Khi lắc nước xốt trộn salad rồi để yên, hỗn hợp sẽ đục trong chốc lát, nhưng chẳng bao lâu lại tách thành dầu ở trên và giấm ở dưới. Thế nhưng mayonnaise vẫn giữ nguyên thành một khối trắng, sánh đặc dù đã qua vài ngày. Cũng là nước và dầu, vì sao chỉ một loại giữ được trạng thái ấy lâu dài? Bí mật chính là nhũ tương (Emulsion).
Nói đơn giản, nhũ tương là “trạng thái trong đó hai chất lỏng vốn khó hòa lẫn được kết hợp bằng cách để một chất tạo thành những giọt rất nhỏ, phân bố đều trong chất còn lại”. Rất nhiều thực phẩm chúng ta ăn hằng ngày như sữa, kem sữa, kem lạnh, mayonnaise và xốt Hollandaise đều vận dụng nguyên lý này. Dù nhìn bên ngoài giống như một chất lỏng duy nhất, dưới kính hiển vi, chúng có cấu trúc gồm vô số giọt li ti lơ lửng. Nếu thiếu chất nhũ hóa bao quanh các giọt, hỗn hợp sẽ sớm tách lớp trở lại; nhưng với chất nhũ hóa và cách trộn phù hợp, kết cấu ổn định có thể được duy trì lâu dài.
Trong tài liệu này, chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu từ định nghĩa nhũ tương và hai dạng cơ bản đến vai trò của chất nhũ hóa, những ví dụ trong đời sống như mayonnaise, sữa và bơ, rồi đến nguyên nhân nhũ tương bị phá vỡ và ứng dụng trong thực phẩm.
Nhũ tương: khoa học thực phẩm nơi nước và dầu gặp nhau
Nhũ tương là gì?
Nước và dầu đẩy nhau ra như thể trượt qua nhau vì cách các phân tử hút nhau khác nhau. Khi lắc mạnh, những giọt nhỏ hình thành trong chốc lát, nhưng các giọt cùng loại nhanh chóng tụ lại rồi tách thành hai lớp. Nhũ tương là trạng thái trong đó các giọt ấy được làm thật nhỏ và phủ một lớp màng trên bề mặt để ngăn chúng hợp lại.
- Pha phân tán (Dispersed Phase): Là phần phân bố dưới dạng các giọt nhỏ. Trong mayonnaise, dầu thuộc pha này.
- Pha liên tục (Continuous Phase): Là phần liên thông bao quanh các giọt. Trong mayonnaise, phần giấm và trứng chứa nhiều nước là pha liên tục.
- Chất nhũ hóa (Emulsifier): Là những phân tử có một đầu ưa nước và đầu kia ưa dầu, bám vào bề mặt các giọt để tạo thành màng.
Trong khoa học thực phẩm, kích thước giọt thường được điều chỉnh ở mức từ vài micromét đến vài chục micromét. Giọt càng nhỏ thì diện tích bề mặt càng lớn, khiến vị béo lan tỏa đều trong miệng, đồng thời hỗn hợp trông mịn và đục hơn.
Dầu trong nước, nước trong dầu: hai dạng nhũ tương
Nhũ tương được chia thành hai dạng chính tùy theo chất nào tạo thành các giọt. Dù vẻ ngoài có thể giống nhau, hương vị, kết cấu và cách bảo quản lại khác nhau.
(1) Dạng dầu trong nước (Oil-in-Water)
Đây là dạng các giọt dầu lơ lửng trong nước. Sữa, kem sữa, sữa chua, mayonnaise và nước xốt trộn salad thuộc dạng này. Do chứa nhiều nước trong toàn bộ hệ, chúng thường mang lại cảm giác tương đối nhẹ.
(2) Dạng nước trong dầu (Water-in-Oil)
Đây là dạng các giọt nước nằm trong dầu. Bơ và margarine là những ví dụ tiêu biểu. Vì pha liên tục là chất béo, chúng tan chậm trong miệng và để lại cảm giác béo bùi kéo dài.
(3) Quy tắc Bancroft (Bancroft's Rule)
Đây là quy tắc thực nghiệm cho rằng, nhìn chung, “chất nhũ hóa tan tốt trong nước tạo ra nhũ tương dầu trong nước, còn chất nhũ hóa tan tốt trong dầu tạo ra nhũ tương nước trong dầu”. Tuy nhiên, trong những hệ có thành phần phức tạp như thực phẩm, vẫn có ngoại lệ tùy theo tốc độ và tỷ lệ trộn.
