1、引言食品的质地,食品，从物理化学的角度看，可大致划分为为液液体系、液固体系。同一体系的分散相的分离与否和粘稠度的高低，决定了口腔对食品流体的质感反应；果蔬汁的澄清与混浊、沉淀所带来的视觉、质感印象的变化。一般而言，往往当这二类的物质体系中各相分离的时候，也是它们的质地是最糟糕的时刻。为了使多相食品体系之间的各组分充分、均匀的混合，在添加剂层面有如下对策：,是指消费者的感觉器官（包括视觉、口腔等），对食品的流变学和结构特征的综合评价。,解决液固相分离的问题,增稠剂,均属俗称的品质改良剂 稳定剂,解决液液相分离的问题,乳化剂,C7. 乳化剂,定义 是指能改善乳化体系中各种构成相之间的表面张力，形成
2、均匀分散体或乳化体的物质，也称为表面活性剂， 或说是使互不相溶的液质转为均匀分散相（乳浊液）的物质，添加少量即可显著降低油水两相界面张力，产生乳化效果的食品添加剂。 也可认为，乳化剂是把不溶解的溶质，转为可“溶解”的溶质的一类试剂。 功能分类代码，10；CNS：10.001033 第一节 乳化剂及乳化剂的基本理论 第二节 常用的乳化剂,第一节 乳化剂及乳化剂的基本理论,乳化剂的作用 乳化剂的分子结构特点、种类 HLB值及乳化剂的使用 乳化剂在食品中的应用,一、乳化剂的作用,一般的含二种互不相溶的液态体系（如水、油共存体系），因表面张力的存在作用下，各相均以最小的表面积状态存在，并按比重确定其各
3、自的分层位置。 如果，强行通过调整搅拌进行混合，是一个高耗能的过程，且形成的乳浊液极不稳定，寿命极短。 乳化剂，是既有亲水的基团，又有亲油基团的表面活性物质。它的亲水基团与水相结合；亲油基团与油结合，定向排列在液滴周围形成单分子膜。客观上起到了如下作用： 使二相不直接接触，形成单分子膜； 降低表面张力，最大限度地扩大表面积； 双电层。 对添加了乳化剂的油、水体系进行搅拌，其中一相生成的无数个微球会因乳化剂膜的包围，而不能聚集，均匀地分散在另一相中。,6,乳化液的类型 按分散与否（及量比），互不相溶的液态成分有内、外相之分：被分散的，即“溶质”称为内相；另方，为分散介质或外相。内相是不连续的，外
4、相是连续相：,多相体系,天然乳化液,人工乳化液,牛奶,内相（分散相）,外相（连续相）,乳化液,油包水（W/O）型,奶油,水包油（O/W）型,乳,多重型（A/O/W）型,冰淇淋,椰奶,7,分子量 、结构,分子量大的乳化分散能力比分子量小的好,直链结构的乳化剂,8个碳原子,1014个碳原子,8,界面张力,使物体保持最小表面积的趋势,10ml油,分散,0.1m,小油滴,300m2,100万倍,界面面积,9,临界胶束浓度的概念,当乳化剂溶于水后，水的表面张力下降，不断地增大乳化剂的浓度，表面张力随乳化剂浓度增加而急剧下降之后，则大体保持不变。 此时的乳化剂浓度称为CMC。,表面张力,乳化剂浓度,解释现
5、象,10,极稀溶液,水的界面上还没有很多乳化剂，界面的状态基本没变，水的表面特性与纯水差不多。,10,乳化剂的浓度稍有上升，表面张力曲线急剧下降，此时加入的乳化剂会很快地聚集到界面，使界面状态大大改变，同时水中的乳化剂分子也集聚在一起，亲油基靠拢，开始形成小胶束。,10,临界胶束浓度(CMC),乳化剂浓度升高到一定范围后，水的表面集聚了足量的乳化剂，形成了一个单分子覆盖膜。此时，水与空气间的界面被乳化剂最大限度地改变，完全不同于原来的情况，这时乳化剂的浓度称临界胶束浓度。,11,提高乳化剂浓度，乳化剂的分子就会在溶液内部进行集聚，构成亲油基向内、亲水基向外球状的胶束。,乳化剂的浓度在稍高于临界
