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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流单硬脂酸甘油酯.精品文档.单硬脂酸甘油酯单硬脂酸甘油酯Glyceryl Monostearate(Monosterin) 别名单甘油酯 分子式C21H42O4性状白色蜡状薄片或珠粒固体，不溶于水，与热水经强烈振荡混合可分散于水中，为油包水型乳化剂。能溶于热的有机溶剂乙醇、苯、丙酮以及矿物油和固定油中。凝固点不低于54。用途乳化剂使用方法1. 用于糖果、巧克力，可防止奶糖、太妃糖出现油脂分离现象；防止巧克力砂糖结晶和油水分离，增加细腻感。参考用量为0.2%0.5%。2. 用于冰淇淋，可使组织混合均匀，组织细腻、爽滑、膨化活度，提高保形性。3.
2、用于人造奶油，可防止油水分离、分层等现象，提高制品的质量。4. 用于饮料，加入含脂的蛋白饮料中，可提高稳定性，防止油脂上浮，蛋白质下沉。还可用于乳化香精中作稳定剂。5. 用于面包，能改善面团组织结构，防止面包老化，面包松软，体积增大，富有弹性，延长保存期。6. 用于糕点，与其他乳化剂配伍，作为糕点的发泡剂，与蛋白质形成复合体，从而产生适度的气泡膜，所制点心体积增大。7. 用于饼干，加入面团中能使油脂以乳化状态均匀分散，有效地防止油脂渗出，提高饼干的脆性。用量可在各类食品中按生产需要适量使用。毒性1.GRASFDA-21CFR 182.1342。ADI无需规定（FAO/WHO，1994）。推荐品
3、牌日本理研公司（一） 分子式：C21H42O4 分子量: 358.56 结构式：（二） 性状：单硬脂酸甘油酯是含有C16C18长链脂肪酸与丙三醇进行酯化反应而制得。是一种非离子型的表面活性剂。它既有亲水又有亲油基因，具有润湿、乳化、起泡等多种功能。本品一级品为乳白色似蜡固体，可溶于甲醇、乙醇、氯仿，丙酮和乙醚等溶液。（三） 用途：单硬脂酸甘油酯是食物的乳化剂和添加剂;化妆品及医药膏剂中用作乳化剂，使膏体细腻，滑润;用于工业丝油剂的乳化剂和纺织品的润滑剂;在塑料薄膜中用作流滴剂和防雾剂;在塑料加工中作润滑剂和抗静电剂，在其他方面可作为消泡剂、分散剂、增稠剂、湿润剂等。（四） 质量标准：项 目 指
4、 标外观 白色到微黄色切片碘值(g I2/100g) 2.0 酸值(mg KOH/g) 2.0 凝固点 ºC 55 - 60 皂化值(mg KOH/g) 160 - 175编辑词条食品乳化剂的发展趋势及其应用食品乳化剂的发展趋势 1 食品乳化剂的现状食品乳化剂属于表面活性剂，由亲水和疏水(亲油)部分组成。由于具有亲水和亲油的两亲特性，能降低油与水的表面张力，能使油与水“互溶”。它具有乳化、润湿、渗透、发泡、消泡、分散、增溶、润滑等作用。乳化剂在食品加工中有多种功效，是最重要的食品添加剂，广泛用于面包、糕点、饼干、人造奶油、冰淇淋、饮料、乳制品、巧克力等食品。乳化剂能促进油水相溶，渗入
5、淀粉结构的内部，促进内部交联，防止淀粉老化，起到提高食品质量、延长食品保质期、改善食品风味、增加经济效益等作用。世界上食品乳化剂约65种，FAOWHO制订标准的有34种。2001年全世界年产乳化剂276万t，2002年产29万t。全世界每年总需求约8亿美元，耗用量25万t以上。消费量较大的5类乳化剂中，最多的是甘油脂肪酸酯，约占总量的53；居第2位的是卵磷脂及其衍生物，约占20；蔗糖脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯约各占10；丙二醇脂肪酸酯约占6。我国在1981年批准使用的食品乳化剂只有单甘酯和大豆磷脂两个品种，到2002年，我国允许使用的乳化剂达到29种。分别为单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、酪蛋
