第8章食品乳化劑學習目的與要求1.熟悉食品乳化劑的概念、作用原理及HLB值概念；2.掌握常見食品乳化劑的基本特性及應用；3.了解食品乳化劑的應用現狀。本章內容0概述1乳化劑的作用2乳濁液及乳化劑的親水親油平衡值3乳化劑的分類4常用食品乳化劑及應用0概述定義：添加于食品后可顯著降低油水兩相界面張力，使互不相溶的油（疏水性物質）和水（親水性物質）形成穩定乳濁液的食品添加劑。

是表面活性劑的一種分子結構特點：分子兩端不對稱，一端是極性的親水基，另一端是非極性的疏水基乳化劑分子結構的兩親性特點，使乳化劑具有了油、水兩相產生水乳交融效果的特殊功能。乳化劑是一類具有親水基團(極性的、疏油的)和疏水基團〔非極性的、親油的)的表面活性劑，而且這兩部分分別處于分子的兩端，形成不對稱的結構。乳化劑分子結構特點

在乳化液中，乳化劑分子為求自身的穩定狀態，在油水兩相的界面上，乳化劑分子親油基伸入油相，親水基伸入水相，這樣，不但乳化劑自身處于穩定狀態，而且在客觀上又改變了油、水界面原來的特性，使其中一相能在另一相中均勻地分散，形成了穩定的乳化液。

乳化劑分子性能廣泛用于飲料、乳品、糖果、糕點面包、方便面等食品1乳化劑的作用1.1乳化作用1.2起泡作用1.3懸浮作用1.4破乳作用和消泡作用1.5絡合作用1.6結晶控制食品是含有水、蛋白質、糖、脂肪等組分的多相體系，因而食品中許多成分是互不相溶的，由于各組分混合不均勻，致使食品中出現油水分離、焙烤食品發硬、巧克力糖起霜等現象，影響食品質量。乳化劑正是能使食品多相體系中各組分相互融合，形成穩定、均勻的形態，改善內部結構，簡化和控制加工過程，提高食品質量的一類添加劑。在食品工業中，常常使用食品乳化劑來達到乳化、分散、起酥、穩定、發泡或消泡等目的。有的乳化刑還有改進食品風味、延長貨架期等作用。各組分的物理性質食品組織狀態食品的“形”和質構食品加工工藝性能改善水蛋白質脂肪糖類乳化劑水蛋白質脂肪糖類乳化劑1.1乳化作用乳化：由于乳化劑的加入，使互不相溶的兩相物質均勻、穩定地分散在一個體系中，而形成乳濁液。食品是一種多成分、多相體系，也是一個界面體系。乳化劑的使用，降低了這些界面的表面張力，使物質處于一種均勻的、穩定的狀態，改善和維持食品品質。乳化現象:水油水油乳化劑乳化液可見:

