1、表面活性劑在食品中的應用作者:趙午騰北京農學院食品科學系摘要:本文對表面活性劑的種類和在食品中的應用作以介紹,并著重介紹單硬脂酸甘油酯用作表面活性劑的食品及其工藝。關鍵詞:表面活性劑、單甘脂、食品工業(yè)、蔗糖酯、化學。前言隨著人民生活水平的提高,人們對食品的要求也越來越高,食品除了要滿足最基本的營養(yǎng)價值之外,還應具有良好的色香味。因此在食品工業(yè)中越來越多的使用食品添加劑,表面活性劑就是最常見的一類食品添加劑。表面活性劑是分子里含有固定的親水親油基團,能集中在溶液表面、兩種不相混溶液體的界面或者集中在液體和固體的界面,降低其表面張力或界面張力的一大類化合物。表面活性劑在食品工業(yè)中的應用非常廣泛,在

2、一些食品制作中添加表面活性劑,可以大大地改善加工條件,提高產品質量,延長食品保鮮期等。高質量的食品加工,是離不開表面活性劑的應用的。正文表面活性劑簡介凡能顯著改變體系表面(或界面狀態(tài)的物質都稱為表面活性劑。表面活性劑能大幅度降低體系的表面(或界面張力,使體系產生潤濕和反潤濕乳化和破乳分散和凝聚起泡和消泡增溶等一系列作用。因此,在食品工業(yè)中,表面活性劑可作為乳化劑分散劑潤濕劑消泡劑粘度調節(jié)劑殺菌劑等。食品用表面活性劑的種類表面活性劑在食品工業(yè)中的使用是有嚴格限制的,不能對人體產生危害。聯(lián)合國糧農組織和世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO批準使用的表面活性劑有:甘油脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯大豆磷脂乙酸及酒石酸

3、一及二甘油脂二乙酰酒石酸一及二甘油酯檸檬酸酯聚甘油脂肪酸及蓖麻酸脂硬脂酰檸檬酸及酒石酸酯硬脂酰乳酸鈣(鈉硬脂酰富馬酸鈉山梨糖醇酐脂肪酸酯聚氧乙烯(20及(40硬脂酸酯等。高分子表面活性劑,如海藻酸鈉果膠酸鈉卡拉膠殼聚糖水溶性蛋白等。它們大多數(shù)是半合成的多醇類非離子型表面活性劑,其中大豆磷脂及一些高分子表面活性劑為天然物。表面活性劑在食品中的主要作用1表面活性劑作乳化劑乳化劑的分子內通常具有親水基(羥基等和親油基(烷基,易在水與油的界面上形成吸附層,屬表面活性劑,可分為油包水型和水包油型兩類?？捎玫娜榛瘎┛倲?shù)約65種,常用的有脂肪酸甘油酯(主要為單甘油脂/脂肪酸蔗糖酯/脂肪酸山梨糖醇酐酯/脂肪酸

4、丙二醇酯/大豆磷脂/阿拉伯樹膠/海藻酸/酪蛋白酸鈉/明膠和蛋黃等。乳化劑能改善乳化體中各種構成相互之間的表面張力,使之形成均勻的分散體或乳化體,從而改善食品組織結構/口感和外觀,提高食品保存性等。表面活性劑作為乳化劑,在食品工業(yè)中起到極其重要的作用,為食品工業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件,可以說食品加工中的各行各業(yè)都離不開乳化劑。下面簡單敘述各種加工食品中使用乳化劑的主要作用。面包/雞蛋類:防止小麥粉中直鏈淀粉的疏水作用,從而防止老化/回生,降低面團粘度,便于操作,促使面筋組織的形成,提高發(fā)泡性,并使氣孔分散/致密,促使起酥油乳化/分散,從而改善組織和口感。例如,在面包中加入面粉量的0.2%0.3%

5、的單甘酯,可有效地防止老化,使面粉變得柔軟。添加面粉量0.2%0.5%的蔗糖酯(HLB11以上,可提高發(fā)泡效果,并且有潤濕性,使面包/蛋糕口感更綿軟。餅干類:使起酥油乳化/分散,改善組織和口感,提高面團親水性,便于配料攪拌,提高發(fā)泡性,使氣孔分散/致密。面條類:減少成品水煮時淀粉的溶出,降低損失,增強彈性/吸水性和耐折斷性,提高面團的親水性,降低面團粘度,便于操作。例如1,在面條中加入小麥粉量0.3%0.5%的大豆磷脂,可增強產品的韌性,即使煮熟后也不會延伸變形。魚肉糜/香腸等:使所加的油脂乳化/分散,提高組織的均勻性,有利于表面被膜的形成,以提高商品性和保存性。例如,在香腸中使用0.2%0.

