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1、第二章 乳化剂Emulsifieres,熟悉食品乳化剂概念、作用原理及HLB值概念，掌握常见食品乳化剂的基本特性及应用，了解食品乳化剂的应用现状。,一、乳化和乳化剂的基本理论,乳化现象,乳化液的类型,乳化剂的作用,HLB值,乳化剂分子结构特点与性能,HLB值与乳化剂的使用,食品乳化剂的概念,1.1食品乳化剂概念,添加于食品后可显著降低油水两相界面张力，使互不相溶的油（疏水性物质）和水（亲水性物质）形成稳定乳浊液的食品添加剂。,FDA的定义,能使某乳浊体中的组成相，改变表面张力，使成为均匀分布成乳状液的物质。,内相,外相,（分散相）,（连续相）,各组分的物理性质,食品组织状态,食品的“形”和质构
2、,食品加工工艺性能,改善,水,蛋白质,脂肪,糖类,乳化剂,水,蛋白质,脂肪,糖类,乳化剂,水,油,水,油,乳化剂,乳化液,1.2 乳化现象,界面张力,使物体保持最小表面积的趋势,10ml油,分散,0.1m,小油滴,300m2,100万倍,面积,1.3 乳化剂的作用,表面活性剂,在分散相表面形成保护膜,降低界面张力,形成双电层,1.4 乳化剂分子结构特点,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。,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
3、，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。,1.5 乳化剂分子性能,油酸钾（HLB=20）（饼干等食品含油多则柔软酥脆）乳化剂与碳水化合物的作用乳化剂分子结构特点与性能乳化剂浓度升高到一定范围后，水的表面集聚了足量的乳化剂，形成了一个单分子覆盖膜。能使配料充分乳化，均匀混合，防止脂肪离析1 乳化剂与食品成分之间的作用乳化剂与蛋白质相互作用形成的化合物属于脂肪，在食品加工中特别是在焙烤食品中大量利用蛋白质与乳化剂的相互作用和结合来改善食品的加工性能，提高食品的品质。乳化剂在焙烤食品中的主要作用1 乳化剂与类脂化合
4、物的作用乳化剂分子结构特点与性能在临界胶束浓度时，界面状态再不改变，界面张力曲线基本上停止下降。HLB值表示乳化剂的亲水性HLB值表示乳化剂的亲水性避免冷却收缩和硬化，改善制品的组织状态，使产品更具弹性,1.6 乳化液的类型,多相体系,天然乳化液,人工乳化液,牛奶,内相（分散相）,外相（连续相）,乳化液,油包水（W/O）型,奶油,水包油（O/W）型,乳,多重型（A/O/W）型,冰淇淋,椰奶,乳化剂的亲水性,1.7 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,分子结构,亲油基和亲水基与所亲合的基团结构越相似，则
5、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。,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,1014个碳原子,1.8 HLB值,乳化剂的亲水亲油平衡值（Hydrophilic Lipophilic Balance）,乳化特性,许多功效,亲水基,亲油基,亲水性,憎水性,相当的平衡,格尔芬（Griffin）,HLB值表示乳化剂的亲水性,HLB值计算,差值式,HLB=亲水基的亲水性亲油基憎水性,比值式,HLB=,亲水基的亲水性,亲油基憎水性,戴微斯法,HLB=7+亲水基团值 亲油基团值,川上法,HLB=,7+11.7l
