E471 چیست؟ نقش واقعی مونو- و دی گلیسیریدهای اسیدهای چرب در غذا

E471-مونو- و دی گلیسیریدهای اسیدهای چرب- یکی از افزودنی‌هایی است که اغلب در فهرست مواد غذایی ظاهر می‌شود، با این حال بیشتر مصرف‌کنندگان آن را فقط به عنوان یک اصطلاح شیمیایی صنعتی می‌شناسند. در واقع، E471 یک امولسیفایر نیمه مصنوعی است که از نظر ساختاری بسیار نزدیک به چربی‌های غذایی طبیعی است و ویژگی‌های مولکولی آن عملکردهای اساسی متفاوتی را در سیستم‌های غذایی مختلف دیکته می‌کند: در نان، با تشکیل کمپلکس‌های مارپیچ با آمیلوز، نان را نرم نگه می‌دارد. در بستنی، بی‌ثباتی گویچه‌های چربی کنترل‌شده را تحریک می‌کند، و باعث ادغام جزئی برای ایجاد یک شبکه چربی سه‌بعدی می‌شود که حباب‌های هوا را تثبیت می‌کند. در مارگارین، رابط آب{11}}روغن را تثبیت می‌کند و از جدا شدن فاز و پاشیدن آن در حین سرخ کردن جلوگیری می‌کند. این مقاله به‌طور سیستماتیک مکانیسم‌های عملکردی واقعی E471 را در محصولات غذایی نماینده از دیدگاه ساختار مولکولی، ویژگی‌های HLB و برهمکنش‌های ماتریس غذا تجزیه و تحلیل می‌کند و مسیر متابولیک و ارزیابی ایمنی آن را بر اساس ارزیابی مجدد جامع EFSA در سال 2017 توضیح می‌دهد. E471 توسط لیپازها در دستگاه گوارش انسان هیدرولیز می شود و به گلیسرول و اسیدهای چرب آزاد{15}}دو جزء تغذیه ای معمولی تبدیل می شود و هیچ نگرانی ایمنی ندارد، بدون نیاز به دریافت روزانه قابل قبول عددی (ADI).

یک قرص نان برش خورده، یک وان بستنی یا یک بلوک مارگارین بردارید و به فهرست مواد اولیه ورق بزنید-به طور قطع عبارت "مونو- و دی گلیسیرید اسیدهای چرب" یا کد "E471" را خواهید یافت. بر اساس ارزیابی مجدد EFSA در سال 2017، E471 مجاز به استفاده در 84 دسته مواد غذایی در اتحادیه اروپا است و آن را در میان پرمصرف‌ترین و گسترده‌ترین افزودنی‌های غذایی قرار می‌دهد-که یک عنصر کاربردی اساسی ضروری در صنایع غذایی است.

با این حال E471 نیز یکی از مواد افزودنی است که درک نشده است. از یک طرف، عباراتی مانند «استرهای اسید چرب» در نام آن، بسیاری از مصرف‌کنندگان را به طور غریزی به عنوان یک «مواد شیمیایی صنعتی» طبقه‌بندی می‌کنند و معتقدند که با ماهیت اصیل غذا در تضاد است. از سوی دیگر، جنجال‌ها و شایعات در مورد ایمنی آن{3}}ادعاهایی مبنی بر "به خطر انداختن سلامتی" یا "نمی‌توان متابولیزه شدن"-به طور گسترده در رسانه‌های اجتماعی منتشر شد.

هدف این مقاله ایجاد درک روشنی از E471 است. ما از ماهیت شیمیایی آن پیش می‌رویم، به سیستم‌های غذایی مختلف می‌پردازیم، «دقیقاً چه کاری انجام می‌دهد» را در هر محصول تجزیه و تحلیل می‌کنیم و در نهایت به قضاوت علمی در مورد ایمنی آن باز می‌گردیم. پس از مطالعه، می‌توانید آن سه شخصیت را روی برچسب مواد تشکیل دهنده با دیدگاهی منطقی-نه در وحشت کور و نه با پذیرش غیرانتقادی افسانه‌ها مشاهده کنید.

1 یک مولکول "نیمه{1}}طبیعی".

