第九章 食品乳化剂
[单元目标与要求]:熟悉食品乳化剂概念、作用原理及HBL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。
乳化剂(Emulsifier)是能使食品中互不相溶的油脂和水形成稳定的乳浊液或者乳化体系的物质。从化学结构上讲,乳化剂是一类同时带有亲水基团和疏水基团的
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面活性剂。它能改善体系中出现两相时其相与相之间的表面张力,并形成均匀、分散、统一的体系。因此乳化剂具有稳定食品的物理形态,改进食品的组织结构,乳化剂在某些加工过程使用,利于加工、简化和条件控制,对加工食品的风味、口感等质量的提高以及延长其货架存放时间等均有帮助。乳化剂是食品加工中使用范围最宽、用量最大的一类食品添加剂。在具体加工的过程中,为使加工体系达到湿润、乳化、调节黏度、改善淀粉食品的柔软与弹性、脂溶物的增溶等作用和效果,需要结合一定的搅拌或者均质处理,方可达到最佳的添加效果。
食品乳化剂的使用,从20世纪20年代美国人加卵磷脂于面包中,至今已有较长历史。食品乳化剂 就是指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)形成稳定乳浊液的食品添加剂。食品乳化剂是表面活性剂的一种,广泛用于饮料、乳品、糖果、糕点、面包、方便面等食品加工过程中,其分子结构共同特点是分子两端不对称,一端是极性的亲水基,另一端是非极性的疏水基。一般讲,疏水基团均为碳氢链结构,亲水基团因种类不同而不同,正是由于这种两亲分子结构特点决定了乳化剂的特殊用途。
1 乳化剂的分类
①乳化剂按来源分类:可分为天然物的和人工合成品剂两大类,见下表
表9—1 食品乳化剂的基本种类
类 别
举 例
天
然
产
品
磷脂
大豆磷脂
蛋黄(主要含卵磷脂)
蛋白
酪蛋白、酪蛋白酸钠
植物分离蛋白
胶质
植物胶、动物胶、微生物胶
藻类
海藻酸盐
合
成
产
品
酯类
甘油脂肪酸酯类
蔗糖脂肪酸酯类
山梨糖醇酐脂肪酸酯类
单硬脂酸丙二醇酸
柠檬酸硬脂酰单甘油酯
单乳酸甘油二酸酯
环糊精
α—环糊精
β一环糊精
γ一环糊精
甾类
胆酸、脱氧胆酸
卤代油
溴化植物油类
②乳化剂性质的差异,除与烃基的大小、形状有关外,主要还与亲水基的不同有关。亲水基团的变化比疏水基团要大得多,因而乳化剂的分类,一般也就以亲水基团的结构,即按离子的类型划分。
离子型乳化剂 当乳化剂溶于水时,凡是能离解成离子的,称为离子型乳化剂。如果乳化剂溶于水后离解成一个较小的阳离子和一个较大的包括烃基的阴离子基团,且起作用的是阴离子基团,称为阴离子型乳化剂,常用的阴离子型乳化剂有烷基羧酸盐,磷酸盐等;如果乳化剂溶于水后离解生成的是较小的阴离子和一个较大的阳离子基团,且发挥作用的是阳离子基团,这个乳化剂称为阳离子型乳化剂,阳离子型乳化剂在食品工业中应用较少。两性乳化剂分子也是由亲油的非极性部分和亲水的极性部分构成,特殊的是亲水的极性部分既包含阴离子,也包含阳离子,常用的两性乳化剂有卵磷脂等。
在离子型乳化剂工业中,阴离子型乳化剂是发展得最早,产量最大,品种最多,工业化最成功的一类。(其HLB值0~40)
非离子型乳化剂 非离子型乳化剂在水中不电离,溶于水时,疏水基和亲水基在同一分子上,分别起到亲油和亲水的作用。正是因为非离子型乳化剂在水中不电离,也不形成离子这一特点,使得非离子型乳化剂在某些方面具有比离子型乳化剂更为优越的性能。绝大部分应用的食品乳化剂属于非离子型乳化剂。(其HLB值0~20)
表9—2 非离子型乳化剂的HLB值及其相关性质
HLB值
所占百分数/%
在水中性质
应用范围
亲水基
亲油基
0
0
100
HLB l~4,不分散
2
10
90
HLBl.5~3,消泡作用
4
20
80
HLB3~6,略有分散
HLB3.5~6,W/O型乳化作用(最佳3.5)
6
30
70
HLB6~8,经剧烈搅打后呈乳浊状分散
HLB7~ 9,湿润作用
8
40
60
HLB8 ~18,O/W型乳化作用(最佳12)
10
50
50
HLB8~10,稳定的乳状分散
12
60
40
HLBl0~13,趋向透明的分散
HLBl3~15,清洗作用
14
70
30
1 6
80
20
HLBl3~20,呈溶解状透明胶体状液
HLBl 5~18,助清作用
18
90
10
20
100
0
③根据乳化剂的亲水、亲油相对强弱进行分类,分成亲水性乳化剂和亲油性乳化剂。一般地说亲水性强的乳化剂形成的主要是水包油型(O/W)乳浊液,亲油性强的乳化剂形成的主要是油包水型(W/O)乳浊液。但是应当指出用乳化剂配制乳浊液时,它不仅要受乳化剂本身的影响还要受体系中物质组成、PH值、温度等条件的影响。
2 乳化剂的作用
食品是含有水、蛋白质、糖、脂肪等组分的多相体系,因而食品中许多成分是互不相溶的,由于各组分混合不均匀,致使食品中出现油水分离、焙烤食品发硬、巧克力糖起霜等现象,影响食品质量。乳化剂正是能使食品多相体系中各组分相互融合,形成稳定、均匀的形态,改善内部结构,简化和控制加工过程,提高食品质量的一类添加剂。在食品工业中,常常使用食品乳化剂来达到乳化、分散、起酥、稳定、发泡或消泡等目的。此外有的乳化剂还有改进食品风味、延长货架期等作用。
表9—3 乳化剂在食品加工中的作用
典型的表面活性作用
在食品中的特殊功能
乳化作用
消泡作用
破乳作用
抑泡作用
助溶作用
增稠作用
增溶作用
润滑作用
悬浮作用
保护作用
分散作用
与类脂相互作用
湿润作用
与蛋白质相互作用
起泡作用
与碳水化合物相互作用
1.1 乳化作用
两不混溶的液相,一相以微粒状(液滴或液晶)分散在另一相中形成的两相体系称为乳状液。所形成的新体系,由于两液体的界面积增大,在热力学上是不稳定的。为使体系稳定,需加入降低界面能的第三种成分——乳化剂。乳化剂属于表面活性剂,其典型功能是起乳化作用。能使两种或两种以上不相混合的液体均匀分散的物质称为乳化剂。乳状液中以液滴形式存在的那一相称为分散相(也称内相、不连续相);另一相是连成一片的,称为分散介质(也称外相、连续相)。
食品中常见的乳状液,一相是水或水溶液,统称为亲水相;另一相是与水相混溶的有机相,如油脂或同亲油物质与亲油又亲水溶剂组成的溶液,统称为亲油相。两种不相混溶的液体,如水和油相混合时能形成两种类型的乳状液,即水包油型(O/W,其中0代表油,W代表水,0在前,w在后,表示油被水包裹,/表示0和w形成了乳状液体系)和油包水型(W/O)乳状液。在水包油型乳状液中油以微小滴分散在水中,油滴为分散相,水为分散介质,如牛奶即为一种O/W型乳状液;在油包水型乳状液中则相反,水以微小液滴分散在油中,水为分散相,油为分散介质,如人造奶油即为一种W/O型乳状液。
