1、第二章第二章 乳化剂乳化剂Emulsifieres 熟悉食品乳化剂概念、作用原理及熟悉食品乳化剂概念、作用原理及HLB值概念，值概念，掌握常见食品乳化剂的基本特性及应用，了解食品乳掌握常见食品乳化剂的基本特性及应用，了解食品乳化剂的应用现状。化剂的应用现状。一、乳化和乳化剂的基本理论一、乳化和乳化剂的基本理论乳化现象乳化现象乳化液的类型乳化液的类型乳化剂的作用乳化剂的作用HLB值值乳化剂分子结构特点与性能乳化剂分子结构特点与性能HLB值与乳化剂的使用值与乳化剂的使用食品乳化剂的概念食品乳化剂的概念1.1食品乳化剂概念食品乳化剂概念 添加于食品后可显著降低油水两相界添加于食品后可显著降低油水两相
2、界面张力，使互不相溶的油（疏水性物质）面张力，使互不相溶的油（疏水性物质）和水（亲水性物质）形成稳定乳浊液的食和水（亲水性物质）形成稳定乳浊液的食品添加剂。品添加剂。FDA的定义的定义 能使某乳浊体中能使某乳浊体中的组成相，改变表面的组成相，改变表面张力，使成为均匀分张力，使成为均匀分布成乳状液的物质。布成乳状液的物质。内相内相外相外相（分散相）（分散相）（连续相）（连续相）各组分的物理性质各组分的物理性质食品组织状态食品组织状态食品的食品的“形形”和质构和质构食品加工工艺性能食品加工工艺性能改善改善水水蛋白质蛋白质脂肪脂肪糖类糖类乳化剂乳化剂水水蛋白质蛋白质脂肪脂肪糖类糖类乳化剂乳化剂水水油
3、油水水油油乳乳化化剂剂乳乳化化液液1.2 乳化现象乳化现象 界面张力界面张力使物体保持最小表面积的趋势使物体保持最小表面积的趋势10ml油油分散分散0.1m小油滴小油滴300m2100万倍万倍面积面积1.3 乳化剂的作用乳化剂的作用表面活性剂表面活性剂在分散相表面形在分散相表面形成保护膜成保护膜降低界面张力降低界面张力形成双电层形成双电层1.4 乳化剂分子结构特点乳化剂分子结构特点 乳化剂是一类具有亲水基团乳化剂是一类具有亲水基团(极性的、疏油的极性的、疏油的)和疏水基团和疏水基团非极性的、亲油的非极性的、亲油的)的表面活性剂，的表面活性剂，而且这两部分分别处于分子的两端，形成不对称而且这两部
4、分分别处于分子的两端，形成不对称的结构。的结构。在乳化液中，乳化剂分子为求在乳化液中，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，面上，乳化剂分子亲油基伸入油相，亲水基伸入水相，这样，不但乳化亲水基伸入水相，这样，不但乳化剂自身处于稳定状态，而且在客观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，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。散，形成了稳定的乳化液。1.5 乳化剂分子性能乳化剂分子性能油酸钾（HLB=20）（饼干等食品含油多则柔软酥
5、脆）乳化剂与碳水化合物的作用乳化剂分子结构特点与性能乳化剂浓度升高到一定范围后，水的表面集聚了足量的乳化剂，形成了一个单分子覆盖膜。能使配料充分乳化，均匀混合，防止脂肪离析1 乳化剂与食品成分之间的作用乳化剂与蛋白质相互作用形成的化合物属于脂肪，在食品加工中特别是在焙烤食品中大量利用蛋白质与乳化剂的相互作用和结合来改善食品的加工性能，提高食品的品质。乳化剂在焙烤食品中的主要作用1 乳化剂与类脂化合物的作用乳化剂分子结构特点与性能在临界胶束浓度时，界面状态再不改变，界面张力曲线基本上停止下降。HLB值表示乳化剂的亲水性HLB值表示乳化剂的亲水性避免冷却收缩和硬化，改善制品的组织状态，使产品更具弹
