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河南理工大学结课论文 论文题目： 表面活性剂在食品工业中的应用院 系： 学院 专 业： 应用化学 班 级： 1002 姓 名： 指导老师： 精细化学品 表面活性剂在食品工业中的应用摘要：表面活性剂，是一类具有亲水和亲油双重性的化学物质。它能大幅度降低体系的表面张力，使体系产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、起泡和消泡、增加溶解度等一系列作用。因此，表面活性剂可作为乳化剂、润湿剂、分散剂、粘度调节剂、消泡剂、杀菌剂等广泛应用于食品工业。关键词：亲水、亲油、表面张力、润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、起泡和消泡、增溶。1. 表面活性剂作乳化剂 乳化剂的分子内通常具有亲水基（羟基）和亲油基（烷基），易在水与油的界面上形成吸附层，可分为包油（O/W）型的水溶性乳化剂和油包水（W/O）型的油溶性乳化剂两大类。乳化剂能改善乳化体中各种构成相互之间的表面张力，使之形成均匀的分散体或乳化体，从而改善食品组织结构、口感和外观，提高食品保存性。可用的乳化剂总数约65种，常用的有脂肪酸甘油酯（主要为单甘油脂）、脂肪酸蔗糖酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、脂肪酸丙二醇酯、大豆磷脂、阿拉伯树胶、海藻酸、蛋白酸钠、明胶和蛋黄等。1.1 乳化剂与类脂化合物的作用在有水情况下，油脂与乳化剂相互作用，形成稳定的乳状液。无水时，由于油脂预处理的关系，会出现多晶现象。不同的晶形赋予食品的感官特性。因此，在食品加工中需要加入具有变晶形物质，以长时间内阻碍或延缓晶形变化，形成有利于食品感官性能和食用性能所需的晶形。1.2 乳化剂与蛋白质的作用 蛋白质是具有一定结构特征的络合，聚合物分子，也是食品的基本成分。它的结构特征影响与乳化剂的相互作用和结合程度。蛋白质肽链中的肽键能与乳化剂作用。结合方式与侧链的极性，乳化剂种类以及是否带有电荷和体系PH值等因素有关，主要有疏水结合，氢键结合及静电结合3种。在有水的条件下，非极性蛋白质侧链基因与乳化剂的烃链相互作用产生疏水结合。疏水结合在粒子表面形成脂肪。极性侧链不带电荷的蛋白质与乳化剂的亲水分子部分以氢键发生作用，此时乳化剂的烃链结合在粒子表面。侧链带电荷的蛋白质与带相反电荷的乳化剂发生静电相互作用。带正电荷的氨基酸侧链与带负电荷的乳化剂相互作用的方式在生物体系较为常见。 1.3乳化剂与碳水化合物的作用 碳水化合物包括单糖，双糖，低聚糖，多糖和糖苷。碳水化合物与乳化剂作用的方式主要为疏水作用和氢键作用。单糖和低聚糖水溶性号好，无疏水层，因此不与乳化剂发生疏水作用。高分子多糖类则不然。淀粉属多糖类，在食品工业中有重要特殊地位。乳化剂主要与直链淀粉发生作用。直链淀粉在水中形成a-螺旋结构，内部有疏水作用。乳化剂随其亲水基进入a-螺旋结构内，并利用疏水键与之结合起来，形成复合物或络合物。由于食品是由油脂，蛋白质，碳水化合物及其它各种成分结构的复杂混合体系，各种物质同时存在，互相影响，因此，在实际工作中，我们应当找出起主要作用的乳化作用模式，从而选出合适的乳化剂。2. 表面活性剂作增稠剂2.1表面活性剂作增稠剂的作用 增稠剂是能提高食品粘度或形成凝胶的一类添加剂，具有稳定乳化或悬浊状态的作用，属亲水性高分子化合物，一般称高分子表面活性剂，亦称粘度调节剂，胶凝剂和乳化稳定剂等。总数近40种，分天然和化学合成两类。天然增稠剂多数从含多糖类的植物和海藻类制取，如淀粉，阿拉伯树胶，瓜尔胶，琼脂和海藻酸等；也有从含蛋白质的动植物制取，如明胶，络蛋白等；也有从微生物中制取的，如汉生胶。合成增稠剂，如羧基前维生素(CMC)丙二醇藻蛋白酸酯，纤维素乙醇酸和聚丙烯酸钠，淀粉乙醇钠淀粉磷酸钠，甲基纤维素和聚丙烯酸钠。增稠剂在食品中的应该十分广泛，这是因为它具有多方面的功能特性，如澄清作用、乳化作用、凝胶作用、增稠作用、稳定作用、保水作用。3. 表面活性剂作消泡剂3.1表面活性剂作消泡剂的作用 在各类食品加工工艺中及用发酵方法制造食品时，起泡作用往往会造成危害，因此，为了消除这些有害泡沫的影响，就需要加入表面活性剂作为消泡抑制剂。食品工业中常用的消泡剂有二脂肪酸及脂肪酸酯，某些天然油脂，有机硅化合物等。例如在制作糕点和冰淇淋时，添加甘油脂肪酸，蔗糖脂可起发泡作用，有利于大量气泡的产生，而在炼乳中，添加甘油脂肪酸有消泡作用。