把水和油一起注入烧杯,稍静置就会出现分层,在分界面处形成一层明显的接触膜,加以强烈的振荡或者搅拌可使两者互相混合,但这种用机械的方法制成的分散状态是不稳定的,一旦静置,还会分层,如果在此体系中加入少量乳化剂,再进行搅拌混合,则油就可以以微小的液滴分散于水中,形成乳浊液,这种现象就叫乳化。乳化剂使用得当,乳浊液的稳定性就好,很难再分层。
实际上,任何界面两侧的两相都存在着极性差异,例如水-油系统,水相有极性而油相无极性,水-蒸汽系统,水相极性较强,而气相极性较弱,加入乳化剂后,界面上乳化剂分子亲水的一端趋向钻入水中,而疏水的一端趋向于进入无极性或极性较弱的一相中,而成定向排列,正是由于这一定向排列的特点决定了乳化剂的乳化性能。乳化剂分子就像一座桥一样将互不相溶的两相物质均匀、稳定地分散在一个体系中。食品是一种多成分、多相体系,也是一个界面体系,乳化剂的使用,降低了这些界面的表面张力,使物质处于一种均匀的、稳定的状态,改善和维持食品品质。能提高乳浊体的稳定性,在含脂饮料中(混浊型果汁、乳化香精和蛋白饮料等),使原不能相溶的油相和水相成为均匀的悬浮乳浊体。
1.2 起泡作用和消泡作用
发泡和充气作用 乳化剂中饱和脂肪酸链能稳定液态泡沫,故可用作发泡剂。而具有不饱和脂肪链的乳化剂能抑制泡沫,可在乳品和蛋白加工中用作消泡剂。
食品加工过程中有时需要形成泡沫,泡沫是气体分散在液体里产生的。由于泡沫的性质决定了产品的外观和味觉,恰当地选择乳化剂是极其重要的。
乳化剂的选择随产品需要而变化,通常固化的亲油表面乳化剂,如甘油单酸酯和甘油二酸酯以及司盘60与吐温60混合,其量从0.1%—1.0%变化,好的泡沫结构在食品如蛋糕、冷冻甜食和食品上做饰品物是必要的。
1.3 悬浮作用
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,分散颗粒大小0.1~100um。
用于悬浮液的乳化剂,对不溶性颗粒也有润湿作用,这有助于确保产品的均匀性,通常,亲水性乳化剂,如吐温类乳化剂,加入量为0.1%时效果较好。悬浮液乳化剂通常和稳定剂或增稠剂共用,在食品工业上,巧克力饮料是常用的悬浮液。
1.4 破乳作用
不同的乳化剂具有不同的乳化、破乳能力,而有时这种适当的破乳作用也是必需的。在许多需要破乳化作用过程中,如冰激凌的生产,常采用相反类型乳化剂或投入超出平衡所需要的乳化剂。根据乳浊液类型,采用强的亲水性乳化剂如吐温80,或亲油乳化剂,如甘油单油酸酯或甘油二油酸酯,用于破坏乳浊液。破坏泡沫的最好乳化剂随泡沫而变化,但在许多过程中,乳化剂含量为0.1%就能产生所需效果。食品如冰激凌,应仔细选择乳化剂,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。
1.5 络合作用
(1)对淀粉的络合作用
大多数乳化剂的分子中具有线型的脂肪酸长链,可与直链淀粉结合而成为螺旋状复合物,从而降低淀粉分子的晶体程度,并进入淀粉颗粒内部而阻止支链淀粉的凝聚,从而防止淀粉制品的老化、回生、沉凝。这种作用以高纯度的单硬脂酸甘油酯最为明显。
(2)对蛋白质的络合作用
在焙烤制品中,乳化剂可强化面筋网络结构,防止因油水分离所造成的硬化,增加韧性和抗拉力(如面条),以保持其柔软性,抑制水分蒸发,增大体积,改善口感(如馒头)。以二乙酰酒石酸甘油酯和硬脂酰乳酸钠(或钙)的效果最好。
乳化剂可络合淀粉。如在面包和蛋卷生产中,乳化剂可调理生面团,促进结构形成均匀,改善性能。面包碎屑的坚固性和淀粉结晶有关,理论上结晶与乳化剂有关,甘油单酸酯和甘油二酸酯已应用多年了,用来阻止颗粒状碎屑的坚固化。单甘油酯和二甘油酯用量占面粉质量的0.25%—0.5%。乳化剂在揉和好的生面筋结构中的作用是改善面筋体积和颗粒,增强面筋结构。乳化剂可以在面包生产中帮助脱模。
亲水乳化剂,如吐温和单甘油酯、二甘油酯混合,具有抗硬化作用和调理面团两个特性。
1.6 结晶控制
对结晶物质结构的改善 在糖果、巧克力制品中,可通过乳化剂以控制固体脂肪结晶的形成、晶型和析出,防止糖果返砂,巧克力起霜,防止人造奶油起酥油,巧克力和花生白脱乃至冰淇淋中粗大结晶的形成等。
在糖和脂肪体系中,控制结晶是乳化剂的又一种功能,典型的例子是乳化剂在巧克力、花生奶油和糖果涂层中用于控制结晶。
在巧克力生产中,乳化剂有助于形成细小的并能发出明亮光泽的脂肪酸晶体(这是由于外来光线从这些晶体里反射出明亮光泽),与不含任何乳化剂的巧克力相比,含有乳化剂的体系形成的晶体更细小且数量多。
乳化剂在花生奶油中起着结晶作用,在花生奶油里含有约50%的花生油,这些油在储藏过程中有分离的趋势,用乳化剂捕捉游离的花生油而阻止分离。甘油单酸酯和甘油二酸酯用量为1.0%-2.5%时,具有克服油分离的能力,它们也可以改善产品的可口性,在较大温度范围内提供方便的操作。
用少量合适的乳化剂实现糖体系结晶控制,如0.1%吐温60乳化剂,就能提高结晶速度、促进细小晶体形成,最普通的含有乳化剂结晶控制的例子是盘式涂层,0.01%—0.2%的吐温60,能减少1/3的糖果装盘时间。
1.7 润湿作用
乳化剂通常也具有润湿性,乳化剂的选择受润湿类型的控制。要用水润湿石蜡表面,加入少量的吐温80和甘油单、二油酸酯乳化剂混合物的水溶液,就能产生理想的效果,典型的混合物含有80份甘油单、二油酸酯和20份吐温80。粉末润湿是较难掌握的问题,由于快速润湿,粉末会结团或空气吸附而得不到理想效果,这样就对乳化剂的标准要求较高,通常吐温80用量0.4%就能产生较好的结果。
1.8 润滑作用
饱和的甘油单酸酯和甘油二酸酯对淀粉制品挤压都具有较好的润滑效果,能有效的用于食品加工过程。在乳脂糖、焦糖中占有0.5%—1.0%的固体甘油单酸酯和甘油二酸酯能减少对切块、拉条、包装物和消费者牙齿咀嚼时的强度和粘结力。
上面较为详细地介绍了乳化剂在食品工业中的作用,近年来有些新型的乳化剂兼有杀菌、防腐等多种功效。如一些混合酸的甘油酯,其综合使用性能和效果均优于通常的乳化剂。应当指出,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,正确选用食品乳化剂以及合理进行复配使用,达以最佳使用效果。
乳化剂在各主要食品中的作用
(1)面包、蛋糕类