乳化作用是油脂在乳化劑的作用下，成為細小的顆粒均勻地分散在水里面，形成穩定的乳狀液的過程稱。

如肥皂去污；脂類的消化吸收需要膽汁酸鹽乳化。界面張力使物體保持最小表面積的趨勢10ml油分散0.1μm小油滴300m2100萬倍面積表面活性劑在分散相表面形成保護膜降低界面張力形成雙電層1.2起泡作用食品加工過程中有時需要形成泡沫。泡沫是氣體分散在液體里產生的。由于泡沫的性質決定了產品的外觀和味覺，恰當地選擇乳化劑是極其重要的。乳化劑的選擇隨產品需要而變化。1.3懸浮作用懸浮液是不溶性物質分散到液體介質中形成的穩定分散液，分散顆粒大小0.1-100μm。用于懸浮液的乳化劑，對不溶性顆粒也有潤濕作用，這有助于確保產品的均勻性。懸浮液乳化劑通常與穩定劑或增稠劑共用。1.4破乳作用和消泡作用在許多需要破乳化作用過程中，常采用相反類型乳化劑或投入超出平衡所需要的乳化劑。根據乳濁液類型，采用強的親水性乳化劑或親油乳化劑，用于破壞乳濁液。破壞泡沫的最好乳化劑隨泡沫而變化。1.5絡合作用乳化劑可絡合淀粉。如在面包和蛋卷生產中，乳化劑可調理生面團，促進結構形成均勻，改善性能。乳化劑在揉和好的生面筋結構中的作用是改善面筋體積和顆粒，增強面筋結構。乳化劑可以在面包生產中幫助脫模。親水乳化劑具有抗硬化作用和調理面團兩個特性。1.6結晶控制在糖和脂肪體系中，控制結晶是乳化劑的又一種功能。典型的例子是乳化劑在巧克力、花生奶油和糖果涂層中用于控制結晶。1.7潤濕作用乳化劑通常也具有潤濕性。乳化劑的選擇受潤濕類型的控制。粉末潤濕是較難掌握的問題，由于快速潤濕，粉末會結團或空氣吸附而得不到理想效果，這樣就對乳化劑的標準要求較高。1.8潤滑作用有些乳化劑具有較好的潤滑效果。如甘油單酸酯和甘油二酸酯，能有效的用于食品加工過程。有些新型乳化劑兼有殺茵、防腐等多種功效。應當指出，不同的乳化劑，同一乳化劑在不同條件下以及不同乳化劑復配使用，其作用效果是有差異的。在食品加工過程中，應根據食品種類、加工條件、加工方法不同，正確選用食品乳化劑以及合理進行復配使用，以達最佳使用效果。2乳濁液及乳化劑的親水親油平衡值(HLB)乳濁液：又稱乳化液，是指2種或2種以上不相混溶的混合物，其中一種液體以微粒的形式分散到另一種液體里形成的分散體。乳濁液體系中，被分散相叫間斷相(或內相)，外部的液體叫連續相(或外相)。食品上主要包括膠態分散(增溶)，及氣體在液體中的分散(即發泡)等類型。液體、固體和氣體混合成的乳蝕液可以分為以下類型：①油滴分散到水介質里，通常指水包油(O/W)型乳濁液，油滴為內相，水為連續相；②水滴分散到油或脂肪介質里，通常指油包水(W/O)型乳濁液。水滴為內相，油或脂肪為連續相。乳濁液可以是像水一樣的液體，也可以像固體脂肪一樣的黏性液體。它具有兩相或多相食品系統的其他特性。牛奶是典型的天然乳濁液。奶油食品、色拉調味品等都是經過加工制得的乳濁液類型的食品。乳化液的類型多相體系天然乳化液人工乳化液牛奶內相（分散相）外相（連續相）乳化液構成油包水型（W/O）奶油水包油型（O/W）乳多重型（W/O/W）冰淇淋椰奶乳化液類型2.1乳濁液的性質乳濁液的性質包括物理性質和化學性質。乳濁液的性質與連續相的性質和連續相對內相的比例有關。乳濁液的一些重要性質如下：（1）外觀：乳濁液的外觀隨原料的顏色、折光率的不同及分散相顆粒的大小而變化。（2）分散性：乳濁液的分散作用與乳濁液類型有關。（3）黏度：乳狀液的黏度通常是隨外相的黏度、外相對內相的比率和分散液珠、顆粒大小的變化而變化，所以乳濁液的黏度也取決于乳化劑的類型和濃度。（4）顆粒大小：顆粒大小與乳化劑的類型、質量、制備乳狀液的技術和組分的加人順序有關。（5）微粒電荷：一般的說，顆粒小的微粒電荷能提高乳濁液的穩定性，高黏度乳濁液的微粒電荷對穩定性的影響比流體乳濁液小。（6）導電性：乳濁液的導電性是由連續相的導電性決定的，水包油型乳濁液的導電性好，而油包水型乳濁液的導電性差。（7）pH值：根據乳化劑特性，非離子乳化產品適用的pH值在3-10范圍。（8）穩定性：穩定性是乳濁液的重要性質，穩定性要通過儲藏的時間、黏度及儲藏環境等來考察。穩定性受分散微粒聚合的影響，聚合的比率又取決于乳化劑的類型和濃度、乳濁液的黏度、組成相、分散顆粒大小、微粒電荷以及儲藏條件。（9）防腐：乳濁液在制備和使用過程中會受到微生物的污染，商業出售的產品中因含有防腐劑而不會出現微生物過速增長，用防腐體系保護乳濁液是很有必要的。許多公司將所生產的產品進行破壞試驗來判斷防腐劑體系的防腐效果。2.2乳化劑的親水親油平衡值(HLB)乳化劑都具有兩親分子結構特點。乳化劑的乳化特性和許多功效通常是由其分子中親水基的親水性和親油基的疏水性的相對強度所決定的。良好的乳化劑在它的親水基和疏水基之間必須有相當的平衡。乳化劑的親水性用親水親油平衡值(HLB,hydrophiliclipophlicbalance)表示。HLB值越高表明乳化劑親水性越強，反之親油性越強。乳化劑分子中同時有親油、親水兩基團，整個分子親水親油的傾向，取決于兩類基團的作用，是兩者親和力平衡后分子所表現的綜合效果。乳化劑的親水性決定乳化劑的兩親特性因素親水基的種類親油基的種類分子結構與相對分子量脂肪基：帶脂烴鏈的芳香基芳香基：帶弱親水基的親油基分子結構親油基和親水基與所親合的基團結構越相似，則它們的親合性越好。親水基位置在親油基鏈一端的乳化劑比親水基靠近親油基鏈中間的乳化劑親水性要好。分子量分子量大的乳化分散能力比分子量小的要好直鏈結構的乳化劑8個碳原子10~14個碳原子乳化與分散性HLB值乳化劑的親水親油平衡值（HydrophilicLipophilicBalance）乳化特性許多功效親水基親油基親水性憎水性相當的平衡格爾芬（Griffin）HLB值表示乳化劑的親水性HLB值計算差值式HLB=親水基的親水性—親油基憎水性比值式HLB=親水基的親水性親油基憎水性戴微斯法HLB=7+∑親水基團值—∑親油基團值川上法HLB=7+11.7log親水基部分相對分子量親油基部分相對分子量

