Mayonnaise, kem lạnh, sô-cô-la, bánh mì sandwich mềm lâu, sữa đậu nành không tách lớp đều cần đến một nhóm phụ gia nhỏ về liều lượng nhưng lớn về vai trò: chất nhũ hóa (emulsifier). Hiểu cách chất nhũ hóa hoạt động giúp người làm R&D chọn đúng loại, đúng liều và xử lý được các lỗi tách lớp, chảy dầu thường gặp.

Chất nhũ hóa là gì?

Chất nhũ hóa là chất có khả năng giúp tạo thành và ổn định nhũ tương, tức hệ phân tán của hai pha lỏng vốn không hòa tan vào nhau như dầu và nước. Phân tử chất nhũ hóa có tính lưỡng cực (amphiphilic): một đầu ưa nước (hydrophilic) và một đuôi ưa dầu (lipophilic). Khi cho vào hệ dầu – nước, phân tử tự sắp xếp tại bề mặt phân cách, đầu ưa nước quay về pha nước, đuôi ưa dầu cắm vào giọt dầu.

Có hai kiểu nhũ tương cơ bản: dầu trong nước (O/W) như sữa, mayonnaise, nước sốt, đồ uống có dầu hương; và nước trong dầu (W/O) như bơ, margarine.

Cơ chế ổn định nhũ tương

  • Giảm sức căng bề mặt phân cách: giúp chia nhỏ giọt dầu dễ dàng hơn khi khuấy, đồng hóa, tốn ít năng lượng hơn.
  • Tạo màng bảo vệ quanh giọt: ngăn các giọt dính vào nhau.
  • Đẩy tĩnh điện hoặc cản trở không gian: chất nhũ hóa mang điện tích hoặc protein, polysaccharide có mạch dài tạo lớp “đệm” khiến các giọt không tiến lại gần được.

Nhũ tương về bản chất không bền nhiệt động học, nên theo thời gian vẫn có thể hỏng theo các cơ chế: nổi kem (giọt dầu nổi lên), keo tụ (giọt dính thành cụm), hợp giọt (giọt nhập thành giọt lớn), chín Ostwald (giọt nhỏ tan dần vào giọt lớn) và đảo pha. Chất nhũ hóa làm chậm các quá trình này, thường kết hợp với chất làm dày để tăng độ nhớt pha liên tục.

Chỉ số HLB

HLB (Hydrophilic–Lipophilic Balance) là thang đo cân bằng ưa nước – ưa dầu của chất nhũ hóa, thường từ 0 đến 20:

  • HLB khoảng 3–6: ưa dầu, phù hợp nhũ tương W/O như margarine, bơ.
  • HLB khoảng 7–9: chất làm ướt, giúp bột dễ phân tán.
  • HLB khoảng 8–18: ưa nước, phù hợp nhũ tương O/W như nước sốt, đồ uống, kem.

Trong thực tế, người ta thường phối hợp hai chất nhũ hóa có HLB thấp và cao để đạt HLB yêu cầu của hệ dầu cụ thể, và hỗn hợp thường cho nhũ tương bền hơn từng chất riêng lẻ.

Các chất nhũ hóa phổ biến trong thực phẩm

  • Lecithin (E322): chiết từ đậu nành, hướng dương hoặc lòng đỏ trứng; dùng trong sô-cô-la, bơ thực vật, bột uống liền, chất chống dính khuôn.
  • Mono- và diglyceride của axit béo (E471): chất nhũ hóa được dùng nhiều nhất; trong bánh mì giúp chống cứng bánh, trong kem giúp tạo cấu trúc mịn, trong margarine ổn định nhũ tương.
  • Este của mono- và diglyceride như DATEM (E472e) tăng độ dai và thể tích bánh mì; este lactic, citric, acetic dùng cho kem, sốt.
  • Sodium/calcium stearoyl lactylate (E481, E482): chất làm mạnh bột nhào, giữ bánh mềm.
  • Polysorbate (E432–E436, ví dụ polysorbate 80 là E433): HLB cao, dùng trong kem, đồ uống, nhũ tương hương liệu.
  • Este sorbitan (E491–E495) và este sucrose (E473): dùng trong bánh kẹo, đồ uống, lớp phủ.
  • PGPR (E476): giảm độ nhớt sô-cô-la, giúp đổ khuôn và phủ lớp mỏng, tiết kiệm bơ ca cao.
  • Chất nhũ hóa tự nhiên: protein sữa (casein, whey), protein đậu, lòng đỏ trứng (lecithin và lipoprotein), gum arabic (rất phổ biến trong nhũ tương hương liệu đồ uống).

