第三章-食品乳化剂

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第三章 食品乳化剂
Emulsifying Agents
教学目的和要求:
1. 了解食品乳化剂的概念、种类、分类和安 全使用。
2. 掌握食品乳化剂的性质及其用途。
一、食品乳化剂的概念
食品乳化剂
凡是添加少量即能使互不相溶的液体(如 油和水)形成稳定乳浊液的食品添加剂称为乳 化剂。
是改善和稳定食品各组分的物理性质或改 善食品组织状态的添加剂。它们对食品的“形” 和“质”及食品加工工艺性能起着重要作用。
甘油单硬脂酸酯经人体摄取后,在肠内完全 水解,形成正常代谢的物质,对人体无害。 ADI不作限制性规定。
我国按正常生产需要在各种食品中使用,如在 奶糖中0.5%,巧克力中0.2~1%,冰淇淋中和 CMC共用,防止冰晶生成,0.2~0.5%,人造奶 油和肉罐头中0.3~0.5%,面包中0.1~0.3%,增 加面包柔韧性,改善结构,防止老化、变干变硬。
HLB值 10 14 16 18
乳化剂 46%司盘80+54%吐温80 28%司盘80+72%吐温80 60%吐温20+40%吐温80
10%吐温20
(五)大豆磷脂与改性大豆磷脂
soybean phospholipids , lecithin
为浅黄色至褐色透明或半Βιβλιοθήκη Baidu明的粘稠状 物质,稍有特异臭,不溶于水,但易形成水 合物而成胶体乳状液。溶于乙醚、石油醚, 微溶于乙醇,难溶于丙酮、乙酸乙酯,吸湿 性强,稳定性差,在空气中日光照射下,迅 速变黄。
泡泡糖中加入乳化剂可提高“胶基”的特性,并 能防止泡泡糖生产时的粘着而提高生产效率。 (一般采用W/O型乳化剂);
奶糖生产中的煮熬阶段,会发生原料之间的分离、 糖浆发泡、粘着等问题;糯米糖等含淀粉量较大 的糖类因淀粉失水而发硬老化,使用单甘酯就可 以使以上问题得到解决。
提高速溶饮料、方便面、方便饭、方便菜等此类 商品使用性能和延长贮存期;
食品乳化剂的作用
悬浮作用
乳化作用
络合作用
作用
润湿、润滑作用
破乳与消泡作用
起泡作用与结晶控制
不同的乳化剂,同一乳化剂在不同条件下以及 不同乳化剂的复配使用,其作用效果是有差异 的,在食品加工过程中,应根据食品种类、加 工条件、加工方法不同,正确选择食品乳化剂
以及合理进行复配使用,达到最佳使用效果。
如果水分散在油中,水是分散相,油是分散 介质,称为水/油型乳浊液(W/O);如人造奶 油等。
油滴 水
油滴 水
静置分层 搅拌

乳水
化 剂


乳 化 剂
分 子
乳 化 剂
乳 化 作 用
结构特点
亲水基
亲油基 在分散相表面形成保护膜 降低表面张力 形成双电层
三、乳化剂的亲水亲油平衡值
乳化剂的乳化能力与其亲水、亲油的 能力有关,亦即与其分子中亲水、亲油 基的多少有关。
四、食品乳化剂的分类

