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乳化劑

表面活性物質

乳化劑是能夠改善乳濁液中各種構成相之間的表面張力,使之形成均勻穩定的分散體系或乳濁液的物質。乳化劑是表面活性物質,分子中同時具有親水基和親油基,它聚集在油/水界面上,可以降低界面張力和減少形成乳狀液所需要的能量,從而提高乳狀液的能量。

發展簡史


20世紀60年代以來,人們開始重視表面活性劑使用的安全性,加強了對無毒、生物降解性好的非離子乳化劑的研究。在食品、化妝品、醫藥等行業限制某些乳化劑的使用,開發出山梨酸醇脂肪酸酯類、磷脂類、糖脂類乳化劑等新型乳化劑。
20世紀80年代以來,人們對乳化劑提出多功能、高純度、低刺激、高效率的更高要求,開發出更多的新型乳化劑。
乳濁液的種類已從傳統的水包油型和油包水型擴大到多重乳濁液、非水乳濁液、液晶乳濁液、發色乳濁液、凝膠乳濁液、磷脂乳濁液和脂質體乳濁液等多種形式。

定義


乳化劑是指能夠使乳濁液穩定的表面活性劑。因此,在油水體系中加入乳化劑后,水和油就能相互混合,形成完全分散的乳濁液。乳化劑不僅僅能夠提高乳濁液的穩定性,還能夠決定乳濁液的類型。
乳化劑的親水性和親油性一般是不平衡的,它們適用的場合也有所差異,如果乳化劑分子的親水基比親油基大而強,屬於親水性的乳化劑,易形成水包油(O/W)型乳濁液;相反,如果乳化劑分子的親油基團比親水基大而強,它則屬於親油性的乳化劑,易形成油包水(W/O)型乳濁液。一般的,親水性強的乳化劑適用於O/W型乳濁液,親油性強的乳化劑適用於W/O型乳濁液。
一般可用“親水親油平衡值”(即HLB)來表示其乳化能力的差別。若HLB愈大,則親水作用愈大,即可穩定水包油型乳化體;反之,HLB愈小,則親油作用愈大,即可穩定油包水型乳化體。
乳化劑根據其結構和性質都不相同,乳化劑可分為陰離子型、陽離子型和非離子型;根據其來源可分為天然乳化劑和合成乳化劑;按照作用類型可以分為表面活性劑、黏度增強劑和固體吸附劑;按其親油親水性可分為親油型和親水型。

性質


雙親性:所有乳化劑的分子中均含有親水基和親油基兩個功能基團,親水基能吸引水層,親油基能包圍油層。
潤濕性:降低液體和固體表面張力,使液體迅速擴散到全部表面,是有效的潤滑劑。
與澱粉結合防止老化,改善產品質構;與蛋白質相互作用增進麵糰的網路結構,強化麵筋網,增強韌性和抗力,使蛋白質具有彈性,增加體積;對結晶物質結構的改善;穩定氣泡和充氣作用;降低液體和固體表面張力,使液體迅速擴散到全部表面,是有效的潤滑劑;破乳消泡作用;提高乳濁液的穩定性。乳化劑能穩定食品的物理狀態,改進食品組織結構,簡化和控制食品加工過程,改善風味、口感,提高食品質量,延長貨架壽命,廣泛應用於焙烤、冷飲、糖果等食品行業。