①防止面粉中直链淀粉的疏水作用,从而防止老化、回生;
②降低面团粘度,便于操作;
③促使面筋组织的形成;
④提高发泡性,并使气孔分散、致密;
⑤促进起酥油乳化、分散,改善组织和口感。
(2)饼干类
①使起酥油乳化、分散,改善组织口感;
②提高面团亲水性,便于配料搅拌;
③提高发泡性,使气孔分散、致密。
(3)面条类
①减少成品水煮时淀粉的溶出,降低损失;
②增强弹性、吸水性和耐断性;
③提高面团的亲水性,降低面团粘度,便于操作。
(4)鱼肉糜和香肠等
①使所加的油脂乳化、分散;
②提高组织的均质性;
③有利于表面被膜的形成,以提高商品性和保存性。
(5)糖果类
①使所加油脂乳化、分散,提高口感的细腻性;
②可使表面起霜,防止与包装纸的粘连;
③防止砂糖(水相基)结晶。
(6)胶姆糖
①提高胶基的亲水性,防止粘牙;
②使各组分均质;
③防止与包装纸的粘连。
(7)果酱、果冻类 防止水分析出。
(8)冷冻食品 改善疏水组分的水现象,从而防止粗大冰结晶的形成。
(9)豆腐
①抑制发泡;
②提高豆浆的亲水性,使与豆渣充分分离,并因保水性的增强而使出浆率提高;
③提高固化成型后的保型能力。
(10)巧克力
①防止表面起霜,提高表面光泽度;
②降低粘度;
③提高耐热和保型能力。
(11)冰淇淋
①提高发泡能力;
②改善组织均匀性;
③提高耐热性,保持“干燥感”。
(12)果汁露
①促进冰结晶微小、稳定;
②提高发泡能力;
③提高耐热性。
(13)人造奶油及起酥油
①使人造奶油中的水分乳化、分散,防止水滴形成和分离;
②提高起酥、分散能力;
③提高被加工物料的使用效果(指工业用人造奶油和起酥油)。
(14)奶粉、可可粉等粉状制品
①防止结块、结团;
②提高湿润时的分散性;
③提高脂肪的稳定性。
(15)蛋黄酱、调味料
①促使油脂乳化、分散;
②提高组织的均匀度和成品的保存期。
3 乳浊液及乳化剂的亲水亲油平衡值
乳浊液是指2种或2种以上不相混溶的混合物,其中一种液体以微粒的形式分散到另一种液体里形成的分散体。乳浊液体系中,被分散相叫间断相(或内相),外部的液体叫连续相(或外相)。食品上主要包括胶态分散(增溶),及气体在液体中的分散(即发泡)等类型。液体、固体和气体混合成的乳浊液可以分为以下类型:①油滴分散到水介质里,通常指水包油(O/W)型乳浊液,油滴为内相,水为连续相;②水滴分散到油或脂肪介质里,通常指油包水(W/O)型乳浊液。水滴为内相,油或脂肪为连续相。
乳浊液可以是像水一样的液体,也可以像固体脂肪一样的黏性液体。它具有两相或多相食品系统的其他特性。牛奶是典型的天然乳浊液,奶油食品、色拉调味品等都是经过加工制得的乳浊液类型的食品。乳浊液类型的食品可根据内相含量多少分为低内相比(<30%),适中内相比(30%-70%)和高内相比(70%-77%)3种。牛奶、奶油、充气冰激凌、固体的蛋糕(糊状)、代用奶制品、奶酪及其涂抹食品等属于低内相比的水包油型乳浊液,重奶油、液体起酥乳浊液、肉类乳浊液、腊肉、香肠等属于适中内相比的水包油型乳浊液,蛋黄酱、色拉调味品等属于高内相比的水包油型乳浊液,奶油、人造奶油等属于低内相比的油包水型乳浊液。
2.1 乳浊液的性质 (教材P188)
乳浊液的性质包括物理性质和化学性质。乳浊液的性质与连续相的性质和连续相对内相的比例有关。乳浊液的一些重要性质有:
外观。乳浊液的外观随原料的颜色、折光率的不同及分散相颗粒的大小而变化。
分散性。乳浊液的分散作用与乳浊液类型有关,如果外相是水,乳浊液可分散到水或水溶性溶剂中,如果外相是油,它可以用油分散或稀释。食品上的乳浊液大多是水包油型的。
黏度。乳状液的黏度通常是随外相的黏度、外相对内相的比率和分散液珠、颗粒大小的变化而变化,所以乳浊液的黏度也取决于乳化剂的类型和浓度。
颗粒大小与乳化剂的类型、质量、制备乳状液的技术和组分的加入顺序有关。
微粒电荷。乳浊液的分散相都可以用电泳的方法判断微粒所带电荷,这种电荷可能是一种组分电离引起的或非离子乳浊液的电子摩擦引起的,这种电荷在离子体系中比在非离子体系中多得多。一般的说,颗粒小的微粒电荷能提高乳浊液的稳定性,高黏度乳浊液的微粒电荷对稳定性的影响比流体乳浊液小。
导电性。乳浊液的导电性是由连续相的导电性决定的,水包油型乳浊液的导电性好,而油包水型乳浊液的导电性差,因此,可用导电试验来判断乳浊液类型。
pH值。根据乳化剂特性,非离子乳化产品适用的pH值在3-10范围。
稳定性。稳定性是乳浊液的重要性质,稳定性要通过储藏的时间、黏度及储藏环境等来考察。
防腐。乳浊液在制备和使用过程中会受微生物的污染,商业出售的产品中 因含有防腐剂而不会出现微生物过速增长,用防腐体系保护乳浊液是很有必要的。
2.2 乳化剂的亲水亲油平衡
乳化剂都具有两亲分子结构特点,实际上乳化剂的乳化特性和许多功效通常是由其分子中亲水基的亲水性和亲油基的疏水性的相对强度所决定的,良好的乳化剂在它的亲水基和疏水基之间必须有相当的平衡。1949年格尔芬(Griffin)首先提出了乳化剂的亲水亲油平衡(hydrophilic lipophlic balance)的概念,并用HLB值表示乳化剂的亲水性。
比较不同乳化剂对水、油两相的亲合能力,衡量乳化剂的性能及其乳化程度最常用的指标是“亲水亲油平衡值”简称HLB值 (Value of Hydrophility,Lipophility Balance) 表示,规定亲油性为100%的乳化剂,其HLB值为0(以石蜡为代表),亲水性为100%者为20(以油酸钾为代表),其间分成20等分。通常将乳化剂对应的HLB值分为20个等值(以油酸C17H33COOH的HLB值视为标准,并且定为1;而油酸钾的HLB值为20)。以此表示其亲水、亲油性的强弱和应用特性(HLB值从0至20者是指非离子表面活性剂,绝大部分食品用乳化剂均属于此类;离子型表面活性剂的HLB值则为0至40)。在使用中可比较不同的乳化剂的HLB以选择相宜的加工体系。
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。HLB值越低,表示乳化剂的亲油的能力大于亲水的能力,亲油性越强,越易形成油包水(W/O)型的乳化体系;HLB值越高,则表示其乳化剂的亲水的能力大于亲油的能力,亲水性越强,越易形成水包油(O/W)型的乳化体系。水包油型的乳化体,即油分散于连续相水中。因此,凡HLB值小于10的乳化剂主要是亲油性的,而等于或大于10的乳化剂则具有亲水特征。一般讲而对混合使用的乳化剂,其HLB值有加和性,利用这一特性,可制备出不同HLB值系列的乳化剂体系或者复合型食品乳化剂。