復合乳化劑HLBAB=HLBA×mA+HLBB×mBmA+mBHLB值測定通過乳化標準油實驗來測定石蠟（HLB=0）標準十二烷基硫酸鈉（HLB=40）親油性100%乳化劑其HLB為0規定親水性100%乳化劑其HLB為2020等分HLB值越高表明乳化劑親水性越強，反之親油性越強。

甘油單油酸酯N3.4甘油單硬脂酸酯N3.8甘油單月桂酸酯N5.2二乙酰化甘油單硬脂酸酯N3.8二乙酰化酒石酸單甘油酯N8.0聚氧化乙烯（20）甘油單硬脂酸酯N13.1山梨醇酐單油酸酯N4.3山梨醇酐單硬脂酸酯N4.7山梨醇酐單月桂酸酯N8.9山梨醇酐三油酸酯N1.8山梨醇酐三硬脂酸酯N2.1常用乳化劑的類型及HLB值聚氧化乙烯（20）山梨醇酐三硬脂酸酯N10.5聚氧化乙烯（20）山梨醇酐三硬脂酸酯N11.0聚氧化乙烯（4）山梨醇酐單月桂酸酯N13.3聚氧化乙烯（20）山梨醇酐單硬脂酸酯N14.9聚氧化乙烯（20）山梨醇酐單油酸酯N15.0聚氧化乙烯（20）山梨醇酐單月桂酸酯N16.3蔗糖二硬脂酸酯N30蔗糖單月桂酸酯N15.0乙二醇單硬脂酸酯N3.6聚氧化乙烯（20）乙二醇單硬脂酸酯N16.0硬脂酰乳酸鈣A5.1硬脂酰乳酸鈉A8.3大豆磷脂N8.0常用乳化劑的類型及HLB值2.3HLB值與乳化劑的作用乳化劑在溶液中有乳化、潤濕、分散、增溶、起泡、消泡等一系列表面活性作用。HLB值在很大程度上決定著乳化劑的使用性能。乳化劑的性質、功效還與親水、親油基的種類、分子的結構和相對分子質量有關。不同種類的親油基的親油性強弱順序排列如下：脂肪基＞帶脂烴鏈的芳香基＞芳香基＞帶弱親水基的親油基。親油基和親水基與所親和的物料結構越相似，它們的親和性越好。親水基位置在親油基鏈一端的乳化劑比親水基靠近親油基鏈中間的乳化劑親水性要好。相對分子質量大的乳化分散能力比相對分子質量小的好。直鏈結構的乳化劑：乳化特性是在8個碳原子以上才顯著表現出來的，10-14個碳原子的乳化劑的乳化與分散性較好。因此，在需要選擇最合適的乳化劑時，單靠HLB值是很不夠的，還應考慮多種因素并且結合一定實驗進行選擇。HLB值與乳化劑的使用