應用領域


焙烤類

麵筋
乳化劑可與麵筋蛋白相互作用,並強化麵筋網路結構,使得麵糰保氣性得以改善,同時也可增加麵糰對機械碰撞及發酵溫度變化的耐受性。
麵粉在成團過程中,麵筋形成網路狀結構,如果該結構較為脆弱時,則由酵母產生的CO2將會消失。而當麵糰中添加了乳化劑如PANODAN、DATEM、SSL、ARTODAN等時,麵筋結構則得以加強,從而將產生的CO2氣體良好的保持。此結構給予麵筋一個良好的束縛,並使得麵糰黏度下降,從而增加麵筋蛋白質網的延展性,使產品更加柔軟而易於整形。
麵包
乳化劑可以將會使麵包組織柔軟並保持較長時間。因為它能減少水分從蛋白質結構中流失,延緩硬質蛋白質的形成。而且防止在烘焙冷卻后,隨溫度的降低、時間延長,小麥麵糰直鏈澱粉會回凝成不溶狀態,進而變硬、變脆,從而使麵包的柔軟度大大降低。
飽和蒸餾的單甘油酸酯則使最具代表性的、有效的麵糰軟化劑。加入單甘油酸酯等乳化劑麵糰中,經過攪拌而被澱粉分子吸收,在麵糰溫度達到約55℃時,乳化劑會與直鏈澱粉作用形成螺旋狀複合體。這種反應將會提高澱粉粒糊化溫度,減少了低溫時面心中糊化澱粉的總量,從而降低澱粉分子的結晶程度,並從澱粉顆粒內部阻止支鏈澱粉凝聚,防止澱粉的老化、回生。
蛋糕
在製作蛋糕,例如海綿蛋糕磅蛋糕、夾層蛋糕時,拌打入空氣形成乳沫,乳化劑中飽和脂肪酸鏈可使麵糊和氣室的分界區域形成光滑的薄膜狀結構,這將會穩定氣室,同時增加氣室數量。添加乳化劑,可使麵糊比重下降、蛋糕體積增大,並獲得良好的品質及外觀。
在糕點中使脂肪均勻分散,防止油脂滲出,改善口感,提高脆性,並能減少蛋的用量(用量一般為0.3%~1%)

飲料類

乳化劑可以使得植物蛋白油脂不分層,製備穩定的乳液。
粉末飲料
沖劑的粉末飲料中加乳化劑可提高其在水溶液中的潤濕性、分散性。巧克力飲料中加乳化劑可提高分散性,可可飲料中加乳化劑也使分散性好
飲料香精
穩定天然香料油的乳化,防止製品中香料的損失。起乳化作用的有乳化香料,賦予飲料以香氣和濁度,用高HLB值的聚甘油脂肪酸酯及皂樹皂苷,可調製成乳化香料。添加乳化香料的飲料多屬酸性,而聚甘油脂肪酸酯和皂樹苷耐酸性優,因而十分合適。親水性好與耐酸性高的卵磷脂也可使用。酒精飲料、咖啡飲料、人造煉乳可使用甘油酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯等。
氣泡飲料
一般在水中乳化劑的起泡力以脂肪酸碳數12附近的最大,皂樹皂苷的起泡力也很強。歐美各國的起泡性飲料,都添加皂樹皂苷作起泡劑,使具有存在大量微細空氣泡口感良好,產品質量提高。
乳製品
加入反乳化作用的乳化劑可做消泡劑,用於乳製品加工,以破壞乳液的平衡,含有不飽和脂肪酸的乳化劑,具有抑制泡沫的作用。

甜品類

冰淇淋
增強乳化、縮短攪拌時間。有利於充氣和穩定泡沫,使製品產生微小冰晶和分佈均勻的微小氣泡,提高比體積,改善熱穩定性,從而得到質地乾燥、疏鬆、保形性好,表面光滑的冰淇淋產品。用量為0.2%~0.5%。
巧克力
增加巧克力顆粒間的摩擦力和流動性,降低粘度,增進脂肪分散,防止起霜。提高熱穩定性,提高產品表面光滑度。
糖果
使脂肪均勻分散,增加糖膏的流動性,易於切開和分離,提高生產效率,增進產品質地,降低粘度,改善口感。
口香糖
提高基料混溶性、均勻性、改善可塑性、脆性、防止生產時的粘著,從而提高生產效率,改香料的乳化和分散,增進風味,一般油包水型乳化劑效果更佳。用量為0.5%~1%。
煉乳
HLB值的親油性乳化劑和其他親水性乳化劑配合,可提高飲料及煉乳的乳化穩定性。
人造奶油
改善油水相容,將水分充分乳化分散,提高乳液的穩定性,用量為0.1%~0.5%。

日用品類

卸妝油裡面添加了乳化劑,乳化作用可以使得臉上的油性彩妝以及污垢溶解。沖洗后若仍然雙手滿臉油膩膩粘乎乎,就是乳化作用比較差。寒冷的溫度下會影響這個過程,所以,冬季最好用溫水來清洗。
護膚品
化妝品中還有很多乳狀液產品,你平時使用的面霜、乳液、卸妝乳、基本潔面大多數皆為乳狀液,這些產品為了要實現包裝盒上標識的至少三年的保質期,都需要使用乳化劑來提高穩定性。

