食品乳化剂的特性及在油脂乳化中的应用

食品乳化剂的特性及在油脂乳化中的应用

一、 前言

随着人们生活水平的提高及饮食结构的变化，在传统追求色、香、味的同时，更加重视食品的功能化、特性化和多样性，无论怎样更新，食品的营养性和安全性是保障和提高人类健康最重要的前提。所以要达到上述目标，正确和科学使用食品乳化剂尤为重要，基于此，我们技术工作者严格按照《中华人民共和国食品卫生法》和《食品添加剂卫生管理办法》研发、生产、推荐使用优质、规范的食品乳化剂，勇担食品安全之重任。

二、 食品乳化剂的特性及乳化机理

食品乳化剂是一类能使两种或两种互不相容构成相（如：油和水）均匀地形成分散或乳状（乳浊）体的活性物质。其特性取决于乳化剂的HLB值（亲水亲油平衡值），而HLB值的大小取决于乳化剂的分子构成，乳化剂分子亲水基团数量多（如：-OH基），表现出强的亲水性，即HLB值偏高，形成水包油（O/W）型乳化剂;若乳化剂分子中碳氢链越长（如：CH3—CH2—CH2— ……）,亲油基团大，则亲油性强，HLB值偏低，形成油包水（W/O）型乳化剂，人们规定亲水性100%乳化剂，HLB值为20（以油酸钾为代表）,亲油性100%，HLB值为零（以石蜡为代表）期间分成20等分，如图一所示：

HLB值1～6易形成W/O型乳化体系，其中1～3为消泡剂，3.5～6为油包水型乳化剂。6～20易形成O/W型乳化体系，其中7～8为润湿剂，8～18为油/水型乳化剂，13～15为洗涤剂，15～18为去污、加溶剂。截止2006年《中华人民共和国卫生部公告》我国已批准使用的食品乳化剂为36种，主要为阴离子和非离子，极少量两性离子，据相关资料报道，我国目前年用量4万吨左右，其中单甘酯2万吨左右。现将主要品种及特性列于表一。

表一 乳化剂主要品种及特性 单甘酯（GMS DGMS）特性: 乳化、分散、抗淀粉老化

硬脂酰乳酸钠（SSL）特性: 增筋、乳化、防老化、保鲜、增大面包、馒头体积、改善组织结构

硬脂酰乳酸钙-钠(CSL-SSL) 特性: 增筋、乳化、防老化、保鲜、增大面包、馒头体积、改善组织结构.

三聚甘油单硬脂酸酯（PGFE）特性: 较强的乳化性，保湿、柔软性、防止淀粉回生老化

双乙酰酒石酸单（双）甘油酯（DATEM）特性: 乳化、增加面团弹性、韧性和持气性，增大面包、馒头体积，防止老化.

月桂酸/辛酸单甘酯（GML/GMC）特性: 乳化、分散、防腐、保鲜. 斯盘、吐温系列（S-60 、T-60等）特性: 良好乳化、稳定、分散、

润湿

蔗糖脂肪酸酯（SE）特性: 乳化、增溶、起泡、防老化.

丙二醇硬脂酸酯（PGMS）特性: 起酥、强发泡性、防老化.

品乳化剂的乳化机理：乳化剂的内部结构由两部分组成，亲水部分和亲油部分，如图二（以GMS SSL为例）所示：

图二、乳化剂结构图

乳化剂中的亲油基与油脂结构中长链烷烃相似，故乳化剂中的烷烃可与油脂互溶，而乳化剂中的亲水基与水和溶水性物质都存在或多或少的羟基，能相互相容。在互相排斥的油水体系中，加入活性剂，经过恰当的加工过程，可使之形成均质状态的分散体系。如图三所示： 图三、乳化剂的乳化机理

通过乳化过程，改变了原来的物理状态，进而改变了体系的内部结构，对食品来讲，提高了感官和品质，改善了风味和口感，亦即提升了食品质量，延长了保质期，同时增加了人们的食欲和美食感受。