6、胶束浓度时，才能充分显示其作用，所以CMC是充分发挥乳化剂功效的一个重要的量的理论指标。,二、乳化剂分子结构特点、类 型,乳化剂溶于水时，能够解离成离子。 10-20个碳原子，可能有苯环、酰胺、酯、氧原子，其它官能团或双键，作为疏水部分； 羧酸、硫酸、磺酸、磷酸基团及有机碱作为亲水部分，分为： 阴离子型：羧酸、硫酸、磺酸、磷酸基团 阳离子型：胺盐、季胺盐、其他含氮碱,亲水基（hydrophilic group）是溶于水或能被水湿润的基团，一般含有OH、ONa，OSO3Na、聚乙烯醇基、聚醇基、磷酸盐等；亲油基（Lipophilic group）可与油脂互溶，一般含有长链烷基，RCOO-，RCO
7、NH，RCO，RAr（R为烷基，Ar为C6H4）等。,离子型非离子型二性电解质,二、乳化剂分子结构特点、类 型,离子型非离子型二性电解质,在水中不电离，溶于水时，疏水基和亲水基在同一分子上，分别起到亲油和亲水的作用。 甘油脂肪酸酯、吐温、司盘,亲水基（hydrophilic group）是溶于水或能被水湿润的基团，一般含有OH、ONa，OSO3Na、聚乙烯醇基、聚醇基、磷酸盐等；亲油基（Lipophilic group）可与油脂互溶，一般含有长链烷基，RCOO-，RCONH，RCO，RAr（R为烷基，Ar为C6H4）等。,二、乳化剂分子结构特点、类 型,亲水基（hydrophilic grou
8、p）是溶于水或能被水湿润的基团，一般含有OH、ONa，OSO3Na、聚乙烯醇基、聚醇基、磷酸盐等；亲油基（Lipophilic group）可与油脂互溶，一般含有长链烷基，RCOO-，RCONH，RCO，RAr（R为烷基，Ar为C6H4）等。,分子也是由亲水的极性部分和亲油的非极性部分组成。 亲水的极性部分既包含阴离子，也包含阳离子。,如：卵磷脂（R1，R2分别为15个碳烃链）,离子型非离子型二性电解质,三、HLB值及乳化剂的使用,亲水性强的乳化剂生成（O / W）型乳浊液，亲油性强的乳化剂则生成（W / O）型乳浊液。通常使用亲水亲油平衡值（Value of Hydrophilyty and
9、 Lipophilyty Balance，简称HLB值）来表示乳化剂的亲水、亲油性的大小，即乳化剂乳化能力的大小，其计算基准为： HLB值的范围在020，HLB值越大表示亲水性越大，HLB值越小则表示亲油性越大。因此，由HLB值可以知道大致的使用范围，下表为不同的HLB值与适用性：,使用乳化剂的注意事项,不同HLB值乳化剂可制备不同类型的乳液，选择合适的乳化剂是取得最佳效果的基本保证。 由于复合乳化剂具有协同效应，通常多采用复配型乳化剂，但在选择乳化剂“对”时，要考虑HLB高值与低值相差不要大于5，否则得不到最佳稳定效果。乳化剂加入食品体系之前，应在水或油中充分分散或溶解，制成浆状或乳状液。,
10、对于混合型的乳化剂，其HLB值具有加和性。故两种或两种以上乳化剂混合使用时，该混合乳化剂的HLB值可按其组成的各个乳化剂的质量百分比求得： HLBa,b=HLBaA%+HLBbB% 其中HLBa,b为乳化剂a、b混合后的HLB值，HLBa和HLBb分别为a和b两种乳化剂的HLB值，A%和B%分别为a和b在该混合乳化剂中的含量%（本式仅适用于非离子型乳化剂）。,乳状液的制备法,乳状液的制备方法,1乳化剂溶于水中，在激烈搅拌下加入油，先生成o / w型乳液；若欲得w / o型乳液，则继续加油至发生相变。此法用于HLB值较大的乳化剂。 2乳化剂溶于加热的油中，加入水，开始得到w / o型乳液，再继续
