常用食品乳化剂及其应用介绍

1.单，双甘油脂肪酸酯[Mono（Di）Glyceryl of Fatty Acids]

又称单甘酯，分子式C₂₁H₄₂O₄，相对分子质量：358.57，结构式见图6-8。

图6-8 单甘酯

（1）理化性质 单甘酯产品为白色至乳白色粉末或细小颗粒，产品中伴有甘油二酯（仍具有乳化作用）。不溶于冷水，经强烈搅拌可与沸水混合。HLB值为2～3，属于W/O型乳化剂。

产品按其纯度可分为单甘酯（单酯含量为30%～55%）、分子蒸馏单甘酯制品（单酯含量≥90%）。单硬脂甘油酯是传统的乳化剂，在食品乳化剂中占有50%以上的份额。自从上世纪90年代研制出分子蒸馏工艺以后，应用效果较好的分子蒸馏单甘酯占领了国内乳化剂的主要市场。它是一种优质高效的乳化剂，具有乳化、分散、稳定、起泡、抗淀粉老化等作用。由于单甘酯亲水性较差，可与其他食品乳化剂，如双乙酰酒石酸单（双）甘油酯、聚甘油单油酸酯、聚甘油单硬脂肪酸酯复合使用。

（2）毒理学参数 GRAS，ADI值无需规定（FAO/WHO，1994）。

（3）制法 单甘酯的合成方法主要有：酯交换法（酯的甘油醇解法）和直接酯化法。

（4）应用与限量 按我国GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：单，双甘油脂肪酸酯（包括油酸、亚油酸、月桂酸、亚麻酸、棕榈酸、山嵛酸、硬脂酸）作为乳化剂可按生产需要适量使用。

2.磷脂（Phospholipids）

磷脂包括卵磷脂（Lecithin）、改性大豆磷脂（Modified Soybean Phospholipids）。大豆磷脂包括磷脂酰胆碱（又称卵磷脂，PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）等磷脂以及大豆油脂的混合物，结构式见图6-9。

图6-9 磷脂

PC，X=—C₂H₄—N（CH₃）₂PE，X=—C₂H₄—NH₂PI，X=—C₆O₅H₅

（1）理化性质 磷脂是一种混合物，用不同的方法提取大豆磷脂的性能和成本差异较大，例如：丙酮沉淀法制造的大豆磷脂组成为含有PC（51%）；用乙醇分离得出的主要是磷脂酰胆碱。磷脂广泛存在于动植物中，是一种天然乳化剂，市售磷脂大多数是大豆磷脂，大豆磷脂是大豆油加工后的副产品，油脂精炼后得到毛磷脂，经水化分离，再经脱臭、脱色，得到精制产品。产品为半透明蜡状物质，稍有臭，在空气中变成黄色，渐次变成不透明褐色。大豆磷脂中磷酸基团的亲水性决定了它可作乳化剂，是亲油性乳化剂。有较强的乳化、润湿、分散作用。

（2）毒理学参数 ADI值不提供（FAO/WHO，1994）。

（3）应用与限量 磷脂及大豆磷脂用在人造奶油能改善口感，还能节约脂肪用量和降低热量；在巧克力中使用能防止糖分起晶而形成表面翻花现象；在糕点饼干中，加入大豆磷脂的制品，口感松酥，体积增加，并可节约油脂用量，保存期还能延长；在月饼中使用可防止产品干硬；在面包、方便面中添加大豆磷脂，均能改善内部结构和口感。按我国GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：磷脂作为乳化剂可用于稀奶油、氢化植物油、婴幼儿配方食品、婴幼儿辅助食品中，用量可按生产需要适量使用。

3.蔗糖脂肪酸酯（Sucrose Fatty Acid Ester）

蔗糖脂肪酸酯又称脂肪酸蔗糖酯、蔗糖酯，分子式C₃₀H₅₆O₁₂，相对分子质量：608.76，结构式见图6-10。

图6-10 蔗糖脂肪酸酯

（1）理化性质 蔗糖酯是蔗糖与脂肪酸形成的酯类化合物。由于蔗糖分子中有8个羟基，故可与1～8个脂肪酸形成相应的脂肪酸蔗糖酯。脂肪酸包括硬脂酸、棕榈酸等。市售商品主要以硬脂酸蔗糖酯为主，其中包括单酯、双酯和三酯等不同比例的混合酯。单酯含量越高，亲水性越强。HLB值越高，二、三酯含量越高，亲脂性越强，HLB值越低。

