第十章食品乳化剂

第十章食品乳化剂一、乳化剂的介绍1.乳化剂的概念：乳化剂是使互不相溶的油和水形成稳定乳状液（乳浊液）的食品添加剂。乳状液是一种彼此均匀分散的混合液而非真溶液，其中一相以微小液滴的形式均匀地分散在连成一片的分散体中，前者称为分散相或非连续相，后者称为分散介质或连续相。2.乳化剂的作用机理：乳化剂分子内具有亲水和亲油两类基团，这两类基团分别吸附在油和水两相互排斥的相面上，形成薄分子层，降低两相的界面张力。油分子与乳化剂的亲油部分为一方，水分子与乳化剂的亲水部分为一方，这两方互相作用，使得界面张力发生变化。原来互不相溶的物质得以均匀混合，形成均质状态的分散体系，改变了原来的物理状态，继而改善食品的内部结构，提高质量。3.乳状液常见的食品乳状液一般分为两类：一类是分散相为水，即水包油型（O/W），如牛乳；一类是分散相为油，即油包水型（W/O），如起酥油、人造奶油。形成油/水型乳浊液宜用亲水性强的乳化剂，水/油型乳浊液宜用亲油性强的乳化剂。在食品加工中应用较多的是油/水型乳化剂。二、乳化剂的分类1、按来源分类：分为天然的乳化剂和人工合成的乳化剂。前者以卵磷脂为代表，后者以脂肪酸多元醇酯为代表。2、按亲水基团在水中是否离解分类：分为离子型乳化剂和非离子型乳化剂。3、按亲水亲油性分类：分为亲水型乳化剂、亲油型乳化剂和中间型乳化剂。乳化剂的乳化能力取决于其分子中亲水及亲油基团的数量。乳化剂乳化能力的差异，一般用“亲水亲油平衡值（HLB）”表示。规定亲油性为100％的乳化剂，其HLB为0，亲水性100％者为20，其间分成20等分，以此表示其亲水亲油性的强弱。HLB10的乳化剂主要是亲油性的，形成油包水型（W/O）乳状液；而HLB≥10的乳化剂则具有亲水特征，形成水包油型（O/W）乳状液。乳化剂的应用特性，取决于乳化剂的HLB值，对于特定的使用目的，使用一定HLB值的乳化剂就可以达到最佳效果。当两种或以上的乳化剂进行适当配伍时，可以增加乳化剂的适用范围。目前烘焙食品中使用广泛的复配乳化剂、专用乳化剂，大多数是依据这一原理开发和设计而成。三、常用的食品乳化剂1、大豆磷脂；2、脂肪酸山梨醇酐酯（Span系列）；3、甘油单硬脂酸酯（单甘酯；单硬脂酸甘油酯）4、硬脂酰乳酸钙（钠）；5、蔗糖脂肪酸酯（蔗糖酯，脂肪酸蔗糖酯，SE）；6、酪蛋白（干酪素、酪素、酪朊酸钠）1、分子蒸馏单硬脂酸甘油酯（分子蒸馏单甘酯、单甘酯）DistilledGlycerolmonostearate（GMS）来源：由硬脂酸和甘油反应制得粗酯，再经分子蒸馏制得单甘油酯含量高于90％的单硬脂酸甘油酯。通过分子蒸馏的方法获得高纯度的单甘油酯，大大提高了单甘油酯的乳化性能。性状：白色片状、珠状或粉末状蜡状固体。熔点和硬度较其原料的油脂或脂肪酸高。无味或轻微的油脂味。溶于热的脂肪溶剂，如乙醇、大豆油、猪油等；不溶于水，经快速搅拌后可以分散在热水中。用途：乳化剂；稳定剂；发泡剂；涂膜剂；消泡剂。分子蒸馏单甘酯是使用范围最广，用量最大的食品乳化剂。在蛋糕生产过程中，与蔗糖酯、吐温等复配为蛋糕乳化起泡剂，可以有效促进蛋糕面糊稳定:增大蛋糕体积，使气泡分布细密均匀，使制成的蛋糕中可以融入较多的水和油脂，不易老化和变干变硬，口感柔软、滋润。在面包生产过程中，与SSL等复配使用，可以防止老化、改善面包瓤组织结构，增大体积并获得柔软、滋润的口感。在糖果和巧克力生产中，可以降低熬糖粘度、防止油水分离和砂糖结晶，并增加产品细腻感和光泽。应用于饼干、冰淇淋、乳饮料和植物蛋白饮料中。用量和用法：可以使用于各类食品，根据生产需要适量使用。一般预先溶于油脂或快速分散于70℃热水中，可以获得较好的使用效果。注意事项：单双甘油酯其有效成分与分子蒸馏单甘酯相同，但其单酯含量只有40％，在使用时要将二者区别开来。2、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯（聚山梨醇酸酯；吐温）Polysorbate(Tween)来源：在碱催化下环氧乙烷与山梨醇脂肪酸偏酯和山梨醇酐脂肪酸偏酯进行加成反应，其中每mol山梨醇或相应的山梨醇酐加成20mol环氧乙烷。