11、加水可得o / w型乳液。此法用于HLB值较小的乳化剂。 3轮流加液法。每次取少量油和水，轮流加入乳化剂。工业上多用此法。,四、乳化剂应用,选择合适的乳化剂：确定乳化剂的HLB值、种类及配比、用量 调整：乳化剂比例、PH值、粘度 设备：混合搅拌机、胶体磨、均质机 制备技术：乳化剂在水中法、乳化剂在油中法、轮流加液法,四、乳化剂在食品中的应用,作为表面活性剂，能与脂类、蛋白质、碳水化合物等食品成分发生特殊的相互链接，具有乳化或破乳、润湿或反润湿、起泡或消泡、分散、增溶、润滑等一系列作用。 因此，乳化剂在食品加工中可起到多种功效，几乎所有的食品加工中都可以使用乳化剂 焙烤制品、人造奶油、冷饮、乳制
12、品及仿乳制品、肉制品、豆制品、糖果、饮料、罐头、料理等食品成品或辅助材料中，用以改善品质，保持风味，延长保鲜期和改善加工性能。乳化剂的投放剂量，一般为5。 因上述原因，使得乳化剂成为需求与消耗量为最大的一类添加剂 消耗量约占食品添加剂总量1 / 2（全球大约要耗2540？万吨 / 年食品乳化剂，中国2wt/y），实际使用品种80多个。其中，需求量最大的是单甘油酯，约占总消费量的2 / 3 。,焙烤、蒸煮类,1 面包、蛋糕类,防止小麦粉中直链淀粉的疏水作用，从而防止老化、回生； 降低面团粘度，便于操作； 促使面筋组织的形成； 提高发泡性，并使气孔分散、致密； 促使起酥油乳化、分散，从而改善组织和
13、口感。 2饼干类 提高面团亲水性，便于配料搅拌； 使起酥油乳化、分散，改善组织和口感； 提高发泡性，使气孔分散，致密。 3面条类 减少成品水煮时淀粉的溶出，降低损失； 增强弹性、吸水性和耐断性； 提高面团的亲水性，降低面团粘度、便于操作。,4鱼肉糜、香肠等,使所添加的油脂乳化、分散； 提高组织的均质性； 有利于表面被膜的形成，以提高商品性和保存性。 5糖果类 使所添加的油脂乳化、分散，提高口感的细腻性； 使制品表面起霜，防止与包装纸的粘连； 防止砂糖（水相基）结晶。 6.胶姆糖 提高胶基的亲水性，防止粘牙； 使各组分均质； 防止与包装纸的粘连。,7. 酱、果类,防止油、水析出 8冷冻食品 改善
14、疏水组分的析水现象，从而防止粗大冰结晶的形成（冰淇淋）。 9豆腐 抑制发泡； 提高豆浆的亲水性，使与豆渣充分分离，并由于保水性的增强而使出浆率提高及固化成型后的保型能力。 乳化剂其他用途 如用于需要添加淀粉的肉制品中，使制品的保水性增强、弹性增加，并减少淀粉填充物的糊状感；用于面粉以增加面筋强度； 提高速溶食品如咖啡、奶粉等的速溶性等。,2.乳化剂的类型,方便面,2.常用的乳化剂,我国食品添加剂使用卫生标准（GB2760- 2007）批准使用的品种有33种。 目前国内外使用量最大的有：甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、酪蛋白酸钠和磷脂等。特别是前两种，因其安全性高、
15、效果好、价格较便宜而得到广泛的应用。 一、单硬脂酸甘油酯 （Glycerol Monostearate，Monostearin）三聚甘油单硬脂酸酯 （Tripolyglyceryl monostearate ） 二、大豆磷脂 （Soybean phospholipid，SBPL ） 三、蔗糖脂肪酸酯 （Sucrose Esters of Fatty Acid；SE） 四、山梨醇酐脂肪酸酯类 （Sorbitan Fatty Acid Ester）,一、单硬脂酸甘油酯（Glycerol Monostearate，Monostearin）,（一）概述 单甘酯（Monostearin），是单脂肪酸甘油