E471 مخلوطی از مونو{1}} و دی گلیسرید اسیدهای چرب است. ساختار مولکولی آن را می توان به عنوان یک گلیسرول (یک الکل مولکولی کوچک) ستون فقرات متصل به یک یا دو زنجیره بلند اسید چرب تجسم کرد.

این ساختار به خودی خود "مصنوعی" نیست-تقریباً مشابه محصولات واسطه ای است که در طول هضم چربی های غذایی روزانه تولید می شوند. هنگامی که روغن ها و چربی های معمولی (تری گلیسیرید) مصرف می شوند، لیپازها در بدن آنها را به تدریج به دی گلیسرید، مونوگلیسرید و در نهایت به گلیسرول و اسیدهای چرب آزاد هیدرولیز می کنند. ساختار شیمیایی E471 اساساً منعکس کننده مواد واسطه در این فرآیند گوارشی است. هستیک ماده شیمیایی خارجی نیست که به طور کامل از ابتدا از طریق سنتز آلی ایجاد شودبلکه یک امولسیفایر نیمه مصنوعی-که از طریق استری‌سازی صنعتی یا گلیسرولیز روغن‌ها و چربی‌های طبیعی تولید می‌شود، که از نظر ساختاری شبیه به چربی‌های رژیمی طبیعی است.

با توجه به منابع مواد خام، اسیدهای چرب مورد استفاده برای سنتز E471 تقریباً منحصراً ازروغن ها و چربی های گیاهی خوراکیمانند روغن پالم، روغن سویا و روغن آفتابگردان. در نتیجه، اکثریت قریب به اتفاق محصولات تجاری E471 در دسترس منشاء گیاهی دارند، که آنها را با الزامات فرمولاسیون محصول گیاهی سازگار می کند.

2 مقدار HLB: یک پارامتر مولکولی که جهت عملکردی را تعیین می کند

دلیل اینکه E471 می‌تواند چنین نقش‌های کاملاً متفاوتی را در غذاهای کاملاً متفاوت ایفا کند، در ماهیت آمفی‌فیلیک آن نهفته است-دو گروه هیدروکسیل آزاد (–OH) در ستون فقرات گلیسرول، تمایل آب‌دوستی ایجاد می‌کنند، در حالی که زنجیره‌های اسید چرب طولانی تمایل چربی دوست دارند. این دو ویژگی متضاد در یک مولکول وجود دارند و E471 a را می‌سازندسورفکتانت: به طور طبیعی تمایل به تجمع در سطح مشترک بین روغن و آب دارد، با انتهای آبدوست به سمت فاز آبی و دم آبگریز به فاز روغن کشیده شده است.

پارامتری که این تعادل آمفیفیلیک را کمی می کند، نامیده می شودمقدار HLB. مقدار HLB E471 معمولاً بین این دو قرار می گیرد3 و 5، نشان می دهد که چربی دوستی آن بسیار بیشتر از آب دوستی آن است و ترجیحاً شکل می گیردامولسیون های آب-در-روغن (W/O).. درک این نکته بسیار مهم است: E471 "امولسیفایر-محلول در آب" نیست که بسیاری از مصرف کنندگان به طور مستقیم تصور می کنند. برعکس، اینطور استبه راحتی در روغن ها و چربی ها حل می شود اما در آب سرد نامحلول استو فقط می تواند در آب داغ پخش شود و امولسیون تشکیل دهد، در حالی که در اتانول و روغن های داغ حل می شود.

این ماهیت چربی دوست مستقیماً تقسیم عملکردی E471 را در بین غذاهای مختلف تعیین می کند. در سناریوهایی که نیاز به کنترل رفتار چربی و ساختار کریستالی دارند-مانند ضد بیاتی در نان، ادغام جزئی چربی در بستنی و تثبیت امولسیون در مارگارین{4}}E471، به دلیل میل ترکیبی بالایی که با فاز چربی دارد، نقش اصلی غیر قابل جایگزینی دارد.