化工類

瀝青
a)起泡性:乳化瀝青在運輸和施工過程中常常會有發泡現象,這與乳化劑的特性有直接關係。過多的泡沫影響乳化瀝青的儲存和運輸。除了採用機械方法如輸送乳化瀝青時從罐的下部引入,減少由於衝擊產生的泡沫。還可以採用化學方法,加入消泡劑,如HLB在1-4範圍內的表面活性劑OP等,或者加入酒精、異丙醇等。
b)乳化劑對蒸發殘留物的影響:乳化瀝青只是使用過程中的暫存形式,最終表現的能仍是瀝青性能,殘留的乳化劑會對瀝青性能產生影響。這與乳化劑的種類、加量、質量優劣有關係,在實際應用中要考慮。
c)儲存穩定性:乳化劑的種類、乳化劑的濃度以及影響乳化劑乳化作用的各種因素都會影響乳化瀝青的穩定性。乳化劑本身就有快裂、中裂、慢裂三種類型。製備的乳化瀝青也相應的分為快裂、中裂、慢裂三種。它們的穩定性逐次增強。用相同的乳化劑製備乳化瀝青,由於所用乳化劑用量的不同,在一定程度上也影響乳化瀝青的穩定性。隨著乳化劑用量的增加,瀝青微粒變小,沉降速度減慢,瀝青微粒間的電位值增加,乳液的粘度升高,貯存的沉降值降低,進而乳液的質量和穩定性提高。但是,當乳化劑增加到一定量后,其穩定性不再發生明顯的變化。因而,正確選擇乳化劑適宜的用量範圍,既保證了乳化液的質量和穩定性,又不造成經濟上的浪費。
清潔劑
強力去污乳化劑是一種由高濃縮表面活性劑合成的低泡沫油污乳化劑,與主洗粉配合使用可有效去除工裝、檯布、餐巾上的重油污垢,可防止毛巾、床單等織物的污垢再沉澱,提高所洗織物的洗滌質量。
乳化劑一般是表面活性劑與礦物油和油脂的混合物,但也可以溶於水。它可以通過把油和油脂分解成非常細小的顆粒而將其形成的污垢從面料驅逐下來。一旦乳化在水中,油和油脂即可通過稀釋作用被移除。
乳化劑有助於在洗滌過程中去除衣物上粘著的礦物質油或油脂。如果和適量的鹼和洗滌劑混合則可以用來去除汽油。鹼和喜油的表面活性劑相結合可以將油和油脂形成的小珠分解成非常細小的顆粒。之後,乳化劑就會將其包圍並在其表面形成—層奶狀物質。這樣在乳化和溶入水之後,油和油脂就會通過稀釋作用而被去除了。
農藥
農業生產商使用的農藥絕大多數都是不溶於水的有機物,不能直接配成水溶液,通常是將原葯溶於有機溶劑如二甲苯中,並加入親水性的乳化劑,製成乳油,使用時再將乳油加入水中形成O/W型的乳濁液后才使用,乳化劑的加入大大降低了溶液的表面能,使乳濁液的液滴表面形成一層保護膜,增強了藥劑在植物體表面或害蟲表面的潤濕、展布以及附著能力,從而提高藥效。目前應用於農葯的乳化劑有脂肪聚氧乙烯類、烷基苯酚聚氧乙烯醚類、磺酸鹽類、磺酸脂類、醯胺類、有機硅類等。