三、食品加工过程中油水体系乳化方法

各类食品和食品改良剂在加工过程中，都会出现油和水析出、分层、沉淀现象，尤其在各类面食制品、肉食制品、乳饮料加工中，制成品的品质不佳，不稳定现象更显突出，选择适宜的乳化剂，采用恰当的乳化方法是获取稳定乳化体系的关键。对于油包水（W/O）体系而言，应选用HLB值较小的W/O型乳化剂（如单辛酸甘油酯GMC、单月桂酸甘油酯GML、丙二醇硬脂酸酯PGMS、单硬脂酸甘油酯GMS、S-60 S-80等）。对于水包油(O/W)体系，选用HLB值中间值和较大的乳化剂（如：硬脂酰乳酸钠SSL、硬脂酰乳酸钙-钠CSL-SSL、三聚甘油单硬脂酸酯PGFE、双乙酰酒石酸单（双）甘油酯DATEM、高HLB值的蔗糖脂肪酸酯SE、分子蒸馏单甘酯DGMS及TWEEN类。在选用乳化剂时，最好选用两种或两种以上的乳化剂，且HLB值幅度不大于5，产生加和性，使之增大乳化宽度，达到协同效应，获得最佳的乳化效果。乳化剂若用于食品改良剂（如：色素、香精等）可将乳化剂与被乳化体共同加热到适宜温度，激烈搅拌，即可得到稳定的乳化体系，若乳化剂应用于面制品、奶乳制品、肉制品等当中，应将乳化剂与油和水，加热搅拌充分分散或溶解，制成浆状或乳状液后，再与相应体系混匀即可。对粉状产品（如面粉和奶粉等）需将粉体与同粒度的乳化剂（或改良剂）在混合机中混匀后方可进行再加工。乳化体系的稳定性与非连续相粒子大小有关，粒子越小，稳定性越高，反之亦然。其关系见表二：

表二、乳化体系的稳定性与粒子大小、外观的关系

非连续相粒子大小（μm)

稳定性 乳化体系外观

＜0.05 高度稳定 透明

0.05-0.1 优良 半透明

0.1-1.0 良好 蓝白色

1.0-10.0 乳状悬浮液 乳白色

＞10.0 很快破乳 粗糙分层

四、油脂乳化渗透于各类食品及改良剂

1.用于食品的主要油脂品种和相适宜的HLB值，见表三

表三、油脂品种与乳化时适宜的HLB值

油脂名称 适宜HLB值

可可脂 6

玉米油 8-10

大豆油 6

棉籽油 5-6

椰子油 5-6

猪油 5

棕榈油 7-10

氢化棕榈油 7-8

菜籽油 9

氢化花生油 6-7

牛脂 6

矿物油 10-12

2.不同类型食品首选乳化剂

（1）面制品用乳化剂

面包：SSL、CSL-SSL、DATEM、DGMS、GML

馒头：SSL、CSL-SSL、DATEM、DGMS、GML

糕点：SSL、PGMS、GMS、S-60、SE、GML

面条、方便面：SSL、CSL-SSL

饼干：磷脂、CSL、SSL、CSL-SSL

麻辣食品：SSL、PGFE、GMS、GML

饺子粉改良剂：SSL、DATEM、GML、PGFE

（2）奶乳制品用乳化剂

纯牛奶：PGFE、SSL、GML、SE-15

酸牛奶：PGFE、GML、GMS、SE-15

果 奶：S-60、PGFE、SE-15

果蔬汁饮料： PGFE、SSL、S-60、SE系列

冰淇淋：SSL 、PGMS、GMS、DGMS、PGFE、SE、S-60、PGPR 巧克力、糖果：GMC、ODO、GMS、PGPR

（3） 肉制品用乳化剂：SSL、GMS、DGMS、PGFE、GML、SE、

磷脂

（4）色素类用乳化剂：GMC、ODO、SPAN、TWEEN、MS-20

（5）香精类用乳化剂：GMC、ODO、SPAN、TWEEN、MS-20

（6）植脂末：PGFE、SSL、DATEM、GMS、SPAN、SE

（7）人造奶油：PGFE、SSL、PGMS、GMS

（8）动物饲料：SSL、PGFE、S-60、GMS

五、结论：

一个安全、卫生、营养、功能性食品的加工离不开优质基料，更离不开性能优异，规范安全，更具特性的食品乳化剂，在追求食品多样性的今天，愿行业同仁携手合作，共创人类健康之时代。