1 در نان: نگهدارنده نرمی که بازگشت نشاسته را به تاخیر می اندازد

ظرف چند ساعت پس از خروج از اجاق، نان شروع به سفت شدن می کند و حالت فنری خود را از دست می دهد-فرآیندی که در علوم غذایی به عنوان معروف است.رتروگراسیون نشاسته. مکانیسم میکروسکوپی به شرح زیر است: در حین پخت، دانه های نشاسته آب را جذب کرده و ژلاتینه می شوند و آمیلوز آزاد می کنند که در ماتریکس خمیر پراکنده می شود. هنگامی که نان سرد می شود، این مولکول های آمیلوز آزاد خود را به ساختارهای کریستالی منظم بازآرایی می کنند و باعث می شوند که خرده نان سفت و خشک شود.

نقش اصلی E471 در نان دقیقاً جلوگیری از این فرآیند استتشکیل کمپلکس های نامحلول با آمیلوز. در طول مراحل دمای بالا مخلوط کردن و پخت خمیر، دم اسید چرب آبگریز مولکول E471 می تواند خود را وارد حفره مارپیچ آمیلوز کند و یک "کمپلکس لیپیدی{3} آمیلوز" را تشکیل دهد. این کمپلکس از نظر مکانی از نزدیک شدن مولکول های آمیلوز و تبلور مجدد با یکدیگر جلوگیری می کند و نشاسته را در چند روز نگهداری در حالت نامنظم نگه می دارد. داده های تحقیقاتی نشان می دهد که نان با E471 افزوده شده پس از 48 ساعت تنها حدود 10 درصد سختی را افزایش می دهد، در مقایسه با افزایش تقریباً 50 درصدی در گروه کنترل. به همین دلیل است که نان برش خورده موجود در بازار می تواند بافت نرمی را برای روزها یا حتی بیش از یک هفته حفظ کند.

در همان زمان، E471 همچنین با پروتئین های گلوتن تعامل می کند، خاصیت ارتجاعی، چقرمگی و قابلیت انبساط خمیر را افزایش می دهد و نان را قادر می سازد تا به حجم بیشتر و ساختار یکنواخت تری نان در طول تخمیر و پخت دست یابد. سطح اضافه توصیه شده معمولاً 0.2٪ - 0.8٪ وزن آرد است.

2 در بستنی: تنظیم کننده چربی که اسکلت فوم را می سازد

بستنی یک-سیستم{{1}4 فاز فوق‌العاده پیچیده است که کریستال‌های یخ، حباب‌های هوا، گلبول‌های چربی تا حدی به هم پیوسته و یک محلول پروتئینی- منجمد نشده شکر همگی در یک ساختار منجمد وجود دارند. از جمله این مراحل،ادغام جزئیگلبول های چربی فرآیند اصلی در ساخت ساختار کف و بافت بستنی است.

در طول تولید بستنی، نقش E471 سه مرحله مهم را در بر می گیرد:

مرحله پیری (تقریباً 4 درجه):پس از همگن شدن، سطوح گلبول های چربی با یک لایه محافظ متشکل از پروتئین های کازئین و آب پنیر پوشانده می شوند. مولکول های E471 به دلیل میل ترکیبی قوی با فاز چربی، به تدریج پروتئین ها را از سطح کروی چربی جابجا می کنند. این فرآیند "پروتئین زدایی" باعث "ناپایداری" گلبول های چربی می شود-اما این یک نقص نیست. این دقیقاً پیش نیاز ساخت بعدی ساختار فوم است.

مرحله انجماد و شلاق زدن:در فریزر پیوسته، نیروهای برشی باعث می شود که گویچه های چربی ناپایدار تحت کنترل قرار گیرندادغام جزئی-کروب های چربی به یکدیگر می چسبند اما به طور کامل ادغام نمی شوند و یک اسکلت شبکه چربی سه بعدی- را تشکیل می دهند. این اسکلت حباب های هوا را محصور می کند و تثبیت می کند و بافت خشک و مقاومت خوبی در برابر ذوب شدن به بستنی می دهد.

مرحله سخت شدن و ذخیره سازی:ساختار چربی تقویت شده با امولسیفایر{0}}از رشد کریستال یخ جلوگیری می کند و از بافت محصول محافظت می کند.

