食品添加剂h乳化剂ppt课件

第八章 乳化剂,Emulsifiers Emulsifying agents,内容,* 乳浊液和乳化剂的定义 * 乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB值) * 乳化剂的种类和分类 * 乳化剂的作用* * 常用乳化剂的特性与应用* * 乳化剂的主要应用食品* * 乳化剂使用注意事项 * 乳化剂应用实例,引言：品质改良剂,- 乳化剂、增稠剂、膨松剂、面粉处理剂被统称为“品质改良剂”。 -所谓“品质改良剂”是一类用于改善和稳定流体食品各组成的物理性质和组织结构的一类添加剂，其作用是赋予食品一定的形态和质构，满足食品加工工艺性能。,一、乳浊液、乳化剂的定义,1、乳浊液的定义及分类 定义 乳浊液(emulsions)是指一种细小液滴(0.0110 m) 分散在与其互不相溶的液体中的分散体系，又叫乳状液。 In English: An emulsion is a system consisting of at least one immiscible liquid intimately dispersed in another in the form of droplets, whose diameter, in general, ranges in 0.1-10m.,一、乳浊液、乳化剂的定义,-被分散的相叫间断相(分散相、内相)，外部的液体叫连续相(外相)。 -习惯上一相叫油相，一相叫水相。 -从广义来讲，许多食品本身是一种乳浊液，如豆奶、牛奶、人造奶油。食品中的乳浊液，水相往往包括水及极性大的亲水性物质，油相包括油脂及极性小的疏水性物质。,一、乳浊液、乳化剂的定义, 稳定乳浊液的方法： -降低两相界面张力：如添加乳化剂。 -使粒子表面带上相同电荷以产生斥力，如添加离子型乳化剂。 -添加大分子物质，提高乳浊液的粘度，如使用增稠剂。,一、乳浊液、乳化剂的定义,2、乳化剂的定义及作用原理 定义 能使互不相溶的油相(疏水性物质)与水相 (亲水性物质)形成稳定乳浊液的一类具有亲水基(hydrophilic groups)和亲油基(疏水基, hydrophobic groups）两种基团的物质, 是一种表面活性剂。 In English: Substances which possess both hydrophilic and hydrophobic groups in their molecules and can cause the mixtures of two immiscible liquids to form stable emulsions.,一、乳浊液、乳化剂的定义,-亲水基：一般是溶于水或能被水浸润的基团，如-OH、-COOH等。 -亲油基：一般为与油脂中烷烃相似的碳氢化合物长链。 -这两种基团一般分布于乳化剂分子的两端，形成不对称结构。,一、乳浊液、乳化剂的定义, 作用机理 -降低两相界面张力。 -在分散相表面形成保 护膜。 -赋予粒子电荷,使粒 子产生静电斥力。,二、乳化剂的亲水亲油平衡值,1、定义 亲水亲油平衡值（hydrophilic lipophilic balance, 简称 HLB值）：是指乳化剂分子的亲水基和亲油基两者亲和力平衡后所表现的综合效果。 差值式：HLB=亲水基的亲水性亲油基的憎水性 比值式：HLB=亲水基的亲水性亲油基的憎水性 -乳化剂的HLB范围一般为0-20。 - HLB越小, 亲油性越大；HLB越大, 亲水性越大;,二、乳化剂的亲水亲油平衡值,-各种乳化剂都有特定的HLB值，而蔗糖酯依其单酯、多酯比例不同有HLB3-16的不同产品 （连接）。(课本P190表8-1) -HLB 在3-6的乳化剂最适合W/O型乳浊液，而8-18的乳化剂最适合O/W型乳浊液。 -非离子乳化剂的HLB值具有加和性： HLB=(mA HLBA+mB HLBB)/ (mA + mB) 式中： mA 、 mB 乳化剂A和B的质量； HLBA、HLBB A和B的HLB值；,二、乳化剂的亲水亲油平衡值,例如： *单硬脂酰甘油酯 （单甘酯） 3.8 。 *丙二醇单硬脂酸酯 3.4 。 * 硬脂酰乳酸钠（SSL） 8.3 。 *聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯(吐温60） 14.9 。 *蔗糖酯依其单酯、多酯的比例不同而HLB有3-16不同的产品。,二、乳化剂的亲水亲油平衡值,不同酯化度蔗糖酯的HLB值,二、乳化剂的亲水亲油平衡值,2、 HLB值的意义 -是反映乳化剂性质和用途的主要指标。,二、乳化剂的亲水亲油平衡值,二、乳化剂的亲水亲油平衡值,-是选择乳化剂的重要参考依据,食用油脂乳化时适用的HLB值,三、乳化剂种类和分类,1. 种类：我国允许使用的乳化剂约30种。 (1)甘油酯类 (glycerides)：9种 -单硬脂酸甘油酯(单甘酯) -双乙酰酒石酸单(双)甘油酯 -乙酰化单甘油脂肪酸酯 -辛、葵酸甘油酯 -松香甘油酯（酯胶) -氢化松香甘油酯 -三聚甘油单硬脂酸酯 -聚甘油单硬脂酸酯 -聚甘油单油酸酯,-脂肪酸甘油酯类,-有机酸脂肪酸甘油酯类,-松香甘油酯类,-聚甘油脂肪酸酯类,三、乳化剂种类和分类,脂肪酸甘油酯结构,RCOOH,+,甘油,脂肪酸,脂肪酸甘油酯,CH2OOCR CHOH CH2OH,三、乳化剂种类和分类,CH2OH,+,RCOOH,RCOOCH2,RCOOCH2,一酯,二酯,三酯,(2)蔗糖酯 (sucrose esters)：2种 -蔗糖脂肪酸酯：由蔗糖和食用脂肪酸所形成的单酯、二酯和三酯的混合物，脂肪酸可为硬脂酸、棕榈酸和油酸等。 -乙酸异丁酸蔗糖酯：由乙酸、异丁酸与蔗糖反应而成。,三、乳化剂种类和分类,(3) 山梨糖醇脂肪酸酯 (sorbitol fatty acid esters):包括2类 *山梨醇酐脂肪酸酯类( Span,司盘)：由山梨醇和脂肪酸进行酯化反应并脱水而成。 *聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯类（Tween, 吐温）：由司盘在碱性条件下和环氧乙烷反应而成，亲水性比司盘大大提高。,三、乳化剂种类和分类,山梨醇酐脂肪酸酯结构式,+,RCOOH,聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯结构式,三、乳化剂种类和分类,山梨醇酐脂肪酸酯包括(5种)： -Span 60-山梨醇酐单硬脂酸(18:0)酯； -Span 65-山梨醇酐三硬脂酸酯； -Span80-山梨醇酐单油酸(18:1,9C)酯； -Span40-山梨醇酐单棕榈酸(16:0)酯； -Span20-山梨醇酐单月桂酸(12:0)酯。 聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯包括(4种)： -Tween 60-聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯； -Tween20-聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯； -Tween 40-聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯； -Tween 80-聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯。,三、乳化剂种类和分类,(4) 磷脂类(phosphalipids):1种,改性大豆磷酯 -大豆磷脂：各种磷脂的混合物， 磷脂酰胆碱(卵磷脂)19-21% 磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)8-10% 磷脂酰肌醇20-21% 其它磷脂5-11% -改性大豆磷酯：主要指羟基化卵磷脂，以 天然磷脂为原料, 进行乙酰化和羟基化处理。