(HLB值可以通过计算或通过乳化标准油实验来测定)(教材P190)
HLB值的测定和计算方法很多,通过测算可以得知乳化剂的亲水性和亲油性的相对大小和强弱,这对了解乳化剂的功效,正确使用乳化剂都有指导作用。
常用食品乳化剂的类型及HLB值见表9—3(教材P190-191)
2.3 HLB值与乳化剂的作用
乳化剂在溶液中有乳化、润湿、分散、增溶、起泡、消泡等一系列表面活性作用,HLB值与以上使用的关系见下图
可以看出,HLB值在很大程度上决定着乳化剂的使用性能。所以,有了HLB值,就可以在性质上了解乳化剂的亲油、亲水性,在应用上了解乳化剂的主要功能,再根据食品的组分、工艺要求,来选择所需要的乳化剂。比方说,要乳化一种食用油,在众多的乳化剂中使用哪个呢?首先就是根据这种油被乳化所需要的HLB值来选择具有相同和相近的HLB值的乳化剂。因此,在食品工业中只要涉及到乳化剂的使用,往往考虑的第一个指标就是HLB值。
应该指出:由于HLB值没有考虑分子结构的特异性,而乳化剂的性质、功效还与亲水、亲油基的种类、分子的结构和相对分子质量有关。实践证明不同种类的亲油基的亲油性强弱顺序排列如下:脂肪基>带脂烃链的芳香基>芳香基>带弱亲水基的亲油基。
2.4 乳浊液的制备 (教材P192)
在食品工业中,乳化剂的主要用途是制备乳浊液,乳化剂在其他方面的应用一般也先制成乳浊液再使用。
2.4.1 制备工艺
乳浊液的制备要根据不同的乳化对象来选择适当的乳化剂品种和适当的条件。乳浊液的制备是经验性很强的工作,想简单地把某种未知物进行乳化分散是不容易的事。总的说来,乳浊液的制备工艺应主要掌握好以下3个环节:确定、配比、调整。
(1)确定
首先,确定乳化剂的HLB值:各种油类乳化所要求的HLB值虽然可以查到,但为了更符合实际,还需要通过实验检测。用标准乳化剂SPan(司盘)系列和Tween(吐温)系列(表8—2)配成不同的HLB上值的复配乳化剂系列。以m(乳化剂):m(油):m(水)二5:47.5:47.5的质量比混合,搅拌乳化,静置24h或经快速离心后,观察乳浊液的分散情况来决定哪一个乳化效果好,以此确定乳化油所需HLB值。若所配乳浊液都很稳定,就减量再试,直到表现出差异。
阿特拉斯体系各种乳化剂的HLB值(见教材P193)表9-4
其次,根据HLB值确定乳化剂“对”:在上述工作中用Span、Tween乳化剂确定了被乳化物所需的HLB值。
第三,确定最佳的单一乳化剂:根据上述2步工作,再确定乳化效果最好的单一品种,如在一组乳化剂对中有HLB为8和HLB为6的2种乳化剂,两者的乳化效果可能不一样,而具有此HLB值的各种乳化剂的乳化能力可能也不一样,要根据实际需要选出效果最佳的。
第四,确定最佳乳化剂的用量:在实际应用中油、水会有不同的比例,乳化剂的用量也会有多有少,所以要根据实验确定出乳化剂的用量。
(2)配比 配比中要注意以下两点:①不同HLB值的乳化剂能产生不同类型的乳浊液,所以在使用复配乳化剂时,要使各组分的配比符合乳浊液类型的要求。②有时乳化剂的HLB值等于最佳乳化HLB值,体系会发生乳浊液类型的转相。这样的体系是刚好平衡的体系而不是所需的稳定体系,这种平衡的体系往往容易打破,是不稳定的,所以要调整乳化剂的配比,使其大体符合最佳HLB值,而避开相转变点。
(3)调整 调整是乳浊液试配工作中最后进行的完善工作,要注意以下3点:①调整乳化剂的比例,使之适合全液相,根据食品原料的实际情况,在乳浊液中加入香料、色素和防腐剂,并根据产品的要求在指定的水硬度范围进行。加入HLB调理剂,使其在乳浊液中起到缓冲效果,在一定范围内自动调整乳浊液的亲油、亲水平衡。②调整pH值,有些乳化剂在溶解时具有酸碱性,要根据实际要求调整乳浊液的pH值,调整时注意不要影响乳浊液的性质。③调整黏度,可以根据需要进行。如乳浊液黏度高了,提高乳化剂的HLB值可以降低其黏度,反之亦然。
实际上,乳浊液的配制工艺是可以根据实际情况进行繁、简、先、后的调整,并可集各家所长,互为补充。
2.4.2 乳浊液制备技术和设备
乳浊液制备技术按乳化剂的加入方式,主要分为3种:①乳化剂在油中法。先将溶有乳化剂的油加热,然后在搅拌条件下加入温水,开始为W/O型乳液,再继续加水可得O/W型的。此法用于HLB值较小的乳化剂。②乳化剂在水中法。将乳化剂先溶于水,在搅拌中将油加入,此法先产生O/W型乳液,若欲得W/O型乳液则继续加油至发生相转变。此法用于HLB值较大的乳化剂。③轮流加液法。每次只取少量油或水,轮流加入乳化剂。此法对于制备食品乳化液,如蛋黄酱或其他含食用油的乳浊液尤其适宜。
在实际工作中,究竟采用什么加入方式,要根据乳化剂的亲油、亲水特性作选择,而且往往要进行必要的组合变化。
乳化设备,要使制成的乳液有很好的质量,还要采用合适的混合设备。除乳化剂十分有效,在没有机械作用下体系就可以自动形成乳浊液的情况之外,一般乳化都需要强烈的机械搅拌。除了专用乳化机,在食品工业中还可使用混合搅拌机、胶体磨、均质机等设备进行乳化。
4 常用食品乳化剂及应用 (教材P197-210)
4.1 蔗糖脂肪酸酯(sucmse fatty acid ester) (教材P197)
又称脂肪酸蔗糖酯,简称蔗糖酯、SE,它由蔗糖与脂肪酸酯化反应制得,分为单酯、二酯和三酯、多酯,它即一分子蔗糖分别与一、二、三或多个脂肪酸分子所构成。蔗糖脂肪酸单酯的HLB值为10-16,亲水性强,二酯为7-10,三酯为3—7,多脂为1,蔗糖脂肪酸酯成品多为混合物。作为食品添加剂使用的脂肪酸多为软脂酸和硬脂酸,其乳化作用由分子内具有高亲水性的蔗糖分子和具有亲油性的脂肪酸基团所致。产品依蔗糖羟基酯化数不同,可获得从亲油性强到亲水性强的不同系列产品(表9-5)。
不同HLB值蔗糖的单酯率比较表(教材P198)表9-5
毒性:蔗糖脂肪酸酯毒性小,大鼠经口LD50>30g/kg。FAO/WHO规定ADI为0-10mg/kg。
使用:我国规定蔗糖脂肪酸酯可用于肉制品、香肠、乳化香精、冰激凌、糖果、巧克力、面包作乳化用,也可用做保湿膜的成分,用于橘子、苹果、鸡蛋保鲜,其最大使用量均为1.5g/kg。
在实际使用时,一般先用少量水或油使其溶胀后再加入所需的水或油,升温至60—80 ℃ 搅拌溶解,亦可先用乙醇或丙二醇润湿,再加水溶解。另外除严格掌握使用范围和最大使用量外,还应注意选择适宜的HLB值。
表9—6 蔗糖酯在各类食品中的应用
食品种类
适宜HLB的蔗糖酯
推荐使用量%
主要作用
面包、蛋糕
≥11
0.2~0.5
防止老化、提高发泡效果
