模块八-乳化剂.ppt

模块8食品乳化剂 乳化剂是指添加于食品后可显著降低油水两相界面张力 使互不相溶的两相 如油和水 形成稳定乳浊液的食品添加剂 分子结构两端不对称 一端是极性的亲水基一端是非极性的疏水基 任务一食品乳化剂的作用机理任务二常用食品乳化剂 学习目标与要求了解乳化剂和乳化剂的基本理论 常用的天然乳化剂 合成乳化剂的性质掌握乳化剂的表面活性及其与食品成分的特殊作用 几种常用乳化剂的应用重点与难点重点 常用的天然乳化剂 合成乳化剂的性能 应用难点 乳化剂和乳化剂的基本理论 乳化剂的表面活性及其与食品成分的特殊作用 任务一食品乳化剂的作用机理 一 乳化作用二 食品乳化剂 一 乳化作用 1 乳状液是指两种或两种以上不相混溶的混合物 其中一种液体以微滴的形式分散到另一种液体里形成的分散体系 被分散相 间断相 内相 以液滴形式存在的相外部液体 连续相 外相 连成一片的分散介质相 乳状液的类型 油滴分散到水介质里 O W型 牛奶 水滴分散到油或脂肪介质里 W O型 奶油 2 乳状液的稳定性 稳定要求 分散相微粒状缩小两相相对密度差 提高分散介质的黏度 影响稳定的因素 微粒大小和乳化剂结构 微粒大小 用内相颗粒直径表示 当大小相同 用乳浊液颗粒大小的范围表示 也就是说用颗粒最小值和最大值表示颗粒存在的范围 含有较小直径颗粒的乳状液是均匀细腻的乳状液 含有较大颗粒的是粗糙的乳状液 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 商业上乳浊液的颗粒0 5 2 5um之间 颗粒细小且相似的乳浊液稳定性好 乳浊液颗粒大小差异大 稳定性差 3 对乳化剂的要求 降低界面张力在分散相表面形成保护膜形成双电层 二 食品乳化剂 1 乳化剂的分子结构特点2 乳化剂的HLB值3 乳化剂的作用4 乳化剂的分类5 乳化剂的发展方向 11 1 乳化剂的分子结构特点和组成 乳化剂是一类具有亲水基团 极性的 疏油的 和疏水基团 非极性的 亲油的 的表面活性剂 而且这两部分分别处于分子的两端 形成不对称的结构 12 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 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 乳化剂分子性能 13 乳化剂的亲水性 决定乳化剂的两亲特性因素 亲水基的种类 亲油基的种类 分子结构与相对分子量 脂肪基 带脂烃链的芳香基 芳香基 带弱亲水基的亲油基 14 分子结构 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 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要好 15 分子量 分子量大的乳化分散能力比分子量小的好 直链结构的乳化剂 8个碳原子 10 14个碳原子 2 乳化剂的亲水亲油平衡值 1949年 格尔芬首先提出了亲水亲油的概念 并用HLB值表示乳化剂的亲水性 计算公式 差值式 HLB 比值式 HLB HLB计算公式 对于非离子型大多数多元醇脂肪酸酯类乳化剂 按下式计算 HLB 20 1 S A S脂肪酸的皂化值 A酸值多种针对不同适用对象的计算式 HLB 20 1 M0 M 或HLB 20Mw M Mw亲水基部分的相对分子质量M0亲油基部分的相对分子质量M总相对分子质量 混合乳化剂的亲水亲油平衡值 HLBab A HLBa在混合物中所占质量分数 B HLBb在混合物中所占质量分数石蜡HLB 0 十二烷基硫酸钠HLB 40 HLBa A HLBb B HLB值与乳化剂的作用 亲油基亲油性的强弱顺序 脂肪基 带脂烃链的芳香基 芳香基 带弱亲水基的亲油基亲水基和亲油基与所亲和的物料结构越相似 亲和性越好 结构方面 亲水基位置在亲油基链一端的乳化剂亲水性 亲水基靠近亲油基链中间的相对分子质量方面 大的 小的直链结构的乳化剂 8个碳原子才表现出乳化性 10 14个碳原子乳化分散性好 3 乳化剂的作用 乳化作用 降低互不相溶两相物质界面的表面张力 使之均匀稳定地分散在一个体系中 改善和维持食品的均一化品质 起泡作用 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 泡沫的性质决定了产品的外观和味觉 比如啤酒 蛋糕冷冻甜食和食品上的装饰物品 恰当地选择乳化剂是极其重要 有的乳化剂起泡作用较好 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 分散颗粒大小为0 1 100um 对不溶性颗粒也有润湿作用 确保产品的均匀性 亲水性乳化剂 如吐温类乳化剂 