品 是否
乳 化
解离

离子型乳化剂 非离子型乳化剂
阳离子型
阴离子型
烷基羧酸盐 磷酸盐
五、常用的食品乳化剂
(一)蔗糖脂肪酸酯 sucrose fatty acid ester
又称脂肪酸蔗糖酯,简称蔗糖酯(SE),分子 结构式为:
RCOOCH2 O
OH HO
OH
CH2OH O
O OH
70
30
15
45
11
50
9
60
7
80
3
30
15
30
15
蔗糖脂肪酸酯
为白色至微黄色粉末,蜡状或块状物,无臭,在 120℃以下稳定,加热至145℃以上则分解,酯键断裂。单 酯易溶于温水,二酯和三酯难溶于水易溶于油脂。
在人体内分解为蔗糖和脂肪酸,无毒,但在制备时使 用了催化剂,会有二甲基甲酰胺残留,FAO/WHO(1985) 规定,ADI为0~10mg/kg。
mA+ mB
例如
司盘80 HLB为4.3,83% 吐温60 HLB为15,17%
4.3×83+15×17
HLB混=
83+17
= 6.1
研究HLB值的意义
HLB值是关于乳化剂性能的一个指标,根 据HLB值大小就可以得知乳化剂的亲水性和 亲油性的相对强弱,一般来说,HLB值越高 表明乳化剂亲水性越强,反之亲油性越强。 这对了解乳化剂的功效,正确使用乳化剂 都有指导作用。
乳化剂的HLB值及其适用性和作用
HLB值 1.5~3 3.5~6 7~9 8~18 13~15 15~18
适用性
作用
消泡性
消泡作用
水/油型乳化剂 乳化作用(W/O)
润滑剂
润湿作用
油/水型乳化剂 乳化作用(O/W)
洗涤剂(渗透剂)
去污作用
溶化剂
增溶作用
复合乳化剂的HLB值可根据下式计算:
HLBA×mA+HLBB×mB HLB=
我国规定可用于肉制品、香肠、乳化香精、冰淇淋、 糖果、巧克力、面包中做乳化剂和保湿剂,最大使用量为 1.5g/kg。
(二)单硬脂酸甘油酯 clycerin monostearate
又称甘油单硬脂酸酯,简称单甘酯。分子结 构式为:
CH2OOC(CH2)16CH3
CHOH CH2OH
乳白至微黄色蜡状固体物。无臭、无味;不溶于水,与 热水强烈振荡混合时可分散在其中。溶于乙醇、油和烃类。 HLB值3.8,具有良好的亲油性,为W/O型乳化剂。
• 使蛋白质网络连接更加紧密,增强面团强度。 • 与淀粉形成络合物,使产品得到较好的瓤结构,
增大食品体积,防止淀粉老化。 • 控制食品中油质的结晶状态,阻止结晶还原,改
善食品口感。 • 提高食品持水性,使食品更加柔软,增加保鲜性,
延长货架期。
1、在饼干和糕点中的应用
✓ 添加乳化剂,可以提高糕点生面团的气孔率,使 面团充气均匀,从而使改善糕点的组织结构和质 量。
六、乳化剂在食品中的应用
(1)在巧克力中的应用
乳化剂可防止巧克力起霜; 将巧克力制成特定形状时必须使其具有好的塑变
性及低粘度,磷脂和蓖麻醇聚甘油酯配合使用可 以达到这个目的; 可防止巧克力中油脂酸败; 巧克力中添加乳化剂可以使脂类形成利于巧克力 感官性能和食用性能所需的晶型。
(2)在糖果类中的应用
(5)肉制品
•能使配料充分乳化,均匀混合,防止脂肪离析
•提高制品的保水性,防止制品析水
•避免冷却收缩和硬化,改善制品的组织状态, 使产品更具弹性
•提高产品的嫩度,改善制品的风味,提高产品 质量 •提高包装薄膜(肠衣)易剥性
(6)冰淇淋中的应用
真溶液 糖类及可溶性的盐
分子运动特性,产生较高的渗透压
吐温20和吐温40中聚氧乙烯量多,乳化剂的 毒性大,很少作为食品添加剂使用,洗涤剂中 用的多。 ADI=0~25mg/kg。
HLB值与不同乳化剂的混合比
HLB值 2 4 6 8
乳化剂 8%司盘80+92%司盘85 88%司盘80+12%司盘85 83%司盘80+17%吐温80 65%司盘80+35%吐温80
HO OCH3
蔗糖脂肪酸酯中单酯含量与HLB值的关系
商品名称
化 学 名 称 单酯含量(%) 双酯、三酯含量(%) HLB
S-1570
蔗糖硬脂酸酯
70
S-1170
蔗糖硬脂酸酯
55
S-970
蔗糖硬脂酸酯
50
S-770
蔗糖硬脂酸酯
40
S-370
蔗糖硬脂酸酯
20
P-1570
蔗糖软脂酸酯
70
O-1570
蔗糖油酸酯
大豆磷脂多数是卵磷脂、脑磷脂和肌醇磷脂的 混合物,卵磷脂达20%以上,含维生素E。为大 豆的天然成分,安全性比较高,ADI值不作规定。 大豆磷脂可用于糖果、糕点、冰淇淋、巧克力、 人造奶油中0.5%。
改性大豆磷脂是以天然大豆磷脂为原料, 经过加工(加乙醇、乙二醇),使之乙酰化 和羟基化。改性后再脱脂。为黄色至棕黄色 粉末,易吸湿,分散性、水解性好于大豆磷 脂,无异味,但生产工艺复杂。
HLB 值 8.6 6.7 4.7 2.1 4.3 1.8
产品性能 淡褐色油状 淡褐色蜡状 淡黄色蜡状 淡黄色蜡状 黄褐色油状 淡黄色蜡状
多数有特异臭,司盘 20和司盘40做O/W乳化 剂,其余的做W/O乳化 剂。
ADI=0~25mg/kg
可用于椰子汁、果汁、牛奶、奶糖、奶油、 口香糖、冰淇淋、糕点、巧克力、麦乳精
(三)山梨醇酐脂肪酸酯 司盘(span)
sorbitan fatty acid ester
O CH2OCOR HO
OH OH
山梨醇酐脂肪酸酯特性比较
名称 山梨醇酐单月桂酸酯(司盘20) 山梨醇酐单棕榈酸酯(司盘40) 山梨醇酐单硬脂酸酯(司盘60) 山梨醇酐三硬脂酸酯(司盘65)
山梨醇酐单油酸酯(司盘80) 山梨醇酐三油酸酯(司盘85)
✓ 添加乳化剂,可以使面团表面张力降低,使空气 容易被搅入面团中,并使面团能存留更多的气体。 含气量的增加能使饼干、糕点体积经烘烤后明显 增大。
✓ 在和面工序中,乳化剂亲水基与麦胶蛋白结合, 亲油基与麦谷蛋白结合,形成络合物,改善了面 团内部结构,提高了面团的质量。
✓ 油脂在乳化剂作用下可以分散得更细,越细的脂 肪微粒分散越均匀。而较细的脂肪微粒及其均匀 的分散意味着糕点的口感有较大的柔软性和易碎 性,糕点失水慢,淀粉不易老化,吃起来不发干, 也不发硬。
2、在面包中的应用
促进面筋组织的形成 与面团中的脂类和各种蛋白质形成氢
键或络合物,象一条条锁链一样大大强化 了面团在和面及醒发时形成的网络结构。
体积增大 富有弹性 柔软不掉渣 口味得到改善
防止老化
面包的不新鲜往往是由于淀粉老化,面包失 水引起的,乳化剂能与面团中直链淀粉络合,推迟 了淀粉在面团存放时失水而重新结晶所致的发干、 发硬,保持产品一定的湿度而使面包柔软保鲜,保 持营养价值。
✓ 在蛋糕制作中,蛋的用量决定蛋糕体积,而用蛋 量大使蛋糕有腥昧,口感差。使用乳化剂可使蛋 糕中用蛋量降低,又使蛋糕外观、质量提高;
✓ 在奶油类糕点生产中,乳化剂可使糕点中的水分、 奶油处于更稳定的均匀状态,缩短搅拌时间,改 善产品质量;
✓ 在一般糕点的生产中,为了提高产品的口感和酥 脆性,各类油脂用量近年来不断增加。为防止油 指从糕点中渗出,产生“反油”现象,使油脂在 乳化状态下均匀地分布于糕点中,提高保水性和 防止老化,都可以使用乳化剂。
(四)聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯
又称吐温(tween),由司盘在碱性条件下和 环氧乙烷发生加成反应生成的。多数为O/W乳 化剂。
吐温类特性比较
名称 吐温20 吐温40 吐温60 吐温80 吐温85
HLB 值 16.7 15.6 15.0 14.9 11.0
产品性能 油状液体 油状液体 油状液体 油状液体 油状液体
应用范围:焙烤及淀粉制品、冰淇淋、人造 奶油、巧克力、糖果、口香糖、植物蛋白饮料 等食品中。
二、乳浊液的概念
乳浊液
是一种液体以液滴形式分散在另一 不相混溶的液体中形成的多相分散体系。
外观呈乳状,乳浊液或乳状液 液滴的直径大于100nm
分散相
内相