HLB值適用性作用1.5~3消泡性消泡作用3.5~6水/油型乳化劑乳化作用（W/O）7~9潤滑劑潤濕作用8~18油/水型乳化劑乳化作用（O/W）13~15洗滌劑（滲透劑）去污作用15~18溶化劑增溶作用2.4乳濁液的制備在食品工業中，乳化劑的主要用途是制備乳濁液，乳化劑在其他方面的應用一般也是先制成乳濁液再使用。乳濁液的制備要根據不同的乳化對象來選擇適當的乳化劑品種和適當的條件。如果選得好，一般情況下只用3％已足夠，因為食品乳化劑的臨界膠束濃度CMC都很低。但如果選得不好，就是用百分之幾十也得不到穩定的乳濁液。乳濁液的制備是經驗性很強的工作，想簡單地把某種未知物進行乳化分散是不容易的事。總的來說，乳濁液的制備工藝應主要拿握好以下3個環節：確定、配比、調整。乳濁液制備技術按乳化劑的加入方式，主要分為3種：①乳化劑在油中法：先將溶有乳化劑的油加熱，然后在攪拌條件下加入溫水，開始為W/O型乳液，再繼續加水可得O/W型的。此法用于HLB值較小的乳化劑。②乳化劑在水中法：將乳化劑先溶于水，在攪拌中將油加入，此法先產生O/W型乳液，若欲得W/O型乳液則繼續加油至發生相轉變。此法用于HLB值較大的乳化劑。③輪流加液法：每次只取少量油或水，輪流加入乳化劑。此法對于制備食品乳化液，如蛋黃醬或其他含食用油的乳濁液尤其適宜。乳化設備：要使制成的乳液有很好的質量，還要采用合適的混合設備。除乳化劑十分有效，在沒有機械作用下體系就可以自動形成乳濁液的情況之外，一般乳化都需要強烈的機械攪拌。除了專用乳化機，在食品工業中還可使用混合攪拌機、膠體磨、均質機等設備進行乳化。3乳化劑的分類離子型乳化劑：當乳化劑溶于水時，能離解成離子的。陰離子型乳化劑：如果乳化劑溶于水后離解成一個較小的陽離子和一個較大的包括烴基的陰離子基團，且起作用的是陰離子基團；陽離子型乳化劑：乳化劑溶于水后離解生成的是較小的陰離子和一個較大的陽離子基團，且發揮作用的是陽離子基團。兩性乳化劑分子：也是由親油的非極性部分和親水的極性部分構成，特殊的是親水的極性部分既包含陰離子，也包含陽離子。離子型非離子型在離子型乳化劑工業中，陰離子型乳化劑是發展得最早、產量最大、品種最多、工業化最成功的一類。食品工業中常用的陰離子型乳化劑有：烷基羧酸鹽、磷酸鹽等。常用的兩性乳化劑有：卵磷脂等。陽離子型乳化劑在食品工業中應用較少。非離子型乳化劑：在水中不電離，溶于水時疏水基和親水基在同一分子上，分別起到親油和親水的作用。正是因為非離子型乳化劑在水中不電離，也不形成離子這一特點，使得非離子型乳化劑在某些方面具有比離子型乳化劑更為優越的性能。根據乳化劑的親水、親油相對強弱進行分類，分成親水性乳化劑和親油性乳化劑。一般地說，親水性強的乳化劑形成的主要是水包油型(O/W)乳濁液，親油性強的乳化劑形成的主要是油包水型(W/O)乳濁液。但用乳化劑配制乳濁液時，它不僅要受乳化劑本身的影響，還要受體系中物質組成、pH值、溫度等條件的影響。離子型乳化劑：非離子型乳化劑：陰離子型陽離子型兩性乳化劑烷基羧酸鹽磷酸鹽卵磷脂甘油單油酸酯4常用食品乳化劑及應用4.1乳化劑在食品中的作用4.2常用乳化劑品種簡介4.1乳化劑在食品中的作用乳化作用起泡作用蛋糕冷飲甜食糖果懸浮作用泡沫是氣體分散在液體里產生的懸浮液是不溶性物質分散到液體介質中形成的穩定分散液乳化劑，對不溶性顆粒也有潤濕作用，這有助于確保產品的均勻性巧克力飲料臨界膠束濃度CMC（CriticalMicelleConcentration）臨界膠束濃度是乳化劑形成膠束的最低濃度，是乳化劑的另一個重要指標。乳化劑的濃度在稍高于臨界膠束濃度時，才能充分顯示其作用，所以CMC是充分發揮乳化劑功效的一個重要的量的理論指標。破乳作用和消泡作用采用相反類型乳化劑或投入超出所需要的乳化劑起破乳化作用冰淇淋控制破乳化作用，這有助于使脂肪形成較好顆粒，形成最好的產品。絡合作用乳化劑可絡合淀粉面包蛋卷調理生面團，促進結構形成均勻，改善性能。結晶控制巧克力花生奶油糖果涂層乳化劑捕捉游離的花生油而阻止分離提高結晶速度、促進細小晶體形成潤濕作用潤滑作用在焦糖中加入固體甘油單酸酯和甘油二酸酯能減少對切刀、包裝物和消費者牙齒的黏結力。極稀溶液

