面包蛋糕、馒头面食乳化剂：

文|焙烤食品工程首席博士杜德春

焙烤食品首席博士（营养结构工程师博士）杜德春：食品乳化剂

Chief doctor of baked food (Nutrition Structure Engineer) Du Dechun: food emulsifier.

あぶって食品の首席博士（栄養の構造の技師博士）の杜徳春をあぶります：食品の乳化剤

로 스 팅 식품 수석 박사 (영양 구조 엔지니어 박사) 듀 덕 춘: 식품 유화제。

乳化剂：是指能改善乳化体中各种构成相之间的表面张力，形成均匀分散体或乳化体的物质，食品乳化剂是 GB 2760—2014《食品添加剂使用标准》规定的22类食品添加剂之一。

食品乳化剂的用量约占食品添加剂总量的 1/2，是食品工业中用量最多的添加剂，在食品生产和食品加工过程中占有重要地位，几乎所有食品的生产和加工均涉及乳化剂或乳化作用。

食品乳化剂是一类多功能的高效食品添加剂，除了具有典型的表面活性之外，在食品中还具有消泡、增稠、稳定、润滑、保护等作用。

根据HLB值，将乳化剂分为油包水型(W/O型，即亲油型)及水包油型(O/W 型，即亲水型)两大类。前者使水分散到油中，如单硬脂酸甘油酯；后者使油分散到水中，如蔗糖酯、大豆磷脂等。根据乳化剂亲水基的特性，可以分为三类：

(1) 阴离子型乳化剂：这类乳化剂在水中电离生成带阴离子的亲水基团，如脂肪酸皂、烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)、烷基苯磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)、磷酸盐等。阴离子乳化剂要求在碱性或中性条件下使用，不能在酸性条件下使用。也可与其他阴离子乳化剂或非离子乳化剂配合使用，但不得与阳离子乳化剂一起使用。

(2) 阳离子型乳化剂：这类乳化剂在水中电离生成带阳离子亲水基团，如N-十二烷基二甲胺及其他胺衍生物、季铵盐等。阳离子乳化剂应在酸性条件下使用，不得与阴离子乳化剂一起使用。

(3) 非离子型乳化剂：这种乳化剂在水中不电离。其亲水基是各种极性基，如聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物、多元醇脂肪酸酯、聚乙烯醇等。

根据乳化剂的来源，可分为合成的与天然的。上述诸乳化剂均为合成的；天然乳化剂有卵磷脂、羊毛脂、阿拉伯胶等。乳化剂广泛用于食品、化妆品、洗涤剂、合成橡胶、合成树脂、农药、医药、制革、涂料、纺织、印染、石油化工等方面。乳化剂除乳化作用外，还具有增溶、渗透、润湿、去垢等作用。

乳化剂是食品加工中常用的食品添加剂之一。类似表面活性剂，借裹住分散相小滴防止其聚结，使之成为存在于另一不溶混或部分溶混液体中的稳定的胶态分散体。

乳化机理

乳化剂是促进乳液稳定不可缺少的组成部分，对乳状液的稳定性起重要作用。为了形成稳定的乳状液，使分散相分散成极小的液滴，乳化剂的使用和选择也很重要。

乳化剂主要是通过降低界面自由能，形成牢固的乳化膜，以形成稳定的乳状液。降低界面自由能，液滴粒子形成球状，以保持最小表面积。

两种不同的液体形成乳液的过程是两相液体之间形成大量新界面的过程。液滴越小，新增界面越大，液滴粒子表面的自由能就越大。乳化剂吸附于液滴表面，可有效降低表面张力或表面自由能。乳化剂吸附于液滴周围，在液滴周围定向排列成膜，从而降低油水界面张力，有效阻止液滴聚集。