加人量为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 乳酸饮料 植物蛋白饮料是常见的悬浮液 破乳作用和消泡作用 油水分离需要破乳 发酵和豆制品生产中需要消泡 络合作用 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 防止老化 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 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 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 结晶控制 控制结晶体大小 典型的例子是乳化剂在巧克力生产中 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 提高结晶速度 促进细小晶体形成 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 能减少1 3的糖果装盘时间 阻止油面分离 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面阻止分离 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 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份甘油单酸酯 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 润滑作用 甘油单酸酯和甘油二酸酯都具有较好的润滑效果 能有效的用于食品加工过程 在焦糖中占有0 5 1 0 的固体甘油单酸酯和甘油二酸酯能减少对切刀 包装物和消费者牙齿的粘结力 近年来有些新型的乳化剂兼有杀茵 防腐等多种功效 4 乳化剂的分类 按离子类型划分 离解成一个较小的阳离子 一个较大的阴离子 起作用 离解成一个较小的阴离子 一个较大的阳离子 起作用 根据亲水亲油相对强弱分类 形成水包油型乳浊液 形成油包水型乳浊液 5 乳化剂在食品中的应用 作为表面活性剂 能与脂类 蛋白质 碳水化合物等食品成分发生特殊的相互链接 具有乳化或破乳 润湿或反润湿 起泡或消泡 分散 增溶 润滑等一系列作用 因此 乳化剂在食品加工中可起到多种功效 几乎所有的食品加工中都可以使用乳化剂 焙烤制品 人造奶油 冷饮 乳制品及仿乳制品 肉制品 豆制品 糖果 饮料 罐头 料理等食品成品或辅助材料中 用以改善品质 保持风味 延长保鲜期和改善加工性能 乳化剂的投放剂量 一般为5 因上述原因 使得乳化剂成为需求与消耗量为最大的一类添加剂 消耗量约占食品添加剂总量1 2 全球大约要耗25万吨 年食品乳化剂 实际使用品种80多个 其中 需求量最大的是单甘油酯 约占总消费量的2 3 面包 蛋糕类 防止小麦粉中直链淀粉的疏水作用 从而防止老化 回生 降低面团粘度 便于操作 促使面筋组织的形成 提高发泡性 并使气孔分散 致密 促使起酥油乳化 分散 从而改善组织和口感 饼干类提高面团亲水性 便于配料搅拌 使起酥油乳化 分散 改善组织和口感 提高发泡性 使气孔分散 致密 面条类减少成品水煮时淀粉的溶出 降低损失 增强弹性 吸水性和耐断性 提高面团的亲水性 降低面团粘度 便于操作 鱼肉糜 香肠等 使所添加的油脂乳化 分散 提高组织的均质性 有利于表面被膜的形成 以提高商品性和保存性 糖果类使所添加的油脂乳化 分散 提高口感的细腻性 使制品表面起霜 防止与包装纸的粘连 防止砂糖 水相基 结晶 胶姆糖提高胶基的亲水性 防止粘牙 使各组分均质 防止与包装纸的粘连 果酱 果冻类 防止析出冷冻食品改善疏水组分的析水现象 从而防止粗大冰结晶的形成 豆腐抑制发泡 提高豆浆的亲水性 使与豆渣充分分离 并由于保水性的增强而使出浆率提高 提高固化成型后的保型能力 乳化剂其他用途 如用于需要添加淀粉的肉制品中 使制品的保水性增强 弹性增加 并减少淀粉填充物的糊状感 用于面粉以增加面筋强度 提高速溶食品如咖啡 奶粉等的速溶性等 任务二 常用食品乳化剂 一 脂肪酸甘油酯二 蔗糖脂肪酸酯三 失水山梨醇脂肪酸酯四 聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯 一 单硬脂酸甘油酯 一 概述单甘酯 Monostearin 是单脂肪酸甘油酯中最重要的一种 是我国批准使用的食品乳化剂中用量最大的乳化剂 占乳化剂总用量的近70 以上 其分子式C21H42O47 分子量为358 57 二 性状微黄色的蜡状固体 凝固点不低于56 碘值约为 370 1 844 游离酸约占1 83 