Определение эмульгирования
Эмульгирование или эмульгирование чего-либо определяется как смешивание двух жидкостей, которые обычно не смешиваются друг с другом с образованием эмульсии. Две жидкости могут образовывать разные типы эмульсий в зависимости от того, в какой жидкости была диспергирована, причем одна жидкость представляет собой дисперсную фазу, а другая – внешнюю фазу, которая добавляется в дисперсную фазу. Наша способность эмульгировать также играет жизненно важную роль в процессе пищеварения человека и происходит в тонкая кишка чтобы помочь расщеплению жиров.
Различные типы эмульсий
Существует три различных класса эмульсий: обычные, микроэмульсии и наноэмульсии. Они являются продуктом смешивания несмешивающихся жидкостей и содержат дисперсную фазу и внешнюю фазу. Их вид облачен из-за рассеяния света и имеет различные степени цвета, в зависимости от степени разбавления эмульсии. Обычные эмульсии обнаруживаются в продуктах повседневной жизни, таких как молоко, майонез и винегреты, и относительно нестабильны без присутствия эмульгатора. Они требуют применения силы для образования эмульсии и обычно разделяются на две фазы через некоторое время. Микроэмульсии и наноэмульсии определяются размером капель, причем обе имеют капли менее 100 нм. Эмульсии кажутся прозрачными, так как капли очень малы и не рассеивают свет, как обычные эмульсии. Микроэмульсии обычно спонтанно образуются молекулами масла, смешанными со стабилизатором, таким как поверхностно-активные вещества, в то время как наноэмульсии могут образовываться только с использованием специального оборудования.
Эмульгирование и пищеварение
Эмульгирование играет жизненно важную роль в расщеплении жиров триацилглицерина (TAG) при пищеварении человека. Когда еда достигает желудок смешивается с кислыми выделениями для производства химус, Небольшое количество химуса затем движется пилорического сфинктера в двенадцатиперстную кишку тонкой кишки, чтобы продолжить процесс пищеварения. Тем не менее, жиры гидрофобный Это означает, что они отталкивают воду и остаются в основном нерастворимыми в тонкой кишке. Эти жиры могут быть разрушены только ферментом липазой, чтобы произвести жирные кислоты и моноглицериды для более легкой абсорбции, но липаза растворима в воде, поэтому она может разрушать только поверхность жировых шариков. Именно здесь наша способность эмульгировать становится жизненно важной для пищеварения. Эмульгирование расщепляет жиры на более мелкие капельки и свободно плавает соли желчи и фосфолипиды набираются и окружают каждую каплю. Желчные соли и фосфолипиды амфипатический так и гидрофобные и гидрофильный поверхности и может гарантировать, что большие жировые шарики не могут реформироваться. Другой белок, называемый колипазой, связывается с поверхностью этих эмульсионных капель и помогает рекрутировать и закреплять липазу на поверхности капель. Этот процесс эмульгирования уменьшает площадь поверхности для липазы, чтобы эффективно переваривать жиры.
Эмульсия Нестабильность
Эмульгирование смешивает две разные жидкости, которые не смешиваются вместе, и заставляет их перемежаться с силой. Без присутствия эмульгатора для стабилизации эмульсии жидкости будут со временем отделяться. Для получения успешной эмульсии она должна оставаться объединенной без изменения размера капель в течение значительного периода времени. Существует четыре различных типа нестабильности в эмульсиях:
- флокуляции: когда капли притягиваются друг к другу и спонтанно образуют хлопья
- расслаивание: когда капли поднимаются или опускаются в зависимости от плавучести
- Коалесценция: когда капли сливаются друг с другом, образуя капли большего размера
- Созревание Оствальда: когда меньшие капли уменьшаются в размере, пока они не исчезнут, и свободные молекулы переотложатся на более крупные капли
Примеры эмульгирования
Мы постоянно эмульгируем жидкости в повседневной жизни, от человеческого тела до продуктов питания, которые мы потребляем, а также продуктов, которые мы используем. Кремы, мази и пасты от лекарств или продуктов для здоровья изготавливаются из стабилизированных эмульсий. Вот несколько примеров, иллюстрирующих важность эмульсий в нашей повседневной жизни:
Эмульсии в еде
Многие продукты, которые мы регулярно потребляем, состоят из эмульсий; Например, чтобы сделать винегреты для салатов, мы эмульгируем масло и уксус. Эта эмульсия чрезвычайно нестабильна и без постоянного перемешивания очень быстро отделяется. Майонез и голландские соусы также являются примерами эмульсий; обе являются эмульсиями масло-в-воде с добавлением яичного желтка для стабилизации. Масло – другой пример, и создано, когда мы эмульгируем воду в жире.
