乳化劑

乳化劑是一種能使兩種或兩種以上不互溶組分的混合液體形成穩(wěn)定乳液的物質(zhì)。它的作用原理是在乳化過(guò)程中，分散相是在液滴中（微米級(jí)）乳化劑分散在連續(xù)相中，降低了混合體系中各組分的界面張力，由于乳化劑賦予的電荷，在液滴表面形成一層堅(jiān)固的膜或雙電層，阻止液滴相互聚集，維持均勻的乳液。從相的角度來(lái)看，乳狀液仍然是一個(gè)非均相體系。乳液中的分散相可以是水相，也可以是油相，大部分是油相；連續(xù)相可以是油相，也可以是水相，大部分都是水相。乳化劑是分子中帶有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)的表面活性劑。為了表現(xiàn)乳化劑的親水性或親油性，通常使用“親水親油平衡值（HLB值）HLB值越低，其親油性越強(qiáng)；相反，HLB值越高，其親水性越強(qiáng)。各種乳化劑的HLB值是不同的為了獲得穩(wěn)定的乳液，必須選擇合適的乳化劑。

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，人們開(kāi)始關(guān)注表面活性劑使用的安全性，并加強(qiáng)了其無(wú)毒化、高生物降解性非離子乳化劑的研究。在食品、化妝品、醫(yī)藥等行業(yè)限制使用一些乳化劑，開(kāi)發(fā)山梨醇脂肪酸酯、磷脂類、新型乳化劑如糖脂乳化劑。

path/path乳化劑

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，人們提出了多功能乳化劑、高純度、低刺激、隨著對(duì)高效性的更高要求，更多的新型乳化劑被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

乳液的類型已經(jīng)從傳統(tǒng)的水包油和油包水型擴(kuò)展到多重乳液、非水乳濁液、液晶乳濁液、發(fā)色乳濁液、凝膠乳濁液、磷脂乳劑和脂質(zhì)體乳劑等。

乳化劑是指能提高乳液中各組成相之間的表面張力，形成均勻的分散體或乳液的物質(zhì)食品乳化劑為GB2760—2014《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的22種食品添加劑之一。食品乳化劑的用量約占食品添加劑總量的1/2它是食品工業(yè)中使用最多的添加劑，在食品生產(chǎn)和食品加工中起著重要的作用幾乎所有的食品生產(chǎn)和加工都涉及乳化劑或乳化作用。食品乳化劑是一種多功能高效的食品添加劑，不僅具有典型的表面活性，而且在食品中具有消泡作用、增稠、穩(wěn)定、潤(rùn)滑、保護(hù)等作用。

根據(jù)HLB值，乳化劑分為油包水型(W/O型，即親油型)及水包油型(O/W型，即親水型)兩大類。前者將水分散到油中，如單硬脂酸甘油酯；后者將油分散到水中，如蔗糖酯、大豆磷脂等。根據(jù)乳化劑親水基團(tuán)的特性，它們可以分為：

1)陰離子型乳化劑。這類乳化劑在水中電離生成帶有陰離子的親水基團(tuán)，如脂肪酸皂、烷基硫酸鹽（十二烷基硫酸鈉）烷基苯磺酸鹽（尼奧普利克斯）磷酸鹽等。陰離子乳化劑要求在堿性或中性條件下使用，但不能在酸性條件下使用它也可以與其他陰離子乳化劑或非離子乳化劑一起使用，但不能與陽(yáng)離子乳化劑一起使用。

2)陽(yáng)離子型乳化劑。這種乳化劑在水中電離，與陽(yáng)離子生成親水基團(tuán)，如n-十二烷基二甲胺和其他胺衍生物、季銨鹽等。陽(yáng)離子乳化劑應(yīng)在酸性條件下使用，不應(yīng)與陰離子乳化劑一起使用。

3)非離子型乳化劑。這種乳化劑在水中不會(huì)電離。其親水基團(tuán)是各種極性基團(tuán)，如聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的嵌段共聚物、多元醇脂肪酸酯、聚乙烯醇等。