6、og,亲水基部分相对分子量,亲油基部分相对分子量,复合乳化剂,HLBAB=,HLBAmA+HLBBmB,mA+mB,(HLB)值测定,通过乳化标准油实验来测定,石蜡（HLB=0）,标准,十二烷基硫酸钠（HLB=40）,亲油性100%乳化剂,规定,其HLB为0,亲水性100%乳化剂,其HLB为20,20等分,HLB值越高表明乳化剂亲水性越强，反之亲油性越强。,油酸钾（HLB=20）,HLB值与乳化剂的使用,1.9 乳化剂的分类,离子型乳化剂,非离子型乳化剂,阴离子型,阳离子型,两性乳化剂,烷基羧酸盐,磷酸盐,卵磷脂,甘油单油酸酯,两性电解质类,以内盐形式非离解型,HLB 810，稳定的乳状分散乳
7、化剂分子结构特点与性能结合程度与蛋白质结构特征、侧链的极性、乳化剂的种类以及是否带电荷和体系的pH值等有关。乳化剂与碳水化合物的作用能使某乳浊体中的组成相，改变表面张力，使成为均匀分布成乳状液的物质。乳化剂的亲水亲油平衡值（Hydrophilic Lipophilic Balance）控制食品中油质的结晶状态，阻止结晶还原，改善食品口感。HLB值越高表明乳化剂亲水性越强，反之亲油性越强。HLB值越高表明乳化剂亲水性越强，反之亲油性越强。熟悉食品乳化剂概念、作用原理及HLB值概念，掌握常见食品乳化剂的基本特性及应用，了解食品乳化剂的应用现状。HLB值越高表明乳化剂亲水性越强，反之亲油性越强。在临
8、界胶束浓度时，界面状态再不改变，界面张力曲线基本上停止下降。乳化剂在肉制品加工中的应用在分散相表面形成保护膜阻碍或延缓晶型变化的作用，形成有利于食品感官性能和食用性能所需的晶型。不互溶的两相之间的界面被乳化剂分子完全打通。添加于食品后可显著降低油水两相界面张力，使互不相溶的油（疏水性物质）和水（亲水性物质）形成稳定乳浊液的食品添加剂。结合程度与蛋白质结构特征、侧链的极性、乳化剂的种类以及是否带电荷和体系的pH值等有关。,指带有一个或多个官能团，在水溶液中能能形成正电荷的表面活性剂。,阴离子乳化剂,阳离子乳化剂,指带有一个或多个官能团，在水溶液中能形成带负电荷的表面活性剂。,亲水的极性部分既包含
9、阴离子，也包含阳离子。,两性乳化剂分子,1.10 临界胶束浓度CMC（Critical Micelle Concentration）,临界胶束浓度是乳化剂形成胶束的最低浓度，他是乳化剂的另一个重要指标。,正确使用乳化剂,了解乳化剂的基本性能,临界胶束浓度的概念,当乳化剂溶于水后，水的表面张力下降，不断地增大乳化剂的浓度，表面张力随乳化剂浓度增加而急剧下降之后，则大体保持不变。此时的乳化剂浓度称为CMC。,表面张力,乳化剂浓度,极稀溶液,水的界面上还没有很多乳化剂，界面的状态基本没变，水的表面特性与纯水差不多。,解释现象,乳化剂的浓度稍有上升，表面张力曲线急剧下降，此时加入的乳化剂会很快地聚集到
10、界面，使界面状态大大改变，同时水中的乳化剂分子也集聚在一起，亲油基靠拢，开始形成小胶束。,临界胶束浓度,乳化剂浓度升高到一定范围后，水的表面集聚了足量的乳化剂，形成了一个单分子覆盖膜。此时，水与空气间的界面被乳化剂最大限度地改变，完全不同于原来的情况，这时乳化剂的浓度称临界胶束浓度。,提高乳化剂浓度，乳化剂的分子就会在溶液内部进行集聚，构成亲油基向内、亲水基向外球状的胶束。,CMC是这个过程完成的标志,在临界胶束浓度时，界面状态再不改变，界面张力曲线基本上停止下降。,不互溶的两相之间的界面被乳化剂分子完全打通。,水溶液界面张力以及许多其他物理性质都与纯水有很大差异。,乳化剂的浓度在稍高于临界胶