臨界膠束濃度CMC的概念

當乳化劑溶于水后，水的表面張力下降，不斷地增大乳化劑的濃度，表面張力隨乳化劑濃度增加而急劇下降之后，則大體保持不變。水的界面上還沒有很多乳化劑，界面的狀態基本沒變，水的表面特性與純水差不多。

乳化劑的濃度稍有上升，表面張力曲線急劇下降，此時加入的乳化劑會很快地聚集到界面，使界面狀態大大改變，同時水中的乳化劑分子也集聚在一起，親油基靠攏，開始形成小膠束。臨界膠束濃度CMC

乳化劑濃度升高到一定范圍后，水的表面集聚了足量的乳化劑，形成了一個單分子覆蓋膜。此時，水與空氣間的界面被乳化劑最大限度地改變，完全不同于原來的情況，這時乳化劑的濃度稱臨界膠束濃度。

提高乳化劑濃度，乳化劑的分子就會在溶液內部進行集聚，構成親油基向內、親水基向外球狀的膠束。CMC是這個過程完成的標志在臨界膠束濃度時，界面狀態不再改變，界面張力曲線基本上停止下降。不互溶的兩相之間的界面被乳化劑分子完全打通。水溶液界面張力以及許多其他物理性質都與純水有很大差異。臨界膠束濃度CMC范圍乳化劑溶液的一些物理性質，除了界面張力外，電阻率、滲透壓、冰點、蒸汽壓、黏度、增溶性、光學散射性及顏色變化等，在CMC時都有顯著變化，通過測定發生這些顯著變化時的突變點，就可以得知臨界膠束濃度。臨界膠束濃度CMC的測量4.2常用乳化劑品種簡介（1）蔗糖脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯成品多為混合物。乳化作用由分子內具有高親水性的蔗糖分子和具有親油性的脂肪酸基團所致。產品依蔗糖羧基酯化數不同，可獲得從親油性強到親水性強的不同系列產品(表8-4)。我國規定蔗糖脂肪酸酯可用于肉制品、香腸、乳化香精、冰激凌、糖果、巧克力、面包作乳化用。

（2）單、雙、三甘油脂肪酸酯(油酸、亞油酸、檸檬酸、亞麻酸、棕櫚酸、山崳酸、硬脂酸）具有良好的親油性，是乳化性很強的水包油型(W/O)乳化劑，HLB值為3.8。分子蒸餾單甘酯乳化效果好于未蒸餾產品（3）司盤類乳化劑（4）吐溫類乳化劑

吐溫類乳化劑(polysorbate/tween)是由司盤(span)在堿性催化劑存在下和環氧乙烷(氧化乙烯，)加成、精制而成。也稱為聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯。由于其脂肪酸種類的不同，可有一系列產品。FAO/WHO食品添加劑法規委員會許可使用的為聚氧乙烯(20)山梨醇酐脂肪酸酯。包括：

聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯(吐溫-20,HLB值16.7)、聚氧乙烯山梨醇酐單軟脂酸酯（吐溫-40,HLB值15.6)、聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯（吐溫-60,HLB值15.0)、聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯（吐溫-80,HLB值14.9)。（5）大豆磷脂與改性大豆磷脂大豆磷脂(soybeanphospholipid)，亦可簡稱為磷脂，由生產大油的副產品提制而成，結構式為：大豆磷脂一般是卵磷脂、腦磷脂和肌醇磷脂的混合物，其卵磷脂含量約在20％以上，有的國家如美國常用卵磷脂來統稱這一混合物。改性大豆磷脂是以天然大豆磷脂為原料，經過乙酰化和羥基化改性及脫脂后制成。其水分散性、溶解性及乳化性等均比大豆磷脂好，因而乳化效果更好。（6）硬脂酰乳酸鈣硬脂酰乳酸鈣和硬脂醜乳酸鈉(分別又名硬脂酰乳酰乳酸鈣(CSL)和硬脂酰乳酰乳酸鈉(SSL)，結構式為：是一種疏水性的乳化劑，主要用于糕點和面包。

（7）木糖醇酐單硬脂酸酯為親油性乳化劑，其性能與甘油單硬脂酸酯、山梨醇酐單硬脂酸酯相似。

木糖醇酐單硬脂酸酯，亦稱失水木糖醇酐單硬脂酸酯，簡稱LS-60M,相對分子質量400.58,結構式為：