人造奶油
≤8
2~5
提高乳化稳定性
起酥油
≤8
0.008~1.72
提高乳化稳定性
冰淇淋
≤8
0.1~0.3
提高乳化稳定性
巧克力
3~9
0.2~1.0
抑制结晶降低粘度
饼干
7
0.1~0.5
提高起酥性、保水性和防老化性,减少破损
胶姆糖基
5~9
0.5~3
提高可塑性、防止变形、改善保香性
速溶食品、固体饮料、奶粉等
15
0.5~2
助溶、减少沉淀
麦乳精
1 5
0.5
保持疏松、防止板结
口香糖、奶糖
2~4
5~10
降低粘度、防止油析或结晶,防止粘牙
调味料
5~7
0.5
防止淀粉糊脱水,提高保型性
面条、通心粉
11~15
0.2~1.0
提高粘度、张拉力和得率,减少面汤的混浊度
饮料
根据情况
≤0.1 5
着香、起浊、赋色、助溶、分散等,使产品均匀、稳定
4.2 单硬脂酸甘油酯(clycerin monostearate)
又称甘油单硬脂酸酯,简称单甘酯,具有良好的亲油性,是乳化性很强的油包水型(W/O)乳化剂,HLB值为3.8;市售有含40%单酯的混合酯和含90%以上的分子蒸馏单甘酯,其HLB为2.8—3.5。
毒性:单硬脂酸甘油酯经人体摄入后,在肠内可完全水解形成正常代谢物质,对人体无毒害,FAO/WHO(1985)规定ADI不作限制性规定。
使用:我国规定单硬脂酸甘油酯可按正常生产需要添加于各类食品中,如糖果、巧克力糖、饼干、面包、乳化香精、冰激凌等。
在糖果生产中,用于饴糖可降低熬糖黏度防止粘牙,用于奶糖可防止油脂分离,增加光泽并防止粘牙,还可防止巧克力砂糖结晶和油水分离,并增加细腻感,参考用量为0.2%—0.5%。
在面包生产中,可与SSL,CSL混用防老化,改良组织结构,增加柔性和体积。
分子蒸馏单甘酯乳化效果好于未蒸馏产品,在冰激凌中可防止冰晶生成或增大,并增加体积,参考用量为0.1%-0.2%,蒸馏单甘酯对面包直链淀粉复合指数可从未蒸馏的28提高至92,其乳化及保鲜作用提高2倍。
4.3 司盘类乳化剂(span,arlacel,sorbitan fatty acidester)
司盘类乳化剂是山梨醇酐脂肪酸酯的商品名,也有译为斯潘的。制备时由于所用的脂肪酸不同,可制得一系列不同的脂肪酸酯,因而有不同的HLB值和不同的性状(表9-7)。(教材P200)
不同的山梨醇酐脂肪酸酯为淡黄色至黄褐色的油状或蜡状物,有特异的臭气,其HLB值为1.8—8.6,可溶于水或油,适于制成O/W型和W/O型两种乳浊液。
毒性:本品安全性高,ADI为0-25mg/kg。
使用:我国规定司盘40可用于椰子汁,最大使用量为6.0g/kg;司盘60可用于椰子汁、果汁、牛乳、奶糖、冰激凌、面包、糕点、麦乳精、人造奶油、巧克力,最大使用量为3.0g/kg;奶油、人造奶油、咖啡、干酵母,最大用量10.0 g/kg;司盘65可作为软饮料混浊剂,最大使用量为0.05 g/kg;用于奶油、人造奶油、咖啡、干酵母、最大用量10.0g/kg;司盘80可用于椰子汁、果汁、牛乳、面包、人造奶油、糕点、奶糖和饮料,最大使用量除饮料为0.05g/kg以外,其余均为1.5g/kg。此外还可按正常生产需要用于水果蔬菜保鲜(涂膜)。
山梨醇酐单硬脂酸酯用于冰激凌可增大容积,用量为0.2%-0.3%;用于面包、糕点作起酥油的乳化剂,用量为面粉量的0.5%,可防止制品老化,改善品质;用于巧克力可防止起霜,以改善光泽,增进滋味,增强柔软性等,一般用量为0.1%—0.3%;用于口香糖胶基可改善胶基品质,一般用量为0.5%-2%;用于奶糖可使油脂分散均匀,防止起霜,添加量为油脂量的5%-10%;此外,用于面包还可使油脂与面粉混合均匀、膨胀良好、防止老化等,添加量亦为油脂量的5%—10%。
表9-8 失水山梨醇单硬脂酸酯在食品中的应用
食品种类
推荐使用量%
主要作用
起酥油
0.3
提高乳化性和赋予适量流动性
人造奶油
1
乳化稳定
蛋黄酱
0.3
赋予流动性,提高乳化性
冰淇淋
0.3
使油脂分散,提高乳化性
巧克力
1
防止起霜,与吐温60复配使用还可提高光泽、改善口感和风味
口香糖
0.4
增强原料的亲和性,防止粘牙,提高制品的可塑性和柔软性
泡泡糖
0.4
便于生产操作,防止成品粘牙,提高可塑性和柔软性
速溶食品、固体饮料等
≤1
提高分散性
面包、糕点
≤0.3
提高乳化性和保鲜度
果汁饮料、牛乳
0.3
提高稳定性
4.4 吐温类乳化剂 (教材P201)
吐温类乳化剂(P01ysorbate/tween)是由司盘(span)在碱性催化剂存在下和环氧乙烷加成,精制而成。也称为聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯。由于其脂肪酸种类的不同,可有一系列产品,其HLB值见表8-6。(教材P202)
FAO/WHO食品添加剂法规委员会许可使用的为聚氧乙烯(20)山梨醇酐脂肪酸酯,包括聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯(吐温20,HLB值16.7)、聚氧乙烯山梨醇酐单软脂酸酯(吐温40,HLB值15.6)、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯(吐温60,HLB值15.0)、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯(吐温80,HLB值14.9)。
毒性:由吐温80到吐温20,其HLB值越来越大,是因为加入的聚氧乙烯增多之故。聚氧乙烯增多,乳化剂的毒性则随之增大,故吐温20和吐温40很少作为食品添加剂使用,食品上主要使用吐温60和吐温80,其ADI为0—25 mg/kg。
性状与性能:吐温60为山梨糖醇聚氧乙烯与单硬脂酸部分酯化而成的非离子型乳化剂, HLB值14.6,常温下耐酸、碱及盐、为O/W型乳化剂。
吐温80为山梨糖醇氧乙烯与单油酸部分酯化而得的非离子型乳化剂, HLB值为15.0,常温下耐酸、碱、盐,为O/W 乳化剂。
使用:我国规定,吐温60可以用于面包,最大使用量2.5g/kg,乳化香精,最大使用量1.5g/kg;吐温80可以用于冰激凌、雪糕,最大使用量1.0g/kg,牛乳,最大使用量1.5g/kg。
国外广泛使用吐温60作糕点乳化剂,用量为0.45%,用于面包、糖果及可可制品涂层时,一般用量约0.5%,巧克力乳化用量约0.05%。吐温80在糖果、糕点中应用较少,主要用于乳制品,如冰激凌中最大用量为1.0g/kg,牛乳中最大用量为1.5g/kg。