4. 表面活性剂的其他作用4.1表面活性剂的其他作用 表面活性剂在食品制作中除做乳化剂，增稠剂外，还可以作分散剂，润湿剂，起泡剂，消除剂，结晶控制剂，杀菌剂等，还有延长食品保鲜期的作用。表面活性剂作为分散剂和润湿剂，可改进奶粉，可可粉等粉状食品的亲水性和分散性。全脂奶粉制粒时添加0.2%-0.3%的大豆磷脂，冲调时能迅速溶解而不团结。据报道，按重量计算，磷脂含量约为0.35%-0.5%的制成品，可在不到10min内润湿和分散在6摄氏度水中；在室温下，其润湿性可保持稳定一年以上。润湿剂对复水后的饮料不会带来不良的味道或气味。可可粉粒子微细，表面覆盖一层油状薄膜，很难分散，用蔗糖脂可以改进其分散能力。在糕点，冰淇淋等的制作中，添加甘油一酸脂可提高脂肪的分散程度，产生细密的气孔形结构，提高食用质量。表面活性剂和淀粉可以形成络全体，能改善食品结构，提高产品质量，延长保鲜期等。例如，2.5%的蔗糖酯可以使脂油面包的保鲜期延长5-6d；在蒸制米饭时，添加2%的蔗糖酯，可使米饭成饭体积增大20%，保鲜期由4h延长至48 h。在焙烤食品中，乳清蛋白的功能包括了持水性、粘附性、塑性、起泡性、乳化性、扩展性，当然还有营养和风味。5. 表面活性剂在食品的应用5.1在冰淇淋生产中的应用 能与物料自由混合；能提高物料的粘度和发泡性；符合生产冰淇淋所需的物料类型；能延缓冰淇淋的融合；延缓冰淇淋中的冰晶体得生长；来源方便，价格便宜，符合卫生标准。在冰淇淋中主要用的乳化剂有2种，一种是甘油单/双硬脂酸钠；另一种是六元醇甘油酯聚氧乙烯衍生物。不但能提高脂肪的分散性和起泡性能力，对紧密和熔化率也有较大影响能提高冰淇淋的耐热性，保持干燥感，改进组织的均匀性。用作增稠剂的有明胶，海藻酸钠，卡拉胶，琼胶羧甲基纤维素钠CMC。明胶是最早使用的冰淇淋稳定剂，其优点是在老化阶段和冻结阶段，甚至当产品放到硬化室后都能使其形成胶体，其通常用量为0.25%-0.5%，须老化4小时。海藻酸钠，它能与牛奶中的钙离子形成海藻酸钠钙胶体，提高产品起泡性，使产品在嘴角留下轻微的凉爽感。琼脂，其优点是膨胀性好，防止产品粗，但在物料中不易分散，会产生易碎物，价格偏高；CMC目前应用最广，易于溶解，使用量比明胶少，同时还有乳化性能。5.2在面包、糕点及其它面食制品中的应用 表面活性剂在面包，糕点，饼干和其它面制品和速食米饭中主要用做乳化剂，膨胀剂，品质改良剂，脱模4粘剂等。在面包生产中加入表面活性剂，能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，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。例如，在面包中加入面粉量得0.2%-0.3%的单甘脂，可有效的防止老化，是面粉变得柔软。添加面分量0.2%-0.5%的蔗糖酯（HLBII 以上），面包生产中常用的表面活性剂有甘油单/双硬脂酸酯，甘油单二乙酰酒石酸酯，丙二醇脂肪酸酯等；均可做软化剂使用。在饼干类生产中加入表面活性剂，能使起酥油乳化，分散，改善组织和口感，提高面团亲水性，便于配料搅拌，提高发泡性，使气孔分散，致密。在面条类生产中加入表面活性剂，可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，提高面团的亲水性，降低面团粘度，便于操作。例如，在面条中加入小麦粉量0.3-0.5%的大豆磷脂，可增强产品的韧性即使煮熟后也不会延伸变形。5.3在糖果、巧克力中的应用 表面活性剂在糖果，巧克力等生产中主要用做乳化剂，起泡剂，结晶抑制剂，脱模剂和消泡剂。巧克力是以烘焙的可可粉，可可脂，代可可脂为重要原料，添加糖类，奶粉，乳化剂，香料等加工而成的。在生产中添加表面活性剂，可使所加优质乳化，分散，提高口感的细腻性，使表面起霜，降低物性粘度，提高耐热和保型能力，防止砂糖（水相基）结晶，增强制品风味及减少可可脂的用量等。常用的有蔗糖酯、磷脂、司盘、吐温、单甘脂等，其用量在1%左右。在奶糖生产中添加单甘脂，聚甘油酯，在口香糖，泡泡糖中加入表面活性，不仅能增强原料的亲和性，使亲油成分和亲水成分均匀混合，而且便于操作，使制品具有良好的柔性，不粘牙。常用表面活性剂有磺酸甘油脂，司盘60，吐温60，蔗糖酯等。5.4在饮料和调味料中的应用 表面活性剂在饮料生产中可作为乳化剂，增稠稳定剂，澄清剂，发泡稳定剂，增溶剂和消泡剂。常用品种有甘油脂肪酸酯，失水山梨糖醇脂肪酸酯，蔗糖酯，丙二醇脂肪酸酯，卵磷脂等。在调味品生产中，表面活性剂主要用做乳化剂，增稠稳定剂，消泡剂；可促使油脂乳化？