目录定义
能使两种或两种以上互补相容或部分相容的液体形成稳定的分散体系乳状液的物质。乳化剂的作用是降低连续相与分散相之间的界面张力,当它分散在分散质的表面时,形成薄膜或双电层,可使分散相带有电荷,这样就能阻止分散相的小液滴互相凝结,使形成的乳浊液比较稳定。乳化剂是乳液聚合中不可缺少的化学助剂。
乳化剂
种类 乳化剂都含有亲水集团和亲油基团,按亲水基团的性质可分为阴离子型。阳离子型、非离子型、两性乳化剂。 乳化剂在乳液聚合中虽然一般不参与化学反应,但是却起着极其重要的作用,如降低表面张力、降低界面张力、乳化作用、分散作用、形成胶束的作用、增溶作用、发泡作用。 用两种方法,一种是经验法,即按乳化剂的结构、组成及与被乳化物和乳液聚合反应的相对关系进行分析判定,另一种就是以亲水亲油平衡值(HLB) 来分析判定,常将两种方法结合使用。
主要功能
食用乳化剂除具有乳化作用 外尚有以下功能:
1.与 淀粉 结合 防止老化,改善产品质构。
2.与 蛋白质 相互作用 增进面团的网络结构,强化面筋网,增强韧性和抗力,使蛋白质具有弹性,增加体积 。
3.防粘及防熔化 在糖的 晶体 外形成一层保护膜,防止空气 及水分 侵入,提高制品的防潮性,防止制品变形,同时降低体系的粘度,防止糖果 熔化。
4.增加淀粉与蛋白质的润滑作用,增加挤压淀粉产品流动性而方便操作。
5.促进液体在液体中的分散,制备 W/O 乳化体系,改善产品稳定性。
6.降低液体和固体 表面 张力,使液体迅速扩散到全部表面,是有效的润滑剂。
7.改良脂肪晶体 脂肪晶体有多种晶形,其中以 β- 晶形较为常见与稳定,由于晶体 粒子 大,熔点高,不适于焙烤 产品,容易产生“ 砂粒 ” 乳化剂可控制晶体性状大小和生长速度,稳定 β- 晶形,使之转变成为 β- 晶形,改善以固体脂肪为 基质 的产品组织结构,对装饰用人造奶油 、冰淇淋、巧克力 等效果尤为显著。
8.稳定气泡和充气作用 内含 饱和脂肪酸 的乳化剂,对水溶液中的泡沫 有稳定作用,可做泡沫稳定剂 ,使产品形成坚固的气溶胶体 ,从而提高产品的多孔性,改善品质。
9.反乳化 - 消泡作用 在某些加工过程中需要破乳和消泡,而加入相反作用的乳化剂,以破坏乳液的平衡,含有 不饱和脂肪酸 的乳化剂,具有抑制泡沫的作用,可做消泡剂 用于乳制品加工。
10.抗腐败保鲜作用 乳化剂可有一定的抑菌作用,常以 表面涂层 的方法用于水果保鲜。
乳化作用
起乳化作用的有乳化香料,赋予饮料以香气和浊度 ,用高HLB 值的 聚甘油脂肪酸 酯及皂树皂苷 ,可调制成乳化香料。添加乳化香料的饮料多属酸性,而聚甘油脂肪酸酯和皂树苷耐酸性优,因而十分合适。亲水性好与耐酸性高的卵磷脂 也可使用。
酒精饮料 、咖啡饮料、人造炼乳 可使用甘油酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯等低
HLB值的 亲油性乳化剂 和其他亲水性乳化剂配合,可提高饮料及炼乳的乳化稳定性。
分散湿润作用
巧克力饮料中加乳化剂可提高分散性,可可饮料中加乳化剂也使分散性好,酸性饮料加乳化剂容易分散,粉末饮料中加乳化剂可提高其在水溶液中的润湿性、分散性。
起泡作用
一般在水中乳化剂的起泡力以脂肪酸碳数12 附近的最大,皂树皂苷的起泡力也很强。欧美各国的起泡性饮料,都添加皂树皂苷作 起泡剂 ,使具有存在大量微细空气泡口感良好,产品质量提高。
强力去污
强力去污乳化剂是一种由高浓缩表面活性剂合成的低泡沫油污乳化剂 ,与主洗粉配合使用可有效去除工装、台布、餐巾上的重油污垢,可防止毛巾、床单等织物的污垢再沉淀,提高所洗织物的洗涤质量。
