溶剂还有什么(乳化剂分类、作用及在食品工业中应用)

Posted 2023-06-01

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溶剂还有什么(乳化剂分类、作用及在食品工业中应用)

当今社会，人们的生活水平得到提高，在解决基本饮食问题的同时，更加注重食品的外观、颜色、香味、感官特征以及多样化。为了满足消费者的需求，可以采用安全优质的食品乳化剂。

市场对乳化剂的需求不断上升，食品乳化剂方面的研究已成为热点，其应用前景比较广阔，在焙烤类、饮料类、甜品类等方面都有应用，乳化剂可以与食品中的各组分相互作用，进而提高食品品质。

乳化剂的种类不同，其性能也各不相同，乳化效果也不同。这些特点促进了乳化剂在食品加工中的广泛应用。

01、食品乳化剂

食品乳化剂是通过物理方法使两种或两种以上互不相溶的相（如：油和水）均匀地形成分散的活性物质。其在食品工业中占有相当重要的地位，能提高食品质量，防止食品变质，以延长食品储藏有效期，改善食品的口感与外观，刺激消费需求。其乳化特性取决于乳化剂的亲水亲油平衡值（HLB 值），HLB 值越大，则其亲水性越强，反之，其亲油性越强[1]。

一、乳化剂的乳化机理

乳化剂是促进乳液稳定不可缺少的组成部分，对乳状液的稳定性起重要作用[2]。为了形成稳定的乳状液，使分散相分散成极小的液滴，乳化剂的使用和选择也很重要。

乳化剂主要是通过降低界面自由能，形成牢固的乳化膜，以形成稳定的乳状液。降低界面自由能，液滴粒子形成球状，以保持最小表面积。两种不同的液体形成乳液的过程是两相液体之间形成大量新界面的过程。液滴越小，新增界面越大，液滴粒子表面的自由能就越大。

乳化剂吸附于液滴表面，可有效降低表面张力或表面自由能。乳化剂吸附于液滴周围，在液滴周围定向排列成膜，从而降低油水界面张力，有效阻止液滴聚集。乳化剂在液滴表面排列越整齐，乳化膜越牢固，乳状液越稳定。

乳化的目的是减少乳液制备消耗的能量。为了保持乳液的稳定性，所以乳化剂应具备较强的乳化能力，能形成牢固的乳化膜，以及具有安全、无局部刺激性、稳定性好且受外界因素较小的性质。

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二、食品乳化剂的作用

乳化剂分子内一般都含有亲水基和亲油基，决定了乳化剂的亲水性和亲油性。在油相与水相互不相溶的液体中，适量加入乳化剂，并经过一定的加工处理，可以使其形成均质的分散体系。

（一）乳化作用

在体系中加入小分子乳化剂，能够降低体系的表面张力，从而降低其界面能，提高乳浊液的稳定性，如果汁、蛋白饮料等。

此外，当表面活性剂吸附在乳滴界面时，可起到屏障的作用，能防止液滴之间相互聚集。当添加带电荷的离子型表面活性剂时，乳液液滴会因为同种电荷的作用而相互排斥，使乳化性提高。

（二）助溶作用

当体系中小分子乳化剂的含量大于临界胶束浓度时，表面活性剂分子聚集，从而形成胶束，将溶剂体系划分为疏水区域和亲水区域。此时溶液的表面张力下降得最快，使溶解的物质逐渐吸附于胶束的亲水区，以达到助溶的目的[3]。

（三）抗老化作用

食品乳化剂在谷物食品中一般作为抗老化剂使用，其能与面包、馒头等食品中的直链淀粉发生反应，形成不溶性物质，从而降低淀粉的吸水溶胀能力，阻止淀粉重新结晶，以防老化，提高面包、馒头等面粉制品的软度。

（四）发泡及消泡作用

含有饱和脂肪酸链的乳化剂可做发泡剂，通过在食品内部产生气泡，使外观具有蓬松感，可用于糕点、面包等。而含有不饱和脂肪酸链的乳化剂可做消泡剂，抑制或消除气泡，且不影响产品口感，广泛用于乳制品、饮料等方面。