6、白酸钠、山梨醇酐单脂肪酸酯、山梨醇酐三脂肪酸酯、山梨醇酐单油酸酯、木糖醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐单棕榈酸酯、硬脂酰乳酸钙、双乙酰酒石酸单(双)甘油酯、硬脂酰乳酸钠、松香甘油酯、氢化松香甘油酯、乙酸异丁酸蔗糖酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯木糖醇酐单硬脂酸酯、辛，癸酸甘油酸酯、改性大豆磷脂、丙二醇脂肪酸酯、三聚甘油单硬脂酸酯、聚甘油单硬脂酸酯、聚甘油单油酸酯、山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯(20)一山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯(20)一山梨醇酐单棕榈酸酯、乙酰化单甘油脂肪酸酯、硬脂酸钾、聚甘油蓖麻酸酯，由此可见，乳化剂的发展在食品添加剂行业中是属于较快的，乳化剂的品
7、种增长见图1。到2004年底。我国乳化剂的4个主要品种。产量已达4万t年(包括复配产品)，其它25个品种产量、用量尚无法统计。据估计：我国年产蔗糖酯约150万t，Span、Tween系列约2000t。所有的食品乳化剂的产量都比l0年前翻了一番,产品竞争相当激烈，乳化剂产量增长态势见图2，销售额增长态势见图3。单甘酯在食品乳化剂中占50以上的份额，产量在2万t左右。但我国早期食品乳化剂的应用中单甘酯并不突出。单甘酯的发展可以归结为3个原因：f1)原料和产品的价格优势；(2)使用、储藏较方便；(3)单甘酯制造技术的发展。而且自从20世纪9og代，我国自行研制出分子蒸馏装置。单甘酯粗制品比例逐步减少
8、，分子蒸馏单甘酯占领国内乳化剂的主要市场，现有年产1500t分子蒸馏单甘酯的装置20多套，年产3000t分子蒸馏单甘酯的装置3套。据称已有年产5000t分子蒸馏单甘酯的装置。年产6000t分子蒸馏单甘酯的设备建设已列入国内企业的发展计划。2002年乳化剂的总销售额约4亿元(包括复配产品)，其中单甘酯及其复配产品销售额达到19亿元。酪蛋白钠、Span、Tween系列产品，蔗糖酯和硬脂酰乳酸盐(酯)产品的销售额约15亿元。2 几种常用食品乳化剂发展趋势21 传统产品211 单甘酯单甘酯是世界上用量最大的乳化剂。占乳化剂用量的一半以上。它是甘油单硬脂酸酯的简称。又称丙三醇单硬脂酸酯，单硬脂肪酸甘油酯
9、。分子式：它是由甘油与硬脂酸加热酯化而得，按纯度可分为单甘酯(单酯含量为3055)、分子蒸馏单甘酯(单酯含量90)。目前冰淇淋生产中一般多用分子食品添加剂蒸馏单甘酯，它为白色或乳白色粉末或细小颗粒HLB值约为38，为油包水(水油)型乳化剂，因其本身的乳化性较强，可作为水包油(油，水)型乳化剂。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。单甘酯最主要的物理性质是同质多晶现象。由于单甘酯是类脂，与油脂一样具有同质多晶现象。其晶体结构有仅一晶型、p一初级晶型和B一晶型。作为乳化剂，其仅一晶型活性最高。最易与食品中的各种成分相互作用，但仅一晶型只在与水或油脂形成凝胶的状态下
10、才存在，使用不便；B一晶型基本无活性，但它最稳定，是单甘酯一般状态下的晶体结构；B一初级晶型虽有活性，但比q一晶型大大降低，其稳定性介于仅一晶型与B一晶型之间，是某类单甘酯稳定的固体形式。单甘酯的合成、精致方法有：(1)酯交换法(酯的甘油醇解法)；(2)直接酯化法；(3)脂肪酸和环氧丙烷合成法；(4)脂肪酸与缩水甘油合成法；(5)酶法；(6)溶剂法；(7)分子蒸馏提取法；(8)基团保护法等。单甘酯目前的发展有两方面：(1)I艺、装备的进步；(2)产品质量的提高，应用面的扩大。在制造工艺方面定向合成是发展方向之一：装备产品质量3ooot以上的大型生产线是发展方向之一。产品质量方面，随我国进入WT
11、O的需要。产品达到F CC4的质量指标是发展的必然趋势。产品的应用要向国际市场发展要向其它行业的应用发展。212 大豆磷脂(卵磷脂) 卵磷脂广泛存在于动植物中，是一种天然乳化剂，并且对人体具有重要的生理功能和独特的保健功能市售卵磷脂绝大多数是大豆磷脂。大豆磷脂是从大豆毛油中提取精制而成。为浅黄至棕色的粘稠液体或白色至浅棕色的固体粉末。HLB值约为35。是亲油性乳化剂。其特点是纯天然的优质乳化剂。也是唯一不限制用量的乳化剂。有较强的乳化、润湿、分散作用。还有良好的医疗保健效果。大豆(卵)磷脂可以用不同的方法提取，提取方法不同产品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51磷脂酰