蔗糖酯产品为白色至黄色的粉末，或无色至微黄色的黏稠液体或软固体，无臭或稍有特殊的气味。易溶于乙醇、丙酮。单酯可溶于热水，但双酯和三酯难溶于水。溶于水时有一定黏度，有润湿性，软化点50～70℃。根据蔗糖羟基的酯化数，可获得不同HLB值的系列产品，HLB值为2～16。蔗糖脂肪酸酯酯化程度可影响其HLB值，蔗糖酯既可为W/O型乳化剂，又可为O/W型乳化剂，因此蔗糖脂肪酸酯的适用性较广。不同酯化程度的HLB值如表6-5所示。

表6-5 不同酯化程度蔗糖酯的HLB值

（2）毒理学参数 大鼠经口LD₅₀39g/kg。GRAS，ADI：暂定0～20mg/kg（FAO/WHO，1995）。

（3）制法 蔗糖酯的合成方法主要有溶剂法、无溶剂法及酶催化方法。

（4）应用与限量 蔗糖脂肪酸酯的乳化性能优良，产品的高亲水性能使水包油乳状液更加稳定，具有提高乳化稳定性和搅打起泡性；对淀粉有特殊作用，使淀粉的糊化温度明显上升，有显著的防老化作用；其耐高温性较弱，是应用范围极广的乳化剂。并且可与其他乳化剂合用，得到更好的协同效应。使用时，可将蔗糖脂肪酸酯以少量水（或油、乙醇等）混合，润湿，再加入所需量的水，并适当加热，使其充分溶解后添加使用。按我国GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：蔗糖脂肪酸酯作为乳化剂可用于稀奶油（淡奶油）及其类似品，水油状脂肪乳化制品，02.02类以外的脂肪乳化制品[包括混合的和（或）调味的脂肪乳化制品]，可可制品、巧克力和巧克力制品以及糖果，乳化天然色素中，最大使用量为10.0g/kg；用于调味品，即食菜肴的最大使用量为5.0g/kg；焙烤食品，最大使用量为3.0g/kg；冷冻饮品、经表面处理的鲜水果、杂糖罐头、肉及肉制品、饮料类（包装饮用水除外）、鲜蛋中，最大用量为1.5g/kg。

4.司盘系列（Span）

司盘是失水山梨醇脂肪酸酯的商品名，司盘系列乳化剂为不同的脂肪酸与山梨醇酐的多元醇衍生物所组成的系列脂肪酸酯，包括单脂肪酸山梨醇酐酯和三脂肪酸山梨醇酐酯。其中脂肪酸包括月桂酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸等。司盘系列乳化剂为非离子型、亲脂性乳化剂，其HLB值为1.8～8.6，依其乳化性能，在富脂食品中的使用优于其他乳化剂。这类化合物为白色或黄色液体、粉末、颗粒或为浅奶白色至棕黄色硬质蜡状固体。司盘系列为W/O型乳化剂，具有较好的水分散性和防止油脂结晶的性能，不同山梨醇酐脂肪酸酯的性质如表6-6所示。

表6-6 不同山梨醇酐脂肪酸酯性质一览表

下面以司盘系列中的山梨糖醇酐单月桂酸酯为例介绍。山梨糖醇酐单月桂酸酯（Sorbitan Monolanrate）又称单月桂酸山梨醇酐酯、司盘20（Span20），结构式见图6-11。

图6-11 山梨糖醇酐单月桂酸酯(www.xing528.com)

（1）理化性质 山梨糖醇酐单月桂酸酯淡褐色油状黏液体，有特殊气味，味柔和。可溶于乙醇、甲醇、乙醚、醋酸乙酯、石油醚等有机溶剂，不溶于冷水，可分散于热水中。是油包水型乳化剂，HLB值8.6，相对密度1.00～1.06，熔点14～16℃。

（2）毒理学参数 大鼠经口LD₅₀10g/kg体重，ADI值0～25mg/kg体重（FAO/WHO，1994）。

（3）制法 由山梨糖醇与月桂酸加热进行酯化、脱水制得。

（4）应用与限量 我国GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：山梨醇酐单月桂酸酯（司盘20）、山梨醇酐单棕榈酸酯（司盘40）、山梨醇酐单硬脂酸酯（司盘60）、山梨醇酐三硬脂酸酯（司盘65）、山梨醇酐单油酸酯（司盘80）作为乳化剂使用，在饮料混浊剂中，最大使用量为0.05g/kg；果味饮料中，最大使用量为0.5g/kg；月饼中，最大使用量为1.5g/kg；豆类制品中，最大使用量为1.6g/kg；调制乳、冰淇淋类、可可制品、巧克力和巧克力制品、乳脂糖果、面包和糕点、饼干、果蔬汁（肉）饮料及固体饮料类中，最大使用量为3.0g/kg；植物蛋白饮料中，最大使用量为6.0g/kg；稀奶油（淡奶油）及其类似品、氢化植物油、速溶咖啡、干酵母中，最大使用量为10.0g/kg；而用于经表面处理的鲜水果或新鲜蔬菜，则按生产需要适量使用即可。