食品


食品乳化劑需求量最大的為脂肪酸單甘油脂,其次是蔗糖酯、山梨糖醇脂、大豆磷脂、月桂酸單甘油酯、丙二醇脂肪酸酯等。
蔗糖酯由於酯化度可調,HLB值寬廣,既可成為W/O型,又可成為O/W型乳化劑,為當前世界上頗為引人注目的乳化劑。
大豆磷脂是天然產物,它不僅具有極強的乳化作用,且兼有一定的營養價值和醫藥功能,是值得重視和發展的乳化劑,但在磷脂的提純、以及化學改性方面尚需加強研究。我國所用即為改性大豆磷脂。
山梨醇酯類開發較早,用於食品工業歷年耗量約佔食品乳化劑總量的10%。
月桂酸單甘油酯(GML)天然存在於母乳中,在嬰兒自身的免疫系統發育完全之前,GML對嬰兒的健康起著保護作用。研究發現,GML不僅可用作食品乳化劑,廣泛添加於焙烤食品中,起改善米面製品品質的作用,而且GML也是一種安全、高效、廣譜抗菌劑,其抗菌效果不受pH影響,優於山梨酸苯甲酸對羥基苯甲酸酯及脫氫醋酸等常用防腐劑。
甘油酯為主體的系列產品開發應用正在發展階段,歐美各國甘油酯衍生物的消費量約佔總消費量的20%,其中聚甘油酯由於其HLB值範圍寬,乳化能力強,用量不斷增加。食品乳化劑的應用開發現已由單一品種的需求結構趨向於復配型,即生產幾種基本乳化劑將其複合搭配出許多的品種,發揮其協同效應。我國廣泛應用的乳化劑復配產品有麵包改良劑、蛋糕發泡劑等。
食用乳化劑是消耗量較大的一類食品添加劑,各國許可使用的品種很多,現就我國許可使用的品種介紹如下:
月桂酸單甘油酯(GML),乙醯化單甘油脂肪酸酯,硬脂醯乳酸鈣,雙乙醯酒石酸,單(雙)甘油酯,氫化松香甘油酯,松香甘油酯,單硬脂酸甘油酯,六聚甘油單油酸酯,六聚甘油單硬脂酸酯,改性大豆磷脂,辛癸酸甘油酯,聚氧乙烯山梨醇酐,單月桂酸酯,聚氧乙烯山梨醇酐,單油酸酯聚氧乙烯山梨醇酐,單棕櫚酸酯,聚氧乙烯山梨醇酐,單硬脂酸酯,聚氧乙烯木糖醇酐,單硬脂酸酯,丙二醇脂肪酸酯,硬脂酸鉀酷蛋白酸鈉,硬脂醯乳酸鈉,山梨醇酐單月桂酸酯,山梨醇酐單油酸酯,山梨醇酐單棕櫚酸酯,山梨醇酐單硬脂酸酯,山梨醇酐三硬脂酸酯,乙酸異丁酸蔗糖糖酯,脂肪酸蔗糖酯,蔗糖酯三聚甘油單硬脂酸酯,木糖醇酐單硬脂酸酯。

天然


橄欖來源的乳化劑是一種安全,不含PEG,溫和的,100%來自於可再生原料的天然O/W乳化劑。它非常容易製備穩定的液晶乳液,高溫和低溫下都有顯著穩定性。它有輕薄和絲般光滑的觸感,塗抹鋪展性好。擁有長時間保濕和滋潤效果,保護皮膚屏障層,能夠快速滲透入皮膚,增加活性物的活性。橄欖來源的乳化劑適用在嬰兒潤膚產品上。
麵包用品質改良劑使用最多的乳化劑有硬脂醯乳酸鈉(ssl)、硬脂醯乳酸鈣(csl)、雙乙醯酒石酸單甘油酯(datem)、蔗糖脂肪酯(se)、蒸餾單甘酯(dmg)等。各種乳化劑通過麵粉中的澱粉和蛋白質相互作用,形成複雜的複合體,起到增強麵筋,提高加工性能,改善麵包組織,延長保鮮期等作用,添加量一般為0.2%~0.5%(對麵粉計)。
硬脂醯乳酸鈉/鈣(ssl/csl):
具有強筋的保鮮的作用。一方面與蛋白質發生強烈的相互作用,形成麵筋蛋白複合物,使麵筋網路更加細緻而有彈性,改善酵母發酵麵糰持氣性,使烘烤出來的麵包體積增大;另一方面,與直鏈澱粉相互作用,形成不溶性複合物,從而抑直鏈澱粉的老化,保持烘烤麵包的新鮮度。ssl/csl在增大麵包體積的同時,能提高麵包的柔軟度,但與其他乳化劑復配使用,其優良作用效果會減弱。
雙乙醯酒石酸單甘油酯(datem):
能與蛋白質發生強烈的相互作用,改進發酵麵糰的持氣性,從而增大麵包的體積和彈性,這種作用在調製軟質麵粉時更為明顯。如果單從增大麵包體積的角度考慮,datem在眾多的乳化劑當中的效果是最好的,也是溴酸鉀替代物一種理想途徑。
蔗糖脂肪酸酯(se):
在麵包品質改良劑中使用最多的是蔗糖單脂肪酸酯,它能提高麵包的酥脆性,改善澱粉糊黏度以及麵包體積和蜂窩結構,並有防止老化的作用。採用冷藏麵糰製作麵包時,添加蔗糖酯可以有效防止麵糰冷藏變性。
蒸餾單甘酯(dmg):
主要功能是作為麵包組織軟化劑,對面包起抗老化保鮮的作用,並且常與其他乳化劑復配使用,起協同增效的作用。

