第三章食品乳化剂

HLB值计算（多种） 差值式
HLB= 亲水基的亲水性—亲油基憎水性 比值式
亲水基的亲水性 HLB=
亲油基憎水性
戴微斯法
HLB= 7+∑亲水基团值 — ∑亲油基团值
川上法
HLB= 7+11.7log 亲水基部分相对分子量 亲油基部分相对分子量
复合乳化剂
HLBAB=
HLBA×mA+HLBB×mB mA + mB
黄至黄褐色油状液体或蜡状固体，有特异臭， HLB值4.3—8.6，可形成W／O型乳浊液。
毒理学： LD50；大鼠>l08mg／kg ADI 0-25mg／kg
可用于冰淇淋、面包、巧克力等产品
百度文库、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯(吐温)类
性状因构成的脂肪酸种类而异 HLB在11.0—16.9范围内，亲水性好，乳化能力强 有20、40、60、80、65、85等一系列产品 呈亲水性的O／W型乳化剂 对难溶于水的亲油性物质(如精油)有良好的助溶作用，故 可用以配制乳化香精。
第三章 食品乳化剂
第一节 食品乳化剂概述
一、定义：
乳化剂：能使互不相溶的两种液体中的一种呈微滴状均匀分散 在另一种液体中的一类食品添加剂。
（改善体系中各相间的表面张力形成均匀分散体的物质。） 乳化液：两种或多种不相溶的液体中,其中一种以微粒形式分
散到另一种液体中形成均匀分散体。 乳化剂大多为表面活性剂，其主要功能是起乳化作用。 食品乳化剂能稳定食品的物理状态，改进食品的组织结构， 简化和控制食品的加工过程，改善风味、口感，提高食品质 量，延长货架寿命。
蔗糖脂肪酸酯是一种性能优良高效而安全的乳化剂，全世界 每年用作食品添加剂的大约两千吨左右，蔗糖酯广泛应用在 饮料（如豆奶、椰奶、花生奶、杏仁奶等）、冷饮、八宝粥、 面包、糖果糕点、方便面等。例如它可给予冰淇淋良好的组 织与质地，使冰晶细小，口感细腻、提高膨胀率、增加抗溶 性，在温度剧变情况下，能确保冰淇淋长时间保持细腻、润 滑的结构。
乳化剂，也叫表面活性剂主要有以下3个方面的作用， 按作用的主次排列如下：
①在分散相表面形成保护膜 ②降低界面张力 ③形成双电层
乳化剂的最主要特性是使已形成的乳状液稳定，此过程比 初始的分散作用容易，而且有意义，因为此过程只要提供 一定程度的机械搅拌即可实现。 乳化剂的分子结构特点和组成： 乳化剂是一类具有亲水基团（极性的、疏油的）和疏水基 团（非极性的、亲油的）的表面活性剂，而且这两部分分 别处于分子的两端，形成不对称的结构。
W= ΔS·δ 降低表面张力，可以使机械功明显减小。反之，机械能或物理
化学能也可以替代乳化剂所做的功。 与微乳状液相反，粗乳状液是热力学不稳定的体系。
沉淀、聚集和聚结作用对乳状液的稳定性不利。沉淀和聚集 作用是可逆过程而聚结作用是一种不可逆的过程，聚结过程 最终可导致乳状液破坏（破乳）。只利用机械能制备乳状液 时，得到的分散体系很不稳定。 当乳状液状态破坏时，分散 相粒子或质点很快聚结，最终导致两相再分离。 然而一种乳状液对于机械的、热的和时间的影响都应有足够 的稳定性，这与如下内部因素有关系。 ①内相分散的程度。 ②界面膜的质量。 ③外相的粘度。 ④相体积比。 ⑤两相的相对密度。
毒理学： ADI：0-25mg／kg 安全性高
Tween 20 、 40 毒性较强，较少用作食品添加剂
6、硬脂酰乳酸钙
别名：十八烷基乳酸钙 白色至带黄色的粉末或薄片状、快状体，无臭，有焦糖样气
味。 难溶于水，稍溶于热水，易溶于热的油脂。 毒理学：
LD50：大鼠27g／kg ， GRAS ADI：0~20mg／kg
HLB值 试验现象 主要作用 试剂
特征物质
1 1.5-3
不溶于水 不分散
无乳化能力 有机溶剂 用于消泡 硅油类
C17H33COOH油酸
3.5-6 略分散
持水乳化 单甘酯
7-9
强搅拌混浊 互溶、润湿 斯盘系
13-15 分散近透明 溶脂、清洗 蔗糖酯
16-18 完全透明 低脂助溶 吐温系