02、食品乳化剂的分类

现在中国常用的食品乳化剂多达几十种，根据不同的目的，可选择不同的乳化剂。

根据乳化剂中是否含有亲水基可将其分为离子型表面活性剂（阴离子表面活性有剂羧酸、硫酸酯等，阳离子表面活性剂有聚丙烯酰胺、脂肪胺盐等）和非离子型表面活性剂（吐温、司班等）。

此外，还有例如氨基酸型的两性表面活性剂以及复合型表面活性剂等等[4]。根据其来源又可以分为天然型表面活性剂（如卵磷脂、某些蛋白质等）以及合成型表面活性剂（如聚丙烯酰胺、聚甘油酯等）。

根据乳化剂HLB 值的大小可分为亲油型表面活性剂（HLB 值小于10，如司班）和亲水型表面活性剂（HLB 值大于10，如吐温）。

乳化剂的性能各不相同，在当今食品加工业中，为了改善食品乳化剂的功能，常常也会将不同的乳化剂复配使用。

常见的方法就是调节乳化剂的亲水亲油平衡值（HLB），改变亲水亲油性，决定乳化剂的类型，使其具有更广的实用适应性。如司班20 和吐温80 的混合比不同，乳液的类型不同。司班20 与吐温80 的比例为1 ∶ 3 时形成O/W 型乳液，1 ∶ 6 时形成W/O 型乳液。

一、Span 80

失水山梨醇单油酸酯（Span 80）是目前在食品加工中应用的较多的一种乳化剂[5-6]，为低分子多元醇非离子型表面活性剂[7]，属于亲油性乳化剂[8-9]，被广泛应用于食品工业。

一般来说，Span 80 是经过山梨醇失水后，与油酸发生酯化反应后所制得的，这种生产方式应用较广，且是一种比较成熟的生产方式[10]。

因为Span 80 具有较好的乳化、分散等特性，并且没有异味、易挥发、没有刺激性，在医药、食品、化妆品等加工行业中得到非常广泛的应用[11]。

二、Tween 80

Tween 80 是聚氧乙烯20 山梨醇酐单油酸酯的简写。吐温80 属于亲水且亲油型非离子表面活性剂，作为食品、医药等工业中常用的添加剂，可溶于水、乙醇等溶液。可用作乳化剂、稳定剂、分散剂等，广泛应用于医药、食品、化妆品、纺织印染及石油等工业的生产与加工[12]。

三、乳清蛋白

除去原料乳中等电点为4.6 的酪蛋白，剩下的可溶性蛋白质统称为乳清蛋白，约占乳蛋白质的18% ～20%。乳清是干酪和干酪素生产过程中的副产品，经过特殊工艺浓缩后可以制作成其他产品。乳清浓缩蛋白（WPC）和乳清分离蛋白（WPI）是目前比较常见的乳清蛋白乳化剂[13]。

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近20 年来，乳清蛋白的改性已成为国内外学者的研究热点，如高压均质处理能有效提高蛋白的乳化稳定性，使乳清蛋白分子部分展开，暴露疏水基团，使蛋白质分子之间相互作用，从而达到目的。

但是在这些改性方法中，酶解法相对来说成本较高、化学法中的大部分方法需要添加化学试剂，使得改性乳清蛋白的发展受到了限制。且普通技术对乳清蛋白的改性效果并不显著。

因此，深入开展乳清蛋白复合改性技术的研究，如微波、超声波等技术对乳清蛋白理化特性、功能特性的影响，是为了加大乳清蛋白在食品加工中的应用所做出的努力，为乳清蛋白的利用提供坚实的理论依据[14-15]。

四、卵磷脂

卵磷脂是一种常用的带电的两性表面活性剂，食品产业中所用到的卵磷脂往往提取自大豆、蛋黄、牛奶、向日葵仁和油菜籽中[16]。大豆卵磷脂一般应用于巧克力和冰淇淋中，在乳液中的应用较少。

卵磷脂可与其他天然乳化剂（如蛋白质等）复配制备成混合乳化剂，以稳定乳状液[17]。到目前为止，与其他乳化剂合成混合乳化剂的使用研究比较多，单独使用卵磷脂作为乳化剂及其乳化性能研究较少。