類別


聚丙烯醯胺

一般我們認為是在一定條件下,兩種或多種互不相溶的聚合物形成的新型乳液,也有業界的專家認為其實質應是一種“雙水相”體系,是兩種聚合物混合形成的乳液。有研究人員給出了具體的定議:PAM“水包水”乳液是指AM與其它水溶性單體在一種低分子量水溶性聚合物穩定劑的無機鹽溶液中進行分散聚合反應所得到外類似乳液的水分散體系。聚合過程中,反應生成的PAM聚合物在達到臨界鏈長時,由於鹽析效應而不斷沉澱到位低分子量水溶性聚合物液中且互不相溶,其中聚合物穩定劑及其所攜帶的水化水作為連續相(外相)包裹著作為分散相(內相)的PAM聚合物及其水化水,由於內相和外相都是水相且兩相不互溶,因此稱之為“水包水”聚丙烯醯胺乳化劑。

非離子助劑

1.烷基酚聚氧乙烯醚類
1)壬基酚聚氧乙烯醚:NP系列、農乳100號等
2)辛基酚聚氧乙烯醚:乳化劑OP系列、磷辛10號(仲辛基酚聚氧乙烯醚)
3)雙、三丁基酚聚氧乙烯醚:(C4H9)--O(EO)nH
4)烷基酚聚氧乙烯醚:乳化劑11號(旅順化工廠)
乳化劑
乳化劑
5)苯乙基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚:乳化劑12號(旅順化工廠)
2.苄徠基酚聚氧乙烯醚
1)二、三苄基酚聚氧乙烯醚:乳化劑BP、梧乳BP等
3)苄基二甲基酚聚氧乙烯醚:農乳400號
4)二苄基異丙苯基酚(又稱二苄基復酚)聚氧乙烯醚:乳化劑BC
5)二苄基聯苯酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚:寧乳31號
3.苯乙基酚聚氧乙烯醚
1)苯乙基酚聚氧乙烯醚:農乳600號與500號等
2)苯乙基異丙苯基酚聚氧乙烯醚:農乳600-2號等
3)二苯乙基復酚聚氧乙烯醚:乳化劑BS,與500號復配對有機磷農藥乳化性很好
4)二苯乙基聯苯酚聚氧乙烯醚
5)苯乙基萘酚聚氧乙烯醚
4.脂肪醇聚氧乙烯醚及其類似產品
1)月桂醇聚氧乙烯醚
2)異辛基聚氧乙烯醚IgepalCA
3)十八烷醇基聚氧乙烯醚
4)異十三醇聚氧乙烯醚
乳化劑
乳化劑
5)脂肪醇聚氧乙烯醚
5.苯乙基酚聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚及其類似產品
1)苯乙基酚聚氧乙烯醚
2)苯乙基苯丙基酚聚氧乙烯醚
3)苯乙基聯苯酚聚氧乙烯醚
6.脂肪胺聚氧乙烯醚
1)脂肪胺(又稱烷基胺)聚氧乙烯醚
2)脂肪醯胺聚氧乙烯醚
3)烷基胺氧化物
4)季胺烷氧化物及其類似產品

離子助劑

1、脂肪酸環氧乙烷加成物
1)油酸聚氧乙烯酯
2)硬脂酸聚氧乙烯酯
3)松香酸聚氧乙烯酯
2.蓖麻油環氧乙烷加成物及其衍生物
3.多元醇脂肪酸酯及其環氧乙烷加成物
失水山梨醇脂肪酸酯:斯潘系列20,40,60,80,85,親油性較強
失水山梨醇脂肪酸酯環氧乙烷加成物:Tween系列,水溶性比斯潘大
4.甘油為基本原料的非離子助劑
1)二聚甘油和脂肪酸酯
2)雙甘油聚丙二醇醚
3)甘油聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚脂肪酸酯