Эмульгирование в производстве молока
В старые времена молоко покупалось и потреблялось в сыром виде без обработки. В настоящее время для увеличения срока хранения молока в супермаркетах его обрабатывают эмульгированием. Молоко состоит из воды, белка и жира и, если его не трогать в течение определенного периода времени, образует два слоя. Чтобы этого не происходило, сырое молоко гомогенизируется, что означает, что две несмешивающиеся жидкости объединены в эмульсию. Сырое молоко нагнетается под чрезвычайно высоким давлением через крошечные отверстия. Это разбивает жир на мельчайшие частицы, которые равномерно распределяются в воде в молоке.
микроэмульсии
Микроэмульсии имеют частицы диаметром всего 400 – 600 нм. В настоящее время они используются во многих методах лечения заболеваний для доставки вакцин или уничтожения микробов. Эти капли соевого масла образуются с использованием моющих средств для стабилизации эмульсии и попадают в организм. Поскольку они имеют такой маленький диаметр, они увеличивают поверхностное натяжение и сильно притягиваются к другим липидам, заставляя их сливаться. Если эти капли сливаются с мембранами бактерии или вирусы в больших количествах, это вызывает разрыв мембраны, эффективно убивая бактерии /вирус, Это лечение не затрагивает большинство клеток или процессов человека, поэтому является относительно специфичным и целевым. Тем не менее, это лечение не используется внутривенно, так как эти микроэмульсии действительно влияют на красный кровь клетки и сперматозоиды.
Эмульгаторы
Эмульгаторы или эмульгаторы жизненно необходимы, когда мы хотим успешно эмульгировать жидкости. Это вещества, которые помогают стабилизировать эмульсию, позволяя ей оставаться в этой форме в течение значительного периода времени. Вот некоторые из механизмов, которые они используют:
- Уменьшение межфазного натяжения: Несмешивающиеся жидкости отделены друг от друга их поверхностным натяжением и поддерживают как можно меньшую площадь поверхности, касающуюся друг друга. Некоторые эмульгаторы уменьшают это межфазное натяжение и позволяют жидкостям смешиваться без проблем.
- Используя теорию отталкивания: Некоторые эмульгирующие агенты способны покрывать капли одной фазы и отталкивать другие капли, поэтому они не могут слипаться и образовывать более крупные капли. Это используется в пищеварении.
- Увеличение вязкости среды: Некоторые эмульгаторы увеличивают вязкость среды, затрудняя реформирование глобул и отделение от дисперсной фазы.
Некоторые агенты, используемые для эмульгирования жидкостей, также используются для борьбы с пожарами, возникшими в результате разлива горючей жидкости. Они задерживают топливо в потоке воды, что препятствует его горению, эффективно предотвращая горение и распространение огня. Некоторые распространенные эмульгаторы:
- Яичные желтки
- Лецитин – это обычно используется во многих различных видах пищи
- горчичный
- Фосфаты натрия
- Моющие средства
- Эмульгирующий воск
Родственные термины по биологии
- эмульсионный – А решение из двух несмешивающихся жидкостей, которые были принудительно смешаны вместе.
- гидрофобный – молекула что отталкивает в присутствии воды.
- пищеварение – процесс расщепления пищи в желудочно-кишечном тракте.
- Эмульгатор – Вещество, которое помогает стабилизировать эмульсию, чтобы она не отделялась со временем.
викторина
1. Какие из следующих элементов не были сформированы в процессе эмульгирования?A. Скисшее молокоB. Сырое молокоC. МаслоD. Майонез
Ответ на вопрос № 1
В верно. Сырое молоко не подверглось процессу эмульгирования. A получают путем гомогенизации сырого молока, C получают из воды в жире и D получают путем смешивания масла и воды.
2. Какие из следующих предметов не содержат стабилизирующий эмульгатор / эмульгатор?A. МайонезB. МазиC. микроэмульсииD. Ни один из вышеперечисленных
Ответ на вопрос № 2
D верно. Все А, В и С содержат эмульгаторы, которые помогают им сохранять стабильность и предотвращают отделение несмешивающихся жидкостей. A использует яичный желток, B использует различные химикаты, а C использует моющие средства.
3. Какое из следующих утверждений является ложным?A. Снижение вязкости среды облегчает стабилизацию эмульсии.B. Микроэмульсии нельзя применять внутривенно.C. Покрытие капель одной фазы эмульгирующими агентами может препятствовать слиянию с ней других капель.D. Пищеварение требует эмульгирования жировых шариков, чтобы липаза могла эффективно расщеплять жиры.
Ответ на вопрос № 3
верно. Снижение вязкости среды фактически затрудняет стабилизацию эмульсии. Увеличение вязкости затрудняет реформирование глобул и отделение их от дисперсной фазы. Микроэмульсии нельзя использовать внутривенно, так как они воздействуют на эритроциты и сперматозоиды в организме. C является хорошо известным методом, используемым в процессе пищеварения, и D является верным, поскольку дробление жиров на более мелкие капли позволяет большей площади поверхности работать липазой, что облегчает расщепление молекул липидов.