12、胆碱。34磷脂酰乙醇胺19磷脂肌醇和6其它磷脂。用乙醇或短链醇可进一步分离磷脂。得出的醇不溶物主要是磷酰胆碱。卵磷脂还可以用酶处理进行水解，或用过氧化氢反应使它成为水溶性，因此，开发新的提取方法和制造中的某些工艺是大豆(卵)磷脂产品的发展趋势：可喜的是，随着知识产权意识的深入人心，目前许多新技术都在申请专利和利用最新的专利技术，大豆(卵)磷脂的氮气干燥就是很好的实例，干燥步骤是决定大豆卵磷脂质量的关键，利用最新的专利技术可以保证大豆磷脂质量，降低成本。大豆(卵)磷脂的其它发展，如用二酸甘油酯和五氧化二磷反应，用氨气中和的合成磷脂(乳化剂VN)，已应用于巧克力产品中。213 蔗糖酯蔗糖酯是蔗糖脂
13、肪酸酯的简称，它是由亲水的蔗糖和亲油的脂肪酸组成，其糖残基含有多个羟基和醚键的亲水结构，而其脂肪酸基团则表现出一定的亲油能力。因此，它具有良好的乳化能力来联结水和脂肪，从而形成稳定的乳化液。结构为:蔗糖酯是白色或黄褐色粉末或无色至微黄色粘稠液体无气味或稍有特殊的气味。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，对油和水有良好的乳化作用。软化点5070C。亲水性比其它乳化剂强。蔗糖酯的HLB值为315。其特点是亲水亲油平衡值范围宽，适用性广乳化性能优良。高亲水性产品能使水包油乳状液非常稳定，用于冰淇淋中可提高乳化稳定性和搅打起泡性，对淀粉有特殊作用，使淀
14、粉的糊化温度明显上升，有显著的防老化作用，是一用途广泛的乳化剂。由于其耐高温性较弱，价格偏高，一般与其它亲油性乳化剂复配使用，例如可与单甘酯以1：1的质量比配合用于食品生产中。蔗糖酯的合成方法有：(1)溶剂法，包括：DMF溶剂法、微乳法、水溶剂法等；(2)无溶剂法，包括：非均相法、相溶法和熔融法等；(3)酶法等，因为蔗糖分子有8个羟基蔗糖酯产品种类很多，所以各种蔗糖酯的合成方法目前还在向高水平发展，对于某种酯化度含量的蔗糖酯产品国外比国内的整体生产技术先进，我国正在迎头赶上。与单甘酯一样，蔗糖酯产品质量方面，根据我国进入WTO的需要，产品达到国际质量指标是发展的必然趋势。我国已准备修订产品的标
15、准，企业应尽快发展，适合将来新的要求。21_4 司盘(Span1和吐温frween) 司盘60是失水山梨醇单硬脂酸酯(山梨醇酐单硬脂酸酯)的商品名，是由硬脂酸与山梨醇酐反应而得，为浅奶白色至棕黄色l一笺兰：硬质蜡状固体，HLB值为47，是亲油性乳化剂。其点是有很强的乳化能力，较好的水分散性和防止油脂结晶的性能，与其它乳化剂复配有较好的协同增效作用。但司盘6O有较重的焦糖味，影响产品风味。目前产品品质有显著的提高，且有明显的价格优势，故使用量将会有所上升。聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯，又称聚山梨酸酯80，商品名为吐温80，是山梨糖醇及单、双酐与油酸部分酯化的混合物，再与氧化乙烯缩合而成，为黄色至橙色
16、油状液体(25C)，有轻微的特殊臭味，略带苦味，HLB值15_4，为水包油(OW)型乳化剂。Span和Tween系列产品是非离子表面活性剂，具有优良的乳化、分散、发泡、润湿、软化等优良特性。在配料中加入00501的Tween和混合单甘酯的复配物可使冰淇淋质构坚挺，成形稳定。215 硬脂酰乳酸钠(SSL)和硬脂酰乳酸钙(CSL) SSL和CSL与以上4种非离子型乳化剂不同，它们是离子型乳化剂。呈白色至带黄色或薄片状固体，有特殊的气味，熔点5469C。难溶于水，溶于有机溶剂，加热时易溶于植物油、猪油，加水强烈温混合可完全分散，不适宜做WO型乳化剂。溶解度(100mL剂中)20C水中05g；20乙醇
17、中83g。传统上，它可作面包、馒头的品质改良剂，按面粉量的05添加，能改善面包原料的耐捏和性、润滑性，缩短发酵时间减少温度不匀的影响。目前SSL和CSL的发展主要是产品的应用开发方面如作为液体蛋白和冷冻蛋白的起泡剂等。22 新型食品乳化剂 乙氧基化甘油单癸酸酯乙氧基化甘油单癸酸酯是一种优质高效的乳化剂和非离子表面活性剂。有很好的乳化、分散、起泡、淀粉抗老化等作用在食品、医药、精细化工行业可广泛应用。乙氧基化的单甘酯被列入我国“八五”规划中，目前丹东有一厂家生产。甘油单辛癸酸酯是一种属中碳链的单甘酯产品。它易被人体吸收消化，新陈代谢快，其乳化性能优于甘油单硬脂酸酯。而开发乙氧基化的甘油单辛癸酸酯