助劑

1、對稱結構的端羥基封閉的非離子助劑
2.不對稱結構的端羥基封閉的非離子助劑

高分子型助劑

一、非離子型
1.烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物:農乳700號
2.芳烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物
1)苯乙基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物:寧乳36號、農乳700-1號等
2)異丙苯基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物:農乳700-2號、寧乳37號等
3)苄基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物:日本SorpolPPB150、200
3.聯苯酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物
4.聚乙烯醇完全水解的聚乙烯醇98-99%、部分水解的水解度為88-89%
5.聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物,聚醚類分子量2000-3000有良好的去污力,分子量更高的分散力較好,如環氧乙烷-環氧丁烷共聚物、環氧乙烷-環氧丙烷-環氧丁烷共聚物
二、陰離子型
1.聚合羧酸鹽:聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯醯胺
2.烷基酚聚氧乙烯醚甲醛縮合物硫酸鹽:SOPA-Ⅱ(270),SOPA-Ⅴ(570)
3.烷基萘磺酸甲醛縮合物及其類似品種:MF,MSF
4.酚甲醛縮合物磺酸鹽及其類似品種
1)酚磺酸萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽
2)酚甲醛縮合物磺酸鈉鹽:分散劑HN(又稱分散劑S),分散劑C
3)酚-脲-甲醛縮合物磺酸鹽
5.縮甲基纖維素及其衍生物
6.黃原酸膠XG
7.木質素磺酸鹽:脫糖木質素磺酸鈉M-9等

注意事項


1.不同HLB值的乳化劑可製備不同類型的乳液,選擇合適的乳化劑是取得最佳效果的基本保證。
2.由於複合乳化劑有協同效應,通常多採用復配型乳化劑,但在選擇乳化劑“對”時要考慮HLB高值與低值相差不要大於5,否則得不到最佳穩定效果。
3.乳化劑加入食品體系之前,應在水或油中充分分散或溶解,製成漿狀或乳狀液,乳狀液的製備方式有三種:
(1)乳化劑直接溶於水中,在激烈攪拌下,將油加入。
(2)乳化劑溶於油相(加熱),將水直接加入。(或上述混合物直接加入水中)

發現影響


由於食品加工技術的提升,使得乳化劑在食品加工過程中扮演著相當重要的角色,受到烘焙業者廣泛重視,並在烘焙產品中廣為利用,進而改變產品的內部結構,提高了產品品質。乳化劑的需求在世界市場上有逐步上升之趨勢,美國一年乳化劑的消耗可達五百萬美金。而乳化劑最大的市場即麵包工業,其中近50%為單甘油脂。大豆磷脂每年的世界產量業在不斷上升,在西點及休閑食品中具有驚人的潛力。

作用


食品乳化劑是通過物理方法使兩種或兩種以上互不相溶的相(如:油和水)均勻地形成分散的活性物質。其在食品工業中佔有相當重要的地位,能提高食品質量,防止食品變質,以延長食品儲藏有效期,改善食品的口感與外觀,刺激消費需求。其乳化特性取決於乳化劑的親水親油平衡值(HLB值),HLB值越大,則其親水性越強,反之,其親油性越強。 
乳化劑分子內一般都含有親水基和親油基,決定了乳化劑的親水性和親油性。在油相與水相互不相溶的液體中,適量加入乳化劑,並經過一定的加工處理,可以使其形成均質的分散體系。 
乳化作用
在體系中加入小分子乳化劑,能夠降低體系的表面張力,從而降低其界面能,提高乳濁液的穩定性,如果汁、蛋白飲料等。此外,當表面活性劑吸附在乳滴界面時,可起到屏障的作用,能防止液滴之間相互聚集。當添加帶電荷的離子型表面活性劑時,乳液液滴會因為同種電荷的作用而相互排斥,使乳化性提高。 
助溶作用
當體系中小分子乳化劑的含量大於臨界膠束濃度時,表面活性劑分子聚集,從而形成膠束,將溶劑體系劃分為疏水區域和親水區域。此時溶液的表面張力下降的最快,使溶解的物質逐漸吸附於膠束的親水區,以達到助溶的目的。 
抗老化作用
食品乳化劑在穀物食品中一般作為抗老化劑使用,其能與麵包、饅頭等食品中的直鏈澱粉發生反應,形成不溶性物質,從而降低澱粉的吸水溶脹能力,阻止澱粉重新結晶,以防老化,提高麵包、饅頭等麵粉製品的軟度。 
發泡及消泡作用
含有飽和脂肪酸鏈的乳化劑可做發泡劑,通過在食品內部產生氣泡,使外觀具有蓬鬆感,可用於糕點、麵包等。而含有不飽和脂肪酸鏈的乳化劑可做消泡劑,抑制或消除氣泡,且不影響產品口感,廣泛用於乳製品、飲料等方面。

