В процессе получения эмульсии, особенно диспергационными методами, неизбежно образуются капли как одной, так и другой жидкости. Однако во времени капли одной жидкости сохраняются и постепенно накапливаются, капли другой практически мгновенно коалесцируют. Если накапливаются капли масла, образуется прямая эмульсия (М/В), если воды – образуется обратная эмульсия (В/М). Тип образующейся эмульсии зависит от целого ряда факторов, но во многом определяется природой эмульгатора. Следуя правилу Банкрофта, можно сказать, что та жидкость, которая лучше растворяет эмульгатор или лучше его смачивает (если это порошок), является дисперсионной средой. Таким образом, зная природу эмульгатора, можно предсказать тип образующейся эмульсии. Однако такая оценка весьма приблизительна, особенно если эмульсия многокомпонентна.
Существует несколько экспериментальных методов определения типа эмульсий.
МЕТОД РАЗБАВЛЕНИЯ
В пробирку с водой вводят каплю эмульсии, которая при осторожном встряхивании равномерно распределяется в объеме воды в том случае, если это эмульсия типа М/В. Если же эмульсия обратная (В/М), то капля не диспергируется. Эта проба дает лучшие результаты в случае разбавленных эмульсий.
МЕТОД СМАЧИВАНИЯ ГИДРОФОБНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ
При нанесении капли эмульсии на парафиновую пластинку капля растекается, если дисперсионной средой является масло (эмульсия В/М).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕПРЕРЫВНОЙ ФАЗЫ
Каплю эмульсии помещают на предметное стекло микроскопа рядом с несколькими кристаллами растворенного в воде красителя. Пластинку наклоняют так, чтобы капля и краситель соприкасались. Если окажется, что непрерывная среда (вода) окрашивается, то это эмульсия типа М/В. В противном случае опыт повторяют с жирорастворимым красителем, доказывая, что эмульсия – типа В/М. Водорастворимыми красителями являются, например, метилоранж и брильянтовый синий, а маслорастворимым – судан III и фуксин. Эту пробу можно провести, если в пробирку налить некоторое количество эмульсии и добавить несколько кристаллов водорастворимого красителя. Равномерное окрашивание жидкости будет свидетельствовать, что это эмульсия типа М/В. Троннер и Бассюс (1960) развили этот метод. На кружки фильтровальной бумаги, смоченные 20% – м раствором хлорида кобальта и затем высушенные, они помещали каплю эмульсии. Эмульсия типа М/В вызывает быстрое появление розового окрашивания, с эмульсией В/М никаких цветовых изменений не наблюдалось. Если имеется смесь эмульсий М/В и В/М – медленно появляется слабо– розовое окрашивание.
ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ
В эмульсию помещают два электрода, соединенные с источником переменного тока и неоновой лампой. Если эмульсия типа М/В – неоновая лампа загорается, так как водная непрерывная среда обладает намного большей электропроводностью, чем масляная.
Молоко представляет собой эмульсию жировых шариков в молочной плазме. Под плазмой молока понимают свободную от жира молочную жидкость, в которой все остальные составные части молока присутствуют в неизменном виде.
Свежевыдоенное молоко – это двухфазная эмульсия. При охлаждении молока часть триацилглицеринов в жировых шариках выкристаллизовываются и образуется трех- и многофазная эмульсия (дисперсия). Диаметр жировых шариков в молоке колеблется от 0,1 до 22 мкм, в среднем от 3 до 6 мкм (преобладают). Распределение жировых шариков по величине зависит от ряда факторов: породы, стадии лактации животных, рационов кормления, режимов доения и механической обработки молока. Размеры жировых шариков имеют практическое значение, так как определяют степень перехода жира в продукт, например, при получении сливок сепарированием молока, а также при производстве масла, сыра, творога. Количество жировых шариков в молоке велико (около 15 . 10 8 в 1 см 3), что влечет за собой образование чрезмерно большой общей поверхности.
10.3.1. Факторы агрегативной устойчивости жировой эмульсии
Жировая эмульсия молока характеризуется высокой агрегативной устойчивостью, то есть способностью длительное время сохранять состояние дисперсных частиц. Это обусловливается наличием на поверхности жирового шарика (глицеридного ядра) оболочки, препятствующей контакту и последующему слиянию глицеридных глобул при столкновении жировых шариков друг с другом, и ее особыми свойствами.