,三、乳化剂种类和分类,三、乳化剂种类和分类,(5)丙二醇脂肪酸酯 ( propylene glycol fatty acid esters)： 1种 -丙二醇脂肪酸酯: 丙二醇单双酯的混合物，常用的如丙二醇单硬脂酸酯。,三、乳化剂种类和分类,(6) 木糖醇酯 (xylitol esters)：包括2种 -木糖醇酐单硬脂酸酯 -聚氧乙烯木糖醇酐单硬脂酸酯,H H-C-OH H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH H,木糖醇,木糖醇酐单硬脂酸酯,三、乳化剂种类和分类,(7)脂肪酸乳酸盐 (lactylate fatty acid esters):2种 -硬脂酰乳酸钠(sodium stearoyl lactylate , SSL) -硬脂酰乳酸钙(calcium stearoyl lactylate , CSL）,O CH3O CH3 O C17H35-C-O-CH-C-O-CH-C-O-Na,O CH3O CH3 O C17H35-C-O-CH-C-O-CH-C-O-Ca,2,SSL,CSL,三、乳化剂种类和分类,(8)其他类:4种 -硬脂酸钾 -酪蛋白酸钠(酪朊酸钠) -聚甘油蓖麻醇酯(97增补) -辛烯基琥珀酸淀粉钠(97增补),2、 分类：四种方法 -按来源分 -按溶解性分 -按作用分 -按在水中是否解离成离子分,三、乳化剂种类和分类,(1) 按来源：分为天然乳化剂和合成乳化剂 *天然乳化剂：大豆磷脂； *合成乳化剂：蔗糖酯、单甘酯等，占绝大多数； (2) 按溶解性：水溶性乳化剂和油溶性乳化剂 *水溶性乳化剂：高HLB值的蔗糖酯、吐温等。 *油溶性乳化剂：大豆磷脂、单甘酯、司盘等。,三、乳化剂种类和分类,(3) 按作用：油包水型乳化剂和水包油型乳化剂 *油包水型乳化剂：单甘酯、司盘等。 *水包油型乳化剂：吐温、改性大豆磷脂等。 (4) 按在水中是否解离成离子： 分为离子型乳化剂和非离子型乳化剂 *阴离子型乳化剂：硬脂酰乳酸钠及硬脂酰乳酸钙 *两性离子型乳化剂：卵磷脂(大豆磷脂) *非离子型：蔗糖酯、司盘、吐温等, 占绝大多数；,三、乳化剂的种类和分类,主要乳化剂的HLB值、来源、溶解性,三、乳化剂的种类和分类,三、乳化剂的种类和分类,四、乳化剂的作用,1. 乳化作用：防止食品油水分离。 -在含脂饮料中（如蛋白饮料）使原不能相溶的油相和水相成为均匀的悬浮乳浊体。 -防止糖和油脂起霜：如巧克力。 -稳定冰淇淋、奶油、蛋黄酱的组织和结构。,四、乳化剂的应用,2.对淀粉食品有很好的调理作用 -防止淀粉老化：可与直链淀粉结合成稳定的络合物，使直链淀粉难以结晶析出。以高纯度的单甘酯效果最明显。 -强化面团的网络结构：能与面粉中的脂类和蛋白质形成氢键或偶联络合物。以SSL、CSL效果最好。 -因此乳化剂是面包、糕点、饼干、面条等淀粉食品的品质改良剂。,四、乳化剂的应用,3. 调节食品的粘度: 乳化剂有降低粘度的作用，便于生产操作。可用于口香糖、巧克力、饼干的生产。 4. 起泡和稳定气泡作用： -起泡作用：如当单甘酯与蔗糖酯、吐温合用时,可用作糕点的起泡剂，通过“蛋白-单甘酯”复合体的形成，使蛋糕具有容积大、气泡致密均匀等作用。国内已大量用于“蛋糕速发油型复配乳化剂”。,四、乳化剂的应用,-稳定气泡作用：含饱和脂肪酸的乳化剂对泡沫有稳定作用，可作打擦发泡剂，用于冰淇淋等食品的生产。 5. 润湿和分散作用：奶粉、可可粉、速溶咖啡、麦乳精、粉末饮料冲剂等食品中利用此作用可提高冷水和热水中的溶解性。,四、乳化剂的应用,6. 对油脂结晶的控制作用 -乳化剂可与脂类物质相互作用，作油脂结晶调节剂，控制食品中油脂的结晶结构，以改善食品口感质量。 例如： -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； -防止冰淇淋中粗大结晶的形成。,四、乳化剂的应用,7. 破乳-消泡作用 -不同乳化剂具有不同的乳化、破乳能力，而有时适当的破乳作用是必须的。 例如：在冰淇淋生产中，就需要破乳，即使脂肪球粒表面上的蛋白质被溶解，使油粒发生附聚，形成三维网络结构而保持气泡，并保持产品的“干燥感”。 -含有不饱和脂肪酸的乳化剂具有较好的抑制泡沫的作用，可做消泡剂用于乳品、蛋品加工。,四、乳化剂的应用,8. 增溶作用： HLB值大于15的乳化剂可作脂溶性色素、香料、强化剂的增溶剂。 9 . 润滑作用：饱和的单、双甘油酯对淀粉制品挤压时可获得优良的润滑作用。 例如：在乳脂糖中加入0.5-1%的单、双甘油酯可降低切块、拉条、包装、咀嚼时的强度和阻力。 10. 悬浮作用：利用此作用，乳化剂可用于悬浮体系食品，如巧克力饮料。常和增稠剂合用。,四、乳化剂的应用,11. 防粘作用 乳化剂可在糖的晶体外形成一层保护膜，起防潮作用。 12. 抗菌、保鲜作用 -蔗糖酯具有一定的抗菌性，可用作蛋品、水果、蔬菜等保鲜涂膜剂的乳化剂，提高其抗菌性能。 -卵磷酯有抗氧化作用。,五、常用乳化剂的特性与使用, 亲水基为蔗糖基，亲油基为脂肪酸基。 性质 -通常由单酯和多酯混合物组成。蔗糖上8个-OH ，可接1-8个脂肪酸,（一）蔗糖脂肪酸酯 (Sucrose fatty acid esters, 简称蔗糖酯，SE）,CH2OH,五、常用乳化剂的特性与使用,-HLB单酯为10-16，可溶于热水；二酯为7-10，三酯为3-7，均难溶于水。 -酸碱稳定性：蔗糖酯在弱酸弱碱下稳定；在强酸强碱下易发生水解。 -对油和水有良好的乳化作用：其分子结构中含有强亲水性的蔗糖基团和亲油性的脂肪酸基团，所以它具有很强的表面活性。 -商品蔗糖酯有3-16的系列产品。,五、常用乳化剂的特性与使用, 安全性：GRAS, ADI暂定0-20 mg/kg。 应用： - 具有乳化、分散、稳定、消泡、抗淀粉老化、调节粘度、抑制结晶、保鲜等作用。 -在食品中主要有以下6方面的应用,五、常用乳化剂的特性与使用,-乳化作用：蔗糖酯属非离子型乳化剂，它的HLB值在1-16范围内。当制备O/W乳浊液食品时，通常需用HLB高的SE。当需要制备W/O乳浊液食品时，通常用HLB低的SE。,五、常用乳化剂的特性与使用,-分散作用：蔗糖酯的表面活性较强可以吸附在分散相固体小粒子上，使分散相固体微粒均匀分散不易沉淀，可应用于固体饮料和液体饮料或易有糖结晶生长的食品。 -改善食品的加工性能：食品中加入蔗糖酯，加工方便，不粘模具，产品外观光亮完整。,五、常用乳化剂的特性与使用,-与淀粉形成络合物：蔗糖酯可以进入淀粉的螺旋体结构中，与淀粉形成络合物，使面制食品具有良好的组织结构，防止面粉中淀粉的败坏，还可以作为面团冷藏中的防冻剂。SE也可以控制面制食品中的水份含量，增强食品的抗老化，使面制食品长期保持新鲜口味。,五、常用乳化剂的特性与使用,-抗氧防霉作用：在饮料中加入SE作乳化剂或稳定剂，在夏季高温，温度55时，保藏一个月稳定无变化，从而大大延长了食品保存期。 -作为降低胆固醇食品原料：SE可以作为降低胆固醇食品的组分，从而可以开发高血压患者和高胆固醇患者的营养保健食品。,五、常用乳化剂的特性与使用, 使用标准：我国规定用于肉制品、香肠、水果及鸡蛋保鲜、冰淇淋、乳化香精、糖果、面包、八宝粥，最大用量为1.5g/kg；用于乳化天然色素， 最大用量为10 g/kg 。 -扩大使用范围(2004): 调味料、即食菜肴5g/kg; 精制食用油脂,五、常用乳化剂的特性与使用,理论上是甘油上的一个OH与硬脂酸酯化而成。商品中，通常是由50%的硬脂酸、45%的棕榈酸和5%油酸组成的混合物。分子蒸馏单甘脂单酯含量超过95%。,（二）单硬脂酸甘油酯 (单甘酯, glyceryl monostearate),亲水基为甘油基，亲油基为脂肪酸基。,五、常用乳化剂的特性与使用,性能：HLB为3.8，不溶于水，有好的亲油性和乳化性，为W/O型乳化剂。 应用： -具有乳化、分散、稳定、起泡、消泡和淀粉抗老化等作用； -在食品中主要有以下应用,五、常用乳化剂的特性与使用,-良好的乳化、分散、稳定作用：在食品加工中经常出现油水分离现象，加入乳化稳定剂可使混合相形成均匀的乳状液，避免和防止食品、饮料油水分离、分层、沉淀现象，提高产品质量，延长货架期。 -淀粉抗老化作用：单甘酯可与蛋白质和淀粉形成络合物，与直链淀粉形成不溶性络合物可防止淀粉冷后重结晶，防止淀粉老化回生，从而使面包、蛋糕、马铃薯制品等富含淀粉的食品长时间保持新鲜、松软。,五、常用乳化剂的特性与使用,-改进油脂的结晶：单甘酯能在油脂表面定向排列，起到控制和稳定油脂结晶的作用，尤其是人造奶油、起酥油等油脂产品，能起到改善塑性和延展性，防止析油分层等作用。 安全性：GRAS，ADI不需规定。 使用标准：按需要添加到各类食品中。,五、常用乳化剂的特性与使用, 亲水基为山梨醇或山梨醇酐，亲油基为脂肪酸。 性能: 与脂肪酸种类和酯化反应的羟基有关，我国目前允许使用5种。司盘20、40、60、80能分散于热水中，而司盘65因HLB值太小只能微分散于热水中。,CH2 HCOH R1OCH O HC HCOR2 CH2OR3,（三）山梨醇酐脂肪酸酯 (司盘, span, sorbitan fatty acid esters),五、常用乳化剂的特性与使用,司盘的种类及用途,五、常用乳化剂的特性与使用,安全性：GRAS，ADI暂定0-25mg/kg。 使用标准 -司盘20：果味型饮料0.5g/kg；月饼1.5 g/kg；植物蛋白饮料2.0 g/kg；雪糕巧克力层2.2 g/kg 。 -司盘40：饮料混浊剂0.05g/kg；果味饮料0.5g/kg；月饼1.5g/kg ；雪糕巧克力层2.2g/kg；植物蛋白饮料6.0g/kg。,五、常用乳化剂的特性与使用,-司盘60：植物蛋白饮料、果汁型饮料、牛乳、奶糖、冰淇淋、面包、糕点、固体饮料、巧克力、奶油，3.0g/kg ；速溶咖啡、干酵母、氢化植物油，10g/kg 。 -司盘65：饮料混浊剂0.05g/kg；奶油、氢化植物油、速溶咖啡、干酵母，10g/kg 。,五、常用乳化剂的特性与使用,（四）聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯 (吐温,Tween) 亲水基为失水山梨醇聚乙二醇醚基团，亲油基为脂肪酸基。,CH2 H-C-(OC2H4)wOH R1O(C2H2O)x-C-H O H-C H-C- (OC2H4)yOR2 CH2 (OC2H4)zOR3,*x+y+z+w=20 * R1、R2为H或脂肪酸基(二酯或三酯) * R3为脂肪酸基,五、常用乳化剂的特性与使用, 性能：参与反应的司盘不同，性质也不同，我国允许使用4种，性质如下表所示。,五、常用乳化剂的特性与使用,安全性： GRAS，ADI暂定0-25 mg/kg。 使用标准 -吐温20、40 ：月饼0.5g/kg；果汁饮料 0.75g/kg ；雪糕1.5g/kg；植物蛋白饮料2.0g/kg。 -吐温60：乳化香精1.5 g/kg；面包2.5g/kg。 -吐温80：雪糕、冰激凌，1.0g/kg；牛乳，1.5 g/kg；乳化天然色素，10.0 g/kg 。,六、乳化剂的主要应用食品,1、 面包、蛋糕、饼干类 -作用：防止老化；降低面团黏度，便于操作；促进面筋的形成，提高发泡性，并促使气孔分散，致密；延长面包保鲜期 -可使用的乳化剂：蔗糖酯（面包、糕点用HLB11，饼干用HLB 7），0.1-0.5 % ；单甘酯，0.2-1%；吐温60，5%；司盘60，0.35-0.5%。,六、乳化剂的主要应用食品,2、面条类 -作用：减少成品水煮时淀粉的溶出，降低损失；增强弹性、吸水性和耐折断性；降低面团粘性，便于操作。 -可使用的乳化剂：单甘酯，硬脂酰乳酸钠(SSL)。,六、乳化剂的主要应用食品,3、糖果类（含油脂高） -作用：使所加油脂乳化、分散；防止起霜；防止砂糖结晶；对胶姆糖提高亲水性，防止粘牙；对巧克力提高表面光泽性、降粘度，提高耐热和保型能力；对糯米糖可防止淀粉老化。 -可使用的乳化剂,六、乳化剂的主要应用食品,糖果可使用的乳化剂,六、乳化剂的主要应用食品,4、冰淇淋 -作用：可改进脂肪分散性，使脂肪粒子微细均匀；促进脂肪和蛋白质的互相作用；防止和控制粗大冰晶形成，使组织细腻幼滑；提高产品保型性和储存性；改善口融性。 -可使用的乳化剂：单甘酯0.3-0.5%，吐温，司盘。,六、乳化剂的主要应用食品,5、人造