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乳化劑

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乳化劑是能使兩種或兩種以上互不相溶的組分的混合液體形成穩定的乳狀液的一類物質。其作用原理是在乳化過程中,分散相以微滴(微米級)的形式分散在連續相中,乳化劑降低了混合體系中各組分的界面張力,並在微滴表面形成較堅固的薄膜或由於乳化劑給出的電荷而在微滴表面形成雙電層,阻止微滴彼此聚集,而保持均勻的乳狀液。從相的觀點來説,乳狀液仍是非均相體系。乳狀液中的分散相可以是水相,也可以是油相,大多數為油相;連續相可以是油相,也可以是水相,大多數為水相。乳化劑是一種表面活性劑,分子中有親水基和親油基。為了表示乳化劑的親水性親油性,通常採用“親水親油平衡值(HLB值)”,HLB值愈低,其親油性愈強;反之,HLB值愈高,其親水性愈強。各種乳化劑的HLB值不同,為了獲得穩定的乳狀液,必須選擇合適的乳化劑。 [1] 
中文名
乳化劑
外文名
emulsifier
應用學科
化學
屬    性
表面活性劑(SAA)
性    質
多功能、高純度、低刺激、高效率
分    類
水包油O/W型和油包水W/O型
常見乳化劑
肥皂、阿拉伯膠、烷基苯磺酸鈉等

乳化劑簡介

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乳化劑是指能改善乳化體中各種構成相之間的表面張力,形成均勻分散體或乳化體的物質,食品乳化劑是 GB 2760—2014《食品添加劑使用標準》規定的22類食品添加劑之一。食品乳化劑的用量約佔食品添加劑總量的 1/2,是食品工業中用量最多的添加劑,在食品生產和食品加工過程中佔有重要地位,幾乎所有食品的生產和加工均涉及乳化劑或乳化作用。食品乳化劑是一類多功能的高效食品添加劑,除了具有典型的表面活性之外,在食品中還具有消泡、增稠、穩定、潤滑、保護等作用。 [2] 
根據HLB值,將乳化劑分為油包水型(W/O型,即親油型)及水包油型(O/W 型,即親水型)兩大類。前者使水分散到油中,如單硬脂酸甘油酯;後者使油分散到水中,如蔗糖酯、大豆磷脂等。根據乳化劑親水基的特性,可以分為 [1] 
(1) 陰離子型乳化劑。這類乳化劑在水中 電離生成帶陰離子的親水基團,如脂肪酸皂、烷基硫酸鹽(十二烷基硫酸鈉)、烷基苯磺酸鹽(十二烷基苯磺酸鈉)、磷酸鹽等。陰離子乳化劑要求在鹼性或中性條件下使用,不能在酸性條件下使用,也可與其他陰離子乳化劑或非離子乳化劑配合使用,但不得與陽離子乳化劑一起使用。 [1] 
(2) 陽離子型乳化劑。這類乳化劑在水中電離生成帶陽離子親水基團,如N-十二烷基二甲胺及其他胺衍生物、季銨鹽等。陽離子乳化劑應在酸性條件下使用,不得與陰離子乳化劑一起使用。 [1] 
(3) 非離子型乳化劑。這種乳化劑在水中不電離。其親水基是各種極性基,如聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、環氧乙烷和環氧丙烷嵌段共聚物、多元醇脂肪酸酯、聚乙烯醇等。 [1] 
根據乳化劑的來源,可分為合成的與天然的。上述諸乳化劑均為合成的;天然乳化劑有卵磷脂、羊毛脂、阿拉伯膠等。乳化劑廣泛用於食品、化妝品、洗滌劑、合成橡膠合成樹脂、農藥、醫藥、製革、塗料、紡 織、印染、石油化工等方面。乳化劑除乳化作用外,還具有增溶、滲透、潤濕、去垢等作用。 [1] 
乳化劑是食品加工中常用的食品添加劑之一。類似表面活性劑,借裹住分散相小滴防止其聚結,使之成為存在於另一不溶混或部分溶混液體中的穩定的膠態分散體。 [3] 