五、单甘油脂肪酸甘油酯

单甘油脂肪酸酯属于脂肪酸甘油酯。是目前在食品加工中使用最多的一种非离子型乳化剂[18]。HLB 值约为3.8，为亲油型乳化剂，具有乳化、起泡、抗淀粉老化等作用。

单甘油酯发展迅速，除了价格低廉，使用、储藏方便也是一部分，作为食品乳化剂的主力军，主要应用于面包、冰淇淋、糕点以及豆腐制造中的消泡。

六、蔗糖脂肪酸酯

蔗糖脂肪酸酯是由亲水性蔗糖和亲油性脂肪酸组成。蔗糖酯一般无特殊气味，易溶于乙醇[19]。由于其HLB 值为7 ～ 15，可作为亲水、亲油乳化剂，其应用范围比较广，一般与其他亲油性乳化剂混用。在淀粉、冰淇淋、亲水性产品中发挥抗老化、乳化及起泡、乳化作用。我国对蔗糖酯的研究还不是很完善，目前处于研究中的状态。

03、乳化剂在食品中的应用

一、在植物性人造稀奶油中的应用

稀奶油一般指天然动物稀奶油，但如今植物性稀奶油也被广泛应用于食品加工。植物稀奶油以植物油脂为主要原料，再加上其他配料制作而成，乳化剂可以乳化植物油脂，使之形成稳定的结构。一般会使用饱和度较高的氢化植物油，如椰子油、棕榈油、棕榈仁油、玉米胚芽油及葵花籽油等，将油脂精炼后进行氧化，得到植物氢化油。

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氢化植物油在常温下呈固态，口感佳且可塑性好，有着与乳脂相似的质构特性。植物性人造稀奶油是一种多用途的产品，广泛应用于蛋糕的装饰、面包的夹心、慕斯蛋糕和烘焙产品的制作。

二、在糖果、巧克力中的应用

一些常见糖果，如奶油糖、太妃糖以及巧克力中都含有大量油脂，在加工过程中添加乳化剂（如分子蒸馏单甘酯），可以将糖果中的油脂乳化，使油脂与其他物质形成乳化体系，防止糖果油脂分离，稳定糖果的外形，抑制巧克力中的油脂结晶，改善巧克力及糖果的口感。

三、在冰淇淋中的应用

乳化剂可以使冰淇淋中的油脂分子大小一致且均匀分布，有效防止冰淇淋中由于冰晶的形成，而影响产品的细腻口感，提高乳状液的稳定性。某些乳化剂（如乳清蛋白、甘油单酸酯）还可取代传统冰淇淋中的部分脂肪，且不会明显改变冰淇淋产品特有的口感，以降低冰淇淋的热量，促进低脂冰淇淋的发展。

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四、在饮料中的应用

一些饮料（如豆奶、花生牛奶、可可乳等）中也含有大量油脂，乳化剂（如乳清蛋白、分子蒸馏单甘酯、酪酸钠等）能使饮料中的油脂乳化，形成稳定的乳化体系，避免饮料分层，保证饮料良好的感官性状以及口感。

饮料中所使用的乳化剂应具备以下基本条件：安全、耐酸、水解性好、耐乙醇以及HLB 值高。

五、在肉制品中的应用

在许多肉制品中，食品乳化剂的应用也非常普遍，常见的乳化机有大豆蛋白、血清蛋白等。主要作用为使肉制品原料中的油脂类物质乳化分散，抑制原料水分的析出以及原料的收缩和变硬，具有乳化保水的效果。以改善肉制品的色、香、味及形，使肉制品性状更加稳定，口感更佳，并推动肉制品的高速发展。

六、在发酵食品中的应用

面包、糕点的制作一般都需要发酵且食品的储藏期不长。乳化剂可以作用于面团本身，抑制淀粉的老化，以起到保鲜作用。乳化剂还可以提高糊化温度、提高最大黏度、降低最小黏度[20]。利用乳化剂的起泡性，维持面包及糕点膨胀的外观，作用于面团，以提高发酵能力，改善食品口感。

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来源：朱蝶，胡蓝，汪师帅. 乳化剂分类、作用及在食品工业中应用. 武汉商学院

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