20
完全水溶 乳化力差 低级醇
三、乳化剂的作用机理
1、食品乳化液存在着巨大的面积，界面能形成极大的界面力， 促使聚结的速度急剧加快，所以降低界面张力必然会降低聚 结的推动力，因而增加体系的安定性，这就是食品乳化剂简 单的热力学基础。
2、 除了降低界面张力，食品乳化剂的分子膜能将液珠包住， 可以防止碰撞液滴的聚结。
四、乳化剂的主要作用
我国起步晚，产量低，品种少。
3、蔗糖脂肪酸脂
又名脂肪酸蔗糖脂、蔗糖脂 多为单酯、双酯和三酯的混合物，单酯的HLB值为10—16， 双酯为7—10，三酯3—7，由于酯化度不同，可以获得从亲油 性强到亲水性强的不同系列产品。 白色至黄色粉末，或无色至微黄色的粘稠液体；无臭、易溶于 乙醇；具有良好的乳化、分散、增溶、抗菌等性能；酸、碱、 酶能导致蔗糖酯水解。 毒理学： LD50：大鼠口服：39g／kg GRAS ADI：0~20mg／kg
的内部结构，提高质量。乳化剂分子结构的两亲性特点使
乳化剂具有了使油、水两相产生水乳交融效果的特殊功能。
乳化剂
放置
分散相
分散介质
搅拌
稳定的乳剂
降低油、水两相表面张力和表面自由能 制备乳剂时不必消耗更大的能量
乳剂保持一定的分 散状态和稳定性。
五、食品乳化剂必须具备的性质
1、无毒、无味、无色。 2、可以显著降低表面张力。 3、可以很快吸附在界面上，形成稳定的膜。 4、不易发生化学变化。 5、亲水基和疏水基之间有适当的平衡，可稳定所需要的乳
②改善体内脂肪代谢:防止血液凝固，降低血压及胆固醇含量。 ③促进体内脂肪及脂溶性Vit的吸收。 ④调节神经功能一增强记忆力：防止肌肉及神经功能异常等
老年性疾病。 大豆的天然成分，安全性高。 ADI：无需规定。
2）、改性大豆磷脂 我国列入标准的为改性大豆磷脂
别名：羟化卵磷脂 以天然大豆磷脂为原料，经过羟基化改性后制成的 水分散性、溶解性及乳化性均有所提高(HLB值由3—4 增加到10—12)。因而乳化效果更好，用量更少。
用于禽蛋、水果、蔬菜的涂膜保鲜，具有抗菌作用，保持
果蔬新鲜，延长贮藏期。
4、山梨醇酐脂肪酸酯(司盘)类
由于所用的脂肪酸不同。可得到一系列不同的脂肪酸酯产品， 其HLB值和性状也不同。
Span20、40、60、80等[单月桂酸酯(20)，单棕榈酸酯(40)， 单硬脂酸酯(60 )，单油酸酯(80)]
1、单硬脂酸甘油脂
简称：单甘酯；微黄色腊状薄片或珠状固体，不溶于水，与热 水经强烈振荡可分散于水中， HLB：3.8，水／油型乳化剂。 具优良的乳化性和表面活性，是食品和精细化工行业广泛使 用的乳化剂和表面活性剂。约占乳化剂总量的1/2—1/3。
毒理学： GRAS ADI；无需规定
可在各类食品中按生产需要适量使用
油酸钾(离子型)
二、HLB值的测定
1、根据乳化液的分子结构 烷烃无亲水性，HLB=0，亲水性最大，HLB =20 非离子型乳化剂的HLB 介于0—20之间
HLB=20（1-S/A） S—乳化剂的皂化值； A—原料脂肪酸的酸值。 2、HLB值等于乳化剂亲水基团相对分子质量百分数的1/5 3、复合乳化剂HLB值可用各组分乳化剂的HLB值按质量平均 值计算。
这两类基团能分别吸附在油和水两相互相排斥的相面 上，形成薄分子层，降低两相的界面张力。亦即油分子与乳 化剂的亲油部分为一方，水分子与乳化剂的亲水部分为另一
方，这种两方的相互作用，使界面张力发生变化。
一般乳化剂的加入量愈多，界面张力的降低也愈大。 乳化剂的加入使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，进而改善食品
砂现象 ⑸抗淀粉老化-与淀粉缔合,抑制糊化淀粉集聚和返生现象，延
长食品存放期 ⑹提高韧性与强度- 连接蛋白质中亲水基及亲油基,增加网络
或空间结构,使面筋的抗拉力增强 ⑺抗菌保鲜- 亲水基朝里，疏水基朝外形成保护膜，在果蔬
表面形成一层连续保护膜抑制呼吸与微生物渗透