18、可获得一种接近于无味的、亲水性的食品乳化剂。其乳化性能优于现有的食品乳化剂是一种新的食品乳化剂。乙氧基化的甘油单辛癸酸酯，其HLB为89，介于油水之间，可做WO型或OW型的乳化剂。并有耐酸能力，在油水中都能相溶，加上它属中碳链结构，所以其性能优于司盘或吐温，或这二者的混合物。其应用范围很广，特别是将其用于制备香精、酸性乳化饮料、速溶固体饮料，能使产品有很好的乳化稳定性能，而且还有乳化增白的作用。本产品不同于普通的油脂乳化剂。由于甘油辛癸酸酯是一种有营养功能性的产品，而本产品属其衍生产品，符合天然、营养、功能性的方向因而可以作为高档食品的乳化剂。另外，由于它的结构呈饱和状态，也具有抗氧化、防腐性
19、能，当它与碳水化合物结合时，能起到防老化和软化的效果。此外在食品中还可起到起酥润滑和无油腻感的作用。这对提高食品质量，改善品味是有效果的，也是其它乳化剂所不可比拟的。3 国内外乳化剂发展动态3I 国外乳化剂市场的发展目前单甘酯的应用正面临市场发展的严峻局面：使用量最大的面包业界正在发展不使用乳化剂的全新产品，出现不用添加剂的新倾向；而豆腐生产随着生产设备的改进和发展也部分减少了对消泡剂的需要。单甘酯的需求趋于稳定或稍有下降的趋势。为此，在日本占有单甘酯市过半份额的理研维生素及花王公司都在全力以赴研发新的产品和开发新用途，以开拓新的市场。在脂肪酸甘油酯类的乳化剂中，新用途开发进展顺利的多聚甘油酯
20、类已开发出许多种类， 目前业已开发成功的有HLB值从120之间进行改变的各种典型的OW型和WO型乳化剂均能生产供应市场需求。此外还可用于其它多种用途诸如起泡剂、清泡剂材料、油脂结晶调整剂等。而且尚有许多未涉及有待研究开发的新用途，新应用领域。目前，多聚甘油脂肪酸酯日本市场需求量约1200t。日本阪本药业公司的SYGURISTA系列乳化剂，由于亲油、亲水性范围广，可用于乳制品、糕点、加工油脂等以及巧克力黏度下降剂、品质改良剂。而油脂结晶调整剂THL系列，可平衡液状油结晶、抑制沉淀因此可保持透明性、流动性。太阳化学公司以特殊聚合甘油为原料制成的“超聚合甘油iSunsoftA”，可用于乳制品、杀菌食
21、品、调味料等的稳定性及改善口感方面。“超乳化剂”用于透明饮料、果汁等的风味增强上。三菱化学公司以蔗糖酯做成复合制剂，2001年开发的聚甘油酯用途以饮料为主。3.I.2 国内食品乳化剂的发展趋势中国食品添加剂行业，1992年提出大力开发“天然、营养、多功能”食品添加剂的发展方针，与国际上提倡“回归大自然、天然、营养、低热能、低脂肪”的趋向相符。我国地域辽阔，资源丰富，有几千年药食同源的传统。发展“天然、营养、多功能”食品添加剂具有独特的优势。结合国内实际和国际一曩品添加剂上食品添加剂的开发与应用，我国食品添加剂应在以下方面大力发展321 天然食品添加剂的开发天然产品的开发是当前食品工业及食品添加
22、剂行业的热点，也是未来发展的趋势据中国食品用化学品1999年第3期报道：国外开发成功新用途的天然乳化剂已有酪蛋白、大豆磷脂和谷蛋白等并形成系列产品酪蛋白系列乳化剂来自牛乳，大豆磷脂则有高纯度卵磷脂和酶解卵磷脂；世界上开发精细化工、生产功能性食品添加剂的大制造商之一丹麦丹尼斯克公司投资2570万美元在江苏昆山建成丹尼斯克(中国)有限公司并投产，其两种最重要产品之一就是乳化剂。此外，美国ADM公司、德国Lucas Meyer公司生产的卵磷脂都相继进入中国市场。国外资本、技术和产品的涌人既是不争事实也是必然趋势，我国食品乳化剂生产只有积极遵循“天然、营养、多功能”的方针采用高新技术，大力开发大豆磷脂
23、、蛋白质乳化剂等系列天然产品，与国际趋向保持一致，并且抓住机遇、优化企业素质、提高产品质量档次，才能抵抗外来冲击，在国际市场上占得一席之地。3.2.I.2 具有营养、保健功能乳化剂的开发随着人民生活水平的提高，人们在吃饱的基础上对食物提出营养、保健的要求。而随着人民健康意识的提高保健、功能食品的概念已逐渐深入人心市场上已有了4000种以上的保健食品乳化剂中磷脂的成功开发为保健品增添了一朵奇葩。磷脂具有良好的乳化性能较高的HLB值对沉积在血管壁上的胆固醇有很好的清扫作用，有人将磷脂称为血管的清道夫，它也是人脑神经的主要构成基质。对乳化剂的分子构成中油脂组分、油脂的分子结构研究使人们认识到它们的不