11、束浓度时，才能充分显示其作用，所以CMC是充分发挥乳化剂功效的一个重要的量的理论指标。,测定CMC范围的作用,乳化剂溶液的一些物理性质，除了界面张力外，电阻率、渗透压、冰点、蒸汽压、粘度、增溶性、光学散射性及颜色变化等，在CMC时都有显著变化，通过测定发生这些显著变化时的突变点，就可以得知临界胶束浓度。,临界胶束浓度的测量,思考题？,什么是食品乳化剂？乳化剂是怎样达到乳化效果的？,什么是HLB值？计算HLB值的方法有哪些？研究HLB值有何意义？,简述临界胶束浓度（CMC）的概念，CMC在乳化剂使用中的作用。,二、乳化剂在食品中的作用机制,乳化剂与食品成分之间的作用,乳化剂在焙烤食品中的主要作用
12、,乳化剂在肉制品加工中的应用,2.1 乳化剂与食品成分之间的作用,乳化剂与类脂化合物的作用,乳化剂与蛋白质的作用,乳化剂与碳水化合物的作用,2.1.1 乳化剂与类脂化合物的作用,与乳化剂相互作用，形成稳定的乳化液。,有水时,无水时,阻碍或延缓晶型变化的作用，形成有利于食品感官性能和食用性能所需的晶型。,-晶型,次-晶型,-晶型,-初级晶型,熔点最高,能量最低,油脂口感粗糙,入口不滑,油脂结晶调整剂,乳化剂阻碍或延缓晶型变化,蔗糖脂肪酸酯；Span60；甘油单、双乳酸酯；聚甘油脂酸酯,2.1.2 乳化剂与蛋白质的作用,疏水结合,氢键结合,静电结合,与乳化剂发生作用是固定在多肽链上的氨基酸侧链，而
13、非蛋白质肽链中的肽键。,结合程度与蛋白质结构特征、侧链的极性、乳化剂的种类以及是否带电荷和体系的pH值等有关。,乳化剂与蛋白质相互作用形成的化合物属于脂肪，在食品加工中特别是在焙烤食品中大量利用蛋白质与乳化剂的相互作用和结合来改善食品的加工性能，提高食品的品质。,效果,（饼干等食品含油多则柔软酥脆）,2.1.3 乳化剂与碳水化合物的作用,疏水作用,氢键作用,单糖,双糖,低聚糖,多糖,糖苷,多糖,糖苷,直链淀粉在水中形成-螺旋结构，内部有疏水作用，乳化剂随其亲水基进入-螺旋结构内，并利用疏水键与之结合，形成复合物或络合物。这样可以避免直链淀粉链与链之间发生结晶作用。,乳化剂与直链淀粉作用,利用乳
14、化剂与直链淀粉、蛋白质的相互作用和结合形成复合物来达到防老化、软化等。,2.2 乳化剂在焙烤食品中的主要作用,增加食品组分间的亲和性，降低界面张力，提高食品质量，改善食品原料的加工工艺性能。使蛋白质网络连接更加紧密，增强面团强度。与淀粉形成络合物，使产品得到较好的瓤结构，增大食品体积，防止淀粉老化。控制食品中油质的结晶状态，阻止结晶还原，改善食品口感。提高食品持水性，使食品更加柔软，增加保鲜性，延长货架期。,乳化剂在面包类中的应用,促进面筋组织的形成,与面团中的脂类和各种蛋白质形成氢键或络合物，象一条条锁链一样大大强化了面团在和面及醒发时形成的网络结构。,体积增大,富有弹性,柔软不掉渣,口味得到改善,防止老化,面包的不新鲜往往是由于淀粉老化，面包失水引起的，乳化剂能与面团中直链淀粉络合，推迟了淀粉在面团存放时失水而重新结晶所致的发干、发硬，保持产品一定的湿度而使面包柔软保鲜，保持营养价值。,2.3 乳化剂在肉制品加工中的应用,能使配料充分乳化，均匀混合，防止脂肪离析,提高制品的保水性，防止制品析水,避免冷却收缩和硬化，改善制品的组织状态，使产品更具弹性,提高产品的嫩度，改善制品的风味，提高产品质量,提高包装薄膜（肠衣）易剥性,