在实际生产中,吐温和司盘常常混用,两者混合比例依所需的HLB值而定。见表9-9。
表9-9 HLB值与不同乳化剂的混合比
HLB值 乳化剂
HLB值 乳化剂
2 8%司盘80+92%司盘85
4 88%司盘80+12%司盘85
6 83%司盘肋+17%吐温80
8 65%司盘80+35%吐温80
10 46%司盘80+54%吐温80
14 28%司盘肋+72%吐温80
16 60%n~温20+40%吐温80
18 10%吐温20
4.5 大豆磷脂与改性大豆磷脂 (教材P202)
大豆磷脂亦可简称为磷脂,由生产大豆油的副产品提制而成。
表9—10 大豆磷脂的组成
大豆磷脂成分
粗磷脂含量/%
精制磷脂(脱油磷脂)含量%
磷脂
磷酸胆碱(PC)
13~1 6
20~23
磷酸胆胺(PE)
14~17
21~24
磷酸肌醇(PI)
11~14
18~22
磷脂酸(PA)
3~8
6~12
未测定的磷脂
5~10
8~13
总糖脂
约6
约11
总中性脂类
38.5~40
约2.5
大豆磷脂一般是卵磷脂、脑磷脂和肌醇磷脂的混合物,其卵磷脂含量约在20%以上,有的国家如美国常用卵磷脂来统称这一混合物。近来,人们为了改善其使用性能,除进一步精制外,还可将其制成很少有异臭,并且稳定性良好的固体颗粒或粉末,味美,冷水中也容易分散,且富有润湿力,并且有良好的分散特性。
毒性:本品是大豆的天然成分,安全性高,FAO/WHO(1985)规定ADI不需要规定。
使用:大豆磷脂广泛应用于糖果、饼干、糕点、冰激凌和人造奶油等食品。在巧克力中添加本品可降低巧克力浆稠度,便于注模,最大用量一般不超过0.5%。生产饼子时添加本品则脂肪容易混合均匀,并防止粘辊,改善饼干质量,用量一般为面粉的0.1%-2%。
改性大豆磷脂是以天然大豆磷脂为原料,经过乙酰化和羟基化改性及脱脂后制成。 改性大豆磷脂的水分散性、溶解性及乳化性等均比大豆磷脂好,因而乳化效果更好,用量更少,同样可应用于多种食品之中。
表9-11 大豆磷脂在食品中的应用
食品种类
FA0/WH0推荐用量/%
日本推荐用量%
主要作用
面包、饼干、蛋糕
按生产需要
0.2~0.5
防止老化、抗氧化
人造奶油、起酥油
0.5
0.1~0.5
提高乳化稳定性
面条
0.3~0.5
增强韧性,熟后不变形
巧克力
0.5~1.0
0.2~0.5
赋予产品光泽、改善口感、防止起霜、降低精炼黏度
乳脂糖
0.5~1.0
1.0
赋予产品光泽、改善口感、防止起霜
冰淇淋
0.5
改善口感、防止乳糖结晶
肉类
根据生产需要
改善口感
速溶食品、可可粉、可可糖等
1
助溶、减少沉淀
速溶奶粉、婴儿食品
0.5
助溶,均匀
干酪
0.5
改善口感、抗氧化
饮料
0.1~1
改进饮料的组织结构,提高产品稳定性和保鲜性
毒性:ADI不需规定。
使用:我国规定改性大豆磷脂可在人造黄油、饼干、面包、糕点、方便面、通心粉、巧克力、糖果、肉制品中,按正常生产需要使用。
使用 乳化剂、脱模剂、品质改良剂。
虽然磷脂在食物中广泛分布,但由于食物的精加工使磷脂大量丢失,严格的杀菌又破坏了磷脂的生理活性。因此,当前人们普遍处于磷脂缺乏状态。磷脂具有健脑、防衰老、保护脂肪、促进细胞再生及促进皮肤组织的生长等生理功能。自上世纪70年代以来,欧美等国就把磷脂用于保健食品。在美国,磷脂及其保健品的销售仅次于复合维生素和维生素E而名列第三。磷脂除有卓越的生理功能外,还具有乳化、抗氧化、抗溅散、催长和包埋等作用,如表9—12。
表9—12磷脂在食品中的应用
食品名称
磷脂的功能
产品例
焙烤食品
改善面粉谷朊蛋白的性能
面包
乳化作用
蛋糕
抗氧化作用
馅饼
湿润剂
半成品
糖果
提高结晶速率和透明度
冰糖
促进脂肪的转移
巧克力
降低粘度
巧克力
软化作用
口香糖
抗老化剂
口香糖
奶制品
稳定剂/乳化剂
冰淇淋
热稳定作用
再制奶
乳化剂/抗溅剂
人造黄油
酶基质/乳化剂
代乳品
磷脂可以多种形式应用于食品乳状液中。通常,它主要是与其他乳化剂和稳定剂相结合而起乳化作用。磷脂可用于水/油(W/O)和油/水O/W)型乳状液中。但是,由于其本身的特性,决定了它对盐较敏感。实验结果表明,当盐度超过5%、pH小于4时,磷脂的功能特性有所降低。在人造奶油、糖果、巧克力、速溶食品以及面包等食品中,其用量一般小于1%。
磷脂的抗油脂氧化作用目前已在油脂生产中得以应用。实验表明,磷脂在油中含量大于0.2%,可以显著地提高菜籽油、葵花籽油和大豆油的抗氧化性,如在60℃贮存条件下,可以保存8周。人造卵磷脂在有cu、Fe、Mn等离子存在的情况下,其抗氧化作用很高,其原因在于,它们可以提高油脂中的过氧化物及过氧化氢的分解活性。卵磷脂对鱼油的抗氧化作用实验表明,含丙酮不溶物达65%的卵磷脂具有很大的抗氧化作用。聚合物实验也表明,卵磷脂含量达到10%时,鱼油的聚合反应要在10 h以上发生。只是油的颜色随贮存时间的延长而加深,温度越高,颜色变化越快。
应用实践表明,磷脂可以取代乳脂肪球表面的蛋白质(如β一酪蛋白),从而提高浓缩奶及再制奶的热稳定性。在pH6.3~7.1范围内,不论在均质前或均质后加人大豆卵磷脂,其对再制奶的热稳定作用都很有效。
在油炸食品中,最佳的乳化剂是卵磷脂,其优点是能在较长的时间内保持所需要的发泡能力,同时又能防止食物粘连和焦化,以及它只使油脂介质发泡而不发生明显的喷溅。同时,由于发泡作用人为地增加了热传导介质的体积,从而明显地减少了烹炸食物所用油脂的用量。适于炸制的食物有肉类、鱼类、家禽和蔬菜。例如,鸡块、鸭片、猪排、鱼片或菜条等。
卵磷脂的一个最新的应用是作为食用香料的微胶囊化载体。因为风味物质能与脂质体糅和而形成稳定的微胶囊。在微胶囊制作中,硬卵磷脂与软卵磷脂的比例一般为1:1~4:9。这样使得风味成分的释放温度在28~40℃,即可人口即化。硬卵磷脂增加,则释放温度提高。
磷脂可以提高发酵产物的发酵速度,可用于发酵食品的生产。如在面包及糕点的制作中,0.3%~0.8%的磷脂添加量即可显著地增强面粉酵母和乳球菌的活性。
把单甘油酯和卵磷脂的混合物加入到面团中,可以防止面团的干瘪。这种混合物还因其亲水性,使之容易在面团中分散。
在干酪生产时,加入0.05%的卵磷脂,可以提高干酪的产量和质量,使干酪质地细腻,延长产品的货架寿命。在奶粉生产中,如果加人0.35%~0.50%的卵磷脂,可使其在6℃温度下10 s内即被润湿并散开,提高了冲调性。这种湿润性可在室温下保持稳定1年以上。
