乳化剂

乳化剂是一种能使两种或两种以上不互溶组分的混合液体形成稳定乳液的物质。它的作用原理是在乳化过程中，分散相是在液滴中（微米级）乳化剂分散在连续相中，降低了混合体系中各组分的界面张力，由于乳化剂赋予的电荷，在液滴表面形成一层坚固的膜或双电层，阻止液滴相互聚集，维持均匀的乳液。从相的角度来看，乳状液仍然是一个非均相体系。乳液中的分散相可以是水相，也可以是油相，大部分是油相；连续相可以是油相，也可以是水相，大部分都是水相。乳化剂是分子中带有亲水基团和亲油基团的表面活性剂。为了表现乳化剂的亲水性或亲油性，通常使用“亲水亲油平衡值（HLB值）HLB值越低，其亲油性越强；相反，HLB值越高，其亲水性越强。各种乳化剂的HLB值是不同的为了获得稳定的乳液，必须选择合适的乳化剂。

自20世纪60年代以来，人们开始关注表面活性剂使用的安全性，并加强了其无毒化、高生物降解性非离子乳化剂的研究。在食品、化妆品、医药等行业限制使用一些乳化剂，开发山梨醇脂肪酸酯、磷脂类、新型乳化剂如糖脂乳化剂。

path/path乳化剂

自20世纪80年代以来，人们提出了多功能乳化剂、高纯度、低刺激、随着对高效性的更高要求，更多的新型乳化剂被开发出来。

乳液的类型已经从传统的水包油和油包水型扩展到多重乳液、非水乳浊液、液晶乳浊液、发色乳浊液、凝胶乳浊液、磷脂乳剂和脂质体乳剂等。

乳化剂是指能提高乳液中各组成相之间的表面张力，形成均匀的分散体或乳液的物质食品乳化剂为GB2760—2014《食品添加剂使用标准》规定的22种食品添加剂之一。食品乳化剂的用量约占食品添加剂总量的1/2它是食品工业中使用最多的添加剂，在食品生产和食品加工中起着重要的作用几乎所有的食品生产和加工都涉及乳化剂或乳化作用。食品乳化剂是一种多功能高效的食品添加剂，不仅具有典型的表面活性，而且在食品中具有消泡作用、增稠、稳定、润滑、保护等作用。

根据HLB值，乳化剂分为油包水型(W/O型，即亲油型)及水包油型(O/W型，即亲水型)两大类。前者将水分散到油中，如单硬脂酸甘油酯；后者将油分散到水中，如蔗糖酯、大豆磷脂等。根据乳化剂亲水基团的特性，它们可以分为：

1)阴离子型乳化剂。这类乳化剂在水中电离生成带有阴离子的亲水基团，如脂肪酸皂、烷基硫酸盐（十二烷基硫酸钠）烷基苯磺酸盐（尼奥普利克斯）磷酸盐等。阴离子乳化剂要求在碱性或中性条件下使用，但不能在酸性条件下使用它也可以与其他阴离子乳化剂或非离子乳化剂一起使用，但不能与阳离子乳化剂一起使用。

2)阳离子型乳化剂。这种乳化剂在水中电离，与阳离子生成亲水基团，如n-十二烷基二甲胺和其他胺衍生物、季铵盐等。阳离子乳化剂应在酸性条件下使用，不应与阴离子乳化剂一起使用。

3)非离子型乳化剂。这种乳化剂在水中不会电离。其亲水基团是各种极性基团，如聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物、多元醇脂肪酸酯、聚乙烯醇等。

根据乳化剂的来源，可分为合成型和天然型。上面提到的所有乳化剂都是合成的；天然乳化剂是卵磷脂、羊毛脂、阿拉伯胶等。乳化剂广泛应用于食品中、化妆品、洗涤剂、合成橡胶、合成树脂、农药、医药、制革、涂料、纺织、印染、石油化工等方面。乳化剂除了乳化作用还有增溶作用、渗透、润湿、去垢等作用。

乳化剂是食品加工中常用的食品添加剂之一。与表面活性剂类似，分散相液滴被包裹以防止它们聚结，使它们在另一种不混溶或部分混溶的液体中成为稳定的胶体分散体。

乳化剂是促进乳液稳定性不可缺少的一部分，对乳液稳定性起着重要作用。为了形成稳定的乳液，将分散相分散成微小的液滴，乳化剂的使用和选择也非常重要。乳化剂主要通过降低界面自由能形成固体乳胶膜，形成稳定的乳液。当界面自由能降低时，液滴颗粒形成球体以保持最小的表面积。两种不同液体之间形成乳状液的过程就是两种液体之间形成大量新界面的过程。液滴越小，新界面越大，液滴颗粒表面自由能越大。乳化剂吸附在液滴表面可以有效降低表面张力或表面自由能。乳化剂吸附在液滴周围，并在液滴周围定向排列成膜，从而降低油水界面张力，有效防止液滴聚集。乳化剂在液滴表面排列越有序，乳胶膜越牢固，乳液越稳定。