根據(jù)乳化劑的來(lái)源，可分為合成型和天然型。上面提到的所有乳化劑都是合成的；天然乳化劑是卵磷脂、羊毛脂、阿拉伯膠等。乳化劑廣泛應(yīng)用于食品中、化妝品、洗滌劑、合成橡膠、合成樹(shù)脂、農(nóng)藥、醫(yī)藥、制革、涂料、紡織、印染、石油化工等方面。乳化劑除了乳化作用還有增溶作用、滲透、潤(rùn)濕、去垢等作用。

乳化劑是食品加工中常用的食品添加劑之一。與表面活性劑類似，分散相液滴被包裹以防止它們聚結(jié)，使它們?cè)诹硪环N不混溶或部分混溶的液體中成為穩(wěn)定的膠體分散體。

乳化劑是促進(jìn)乳液穩(wěn)定性不可缺少的一部分，對(duì)乳液穩(wěn)定性起著重要作用。為了形成穩(wěn)定的乳液，將分散相分散成微小的液滴，乳化劑的使用和選擇也非常重要。乳化劑主要通過(guò)降低界面自由能形成固體乳膠膜，形成穩(wěn)定的乳液。當(dāng)界面自由能降低時(shí)，液滴顆粒形成球體以保持最小的表面積。兩種不同液體之間形成乳狀液的過(guò)程就是兩種液體之間形成大量新界面的過(guò)程。液滴越小，新界面越大，液滴顆粒表面自由能越大。乳化劑吸附在液滴表面可以有效降低表面張力或表面自由能。乳化劑吸附在液滴周圍，并在液滴周圍定向排列成膜，從而降低油水界面張力，有效防止液滴聚集。乳化劑在液滴表面排列越有序，乳膠膜越牢固，乳液越穩(wěn)定。

乳化的目的是減少乳液制備過(guò)程中消耗的能量。為了保持乳液的穩(wěn)定性，乳化劑應(yīng)具有較強(qiáng)的乳化能力，形成牢固的乳膠膜，并且是安全的、無(wú)局部刺激性、穩(wěn)定性好，受外界因素影響小。2]

乳化劑的表面功能和穩(wěn)定性

界面形成和穩(wěn)定性的機(jī)理：

1.乳化劑在界面處密度最高，乳化劑分子在液滴外形成一層保護(hù)膜，從幾何空間結(jié)構(gòu)的角度看是合理的，從能量的角度看符合能量最小原理，所以形成的乳液比較穩(wěn)定；

2.因?yàn)槿橐旱男纬纱蟠笤黾恿梭w系的界面面積，即需要對(duì)體系做功，從而增加了體系的界面能，導(dǎo)致體系不穩(wěn)定。因此，降低界面張力，降低總界面能，可以增加體系的穩(wěn)定性；表面活性劑作為一種良好的乳化劑，可以降低界面張力。根據(jù)“相似相溶原理”可以看出乳化劑中的親脂基團(tuán)、親水基團(tuán)會(huì)插入同側(cè)，把自己留在水中－油界面處。在乳化過(guò)程中，乳化劑的用量與乳化溫度成反比。當(dāng)乳化溫度升高時(shí)，液體分子間的距離增大，液體內(nèi)部對(duì)表層分子的吸引力減小，因此表面張力降低；

3.在體系中加入乳化劑后，界面張力降低，同時(shí)形成界面膜，對(duì)分散相液滴有保護(hù)作用，使布朗運(yùn)動(dòng)中的碰撞液滴不易聚結(jié)，但液滴聚結(jié)（破壞穩(wěn)定性）它是以界面膜的破裂為基礎(chǔ)的，所以界面膜的機(jī)械強(qiáng)度是決定乳液穩(wěn)定性的主要因素之一。

乳化劑濃度低時(shí)，界面上吸附的分子少，界面膜強(qiáng)度差，形成的乳液不穩(wěn)定。當(dāng)乳化劑的濃度增加到一定程度時(shí)，界面膜由定向吸附的排列相對(duì)緊密的分子組成，形成的界面膜強(qiáng)度高，大大提高了乳液的穩(wěn)定性。