5.吐温系列（Tween）

吐温是聚氧乙烯山梨醇酐系列脂肪酸酯的商品名称，是由山梨醇酐与脂肪酸酯化后，与环氧乙烷进行缩合反应制得。

吐温乳化剂产品为黄色至橙色油状液体（25℃），有轻微的特殊臭味，略带苦味。各种产品HLB值在11.0～16.9，亲水性好，乳化能力强，为水包油（O/W）型乳化剂。吐温系列属于非离子表面活性剂，具有优良的乳化、分散、发泡、润湿、软化等优良特性。吐温系列乳化剂由其相连脂肪酸不同而表现出的差异如表6-7所示。

表6-7 吐温系列产品性质

下面仅介绍吐温系列中的聚山梨酸酯20。聚山梨醇酯20（Polysorbate 20）又称聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯（Sorbitan Monolaurate）、吐温20（Tween 20），化学结构式见图6-12。

图6-12 聚山梨醇酯20

（1）理化性质 聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯为柠檬色至琥珀色液体，略有特异臭及苦味。溶于水、乙醇、乙酸乙酯、甲醇、二烷，不溶于矿物油及溶剂油。易形成水包油体系，HLB值16.9。相对密度1.08～1.13，沸点321℃。在水中易分散。

（2）毒理学参数 LD₅₀大鼠口服大于10g/kg体重；ADI值0～25mg/kg体重（FAO/WHO，1994）。

（3）制法 由山梨糖醇与月桂酸酯化后的产物与摩尔比为1：20的环氧乙烷缩合而得。

（4）应用与限量 GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯（吐温20）、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯（吐温40）、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯（吐温60）、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯（吐温80）作为乳化剂、消泡剂、稳定剂使用，在豆类制品中，最大使用量为0.05g/kg；月饼中，最大使用量为0.5g/kg；饮料中，最大使用量为0.75g/kg；稀奶油中，最大使用量为1.0g/kg；调制乳与冷冻饮品中，最大使用量为1.5g/kg；植物蛋白饮料中，最大使用量为2.0g/kg；面包中，最大使用量为2.5g/kg；乳化天然色素中，最大使用量为10.0g/kg。

6.硬脂酰乳酸钙（Calcium Stearoyl Lactylate，CSL）

硬脂酰乳酸钙又称十八烷基乳酸钙，分子式C₄₈H₈₆CaO₁₂，相对分子质量895.30，结构式见图6-13。

图6-13 硬脂酰乳酸钙

（1）理化性质 硬脂酰乳酸钙为白色至带黄白色的粉末或薄片状或块状固体，无臭，有焦糖样气味。难溶于冷水，溶于有机溶剂。水中溶解度为0.5g/100mL（20℃），乙醇为8.3g/100mL（20℃）。易溶于热的油脂中，冷却则析出。熔点54～69℃，HLB值为5.1。硬脂酰乳酸钙是离子型乳化剂。

（2）毒理学参数 大鼠经口LD₅₀27g/kg；GRAS，ADI值0～20mg/kg。

（3）制法 乳酸被加热浓缩后加入硬脂酸和碳酸钙，边通惰性气体边加热至200℃进行酯化反应，将反应生成物制成钙盐。

（4）应用与限量 硬脂酰乳酸钙主要作乳化剂、稳定剂。用于面包，糕点的品质改良剂，可与面粉中淀粉、脂质形成网络结构，这样便强化了面筋的网络结构，增加了面筋的稳定性和弹性，也显著地改善了面包的耐揉混特性，形成多气泡骨架，使面包、慢头体积增大、膨松；与直链淀粉形成不溶于水的络合物，阻止了直链淀粉的溶出，增加了面包的柔软性，延长了面包的货架寿命。我国GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：硬脂酰乳酸钠及硬脂酰乳酸钙均可作为乳化剂及稳定剂使用。在面包、糕点、饼干、肉灌肠类、调制乳、风味发酵乳中，最大使用量为2.0g/kg；在水油状脂肪乳化制品中，最大使用量为5.0g/kg。

思考题

1.HLB值是什么？HLB值的大小与食品的亲水亲脂性有何联系？

2.乳状液可分为哪两大类？

3.乳化剂的作用机理是什么？

4.乳化剂在食品中有何应用？

5.硬脂酰乳酸钙作为面包、糕点的品质改良剂的作用机理是什么？

6.乳化剂的发展趋势是什么？