分類


中國常用的食品乳化劑多達幾十種,根據不同的目的,可選擇不同的乳化劑。根據乳化劑中是否含有親水基可將其分為離子型表面活性劑(陰離子表面活性有劑羧酸、硫酸酯等,陽離子表面活性劑有聚丙烯醯胺、脂肪胺鹽等)和非離子型表面活性劑(吐溫、司班等)。此外,還有例如氨基酸型的兩性表面活性劑以及複合型表面活性劑等等。根據其來源又可以分為天然型表面活性劑(如卵磷脂、某些蛋白質等)以及合成型表面活性劑(如聚丙烯醯胺、聚甘油酯等)。根據乳化劑HLB值的大小可分為親油型表面活性劑(HLB值小於10,如司班)和親水型表面活性劑(HLB值大於10,如吐溫)。乳化劑的性能各不相同,在當今食品加工業中,為了改善食品乳化劑的功能,常常也會將不同的乳化劑復配使用,常見的方法就是調節乳化劑的親水親油平衡值(HLB),改變親水親油性,決定乳化劑的類型,使其具有更廣的實用適應性。 
如司班20和吐溫80的混合比不同,乳液的類型不同。司班20與吐溫80的比例為1∶3時形成O/W型乳液,1∶6時形成W/O型乳液。 
Span80
失水山梨醇單油酸酯(Span80)是2017年在食品加工中應用的較多的一種乳化劑,為低分子多元醇非離子型表面活性劑,屬於親油性乳化劑,被廣泛應用於食品工業。一般來說,Span80是經過山梨醇失水后,與油酸發生酯化反應后所製得的,這種生產方式應用較廣,且是一種比較成熟的生產方式。因為Span80具有較好的乳化、分散等特性,並且沒有異味、易揮發、沒有刺激性,在醫藥、食品、化妝品等加工行業中得到非常廣泛的應用。 
Tween80
Tween80是山梨醇酐單油酸酯的簡寫。吐溫80屬於親水且親油型非離子表面活性劑,作為食品、醫藥等工業中常用的添加劑,可溶於水、乙醇等溶液。可用作乳化劑、穩定劑、分散劑等,廣泛應用於醫藥、食品、化妝品、紡織印染及石油等工業的生產與加工。 
除去原料乳中等電點為4.6的酪蛋白,剩下的可溶性蛋白質統稱為乳清蛋白,約佔乳蛋白質的18%~20%。乳清是乾酪和乾酪素生產過程中的副產品,經過特殊工藝濃縮后可以製作成其他產品。乳清濃縮蛋白(WPC)和乳清分離蛋白(WPI)是2017年比較常見的乳清蛋白乳化劑。 
近20年來,乳清蛋白的改性已成為國內外學者的研究熱點,如高壓均質處理能有效提高蛋白的乳化穩定性,使乳清蛋白分子部分展開,暴露疏水基團,使蛋白質分子之間相互作用,從而達到目的。但是在這些改性方法中,酶解法相對來說成本較高、化學法中的大部分方法需要添加化學試劑,使得改性乳清蛋白的發展受到了限制。且普通技術對乳清蛋白的改性效果並不顯著。因此,深入開展乳清蛋白複合改性技術的研究,如微波、超聲波等技術對乳清蛋白理化特性、功能特性的影響,是為了加大乳清蛋白在食品加工中的應用所做出的努力,為乳清蛋白的利用提供堅實的理論依據。 
卵磷脂
卵磷脂是一種常用的帶電的兩性表面活性劑,食品產業中所用到的卵磷脂往往提取自大豆、蛋黃、牛奶、向日葵仁和油菜籽中。 
大豆卵磷脂一般應用於巧克力和冰淇淋中,在乳液中的應用較少。卵磷脂可與其他天然乳化劑(如蛋白質等)復配製備成混合乳化劑,以穩定乳狀液。 
到2017年為止,與其他乳化劑合成混合乳化劑的使用研究比較多,單獨使用卵磷脂作為乳化劑及其乳化性能研究較少。 
單甘油脂肪酸甘油酯
單甘油脂肪酸酯屬於脂肪酸甘油酯。是2017年在食品加工中使用最多的一種非離子型乳化劑。HLB值約為3.8,為親油型乳化劑,具有乳化、起泡、抗澱粉老化等作用。單甘油酯發展迅速,除了價格低廉,使用、儲藏方便也是一部分,作為食品乳化劑的主力軍,主要應用於麵包、冰淇淋、糕點以及豆腐製造中的消泡。 
蔗糖脂肪酸酯
蔗糖脂肪酸酯是由親水性蔗糖和親油性脂肪酸組成。蔗糖酯一般無特殊氣味,易溶於乙醇。由於其HLB值為7~15,可作為親水、親油乳化劑,其應用範圍比較廣,一般與其他親油性乳化劑混用。在澱粉、冰淇淋、親水性產品中發揮抗老化、乳化及起泡、乳化作用。我國對蔗糖酯的研究還不是很完善。