不连续相


外相
分散介质
连续相
乳浊液类型
如果油分散在水中,油是分散相,水是分散 介质,称为油/水型乳浊液(O/W);如牛奶, 豆奶等。

胶体 蛋白质、胶体磷酸盐及稳定剂


具有布朗运动,产生较低的渗透压

乳浊液 脂肪 乳化剂
以脂肪球或脂肪族状态存在 不会产生渗透压 粗分散体系 冰晶 气泡
老化 在2~5℃条件下成熟4~24h 改善凝冻时物料的加工特性
不经老化的物料其形体松散,从凝 冻机出来后显得稀湿,其充气性较差。
老化的作用
蛋白质和作为稳定剂的多糖类物质需 要在较低的温度下一定的时间内进行充分 分水化,使物料粘度增高。
在均质过程中,新脂肪球膜的形成在 老化过程中持续进行,直到达到最低能量 状态,可稳定冰淇淋乳浊液状态。
乳化剂在老化中的作用
进入老化阶段,脂肪开始结晶,乳化剂 便会促使蛋白质从水-脂肪界面上移去,这种 乳蛋白的解吸附作用,部分是由于乳化剂降 低了界面张力所致。此时乳化剂会迁移到脂 肪粒子的表面,取代蛋白质在没有乳化剂时 所处位置。
显著地促进水的润湿和渗透,可使方便食品大大 缩短冲泡时间,更好地分散于水中。
注明:常用的乳化剂之一是单甘酯。
(3)在方便食品中的应用
速溶饮料 方便饭 方便汤 方便菜 方便面 乳化剂 甘油单脂肪酸酯
添加量 0.1%~1.0%
作用
提高此类商品的使用性能和延长 贮藏期
(4)焙烤类食品
• 增加食品组分间的亲和性,降低界面张力,提高 食品质量,改善食品原料的加工工艺性能。
亲水亲油平衡值
HLB值
hydrophilyty and lipophilyty balance
表示乳化剂乳化能力的差别
通常规定亲油性为100%的乳化剂, 其HLB为0,亲水性100%者为20,其间 分成20等份,以此表示其亲水、亲油性的 强弱情况和不同用途。
HLB值越大,亲水性越强
HLB值越小,亲油性越强
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