食品乳化剂与面包加工（续）

脂类化合物是组成生物细胞所不可缺少的物质，也是食品的重要营养成分。脂类化合物包括脂肪，类似脂肪的化合物如蜡、糖脂、磷脂等，其基本组成主要为C、H、O三种，有的还含有N、P及S。所有脂类化合物的共同结构特征是分子中有一个或较多长的碳氢链。脂类化合物种类繁多，判断一种物质是否属于脂类化合物的主要依据是溶解性。脂类化合物不溶于水，而溶于非极性有机溶剂或极性、非极性有机溶剂的混合物。在脂类化合物中，酰基甘油即甘油三酸酯类(油脂)对食品来说是重要的。油脂是动植物**中存在的甘脂油，如猪脂、牛羊脂、花生油、豆油、菜油、芝麻油等。在浑浊下，植物油脂多数为液态，习惯上称为油；动物油脂在浑浊常温下一般为固态，习惯上称为脂。由动植物**提取的油脂都是多种物质的混化物，其主要是由三分子高级脂肪酸和一分子甘油形成的甘油酯。不论是否有水存在，乳化剂与脂类化合物均能发生相互作用。有水存在时，乳化剂与脂类化合物作用，形成稳定的乳状液。没有水存在时，脂类化合物，特别是甘油三酸酯（油脂）会形成不同9类型的结晶，油脂的不同晶型赋予食品不同的感官性能，随油脂晶型结构变化，食品的信用性能也随之发生变化。由于结构与化学上的相似性，乳化剂能够替代脂类化合物，并可减少为达到一定效果所需要的脂类化合物用量。小麦面粉中脂质含量很少，约为1.4%－20%，根据它们对不同极性萃取剂和萃取条件的性状，分为游离脂质（0.3%－1.0%）和结合脂质（0.6%－1.0%）。根据它们在用硅酸分馏时的性状，面粉中脂质可分为非极性脂质（占脂质含总量约50.9%）和极性脂质（占脂质含总量约49.1%）。结合脂质绝大部分与淀粉结合，并以闭环化合物形式存在。在非极性脂质中只有被酯化的单半乳糖甘油二酸酯和甘油单酸酯属于乳化剂，而所有的极性脂质都具有乳化剂特征。如果把非极性面粉脂质加入未处理的面粉，就会影响烘烤效果，使面包质量下降。但不具乳化作用的非极性脂质能够被乳化剂乳化，因此，合适的乳化剂能够抵消非极性脂

质的不利影响。然而，硬脂酰乳酸钠、聚氧乙烯（20）甘油脂肪酸酯和蔗糖单棕榈酸酯等乳化剂会增强非极性脂质的副作用。当把极性脂质加入未处理的面粉时，就可以改进烘烤效果，提高面包的质量，在脱脂面粉中使用极性面粉脂质也可以改善面包的品质，其效果与使用量有关。改进面包品质的作用可归功于半乳糖脂和磷脂等天然存在的乳化剂。一定的合成乳化剂能够承担甚至可以增强天然乳化剂的功能。当把全部面粉脂质加入未处理的面粉时，面包体积略有增大。在脱脂面粉中使用时，总面粉脂质的作用效果与其浓度有关，用量较小时对面包体积起不利影响，加量较大时有改进面包体积的作用。在用石油醚脱脂的面粉时，使用蔗糖单牛脂酸酯、硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钙等乳化剂替代总面粉脂质，其中用蔗糖单牛脂酸酯的烘烤结果优于总脂质，用其他蔗糖酯的试验结果也基本证实了这一点。蔗糖酯与总脂质混合使用，效果最好。