1、第四章 乳化剂,一、乳化剂的功能乳化作用所有的乳化剂都是能促进油相和水相乳化的表面活性剂，因为它们在同一分子内具有亲水和亲脂基团。,大多数分子中含有直脂肪酸链的乳化剂能够与淀粉的可溶性直链淀粉组分络合。这一特性在延缓面包和糕点的老化方面是十分重要的。,络合淀粉（保鲜）,具有离子结构的乳化剂与许多食品中的蛋白质作用，以改善结构特性。在面包中，它们能够与小麦面筋作用，使蛋白质产生较大的弹性，因而导致提高面包的体积。,与蛋白质相互作用,某些乳化剂添加到含在油脂分散的糖晶体的食品产品中时，能够通过在糖晶体上形成一层膜而降低系统的粘度。,粘度改良剂,发泡与充气,含饱和脂肪酸链的乳化剂能够稳定液相泡沫，因
2、而在方便甜食点心、蛋糕粉、裱花料及其他传统食品中是有效的发泡剂。含不饱和脂肪酸链的乳化剂能够降低泡沫，因而在乳制品和蛋加工中用作消泡剂。,改变质构,这是一复杂作用，如在通心粉、脱水马铃薯、面包和饼干中减少淀粉的凝集，改善其密度和均匀性。,润滑作用,在糖果中添加0.5-1的单苷酯和二苷酯将减少它们对切刀、包装及消费者牙齿粘着的趋势。表面活性剂也用于降低象糖果和口香糖这样的产品中的粘性或胶粘性。,改变结晶,象人造奶油、起酥油、巧克力和花生酱中脂肪晶体的多聚形式、大小和生长速率受到乳化剂的影响。,湿润,乳化剂通过降低固体和液体表面之间的界面张力以使液体快速均匀地在表面上展开而起作用，这种作用在传统的
3、食品中得以应用，如喷雾干燥的速溶甜食、人造奶油、速溶饮料、方便早点、脱水椰果及干燥蔬菜。,增溶,改进液体在液体中分散形成清澈溶液的能力。各种色素和风味系统需要乳化剂帮助增溶。,抗乳化-消泡,在希望抗乳化的大多数情况下，使用相对类型的乳化剂或打乱乳化剂系统的平衡。,改善可口性,乳化脂类系统以增强食用质量，如在口香糖、糖衣和糖果涂料中。,悬浮,悬浮是细的分离的不溶性物质在液体介质中稳定地分散。分散颗粒的大小可以从0.1m到象100 m的絮凝物或聚集物。巧克力饮料是食品工业中最常见的悬浮液。,分散,固体，液体和气体的分散取决于表面活性剂对界面能的减少。许多食品的应用如冰淇淋、咖啡用稀奶油和调味饮料都
4、利用了这一现象。,二、乳化剂必备的要素,食品乳化剂属于表面活性物质，其典型的功能是起乳化作用，即能使两种或两种以上液体均匀分散。换言之，乳化剂就是具有稳定乳浊液的一类物质。,乳化剂的主要功能是使两互不相溶的相（如油和水）形成均匀的分散相即乳浊液，因此，其必须既能与水相结合，又能与油相结合，换言之，乳化剂必备的要素是“亲水性和亲油性”。其中，亲油基呈尾状伸入油相与之结合，而亲水基则溶于水（见下图）。,作为亲油基，其链越长越好，可使油相更稳定地分散于水相中。,三、乳化剂的性质,1. HLB HLB是1949年由Griffin首先提出的，他对HLB做了如下定义：HLB是分子中亲水和亲油的这两个相反基
5、团的大小和力量的平衡。,这些基团的实际亲和力平衡后的结果，表示了该分子的相对亲水性和亲油性，可以用数字表示这种倾向及其亲合程度。这些数字即为HLB值，从1到20。 数字越大，表明其亲水性越强，反之，则表示亲油性越强。,确定某一分子HLB值的方法有多种：,差值法乳化剂的HLB值亲水基的亲水性亲油基的憎水性比值法,Griffin法,该式适用于多元醇脂肪酸酯，式中，S为该乳化剂的皂化值，A为脂肪酸的酸价。,Davies公式,该方法是将乳化剂分子的结构分为不同基团，各基团对HLB值的贡献称为基团数。常见结构的HLB基团数见下表。,用于计算HLB的基团数（HLB基团数）,2临界胶束浓度 (Critic