6、性1.6 乳化液的类型乳化液的类型多相体系多相体系天然乳化液天然乳化液人工乳化液人工乳化液牛奶牛奶内相（分散相）内相（分散相）外相（连续相）外相（连续相）乳化液乳化液油包水（油包水（W/O）型）型奶油奶油水包油（水包油（O/W）型）型乳乳多重型（多重型（A/O/W）型）型冰淇淋冰淇淋椰奶椰奶乳化剂的亲水性乳化剂的亲水性1.7 决定乳化剂的两亲特性因素决定乳化剂的两亲特性因素亲水基的种类亲水基的种类亲油基的种类亲油基的种类分子结构与相对分子量分子结构与相对分子量脂肪基脂肪基带脂烃链的芳香基带脂烃链的芳香基芳香基芳香基带弱亲水基的亲油基带弱亲水基的亲油基分子结构分子结构 亲油基和亲水基与所亲合的基
7、团结构亲油基和亲水基与所亲合的基团结构越相似，则他们的亲合性越好。越相似，则他们的亲合性越好。亲水基位置在亲油基链一端的乳化剂比亲水基位置在亲油基链一端的乳化剂比亲水基靠近亲油基链中间的乳化剂亲水性亲水基靠近亲油基链中间的乳化剂亲水性要好。要好。分子量分子量分子量大的乳化分散分子量大的乳化分散能力比分子量小的好能力比分子量小的好直链结构直链结构的乳化剂的乳化剂8个碳原子个碳原子1014个碳原子个碳原子1.8 HLB值值乳化剂的亲水亲油平衡值（乳化剂的亲水亲油平衡值（Hydrophilic Lipophilic Balance）乳化特性乳化特性许多功效许多功效亲水基亲水基亲油基亲油基亲水性亲水性
8、憎水性憎水性相当的平衡相当的平衡格尔芬（格尔芬（Griffin）HLB值表示乳化剂的亲水性值表示乳化剂的亲水性HLB值计算值计算差值式差值式HLB=亲水基的亲水性亲水基的亲水性亲油基憎水性亲油基憎水性比值式比值式HLB=亲水基的亲水性亲水基的亲水性亲油基憎水性亲油基憎水性戴微斯法戴微斯法HLB=7+亲水基团值亲水基团值 亲油基团值亲油基团值川上法川上法HLB=7+11.7log亲水基部分相对分子量亲水基部分相对分子量亲油基部分相对分子量亲油基部分相对分子量 复合乳化剂复合乳化剂HLBAB=HLBAmA+HLBBmBmA+mB(HLB)值测定值测定通过乳化标准油实验来测定通过乳化标准油实验来测定
9、石蜡（石蜡（HLB=0）标准标准十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠（HLB=40）亲油性亲油性100%乳化剂乳化剂规定规定其其HLB为为0亲水性亲水性100%乳化剂乳化剂其其HLB为为2020等分等分HLB值越高表明乳化剂亲水性越值越高表明乳化剂亲水性越强，反之亲油性越强。强，反之亲油性越强。油酸钾（油酸钾（HLB=20）HLB值值所占所占%比比在水中的性质在水中的性质亲油基亲油基 亲水基亲水基00100HLB 14，不分散，不分散2109042080HLB 36，略有分散，略有分散63070HLB 68，经剧烈搅打后呈乳浊，经剧烈搅打后呈乳浊状分散状分散84060105050HLB 810，稳定的
10、乳状分散，稳定的乳状分散126040HLB 1013，趋向透明的分散，趋向透明的分散147030168020HLB 1320，呈溶解状透明胶体，呈溶解状透明胶体状液状液189010201000HLB值与乳化剂的使用值与乳化剂的使用 HLB值值适用性适用性作用作用1.53消泡性消泡性消泡作用消泡作用3.56水水/油型乳化剂油型乳化剂乳化作用（乳化作用（W/O）79润滑剂润滑剂润湿作用润湿作用818油油/水型乳化剂水型乳化剂乳化作用（乳化作用（O/W）1315洗涤剂（渗透剂）洗涤剂（渗透剂）去污作用去污作用1518溶化剂溶化剂增溶作用增溶作用甘油单油酸酯甘油单油酸酯N3.4甘油单硬脂酸酯甘油单硬脂
11、酸酯N3.8甘油单月桂酸酯甘油单月桂酸酯N5.2二乙酰化甘油单硬脂酸酯二乙酰化甘油单硬脂酸酯N3.8二乙酰化酒石酸单甘油酯二乙酰化酒石酸单甘油酯N8.0聚氧化乙烯（聚氧化乙烯（20）甘油单硬脂酸酯）甘油单硬脂酸酯N13.1山梨醇酐单油酸酯山梨醇酐单油酸酯N4.3山梨醇酐单硬脂酸酯山梨醇酐单硬脂酸酯N4.7山梨醇酐单月桂酸酯山梨醇酐单月桂酸酯N8.9山梨醇酐三油酸酯山梨醇酐三油酸酯N1.8山梨醇酐三硬脂酸酯山梨醇酐三硬脂酸酯N2.1聚氧化乙烯（聚氧化乙烯（20）山梨醇酐三硬脂酸酯）山梨醇酐三硬脂酸酯N10.5聚氧化乙烯（聚氧化乙烯（20）山梨醇酐三硬脂酸酯）山梨醇酐三硬脂酸酯N11.0聚氧化乙烯