乳化剂在食品中的作用 起泡作用 泡沫是气体分散 冷饮甜食
二、食品乳化剂的分类
1、来源分： 天然食品乳化剂和人工食品乳化剂。 2、按其离子性：
离子型（阴、阳离子、两性） 非离子型（食品中较多） 3、按亲水亲油性： 水包油型(O/W)和油包水型（W/O） 分散相（或称内相、不连续相）： 乳状液中以液滴形式存在的那一相。 分散介质（或称外相、连续相）： 连成一片的一相。
三、乳化剂在食品制作中的应用
1、人造奶油 2、巧克力 3、冰淇淋 4 焙烤食品和淀粉制品 5、糖果 6、植物蛋白饮料 7、乳化香精
乳化剂在食品加工中的作用
⑴分散体系- 不析出油脂和水珠使体系均匀、消除液面脂圈 ⑵发泡和充气-饱和脂肪酸亲水性的乳化剂形成气溶胶，稳定
气泡。 ⑶破乳和消泡-疏水型乳化剂可降低液面表面张力 ⑷抑制结晶 -乳化剂影响结晶形成过程，使晶粒细小，避免返
1、降低两相间的界面张力，使两相接触面积有可能大幅度增 加，促进乳化液的微粒化。
2、利用离子性乳化剂在两界面上的配位，提高分散相液滴的 电荷，加强其相互排斥，阻止液滴的合并。
3、在分散相的外围形成亲水型(O/W)或亲油型（W/O） 的吸附层，防止液滴的合并。
理论介绍
表面能或表面张力： 制备乳状液时使一种液体以微小的液滴状态分散在另一种液体 中，这时被分散的液体表面积明显扩大。这些微小的油液比连 成一片的油相有高得多的能量。 因此反抗表面张力必须要做功，所消耗的功 W与表面积增量 ΔS和表面张力δ成比例，
为使乳状液较长时间地保持稳定，必须加入助剂，抑制两相
分离，使之形成热力学稳定的最终状态。
常用的稳定剂大多是亲水胶体。许多亲水胶体都具有与被乳 化的粒子相互作用的能力。它们以络合的方式聚集加成到被 保护的粒子上。亲水胶体可使被保护粒子的电荷或其溶剂化 物膜增强或使两者同时增强。
相互作用强度取决于所用的亲水胶体和加工条件。
络合作用 面包 蛋卷
乳化剂可 调理生面团，促进结构 络合淀粉 形成均匀，改善性能。
结晶控制 巧克力 花生奶油 糖果涂层 乳化剂捕捉游离的花生油而阻止分离 提高结晶速度、促进细小晶体形成
润滑作用 在焦糖中加入固体甘油单酸酯
和甘油二酸酯能减少对切刀、包装 物和消费者牙齿的黏结力。
四、几种主要乳化剂介绍
化液。可产生很大的电动势，在低浓度时可有效地发挥作 用。
第二节 乳化剂的亲水、亲油平衡值(HLB值)
一、HLB的定义
表示乳化剂对于油和水的相对亲和程度，在食品工业中HLB 一般取1—20。“1”表示亲油性最大，“20”表示亲水性最大， “10”表示水与油之间的过渡相。
不同HLB值的乳化剂试验现象及功能：
主要用作面包、糕点的品质改良剂
作业： 1、论述乳化剂的作用机理
2、乳化剂突出的化学性质是什么？
2、大豆磷脂及改性大豆磷脂
1）、大豆磷脂 大豆油加工中的副产品。通常是卵磷脂、脑磷脂和肌醇磷脂 的混合物。浅黄色透明或不透明的粘稠物质，稍有特异臭， 不溶于水，在空气或光照下迅速变褐。除具有乳化等功能外， 还具有重要的生理功能和独特的营养保健功能。
①缓解动脉硬化症:改善动脉血管壁的组成，维持胆固醇酯酶的 活性，预防心肌梗塞及胆血管阻塞。
在液体里产生的 蛋糕 糖果
悬浮作用
润湿作用
悬浮液是不溶性 物质分散到液体 介质中形成的稳
定分散液
乳化剂，对不 溶性颗粒也有 润湿作用，这 有助于确保产
品的均匀性
巧克力 饮料
破乳作用和消泡作用 冰淇淋
采用相反类型乳化剂或投入超出 所需要的乳化剂起破乳化作用
控制破乳化作用，这有助于使脂肪 形成较好颗粒，形成最好的产品。
其中亲水基团一般是溶于水 或能被水湿润的基团，如羟 基；其亲油基团一般是与油 脂结构中烷烃相似的碳氢化 合物长键，故可与油脂互溶。 在乳化液中乳化剂分子为求 自身的稳定状态，在油水两 相的界面上乳化剂分子亲油 基伸入油相，亲水基伸入水相，这样不但使乳化剂自身处 于稳定状态，而且在客观上又改变了油、水界面原来的特 性，使其中一相能在另一相中均匀地分散，形成了稳定的 乳化液。