6、Micelle Concentration，CMC),CMC是乳化剂形成胶束的最低浓度，它是乳化剂的另一个重要指标。其决定了使用的乳化剂量。在乳化过程中，要形成稳定的乳浊液，所使用的乳化剂量常常稍高于CMC值，使分散相的表面完全被覆盖。,四、乳化剂的选择,在使用乳化剂时，首先要了解被乳化物质的性质。根据被乳化乳浊液的类型，即属W/O型或O/W型，选择相应的乳化剂。乳化剂的性质可由HLB值反映出，因此HLB值在很大程度上决定着乳化剂的使用性能。,除HLB值外，还要考虑分子结构的影响。根据相似相溶原理， 亲油基和亲水基与所亲合的基团在结构上越相似，亲合性越好，乳化效果也越好。特别是对于亲油基，亲油
7、性明显受其结构的影响。通常，不同亲油基亲油性的强弱顺序如下： 脂肪基带脂烃链的芳香基芳香基带弱亲水基的亲油基,另外，分子量和分子结构也会对乳化效果产生影响。分子量大的乳化分散能力较好；直链结构的乳化剂，只有在8 个碳原子以上才显著表现出乳化特性，1014个碳原子的乳化剂，其乳化与分散性均较好。在实际的乳化过程中，单一乳化剂往往不能得到较满意的效果，就需要使用混合乳化剂，以达到乳化的要求。,五、 乳化剂在食品中的主要应用,（一）冰淇淋乳化剂在冰淇淋中起到如下功能：1促进混合物在冷冻期间的失稳冰淇淋在冷冻时由于剪切作用，经均质处理分散成较小的脂肪球会通过相互碰撞而产生絮凝或聚集，从而形成结块。,未
8、添加乳化剂时，脂肪球的表面由酪蛋白占据，形成较厚的脂肪球表面膜，其会阻止脂肪球的聚集。添加乳化剂后，脂肪球表面的酪蛋白由乳化剂取代，因乳化剂较酪蛋白分子小，所以形成的脂肪球表面膜较薄，从而促使乳浊液部分破乳，并使聚集的脂肪球包围在空气泡周围，形成以脂肪骨架组成的半连续网状结构。,2改善混合物的膨松性,合适的膨松率是冰淇淋产品重要的质量指标，其与乳化剂有密切的联系。其是由促使气泡在脂肪球表面的吸附所致。在冻结过程中，乳化剂促进了乳浊液的破乳，从而形成了以脂肪骨架为主体的网状结构。在该网状结构中，乳化剂对气液界面有较强的吸附力，从而稳定地保持住气泡，使膨胀率上升。,3改善制品的稳定性和保型性,如上
9、所述，乳化剂通过破乳作用，促使形成聚集的牢固脂肪骨架，其在冻结过程会形成稳定的三元结构，从而保持产品的形状。,（二）面包,面包生产过程中主要的工艺特征是产气性和持气性，其与面团中的面筋网络有直接的联系。此外，面包在贮藏过程会出现老化的现象，影响到产品的品质。乳化剂在面包生产中的作用，取决于乳化剂与面包各成分的相互作用，最重要的是与油脂、蛋白质和淀粉的相互作用。,1.乳化剂与油脂的作用,油脂可以在面筋蛋白质表面形成一层油膜，阻止蛋白质的吸水胀润，从而影响面筋网络的形成，从而持气性下降。此为油的反水化作用。在面团中加入乳化剂，通过降低界面张力，促使油脂在面团中均匀分布。,2乳化剂与蛋白质的作用,面
10、团中的面筋是蛋白质与脂质及其相互作用的产物，它们的结合程度直接影响到面包制品的质量。 乳化剂的疏水基可与麦谷蛋白结合，而其亲水基则与麦胶蛋白结合，进一步与脂质结合、置换，从而改善面筋的性质。,3乳化剂与淀粉的作用,乳化剂与直链淀粉的螺旋结构反应，形成强的复合体，使直链淀粉在淀粉颗粒固定下来，减少溶出量，阻止老化的发生。,面包中常用乳化剂的HLB值为37，乳化剂之间有明显的协同作用。,（三）香肠,香肠是由原料肉经斩拌制成的一种肉糜类制品，其由肌肉、脂肪组织、脂肪、水和其他配料组成均匀的混合物。在香肠制品中，乳化剂达到两方面的目的：一是能使脂肪分布更细微，并使形成的乳浊液稳定；二是通过悬浮粒子加成在界面上，提高悬浮液的稳定性。,乳化剂通过与蛋白质的结合，使蛋白质形成粘附的蛋白质网络结构，借助该结构，蛋白质可以增强对水和脂肪的保持。甘油单、二酸酯对肉糜类制品的质量有良好的改进作用，其通过在脂肪小球周围形成保护膜达到稳定作用的。,复合型添加剂比单一组分能够获得更好的效果。如将酪蛋白酸钠、聚磷酸盐与甘油单、二酸酯等混合使用，实践表明它们有很好的协同作用。,
