表面活性剂在食品中的应用

表面活性剂在食品中的应用作者：赵午腾 北京农学院 食品科学系摘要：本文对表面活性剂的种类和在食品中的应用作以介绍，并着重介绍单硬脂酸甘油酯用作表面活性剂的食品及其工艺。关键词：表面活性剂、单甘脂、食品工业、蔗糖酯、化学。前言 随着人民生活水平的提高，人们对食品的要求也越来越高，食品除了要满足最基本的营养价值之外，还应具有良好的色香味。因此在食品工业中越来越多的使用食品添加剂，表面活性剂就是最常见的一类食品添加剂。表面活性剂是分子里含有固定的亲水亲油基团，能集中在溶液表面、两种不相混溶液体的界面或者集中在液体和固体的界面，降低其表面张力或界面张力的一大类化合物。表面活性剂在食品工业中的应用非常广泛,在一些食品制作中添加表面活性剂,可以大大地改善加工条件,提高产品质量,延长食品保鲜期等。高质量的食品加工,是离不开表面活性剂的应用的。正文表面活性剂简介凡能显著改变体系表面(或界面)状态的物质都称为表面活性剂。表面活性剂能大幅度降低体系的表面(或界面)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溶等一系列作用。因此,在食品工业中,表面活性剂可作为乳化剂分散剂润湿剂消泡剂粘度调节剂杀菌剂等。 食品用表面活性剂的种类表面活性剂在食品工业中的使用是有严格限制的,不能对人体产生危害。联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO)批准使用的表面活性剂有:甘油脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯大豆磷脂乙酸及酒石酸一及二甘油脂二乙酰酒石酸一及二甘油酯柠檬酸酯聚甘油脂肪酸及蓖麻酸脂硬脂酰柠檬酸及酒石酸酯硬脂酰乳酸钙(钠)硬脂酰富马酸钠山梨糖醇酐脂肪酸酯聚氧乙烯(20)及(40)硬脂酸酯等。高分子表面活性剂,如海藻酸钠果胶酸钠卡拉胶壳聚糖水溶性蛋白等。它们大多数是半合成的多醇类非离子型表面活性剂,其中大豆磷脂及一些高分子表面活性剂为天然物。表面活性剂在食品中的主要作用 1表面活性剂作乳化剂乳化剂的分子内通常具有亲水基(羟基等)和亲油基(烷基),易在水与油的界面上形成吸附层,属表面活性剂,可分为油包水型和水包油型两类。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/脂肪酸山梨糖醇酐酯/脂肪酸丙二醇酯/大豆磷脂/阿拉伯树胶/海藻酸/酪蛋白酸钠/明胶和蛋黄等。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,提高食品保存性等。 表面活性剂作为乳化剂,在食品工业中起到极其重要的作用,为食品工业的发展提供了良好的条件,可以说食品加工中的各行各业都离不开乳化剂。下面简单叙述各种加工食品中使用乳化剂的主要作用。 面包/鸡蛋类: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。例如,在面包中加入面粉量的0.2%0.3%的单甘酯,可有效地防止老化,使面粉变得柔软。添加面粉量0.2%0.5%的蔗糖酯(HLB11以上),可提高发泡效果,并且有润湿性,使面包/蛋糕口感更绵软。 饼干类: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。 面条类:减少成品水煮时淀粉的溶出,降低损失,增强弹性/吸水性和耐折断性,提高面团的亲水性,降低面团粘度,便于操作。例如1,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。 鱼肉糜/香肠等:使所加的油脂乳化/分散,提高组织的均匀性,有利于表面被膜的形成,以提高商品性和保存性。