乳化劑乳化機理概述

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乳化劑乳化機理

乳化劑是促進乳液穩定不可缺少的組成部分,對乳狀液的穩定性起重要作用。為了形成穩定的乳狀液,使分散相分散成極小的液滴,乳化劑的使用和選擇也很重要。乳化劑主要是通過降低界面自由能,形成牢固的乳化膜,以形成穩定的乳狀液。降低界面自由能,液滴粒子形成球狀,以保持最小表面積。兩種不同的液體形成乳液的過程是兩相液體之間形成大量新界面的過程。液滴越小,新增界面越大,液滴粒子表面的自由能就越大。乳化劑吸附於液滴表面,可有效降低表面張力或表面自由能。乳化劑吸附於液滴周圍,在液滴周圍定向排列成膜,從而降低油水界面張力,有效阻止液滴聚集。乳化劑在液滴表面排列越整齊,乳化膜越牢固,乳狀液越穩定。 [4] 
乳化的目的是減少乳液製備消耗的能量。為了保持乳液的穩定性,所以乳化劑應具備較強的乳化能力,能形成牢固的乳化膜,以及具有安全、無局部刺激性、穩定性好且受外界因素較小的性質。 [4] 

乳化劑乳化劑的表面作用及其穩定性

界面的形成以及穩定性的機理:
1.在界面上乳化劑的密度最大,乳化劑分子在小液滴的外面形成保護膜,從幾何空間結構觀點來看這是合理的,從能量角度來説是符合能量最低原則的,因而形成的乳狀液相對穩定;
2.因為乳狀液的形成使體系界面面積大大增加,也就是對體系要做功,從而增加了體系的界面能,就導致了體系不穩定。因此,減少其界面張力,使總的界面能下降,可以增加體系的穩定性;表面活性劑作為良好的乳化劑就是能夠降低界面張力。根據的“相似相溶原理”可知,乳化劑中的親油基、親水基會插入同性質的一側,使其自身處於水-油界面處。在乳化的過程中,乳化劑的量與乳化温度成反比。提高乳化温度時液體分子之間的距離增加,表面層分子所受液體內部的吸引力減少,因而表面張力降低;
3. 在體系中加入乳化劑後,在降低界面張力的同時,形成一層界面膜,界面膜對分散相液滴具有保護作用,使其在布朗運動中的相互碰撞的液滴不易聚結,而液滴的聚結(破壞穩定性)是以界面膜的破裂為前提,因此,界面膜的機械強度是決定乳狀液穩定的主要因素之一。
當乳化劑濃度較低時,界面上吸附的分子較少,界面膜的強度較差,形成的乳狀液不穩定。乳化劑濃度增高至一定程度後,界面膜則由比較緊密排列的定向吸附的分子組成,這樣形成的界面膜強度高,大大提高了乳狀液的穩定性。
降低體系的界面張力,是使乳狀液體系穩定的必要條件:而形成較牢固的界面膜是乳狀液穩定的充分條件。乳狀液的形成是大自然自發運動的結果,它符合自發運動的基本規則即增熵和降能。

乳化劑食品乳化劑的作用

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食品乳化劑是通過物理方法使兩種或兩種以上互不相溶的相(如:油和水)均勻地形成分散的活性物質。其在食品工業中佔有相當重要的地位,能提高食品質量,防止食品變質,以延長食品儲藏有效期,改善食品的口感與外觀,刺激消費需求。其乳化特性取決於乳化劑的親水親油平衡值(HLB 值),HLB 值越大,則其親水性越強,反之,其親油性越強。 [4] 
乳化劑分子內一般都含有親水基和親油基,決定了乳化劑的親水性和親油性。在油相與水相互不相溶的液體中,適量加入乳化劑,並經過一定的加工處理,可以使其形成均質的分散體系。 [4] 

乳化劑乳化作用

在體系中加入小分子乳化劑,能夠降低體系的表面張力,從而降低其界面能,提高乳濁液的穩定性,如果汁、蛋白飲料等。此外,當表面活性劑吸附在乳滴界面時,可起到屏障的作用,能防止液滴之間相互聚集。當添加帶電荷的離子型表面活性劑時,乳液液滴會因為同種電荷的作用而相互排斥,使乳化性提高。 [4] 

