乳化剂

概述

乳化剂是能够改善乳浊液中各种构成相之间的表面张力，使之形成均匀稳定的分散体系或乳浊液的物质。乳化剂是表面活性物质，分子中同时具有亲水基和亲油基，它聚集在油/水界面上，可以降低界面张力和减少形成乳状液所需要的能量，从而提高乳状液的能量。

乳化剂是指能够使乳浊液稳定的表面活性剂。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。乳化剂不仅仅能够提高乳浊液的稳定性，还能够决定乳浊液的类型。

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，如果乳化剂分子的亲水基比亲油基大而强，属于亲水性的乳化剂，易形成水包油(O/W)型乳浊液；相反，如果乳化剂分子的亲油基团比亲水基大而强，它则属于亲油性的乳化剂，易形成油包水(W/O)型乳浊液。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。

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。

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。

发展简史

20世纪60年代以来，人们开始重视表面活性剂使用的安全性，加强了对无毒、生物降解性好的非离子乳化剂的研究。在食品、化妆品、医药等行业限制某些乳化剂的使用，开发出山梨酸醇脂肪酸酯类、磷脂类、糖脂类乳化剂等新型乳化剂。

20世纪80年代以来，人们对乳化剂提出多功能、高纯度、低刺激、高效率的更高要求，开发出更多的新型乳化剂。

乳浊液的种类已从传统的水包油型和油包水型扩大到多重乳浊液、非水乳浊液、液晶乳浊液、发色乳浊液、凝胶乳浊液、磷脂乳浊液和脂质体乳浊液等多种形式。

性质

双亲性：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。

润湿性：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。

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。

应用

1.焙烤类

1）面筋

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。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。

2）面包

乳化剂可以将会使面包组织柔软并保持较长时间。因为它能减少水分从蛋白质结构中流失，延缓硬质蛋白质的形成。而且防止在烘焙冷却后，随温度的降低、时间延长，小麦面团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。

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。加入单甘油酸酯等乳化剂面团中，经过搅拌而被淀粉分子吸收，在面团温度达到约55℃时，乳化剂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。

3）蛋糕

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。

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%）

2.饮料类

1）植物蛋白饮料

乳化剂可以使得植物蛋白油脂不分层，制备稳定的乳液。

2）粉末饮料

冲剂的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。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

3）饮料香精

稳定天然香料油的乳化，防止制品中香料的损失。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。

4）气泡饮料

一般在水中乳化剂的起泡力以脂肪酸碳数12附近的，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。

5）乳制品

加入反乳化作用的乳化剂可做消泡剂，用于乳制品加工，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。

3.甜品类

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%。

2）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。

3）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。

4）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%。

5）炼乳

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。

6）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%。

4.日用品类

1）卸妆油

卸妆油里面添加了乳化剂，乳化作用可以使得脸上的油性彩妆以及污垢溶解。冲洗后若仍然双手满脸油腻腻粘乎乎，就是乳化作用比较差。寒冷的温度下会影响这个过程，所以，冬季用温水来清洗。

2）护肤品

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。

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化工类

1）沥青

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。

2）清洁剂

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。

3）农药

农业生产商使用的农药绝大多数都是不溶于水的有机物，不能直接配成水溶液，通常是将原药溶于有机溶剂如二甲苯中，并加入亲水性的乳化剂，制成乳油，使用时再将乳油加入水中形成O/W型的乳浊液后才使用，乳化剂的加入大大降低了溶液的表面能，使乳浊液的液滴表面形成一层保护膜，增强了药剂在植物体表面或害虫表面的润湿、展布以及附着能力，从而提高药效。目前应用于农药的乳化剂有脂肪聚氧乙烯类、烷基苯酚聚氧乙烯醚类、磺酸盐类、磺酸脂类、酰胺类、有机硅类等。

食品乳化剂

食品乳化剂需求量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对婴儿的健康起着保护作用。研究发现，GML不仅可用作食品乳化剂，广泛添加于焙烤食品中，起改善米面制品品质的作用，而且GML也是一种安全、高效、广谱抗菌剂，其抗菌效果不受pH影响，优于山梨酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸酯及脱氢醋酸等常用防腐剂。

以甘油酯为主体的系列产品开发应用正在发展阶段，欧美各国甘油酯衍生物的消费量约占总消费量的20%，其中聚甘油酯由于其HLB值范围宽，乳化能力强，用量不断增加。食品乳化剂的应用开发现已由单一品种的需求结构趋向于复配型，即生产几种基本乳化剂将其复合搭配出许多的品种，发挥其协同效应。我国广泛应用的乳化剂复配产品有面包改良剂、蛋糕发泡剂等。

食用乳化剂是消耗量较大的一类食品添加剂，各国许可使用的品种很多，现就我国许可使用的品种介绍如下：

月桂酸单甘油酯(GML)，乙酰化单甘油脂肪酸酯，硬脂酰乳酸钙，双乙酰酒石酸，单（双）甘油酯，氢化松香甘油酯，松香甘油酯，单硬脂酸甘油酯，六聚甘油单油酸酯，六聚甘油单硬脂酸酯，改性大豆磷脂，辛癸酸甘油酯，聚氧乙烯山梨醇酐，单月桂酸酯，聚氧乙烯山梨醇酐，单油酸酯聚氧乙烯山梨醇酐，单棕榈酸酯，聚氧乙烯山梨醇酐，单硬脂酸酯，聚氧乙烯木糖醇酐，单硬脂酸酯，丙二醇脂肪酸酯，硬脂酸钾酷蛋白酸钠，硬脂酰乳酸钠，山梨醇酐单月桂酸酯，山梨醇酐单油酸酯，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，乙酸异丁酸蔗糖糖酯，脂肪酸蔗糖酯，蔗糖酯三聚甘油单硬脂酸酯，木糖醇酐单硬脂酸酯。

注意事项

1．不同HLB值的乳化剂可制备不同类型的乳液，选择合适的乳化剂是取得效果的基本保证。

2．由于复合乳化剂有协同效应，通常多采用复配型乳化剂，但在选择乳化剂“对”时要考虑HLB高值与低值相差不要大于5，否则得不到稳定效果。

3．乳化剂加入食品体系之前，应在水或油中充分分散或溶解，制成浆状或乳状液，乳状液的制备方式有三种：

（1）乳化剂直接溶于水中，在激烈搅拌下，将油加入。

（2）乳化剂溶于油相（加热），将水直接加入。（或上述混合物直接加入水中）

发展影响

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。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。