16、酯中最重要的一种，是我国批准使用的食品乳化剂中用量最大的乳化剂，占乳化剂总用量的近70%以上。 其分子式C21H42O47，分子量为358.57,CNS: 10.006（单、双、三，均用此代码）,（二）性状 微黄色的蜡状固体，凝固点不低于56，碘值约为1.3701.844，游离酸约占1.83%2.26%。不溶于冷水，可分散在热水中，溶于热乙醇、丙酮、油和烃类，具有良好的亲油性，HLB值为3.8，为油包水型乳化剂。 （三）毒性 ADI： 不作限制性规定(FAO/WHO, 1994)。,使用,（四）使用,作乳化剂；稳定剂；消泡剂；涂层剂。 用于巧克力、糖果制品、冰淇淋，可以防止砂糖结晶和油水分离，
17、增加细腻感和光泽； 用于面包，可改良面包组织结构和保存性能，能增加其柔软性和体积。 特点：单硬脂肪酸甘油酯具有良好的乳化、分散、起泡、消泡、抗淀粉老化及控制脂肪凝聚等作用。其水解物可参与体内代谢，是世界各国公认的无毒食品添剂。,大豆磷脂,二、大豆磷脂,是大豆生产过程中产生的副产品，是卵磷脂、脑磷脂、肌醇磷脂和少量的磷脂酸、磷酸丝氨酸酯等的混合物。其通式如图,在甘油的1位为饱和脂肪酸，2位是不饱和脂肪酸。式中B为含氮碱残基。 经处理，能得到三种不同的商业大豆磷脂： 浓缩大豆磷脂 粉末磷脂 分级磷脂,（一）性状,大豆磷脂不溶于水，但其中的卵磷脂的亲水性较强，而肌醇磷 脂的亲油性较强； 溶于乙醚、石
18、油醚等有机溶剂； 大豆磷脂的HLB值约为9，它不耐高温，在80开始变色，到120开始分解； 除作为乳化剂、润湿剂, 乳化稳定剂等用于食品中, 它还有重要的药疗价值。 （二）毒性及使用 作为大豆的天然成分，它是一种具有营养作用的甘油酯，其ADI值，不作特殊规定。即，根据需要决定应用范围和添加量。,变性大豆磷脂,变性大豆磷脂,CNS: 10.019 位于表A.3 由于HLB值的改善，使该产品在糖果、饼干、面包、糕点、威化饼等食品的加工中具有良好的乳化性，可充分地改善面团品质及制品的表面纹理，促进油脂乳化；对饼干加工而言，可增加饼干的酥脆性和体积，防止烧色，并降低饼干破碎率。 使用范围：糖果、巧克力
19、、饼干、面包、糕点、威化饼等。 使用量：0.20.5（按面粉量计） 使用方法： 按比例混于原料液中（糖果），或加入和面水中搅拌均匀。,Modified Soybean phospholipid,三、蔗糖脂肪酸酯,三、蔗糖脂肪酸酯,（一）概述 CNS: 10.001 简称SE、蔗糖酯。以蔗糖的-OH基为亲水基，脂肪酸的碳链部分为亲油基，常用硬脂酸、油酸、棕榈酸等高级脂肪酸（产品为粉末状），也用醋酸、异丁酸等低级脂肪酸（产品为粘稠树脂状）。（三个伯羟基） 蔗糖分子中具有8个羟基，故SE可接18个脂肪酸，SE可按蔗糖羟基与成酯的脂肪酸数目不同分为单酯（MSE）、双酯、三酯及多酯。商品SE一般是单酯、
20、双酯及多酯的混合物。结构式如图：,（二）毒性 ADI ：016mg/g (FAO/WHO, 1994)。 LD50 ：30g/kg（大鼠，经口）。,（三）性状,无色至微黄色稠厚凝胶、软质固体或白色至黄褐色粉末，视脂肪酸种类和酯化程度而异。 无臭或微臭（未反应的脂肪酸）。 微溶于水。单酯溶于温水，双酯难溶于水。溶于乙醇。 水溶液有粘性，并有湿润性。对油和水有良好的乳化作用。软化点5070。分解温度233238。有旋光性。 根据不同的脂肪酸所生成的酯，以及单酯、双酯、三酯的比例不同，蔗糖脂肪酸酯的HLB值可在极宽的范围内调节（315），远远超过其他种类乳化剂的调节范围。以上，使其既可成为W/O型，