乳化劑助溶作用

當體系中小分子乳化劑的含量大於臨界膠束濃度時,表面活性劑分子聚集,從而形成膠束,將溶劑體系劃分為疏水區域和親水區域。此時溶液的表面張力下降的最快,使溶解的物質逐漸吸附於膠束的親水區,以達到助溶的目的。 [4] 

乳化劑抗老化作用

食品乳化劑在穀物食品中一般作為抗老化劑使用,其能與麪包、饅頭等食品中的直鏈澱粉發生反應,形成不溶性物質,從而降低澱粉的吸水溶脹能力,阻止澱粉重新結晶,以防老化,提高麪包、饅頭等麪粉製品的軟度。 [4] 

乳化劑發泡及消泡作用

含有飽和脂肪酸鏈的乳化劑可做發泡劑,通過在食品內部產生氣泡,使外觀具有蓬鬆感,可用於糕點、麪包等。而含有不飽和脂肪酸鏈的乳化劑可做消泡劑,抑制或消除氣泡,且不影響產品口感,廣泛用於乳製品、飲料等方面。 [4] 

乳化劑食品乳化劑的分類

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中國常用的食品乳化劑多達幾十種,根據不同的目的,可選擇不同的乳化劑。根據乳化劑中是否含有親水基可將其分為離子型表面活性劑(陰離子表面活性有劑羧酸、硫酸酯等,陽離子表面活性劑聚丙烯酰胺、脂肪胺鹽等)和非離子型表面活性劑(吐温、司班等)。此外,還有例如氨基酸型的兩性表面活性劑以及複合型表面活性劑等等。根據其來源又可以分為天然型表面活性劑(如卵磷脂、某些蛋白質等)以及合成型表面活性劑(如聚丙烯酰胺、聚甘油酯等)。根據乳化劑HLB值的大小可分為親油型表面活性劑(HLB值小於10,如司班)和親水型表面活性劑(HLB值大於10,如吐温)。乳化劑的性能各不相同,在當今食品加工業中,為了改善食品乳化劑的功能,常常也會將不同的乳化劑復配使用,常見的方法就是調節乳化劑的親水親油平衡值(HLB),改變親水親油性,決定乳化劑的類型,使其具有更廣的實用適應性。 [4] 
如司班20和吐温80的混合比不同,乳液的類型不同。司班20與吐温80的比例為1∶3時形成O/W型乳液,1∶6時形成W/O型乳液。 [4] 

乳化劑Span 80

失水山梨醇單油酸酯(Span 80)是2017年在食品加工中應用的較多的一種乳化劑,為低分子多元醇非離子型表面活性劑,屬於親油性乳化劑,被廣泛應用於食品工業。一般來説,Span 80 是經過山梨醇失水後,與油酸發生酯化反應後所製得的,這種生產方式應用較廣,且是一種比較成熟的生產方式。因為Span 80 具有較好的乳化、分散等特性,並且沒有異味、易揮發、沒有刺激性,在醫藥、食品、化妝品等加工行業中得到非常廣泛的應用。 [4] 

乳化劑Tween 80

Tween 80是山梨醇酐單油酸酯的簡寫。吐温80屬於親水且親油型非離子表面活性劑,作為食品、醫藥等工業中常用的添加劑,可溶於水、乙醇等溶液。可用作乳化劑、穩定劑、分散劑等,廣泛應用於醫藥、食品、化妝品、紡織印染及石油等工業的生產與加工。 [4] 

乳化劑乳清蛋白

除去原料乳中等電點為4.6的酪蛋白,剩下的可溶性蛋白質統稱為乳清蛋白,約佔乳蛋白質的18% ~20%。乳清是乾酪和乾酪素生產過程中的副產品,經過特殊工藝濃縮後可以製作成其他產品。乳清濃縮蛋白(WPC)和乳清分離蛋白(WPI)是2017年比較常見的乳清蛋白乳化劑。 [4] 
近20年來,乳清蛋白的改性已成為國內外學者的研究熱點,如高壓均質處理能有效提高蛋白的乳化穩定性,使乳清蛋白分子部分展開,暴露疏水基團,使蛋白質分子之間相互作用,從而達到目的。但是在這些改性方法中,酶解法相對來説成本較高、化學法中的大部分方法需要添加化學試劑,使得改性乳清蛋白的發展受到了限制。且普通技術對乳清蛋白的改性效果並不顯著。因此,深入開展乳清蛋白複合改性技術的研究,如微波、超聲波等技術對乳清蛋白理化特性、功能特性的影響,是為了加大乳清蛋白在食品加工中的應用所做出的努力,為乳清蛋白的利用提供堅實的理論依據。 [4] 