吐温是美国ICI公司给这一类乳化剂所起的商品名，，如吐温60、吐温80等。性状：商品化的聚山梨醇酸酯有聚山梨醇酸酯20、聚山梨醇酸酯40、聚山梨醇酸酯60、聚山梨醇酸酯65、聚山梨醇酸酯80五种，通常也称为吐温20、吐温40、吐温60、吐温65、吐温80。吐温在常温下呈浅米色至浅黄色膏体状或粘稠油状液体。呈特有的油脂气味和并略带有苦味。吐温具有良好的热稳定性。吐温具有很高的亲水性能和HLB值，属于O/W型乳化剂。其表面活性作用不受环境PH值影响，在很低的使用浓度下（0.05％），可以大幅降低大豆油/水体系的界面张力。用途：吐温在食品工业中的应用十分广泛，在烘焙食品中可以作为乳化剂、稳定剂和分散剂等而用于面包、蛋糕、冰淇淋和起酥油等。吐温自身是水溶性的，同时对难溶于水的亲油性物质有良好的助溶作用，可以用于配制乳化香精。在食品中也有良好的充气和搅拌起泡作用，常用于蛋糕乳化剂。对油脂晶体有很好的稳定作用，用于起酥油、巧克力和糖果中。3、山梨醇酐脂肪酸酯（失水山梨醇脂肪酸酯、司盘、斯盘）Sorbitanfattyacidester(Span、SFE)来源：是合成的一类非离子乳化剂，这一类乳化剂是由美国ICI公司首先开发的，司盘是ICI公司给这一类乳化剂所起的商品名，并根据合成过程中使用的不同脂肪酸类型给予不同的编号构成完整的商品名，如司盘60、司盘80等。由于应用广泛和方便记忆，司盘已成为山梨醇酐脂肪酸酯在行业内的通用商品名。性状：商品化的山梨醇酐脂肪酸酯有山梨醇酐单月桂酸酯、山梨醇酐单棕榈酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐三硬脂酸酯、山梨醇酐单油酸酸酯五种，通常也称为司盘20、司盘40、司盘60、司盘65、司盘80。由白色至黄褐色的粘稠液体或蜡状固体，有轻微的焦糖甜味和油脂味。司盘具有良好的耐热性和抗水解稳定性，适于在含水体系和经较长时间高温处理的食品中使用。其乳化力强于单甘酯，一般与其他乳化剂合用。随脂肪酸基团的种类和数量不同，其溶解性和乳化性能有较大差异，其HLB值1.8～8.6。司盘20和司盘40是亲水性乳化剂，适合制备O/W型乳状液；司盘60、司盘80尤其是司盘65，属于亲油性乳化剂，适用于制备W/O型乳化剂。HLB值1.8～8.6。用途：司盘在食品工业中的应用十分广泛，在烘焙食品中可以作为乳化剂、稳定剂和浑浊剂、消泡剂等而用于面包、蛋糕、巧克力和起酥油等。硬脂酰乳酸钠（SSL）Sodiumstearoyllactate来源：合成的离子型乳化剂，由乳酸及其聚合物经氢氧化钠或碳酸钠全部或部分中和成钠盐后用硬脂酸酯化而得。性状：白色至浅黄色粉末或蜡状固体，有轻微焦糖甜味和油脂气味，略有苦味。不溶于水，但可分散于热水中，溶于乙醇和热的丙二醇、大豆油、猪油。耐热稳定性较差，在酸、碱和脂肪分解酶的作用下，易发生水解。属于O/W型乳化剂，HLB值18~21。硬脂酰乳酸钠与小麦蛋白发生强烈的相互作用，形成面筋－蛋白复合物，使面筋网络更为细致而有弹性，从而提高发酵面团的持气性和烘焙成品的体积。与其他蛋白质，尤其是与乳蛋白相互作用，可以提高乳蛋白的搅打起泡性和充气能力。与直链淀粉相互作用，形成稳定的不溶性复合物，这种结构使面粉中的面筋蛋白与淀粉之间形成一种更为紧密、完整而不易受机械破坏的状态，使面团在调制过程中提高弹性、延展性和韧性，起到强化面团的作用。在焙烤过程中，由于其与直链淀粉的结合而抑制了淀粉的重新结晶和回生，起到防止老化和使组织柔软的作用。用途：乳化剂、稳定剂、发泡剂、组织改良剂。用于面包、馒头可以提高发酵面团的持气性和成品体积，还可以使面团的弹性、韧性、延展性得到提高，并具有抗老化和使组织柔软的效果。用于蛋糕，可以使成品体积增加，不宜塌陷和老化，组织均匀、柔软，不易变硬和掉渣。