乳化剂一般是表面活性剂与矿物油 和油脂的混合物,但也可以溶于水。它可以通过把油和油脂分解成非常细小的颗粒而将其形成的污垢从面料驱逐下来。一旦乳化在水中,油和油脂即可通过稀释作用被移除。
乳化剂有助于在洗涤过程中去除衣物上粘着的矿物质 油或油脂。如果和适量的碱和洗涤剂混合则可以用来去除汽油。碱和喜油的表面活性剂相结合可以将油和油脂形成的小珠分解成非常细小的颗粒。之后,乳化剂就会将其包围并在其表面形成— 层奶状物质。这样在乳化和溶入水之后,油和油脂就会通过稀释作用而被去除了。
主要特点
可以增强面筋和面团的保气
在烘焙制品中,乳化剂可与面筋蛋白相互作用,并强化面筋网络结构,使得面团保气性得以改善,同时也可增加面团对机械碰撞及发酵温度变化的耐受性。
面粉 在成团过程中,面筋形成网络状结构,如果该结构较为脆弱时,则由酵母 产生的CO2 将会消失。而当面团中添加了乳化剂如 PANODAN 、 DATEM 、 SSL 、 ARTODAN 等时,面筋结构则得以加强,从而将产生的 CO2 气体 良好的保持。
可在面筋与淀粉之间形成一光滑薄摸层结构
此结构给予面筋一个良好的束缚,并使得面团黏度 下降,从而增加面筋蛋白质网的延展性,使产品更加柔软而易于整形。在这一方面以硬酯硫乳酸钠 (钙)的效果最为理想 。
延长烘焙产品的柔软度及可口性
饱和蒸馏 的单甘油酸酯则使最具代表性的、有效的面团软化剂 。小麦面团中淀粉老化 被认为是面团软化的天敌。淀粉中的直链淀粉 溶水膨胀,烘焙冷却后形成相对稳定的凝胶状态以形成面包 结构,而随温度的降低、时间延长、直链淀粉会回凝成不溶状态,进而变硬、变脆,从而使面包的柔软度大大降低。而当单甘油酸酯等乳化剂加入面团中,经过搅拌而被淀粉分子吸收,在面团温度达到约55℃ 时,他会与直链淀粉作用形成螺旋状复合体。这种反应将会提高 淀粉粒 糊化温度,减少了低温时面心中糊化淀粉的总量,从而降低淀粉分子的结晶 程度,并从淀粉颗粒 内部阻止支链淀粉 凝聚,防止淀粉的老化、回生。它还可以减少水分从蛋白质结构 中流失,延缓硬质蛋白质的形成。而以上这些都将会使面包组织柔软并保持较长时间。
作用机理
所有乳化剂的分子中均含有亲水基和亲油基两个功能基团,亲水基能吸引水层,亲油基能包围油层。因此,在油水体系中加入乳化剂后,水和油就能相互混合,形成完全分散的乳浊液。不过,乳化剂的亲水性和亲油性一般是不平衡的,它们适用的场合也有所差异,一般的,亲水性强的乳化剂适用于O/W 型乳浊液,亲油性强的乳化剂适用于 W/O 型乳浊液 [2] 。
乳化剂的作用
与淀粉结合防止老化,改善产品质构;与蛋白质相互作用增进面团的网络结构,强化面筋网,增强韧性和抗力,使蛋白质具有弹性,增加体积;对结晶物质结构的改善;稳定气泡和充气作用;降低液体和固体表面张力,使液体迅速扩散到全部表面,是有效的润滑剂;破乳消泡作用;提高乳浊液的稳定性。乳化剂能稳定食品的物理状态,改进食品组织结构,简化和控制食品加工过程,改善风味、口感,提高食品质量,延长货架寿命,广泛应用于焙烤、冷饮、糖果等食品行业[2] 。
功能用途
会带来关键的乳化作用
一个好的烘焙产品需要好的乳化反应 。乳化剂的亲水与亲油基在面团中分别作用,将面团内的水及油吸附,从而降低油水两相的界面张力 ,并使面团内部原先互不相溶的多分散相系统 得以均质,形成的乳化体可以 是水包油(oil in water )及油包水( water in oil )两种类型。前者水为 分散系 ,后者油为分散系。乳化剂的乳化能力与其亲水基、亲油基的多少有关。