24、同功效，如不饱和度、顺式、反式等等。目前在乳化剂的生产中已在有目的的选择不同的油脂原料，采用合理的工艺，使得乳化剂在人体中正常代谢后能进一步起到保健的功能。大家都知道，多不饱和脂肪酸(如亚油酸、0【一亚麻酸、EPA、DHA)、中碳链脂肪酸(如辛癸酸、月桂酸)、奇数碳脂肪酸等，具有独特的营养保健功能。因此，可以开发含多不饱和脂肪酸的甘油脂肪酸酯含中碳链脂肪酸的甘油脂肪酸酯，含奇数碳脂肪酸的甘油脂肪酸酯等具有保健功能的乳化剂产品。比如前面提到的乙氧基化甘油单癸酸酯就是很好的例子。323 开发使用方便、多用途、多功能的乳化剂 当今，食品乳化剂正发展为具有系列化、多功能、高效率、使用方便等特点。为开发
25、使用方便、用途多、功能多的乳化剂，乳化剂复合配方技术研究至关重要。复配技术努力的目标应是：(1)以蔗糖酯和大豆磷脂为基础材料的复配产品：(2)I)A单甘酯和蔗糖酯为主的复配乳化剂；(3)以Span、Tween和单甘酯为基础材料的复配制品；(4)由各种乳化剂和增稠剂、品质改良剂等食品添加剂复配成专用乳化剂。我国乳化剂主要是依靠经验进行复配，带有一定的盲目性，缺乏必要的理论指导和先进测试仪器的辅助所得产品质量和性能都不尽完善，不利于推广和应用。因此，必须加强乳化剂复配技术的理论研究。同时，这些科研工作应与食品加工企业密切协作、同市场的实际需要相结合，才能使成果迅速转化为现实生产力、更陕地拓展食品乳
26、化剂的应用空间。3.2.4 与国际标准接轨，提高产品质量我国食品乳化剂的国家标准、行业标准、企业标准等要与国际标准接轨，国内市场要与国际市场接轨。我们不仅要立足国内市场，也要争取在国际市场上占有较大的份额。比如蔗糖酯，日本的高纯度蔗糖酯已形成成熟的市场产品，而我国尚未开发出多品种，高纯度的蔗糖酯。325 以资源为基础，以科技为依托，走符合我国国情的乳化剂开发道路我国盛产甘蔗和甜菜，广西、广东、云南、东北三省是我国的糖业基地，为以蔗糖为基础原料的蔗糖酯生产提供了可靠的保障，而通过蔗糖的深加工，又可大大提高其附加值。着重开发出产率高、产品质量优的蔗糖酯生产新工艺，降低生产成本；同时在糖业基地重点扶
27、持建设一两个大型蔗糖酯企业，采用先进设备和技术，实现规模生产与经营，切莫重蹈小规模、低水平重复建设的覆辙。另外，从大豆、油菜籽、棉籽等植物中提取、制备卵磷脂类乳化剂：从小麦、谷物中提取、生产蛋白质类乳化剂等。这些乳化剂的开发研究，都可以充分利用我国的资源优势。 食品乳化剂的介晶理论及实际应用 张守文周云摘要：乳化剂是食品工业中使用最广泛、最重要的一类食品添加剂，除具有典型的表面活性作用外，还能与食品中碳水化台物、蛋白质、脂类发生特殊的相互作用，起到多种功效。它具有安全可靠，使用方便的特点，能起到乳化、保鲜、品质改良、起泡等多种功能 根据乳化剂的舟晶理论，乳化剂具有多晶性，即 晶型、 初级晶型和
28、 三种晶型。乳化刺在使用前只有处于 晶型结构，应用到面包蛋糕等食品中才能充分发挥作用效果。关键词：乳化剂，舟晶理论，凝胶，水舍物O 问题的提出目前，国内乳化剂的研制、生产和应用发展较快，但各地食品厂家在添加方法上存在很大差异。笔者在教学、科研和生产实践中发现，即使是同一种乳化剂，相同的添加量，但添加方法不同却得到不同的作用效果。由此可见，怎样使乳化剂在食品中发挥最佳作用效果，其添加方法则成了技术关键，这已成为食品科技工作者研究的重要课题之一 乳化剂是一种表面活性物质，如何保持或提高它们的活性是发挥其在食品中最佳作用效果的关键。乳化剂的活性紧紧地与其晶体结构有直接关系，乳化剂的晶体结构有a-晶型
29、、B-初级晶型和肛晶型三种晶型。其中 晶型的乳化剂处于高度活性状态，最易与食品中的各种成分相互作用，能收到最佳的作用效果。B-初级晶型的乳化剂虽有活性，但其活性已大大降低，而口晶型的乳化剂没有任何活性，加到食品中不起任何作用。由此可见，发挥乳化剂在食品中最佳作用效果的关键是如何保持其a-晶型结构。理论分析得知，乳化剂能否在食品中发挥最佳作用效果取决于其能否均匀地分散在食品体系中，分散程度是乳化剂物理状态的函数，其关键是乳化剂在使用前要与水一起制成凝胶，使其在凝胶中具有高度活性的 晶型的层状介晶结构。因此，在使用乳化剂时，了解各种乳化剂的介晶理论和介晶结构是十分重要的1 乳化剂的多晶现象及晶型理
30、论了解和掌握乳化剂的晶型理论，对于正确使用乳化剂，最大限度地发挥乳化剂在食品中的作用效果是非常重要的。由于乳化剂是油脂的衍生物，必须先了解油脂的多晶现象 油脂的多晶现象与其预处理有关系。a-晶型状态油脂的熔点最低 晶型状态到 初级晶型状态是可逆的，a-晶型状态到日一晶型状态是不可逆的， 晶型状态的油脂具有较高的熔点 在一般温度下，由a-晶型过渡到晶型是相当缓慢的 脂肪酸的种类对于不稳的a-晶型到稳定的B-晶型的过渡也有影响，一般来讲，长链脂肪酸起着延缓作用，即具有长链脂肪酸结构的油脂 晶型比较稳定，而具有短链脂肪酸结构的起着促进由a-晶型到B-晶型过渡的作用，油脂的a-晶型不稳定，由a-晶型向