12、（聚氧化乙烯（4）山梨醇酐单月桂酸酯）山梨醇酐单月桂酸酯N13.3聚氧化乙烯（聚氧化乙烯（20）山梨醇酐单硬脂酸酯）山梨醇酐单硬脂酸酯N14.9聚氧化乙烯（聚氧化乙烯（20）山梨醇酐单油酸酯）山梨醇酐单油酸酯N15.0聚氧化乙烯（聚氧化乙烯（20）山梨醇酐单月桂酸酯）山梨醇酐单月桂酸酯N16.3蔗糖二硬脂酸酯蔗糖二硬脂酸酯N30蔗糖单月桂酸酯蔗糖单月桂酸酯N15.0乙二醇单硬脂酸酯乙二醇单硬脂酸酯N3.6聚氧化乙烯（聚氧化乙烯（20）乙二醇单硬脂酸酯）乙二醇单硬脂酸酯N16.0硬脂酰乳酸钙硬脂酰乳酸钙A5.1硬脂酰乳酸钠硬脂酰乳酸钠A8.3大豆磷脂大豆磷脂N8.01.9 乳化剂的分类乳化剂的分
13、类 离子型离子型乳化剂乳化剂 非离子型非离子型乳化剂乳化剂 阴离子型阴离子型阳离子型阳离子型两性乳化剂两性乳化剂烷基羧酸盐烷基羧酸盐磷酸盐磷酸盐卵磷脂卵磷脂 甘油单油酸酯甘油单油酸酯 两性电解质类两性电解质类以内盐形式非离解型以内盐形式非离解型HLB 810，稳定的乳状分散乳化剂分子结构特点与性能结合程度与蛋白质结构特征、侧链的极性、乳化剂的种类以及是否带电荷和体系的pH值等有关。乳化剂与碳水化合物的作用能使某乳浊体中的组成相，改变表面张力，使成为均匀分布成乳状液的物质。乳化剂的亲水亲油平衡值（Hydrophilic Lipophilic Balance）控制食品中油质的结晶状态，阻止结晶还原
14、，改善食品口感。HLB值越高表明乳化剂亲水性越强，反之亲油性越强。HLB值越高表明乳化剂亲水性越强，反之亲油性越强。熟悉食品乳化剂概念、作用原理及HLB值概念，掌握常见食品乳化剂的基本特性及应用，了解食品乳化剂的应用现状。HLB值越高表明乳化剂亲水性越强，反之亲油性越强。在临界胶束浓度时，界面状态再不改变，界面张力曲线基本上停止下降。乳化剂在肉制品加工中的应用在分散相表面形成保护膜阻碍或延缓晶型变化的作用，形成有利于食品感官性能和食用性能所需的晶型。不互溶的两相之间的界面被乳化剂分子完全打通。添加于食品后可显著降低油水两相界面张力，使互不相溶的油（疏水性物质）和水（亲水性物质）形成稳定乳浊液的
15、食品添加剂。结合程度与蛋白质结构特征、侧链的极性、乳化剂的种类以及是否带电荷和体系的pH值等有关。指带有一个或多个官能团，在水溶液指带有一个或多个官能团，在水溶液中能能形成正电荷的表面活性剂。中能能形成正电荷的表面活性剂。阴离子乳化剂阴离子乳化剂阳离子乳化剂阳离子乳化剂 指带有一个或多个官能团，在水溶液中指带有一个或多个官能团，在水溶液中能形成带负电荷的表面活性剂。能形成带负电荷的表面活性剂。亲水的极性部分既包含阴离子，也包亲水的极性部分既包含阴离子，也包含阳离子。含阳离子。两性乳化剂分子两性乳化剂分子1.10 临界胶束浓度临界胶束浓度CMC（Critical Micelle Concentr
16、ation）临界胶束浓度是乳化剂形成胶束的最低浓临界胶束浓度是乳化剂形成胶束的最低浓度，他是乳化剂的另一个重要指标。度，他是乳化剂的另一个重要指标。正确使用乳化剂正确使用乳化剂了解乳化剂的基本性能了解乳化剂的基本性能临界胶束浓度的概念临界胶束浓度的概念 当乳化剂溶于水后，水的表面张力下降，当乳化剂溶于水后，水的表面张力下降，不断地增大乳化剂的浓度，表面张力随乳化不断地增大乳化剂的浓度，表面张力随乳化剂浓度增加而急剧下降之后，则大体保持不剂浓度增加而急剧下降之后，则大体保持不变。变。此时的乳化剂浓度称为此时的乳化剂浓度称为CMC。表表面面张张力力乳化剂浓度乳化剂浓度极稀极稀溶液溶液 水的界面上还