E471 همچنین پرمصرف ترین امولسیفایر کنترل کریستال یخ در دسرهای منجمد است. این "کشش سطحی را کاهش می دهد، حباب های هوا را تثبیت می کند و به کنترل اندازه کریستال یخ کمک می کند". سطح توصیه شده افزودن E471 مقطر در بستنی 0.1٪ - 0.4٪ از کل مخلوط است.

3 در مارگارین و اسپرد: لنگر سطحی که پایداری امولسیون را حفظ می کند

مارگارین در اصل یکامولسیون آب -در-روغن (W/O).-تقریباً 80٪ چربی ها و روغن های مایع یا نیمه جامد فاز پیوسته را تشکیل می دهند و تقریباً 20٪ فاز آبی به شکل قطرات ریز پراکنده می شود. از نقطه نظر ترمودینامیکی، امولسیون‌های W/O، درست مانند امولسیون‌های O/W، تمایل طبیعی به سمت بی‌ثبات شدن از طریق ادغام دارند: هنگامی که لایه مایع بین قطرات آب پاره می‌شود، قطرات مجاور ادغام می‌شوند و در نهایت منجر به جداسازی فاز آبی و تخریب کامل بافت محصول می‌شود.

وظیفه اصلی E471 در این سیستم این است کهآب{0}}در-امولسیون روغن را تثبیت کنید. ماهیت چربی دوست آن (مقدار HLB 3-5) لنگر انداختن کارآمد را در فصل مشترک آب{3}}روغن، با دم های آبگریز به داخل فاز روغن و گروه های سر گلیسرول به سمت فاز آبی جهت گیری می کند. این منجر به تشکیل یک لایه جذب شده تک مولکولی فشرده در سطح مشترک آب می شود که از نزدیک شدن و ادغام قطرات آب از طریق اثرات بازدارندگی فضایی جلوگیری می کند. E471 نیز به عنوان یک تثبیت کننده بسیار ارزشمند در تولید مارگارین در نظر گرفته می شود: "به حفظ پایداری محصول کمک می کند و از جدا شدن روغن جلوگیری می کند".

علاوه بر این، E471 انعطاف پذیری و پخش پذیری مارگارین را بهبود می بخشد و این محصول را قادر می سازد تا خواص پخش خوبی را حتی در دمای یخچال حفظ کند. در محصولات شکلاتی، E471، با کنترل رفتار کریستالیزاسیون چربی، از شکوفایی چربی جلوگیری می کند و براقیت را بهبود می بخشد.

1 ADI چیست؟ چرا E471 به ADI عددی نیاز ندارد؟

ADI مقدار افزودنی غذایی است که یک فرد سالم می تواند مصرف کندهر روز در طول عمربدون هیچ گونه خطر قابل مشاهده برای سلامتی EFSA در سال 2017 یک ارزیابی مجدد ایمنی جامع از E471 منتشر کرد و نتایج آن در حوزه بین‌المللی ایمنی مواد غذایی دارای وضعیت معتبری است.

نتیجه گیری EFSA این بود:پس از ارزیابی شواهد، پانل به این نتیجه رسید که نیازی به ADI عددی نیست و افزودنی مواد غذایی مونو- و دی گلیسیرید اسیدهای چرب (E 471) هیچ نگرانی ایمنی در سطوح استفاده گزارش شده ندارد..

در ارزیابی سم شناسی، پس از بررسی داده های مطالعات گسترده، EFSA به صراحت اعلام کرد: "هیچ شواهدی برای اثرات نامطلوب در مطالعات کوتاه مدت، زیر مزمن، مطالعات سمیت مزمن، تولیدمثلی و رشدی گزارش نشده است". "نه پتانسیل سرطان زایی و نه اثر ارتقاء در شروع/ترفیع گزارش نشده است"؛ و "مطالعات موجود هیچ گونه نگرانی در مورد سمیت ژنتیکی ایجاد نکردند".

اساس فیزیولوژیکی این نتیجه گیری در فرآیند متابولیک E471 در بدن انسان نهفته است.