6、5%的酪朊酸鈉,可使脂肪分布均勻,增強肉的粘結性,用于魚糕可增強彈性。據(jù)報道,Ellekjaer等人在生產香腸時試過將脫脂奶粉和乳清濃縮蛋白(WPC-80按11的比例混合,發(fā)現(xiàn)此時香腸在蒸煮時損失最少,粘度損失最少,異味也最少,這里WPC-80發(fā)揮了乳化作用,蒸煮后它裹住了水和脂肪,保持了產品的液汁。糖果類:使所加油脂乳化/分散,提高口感的細膩性,可使表面起霜,防止與包裝紙的粘連,防止砂糖(水相基結晶。膠姆糖:提高膠基的親水性,防止粘牙,使各組分均質,防止與包裝紙的粘連。例如,膠姆糖膠基使用HLB59的蔗糖酯,添加0.5%3%作為乳化分散劑,使膠體容易捏和,防止堅硬性。添加單甘酯可防止食用時粘

7、牙。果醬/果凍類:防止水分析出。如果凍中添加適量的卡拉膠,能有效地防止水分的析出。冷凍食品:改善疏水組分的析水現(xiàn)象,從而防止粗大冰結晶的形成,如添加0.5%的食用明膠于冰淇淋中,就可保護膠體,防止冰晶增大。豆腐:抑制發(fā)泡,提高豆?jié){的親水性,使與豆渣充分分離,并因保水性的增強而使出漿率提高,提高固化成型后的保型能力。巧克力:防止表面起霜,提高表面光澤度,降低粘度,提高耐熱和保型能力。冰淇淋:提高發(fā)泡能力,改進組織的均勻性,提高耐熱性,保持“干燥感”。凍果汁露/起酥油:使人造奶油中的水分乳化/分散,防止水滴形成和分離,提高起酥/易分散能力,提高被加工物料的使用效果。奶粉/可可粉等粉狀制品:防止結塊

8、/結團,提高濕潤時的分散性,提高脂肪的穩(wěn)定性。蛋黃醬/調味料:促使油脂乳化/分散,提高組織的均勻度和成品的保存期。2表面活性劑作增稠劑增稠劑是能提高食品粘度或形成凝膠的一類添加劑,具有穩(wěn)定乳化或懸濁狀態(tài)的作用,屬親水性高分子化合物,一般稱高分子表面活性劑,亦稱粘度調節(jié)劑,膠凝劑和乳化穩(wěn)定劑等。總數(shù)近40種,分天然和化學合成兩類。天然增稠劑多數(shù)從含多糖類的粘質物的植物和海藻類制取,如淀粉,阿拉伯樹膠/瓜爾豆膠/角叉菜膠/果膠/瓊脂和海藻酸等。亦有從含蛋白質的動植物制取,如明膠/酪蛋白和酷蛋白酸鈉等。亦有從微生物中制取的,如漢生膠(黃原膠等。合成增稠劑,如羧甲基纖維素鈉CMC/丙二醇酸藻蛋白酸酯/

9、纖維素乙醇酸和聚丙烯酸鈉/淀粉乙醇酸鈉/淀粉磷酸鈉/甲基纖維素和聚丙烯酸鈉等。高分子表面活性劑一般具有以下特點:降低界面張力的能力小,多數(shù)不形成股束,滲透力弱,起泡力差,但形成的泡沫穩(wěn)定,乳化力好,分散力和凝聚力優(yōu)良。它們多被用于調味醬/果醬類/冰淇淋/罐頭食品/糖果和速煮面等。例如,羧甲基纖維素鈉,具有粘性/穩(wěn)定性/薄膜形成性等特性,因而用于冰淇淋可改善保水性及組織結構,可作啤酒的泡沫穩(wěn)定劑,用于果醬/奶油/花生白脫等可改善涂抹性。它的吸水后膨脹性強,不消化,用于餅干等可作減肥食品。3表面活性劑在食品制作中的特殊應用表面活性劑在食品制作中除作乳化劑/增稠劑外,還可以作分散劑、潤濕劑、起泡劑、

10、消泡劑、結晶控制劑、殺菌劑等,還有延長食品保鮮期的作用。表面活性劑作分散劑和潤濕劑,可改進奶粉/可可粉等粉狀食品的親水性和分散性。全脂奶粉造粒時添加0.2%0.3%的大豆磷脂,沖調時能迅速溶解而不結團。據(jù)報道,按重量計算,磷脂含量約為0.35%0.5%的制成品,可在不到10min內濕潤和分散在6水中,在室溫下,其潤濕性可保持穩(wěn)定一年以上。濕潤劑對復水后的飲料不會帶來不良的味道或氣味?？煽煞哿Ｗ游⒓?表面覆蓋一層油狀薄膜,很難分散,用蔗糖酯可以改進其分散能力。在糕點/冰淇淋等的制作中,添加甘油一酸脂可提高脂肪的分散程度,產生細密的氣孔形結構,提高食用質量。在制作糕點和冰淇淋時,添加甘油脂肪酸/蔗