Состав и структура оболочек жировых шариков. В настоящее время установлено, что оболочка жировых шариков состоит из основных структурных компонентов: липидов и белков, имеет толщину (по данным разных авторов) от 30 до 70 нм и более и включает в свой состав, кроме липидов и белков, ферменты, жирорастворимые витамины, минеральные элементы.
Хотя состав и физико-химические свойства оболочечного материала изучены достаточно подробно, организация его компонентов в оболочке точно еще не определена. Существует несколько моделей структурной организации оболочек (Н.Кинга, А.Мортона, Х.Бауэра, В.Своупа и Дж. Бруннера, Мак Ферсона и Китчена и др.). В отличие от первых моделей, базирующихся на трактовке ее как адсорбционной межфазной пленки, в последние годы все чаще проводится аналогия между составом и структурой оболочек жировых шариков (ОЖШ) и биологических мембран. Имеет смысл обсудить модель строения оболочек жировых шариков, предложенную В.Своупом и Дж.Бруннером, позволяющую более наглядно представить их структурную организацию. Схематически строение ОЖШ с учетом ее сольватации со стороны жировой и водной фаз представлено на рисунке 10.3.
Согласно рассматриваемой модели ОЖШ состоит из двух основных слоев: внутреннего (слой 1), в основном белкового, и внешнего (наружный слой 2), состоящего из фосфатидно-белковых комплексов. Со стороны глицеридного ядра жирового шарика к внутреннему белковому слою 1 обращен сольватный слой 4, состоящий из высокомолекулярных насыщенных триацилглицеринов, «смачивающих» гидрофобные кольца оболочечного белка внутреннего слоя оболочки. Со стороны водной фазы к гидрофильным группам гликопротеидов, входящих в состав наружного липопротеинового слоя 2, и гидрофильной части фосфолипидов, находящихся в этом слое, ориентирован гидратный слой, образованный молекулами воды.
Таким образом, оболочка жирового шарика состоит из двух слоев – внутреннего и наружного (внешнего). Внутренний слой образуется из плазматической мембраны секреторных клеток молочной железы, в основном белкового характера, и плотно прилегает к кристаллическому слою высокоплавких триацилглицеринов ядра. На внутренней мембране адсорбирован внешний слой оболочки, состоящей из липопротеидных мицелл различного размера.
Рис. 10.3. Модель строения оболочки жирового шарика
(по В.Своупу и Дж.Бруннеру)
Липопротеидные мицеллы содержат фосфолипиды, гликолипиды, нуклеиновые кислоты, белки и большую часть ферментов. Отдельные липопротеидные мицеллы могут мигрировать в плазму при хранении, механической и тепловой обработке молока. Одновременно на внутренней мембране могут адсорбироваться иммуноглобулины и липаза (при хранении сырого молока), а также казеин и денатурированный β-лактоглобулин (при тепловой обработке). Так как оболочки жировых шариков содержат на поверхности полярные группы – фосфатные фосфатидилхолина и других фосфолипидов, карбоксильные и аминогруппы белков, карбоксильные группы сиаловой кислоты и других углеводных компонентов, то на поверхности шариков создается суммарный электрический заряд – отрицательный (их изоэлетрическое состояние наступает при рН молока около 4,5%). Относительно отрицательно заряженной поверхности жирового шарика адсорбируются катионы Са ++ , Mg ++ , в результате чего образуется двойной электрический слой, аналогичный слою, который возникает на поверхности мицелл казеина. Таким образом, на поверхности жировых шариков возникает электрический потенциал около 15 мВ и электростатические силы отталкивания превышают силы молекулярного притяжения в соответствии с теорией устойчивости дисперсных систем (теорией ДЛФО). Дополнительное стабилизирующее действие оказывают гидратная оболочка, образующаяся вокруг полярных групп внешнего слоя и двойной электрический слой.