17、没有很水的界面上还没有很多乳化剂，界面的状态基多乳化剂，界面的状态基本没变，水的表面特性与本没变，水的表面特性与纯水差不多。纯水差不多。解释现象解释现象 乳化剂的浓度稍有上升，乳化剂的浓度稍有上升，表面张力曲线急剧下降，此表面张力曲线急剧下降，此时加入的乳化剂会很快地聚时加入的乳化剂会很快地聚集到界面，使界面状态大大集到界面，使界面状态大大改变，同时水中的乳化剂分改变，同时水中的乳化剂分子也集聚在一起，亲油基靠子也集聚在一起，亲油基靠拢，开始形成小胶束。拢，开始形成小胶束。临界胶束浓度临界胶束浓度 乳化剂浓度升高到一定范围后，乳化剂浓度升高到一定范围后，水的表面集聚了足量的乳化剂，形水的表面集
18、聚了足量的乳化剂，形成了一个单分子覆盖膜。此时，水成了一个单分子覆盖膜。此时，水与空气间的界面被乳化剂最大限度与空气间的界面被乳化剂最大限度地改变，完全不同于原来的情况，地改变，完全不同于原来的情况，这时乳化剂的浓度称临界胶束浓度。这时乳化剂的浓度称临界胶束浓度。提高乳化剂浓度，乳提高乳化剂浓度，乳化剂的分子就会在溶液内化剂的分子就会在溶液内部进行集聚，构成亲油基部进行集聚，构成亲油基向内、亲水基向外球状的向内、亲水基向外球状的胶束。胶束。CMC是这个过程完成的标志是这个过程完成的标志 在临界胶束浓度时，界面状态再不改在临界胶束浓度时，界面状态再不改变，界面张力曲线基本上停止下降。变，界面张力
19、曲线基本上停止下降。不互溶的两相之间的界面被乳化剂分不互溶的两相之间的界面被乳化剂分子完全打通。子完全打通。水溶液界面张力以及许多其他物理水溶液界面张力以及许多其他物理性质都与纯水有很大差异。性质都与纯水有很大差异。乳化剂的浓度在稍高于临界胶束浓度乳化剂的浓度在稍高于临界胶束浓度时，才能充分显示其作用，所以时，才能充分显示其作用，所以CMC是充是充分发挥乳化剂功效的一个重要的量的理论分发挥乳化剂功效的一个重要的量的理论指标。指标。测定测定CMC范围的作用范围的作用 乳化剂溶液的一些物理性质，除了乳化剂溶液的一些物理性质，除了界面张力外，电阻率、渗透压、冰点、界面张力外，电阻率、渗透压、冰点、蒸
20、汽压、粘度、增溶性、光学散射性及蒸汽压、粘度、增溶性、光学散射性及颜色变化等，在颜色变化等，在CMC时都有显著变化，时都有显著变化，通过测定发生这些显著变化时的突变点，通过测定发生这些显著变化时的突变点，就可以得知临界胶束浓度。就可以得知临界胶束浓度。临界胶束浓度的测量临界胶束浓度的测量思考题？思考题？什么是食品乳化剂？乳化剂是怎什么是食品乳化剂？乳化剂是怎样达到乳化效果的？样达到乳化效果的？什么是什么是HLB值？计算值？计算HLB值的方法有哪值的方法有哪些？研究些？研究HLB值有何意义？值有何意义？简述临界胶束浓度（简述临界胶束浓度（CMC）的概念，）的概念，CMC在乳化剂使用中的作用。在乳
21、化剂使用中的作用。二、二、乳化剂在食品中的作用机制乳化剂在食品中的作用机制乳化剂与食品成分之间的作用乳化剂与食品成分之间的作用乳化剂在焙烤食品中的主要作用乳化剂在焙烤食品中的主要作用 乳化剂在肉制品加工中的应用乳化剂在肉制品加工中的应用2.1 乳化剂与食品成分之间的作用乳化剂与食品成分之间的作用乳化剂与类脂化合物的作用乳化剂与类脂化合物的作用 乳化剂与蛋白质的作用乳化剂与蛋白质的作用 乳化剂与碳水化合物的作用乳化剂与碳水化合物的作用 2.1.1 乳化剂与类脂化合物的作用乳化剂与类脂化合物的作用 与乳化剂相互作用，形成稳定的乳化液。与乳化剂相互作用，形成稳定的乳化液。有水时有水时无水时无水时 阻
22、碍或延缓晶型变化的作用，形阻碍或延缓晶型变化的作用，形成有利于食品感官性能和食用性能所成有利于食品感官性能和食用性能所需的晶型。需的晶型。-晶型晶型次次-晶型晶型-晶型晶型-初级晶型初级晶型熔点最高熔点最高能量最低能量最低油脂口感粗糙油脂口感粗糙入口不滑入口不滑油脂结晶调整剂油脂结晶调整剂乳化剂乳化剂阻碍或延阻碍或延缓晶型变化缓晶型变化 蔗糖脂肪酸酯；蔗糖脂肪酸酯；Span60Span60；甘油单、双乳酸酯；聚甘甘油单、双乳酸酯；聚甘油脂酸酯油脂酸酯2.1.2 乳化剂与蛋白质的作用乳化剂与蛋白质的作用 疏水结合疏水结合氢键结合氢键结合静电结合静电结合 与乳化剂发生作用是固定在多肽链上与乳化剂发