此外，也用于糕点、饼干、馅料、膨化食品、植脂奶油、植脂末、干酪等。用法和用量：推荐用量0～5g/kg（以最终产品计，单用或与其他乳化剂、增稠剂合用量）。根据国家《食品添加剂使用卫生标准》（GB2760-1996），硬脂酰乳酸钠可以使用于糕点和面包，最大用量2.0g/kg。在实际使用过程中，一般预先充分溶于热的油脂或快速搅拌使分散于热水中，可以获得较好的使用效果。注意事项：硬脂酰乳酸钠在较高温度下（110～120℃）酸酯明显增加，且变成黑色；在有水条件下，较长时间和较高温度都会导致水解从而失去乳化性能。因此应避免用于含水量较高、加工过程中高温处理时间较长的食品。卵磷脂（大豆磷脂）Lecithin(Phospholipids)来源：属于天然乳化剂，通常是在大豆毛油中添加少量水，经加热搅拌、离心分离、真空干燥而制得粗磷脂。商品化的卵磷脂一般含有40％左右的大豆油。性状：浅黄至棕色透明或半透明的粘稠液体，或白色至浅棕色粉末或颗粒。有特殊的油脂气味。对热不稳定，气味和口味都会明显变坏。在遇热、空气或光照条件下容易变色，成为不透明的褐色。加热条件下，遇酸、碱、酶容易发生水解。不溶于水，但可形成乳浊液，溶于乙醚、氯仿、热的大豆油、猪油和甘油，不溶于乙醇、异丙醇。乳化作用强，HLB值3～4，属于W/O型乳化剂。卵磷脂与蛋白质相互作用，形成脂蛋白，不仅可以提高食品品质，还具有改善心脑血管和神经系统功能的保健作用。用途：乳化剂、抗氧化剂、稳定剂、表面活性剂、流变助剂、脱膜剂。用于面包、蛋糕、饼干、食用油脂，具有防止老化和抗氧化作用。用于面条、通心面等，可以增强产品的韧性、耐煮性。用于巧克力、糖果制造，可以有效降低巧克力浆料的粘度使方便加工，并赋予产品光泽、改善咀嚼感、防止发花。用于冰淇淋，可以防止乳糖结晶，增强入口即化的口感。在奶粉、黄油粉等的造粒过程中，喷涂卵磷脂可以大大改善奶粉和黄油粉的溶解性能，用于制造速溶奶粉、速溶黄油粉。此外，也可用于人造奶油、起酥油、植物蛋白饮料，具有乳化稳定和抗氧化的作用。用法和用量：推荐用量0～10g/kg。根据国家《食品添加剂使用卫生标准》（GB2760-1996），可以用于氢化植物油、糕点、糖果、胶母糖胶基，其最大使用量要求按生产需要适量使用。在实际使用过程中，卵磷脂一般先与油性成分混合后使用，可以达到较好的使用效果。四.乳化剂与烘焙食品中主要原料成分的作用1.与碳水化合物的交互作用：乳化剂分子可以与直链淀粉形成络合物，降低淀粉的结晶程度，从而防止淀粉制品的老化、回生、沉凝、从而使制成的面包、蛋糕等烘焙制品具有柔软性，并有利于品质的保鲜。2.对蛋白质的络合作用：蛋白质中的氨基酸分子可以与乳化剂的亲水或亲油基团结合，通过这种络合作用，在烘焙食品的制造过程中，可以强化面筋的网状结构，防止因油水分离所造成的硬化，同时增强韧性和抗拉力，以保持其柔软性，抑制水分蒸发，增大体积，改善口感。其效果以双乙酰酒石酸甘油酯和硬脂酰乳酸盐最好。3．调节油脂结晶：通常情况下，油脂的晶型是处在不稳定的α晶型或β初级晶型，油脂的熔点较低，但可以缓慢地从低熔点的α晶型或β初级晶型过渡到高熔点相对稳定的β晶型。油脂的不同晶型会赋予食品不同的感官性能和实用性能。因此，在油脂含量较高的烘焙食品的加工中往往需要加入可以调节或改变油脂晶型的物质，以延缓或阻滞晶型的变化。一些趋向于α晶型的亲油性化剂具有调节油脂晶型的性质，故常常用来调节油脂晶型。在食品加工中，用作油脂晶型调节剂的乳化剂通常有蔗糖酯、司盘60、司盘65、乳酸单甘酯、聚甘油酯等。在糖果和巧克力制品中，可通过乳化剂以控制固体脂肪结晶的形成和析出，防止糖果返砂、巧克力起霜，以及防止人造奶油、起酥油、巧克力浆料、花生白脱以及冰淇淋中粗大结晶的形成等等。4.稳定泡沫和消泡作用：乳化剂中的饱和脂肪酸链能稳定液态泡沫，可以用作发泡助剂。相反，不饱和脂肪酸链能抑制泡沫，可以起消泡作用，这种性质在富含乳品、蜂蜜、油脂的烘焙食品（如蛋糕、饼干）加工过程中具有重要的应用价值。五.乳