例如,在香肠中使用0.2%0.5%的酪朊酸钠,可使脂肪分布均匀,增强肉的粘结性,用于鱼糕可增强弹性。据报道,Ellekjaer等人在生产香肠时试过将脱脂奶粉和乳清浓缩蛋白(WPC-80)按11的比例混合,发现此时香肠在蒸煮时损失最少,粘度损失最少,异味也最少,这里WPC-80发挥了乳化作用,蒸煮后它裹住了水和脂肪,保持了产品的液汁。 糖果类:使所加油脂乳化/分散,提高口感的细腻性,可使表面起霜,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。例如,胶姆糖胶基使用HLB59的蔗糖酯,添加0.5%3%作为乳化分散剂,使胶体容易捏和,防止坚硬性。添加单甘酯可防止食用时粘牙。 果酱/果冻类:防止水分析出。如果冻中添加适量的卡拉胶,能有效地防止水分的析出。 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,如添加0.5%的食用明胶于冰淇淋中,就可保护胶体,防止冰晶增大。 豆腐:抑制发泡,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,提高固化成型后的保型能力。 巧克力:防止表面起霜,提高表面光泽度,降低粘度,提高耐热和保型能力。冰淇淋:提高发泡能力,改进组织的均匀性,提高耐热性,保持“干燥感”。 冻果汁露/起酥油:使人造奶油中的水分乳化/分散,防止水滴形成和分离,提高起酥/易分散能力,提高被加工物料的使用效果。 奶粉/可可粉等粉状制品:防止结块/结团,提高湿润时的分散性,提高脂肪的稳定性。 蛋黄酱/调味料:促使油脂乳化/分散,提高组织的均匀度和成品的保存期。2 表面活性剂作增稠剂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粘质物的植物和海藻类制取,如淀粉,阿拉伯树胶/瓜尔豆胶/角叉菜胶/果胶/琼脂和海藻酸等。亦有从含蛋白质的动植物制取,如明胶/酪蛋白和酷蛋白酸钠等。亦有从微生物中制取的,如汉生胶(黄原胶)等。合成增稠剂,如羧甲基纤维素钠CMC/丙二醇酸藻蛋白酸酯/纤维素乙醇酸和聚丙烯酸钠/淀粉乙醇酸钠/淀粉磷酸钠/甲基纤维素和聚丙烯酸钠等。高分子表面活性剂一般具有以下特点:降低界面张力的能力小,多数不形成股束,渗透力弱,起泡力差,但形成的泡沫稳定,乳化力好,分散力和凝聚力优良。它们多被用于调味酱/果酱类/冰淇淋/罐头食品/糖果和速煮面等。例如,羧甲基纤维素钠,具有粘性/稳定性/薄膜形成性等特性,因而用于冰淇淋可改善保水性及组织结构,可作啤酒的泡沫稳定剂,用于果酱/奶油/花生白脱等可改善涂抹性。它的吸水后膨胀性强,不消化,用于饼干等可作减肥食品。3表面活性剂在食品制作中的特殊应用表面活性剂在食品制作中除作乳化剂/增稠剂外,还可以作分散剂、润湿剂、起泡剂、消泡剂、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。全脂奶粉造粒时添加0.2%0.3%的大豆磷脂,冲调时能迅速溶解而不结团。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内湿润和分散在6水中,在室温下,其润湿性可保持稳定一年以上。湿润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,用蔗糖酯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。 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,而在炼乳和豆制品制作中,添加甘油脂肪酸脂有消泡作用。