2 فرآیند گوارش و مسیر متابولیک

پس از مصرف، E471 با لیپازهای پانکراس در روده کوچک مواجه می شود و به سرعت هیدرولیز می شود. هیدرولیز تنها دو نوع محصول به دست می دهد-گلیسرولواسیدهای چرب آزاد.

گلیسرول (E 422) و اسیدهای چرب (E 570) هر کدام ارزیابی های ایمنی مستقل را گذرانده اند و مشخص شد که "هیچ نگرانی ایمنی در مورد استفاده از آنها به عنوان افزودنی های غذایی" وجود ندارد. مسیرهای متابولیک آنها به شرح زیر است: گلیسرول وارد مسیرهای متابولیک کربوهیدرات می شود یا در سنتز مجدد چربی شرکت می کند. اسیدهای چرب از طریق -اکسیداسیون برای تامین انرژی تجزیه می‌شوند یا دوباره در ساختار لیپیدی بدن ترکیب می‌شوند.

این توضیح می دهد که چرا E471 به یک مقدار ADI "محدود عددی" نیاز ندارد: فرآیند هضم آن در بدن انسان اساساً با روغن ها و چربی های خوراکی معمولی متفاوت نیست. EFSA همچنین خاطرنشان کرد که بر اساس برآوردهای مواجهه با رژیم غذایی جمعیت، چربی حاصل از E471 تنها 0.8٪ تا 3.5٪ از مصرف چربی توصیه شده روزانه را تشکیل می دهد- نسبت ناچیزی از کل چربی دریافتی.

E471 نه راز تاریک صنعت غذا است و نه یک افزودنی نوشداروی کاملا بی ضرر است. این یک امولسیفایر اساسی مواد غذایی است که بر اساس شیمی لیپید، پیروی از اصول فیزیکوشیمیایی سطحی واضح عمل می‌کند-نمونه‌ای موفق از علوم غذایی که در تولید صنعتی کاربرد دارد.

در نان، با کمپلکس شدن با آمیلوز، رتروگراسیون را به تاخیر می اندازد و نان را برای روزها نرم نگه می دارد. در بستنی، ادغام نسبی گلبول‌های چربی را برای ایجاد یک اسکلت کف-تثبیت‌کننده ایجاد می‌کند، که شرط لازم برای ایجاد ساختار مقاوم در برابر ذوب-و حسی صاف در دهان است. در مارگارین، برای جلوگیری از بی‌ثباتی امولسیون، در سطح مشترک آب{4}}روغن گیر می‌کند.

نتیجه گیری در مورد ایمنی روشن است: EFSA، پس از یک ارزیابی جامع، تایید کرده است که E471 هیچ گونه نگرانی ایمنی در شرایط مجاز استفاده ایجاد نمی کند و نیازی به ایجاد محدودیت عددی مصرف روزانه نیست. هنگامی که وارد بدن انسان می شود، توسط لیپازها به گلیسرول و اسیدهای چرب تجزیه می شود که از طریق مسیرهای فیزیولوژیکی مشابه روغن ها و چربی های خوراکی معمولی متابولیزه می شوند.

گفته شد، غذاهای حاوی E471-مانند نان، کیک، بستنی و مارگارین{6}}اغلب حاوی سطوح نسبتاً بالایی از کربوهیدرات‌ها، چربی‌ها یا قندهای تصفیه شده هستند. آنچه واقعاً شایسته توجه است، خود E471 نیست، بلکه نسبتی است که این غذاها در ساختار کلی رژیم غذایی دارند. کاهش مصرف "غذاهای فوق فرآوری شده حاوی E471" توصیه می شود نه به این دلیل که E471 خطری ایجاد می کند، بلکه به این دلیل است که این غذاها به طور کلی در دسته هایی قرار می گیرند که مصرف متوسط ​​را تضمین می کنند.

پس از خواندن این مقاله، دفعه بعد که "E471" را روی برچسب مواد تشکیل دهنده مشاهده کردید، امیدوارم نه یک کد شیمیایی که باید مراقب آن باشید، بلکه یک ماده غذایی اساسی را مشاهده کنید که تحت ارزیابی علمی دقیق قرار گرفته و اصول کار آن به وضوح درک شده است.