1、不同 HLB 值的乳化剂在纯牛奶中的作用机理河南兴泰科技实业有限公司研发中心 王恪玲摘要： 纯牛奶在贮运过程中，极易出现脂肪上浮，影响产品品质，如果要防止这种现象的发生，除了在生产加工中做一些处理外，必须加入合适的乳化剂，来乳化脂肪，保持产品稳定，但不同 HLB 值的乳化剂对牛乳中的脂肪乳化效果不同，稳定效果也不同。关键词 脂肪上浮 乳化效果 稳定效果 随着生活水平的提高和消费观念的改变，人们更注意于自身身体健康和营养要求。因此牛乳作为营养全价食品倍受消费者青睐，但纯牛奶在贮运过程中常会出现脂肪上浮而影响产品质量。这就需要加入乳化剂来改善这种情况，减少脂肪上浮，下面就对不同 HLB 值乳化剂在
2、纯奶加工及贮运过程中的作用机理做一些分析。一、 不同 HLB 值的乳化剂在纯牛奶均质过程中的作用纯牛奶在均质过程中，脂肪球破裂为小的脂肪球，脂肪球表面积增大 6-10倍，原奶中的乳化剂（磷脂、酪蛋白）远不能满足脂肪界面膜的需要，这就需要加入较多的乳化剂与脂肪形成完整的界面膜，而原有膜物质磷脂、酪蛋白会扩展到增大的脂肪-乳浆界面处，由于乳化剂具有竞争性，在水包油体系中，乳化剂与水的相互作用主要取决于亲水基团，当乳化剂的亲水基团大，亲油基团小即 HLB 值高的乳化剂是水溶性的，所以在均质过程中 HLB 值高的乳化剂迅速扩展到脂肪-乳聚浆界面处，迅速将剥离的脂肪球包围，形成完整的界面膜。高HLB 值
3、的乳化剂能迅速修补不完整的界面膜，降低脂肪球在运动过程中附聚作用。因此，HLB 值高的乳化剂效果较好，而 HLB 值较低的乳化剂分子的亲水基团较小，与水的亲和力较弱，它们溶解时需要切断水分子间氢键，所以在水包油体系中的溶解度较小，扩散到脂肪-乳浆界面处较慢。在均质过程中，剥离的脂肪颗粒不能及时被乳化剂包围形成完整的界面膜，不完整的界面膜得不到及时修补。同时，脂肪球在不停地做布朗运动，脂肪球在缓慢地修补界面膜的过程中，由于酪蛋白含量少于覆盖在新形成的界面膜所需数量，从而造成一个酪蛋白胶体被同时吸附在两个脂肪球-水表面，造成脂肪附聚作用增加，也即 HLB值较低的乳化剂对脂肪的乳化效果不好。我们现在
4、利用数量直观地反映一下，主要利用分光光度计来测纯牛奶均质后的吸光度，因为纯牛奶均质后脂肪球越小，分布越均匀，吸光度越大，脂肪球越大，脂肪球发生附聚的越多，脂肪球分布越不均匀，吸光度越小，这主要是利用脂肪球的双折射现象。本实验结果是将纯牛奶稀释 200 倍，在 540nm 波长下测得。表一：不同 HLB 值的乳化剂在纯牛奶均质后的吸光度乳化剂名称 HLB 值 添加量 均质压力 MPa 吸光度蔗糖酯 15 1.5 20 0.873亲水性单甘脂 9.0 1.5 20 0.857三聚甘油脂 7.2 1.5 20 0.843单甘酯 7.2 1.5 20 0.841SP-60 4.7 1.5 20 0.7
5、98备注：单甘脂的 HLB 值为 3.8，是一种油包水型乳化剂，但它在分散相中却起水包油型乳化剂的作用，单甘酯以水合物形式存在于分散相中，此时，单甘酯的连位羟基上加成 2-5mol 水时，单甘酯的亲水部分以水合物形式扩大，在这种状态下具有一种较高的虚假 HLB 值为 7.2。从表一中数据可知，乳化剂的 HLB 值越高，纯牛奶均质后的吸光度越大，也即乳化剂的 HLB 值越高，对脂肪球的乳化效果越好，脂肪球发生附聚的机会越少，乳化剂的 HLB 值越低，对脂肪球的乳化效果越差，脂肪球发生附聚的机会越大。二、 不同 HLB 值的乳化剂在纯牛奶杀菌和贮存地程中的稳定效果在纯牛奶的杀菌和贮存过程中，由于