Более поздние исследования состава и свойств структурных белков, входящих в состав оболочек жировых шариков, электронно-микроскопические исследования их структурной организации с другими компонентами, проведенные Мак Ферсоном и Китченом, а также другими учеными, позволили сделать следующие выводы и схематично представить модель строения ОЖШ (рис. 10.4).
Рис. 10.4. Модель оболочки жирового шарика (по Мак Ферсону и Китчену): 1 – фосфолипиды; 2, 3 – гликопротеиды; 4 – интегральный гидрофобный белок; 5 – ксантиноксидаза; 6 – 5 ` -нуклеотидаза; 7 – слой высокоплавких триацилглицеринов
В состав ОЖШ входит до сорока белковых компонентов, главным образом плохо растворимых гликопротеидов, содержащих углеводы: галактозу, N-ацетилгалактозамин,N-ацетилгклюкозамин,N-ацетилнейраминовую (сиаловую) кислоту.
Гликопротеиды, относящиеся к внутренним белкам, как правило, пронизывают ОЖШ: один их конец взаимодействует со слоем высокоплавких триацилглицеринов, находящихся на поверхности глицеридного ядра, другой, содержащий углеводный компонент, выступает из мембран и ориентирован к водной фазе (см.компоненты 2 и 3 на рис. 10.4).
Важным компонентом оболочки является нерастворимый (гидрофобный) структурный белок, встроенный во внутренний слой оболочки и названный бутирофилином (см.компонент 4 на рис. 10.4).
По мнению исследователей большая часть белков ОЖШ происходит из плазматической мембраны секреторных клеток, либо может строиться частично из плазматической мембраны и частично – из мембраны вакуолей аппарата Гольджи, а также могут использоваться белки цитоплазмы секреторных клеток.
К перифирическим растворимым белкам ОЖШ относится более десяти ферментов: ксантиноксидаза; щелочная и кислая фосфатазы; 5`-нуклеотидаза; плазмин и др. Большая часть их идентична ферментам клеточных мембран.
В оболочках жировых шариков обнаружены минеральные элементы: Cu,Fe,Mo,Zn,Ca,Mg,Se,Naи К.
Таким образом, по Мак Ферсону и Китчену оболочка жировых шариков состоит из двух слоев различного состава: внутреннего, тонкого, плотно прилегающего к жировой глобуле – слоя высокоплавких триацилглицеринов и внешнего, рыхлого (диффузного), легко десорбируемого при технологической обработке молока. Поскольку внешний слой образован большей частью фосфолипидами и гликопротеидами, следовательно на поверхности жировых шариков за счет полярных групп этих компонентов создается суммарный отрицательный заряд и, как следствие, двойной электрический слой и гидратная оболочка.
Всеми исследованиями отмечается достаточно высокая механическая прочность оболочек жировых шариков, однако, пока остается нерешенным вопрос, какие силы ответственны за поддержание их структуры. Предполагают, что высокая механическая прочность оболочки обусловлена прежде всего наличием в ней внутреннего слоя, состоящего из специфического гидрофобного белка, а также гидрофобными и электростатическими взаимодействиями между структурными компонентами оболочки.
Таким образом, анализируя рассматриваемые модели строения оболочек жировых шариков, можно сделать вывод, что несмотря на некоторые различия в организации их структурных компонентов, общим для них является способность стабилизировать жировую эмульсию. В нативном молоке эмульсия жира в плазме достаточно устойчива. К факторам стабильности жировой эмульсии молока следует отнести следующие. Во-первых, наличие на границе раздела фаз структурно-механического барьера – оболочки жирового шарика, являющейся модифицированной клеточной мембраной, внутренний слой которой состоит из специфического гидрофобного белка, обусловливающего ее механическую прочность. Именно структурно-механический барьер препятствует контакту и последующему слиянию глицеридных ядер друг с другом. Во-вторых, как уже отмечалось, в результате диссоциации ионогенных групп компонентов, входящих в состав наружного слоя оболочки, на поверхности жировых шариков возникает отрицательный электрический потенциал, следствием чего является их отталкивание при сближении. Дополнительное стабилизирующее действие оказывает образование двойного электрического слоя относительно заряженной поверхности жировых шариков и ее гидратация.