一般可用“ 亲水亲油平衡值 ” (即 HLB )来表示其乳化能力的差别。若 HLB 愈大,则亲水作用愈大,即可稳定水包油型乳化体;反之, HLB 愈小,则亲油作用愈大,即可稳定油包水型乳化体。
具有不可忽视的充气效果
在制作蛋糕 ,例如海绵蛋糕、 磅蛋糕、夹层蛋糕时,拌打入空气形成乳沫,乳化剂中饱和脂肪酸链可使面糊和气室的分界区域形成光滑的薄膜状结构
,这将会稳定气室,同时增加气室数量。添加乳化剂,可使面糊比重 下降、蛋糕体积增大,并获得良好的品质及外观。
乳化剂对乳化沥青性能的影响
a)起泡性:乳化 沥青 在运输和施工过程中常常会有发泡现象,这与乳化剂的特性有直接关系。过多的泡沫影响乳化沥青的储存和运输。除了采用机械方法如输送乳化沥青时从罐的下部引入,减少由于冲击产生的泡沫。还可以采用化学方法,加入消泡剂,如HLB 在 1-4 范围内的表面活性剂 OP 等,或者加入酒精、异丙醇等。
b)乳化剂对蒸发残留物的影响:乳化沥青只是使用过程中的暂存形式,最终表现的能仍是沥青性能,残留的乳化剂会对沥青性能产生影响。这与乳化剂的种类、加量、质量优劣有关系,在实际应用中要考虑。 c ) 储存稳定性:乳化剂的种类、乳化剂的浓度以及影响乳化剂乳化作用的各种因素都会影响乳化沥青的稳定性。乳化剂本身就有快裂、中裂、慢裂三种类型。制备的乳化沥青也相应的分为快裂、中裂、慢裂三种。它们的稳定性逐次增强。用相同的乳化剂制备乳化沥青,由于所用乳化剂用量的不同,在一定程度上也影响乳化沥青的稳定性。随着乳化剂用量的增加,沥青微粒变小,沉降速度减慢,沥青微粒间的电位值增加,乳液的粘度升高,贮存的沉降值降低,进而乳液的质量和稳定性提高。但是,当乳化剂增加到一定量后,其稳定性不再发生明显的变化。因而,正确选择乳化剂适宜的用量范围,既保证了乳化液的质量和稳定性,又不造成经济上的浪费。 [3]
相关类别
乳化剂根据其结构和性质都不相同,乳化剂可分为阴离子型、阳离子型和非离子型;根据其来源可分为天然乳化剂和合成乳化剂;按照作用类型可以分为表面活性剂、黏度增强剂和固体吸附剂;按其亲油亲水性可分为亲油型和亲水型[1]
食品
焙烤及淀粉制品
增加面筋网、促进充气、提高发泡性,使焙烤食品的结构细密;增大体积,使产品膨松柔软;保持湿度,防止老化,便于加工,延长货架寿命。
在糕点 中使脂肪均匀分散,防止油脂 渗出,改善口感,提高脆性 ,并能减少蛋的用量(用量一般为0.3%~1% )
冰淇淋
增强乳化、缩短搅拌时间 。有利于充气和稳定泡沫,使制品产生微小冰晶和分布均匀的微小气泡,提高比体积,改善热稳定性,从而得到质地干燥、疏松、保形性好,表面光滑的冰淇淋产品。用量为0.2%~0.5% 。
人造奶油
改善油水相容,将水分充分乳化分散,提高乳液的稳定性,用量为0.1%~0.5% 。
巧克力
增加巧克力颗粒 间的摩擦力和流动性,降低粘度,增进脂肪分散,防止起霜。提高热稳定性,提高产品表面光滑度。
糖果
使脂肪均匀分散,增加糖膏的流动性,易于切开和分离,提高生产效率,增进产品质地,降低粘度,改善口感。
口香糖
提高基料混溶性、均匀性、改善可塑性、脆性、防止生产时的粘着,从而提高生产效率,改香料 的乳化和分散,增进风味,一般油包水型乳化剂效果更佳。用量为0.5%~1% 。
植物蛋白饮料
稳定油脂不分层,制备稳定的乳液。
食品中常用的乳化剂
(1 )脂肪酸甘油单酯及其衍生物,如:甘油单硬脂酸酯、一硬脂酸一缩二甘油酯等。
