Emulsia
O emulsie este dispersia unui lichid în altul cu care nu se amestecă (lichide nemiscibile), cum ar fi apa și uleiul. Lichidul dispersat ia forma unor picături mici în celălalt lichid.
Cel mai cunoscut exemplu este oțetul din oțet (în mare parte apă) și ulei. Cu toții am văzut, după ce ne-am pregătit pansamentul, că uleiul tinde să se separe de oțet după câteva clipe. Gastronomia moleculară studiază ce se întâmplă la nivelul moleculelor pentru a înțelege sursa problemei și a o îmbunătăți.
Experimentare:
Luați o cantitate egală de oțet și ulei.
Cele două lichide sunt separate în două faze: o fază apoasă, densă, situată la baza recipientului și o fază uleioasă, mai puțin densă, situată deasupra celeilalte faze (foto 1).
Forța mecanică se exercită asupra lichidelor în contact cu un agitator (furculiță). Uleiul se dispersează sub formă de picături fine în oțet și invers picături de oțet intră în ulei (foto 2) și rămân în suspensie câteva clipe.
Foarte repede după oprirea agitației, preparatul își reia aspectul inițial: fazele sunt din nou separate. Amestecul este eterogen (compus din elemente de natură diferită), emulsia este instabilă.
Foto 1 - Foto 2 -
Oțet și ulei în faze separate Oțet și ulei după agitare
Structura moleculelor de apă și ulei:
Apa, formată din doi atomi de hidrogen legați simultan cu un atom de oxigen (H2O), este o moleculă polară, ceea ce înseamnă că are o parte încărcată pozitiv și o parte încărcată negativ (sarcină parțială pozitivă pe fiecare hidrogen și sarcină parțială negativă pe oxigen). Legăturile de hidrogen sunt stabilite între moleculele de apă pentru a forma un amestec omogen (compus din elemente distribuite uniform).
O legătură de hidrogen este stabilită între un atom H conectat la un atom electronegativ (O în cazul nostru sau în general F sau N) și un alt atom foarte electronegativ.
Reprezentarea chimică a apei
Molecula de ulei, pe de altă parte, formată în principal din atomi de carbon și hidrogen (C19H34O6), se spune că nu este polară, adică nu are o sarcină parțială negativă sau pozitivă. Absența unei încărcări parțiale împotriva unei molecule polare nu permite construirea unei legături de hidrogen.
Uleiul nu are o grupare OH (sau orice alt H legat de F sau N) care ar forma legături de hidrogen cu apă. Prin urmare, aceste două lichide se resping reciproc, nu sunt miscibile.
Stabilizare:
Adăugați o linguriță de muștar în ulei și oțet și amestecați din nou.
Soluția capătă un aspect omogen cu ochiul liber (foto 3). Emulsia este stabilă.
Amestec emulsionat de oțet, ulei și muștar
Structura compușilor tensioactivi:
Pentru a lega cele două faze apoase și uleioase, s-au utilizat compușii tensioactivi conținuți în muștar. Moleculele acestor compuși tensioactivi sunt amfifile, adică compuse din două părți cu caracteristici diferite:
- un cap hidrofil („iubitor de apă”) care se poate lega de apă prin legarea hidrogenului (polar)
- și o coadă hidrofobă („nu-i place apa”) care nu se poate lega de apă, dar care este lipofilă, adică care reține grăsimea (nepolară).
Când puneți un compus tensioactiv cu ulei și apă, uleiul este atras de părțile lipofile ale compusului și apa este atrasă de părțile hidrofile ale aceluiași compus. Moleculele compusului tensioactiv se reunesc pentru a forma structuri sferice numite micele. Capetele hidrofile rămân pe suprafața picăturii de ulei în timp ce cozile hidrofobe se găsesc în interior, „bine protejate de apă”.
Reprezentarea schematică a unei micele într-un mediu apos
Micelele se dispersează în apă și, datorită suprafețelor lor hidrofile, formează legături de hidrogen cu moleculele de apă. Astfel, cele două faze inițiale, apoase și uleioase, sunt legate de compusul tensioactiv numit și emulgator, uneori și emulgator. Omogenizează preparatul și face emulsia stabilă.