При хранении молока и при производстве большинства молочных продуктов необходимо сохранить стабильность эмульсии молочный жир – плазма, максимально исключив воздействие факторов ее дестабилизации, так как деэмульгированный жир в значительно большей степени подвержен ферментативному и окислительному воздействиям. При выработке сливочного масла, напротив, ставится задача дестабилизировать жировую эмульсию с целью выделения из нее дисперсной фазы. По этой причине имеет смысл проанализировать факторы нарушения устойчивости жировой эмульсии.
" и подраздел "Соусы" статьёй про истинный майонез — основы и приготовление . Почему вдруг возникла эта статья? Потому что вдруг оказалось, что автор ни разу не пробовал настоящий майонез! Не тот майонез, который продаётся в магазине. А майонез истинный, придуманный почти 300 лет назад и представляющий собой соус, на вид полупрозрачный, цвета светлого меда , который имеет нежную желеобразную консистенцию и тонкий изысканный вкус.
Истинный майонез — основы и приготовление. Настоящий майонез готовится из яичных желтков, соли, сахара, лимонной кислоты, оливкового масла. Про обычное, хоть и , использование яиц мы уже неоднократно говорили — например, в статьях "Самый лучший завтрак " и "Самый лучший завтрак 2 — омлет ". Но про такое использование яиц, как в истинном майонезе, у нас на сайте ещё не встречалось. Итак,
Настоящий истинный соус майонез - это ЭМУЛЬСИЯ оливкового масла в сыром яичном желтке с небольшими добавками сахара, соли и лимонного сока.
Начнём с . Поскольку при приготовлении истинного майонеза необходимо создать эмульсию, нужно понимать, что же это такое нужно создать. Эмульсия (франц. émulsion от лат. emulgere — "выдаивать") — жидкость, содержащая во взвешенном состоянии частицы другой жидкости. Эмульсии состоят из несмешиваемых жидкостей. Например, молоко — одна из первых изученных эмульсий, в нём капельки жира распределены в водной среде. С другой стороны, сливочное масло — это пример обратной эмульсии, когда в масле распределены капли воды. Кстати, разрушая эмульсию молока (взбиванием) получают эмульсию "масло".
Соответственно, эмульсия может снова превратиться в исходные несмешанные вещества (иногда для этого нужно несколько недель). А может и остаться эмульсией — особенно если расслоение затруднено.
Для примера, очень просто получить эмульсию "масло в воде" — взять тёплую воду, налить её в банку, капнуть туда несколько капель масла. Масло растечётся плёнкой по поверхности воды. Далее нужно закрыть банку крышкой и трясти достаточно длительное время. Через это время не будет видно плёнки на поверхности воды, а сама вода изменит цвет, превратится из прозрачной в белёсую. Если вы действительно хорошо взбивали, то вы не будете видет капель масла; в настоящей эмульсии частицы намного меньше сотой доли миллиметра.
Идём дальше и возвращаемся к майонезу. Майонез, как уже говорилось, — это эмульсия оливкового масла в сыром яичном желтке. Соответственно, масло — это не смешивающееся с водой вещество, а яичный желток — это легко растворимое в воде вещество. Значит, создание эмульсии из масла и желтка возможна. И будет представлять собой капельки масла, которые "обёрнуты" яичным желтком.
Как и почти что любая другая эмульсия, майонез со временем расслаивается. Так что приготовленный майонез лучше всего сЪесть за 1-2 дня. Благо времени на его приготовление нужно немного.
При изготовлении майонеза как эмульсии, нужно помнить, что нельзя допускать взбивания желтка — то есть, создания пены (ещё одно состояние вещества наряду с эмульсией, смесь газа и жидкости). Соответственно, перемешивание должно происходить осторожно, в одном направлении. Чем интенсивнее перемешивание, тем мельче получаются капли масла, "обёрнутые" желтком. И, наоборот, чем медленнее идёт перемешивание, тем больше капли масла по размеру.
Соответственно, электрические мешалки (в том числе, домашние миксеры) делают размер этих шариков очень малым, что способствует увеличению стойкости эмульсии при хранении, но ухудшает вкус майонеза. Ручное эмульгирование позволяет получать шарики более крупного размера, что значительно улучшает вкус майонеза, но немного снижает время сохранности эмульсии.