(2 )蔗糖脂肪酸酯。
(3 )山梨醇酐脂肪酸酯及其衍生物,如:失水山梨醇单油酸酯(司盘 80 )、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯(吐温 60 )等。
(4 )磷脂,如:改性大豆磷脂 [1] 。
乳化香精
稳定天然香料油的乳化,防止制品中香料的损失。
烘焙产品
乳化剂是一种具有亲水基 和亲油基的表面活性剂。它能使互不相溶的两相(如油与水)相互混溶,并形成均匀分散体或乳化体,从而改变原有的物理 状态。由于食品加工 技术的提升,使得乳化剂在食品加工过程中扮演着相当重要的角色,受到烘焙业者广泛重视,并在烘焙产品中广为利用,进而改变产品的内部结构,提高了产品品质。
日化应用
乳化剂在日用化工的护理产品里最常见的就是卸妆油的生产,卸妆油是油,里面添加了乳化剂,你把卸妆油涂到脸上,进行按摩,卸妆油把你脸上的油性彩妆以及污垢溶解后,再加水仔细按摩,就变成了乳白色,冲掉。冲洗后没有油腻感的,就说明乳化得很好,冲洗后仍然双手满脸油腻腻粘乎乎,就是乳化得比较差,当然,寒冷的温度下会影响这个过程,所以,在冬季大家最好用温水来清洗。
除了卸妆油用到了乳化剂,化妆品中还有很多乳状液产品,你平时使用的面霜、乳液、卸妆乳、基本洁面大多数皆为乳状液,这些产品为了要实现包装盒上标识的至少三年的保质期,都需要使用乳化剂来提高稳定性。
主要产品
烘焙产品乳化稳定性、包气性、起泡性、黏度、分散性及分散相的转换,经过搅拌、松弛、烘烤过程后形成的面团结构都与乳化剂的选择有关。可见选择最具效力的乳化剂,对烘焙产品的品质至关重要。烘焙业经常使用的单、双甘油脂、硬酯酸钠、DATEM 、去水山梨醇脂肪酸酯( Sorbitan esters of ftty acids )、磷脂、乳清及 大豆蛋白 等都是非常经济而又能发挥重要作用的乳化剂。在选择乳化剂时应考虑产品所适应的HLB 值。不同 HLB 值的乳化剂具有加和性,当二种或二种以上的乳化剂适当配合时,可使得原 HLB 值范围扩大,增加该乳化剂的适用范围。所以混合乳化剂的乳化效果最好,如 “ 单、双硬酯酸和棕榈酸甘油脂 ” 等乳化剂。蛋糕 配方 则经常使用高HLB 的乳化剂如 蔗糖酯 等,而磷脂、单、双甘油酸酯、SSL 和 DATEM 等则经常应用于面包面团中。
乳化剂的需求在世界市场上有逐步上升之趋势,美国 一年乳化剂的消耗可达五百万美金。而乳化剂最大的市场即面包工业,其中近50% 为单甘油脂。大豆磷脂每年的世界产量业在不断上升,在西点及休闲食品中具有惊人的潜力。
适量添加乳化剂,不仅改善了烘焙查您的内部结构,而且使烘焙品质更趋稳定。相信随着烘焙业的不断推动前进,乳化剂的研发和应用范围必将开创出更加广阔的天地。
食品乳化剂
食品乳化剂 需求量最大的为脂肪酸单甘油脂,其次是蔗糖酯、山梨糖醇 脂、大豆磷脂 、月桂酸单甘油酯 、丙二醇脂肪酸酯 等。
蔗糖酯由于酯化度 可调,HLB 值宽广,既可成为 W/O 型,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。
大豆磷脂是天然产物,它不仅具有极强的乳化作用,且兼有一定的营养价值和医药功能,是值得重视和发展的乳化剂,但在磷脂的提纯、以及化学改性方面尚需加强研究。我国所用即为改性大豆磷脂 。
山梨醇酯类开发较早,用于食品工业历年耗量约占食品乳化剂总量的10% 。
月桂酸单甘油酯(GML) 天然存在于母乳中,在婴儿自身的免疫系统发育完全之前, GML&l