乳化剂在液滴表面排列越整齐，乳化膜越牢固，乳状液越稳定。

乳化的目的是减少乳液制备消耗的能量。为了保持乳液的稳定性，所以乳化剂应具备较强的乳化能力，能形成牢固的乳化膜，以及具有安全、无局部刺激性、稳定性好且受外界因素较小的性质。

乳化剂的表面作用及其稳定性

界面的形成以及稳定性的机理：

1.在界面上乳化剂的密度最大，乳化剂分子在小液滴的外面形成保护膜，从几何空间结构观点来看这是合理的，从能量角度来说是符合能量最低原则的，因而形成的乳状液相对稳定；

2.因为乳状液的形成使体系界面面积大大增加，也就是对体系要做功，从而增加了体系的界面能，就导致了体系不稳定。因此，减少其界面张力，使总的界面能下降，可以增加体系的稳定性；表面活性剂作为良好的乳化剂就是能够降低界面张力。根据的“相似相溶原理”可知，乳化剂中的亲油基、亲水基会插入同性质的一侧，使其自身处于水－油界面处。在乳化的过程中，乳化剂的量与乳化温度成反比。提高乳化温度时液体分子之间的距离增加，表面层分子所受液体内部的吸引力减少，因而表面张力降低；

3. 在体系中加入乳化剂后，在降低界面张力的同时，形成一层界面膜，界面膜对分散相液滴具有保护作用，使其在布朗运动中的相互碰撞的液滴不易聚结，而液滴的聚结（破坏稳定性）是以界面膜的破裂为前提，因此，界面膜的机械强度是决定乳状液稳定的主要因素之一。

当乳化剂浓度较低时，界面上吸附的分子较少，界面膜的强度较差，形成的乳状液不稳定。乳化剂浓度增高至一定程度后，界面膜则由比较紧密排列的定向吸附的分子组成，这样形成的界面膜强度高，大大提高了乳状液的稳定性。

降低体系的界面张力，是使乳状液体系稳定的必要条件：而形成较牢固的界面膜是乳状液稳定的充分条件。乳状液的形成是大自然自发运动的结果，它符合自发运动的基本规则即增熵和降能。

食品乳化剂的作用

食品乳化剂是通过物理方法使两种或两种以上互不相溶的相（如：油和水）均匀地形成分散的活性物质。其在食品工业中占有相当重要的地位，能提高食品质量，防止食品变质，以延长食品储藏有效期，改善食品的口感与外观，刺激消费需求。其乳化特性取决于乳化剂的亲水亲油平衡值（HLB 值），HLB 值越大，则其亲水性越强，反之，其亲油性越强。

乳化剂分子内一般都含有亲水基和亲油基，决定了乳化剂的亲水性和亲油性。在油相与水相互不相溶的液体中，适量加入乳化剂，并经过一定的加工处理，可以使其形成均质的分散体系。

一：乳化作用

在体系中加入小分子乳化剂，能够降低体系的表面张力，从而降低其界面能，提高乳浊液的稳定性，如果汁、蛋白饮料等。此外，当表面活性剂吸附在乳滴界面时，可起到屏障的作用，能防止液滴之间相互聚集。当添加带电荷的离子型表面活性剂时，乳液液滴会因为同种电荷的作用而相互排斥，使乳化性提高。

二：助溶作用

当体系中小分子乳化剂的含量大于临界胶束浓度时，表面活性剂分子聚集，从而形成胶束，将溶剂体系划分为疏水区域和亲水区域。此时溶液的表面张力下降的最快，使溶解的物质逐渐吸附于胶束的亲水区，以达到助溶的目的。

三：抗老化作用

食品乳化剂在谷物食品中一般作为抗老化剂使用，其能与面包、馒头等食品中的直链淀粉发生反应，形成不溶性物质，从而降低淀粉的吸水溶胀能力，阻止淀粉重新结晶，以防老化，提高面包、馒头等面粉制品的软度。