21、又可成为O/W型乳化剂，为当前世界上颇为引人注目的乳化剂。 商品蔗糖脂肪酸酯是混合型的SE，单酯的含量（相对比例）与HLB值的关系见表,Next Page,复配型蔗糖脂肪酸酯中单酯的含量（）与HLB值的关系,字母，为脂肪酸。S：硬脂酸；P：软脂酸；O：油酸；L：月桂酸 前一或二位数为该品的HLB值。单酯含量越多，则HLB值越高。 蔗糖脂肪酸酯对淀粉有特殊作用，如：可使淀粉的特殊碘反应消失；使淀粉的糊化温度明显上升，有显著的防老化作用。,（四）用途,（四）用途,乳化剂、水果保鲜剂、湿润剂、品质改进剂： 用于肉制品、鱼糜制品，使用HLB值116的制品，可改善水分含量及制品的口感，用量0.31.0%
22、。 用于面包、蛋糕等焙烤食品，使用HLB值11以上的制品，用量为面粉的0.20.5%，可增加面团的柔韧性，增大制品体积，使气孔细密、均匀，质地柔软，防止老化。 用于巧克力可抑制结晶、降低粘度，使用HLB值39的制品，用量为0.2%1.0%。 用于禽、蛋、水果、蔬菜的涂膜保鲜，具有抗菌作用，保持果蔬新鲜，延长储存期，使用HLB值516的制品，用量为0.32.5%。 此外，还可用于豆奶、冷冻食品、沙司、饮料、米饭、面条、方便面、饺子、酱油、果酱等。,限 量,限量：,GB2760-2007用于乳化天然色素，最大使用量为10.0g/kg。 使用注意事项：使用时，先将蔗糖脂肪酸酯以少量水（或油、乙醚等）
23、混合、湿润，再加入所需的水（油、乙醚等），并适当加热，使蔗糖酯充分溶解与分散。,四、吐温司盘,四、山梨醇酐脂肪酸酯类,（一）概述 这是一类由山梨醇与脂肪酸反应生成的乳化效率很高的表面活性剂。商品名称分为两大类（见上、下结构通式）： Span型（司盘系列） 山梨醇酐脂肪酸酯 Tween型（吐温 系列） 聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯使用量较大的主要是山梨醇酐单硬脂酸酯（Span-60），广泛用于冰淇淋、面包、糕点、糖果中，起乳化、分散、稳定作用。,性 状,（二）性状,1山梨醇酐脂肪酸酯（Span） 不同脂肪酸与山梨糖醇形成山梨醇酐脂肪酸酯（Span）。它的HLB值的范围为1.88.6，可用作W/O型乳
24、化剂、消泡剂和润湿剂。 我国GB2760批准使用于食品工业中的Span型山梨醇酐脂肪酸酯有五种，性能见表。 山梨醇酐单月桂酸酯 山梨醇酐单棕榈酸酯 山梨醇酐单硬脂酸酯 山梨醇酐三硬脂酸酯 山梨醇酐单油酸酯,2.吐温,2吐温 Tween,Tween的学名为聚氧乙烯（20）山梨醇酐脂肪酸酯，简称聚山梨醇酐脂肪酸酯。（Tween20,40,60,65,80）HLB 11-16.7 我国GB2760批准使用的Tween型乳化剂有四种。 （四）毒性 1山梨醇酐脂肪酸酯（Span）LD50 ： 大鼠口服10g/kg。ADI ： 025mg/kg (FAO/WHO, 1994)。 2聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯 LD50 ： 10g/kg（大鼠，经口）。 ADI ： 025mg/kg (FAO/WHO, 1994)。,END,作业,思考题,1何为HLB值？它在乳化剂的应用过程中起什么作用？ 2乳化剂促进乳浊液生成的原理。 3乳化剂的应用范围 4乳化剂的类型。,