乳化劑卵磷脂

卵磷脂是一種常用的帶電的兩性表面活性劑,食品產業中所用到的卵磷脂往往提取自大豆、蛋黃、牛奶、向日葵仁和油菜籽中。 [4] 
大豆卵磷脂一般應用於巧克力和冰淇淋中,在乳液中的應用較少。卵磷脂可與其他天然乳化劑(如蛋白質等)復配製備成混合乳化劑,以穩定乳狀液。 [4] 
到2017年為止,與其他乳化劑合成混合乳化劑的使用研究比較多,單獨使用卵磷脂作為乳化劑及其乳化性能研究較少。 [4] 

乳化劑單甘油脂肪酸甘油酯

甘油脂肪酸酯屬於脂肪酸甘油酯。是2017年在食品加工中使用最多的一種非離子型乳化劑。HLB 值約為 3.8,為親油型乳化劑,具有乳化、起泡、抗澱粉老化等作用。單甘油酯發展迅速,除了價格低廉,使用、儲藏方便也是一部分,作為食品乳化劑的主力軍,主要應用於麪包、冰淇淋、糕點以及豆腐製造中的消泡。 [4] 

乳化劑蔗糖脂肪酸酯

蔗糖脂肪酸酯是由親水性蔗糖和親油性脂肪酸組成。蔗糖酯一般無特殊氣味,易溶於乙醇。由於其HLB 值為 7 ~ 15,可作為親水、親油乳化劑,其應用範圍比較廣,一般與其他親油性乳化劑混用。在澱粉、冰淇淋、親水性產品中發揮抗老化、乳化及起泡、乳化作用。我國對蔗糖酯的研究還不是很完善。 [4] 

乳化劑JECFA對食品乳化劑的安全性評價

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聯合國糧農組織/世界衞生組織食品添加劑聯合專家委員會(the Joint FAO/WHO Expert Commit-tee on Food Additives,JECFA) 是 1956 年建立的國際食品添加劑安全評價的權威機構,其制定的每日允許攝入量( ADI 值) 以及食品添加劑的相關產品規範在國際上均被廣泛使用和參考。 [2] 
JECFA 由各國該領域的學術專家組成,根據“食品添加劑和污染物安全評估原則”,進行廣泛深入的文獻調研,對食品添加劑和污染物法典委員會(CCFAC) 提交的物質進行毒理學評價,並根據各種物質的毒理學資料制定出相應的ADI 值。對於沒有規定具體ADI數值的情況,給出其他安全性評價意見。 [2] 
2017年,JECFA 評價的食品乳化劑及具有乳化功能的食品添加劑一共有114種,有INS號的104種。其中種類最多的是多元醇脂肪酸酯類(33種) ,包括丙二醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、糖酯、聚甘油脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯及聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯等。另外改性澱粉16種,磷酸鹽、有機酸及其鹽類31種,植物膠類12種,纖維素及其衍生物8種,其他如磷脂類、酪蛋白酸鈉、皂樹皮提取物等14種。 [2] 
114種食品乳化劑中,有45種JECFA給出了確定的ADI值、MTDI(每日最大耐受攝入量)值或PM-TI(每週耐受攝入量)值,這類物質可以在規定食品種類及用量範圍內使用; 49種食品乳化劑沒有規定ADI值(not limited或not specified) ,説明這類物質的毒性很小,以現有的化學、生化、毒理或其他方面的資料和總膳食攝入水平,不會對人體造成健康危害,因此用一個數值表示ADI不一定是必須的,符合這一標準的添加劑必須按照GMP原則使用;17種食品乳化劑由於毒理學資料不夠完善,沒有制定出ADI值(no ADI allocated)及其他安全性評價意見; 另外還有3種食品乳化劑因為沒有提供完善的毒理學資料,JECFA委員會撤回了之前暫定的ADI值或其他安全性評價意見,以及產品規範等。 [2] 
JECFA沒有對GB 2760-2014 中允許使用的可溶性大豆多糖、氫化松香甘油酯、辛、癸酸甘油酯、木糖醇酐單硬脂酸酯、聚氧乙烯木糖醇酐單硬脂酸酯、改性大豆磷脂、酶解大豆磷脂等7種食品乳化劑品種進行安全性評價,而對其中的乳酸鈣、丙二醇、D-甘露糖醇、麥芽糖醇、麥芽糖醇液、山梨糖醇、山梨糖醇液和乳糖醇等8個品種沒有作為食品乳化劑功能分類。 [2] 