分散，提高组织的均匀度和成品的保存期。的新型产物，增强了人们改造动植物的主观能动性，预见性。而且在人类疾病的诊断，治疗等方面具有革命性的推动作用，对.人口素质，环境保护等做出巨大贡献。所以，各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用，抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落后与发达国家，更应当加速发展，切不可错失良机。但是，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在给人类带来利益的同时，也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物，他不仅能根治遗传性疾病，恶性肿瘤，心脑血管疾病等，甚至认得智力，体魄，性格，外表等亦可随意加以改造；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁灭。还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢的体检。转基因生物和常见繁殖生长的品种一样，是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新形状，或消除原来的不利性状，但常规教育种是通过自然选择，而且是近缘杂交适者生存下来，不适者被淘汰。而转基因生物远远超出了近缘的范围，人们对可能出现的新组合，新形状会不会影响人类健康和环境，还缺乏知识和经验，按目前的科学水平还不可能完全精确地预测。所以，我们要抓住机遇，大力发展基因工程技术的同时，需要严格管理，充分重视转基因生物的安全性。5.5在乳制品中的应用 在奶粉，可可粉等粉状制品的生产中，表面活性剂作为分散剂和润湿剂，可改进奶粉，可可粉等粉状食品的亲水性和分散性，以防止结块，团结，提高润湿时的分散性，提高脂肪的稳定性。5.6在肉类，水产品中的应用表面活性剂在肉制品和水产品中主要用做乳化剂，增稠稳定剂，脱模剥离剂，凝结粘合剂，在豆制品种主要用做消泡剂。在鱼肉肠，香肠等生产中，使用蔗糖酯，单甘脂等可使配料充分乳化，混合均匀，防止脂肪离析，提高组织的均匀性，有利于表面呗膜的形成，以提高制品的保水性和鲜嫩度。成以提高商品性和保存性。例如，在香肠中使用0.2%-0.5%的罗元酸钠，可使脂肪分布均匀，增强肉的粘结性，用于鱼糕可增强弹性。低温加工鱼肉时，使用聚甘油罗，蔗糖酯可以提高制品的弹性和风味。香肠，鲜肉涂以醋酸甘油脂，在冷却条件下存储，可防止肉汁流出及水分蒸发，延长保鲜期和货架寿命，另外也可用于改善香精，香料和着色剂的表面活性，使其易于与物料混合，加香和着色，在味精工业上用于消泡剂。6. 表面活性剂的发展前景6.1表面活性剂的发展前景概述 目前，表面活性剂在食品工业中的广泛应用，不仅可以改善加工条件，提高产品质量，延长食品保鲜期等，而且还大大地推动了食品添加剂行业的发展。生物表面活性剂属于天然添加剂，具有降低表面张力的作用，对环境无毒害，并且生物降解性能好。随着人们崇尚自然和环境意识的增强，生物表面活性应用将越来越广泛地应用于食品工业，精细化工，医疗卫生等行业，与我们的日常生活密切相关，并有可能成为化学合成表面活性剂的替代品或升级代品。 总之，随着人们生活水平的不断提高，对食品营养、质量、品种多样化的需求不断提高，高质量的食品加工是离不开表面活性剂的，表面活性剂在食品工业中的应用将会得到更大的发展。7. 总结 表面活性剂的广泛应用，大大地推动了食品添加剂行业的发展。目前，世界食用乳化剂的年总需求量约为25万吨，其中需求量最大的是单甘脂。增稠剂的世界年产量约240万吨。水溶性蛋白乳清制品的生产，美国有200多家厂家，它广泛地被应用在肉类加工和焙烤制品上。目前全世界乳清蛋白产量达70万吨。可见，随着人们生活是并不断提高，人们对食品的营养，质量和品种多样化的需求不断提高，表面活性剂在食品工业的应用将会得到更大的发展。致 谢大学的三年的学习时光已经过去，在此我要对我的家人、我的老师、我的同学及朋友表示由衷的感谢。我要谢谢我的爸爸妈妈，虽然家里贫困，但是你们依然支持我，给予我学习的机会，并教会我如何做人，我非常的感谢你们；我也要感谢我的老师，是你们灌输了我知识，交给我技术，让我懂得如何学习，如何工作，如何在社会上立足；同样我要感谢我的同学及朋友，在这漫长而又短暂的三年生活中，不管是高兴还是痛苦，不管是幸福还是艰辛，我们都是协起手