31、口一晶型的过渡非常快。在许多情况下，油脂的晶型是处在熔点低的、能量高的、不稳定的、高度活性的a-晶型或B-初级晶型状态，并能向熔点高、能量最低、最稳定、无任何活性的B-晶型过渡。因此，在食品加工中需要加人具有变晶性和保持晶型稳定的物质，以达到长时问阻止、延缓油脂晶型变化，并形成有利于食品感官性和食用性能所需要的a-晶型。由于具有a-晶型结构的乳化剂处于高度活性状态，因此一些趋向于a-晶型的亲油性乳化剂具有“变晶”性质，即乳化剂的 晶型是不稳定的。乳化剂通过与油脂相互作用可以调节其晶型结构。蔗糖脂肪酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯(Span砷)、失水山梨醇三硬脂酸酯(Span 65)、乳酸甘油单和二酸
32、酯、乙酸甘油单和二酸酯、聚甘油脂肪酸酯等都可做为晶型调节剂，用于食品加工中。例如，熔化的油脂中加人亲油性失水山梨醇三硬脂酸酯，冷却时就形成在食品加工中具有实际应用价值的、有活性的B_初级晶型，并由于共结晶过程使这种晶体结构保持稳定。见图1。油脂的不同晶型赋予食品不同的感官性能。随油脂晶型结构变化，食品的食用性能也随之发生变化。只有 晶型和B_初级晶型结构的油脂才能在食品体系中分布均匀，赋予食品均匀的质地，细腻的口感。食品乳化剂的亲油部分通常为脂肪酸，所以食品工业用的乳化剂是油脂衍生物。在以甘油作为亲水基的乳化剂时，油脂亲缘关系也特别明显。油酯(甘油三脂肪酸酯)的多晶型性与其组成及预处理有关。对
33、甘油三脂肪酸酯的晶型现象可做如下说明：长链、不分支的甘油三脂肪酸酯熔化液冷却而发生结晶时，首先形成六方 一晶型体。在所有变体中， 晶型体一般具有最低的熔点。碳链与六方晶格的主轴平行。碳链能够围绕碳轴自由旋转。碳链之间的距离约为4810I10m。a-晶型体冷却到-50 -70 时，则形成具有正交一三斜晶格的次级 晶型体，次a-晶型的晶格与a-晶型的晶格很相似。但由于碳链不再能够旋转，而改变了对称性。 晶型向次a-晶型的过渡是可逆的。一种油脂(甘油三酸酯)的a-晶型体加热到接近其熔点时，迅速地放出少量热而转变成B初级型晶体。B-初级型晶体再继续加热，就很快地过渡稳定的口一晶型体。这种转变是不可逆的
34、。在一般温度下，从a-晶型向 晶型过渡是一个缓慢过程。由纯甘油三酸酯熔化液形成口晶型体是很缓慢的，而由溶液结晶时则是迅速的。B-晶型结构比 晶型结构具有更高的熔点和更低的能量(内能)。当a-晶型结构过渡到 晶型结构时，晶型从六方体结构转变成一种还没有鉴定出来的结构，此时密度大大增加，碳链之间距离减小。B-初级晶型和B-晶型之间可能存在一种所谓的中问晶型。这种晶型可能具有比B-初级晶型更高的熔点。由于所论述的食品乳化剂与甘油三酸酯的亲缘关系很不相同，所以甘油三酸酯的上述多晶型现象在乳化剂时以不同的程度显示出来。在食品体系中，晶型和晶体大小在加工无水的乳化剂调和物时具有一般的作用和意义。因此，甘油
35、单酸酯和直链淀粉的相互作用与甘油单酸酯的物理性状有关系，主要取决于其晶型。实践表明，乳化剂的 晶型结构对于在食品中的许多实际应用极为有利，如提高乳化活性，使分布更容易、更均匀，增大充气量和发泡性等。因此，使乳化剂的a一晶型稳定的化合物特别有意义。2 乳化剂的介晶理论蒸馏单甘酯、SSL等许多食品乳化剂，都具有这样的特性：在水中能够形成易溶于水的液体结晶中间相，即目前食品乳化剂研究领域十分流行的术语“介晶理论”。21 介晶相(中间相)的概念一般把具有液态和固态两方面物理特性的相称作介晶相或者液晶相、中间相。介晶相是指物质显示出液体的一些性质和晶体的另一些性质的状态，一般称为介晶态或介晶性。介晶性(
36、介晶现象)有热致变的和易溶的两种。物质有两个熔点的性质叫做热致变的介晶性 在加热 隋况下，温度上升到下熔点时，物质熔化成一种混浊的液体，即形成液晶相：继而上升到上熔点时，物质熔化成一种透明(各相同性)的液体。冷却时，这些转变是可逆的，物质在水溶液中于一定的浓度下，转变成液晶态的性质称为易溶的介晶性。乳化剂的这种易溶的中间相与乳化剂结构、乳化剂水的比例和温度有直接关系。22 乳化剂介晶相结构的形成乳化剂是一种同质多晶物质，在晶体中乳化剂分子以极性基团互相对峙地定向排列，亲油基团互相平行并且紧密排列(见图5a)。当乳化剂与水混合并加热到kraffi温度(_rc)时，由于热能的作用，使亲油基因(烷烃