Отсюда практическое правило : при добавлении очередной порции масла следует начинать эмульгировать помедленнее, а заканчивать побыстрее.
От повара, проводящего эмульгирование вручную, требуется соблюсти этот тонкий баланс - одновременно и обеспечить достаточную стойкость эмульсии, и получить полноценный вкус майонеза. Любая неаккуратность или поспешность при добавлении следующей порции масла даже у опытных кулинаров зачастую кончается неудачей. Объясняется это тем, что незаметные изменения в количестве и качестве составных частей, недостаточная тщательность в приготовлении соуса сказываются на вкусе и прочности смеси (эмульсии) и приводят к тому, что соус либо вовсе не получается (эмульсия распадается - «отмасливается», как говорят кулинары), либо он не имеет должного вкуса.
А теперь про продукты для истинного майонеза.
В состав майонеза входит около 70-82% первосортного оливкового (иногда иного растительного) масла. Если это будет рафинированное оливковое масло - тогда майонез подходит ко всем случаям. Оливковое масло может быть и нерафинированным (такой майонез имеет выраженный привкус исходного масла, т.е. это майонез на любителя или к определенным блюдам). В случае применения любого другого растительного масла, оно должны быть только рафинированным, но соус уже будет труднее готовиться (эмульгироваться) и проигрывать во вкусе (и его наименование "майонез" ставится многими кулинарами под сомнение).
Второй компонет — это яйца, желтки . Яйца должны быть свежими, с возможно более оранжевыми желтками. Чем больше в майонезе желтка (обычно до 15-20%, но в некоторых случаях даже до 30-35% — это по вкусу), тем он вкуснее, но быстрее утрачивает свой великолепный вкус (хранение в холодильнике до 2-3 дней всегда гарантировано, но лучше всегда подавать свежеприготовленным, дав постоять в холодильнике 4-8 часов).
Посластитель (сахар), подкислитель (уксусная кислота, лимонный сок, вино…), соль, специи — по вкусу (обычно 2-3 %, 5-6 %, 1 % и 0,5 % соответственно). Если в майонез добавить горчицу, то получится майонез провансаль . Обычно добавляется до 6 % готовой горчицы.
Если перейти от безликих процентов к цифрам, то соотношение продуктов будет следующим:
- 150-200 мл (стакан) масла
- 2-3 желтка,
- неполная чайная ложка сахара,
- четверть чайной ложки соли,
- половина чайной ложки готовой горчицы (если делается майонез провансаль)
- специи по вкусу.
Процедура приготовления истинного майонеза очень проста.
К сырым яичным желткам, смешанным с сахаром и солью (и горчицей, если это майонез провансаль) постепенно, вначале БУКВАЛЬНО по каплям, приливается масло и всякий раз тщательно эмульгируется до получения полной однородности . Обычная ошибка начинающих кулинаров - приливание слишком большой очередной порции масла, и эмульсия распадается. Следует придерживаться принципа - лучше приливать понемногу и почаще.
Эмульгирование проводится не слишком быстрым круговым размешиванием смеси в одну сторону (а не туда-сюда, не восьмерками). При этом смесь именно эмульгируется (дробится на части при перемешивании), а не взбивается. Затем добавляется следующая порция масла и т. д.
По мере добавления масла, эмульсия становится все более густой (и уже можно добавлять масло все бо льшими порциями - густая среда быстрее раздробляет приливаемое масло на отдельные частицы), затем желеобразной, «разламывающейся» при размешивании. На этом следует остановиться. При дальнейшем увеличении количества масла в майонезе эмульсия начинает становиться все более и более жидкой, а затем распадается.
Итак, оптимально прекращать добавление масла, когда смесь начинает становиться желеобразной.
При приготовлении майонеза провансаль (майонеза с горчицей) всё ещё проще. Приготовление (эмульгирование) этого вида майонеза наиболее просто, так как в его состав входит природный эмульгатор - горчица . Соответственно, приливать масло можно начинать не по каплям, а сразу от половины чайной ложки. Оттого вкус этого соуса более острый, не такой изысканный и нежный, как у классического майонеза. Но ко многим, особенно мясным блюдам, наиболее подходящим является именно этот вид майонеза.