乳化劑對乳化劑的認識偏差

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我國乳化劑發展已經有30多年,但是還是存在許多問題,比如“什麼是乳化劑”這個最基本的問題許多人都沒有搞清楚。2015年,世界頂級刊物《自然》發表的“膳食乳化劑影響小鼠腸道微生物羣促進結腸炎和代謝綜合徵”的質疑乳化劑安全性的文章中,就把甲基(代)纖維素誤認為食品乳化劑,這是不正確的,因此文章也是沒有意義的。作為乳化劑,以下兩點缺一不可:1.分子由親水和疏水基團構成;2.作用於表面。 [5] 
從分子結構和作用對象認識,沒有這2種特性的物質,即使可以製備乳化液,也不是乳化劑。該類物質有一定的乳化穩定性,例如羧甲基纖維素鈉(簡稱CMC 或CMC-Na,為天然纖維的羥基被羧甲基醚化製成),它是天然高分子化合物,由多個2個葡萄糖分子組成的纖維二糖構成,具有食品增稠劑的分散作用,但是,羥甲基纖維素沒有親水和親油疏水的基團,並不是一種兩親性物質,因此羥甲基纖維素不是乳化劑。 [5] 

乳化劑我國允許使用的食品乳化劑

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我國對於食品乳化劑的研究和生產起步較晚,在品種和質量上與國外有較大的差距,1981年批准使用的食品乳化劑只有單甘酯和大豆磷脂2個品種,但是發展速度較快,到2002年允許使用的食品乳化劑為29 種。2017年,GB 2760-2014《食品添加劑使用標準》允許使用的食品乳化劑及具有乳化功能的食品添加劑共49 種,其中丙二醇脂肪酸酯2種、甘油脂肪酸酯及其衍生物9種、聚甘油脂肪酸酯2種、多元醇脂肪酸酯及其衍生物12種、磷脂及其衍生物3種、有機酸鹽(乳酸鹽、硬脂酸鹽、硬脂酰乳酸鹽)6種、多元醇類8種及其他(改性澱粉類、植物膠、可溶性大豆多糖、酪蛋白酸鈉)6種,另外還新增1種(皂樹皮提取物)。49種食品乳化劑需在GB 2760-2014規定的食品分類及最大使用量範圍內使用,其中可在各類食品中按生產需要適量使用的有12種,包括單、雙甘油脂肪酸酯、檸檬酸脂肪酸甘油酯、乳酸脂肪酸甘油酯、乙酰化單,雙甘油脂肪酸酯、磷脂、改性大豆磷脂、酶解大豆磷脂、羥丙基澱粉、辛烯基琥珀酸澱粉鈉、甘油、酪蛋白酸鈉。另外,可在各類食品加工過程中使用,且殘留量不需限定的有3種,即單,雙甘油脂肪酸酯、磷脂和甘油。GB 2760-2014新增了10種食品添加劑新品種,其中新增1種食品乳化劑:皂樹皮提取物( quil-laia extract ) ,INS 999 ( INS 指 international numbersystem 國際編碼系統) ,每日允許攝入量( acceptabledaily intake,ADI ) ( 每天每 kg體重允許攝入量,mg) :0~1 mg ( 以每kg松香皂苷計) 。GB 2760-2014規定可用於果蔬汁(漿)類飲料、蛋白飲料、碳酸飲料、特殊用途飲料及風味飲料等食品中,最大使用量為0.05g/kg。 [2] 