37、链)由固态变为混乱的液态。同时，水通过渗透进入到乳化剂的亲水基团(极性基团)之间，形成了液体结晶中间相，即介晶结构(图5b)，也称为层状中间相。根据温度、浓度和乳化剂的化学构型，也能形成其它中间相的介晶结构。如进一步升高温度，层状中间相的介晶结构被破坏而形成六角柱形和立方体形介晶结构。当形成均匀的层状介晶结构的乳化剂冷却至室温时，亲油基团将重新结晶，并排列成有规则的晶格，相同容积的水仍在极性基团之间，形成了由双分子类脂化合物层和水层交替组成的凝胶(图5c)。乳化剂双分子层的外层是亲水基团，直接与水结合。双分子层相互堆集，形成一种双分子层状结构。乳化剂呈液态(在克拉夫特点温度TK以上)时，碳氢链
38、处在一种能自由运动的状态，使分子的行为类似液体。乳化剂在水中形成各种介晶相结构与脂肪酸的饱和程度有直接关系。(1)含有以饱和脂肪酸合成的乳化剂，如饱和甘油单酸酯，优先形成层状介晶相。从应用技术上看，双分子层状介晶相非常重要，因为在一定条件下层状介晶相中的乳化剂能形成良好的分散体或活性高的凝胶。(2)含有以不饱和脂肪酸合成的乳化剂，如不饱和甘油单酸酯，优先形成立方体状介晶相。(3)在低HLB值的乳化剂和混合乳化剂情况下，形成六角柱状介晶相，而六角柱I状介晶相则在高HLB值的乳化剂(强极性基团)时才形成。六角柱I一状介晶相能够形成胶束。了解各种乳化剂的介晶性和介晶结构对于正确使用食品乳化剂是十分重
39、要的。例如，在食品加工中使用甘油单酸酯时，只有层状分散相和 晶型的凝胶结构才能真正发挥乳化剂的作用2.3 乳化剂介晶相的结构对乳化剂介晶相概括说明如下：带有长链脂肪族碳氢链的固态乳化剂，其碳氢链(亲水基)不能自由运动，只能平行定向排列 乳化剂分子是按层状排布的，其中每一层的亲油基团(碳氢链)全部朝着一个方向，而亲水基团朝着相反的方向。由两个这种单分子层形成一个双分子层，其中亲油基团(碳氢链)相互定向排列，形成类脂双分子层，这些碳氢基团在约54移向层面。乳化剂的介晶相结构主要有双分子层状介晶(在一维上长距有序)、六角柱形状介晶(在二维上长距有序)、立方体形状介晶(在三维上长距有序)。实际上立方介
40、晶不是真正的介晶，因为立方相在三维上都能完全重复。乳化剂在水中的介晶相，于不同温度下可以相互转化，这是在实际应用过程中制备不同状态乳化剂的主要原理。层状结构是在一维空间里周期性地重复，它是由双分子类脂化合物层和水层交替组成的。从图2可以看出，层状介晶结构是一维空间构型，可以包含大约95的水分，溶胀程度大，比表面积大，分子自由度大，是活性最高的，在食品中作用效果是最好的。六角柱形介晶结构是两维空问构型，系由乳化剂的圆柱形聚集体组成。立方体形介晶结构是由乳化剂的对称球形聚集体组成的三维空间构型。这两种介晶结构具有很高的粘稠度，空间位阻较大，溶胀程度小，当水超过40时就不能溶胀，水再增多时则形成了两
41、相体系。因此，溶胀程度小，比表面积小，分子自由度小，活性较低，在食品中的作用效果下降。另外，立方体形介晶结构是粘度很大的各项同性相，加入到食品中不利于生产和操作，应尽量避免乳化剂出现这种结构。24 乳化剂的 晶型凝胶特殊结构凝胶结构是由水层和类脂双层交替组成的，但其烃链是结晶状的。当层状介晶冷却到转化点以下成结晶链时，常常得到亚稳定的凝胶相凝胶是乳化剂极性基团之间带有一定量水的结晶状态，凝胶的结构是层状型。不同之处是碳氢链不是液状态，而是固态，彼此以堆积的 晶型模式平行定向排列。凝胶是亚稳状态，极性基之间的水层将随时间而减少。当所有的水都排除掉后，便形成晶体+水(聚凝胶)的悬浮体。甘油单酸酯的
42、水合物形式是一种凝聚胶。甘油单酸酯这类多晶形的乳化剂将转化为最稳定的晶型，即阻晶型。因为室温下不存在无水的 晶型。能形成稳定的晶型的非多晶乳化剂就会与水生成很稳定的凝胶。25 乳化剂介昌结构和 晶型凝胶结构在食品中应用的重要性从应用技术上看，了解各种乳化剂的介晶性和介晶相结构，对于正确使用食品乳化剂是十分重要的。251 双分子层状介晶相结构最重要因为在一定条件下，双分子层状介晶相中的乳化剂形成良好的分散体或凝胶 因为没有一种食品乳化剂是以分子形态溶于水中的，所以实际上乳化剂在水溶液体系中，介晶态是最合适的分布。当乳化剂和其它食品组分(如淀粉、蛋白质等)相互作用时，在各种不同的介晶结构中，以双分