四：发泡及消泡作用

含有饱和脂肪酸链的乳化剂可做发泡剂，通过在食品内部产生气泡，使外观具有蓬松感，可用于糕点、面包等。而含有不饱和脂肪酸链的乳化剂可做消泡剂，抑制或消除气泡，且不影响产品口感，广泛用于乳制品、饮料等方面。

五：保湿作用（笔者原创/乳化剂）

六：抗老化作用（笔者原创/乳化剂）。

食品乳化剂的分类：

中国常用的食品乳化剂多达几十种，根据不同的目的，可选择不同的乳化剂。根据乳化剂中是否含有亲水基可将其分为离子型表面活性剂（阴离子表面活性有剂羧酸、硫酸酯等，阳离子表面活性剂有聚丙烯酰胺、脂肪胺盐等）和非离子型表面活性剂（吐温、司班等）。

此外，还有例如氨基酸型的两性表面活性剂以及复合型表面活性剂等等。根据其来源又可以分为天然型表面活性剂（如卵磷脂、某些蛋白质等）以及合成型表面活性剂（如聚丙烯酰胺、聚甘油酯等）。

根据乳化剂HLB值的大小可分为亲油型表面活性剂（HLB值小于10，如司班）和亲水型表面活性剂（HLB值大于10，如吐温）。乳化剂的性能各不相同，在当今食品加工业中，为了改善食品乳化剂的功能，常常也会将不同的乳化剂复配使用，常见的方法就是调节乳化剂的亲水亲油平衡值（HLB），改变亲水亲油性，决定乳化剂的类型，使其具有更广的实用适应性。

如司班20和吐温80的混合比不同，乳液的类型不同。司班20与吐温80的比例为1∶3时形成O/W型乳液，1∶6时形成W/O型乳液。

Span 80（司盘/20 40 60 80）：

失水山梨醇单油酸酯（Span 80）是2017年在食品加工中应用的较多的一种乳化剂，为低分子多元醇非离子型表面活性剂，属于亲油性乳化剂，被广泛应用于食品工业。一般来说，Span 80 是经过山梨醇失水后，与油酸发生酯化反应后所制得的，这种生产方式应用较广，且是一种比较成熟的生产方式。因为Span 80 具有较好的乳化、分散等特性，并且没有异味、易挥发、没有刺激性，在医药、食品、化妆品等加工行业中得到非常广泛的应用。

Tween 80（吐温/ 20 40 60 80）：

Tween 80是聚氧乙烯 20 山梨醇酐单油酸酯的简写。吐温 80属于亲水且亲油型非离子表面活性剂，作为食品、医药等工业中常用的添加剂，可溶于水、乙醇等溶液。可用作乳化剂、稳定剂、分散剂等，广泛应用于医药、食品、化妆品、纺织印染及石油等工业的生产与加工。

乳清蛋白（酪蛋白钠）：

除去原料乳中等电点为4.6的酪蛋白，剩下的可溶性蛋白质统称为乳清蛋白，约占乳蛋白质的18% ～20%。乳清是干酪和干酪素生产过程中的副产品，经过特殊工艺浓缩后可以制作成其他产品。乳清浓缩蛋白（WPC）和乳清分离蛋白（WPI）是2017年比较常见的乳清蛋白乳化剂。

近20年来，乳清蛋白的改性已成为国内外学者的研究热点，如高压均质处理能有效提高蛋白的乳化稳定性，使乳清蛋白分子部分展开，暴露疏水基团，使蛋白质分子之间相互作用，从而达到目的。但是在这些改性方法中，酶解法相对来说成本较高、化学法中的大部分方法需要添加化学试剂，使得改性乳清蛋白的发展受到了限制。且普通技术对乳清蛋白的改性效果并不显著。

因此，深入开展乳清蛋白复合改性技术的研究，如微波、超声波等技术对乳清蛋白理化特性、功能特性的影响，是为了加大乳清蛋白在食品加工中的应用所做出的努力，为乳清蛋白的利用提供坚实的理论依据。