乳化劑國內食品乳化劑的研究進展

我國允許使用的食品乳化劑主要分為四大類,分別是多元醇脂肪酸酯類、磷脂及其衍生物、鹽類和其他種類,其中品種和消費量最多的是多元醇脂肪酸酯類。2017年,食品工業需求量較大的品種,如單脂肪酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯系列產品(司盤和吐温)、丙二醇脂肪酸酯等均屬於多元醇脂肪酸酯類。天然食品乳化劑磷脂從結構上來説也屬於甘油脂肪酸酯的衍生物。 [2] 
多元醇脂肪酸酯主要是通過脂肪酸及脂肪酸酯與多元醇(如丙二醇、甘油、山梨醇、蔗糖等)進行酯化或酯交換反應製備,該方法的最大問題在於反應的選擇性較差,產物通常為脂肪酸單酯、雙酯甚至多酯的混合物,想要獲得純度較高的單酯難度較大,通常需要複雜的分離提純過程。比如,2017年工業上生產單脂肪酸甘油酯主要採用甘油解法,即在高温(220~260℃)及鹼催化劑存在條件下,由甘油與動植物油脂進行甘油解反應制得。該方法反應温度高、能耗大且副反應多,所得產物為單脂肪酸甘油酯、雙甘油酯和三甘油酯的混合物,單酯的含量一般為50%左右。如果要得到高純度的單脂肪酸甘油酯,需要採用分子蒸餾進行分離純化,得到純度較高的分子蒸餾單甘酯。對於有8個遊離羥基的蔗糖,反應更為複雜,理論上可以與多個脂肪酸發生反應生成從單酯到八酯的酯化產物,一般多為單酯、雙酯和三酯的混合物。因此,該類食品乳化劑的製備研究關鍵在於提高反應的選擇性。近年來,酶作為一種高效、專一性強的生物催化劑,採用酶催化法合成多元醇脂肪酸酯類食品乳化劑,具有反應條件温和、反應選擇性高、安全無毒等優點,因此獲得了科學家們的廣泛關注。 [2] 
多元醇脂肪酸酯類乳化劑具有優良的乳化性能,在食品行業中應用廣泛,部分品種還兼具其他功能。中長碳鏈脂肪酸單甘油酯還兼具良好的抑菌、抗病毒等特性,在食品中也有其獨特的用途,具有廣闊的應用前景。月桂酸單甘油酯芽孢桿菌金黃色葡萄球菌、單核增生李斯特菌、幽門螺桿菌、空腸彎曲桿菌等細菌的生長繁殖有極強的抑制作用,同時可抑制腸毒素、毒性休克綜合徵毒素-1、鏈球菌致熱外毒素和炭疽毒素等的合成並減少上皮細胞促炎性因子的分泌。蔗糖酯對蠟樣芽孢桿菌凝結芽孢桿菌、嗜熱芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、釀酒酵母和鐮刀菌等具有較廣泛的抑制作用,對革蘭氏陽性芽孢桿菌的抑制作用尤為顯著,是一種兼具防腐和乳化作用的多功能食品添加劑。磷脂類乳化劑還具有抗氧化、調節血脂、降低血清膽固醇、提高大腦記憶力、增強機體免疫力等功能。 [2] 
食品乳化劑在食品工業中應用非常廣泛。在麪包、蛋糕類食品中作為品質改良劑,防止麪粉中直鏈澱粉產生疏水作用,從而防止麪糰老化、回生;促使麪筋組織的形成,增強韌性; 提高發泡性,並使氣孔分散、緻密;促進起酥油乳化、分散,改善組織和口感。在人造奶油中可使水分散到油中,製成穩定、均勻的乳液,從而改善人造奶油的組織結構。在魚肉糜、香腸等食品中使添加的油脂乳化、分散,提高組織的均質性,並有利於該類食品表面被膜的形成,提高商品性和儲存性。在糖果類食品中使所添加的油脂乳化、分散,提高口感的細膩性,同時使製品表面起霜,防止與包裝紙的粘連,並防止砂糖結晶。在飲料中可起到增香、助溶、乳化分散、抗氧化等作用。在冰淇淋、巧克力等食品中可以控制脂肪晶體的大小和生長速度,改善產品組織結構等等。近年來,對於食品乳化劑的應用研究多集中在微乳液、納米乳液、微膠囊化技術等方面。如將食用油、植物精油、魚油等水溶性差、易發生氧化變質的動植物油脂在食品乳化劑存在條件下製備成微乳液,改善水溶性、提高其在外界環境中的穩定性,從而擴大其應用範圍。與常規乳液相比,納米乳液具有高穩定性、高表面活性、高光學透明度等物理化學性質,對親脂性功能組分具有高生物利用度,受到科學家們的青睞。另外,微膠囊化技術可最大限度保持油脂原有的色香味,是防止其氧化及營養成分破壞的有效方法。 [2] 