磷脂是良好的天然乳化剂,我国《食品添加剂使用卫生标准》规定可按生产需要适量用于各类食品中。用于人造黄油(硬脂化、氢化油),起乳化、防溅、分散等作用,最大用量为0.10%~0.35%;用于油脂乳化剂,起油水乳化作用,乳化油可以代替纯油脂,有改进食品质量、节约食品加工用油的效果;在巧克力中添加0.2%~0.3%,起保形、润湿作用,能防止因糖分的再结晶而引起的发花现象;糖果中添加0.5%,对含有坚果及蜂蜜的糖果,能防止渗油及渗液作用,对口香糖能起留香作用;焙烤食品中添加为面粉质量的0.2%~0.3%,对饼干起到酥、节油、赋形的作用;对提浆月饼能防止硬化,改进吸湿性和节油;对中式点心质量起到保油止渗作用,改善过腻口感;对面包能起增大体积,改良内部结构及改善风味、口感等良好作用;用于方便面、通心粉,起到润湿分散、乳化、稳定作用。
4.6 硬脂酰乳酸钙(calcium stearoyl lactylate)
硬脂酰乳酸钙又称硬脂酰乳酰乳酸钙,简称CSL,
毒性:小鼠经口LD50为1.098 5g/kg,FAO/WHO(1985)规定ADI为0—20mg/kg。
使用:硬脂酰乳酸钙是一种疏水性的乳化剂,我国规定可用于糕点和面包,最大使用量为2.0g/kg。用做面包的品质改良剂,易与小麦粉中的面筋胶体结合,可使面筋的性质得到改善。当小麦粉与水混合时,可以大大地增加面筋的稳定性和弹性,进而可以增加小麦面粉面团的耐揉性。这种特性对于面包生产的机械化、自动化、连续化操作极为有利,并可使面包品质均一,面团不发黏,一般用量为小麦粉的0.5%,添加时可先取数倍于硬脂酰乳酸钙的小麦粉与其充分混匀后,再与全部小麦粉混合。
4.7 硬脂酰乳酸钠(sodium stearoyl lactylate)
硬脂酰乳酸钠又名硬脂酰乳酰乳酸钠,简称SSL。本品具有吸湿性,为油包水(W/O)型乳化剂。 毒性:ADI为0-25mg/kg。
使用:硬脂酰乳酸钠的使用参见硬脂酰乳酸钙。
4.8 木糖醇酐单硬脂酸酯(polyoxyethylone xyntan monostearate)
木糖醇酐单硬脂酸酯亦称失水木糖醇酐单硬脂酸酯,简称LS-60M。本品为亲油性乳化剂,其性能与甘油单硬脂酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯相似。
毒性:小鼠经口LD50>9.5g/kg,大鼠经口LD50>10.0g/kg。ADI为0—25mg/kg。
使用:我国规定,木糖醇酐单硬脂酸酯可用于糖果、人造奶油,其最大使用量为5.0g/kg;用于糕点、面包,最大使用量为3.0g/kg;用于乳化香精,最大使用量为40.0g/kg;在汽水中的用量不超过0.04g/kg。
4.9 丙二醇脂肪酸酯(propylene glycol fatty acid ester)
丙二醇脂肪酸酯无气味或稍有香气和滋味,纯丙二醇单硬脂酸酯的HLB值为3.4,是亲油性乳化剂,不溶于水(与热水激烈搅拌混合后可乳化),溶于乙醇、乙酸乙酯、氯仿等有机溶剂。
毒性:FAO/WHO(1985)规定ADI为0~25mg/kg。
使用:按我国食品添加剂使用卫生标准,丙二醇脂肪酸用于糕点,可缩短糕点配合料的混调时间,改善制造过程,防止制品老化和增大制品体积,用量为0.05%~0.2%。 日本和美国除将本品用于面包和糕点外,还用于人造奶油和冰激凌中,在人造奶油中主要起防止水滴分离和水分“飞溅”的作用,在冰激凌中主要起提高发泡性和保形性作用。
4.10 酪朊酸钠(sodium caseinate)
酪朊酸钠即酪蛋白酸钠,用凝乳酶或酸沉淀法(如盐酸、硫酸)制取生酪蛋白,然后将其在水中分散、膨润,再添加氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠的水溶液,经蒸发喷雾干燥或冷冻干燥后即得。
酪朊酸钠具有良好的乳化作用和稳定作用,它还能起增黏、粘结、发泡、稳泡等作用,也常用于蛋白质强化。因其为水溶性乳化剂,应用广泛。
毒性:LD50为400—500g/kg。FAO/WHO(1985)规定ADI不作限制性规定。美国食品药物管理局将其列为一般公认安全物质,无毒性。
使用:按我国食品添加剂使用卫生标准规定:酪朊酸钠可用于肉类及水产肉糜制品、冰激凌、椰子汁以及饼干、面包、面条等谷物制品,可按正常生产需要添加。 酪朊酸钠可使香肠中脂肪分布均匀,增强肉的黏结性,还可提高鱼糕弹性,用量为0.2%~0.3%。
4.11 酯胶(cerol ester of wood rosin)
即松香甘油酯,主要成分为三松香酸三甘油酯和少量单、双松香酸甘油酯。
酯胶为亲油性乳化剂,具有稳定饮料的作用,可用于调整柑橘类精油的密度。
毒性:小鼠经口LD50>20g/kg。美国食品药物管理局将其列为一般公认安全物质,无毒性。
使用:按我国食品添加剂使用卫生标准,酯胶可用做饮料的稳定剂,用量在成品饮料中不得超过0.05%;在口香糖基础剂中作为咀嚼成分,用量不得超过0.1%。
4.12 田菁胶(sesbania gum)
田菁胶是由豆科植物田菁的种子胚乳中提取的一种天然多糖类高分子物质,其主要成分为D—半乳糖和D—甘露糖,以1:2组成。
田菁胶可用做食品的乳化剂、增稠剂和稳定剂,以改善食品的质量。这主要是由于它溶于水中形成水溶性亲水胶,可使增稠、稳定和乳化性明显增高。
ADI为6.22mg/kg。
按我国食品添加剂使用卫生标准,田菁胶主要用于冰激凌生产,可改善制品组织,提高制品品质,用量为0.05%。
此外,与其极为相似的角豆胶在国外使用的范围极为广泛,如用于乳制品、肉制品、鱼及其制品、果酱、糖果、婴儿食品等,用量为0.1%—1.0%。
4.13 三聚甘油单硬脂酸酯(tripolyglycerol monostearates)
三聚甘油单硬脂酸酯是良好的乳化剂,用于面包、糕点生产中,能对面包组织起软化作用,能延缓淀粉老化,保持面包柔软,延长保鲜期;用于冰激凌生产中,可使糕体组织细腻滑爽、体积增大、质地干燥疏松,防止固相分离而导致质量劣变。本品还具有消泡能力。
毒性:三聚甘油单硬脂酸酯对人体无毒害。ADI不需规定。
使用:按我国食品添加剂使用卫生标准,三聚甘油单硬脂酸酯可用于糕点、面包和冰激凌,其最大使用量分别为0.1 g/kg和1—3g/kg。三聚甘油单硬脂酸酯还用做食品生产中的消泡剂。
4.14 蔗糖乙酸异丁酯
蔗糖乙酸异丁酯(Sucrose acetate isobutyrate),亦称乙酸异丁酸蔗糖酯。本产品分子中蔗糖的羟基全部被酯化,故无表面活性,主要起调节油相密度的作用。具较强亲油性。
毒性:小鼠经口LD50>21.5g/kg,ADI为0-2.5mg/kg。