43、子层状介晶结构的活性最高，作用效果最好。例如，在焙烤食品加工中使用乳化剂甘油单酸酯时，只有处于双分子层状介晶结构和 晶型的凝胶结构，甘油单酸酯才具有高度活性状态和使用价值，才能最易与食品中的蛋白质、淀粉、脂肪发生相互作用，获得令人满意的改善食品品质、提高柔软性、延长保鲜期的最理想作用效果。所有的乳化剂都不溶于水，而且都是固态的结晶状态，如果直接加入食品体系中，几乎不起任何作用或作用甚微。乳化剂与食品中的各成分(蛋白质、淀等)充分作用的理想条件是都处于分子溶液状态。乳化剂虽不溶于水，但在水中能形成液体结晶中间相，在合适的条件下，它在水中溶胀度很大 这样，单独一个乳化剂分子就有了很高的分子自由度，
44、能充分分散在食品体系中，而与蛋白质、淀粉、脂肪等充分发生作用。形成介晶结构的乳化剂的粘度至少比水的粘度增大100倍，凝聚时问增加2000倍，这非常有利于食品乳状液的稳定，能使乳化剂更均匀地、稳定地分散在食品体系中，能充分地与食品中的蛋白质、淀粉等成分发生相互作用，得到最佳的作用效果。252 乳化剂使用前进行a-晶型化预处理的重要性。大多数乳化剂为喷雾结晶制得。因此，室温下的乳化剂不存在无水的 晶型，而以稳定的B-晶型状态存在。只有制成凝胶状态时才会出现 晶型因此，乳化剂在使用前必须要进行a-晶性化处理或制成水合物。在作用效果上， 晶型凝胶最佳， 晶型水合物次之，最次者为无水粉末状乳化剂。乳化剂
45、的介晶理论是指导乳化剂使用的重要依据，了解和掌握这些知识后才能正确使用乳化剂，使其充分发挥作用。26 乳化剂 晶型的稳定性及晶型稳定剂的使用常制成凝胶状态的乳化剂有：蒸馏甘油单酸酯、丙二醇单甘酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨醇单硬脂酸甘油酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、大豆卵磷酯、琥珀酰单甘酯等。典型产品是在焙烤食品工业中广泛应用的商品“蛋糕油”，作为蛋糕的起泡剂非常理想。为了销售和贮存过程中凝胶状态乳化剂中的 晶型结构保持不变，以活性状态稳定6个月至1年。因此，必须加入 晶型结构稳定剂，如丙二醇、丙二醇一单硬脂酸酯、D一双脱水山梨糖醇、硬脂酸钾、酪蛋白酸盐、脱脂奶粉、麦芽糊精、变性淀粉等。一般
46、可使用乙醇、丙二醇或山梨糖醇为溶剂。也可用少量1 一2脂肪酸的碱金属皂类，来稳定层状凝胶中的a一晶型结构。使用山梨醇作为防腐剂。3 乳化剂的水合物及其功能特性31 什么是乳化剂的永合物?所谓乳化剂的水合物，是由25的乳化剂与水混合，并加热到约65所形成的。在制备乳化剂的水合物时，根据每种乳化剂的相图进行操作至关重要。如果温度升高，将形成一种带有凝胶状结块的粘性一各向同性相，这是我们所不希望得到的状态。当水和乳化剂按各种不同比例混合、加热时，将得到各种不同的介晶相混合物。由图3可以明显看出，这些混合物的类型与稀释程度和操作温度有关。结晶蒸馏甘油单酸酯分子间通过氢键结合，碳键平行排布，其中最稳定的
47、晶型是口一晶型。当结晶蒸馏甘油单酸酯和水混合加热至大约50 时，水分子插入到单甘酯的极性基团之间，在6O形成一种含1O2O甘油单酸酯和8O-90水的混合物分散体系。分散体系冷却时又将形成一种半透明的粘稠凝胶，此时分子排列和a一晶型相似。但和失水a一晶型不同的是，在此凝胶相的甘油单酸酯极性基团中间有一水层。当除去这个水层时，又将形成 晶型的乳化剂悬浮物，称之为凝聚胶，商业名称为水合物。例如，形成的甘油单酸酯一水的介晶相通常用乙酸或丙酸，调整到pH3，接着冷却到室温。为了使产品的稠度均匀，在冷却过程中需要搅拌 因此，冷却时常采用管式冷却器(刮板式热交换系统)。最终产品是甘油单酸酯以稳定的B一晶体形态分散在水相中，口一晶体粒子非常小，可以和其他表面活性成分相结合，如将卵磷脂加到甘油单酸酯浓度为05 -10的体系中，就可稳定饱和甘油单酸酯一水分散体系中的a-晶型。甘油单棕榈酸酯和甘油单硬脂酸酯或链更长的甘油单酸酯，从层状介晶相变为 晶体凝胶形式，但这是不稳定状态。随着贮存时间的延长，将变为稳定的 晶体和水(凝聚胶)混合物。降低pH值和加强机械搅拌，将促进乳化剂的B-结晶体形成。32 乳化剂水合物在食品中应用的重要性当乳化剂从水溶液中结晶时，便会形成极性表面，这种