Емулсията
Емулсията е дисперсията на една течност в друга, с която тя не се смесва (несмесващи се течности) като вода и масло. Диспергираната течност приема формата на малки капчици в другата течност.
Най-известният пример е винегретът, направен от оцет (предимно вода) и масло. Всички сме виждали, след като сме направили дресинга, че маслото има тенденция да се отделя от оцета след няколко минути. Молекулярната гастрономия изучава случващото се на нивото на молекулите, за да разбере източника на проблема и да го подобри.
Експериментиране:
Вземете равно количество оцет и олио.
Двете течности са разделени на две фази: водна фаза, плътна, разположена на дъното на контейнера и мазна фаза, по-малко плътна, разположена над другата фаза (снимка 1).
Механична сила се упражнява върху течностите в контакт с бъркалка (вилица). Маслото се разпръсква под формата на фини капчици в оцета и обратно капки оцет влизат в маслото (снимка 2) и остават в суспензия за няколко мига.
Много бързо след спиране на разбъркването препаратът възобновява първоначалния си вид: фазите отново се разделят. Сместа е хетерогенна (съставена от елементи от различно естество), емулсията е нестабилна.
Снимка 1 - Снимка 2 -
Оцет и масло на отделни фази Оцет и масло след разбъркване
Структура на молекулите вода и масло:
Водата, образувана от два водородни атома, свързани едновременно с кислороден атом (H2O), е полярна молекула, което означава, че има положително заредена част и отрицателно заредена част (положителен частичен заряд на всеки водород и отрицателен частичен заряд на кислород). Водородните връзки се установяват между водните молекули, за да образуват хомогенна смес (съставена от елементи, разпределени равномерно).
Водородната връзка се установява между Н атом, свързан с електроотрицателен атом (O в нашия случай или като цяло F или N) и друг много електроотрицателен атом.
Химическо представяне на водата
От друга страна, маслената молекула, образувана главно от въглеродни и водородни атоми (C19H34O6), е неполярна, т.е. няма частичен отрицателен или положителен заряд. Липсата на частичен заряд срещу полярна молекула не позволява изграждането на водородна връзка.
Маслото няма OH група (или друга Н, свързана с F или N), която да образува водородни връзки с вода. Следователно тези две течности се отблъскват, те не се смесват.
Стабилизиране:
Добавете чаена лъжичка горчица към маслото и оцета и разбъркайте отново.
Разтворът придобива хомогенен външен вид с просто око (снимка 3). Емулсията е стабилна.
Емулгирана смес от оцет, масло и горчица
Структура на повърхностноактивните съединения:
За свързване на двете водни и маслени фази бяха използвани повърхностноактивните съединения, съдържащи се в горчицата. Молекулите на тези повърхностноактивни съединения са амфифилни, тоест съставени от две части с различни характеристики:
- хидрофилна ("обичаща водата") глава, която може да се свърже с вода чрез водородна връзка (полярна)
- и хидрофобна опашка ("не обича водата"), която не може да се свърже с вода, но която е липофилна, т.е. която задържа мазнини (неполярна).
Когато поставите повърхностноактивно съединение с масло и вода, маслото се привлича към липофилните части на съединението, а водата - към хидрофилните части на същото съединение. Молекулите на повърхностноактивното съединение се обединяват, образувайки сферични структури, наречени мицели. Хидрофилните глави остават на повърхността на маслената капка, докато хидрофобните опашки се намират вътре, „добре защитени от вода“.
Схематично представяне на мицела във водна среда
Мицелите се разпръскват във вода и благодарение на своите хидрофилни повърхности образуват водородни връзки с водни молекули. По този начин двете начални фази, водна и мазна, са свързани от повърхностноактивното съединение, наречено също емулгатор, понякога и емулгатор. Той хомогенизира препарата и прави емулсията стабилна.