乳化的目的是减少乳液制备过程中消耗的能量。为了保持乳液的稳定性，乳化剂应具有较强的乳化能力，形成牢固的乳胶膜，并且是安全的、无局部刺激性、稳定性好，受外界因素影响小。2]

乳化剂的表面功能和稳定性

界面形成和稳定性的机理：

1.乳化剂在界面处密度最高，乳化剂分子在液滴外形成一层保护膜，从几何空间结构的角度看是合理的，从能量的角度看符合能量最小原理，所以形成的乳液比较稳定；

2.因为乳液的形成大大增加了体系的界面面积，即需要对体系做功，从而增加了体系的界面能，导致体系不稳定。因此，降低界面张力，降低总界面能，可以增加体系的稳定性；表面活性剂作为一种良好的乳化剂，可以降低界面张力。根据“相似相溶原理”可以看出乳化剂中的亲脂基团、亲水基团会插入同侧，把自己留在水中－油界面处。在乳化过程中，乳化剂的用量与乳化温度成反比。当乳化温度升高时，液体分子间的距离增大，液体内部对表层分子的吸引力减小，因此表面张力降低；

3.在体系中加入乳化剂后，界面张力降低，同时形成界面膜，对分散相液滴有保护作用，使布朗运动中的碰撞液滴不易聚结，但液滴聚结（破坏稳定性）它是以界面膜的破裂为基础的，所以界面膜的机械强度是决定乳液稳定性的主要因素之一。

乳化剂浓度低时，界面上吸附的分子少，界面膜强度差，形成的乳液不稳定。当乳化剂的浓度增加到一定程度时，界面膜由定向吸附的排列相对紧密的分子组成，形成的界面膜强度高，大大提高了乳液的稳定性。

降低体系的界面张力是稳定乳状液体系的必要条件：形成牢固的界面膜是乳液稳定的充分条件。乳状液的形成是自然界自发运动的结果，符合自发运动的基本规律，即熵增能量减。

食品乳化剂是通过物理方法形成的两种或两种以上互不相溶的相（如：油和水）均匀形成分散的活性物质。它在食品工业中起着重要的作用，可以提高食品的质量，防止食品腐败变质，延长食品的保质期，改善食品的口感和外观，刺激消费需求。其乳化特性取决于乳化剂的亲水亲油平衡值（HLB值），HLB值越大，其亲水性越强，反之，其亲油性越强。

乳化剂分子一般含有亲水基团和亲油基团，决定了乳化剂的亲水性和亲油性。在油相和水不相溶的液体中加入适量的乳化剂，经过一定的处理，可以形成均匀的分散体系。

乳化作用

在体系中加入小分子乳化剂可以降低体系的表面张力，从而降低其界面能，提高乳液的稳定性、蛋白饮料等。此外，当表面活性剂吸附在液滴的界面上时，它可以作为阻止液滴相互聚集的屏障。当加入带电荷的离子型表面活性剂时，乳状液滴会因电荷相同而相互排斥，从而提高乳化作用。

助溶作用

当体系中小分子乳化剂的含量大于临界胶束浓度时，表面活性剂分子聚集形成胶束，将溶剂体系分为疏水区和亲水区。此时溶液的表面张力下降最快，使溶解的物质逐渐吸附在胶束的亲水区域，达到增溶的目的。

抗老化作用

食品乳化剂一般用作谷物食品中的抗老化剂，可与面包结合使用、馒头等食物中的直链淀粉反应形成不溶物，从而降低淀粉的吸水膨胀能力，防止淀粉重结晶，防止面包老化，改善面包、馒头等面制品的柔软度。

发泡及消泡作用

含有饱和脂肪酸链的乳化剂可以用作发泡剂通过在食物中产生气泡，外观蓬松，可用于蛋糕中、面包等。含有不饱和脂肪酸链的乳化剂可作为消泡剂，在不影响产品口感的情况下抑制或消除气泡，广泛应用于乳制品中、饮料等方面。

乳化剂是指能稳定乳液的表面活性剂。因此，在油水体系中加入乳化剂后，水和油可以相互混合，形成完全分散的乳液。乳化剂不仅能提高乳液的稳定性，还能决定乳液的类型。

乳化剂的亲水性和亲油性一般是不平衡的，它们的适用场合也不同如果乳化剂分子的亲水基团比亲油基团大且强，则属于亲水性乳化剂，容易形成水包油型(O/W)型乳浊液；相反，如果乳化剂分子的亲油基团比亲水基团大且强，则属于亲油乳化剂，容易形成油包水(W/O)型乳浊液。一般亲水性强的乳化剂适合o/w乳液，强亲油性乳化剂，适用于w/O型乳浊液。

一般可用“亲水亲油平衡值”即HLB）以显示乳化能力的差异。如果HLB较大，亲水作用较大，水包油乳液可以稳定；相反，HLB越小，亲脂作用越大，油包水乳液可以稳定。

乳化剂根据其结构和性质而不同乳化剂可分为阴离子型、阳离子和非离子；按其来源可分为天然乳化剂和合成乳化剂；根据作用类型，可分为表面活性剂、增粘剂和固体吸附剂；根据其亲脂性和亲水性，可分为亲脂性和亲水性。