Когда процесс эмульгирования полностью закончен, добавляем по вкусу лимонный сок или уксус (при этом смесь немного белеет и становится более жидкой) + специи, тщательно размешиваем и майонез готов!
Кстати, не получившийся с первого раза майонез можно точно так же использовать для заправки салатов, как и обычный. Или же добавлять эту смесь в новый желток, пробуя эмульгировать по-новому.
Приятного аппетита!
Таким образом, приготовление истинного майонеза очень просто, занимает мало времени и приводит к появлению отличного и вкуснейшего соуса!
По материалам http://www.su-shef.ru/articles/78
Эмульсии - грубодисперсные системы из взаимно нерастворимых жидкостей. В таких системах одна из жидкостей (дисперсная фаза) взвешена в другой (дисперсионной среде) в виде капелек.
Чаще всего эмульсии состоят из воды и второй жидкости, которую принято называть «масло». Так, к числу «масел» относятся бензин, керосин, бензол, масла минеральные, животные, растительные и другие неполярные жидкости, которые гидрофобны.
Можно диспергировать гидрофобную жидкость в воде, и наоборот, возможно диспергировать воду в гидрофобной жидкости, Следовательно, принципиально могут быть эмульсии двух типов: масло в воде (сокращенно м/в), где дисперсной фазой будет масло, а дисперсионной средой - вода, и вода в масле (сокращенно в/м), когда дисперсная фаза - вода, дисперсионная среда - масло. Примером эмульсии первого типа может служить коровье молоко (эмульсия жира в гидрозоле белка), а эмульсии второго типа - различные медицинские мази (эмульсии воды в масле).
Эмульсии обычно получают механическим диспергированием - эмульгированием одной жидкости в другой сильным перемешиванием, встряхиванием, а в некоторых случаях с помощью ультразвука. В пищевой промышленности и кулинарной практике это выполняется на специальных взбивальных машинах.
Благодаря огромному увеличению поверхности раздела между двумя жидкостями эмульсия приобретает большой запас свободной поверхностной энергии Е и становится термодинамически неустойчивой, такая система будет стремиться самопроизвольно перейти в устойчивое состояние путем уменьшения запаса свободной поверхностной энергии. Этот самопроизвольный процесс может происходить или за счет уменьшения поверхностного натяжения или за счет уменьшения величины поверхности S, так как свободная поверхностная энергия связана с поверхностным натяжением и суммарной величиной поверхности уравнением Е = S.
Если понижение запаса свободной поверхностной энергии пойдет за счет уменьшения суммарной поверхности системы, это выразится в слиянии капелек жира, в уменьшении числа жировых капелек. Слияние капель эмульсии называют коалесценцией, она подобна коагуляции и быстро заканчивается расслоением системы на две отдельные жидкие фазы с минимальной поверхностью раздела. Такое слияние приводит к разрушению эмульсии.
Понижения поверхностной энергии можно добиться и за счет уменьшения поверхностного натяжения, которого можно достичь введением в систему какого-либо поверхностно-активного вещества, способного адсорбироваться на поверхности капелек эмульсии и препятствовать их слиянию. Подобные вещества, стабилизирующие эмульсию, называют стабилизаторами или эмульгаторами. При этом суммарная поверхность системы останется неизменной, а образующаяся эмульсия станет устойчивой.
Эмульгаторами концентрированных эмульсий, должны быть вещества, образующие на поверхности капелек эмульгируемой жидкости прочные адсорбционные пленки.
В зависимости от типа эмульсии следует брать гидрофильные или гидрофобные эмульгаторы той или иной степени дисперсности. Эмульгатор должен быть подобен той жидкости, которая образует дисперсионную среду.
Так, эмульсии типа м/в стабилизируются растворимыми в воде высокомолекулярными соединениями, например белками. Адсорбируясь на границе раздела фаз, они образуют в поверхностном слое сетчатые и гелеобразные структуры, создающие структурно-механический барьер, который препятствует объединению частиц дисперсной фазы.