Ứng dụng tiêu biểu

  • Mayonnaise: chứa tới khoảng 70–80% dầu nhưng vẫn là nhũ tương O/W đặc nhờ lòng đỏ trứng; tỷ lệ dầu cao làm các giọt ép sát vào nhau, tạo độ đặc đặc trưng.
  • Kem lạnh: chất nhũ hóa như E471 lại có nhiệm vụ “ngược”: thúc đẩy các giọt béo hợp giọt một phần khi đánh và làm lạnh, tạo mạng lưới chất béo giữ bọt khí, giúp kem mịn, khô và chậm chảy.
  • Bánh mì công nghiệp: chất nhũ hóa tạo phức với amylose, làm chậm thoái hóa tinh bột nên bánh mềm lâu; đồng thời tăng khả năng giữ khí của mạng gluten.
  • Sô-cô-la: lecithin và PGPR giảm độ nhớt, cải thiện khả năng chảy khi đổ khuôn.
  • Đồ uống có dầu hương: nhũ tương hương cam, chanh dùng gum arabic hoặc tinh bột biến tính kết hợp chất tăng tỷ trọng để giọt dầu không nổi thành vòng trên cổ chai.
  • Sữa thực vật, cà phê sữa đóng lon: chống tách béo, lắng cặn trong suốt hạn dùng.

Quy định sử dụng

Tại Việt Nam, chất nhũ hóa là phụ gia thực phẩm và phải tuân thủ Thông tư 24/2019/TT-BYT về quản lý và sử dụng phụ gia thực phẩm: chỉ dùng chất có trong danh mục, đúng nhóm thực phẩm và không vượt mức sử dụng tối đa (ML). Nhiều chất như lecithin, E471 được phép dùng theo GMP, tức lượng vừa đủ đạt mục đích công nghệ. Trên nhãn phải ghi tên nhóm chức năng kèm tên hoặc mã số quốc tế (INS), ví dụ “chất nhũ hóa (322, 471)”. Danh mục tham chiếu quốc tế là tiêu chuẩn chung về phụ gia thực phẩm của Codex (GSFA).

Kinh nghiệm chọn và dùng chất nhũ hóa

  • Xác định kiểu nhũ tương (O/W hay W/O) và loại dầu để chọn khoảng HLB phù hợp.
  • Chú ý điều kiện chế biến: nhiệt độ, pH, nồng độ muối, mức độ đồng hóa đều ảnh hưởng hiệu quả.
  • Thứ tự phối trộn quan trọng: chất nhũ hóa tan dầu nên hòa vào pha dầu, chất tan nước hòa vào pha nước trước khi phối trộn.
  • Kết hợp với chất làm dày (xanthan, CMC, tinh bột biến tính) để tăng độ bền lâu dài.
  • Với xu hướng nhãn sạch, cân nhắc nguồn tự nhiên như lecithin hướng dương, protein đậu, gum arabic thay cho chất tổng hợp.

Câu hỏi thường gặp

Chất nhũ hóa có an toàn không? Các chất nhũ hóa được phép đều đã được JECFA (Ủy ban chuyên gia về phụ gia thực phẩm của FAO/WHO) và các cơ quan quản lý đánh giá an toàn ở mức sử dụng quy định. Một số nghiên cứu gần đây đặt câu hỏi về ảnh hưởng của vài chất nhũ hóa tổng hợp lên hệ vi sinh đường ruột ở liều cao; đây là lĩnh vực đang được tiếp tục nghiên cứu.

Chất nhũ hóa và chất ổn định khác nhau thế nào? Chất nhũ hóa hoạt động ở bề mặt phân cách dầu – nước. Chất ổn định (thường là hydrocolloid) chủ yếu tăng độ nhớt, tạo gel cho pha liên tục để các giọt khó di chuyển. Hai nhóm thường được dùng cùng nhau.

Thuật ngữ liên quan

Đọc thêm: Phụ Gia Thực Phẩm Là Gì? Phân Loại Và Vai Trò