安全性評價


聯合國糧農組織/世界衛生組織食品添加劑聯合專家委員會(theJointFAO/WHOExpertCommit-teeonFoodAdditives,JECFA)是1956年建立的國際食品添加劑安全評價的權威機構,其制定的每日允許攝入量(ADI值)以及食品添加劑的相關產品規範在國際上均被廣泛使用和參考。 
JECFA由各國該領域的學術專家組成,根據“食品添加劑和污染物安全評估原則”,進行廣泛深入的文獻調研,對食品添加劑和污染物法典委員會(CCFAC)提交的物質進行毒理學評價,並根據各種物質的毒理學資料制定出相應的ADI值。對於沒有規定具體ADI數值的情況,給出其他安全性評價意見。 
2017年,JECFA評價的食品乳化劑及具有乳化功能的食品添加劑一共有114種,有INS號的104種。其中種類最多的是多元醇脂肪酸酯類(33種),包括丙二醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、糖酯、聚甘油脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯及聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯等。另外改性澱粉16種,磷酸鹽、有機酸及其鹽類31種,植物膠類12種,纖維素及其衍生物8種,其他如磷脂類、酪蛋白酸鈉、皂樹皮提取物等14種。 
114種食品乳化劑中,有45種JECFA給出了確定的ADI值、MTDI(每日最大耐受攝入量)值或PM-TI(每周耐受攝入量)值,這類物質可以在規定食品種類及用量範圍內使用;49種食品乳化劑沒有規定ADI值(notlimited或notspecified),說明這類物質的毒性很小,以現有的化學、生化、毒理或其他方面的資料和總膳食攝入水平,不會對人體造成健康危害,因此用一個數值表示ADI不一定是必須的,符合這一標準的添加劑必須按照GMP原則使用;17種食品乳化劑由於毒理學資料不夠完善,沒有制定出ADI值(noADIallocated)及其他安全性評價意見;另外還有3種食品乳化劑因為沒有提供完善的毒理學資料,JECFA委員會撤回了之前暫定的ADI值或其他安全性評價意見,以及產品規範等。 
JECFA沒有對GB2760-2014中允許使用的可溶性大豆多糖、氫化松香甘油酯、辛、癸酸甘油酯、木糖醇酐單硬脂酸酯、聚氧乙烯木糖醇酐單硬脂酸酯、改性大豆磷脂、酶解大豆磷脂等7種食品乳化劑品種進行安全性評價,而對其中的乳酸鈣、丙二醇、D-甘露糖醇、麥芽糖醇、麥芽糖醇液、山梨糖醇、山梨糖醇液和乳糖醇等8個品種沒有作為食品乳化劑功能分類。

認識偏差


我國乳化劑發展已經有30多年,但是還是存在許多問題,比如“什麼是乳化劑”這個最基本的問題許多人都沒有搞清楚。2015年,世界頂級刊物《自然》發表的“膳食乳化劑影響小鼠腸道微生物群促進結腸炎代謝綜合征”的質疑乳化劑安全性的文章中,就把甲基(代)纖維素誤認為食品乳化劑,這是不正確的,因此文章也是沒有意義的。作為乳化劑,以下兩點缺一不可:1.分子由親水和疏水基團構成;2.作用於表面。 
從分子結構和作用對象認識,沒有這2種特性的物質,即使可以製備乳化液,也不是乳化劑。該類物質有一定的乳化穩定性,例如羧甲基纖維素鈉(簡稱CMC或CMC-Na,為天然纖維的羥基被羧甲基醚化製成),它是天然高分子化合物,由多個2個葡萄糖分子組成的纖維二糖構成,具有食品增稠劑的分散作用,但是,羥甲基纖維素沒有親水和親油疏水的基團,並不是一種兩親性物質,因此羥甲基纖維素不是乳化劑。