例如美国专利4168323号和4253834号文件中所述的由糖醇/糖/食品的表面活性剂和食油或脂肪配制而成的胶质固体,作为起泡剂所制得的蛋糕的密度为0.24g/cm3,当不使用起泡剂时蛋糕的密度为0.47g/cm3。 蔗糖酯/聚甘油脂肪酸等可降低巧克力等制作中物料的粘度,赋予良好的流动性,方便操作和物料输送。蔗糖酯蔗糖酯是一种新型的多元醇型非离子表面活性剂,它可以作为食品添加剂,能改善口感;用做洗涤剂的活性剂能除去水果、蔬菜上的残存的农药,而本身却很少残留。蔗糖酯是目前引人注目的一种表面活性剂,无色,无味,无毒,广泛应用于食品、医药、化妆品等行业中。蔗糖酯水解后成为蔗糖和可食用的脂肪酸,具有营养价值。与一般合成的表面活性剂不同,蔗糖酯在好氧和厌氧的条件下都能生物降解,是一种绿色表面活性剂。单硬脂酸甘油酯（单甘酯）1. 食品糖果的添加剂，作乳化剂添加巧克力、人造奶油、冰淇淋等或作表面活性剂用。 2. 米面制品上的应用 , 能增加生面团的紧密性和明显提高面条的弹性，面条制品在沸煮时不易糊烂，减少煮水混浊，食用时口感良好。 3. 冰淇淋上的应用 , 可使冰淇淋各组分混合均匀，组织细腻嫩滑，膨化适度，品尝时口溶性好，避免冰晶形成，提高保形性和贮存稳定性。 4. 糕点上的应用 , 可作蛋糕的起泡剂。能促进蛋白起泡性，在制作蛋糕时能形成 蛋白单甘酯 的复合体，有效地帮助蛋糕打搅起泡，产生稳定的气泡膜，从而制出稳定细小气泡、容积明显增大的糕点。 5. 食用油脂、乳制品上的应用 , 人造奶油、起酥油、花生酱、蛋黄酱、沙拉酱、蚝油等产品，都需要加入单甘酯作为乳化剂和稳定剂，以调整油脂结晶作用，防止油水分离、分层现象发生，提高所制产品质量。炼奶、麦乳精、乳酪、速溶全脂奶粉等乳制品，单甘酯是其良好的乳化剂，可提高速溶性，防止沉淀、结块结粒、改善产品质量。粉末油脂制品如咖啡伴侣，单甘酯是其主要的乳化剂。 6. 饮料上的应用，如豆奶、花生奶、乳酸奶、可可奶、杏仁奶等，可显著提高溶解度和稳定性，防止沉淀、分离现象，延长货架寿命。 食品工业中应用表面活性剂的实例对消费者来说，牛肉的软化程度是重要的感官指标之一，为此，日本科学人员对引起牛肉发硬的肌肉中结缔组织进行了研究。通过试验研究认为：SGMS可以通过同肌肉周围膜的骨胶原形成复合体，从而使肌肉周围膜弱化，可作为新的牛肉软化剂使用。试验采用单肠衣作为牛肉中结缔组织的模拟物，用20种不同的表面活性剂（已批准允许作为食品添加剂使用）研究其软化效果。试验时，将羊肠衣放在添加2表面活性剂的水中，于80加热30分钟后，测定其物理性状的变化。结果发现，阴离子型表面活性剂的软化效果比非离子型表面活性剂好，尤其是琥珀酰单硬脂酸甘油酯（SGMS）的效果最好。将颗粒状的SGMS涂覆于牛肉片的两个表面，于200烧灼约1分钟后，测定其物理性状。测定的结果为：在2以内的SGMS浓度范围内，浓度越高，软化效果越好，高于此浓度范围的效果相同。但浓度低于1时，未显现出软化效果，与对照试样无明显差异。牛肉表面涂覆2SGMS者，可通过加热使SGMS熔融，大约有20渗透到肉的内部，其余残留于表面，或者与肉汁一起流失。渗入肉内的SGMS大约有67停留在距表面约05mm的肌肉层，1深入到约1mm深的肌肉组织层中。此外，另有少许SGMS局部存在于肌肉周围的膜部，在肌肉纤维和纤维内鞘中不存在SGMS。试验发现，未用SGMS处理试样肌肉周围膜中的骨胶原在提高加热温度时，可溶性比例增大，但用SGMS处理者增加不多，这说明SGMS与加热变性的骨胶原已经形成了复合体。同时实验还发现，用SGMS处理的牛肉试样中的骨胶原已形成为薄片状结构。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