2 26 不溶于冷水 可分散在热水中 溶于热乙醇 丙酮 油和烃类 具有良好的亲油性 HLB值为3 8 为油包水型乳化剂 三 毒性ADI 不作限制性规定 FAO WHO 1994 四 使用 作乳化剂 稳定剂 消泡剂 涂层剂 用于巧克力 糖果制品 冰淇淋 可以防止砂糖结晶和油水分离 增加细腻感和光泽 用于面包 可改良面包组织结构和保存性能 能增加其柔软性和体积 特点 单硬脂肪酸甘油酯具有良好的乳化 分散 起泡 消泡 抗淀粉老化及控制脂肪凝聚等作用 其水解物可参与体内代谢 是世界各国公认的无毒食品添加剂 二 大豆磷脂 是大豆生产过程中产生的副产品 是卵磷脂 脑磷脂 肌醇磷脂和少量的磷脂酸 磷酸丝氨酸酯等的混合物 其通式如图 在甘油的1位为饱和脂肪酸 2位是不饱和脂肪酸 式中B为含氮碱残基 经处理 能得到三种不同的商业大豆磷脂 浓缩大豆磷脂 粉末磷脂 分级磷脂 大豆磷脂 一 性状 大豆磷脂不溶于水 但其中的卵磷脂的亲水性较强 而肌醇磷肌的亲油性较强 溶于乙醚 石油醚等有机溶剂 大豆磷脂的HLB值约为9 它不耐高温 在80 开始变色 到120 开始分解 它不仅可以作为乳化剂 润湿剂 乳化稳定剂等用于食品中 它还有重要的药疗价值 二 毒性及使用是大豆的天然成分 也是一种具有营养作用的甘油酯 其ADI值 不作特殊规定 即 根据需要决定应用范围和添加量 变性大豆磷脂 CNS 10 017由于HLB值的改善 使该产品在糖果 饼干 面包 糕点 威化饼等食品的加工中具有良好的乳化性 可充分地可善面团品质 及制品的表面纹理 改进油脂乳化 对饼干加工而言 可增加饼干的酥脆性体积 防止烧色 并降低饼干破碎率 使用范围 糖果 巧克力 饼干 面包 糕点 威化饼等 使用量 0 2 0 5 1000kg面粉添加2 5kg 使用方法 按比例混于原料液中 糖果 或加入和面水中搅拌均匀 改性大豆磷脂 三 蔗糖脂肪酸酯 一 概述CNS 10 001简称SE 蔗糖酯 以蔗糖的 OH基为亲水基 脂肪酸的碳链部分为亲油基 常用硬脂酸 油酸 棕榈酸等高级脂肪酸 产品为粉末状 也用醋酸 异丁酸等低级脂肪酸 产品为粘稠树脂状 蔗糖分子中具有8个羟基 故可以接SE可接1 8个脂肪酸 SE可按蔗糖羟基与成酯的脂肪酸数目不同分为单酯 MSE 双酯 三酯及多酯 商品SE一般是单酯 双酯及多酯的混合物 结构式如图 二 毒性ADI 0 16mg g FAO WHO 1994 LD50 30g kg 大鼠 经口 三 性状 无色至微黄色稠厚凝胶 软质固体或白色至黄褐色粉末 视脂肪酸种类和酯化程度而异 无臭或微臭 未反应的脂肪酸 微溶于水 溶于乙醇 单酯溶于温水 双酯难溶于水 能减小表面张力 水溶液有粘性 并有湿润性 对油和水有良好的乳化作用 软化点50 70 分解温度233 238 有旋光性 根据不同的脂肪酸所生成的酯 以及单酯 双酯 三酯的比例不同 蔗糖脂肪酸酯的HLB值可在极宽的范围内调节 3 15 远远超过其他种类乳化剂的调节范围 蔗糖脂肪酸酯中单酯的含量与HLB值的关系见表 NextPage 蔗糖脂肪酸酯中单酯的含量与HLB值的关系 注 商品名称中后两位数为单酯含量的百分数 前一或二位数为该品的HLB值 单酯含量越多 则HLB值越高 蔗糖脂肪酸酯对淀粉有特殊作用 如可使淀粉的特殊碘反应消失 使淀粉的糊化温度明显上升 有显著的防老化作用 四 用途 四 用途 乳化剂 水果保鲜剂 湿润剂 品质改进剂 1 用于肉制品 鱼糜制品 使用HLB值1 16的制品 可改善水分含量及制品的口感 用量0 3 1 0 2 用于面包 蛋糕等焙烤食品 使用HLB值11以上的制品 用量为面粉的0 2 0 5 可增加面团的柔韧性 增大制品体积 使气孔细密 均匀 质地柔软 防止老化 3 用于巧克力可抑制结晶 降低粘度 使用HLB值3 9的制品 用量为0 2 1 0 4 用于禽 蛋 水果 蔬菜的涂膜保鲜 具有抗菌作用 保持果蔬新鲜 延长储存期 使用HLB值5 16的制品 用量为0 3 2 5 5 此外 还可用于豆奶 冷冻食品 沙司 饮料 米饭 面条 方便面 饺子 酱油 果酱等 限量 限量 GB2760 2007用于乳化天然色素 最大使用量为10 0g kg 使用注意事项 使用时 先将蔗糖脂肪酸酯以少量水 或油 乙醚等 混合 湿润 再加入所需的水 油 乙醚等 并适当加热 使蔗糖酯充分溶解与分散 四 吐温司盘 四 山梨醇酐脂肪酸酯类 一 概述这是一类由山梨醇与脂肪酸反应生成的乳化效率很高的表面活性剂 商品名称分为两大类 Span型 司盘 山梨醇酐脂肪酸酯Tween型 吐温 聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯使用量较大的主要是山梨醇酐单硬脂酸酯 Span 60 广泛用于冰淇淋 面包 糕点 糖果中 起乳