Lòng đỏ trứng chứa cả những thành phần hỗ trợ dạng dầu trong nước như lecithin lẫn những thành phần hỗ trợ dạng nước trong dầu như cholesterol. Vì vậy, khi làm mayonnaise, nếu đổ dầu vào cùng một lúc, dạng nhũ tương có thể bị đảo ngược khiến xốt bị “tách”.
Những dạng nhũ tương trên bàn ăn
Thực phẩm thể hiện nhũ tương rõ nhất là mayonnaise. Trước tiên, trộn đều lòng đỏ trứng, giấm và muối để chuẩn bị pha liên tục cùng chất nhũ hóa, sau đó vừa thêm từng chút dầu vừa khuấy mạnh. Nếu làm đúng, dù dầu chiếm hơn 70% tổng lượng, các giọt vẫn chen khít vào nhau và tạo nên kết cấu đặc như kem. Về lý thuyết, khi xếp những viên cầu cùng kích thước sát nhau nhất, chúng chiếm khoảng 74% thể tích; nhưng mayonnaise vẫn giữ được hình dạng ngay cả khi tỷ lệ dầu cao hơn mức đó, nhờ lớp màng nước mỏng bao quanh các giọt.
Sữa là một nhũ tương dầu trong nước gần với trạng thái tự nhiên. Các cầu mỡ lơ lửng, được bao quanh bởi nước, protein và các thành phần nhũ hóa; nếu để yên, chất béo sẽ nổi lên trên và tạo thành lớp kem sữa. Quá trình đồng hóa chia nhỏ các giọt này hơn nữa để kem sữa khó nổi lên. Ngược lại, bơ là kết quả của việc khuấy kem sữa trong thời gian dài để các giọt chất béo hợp lại, rồi đảo hệ thành dạng nước trong dầu, trong đó nước còn lại nằm trong dầu.
Mù tạt, lecithin chiết xuất từ đậu nành và một số loại gôm thực vật cũng là những thành phần thường được dùng để hỗ trợ nhũ hóa và ổn định trong đời sống. Mayonnaise thuần chay hay nước xốt trộn salad ít béo dùng những thành phần này thay trứng để tạo màng bao quanh các giọt.
Nguyên nhân nhũ tương bị phá vỡ và ý nghĩa trong thực phẩm
Nhũ tương vốn là trạng thái không ổn định, nên có thể bị phá vỡ theo nhiều cách khi thời gian trôi qua hoặc điều kiện thay đổi. Khi nhiệt độ tăng, độ axit thay đổi, hỗn hợp bị đông rồi tan hoặc được khuấy mạnh bằng máy, màng bao quanh các giọt dễ bị suy yếu. Chính độ ổn định này là yếu tố then chốt quyết định chất lượng thực phẩm.
- Sự nổi kem (Creaming): Là hiện tượng các giọt dầu nhẹ hơn nước nổi lên và tạo thành một lớp. Kem sữa tụ lại trên bề mặt sữa là ví dụ điển hình.
- Sự kết bông (Flocculation): Là trạng thái các giọt bám vào nhau thành cụm, nhưng bản thân các giọt vẫn chưa hợp lại.
- Sự hợp giọt (Coalescence): Là hiện tượng màng bao quanh các giọt bị rách, khiến những giọt nhỏ hợp thành giọt lớn. Nếu diễn ra nghiêm trọng, nước và dầu sẽ tách hoàn toàn.
Có thể làm chậm những biến đổi này bằng cách làm nhỏ các giọt, sử dụng chất nhũ hóa phù hợp và điều chỉnh độ nhớt, độ axit hoặc nhiệt độ. Ngược lại, đôi khi người ta chủ động cho các giọt chất béo hợp lại một phần để tạo kết cấu mềm mịn, như trong kem lạnh. Nhũ tương vừa là kỹ thuật “pha trộn”, vừa là công cụ cơ bản trong dinh dưỡng và chế biến thực phẩm để thiết kế hương vị, cảm giác khi ăn và khả năng bảo quản.
Nhũ tương là trạng thái kết hợp những chất lỏng khó hòa lẫn như nước và dầu thành gần như một thể nhờ các giọt nhỏ và chất nhũ hóa. Khi hiểu về dạng dầu trong nước và nước trong dầu, các chất nhũ hóa như lecithin và lòng đỏ trứng, cùng những quá trình phá vỡ như nổi kem và hợp giọt, chúng ta có thể hiểu vì sao một số loại xốt giữ được lâu trong khi một số nước xốt trộn salad lại nhanh chóng tách lớp.
Thử hình dung nước và dầu cùng tồn tại ra sao trong một thìa mayonnaise trắng trên bàn ăn chính là bước đầu tiên để hình thành thói quen nhìn thực phẩm qua lăng kính khoa học.