23、生作用是固定在多肽链上的氨基酸侧链，而非蛋白质肽链中的肽键。的氨基酸侧链，而非蛋白质肽链中的肽键。结合程度与蛋白质结构特征、侧链的结合程度与蛋白质结构特征、侧链的极性、乳化剂的种类以及是否带电荷和体极性、乳化剂的种类以及是否带电荷和体系的系的pH值等有关。值等有关。乳化剂与蛋白质相互作用形成的化乳化剂与蛋白质相互作用形成的化合物属于脂肪，在食品加工中特别是在合物属于脂肪，在食品加工中特别是在焙烤食品中大量利用蛋白质与乳化剂的焙烤食品中大量利用蛋白质与乳化剂的相互作用和结合来改善食品的加工性能，相互作用和结合来改善食品的加工性能，提高食品的品质。提高食品的品质。效果效果（饼干等食品含油多则柔软酥
24、脆）（饼干等食品含油多则柔软酥脆）2.1.3 乳化剂与碳水化合物的作用乳化剂与碳水化合物的作用 疏水作用疏水作用氢键作用氢键作用单糖单糖双糖双糖低聚糖低聚糖多糖多糖糖苷糖苷多糖多糖糖苷糖苷 直链淀粉在水中形成直链淀粉在水中形成-螺旋结构，内螺旋结构，内部有疏水作用，乳化剂随其亲水基进入部有疏水作用，乳化剂随其亲水基进入-螺旋结构内，并利用疏水键与之结合，形螺旋结构内，并利用疏水键与之结合，形成复合物或络合物。这样可以避免直链淀成复合物或络合物。这样可以避免直链淀粉链与链之间发生结晶作用。粉链与链之间发生结晶作用。乳化剂与直链淀粉作用乳化剂与直链淀粉作用 利用乳化剂与直链淀粉、蛋白质的利用乳化剂
25、与直链淀粉、蛋白质的相互作用和结合形成复合物来达到防老相互作用和结合形成复合物来达到防老化、软化等。化、软化等。2.2 乳化剂在焙烤食品中的主要作用乳化剂在焙烤食品中的主要作用 增加食品组分间的亲和性，降低界面张力，提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。高食品质量，改善食品原料的加工工艺性能。使蛋白质网络连接更加紧密，增强面团强度。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，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。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，控
26、制食品中油质的结晶状态，阻止结晶还原，改善食品口感。改善食品口感。提高食品持水性，使食品更加柔软，增加保鲜提高食品持水性，使食品更加柔软，增加保鲜性，延长货架期。性，延长货架期。乳化剂在面包类中的应用乳化剂在面包类中的应用促进面筋组织的形成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。了面团在和面及醒发时形成的网络结构。体积增大体积增大富有弹性富有弹性 柔软不掉渣柔软不掉渣口味得到改善口味得到改善防止老化防止老化 面包的不新鲜往往是由于淀粉老化，面包
27、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，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。柔软保鲜，保持营养价值。2.3 乳化剂在肉制品加工中的应用乳化剂在肉制品加工中的应用能使配料充分乳化，均匀混合，防止脂肪离析能使配料充分乳化，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，使产品更具弹性态，使产品更具弹性提高产品的嫩度，改善制品的风味，提高提高产品的嫩度，改善制品的风味，提高产品质量产品质量提高包装薄膜（肠衣）易剥性提高包装薄膜（肠衣）易剥性