6、HLB 值高的乳化剂能强烈地吸附于油水界面，顶替原来的保护层，而新界面膜由于对脂肪的亲和性较低，它的强度大大降低，保护作用减弱，亲水性乳化剂形成的界面膜在热能、机械外力、离心力等外力作用下容易脱离脂肪球表面。由于出现自由位置而使表面张力提高，从而造成脂肪粒子附聚，引起脂肪上浮，即 HLB 值高的乳化剂形成的界面膜稳定性较弱，而 HLB 值低的乳化剂对脂肪有较强的结合力，在外力作用下，乳化剂不容易脱离脂肪球表面，脂肪粒子保持其表面结构，不促进脂肪粒的附聚作用，即 HLB 值低的乳化剂形成的界面膜稳定性较好。但是，HLB 值低的乳化剂在纯牛奶中乳化效果不好，也容易造成脂肪附聚作用的发生，所以在纯牛
7、奶中加入低 HLB 值的乳化剂总体稳定性也不是太好。我们通过测定添加不同 HLB 值乳化剂的纯牛奶均质后，再经过300r/min，50min 的离心处理测其吸光度，并与离心前的吸光度做比较。通过离心，使容易上浮的脂肪和发和附聚的脂肪与乳浆分离上浮，离心前后吸光度离化越大比值越大，说明脂肪上浮越多，体系稳定性越差。表二：添加不同 HLB 值乳化剂的纯牛奶离心前后吸光度乳化剂名称 HLB 值 离心前吸光度 离心后吸光度 R蔗糖酯 15 0.893 0.628 0.719亲水性单甘酯 9.0 0.857 0.728 0.849三聚甘油酯 7.2 0.843 0.683 0.810单甘酯 7.2 0.
8、841 0.680 0.809SP60 4.7 0.798 0.519 0.650从表二实验数据中知，HLB 值太高的乳化剂和 HLB 值太低的乳化剂在离心前后吸光度变化都比较大。三、 不同 HLB 值的最佳搭配从实验结果可知 HLB 值太高的乳化剂和 HLB 值太低的乳化剂单独使用，对防止脂肪上浮效果都不太好，我们必须通过不同 HLB 值的乳化剂互相搭配，做到不但乳化效果好，而且稳定效果也好，这样才能最大限度地减少脂肪上浮。我们根据乳化剂 HLB 值的加和性来计算混合乳化剂的 HLB 值，利用均质乳离心前后吸光度的变化及离心前吸光度来测混合乳化剂在纯牛奶中的乳化效果和稳定性，选择均质后吸光度
9、大，而且离心前后吸光度变化小的混合乳化剂为最佳搭配。在纯牛奶中能最大限度地减少脂肪上浮的混合乳化剂的 HLB 值。表三：混合乳化剂在纯牛奶中的效果混合乳化剂的比例 混合乳化剂 HLB 值离心前吸光度 A1离心后吸光度 A2 R=A2/A1单甘酯：蔗糖酯 15=1：2 12.4 0.889 0.723 0.813单甘酯：亲水性单甘酯：蔗糖酯=1：1：110.4 0.880 0.734 0.834单甘酯：三聚甘油酯：蔗糖酯=1：1：19.8 0.876 0.788 0.900单甘酯：亲水性单甘酯：蔗糖酯=2：2：19.48 0.874 0.792 0.906单甘酯：三聚甘油酯：亲水性单甘酯：蔗糖酯
10、=2：2：2：18.82 0.867 0.782 0.902单甘 8.97 酯：亲水性单甘酯：三聚 7.76 甘油酯=1：1：17.8 0.853 0.704 0.825单甘酯：三聚甘油酯：亲水性单甘酯：SP60=2：2：2：7.35 0.834 0.683 0.819单甘酯：SP60：蔗糖酯=1：1：18.97 0.870 0.792 0.91三聚甘油酯：SP60：蔗糖酯=2：2：17.76 0.846 0.695 0.821单甘酯：SP60=1：1 5.95 0.792 0.618 0.78从表三可以看出，当混合乳化剂的 HLB 值在 9.0 左右时，混合乳化剂不但乳化效果好，而且稳定效果也好。四、 结论在纯牛奶生产过程中，一定要选择好合适的乳化剂，做到乳化效果和稳定效果都好，才能最大限度地减少脂肪上浮。当混合乳化剂的 HLB 值为 9.0 左右时，乳化效果和稳定效果才能最佳。