使用:蔗糖乙酸异丁酸酯主要用做乳化香精的油相密度调节剂,乳化香精中用量为7%,配于汽水中相当于0.014%。
使用蔗糖乙酸异丁酸酯时通常还需要与乳化剂和乳化稳定剂相配合。
4.15 甘油双乙酰酒石酸单酯
甘油双乙酰酒石酸单酯(diacetyl tartaric acid sters of monoand diglycerides,diacetvltartartaric and fatty acid esters ofglycero1),亦称二乙酰酒石酸单甘酯,简称DATEM。本品具有良好的亲油性,为W/O 型乳化剂,具有良好的发泡性能。
毒性:小鼠经口LD50>10g/kg,ADI为0—50mg/kg。
使用:按我国食品添加剂使用卫生标准,甘油双乙酰酒石酸单酯可用于人造奶油、打搅奶油、面包、糕点,最大使用量为10g/kg。
添加后可使人造奶油、打搅奶油软滑细腻。与单甘酯,SSL、CSL、蔗糖酯合用于面包可使麦面中结合脂游离,外形美观、保鲜期长,参考用量为0.4%—0.5%;用于糕点可作为发泡剂,缩短打搅时间(只需5-7 min)且组织细腻、 口感好。
4.16 松香甘油酯及氢化松香甘油酯
松香甘油酯和氢化松香甘油酯俗称酯胶,分别由松香或氢化松香酯化制得,均为浅黄色透明、玻璃状固体,较脆,无臭,无味,不溶于水和乙醇,可溶于大多数低分子芳香族和脂肪族碳氢化合物、路烯、酯、酮、桔油和精油等。软化点也很相似,分别为80~90℃和78~88℃。本品安全性高。
我国规定:松香甘油醋可用作口香糖胶基剂,最大使用量为1.0g/kg,用于乳化香精时最大使用量为100.0g/kg(相当于汽水0.1g/kg)。
氢化松香甘油酯可用于饮料,最大使用量为0.1g/kg,用于口香糖和乳化香精时,其最大使用量均为100g/kg。
本品用作口香糖胶基时与其他物料有较好的相容性,并具有咀嚼柔和等特点,用于乳化香精时可提高产品(如饮料)的混浊度和稳定性。
乳化剂的进展
世界上消费量最大的乳化剂有5类。其中最多的是脂肪酸甘油酯,约占总量的53%。其余为脂肪酸蔗糖酯和脂肪酸山梨糖醇酯约占10%,脂肪酸丙二醇酯约占6%,磷脂约占20%。
近年来,以甘油酯为主体的系列产品得到不断发展。如亲水性很强的乙氧基甘酯专用于面包、面团的调节。单甘酯的二乙酰基酒石酸酯具有很大的亲水性。柠檬酸单甘酯在人造奶油中有良好的亲水性。各种聚甘油酯具有宽范围的HLB值,其耐酸、耐热、乳化稳定性均优于脂肪酸蔗糖酯,可广泛用于各种酸乳、酸奶油、酸性饮料、蛋黄酱等中,具有乳化、增溶、分散、稳定、增稠、消泡等不同用途。美国年生产约7 000 t,日本约600 t。
脂肪酸蔗糖酯亲水性强,适用于O/W型乳浊体,广泛适用于含脂量低于10%、面粉量高于60%的面食制品,可延长老化时间,增加持水能力,提高成型性,提高面包的弹性或饼干的松脆度及蛋糕的多孔松软感和奶油状口感,但工艺复杂,成本较高。
缩合磷酸盐是一种聚合介电体,能吸附于胶体粒子表面,其阳离子可与脂肪酸皂化,阴离子可与酪蛋白结合,从而使每个脂肪球包覆一层蛋白质膜,以防止脂肪球的聚集,同时具有乳化性能。如乳、肉中的蛋白质可被焦磷酸盐所溶解,生成外圈由磷酸盐保护的脂肪小球,提高了脂肪的乳化能力。同样,可稳定牛奶的蛋白质,防止发生胶凝分层。
附:复配型乳化剂、稳定剂、增稠剂(Mixed Emulsifiers.Stabilizers and Thickeners)(质量分数)
①水产肉糜制品乳化起泡剂,糊状:单甘油酯12,蔗糖脂肪酸酯13,山梨糖醇酐脂肪酸酯8,天然物27,D-山梨糖醇溶液40。
②松蛋糕乳化起泡剂,糊状:单甘油酯10,蔗糖脂肪酸酯10,山梨糖醇酐脂肪酸酯5,天然物30,D-山梨糖醇溶液40。
③馅类稳定剂,粉末:D-山梨糖醇20,泛酸钠2,葡糖酸-δ-内酯30,碳酸氢钠30,烧明矾18。
④豆腐乳化剂,粒状粉末:单甘油酯77,丙二醇脂肪酸酯0.6,碳酸钙20,大豆磷脂2.1,硅树脂O.3。
⑤豆腐乳化剂,粒状粉末:单甘油酯92.5,碳酸镁3,大豆磷脂4,硅树脂0.5。
⑥腌菜增稠剂,粉末:天然物20,CMC 30,丙二醇藻朊酸酯40,聚丙烯酸钠10。
⑦冰淇淋稳定剂,粉末:藻酸丙二醇酯1l,CMC 15,聚磷酸钠9。
⑧冰淇淋、牛奶冻乳化稳定剂:单甘油酯45,天然物48.5,碳酸氢钠3.2,富马酸1.8,硫酸钙1.5。
⑨糕饼、松蛋糕乳化起泡剂,糊状:单甘油酯8,蔗糖脂肪酸酯9.5,山梨糖醇酐脂肪酸酯7,天然物41.35,D-山梨糖醇溶液27,丙二醇7,香料0.15。
⑩蛋糕、水产肉糜制品乳化起泡剂,糊状:单甘油酯7,蔗糖脂肪酸酯12,山梨糖醇酐脂肪酸酯6,D-山梨糖醇30,丙二醇5。
⑾松蛋糕乳化起泡剂,糊状:单甘油酯8,蔗糖脂肪酸酯10,山梨糖醇酐脂肪酸酯5,丙二醇5,D-山梨糖醇25。
⑿松蛋糕乳化起泡剂,糊状:单甘油酯14,蔗糖脂肪酸酯8,山梨糖醇酐脂肪酸酯5,丙二醇酯1,丙二醇7.5,D-山梨糖醇20。
⒀松蛋糕耐油性乳化起泡剂,糊状:单甘油酯9,脂肪酸蔗糖酯12,山梨糖醇酐脂肪酸酯6,甘油6,D-山梨糖醇25。
⒁蛋糕预制粉、奶油预制粉乳化起泡剂,粉末:单甘油酯4,脂肪酸蔗糖酯20,山梨糖醇酐脂肪酸酯2,天然物74。
⒂焦香乳脂糖等糖果乳化剂,片状:单甘油酯30,脂肪酸蔗糖酯15,山梨糖醇酐脂肪酸酯15,大豆磷脂25。
⒃饮料等用乳化剂,片状:单甘油酯50,脂肪酸蔗糖酯25,山梨糖醇酐脂肪酸酯25。
⒄饮料等用乳化剂,粉末:单甘油酯28,脂肪酸蔗糖酯19,山梨糖醇酐脂肪酸酯14,天然物17,酪蛋白酸钠22。
⒅人造奶油乳化、稳定、增稠剂,糊状:单甘油酯40,脂肪酸蔗糖酯20,山梨糖醇酐脂肪酸酯35,大豆磷脂5。
⒆调味料乳化稳定剂,粉末:脂肪酸蔗糖酯30,天然物70。
⒇面条类乳化剂,粉末:a.单甘油酯60,大豆磷脂5;b.单甘油酯30,天然增稠剂13。
(21)面条用改良剂、乳化剂,粉末:天然物30,大豆磷脂70。
(22)糕饼乳化油脂,糊状:a.油脂89.5,卵磷脂0.5,丙二醇脂肪酸酯7,单甘油酯3.b.油脂71,卵磷脂2,丙二醇脂肪酸酯15,单甘油酯12。
(23)起泡剂,糊状:D山梨糖醇30,脂肪酸蔗糖酯15,山梨糖醇酐脂肪酸酯10,单甘油酯5,丙二醇2。
(24)发泡饮料用发泡剂,颗粒:酒石酸40,碳酸氢钠45,乳糖10,色素等5。
思考题
1、食品乳化剂的概念及分类?
2、什么是HLB值? 乳化剂的HLB值与其作用性质的关系.
3、简述乳化剂在食品工业中主要作用,阐明其机理以及如何正确使用食品乳化剂?