乳化劑乳化劑在食品中的應用

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乳化劑植物性人造稀奶油

稀奶油一般指天然動物稀奶油,但如今植物性稀奶油也被廣泛應用於食品加工。植物稀奶油以植物油脂為主要原料,再加上其他配料製作而成,乳化劑可以乳化植物油脂,使之形成穩定的結構。一般會使用飽和度較高的氫化植物油,如椰子、棕櫚油、棕櫚仁油、玉米胚芽油及葵花籽油等,將油脂精煉後進行氧化,得到植物氫化油。氫化植物油在常温下呈固態,口感佳且可塑性好,有着與乳脂相似的質構特性。植物性人造稀奶油是一種多用途的產品,廣泛應用於蛋糕的裝飾、麪包的夾心、慕斯蛋糕和烘焙產品的製作。 [4] 

乳化劑糖果、巧克力

一些常見糖果,如奶油糖、太妃糖以及巧克力中都含有大量油脂,在加工過程中添加乳化劑(如分子蒸餾單甘酯),可以將糖果中的油脂乳化,使油脂與其他物質形成乳化體系,防止糖果油脂分離,穩定糖果的外形,抑制巧克力中的油脂結晶,改善巧克力及糖果的口感。 [4] 

乳化劑冰淇淋

乳化劑可以使冰淇淋中的油脂分子大小一致且均勻分佈,有效防止冰淇淋中由於冰晶的形成,而影響產品的細膩口感,提高乳狀液的穩定性。某些乳化劑(如乳清蛋白、甘油單酸酯)還可取代傳統冰淇淋中的部分脂肪,且不會明顯改變冰淇淋產品特有的口感,以降低冰淇淋的熱量,促進低脂冰淇淋的發展。 [4] 

乳化劑飲料

一些飲料(如豆奶、花生牛奶、可可乳等)中也含有大量油脂,乳化劑(如乳清蛋白、分子蒸餾單甘酯、酪酸鈉等)能使飲料中的油脂乳化,形成穩定的乳化體系,避免飲料分層,保證飲料良好的感官性狀以及口感。飲料中所使用的乳化劑應具備以下基本條件:安全、耐酸、水解性好、耐乙醇以及 HLB 值高。 [4] 

乳化劑肉製品中

在許多肉製品中,食品乳化劑的應用也非常普遍,常見的乳化劑有大豆蛋白血清蛋白等。主要作用為使肉製品原料中的油脂類物質乳化分散,抑制原料水分的析出以及原料的收縮和變硬,具有乳化保水的效果。以改善肉製品的色、香、味及形,使肉製品性狀更加穩定,口感更佳,並推動肉製品的高速發展。 [4] 

乳化劑發酵食品

麪包、糕點的製作一般都需要發酵且食品的儲藏期不長。乳化劑可以作用於麪糰本身,抑制澱粉的老化,以起到保鮮作用。乳化劑還可以提高糊化温度、提高最大黏度、降低最小黏度。利用乳化劑的起泡性,維持麪包及糕點膨脹的外觀,作用於麪糰,以提高發酵能力,改善食品口感。 [4] 

