten en olie, wat resulteert in een aanzienlijke vermindering van kleverigheid.

Chewy soft candy en fudge

Chewy soft candies, zoals toffee, fudge of chews zijn voorbeelden waarin sucrose-esters de zachtheid kunnen verbeteren. Sucrose-estermoleculen versnellen de kristallisatie en vormen een laag rond suikerkristallen. Deze laag remt verdere kristalgroei en verbetert een zachte textuur.

bovendien kan het vetgehalte worden verhoogd; sucrose-esters verspreiden het vet in zeer kleine oliedruppeltjes die een goed mondgevoel geven zonder het risico van oliën.

Foto van fudge; links met lecithine, rechts met Sisterna SP50

deze strakke verpakking van de oliedruppels in de suikermatrix zal het vet minder haalbaar maken voor zuurstof en licht, de initiatoren voor oxidatie. Dit zal resulteren in een vertraging in de oxidatie van het vet en verbetert de ‘anti-ranzigheid’ van de zachte snoep.Een schuim is ook een soort emulsie, een mengsel van water (fase) en lucht, die normaal niet mengbaar is. Emulgatoren die olie in water emulgeren, zullen ook goede beluchtmiddelen zijn. Sucrose-esters verminderen de oppervlaktespanning tussen water en lucht sterk, waardoor lucht gemakkelijk in een waterig product wordt opgenomen. Sucrose-esters, vooral de middelgrote HLB-types, zullen ook het schuim stabiliseren. Om echter een lange houdbaarheid zonder synerese en krimp te garanderen, moet een mengsel van geselecteerde stabilisatoren en geleermiddelen worden gekozen.

Foto van belucht fruit prep met sucrose esters op de top van yoghurt. Dichtheid links 0,6 g / cm3, rechts 0.8 g / cm3

Sisterna sucrose ester kan worden gebruikt in tal van andere voedingsmiddelen, en ook om verschillende andere redenen. In de beschreven toepassingen is de belangrijkste functionaliteit van sucrose-esters emulgering. Sucrose-esters hebben echter meer mogelijkheden. De belangrijkste functionaliteiten naast emulgering zijn eiwitbescherming, zetmeelinteractie en suikerkristallisatie. Deze extra opties maken sucrose esters waardevolle ingrediënten voor zuivelproducten, bakkerijproducten en zoetwaren.

ten slotte enkele algemene voordelen van sucrose-esters:

Over Sisterna

Sisterna, Europees marktleider in de sucrose-esters, is trots om aan te tonen de veelzijdige werking van sucrose-esters in emulsies. Sisterna onderscheidt zich als een flexibele partner die helpt bij het vinden van technische oplossingen voor de ontwikkeling, verbetering en procesoptimalisatie van voedingsmiddelen. Vanuit Nederland presenteert Sisterna de meest up-to-date service op het gebied van sales support en kennisontwikkeling. Neem contact op met Sisterna voor alle voordelen die bereikt kunnen worden met sucrose-esters.

voor meer informatie over Sisterna BV of sucrose esters kunt u kijken op www.sisterna.com.

over de auteur

Lia Bax

Lia is opgeleid in de levensmiddelentechnologie en heeft meer dan 25 jaar ervaring als voedseltechnoloog in emulgatoren, stabilisatoren en vezels, en de toepassing ervan in de voedingsmiddelenindustrie, voornamelijk bakkerij, zuivel, zoetwaren en sauzen & speciale emulsies. Ze begon in een laboratorium om de toepassingsmogelijkheden van allerlei voedselingrediënten te onderzoeken en werkt nu in een meer commerciële rol, gericht op sucrose-esters.