Молекулы эмульгатора, содержащие в своем составе полярные и неполярные группы (например, мыла), в адсорбционных слоях ориентируются таким образом, что полярные концы их обращены к полярной жидкости, а неполярные - к неполярной (рис. 4), при этом понижается поверхностное натяжение.
Подобные оболочки из поверхностно-активных веществ на поверхности капелек эмульсии довольно прочны и упруги. При соударении частиц они, как правило, не разрушаются - эмульсии приобретают устойчивость.
Эмульгаторами для эмульсий как первого, так и второго типа также могут служить порошки, так называемые твердые эмульгаторы (рис.5).
Молоко является типичной природной эмульсией жира в воде - жировая фаза находится в плазме молока в виде мелких капель (шариков жира) более или менее правильной формы, окруженных защитной липопротеидной оболочкой. Нахождение жира в молоке в мелкодиспергированном виде играет важную роль в процессе его усвоения новорожденными, а также при технологической обработке молока.
Эмульсии по полярности дисперсной фазы и дисперсионной среды делят на прямые (масло в воде) и обратные (вода в масле). В зависимости от концентрации дисперсной фазы в системе различают разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные эмульсии.
Разбавленные эмульсии по своим свойствам сходны с лиофобными коллоидными растворами. Их устойчивость обусловлена электрическим зарядом частиц (капелек). При потере устойчивости системы капельки самопроизвольно образуют агрегаты с последующим их слиянием (коалесценцией) друг с другом.
Размер и количество шариков жира в молоке непостоянны и зависят от породы животных, стадии лактации, кормовых рационов и других факторов. В 1 мл молока содержится от 1,5 до 3 млрд. шариков жира, их средний диаметр равен от 2 до 2,5 мкм с колебаниями от 0,1 до 10 мкм и более. Размеры шариков жира имеют практическое значение, так как определяют степень перехода жира в продукт при производстве сливок, масла, сыра, творога и т. д.
Физическая стабильность шариков жира в молоке и молочных продуктах, их поведение при отстое сливок и технологической обработке (гомогенизации, пастеризации и т. д.) в основном зависят от состава и свойств их оболочек.
Оболочка шариков жира состоит из липидов и белков. Эти компоненты, ориентированные определенным образом на поверхности шариков, стабилизируют жировую эмульсию молока. В липидной фракции оболочки содержатся фосфолипиды (фосфатидилхолин фосфатидилэтаноламин, сфингомиелин и др.) высокоплавкие триглицериды, цереброзиды, холестерин, каротины, витамин А и др. Белковые компоненты оболочки по растворимости в воде (разбавленных солевых растворах) делятся на две фракции. Одна фракция структурных белков плохо растворима в воде, содержит около 14 % азота, по аминокислотному составу отличается от белков молока (содержит меньше лизина, валина, лейцина, глютаминовой и аспарагиновой кислот и больше аргинина).
B другую водорастворимую белковую фракцию входят гликопротеид с высоким (около 18 %) содержанием углеводов и разнообразные ферменты.
К ферментам оболочки шариков жира относятся ксантин-оксидаза, щелочная и кислая фосфатазы, холинэстераза и др.
В оболочке шариков жира помимо липидов и белков обнаружены минеральные элементы: Сu, Fe, Mo, Zn, Ca, Mg, Se, Na и К. Выяснено, что с оболочкой связано от 5 до 25 % нативной меди молока и от 28 до 59 % нативного железа (содержание Сu в 1 г оболочки составляет от 5 до 25 мкг, Fе - от 70 до 150 мкг).
По данным электронно-микроскопических исследований, оболочка шарика жира состоит из двух слоев различного состава - внутреннего тонкого, плотно прилегающего к кристаллическому слою высокоплавких триглицеридов жировой глобулы, и внешнего рыхлого (диффузного), легко десорбируемого при технологической обработке молока.
Внутренний слой (мембрана, матрикс) имеет толщину от 5 до 10 нм, образуется из плазматической мембраны секреторной клетки молочной железы в процессе выведения секрета.
Эмульсия шариков жира в молоке достаточно устойчива. Охлаждение молока, механическое воздействие насосов, мешалок, нагревание до относительно высоких температур незначительно изменяют состав, физико-химические свойства оболочек шариков жира, не нарушая при этом стабильности жировой эмульсии.