乳化劑材料合成行業的應用

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乳化劑在材料合成行業的應用主要是利用它進行乳液聚合合成塗料、粘合劑等產品。尋找性能穩定、價格低廉的高效乳液聚合劑是該行業乳化劑的研究發展方向。例如在粘合劑的合成中,聚丙烯酸酯粘合劑的廣泛應用就是由於丙烯酸酯類乳液粘合劑的聚合必須在低分子量表面活性劑的條件下使聚合物分散在水中,從而造成了一部分遊離乳化劑殘留在聚合物中,降低了乳液粘合劑在基材表面的附着力。為了解決此問題並有效防止成膜後乳化劑的遷移,能夠提高塗膜的耐水性和附着力的可聚合乳化劑得到了進一步研究。此外,在材料合成中,環保型反應性乳化劑作為傳統乳化劑的替代品得到進一步應用,例如乳化劑SR-10不僅乳化能力強、環保性能優良、符合各種物性要求並具有較低的起泡性等優點。 [6] 

乳化劑養殖行業的應用

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乳化劑在養殖行業主要用於養殖飼料的改性。在畜禽水產養殖中,為了加快動物的生長速度、提高動物的生產性能、降低料肉比,在飼料中普遍使用乳化油脂。這樣一來,消化高比例的油脂所需要的膽汁酸鹽量超過了畜禽體內的分泌量,造成飼料不消化及脂肪在肝臟的積累。為此,選擇適合的飼料乳化劑成為乳化劑在養殖行業應用中的關鍵。2017年,在畜禽水產養殖中使用較多的是離子型的膽汁酸鹽類和卵磷脂類乳化劑,這類乳化劑主要功能是保肝利膽、調節肉質,但其乳化效果並不理想。而非離子型飼料乳化劑能取得更高的乳化性,如單硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯等。同時,能夠加速油脂裂解的脂肪酸酶作為添加劑加入到飼料乳化劑中的應用也逐漸增多。 [6] 

乳化劑日化行業的應用

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在日化行業中乳化劑被廣泛應用在洗護產品及化妝品中。使用到的乳化劑包括天然表面活性劑和人工合成表面活性劑兩種。前者來自動植物體,為較複雜的高分子有機物,通常具有較高的黏度,易於乳化穩定且無刺激、無毒副作用,如卵脂酸、膽甾醇、羊毛脂、茶皂素等。後者通常為固體顆粒乳化劑,在分散相液滴表面形成一層薄膜阻止液滴之間的聚集而製得穩定的油/水分散相,主要用作無化學乳化劑的抗過敏配方及防曬產品配方化妝品的添加劑。 [6] 
由於固體顆粒具有超細的粒徑(小於 200nm),因此具有很好的皮膚耐受性,相對於傳統的表面活性劑而言刺激性大大降低。此外,由於固體顆粒乳化體系的穩定性不受油脂性質的影響,護膚產品可以更寬範圍地選擇油脂以製備出性能更佳、更穩定的產品。 [6] 

乳化劑其他行業的應用

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在軍事工業中乳化劑常被添加到炸藥中製作乳化炸彈。通常由不溶於水的碳氫燃料作為連續相,以過飽和硝酸銨鹽水溶液作為分散相,通過乳化劑的乳化作用,硝酸銨鹽水溶液以極小的液滴分散在碳氫燃料中形成一種油包水特殊乳膠體系。由於乳化炸藥是熱力學高度不穩定體系和不可逆體系,乳化劑的作用在於大幅度降低油水界面張力,在界面形成界面膜使內相的硝酸銨液滴難以聚結,從而提高乳化炸藥的穩定性。 [6] 
在礦石浮選中乳化劑用於煤泥、金屬礦、非金屬礦的浮選中對浮選劑進行改進。由於在浮選過程中,浮選劑的乳化分散程度對其使用效率及浮選效果有着重要的影響,因此乳化劑的加入有助於提高浮選機的捕集性能,大大降低浮選劑的消耗量。 [6] 
將乳化劑添加到水、甲醇和柴油的混合體系中製得的微乳化柴油和普通柴油相比,具有更好的燃燒性能、更低的能耗、更少的污染。將具有一定乳化能力的生物柴油添加到石化柴油中不僅可以促進可再生能源行業的發展、降低排放、提高燃油的環保性能,還有利於燃油的乳化,提高燃燒率,降低能耗。 [6] 
參考資料