11、糖脂可起發(fā)泡作用,有利于大量氣泡的產生,而在煉乳和豆制品制作中,添加甘油脂肪酸脂有消泡作用。例如美國專利4168323號和4253834號文件中所述的由糖醇/糖/食品的表面活性劑和食油或脂肪配制而成的膠質固體,作為起泡劑所制得的蛋糕的密度為0.24g/cm3,當不使用起泡劑時蛋糕的密度為0.47g/cm3。蔗糖酯/聚甘油脂肪酸等可降低巧克力等制作中物料的粘度,賦予良好的流動性,方便操作和物料輸送。蔗糖酯蔗糖酯是一種新型的多元醇型非離子表面活性劑,它可以作為食品添加劑,能改善口感;用做洗滌劑的活性劑能除去水果、蔬菜上的殘存的農藥,而本身卻很少殘留。蔗糖酯是目前引人注目的一種表面活性劑,無色,無味

12、,無毒,廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)中。蔗糖酯水解后成為蔗糖和可食用的脂肪酸,具有營養(yǎng)價值。與一般合成的表面活性劑不同,蔗糖酯在好氧和厭氧的條件下都能生物降解,是一種綠色表面活性劑。單硬脂酸甘油酯(單甘酯1. 食品糖果的添加劑,作乳化劑添加巧克力、人造奶油、冰淇淋等或作表面活性劑用。2. 米面制品上的應用, 能增加生面團的緊密性和明顯提高面條的彈性,面條制品在沸煮時不易糊爛,減少煮水混濁,食用時口感良好。3. 冰淇淋上的應用, 可使冰淇淋各組分混合均勻,組織細膩嫩滑,膨化適度,品嘗時口溶性好,避免冰晶形成,提高保形性和貯存穩(wěn)定性。4. 糕點上的應用, 可作蛋糕的起泡劑。能促進蛋白起泡性,

13、在制作蛋糕時能形成" 蛋白-單甘酯" 的復合體,有效地幫助蛋糕打攪起泡,產生穩(wěn)定的氣泡膜,從而制出穩(wěn)定細小氣泡、容積明顯增大的糕點。5. 食用油脂、乳制品上的應用, 人造奶油、起酥油、花生醬、蛋黃醬、沙拉醬、蠔油等產品,都需要加入單甘酯作為乳化劑和穩(wěn)定劑,以調整油脂結晶作用,防止油水分離、分層現(xiàn)象發(fā)生,提高所制產品質量。煉奶、麥乳精、乳酪、速溶全脂奶粉等乳制品,單甘酯是其良好的乳化劑,可提高速溶性,防止沉淀、結塊結粒、改善產品質量。粉末油脂制品如咖啡伴侶,單甘酯是其主要的乳化劑。6. 飲料上的應用,如豆奶、花生奶、乳酸奶、可可奶、杏仁奶等,可顯著提高溶解度和穩(wěn)定性,防止沉淀

14、、分離現(xiàn)象,延長貨架壽命。食品工業(yè)中應用表面活性劑的實例對消費者來說,牛肉的軟化程度是重要的感官指標之一,為此,日本科學人員對引起牛肉發(fā)硬的肌肉中結締組織進行了研究。通過試驗研究認為:SGMS可以通過同肌肉周圍膜的骨膠原形成復合體,從而使肌肉周圍膜弱化,可作為新的牛肉軟化劑使用。試驗采用單腸衣作為牛肉中結締組織的模擬物,用20種不同的表面活性劑(已批準允許作為食品添加劑使用研究其軟化效果。試驗時,將羊腸衣放在添加2%表面活性劑的水中,于80加熱30分鐘后,測定其物理性狀的變化。結果發(fā)現(xiàn),陰離子型表面活性劑的軟化效果比非離子型表面活性劑好,尤其是琥珀酰單硬脂酸甘油酯(SGMS的效果最好。將顆粒狀

15、的SGMS涂覆于牛肉片的兩個表面,于200燒灼約1分鐘后,測定其物理性狀。測定的結果為:在2%以內的SGMS濃度范圍內,濃度越高,軟化效果越好,高于此濃度范圍的效果相同。但濃度低于1%時,未顯現(xiàn)出軟化效果,與對照試樣無明顯差異。牛肉表面涂覆2%SGMS者,可通過加熱使SGMS熔融,大約有20%滲透到肉的內部,其余殘留于表面,或者與肉汁一起流失。滲入肉內的SGMS大約有67%停留在距表面約0.5mm的肌肉層,1%深入到約1mm深的肌肉組織層中。此外,另有少許SGMS 局部存在于肌肉周圍的膜部,在肌肉纖維和纖維內鞘中不存在SGMS。試驗發(fā)現(xiàn),未用SGMS處理試樣肌肉周圍膜中的骨膠原在提高加熱溫度時,可溶性比例增大,但用SGMS處理者增加不多,這說明SGMS與加熱變性的骨膠原已經(jīng)形成了復合體。同時實驗還發(fā)現(xiàn),用SGMS處理的牛肉試樣中的骨膠原已形成為薄片狀結構。總結表面活性劑的廣泛應用,大大地推動了食品添加劑行業(yè)的發(fā)展。目前,世界食用乳化劑的年總需求量