При технологической обработке молока в первую очередь изменяется внешний слой оболочки. Известно, что в свежевыдоенном молоке оболочки имеют неровную, шероховатую поверхность и довольно большую толщину внешнего слоя. После перемешивания, встряхивания и хранения молока оболочки шариков жира становятся более гладкими и тонкими. Эти изменения обусловлены десорбцией липопротеидных мицелл из оболочек в плазму. Одновременно с десорбцией мицелл происходит сорбция белков и других компонентов плазмы молока на поверхности мембраны шариков жира. Процессы десорбции - сорбции при перемешивании, охлаждении могут вызвать некоторые изменения состава и поверхностных свойств оболочек, что приводит к снижению их прочности и частичному разрыву. В процессе тепловой обработки молока наблюдается не только значительная перестройка структурных компонентов оболочки, но и частичная денатурация (конформационная перестройка) мембранных белков, что способствует дальнейшему снижению стабильности оболочек шариков жира.
Оболочки могут быть сравнительно быстро разрушены в результате специального механического воздействия, применяемого, например, при получении сливочного масла, а также действия химических веществ (концентрированных кислот, щелочей, амилового спирта).
Стабильность жировой эмульсии молока можно объяснить следующими факторами. Первым важным фактором устойчивости разбавленных эмульсий, стабилизированных эмульгатором, является, как известно, возникновение на поверхности капелек жира электрического заряда.
Оболочки шариков жира содержат на поверхности полярные группы фосфатные группы фосфатидилхолина и других фосфолипидов, карбоксильные группы, аминогруппы, СООН-группы сиаловой кислоты белковых и углеводных компонентов. На поверхности шариков создается суммарный отрицательный заряд (их изоэлектрическое состояние наступает при рН молока около 4,5). К отрицательно заряженным группам присоединяются катионы Са2+, Mg2+ и др. В результате образуется двойной электрический слой, аналогичный слою, который возникает на поверхности частиц типичных гидрофобных коллоидов. Таким образом, на границе раздела фаз между шариками жира действуют электростатические силы отталкивания, превышающие силы притяжения (энергетический барьер). Дополнительное стабилизирующее действие оказывает гидратная оболочка, образующаяся вокруг полярных групп мембранных компонентов.
Среди всех структурных компонентов оболочки шариков жира особенно важны для стабилизации жировой эмульсии молока гликопротеиды и фосфолипиды. Так, после обработки оболочек протеиназами, разрушающими гликопротеиды, стабильность, эмульсии снижается, а после удаления полярных групп фосфолипидов с помощью фосфолипазы С она резко падает и наступает коалесценция шариков жира.
Вторым фактором устойчивости эмульсий является создание на границе раздела фаз структурно-механического барьера. Исследование структурно-механических свойств оболочек шариков жира показало, что они обладают повышенной структурной вязкостью, механической прочностью и упругостью, а следовательно, могут служить структурно-механическим барьером, препятствующим слиянию шариков.
Таким образом, стабильность жировой эмульсии молока обусловливается термодинамическим (наличие двойного электрического слоя и гидратной оболочки) и структурно-механическим факторами. Структурно-механический фактор является наиболее сильным фактором стабилизации концентрированных эмульсий, к которым принадлежат, например, высокожирные сливки.
Следовательно, для обеспечения устойчивости жировой эмульсии молока и сливок в процессе выработки молочных продуктов необходимо стремиться сохранить неповрежденными оболочки шариков жира и не снижать степень их гидратации. Для этой цели необходимо сокращать до минимума механические воздействия на дисперсную фазу молока при транспортировке, хранении и обработке, избегать его вспенивания, правильно проводить тепловую обработку (длительная выдержка при высоких температурах может вызвать значительную денатурацию структурных белков оболочки и нарушение ее целостности), а также широко применять дополнительное диспергирование жира путем гомогенизации.
Если при выработке большинства молочных продуктов перед инженером-технологом стоит задача предотвратить агрегирование и коалесценцию шариков жира, то при получении масла перед ним стоит обратная задача -- разрушить (деэмульгировать) стабильную жировую эмульсию и выделить из нее дисперсную фазу.