降低體系的界面張力是穩(wěn)定乳狀液體系的必要條件：形成牢固的界面膜是乳液穩(wěn)定的充分條件。乳狀液的形成是自然界自發(fā)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，符合自發(fā)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，即熵增能量減。

食品乳化劑是通過(guò)物理方法形成的兩種或兩種以上互不相溶的相（如：油和水）均勻形成分散的活性物質(zhì)。它在食品工業(yè)中起著重要的作用，可以提高食品的質(zhì)量，防止食品腐敗變質(zhì)，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，改善食品的口感和外觀，刺激消費(fèi)需求。其乳化特性取決于乳化劑的親水親油平衡值（HLB值），HLB值越大，其親水性越強(qiáng)，反之，其親油性越強(qiáng)。

乳化劑分子一般含有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)，決定了乳化劑的親水性和親油性。在油相和水不相溶的液體中加入適量的乳化劑，經(jīng)過(guò)一定的處理，可以形成均勻的分散體系。

乳化作用

在體系中加入小分子乳化劑可以降低體系的表面張力，從而降低其界面能，提高乳液的穩(wěn)定性、蛋白飲料等。此外，當(dāng)表面活性劑吸附在液滴的界面上時(shí)，它可以作為阻止液滴相互聚集的屏障。當(dāng)加入帶電荷的離子型表面活性劑時(shí)，乳狀液滴會(huì)因電荷相同而相互排斥，從而提高乳化作用。

助溶作用

當(dāng)體系中小分子乳化劑的含量大于臨界膠束濃度時(shí)，表面活性劑分子聚集形成膠束，將溶劑體系分為疏水區(qū)和親水區(qū)。此時(shí)溶液的表面張力下降最快，使溶解的物質(zhì)逐漸吸附在膠束的親水區(qū)域，達(dá)到增溶的目的。

抗老化作用

食品乳化劑一般用作谷物食品中的抗老化劑，可與面包結(jié)合使用、饅頭等食物中的直鏈淀粉反應(yīng)形成不溶物，從而降低淀粉的吸水膨脹能力，防止淀粉重結(jié)晶，防止面包老化，改善面包、饅頭等面制品的柔軟度。

發(fā)泡及消泡作用

含有飽和脂肪酸鏈的乳化劑可以用作發(fā)泡劑通過(guò)在食物中產(chǎn)生氣泡，外觀蓬松，可用于蛋糕中、面包等。含有不飽和脂肪酸鏈的乳化劑可作為消泡劑，在不影響產(chǎn)品口感的情況下抑制或消除氣泡，廣泛應(yīng)用于乳制品中、飲料等方面。

乳化劑是指能穩(wěn)定乳液的表面活性劑。因此，在油水體系中加入乳化劑后，水和油可以相互混合，形成完全分散的乳液。乳化劑不僅能提高乳液的穩(wěn)定性，還能決定乳液的類型。

乳化劑的親水性和親油性一般是不平衡的，它們的適用場(chǎng)合也不同如果乳化劑分子的親水基團(tuán)比親油基團(tuán)大且強(qiáng)，則屬于親水性乳化劑，容易形成水包油型(O/W)型乳濁液；相反，如果乳化劑分子的親油基團(tuán)比親水基團(tuán)大且強(qiáng)，則屬于親油乳化劑，容易形成油包水(W/O)型乳濁液。一般親水性強(qiáng)的乳化劑適合o/w乳液，強(qiáng)親油性乳化劑，適用于w/O型乳濁液。

一般可用“親水親油平衡值”即HLB）以顯示乳化能力的差異。如果HLB較大，親水作用較大，水包油乳液可以穩(wěn)定；相反，HLB越小，親脂作用越大，油包水乳液可以穩(wěn)定。

乳化劑根據(jù)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)而不同乳化劑可分為陰離子型、陽(yáng)離子和非離子；按其來(lái)源可分為天然乳化劑和合成乳化劑；根據(jù)作用類型，可分為表面活性劑、增粘劑和固體吸附劑；根據(jù)其親脂性和親水性，可分為親脂性和親水性。