[科普中國]-天然乳化劑

定義

乳化劑是指能夠使乳濁液穩(wěn)定的表面活性劑。因此，在油水體系中加入乳化劑后，水和油就能相互混合，形成完全分散的乳濁液。乳化劑不僅僅能夠提高乳濁液的穩(wěn)定性，還能夠決定乳濁液的類型。

乳化劑的親水性和親油性一般是不平衡的，它們適用的場(chǎng)合也有所差異，如果乳化劑分子的親水基比親油基大而強(qiáng)，屬于親水性的乳化劑，易形成油包水(O/W)型乳濁液；相反，如果乳化劑分子的親油基團(tuán)比親水基大而強(qiáng)，它則屬于親水性的乳化劑，易形成油包水(W/O)型乳濁液。一般的，親水性強(qiáng)的乳化劑適用于O/W型乳濁液，親油性強(qiáng)的乳化劑適用于W/O型乳濁液[3]。

一般可用“親水親油平衡值”（即HLB）來表示其乳化能力的差別。若HLB愈大，則親水作用愈大，即可穩(wěn)定水包油型乳化體；反之，HLB愈小，則親油作用愈大，即可穩(wěn)定油包水型乳化體。

乳化劑根據(jù)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都不相同，乳化劑可分為陰離子型、陽離子型和非離子型；根據(jù)其來源可分為天然乳化劑和合成乳化劑；按照作用類型可以分為表面活性劑、黏度增強(qiáng)劑和固體吸附劑；按其親油親水性可分為親油型和親水型2

性質(zhì)形成穩(wěn)定的層狀液晶結(jié)構(gòu)橄欖來源的乳化劑在液晶層相中構(gòu)建體系，無需添加其他乙氧基助乳化劑，也無需考慮乳液內(nèi)部相中各成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)和極性。少量橄欖來源的乳化劑即足夠乳化油脂和其他親脂性成分。即使配方中添加了大量的油性成分，也能夠得到具有保濕和潤膚效果的穩(wěn)定乳液，并且具有輕薄和絲般光滑的觸感。各種礦物油、植物油和硅油都可添加在配方中而不會(huì)影響乳液的穩(wěn)定性。

液晶出現(xiàn)在油/水界面有助于增加體系的剛性，并限制界面上成分的波動(dòng)，使乳液具有更大的穩(wěn)定性。另外，液晶體系能夠增強(qiáng)乳液的保濕能力。在液晶的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，內(nèi)層的含水量極高，當(dāng)產(chǎn)品一旦涂抹于皮膚上，這些水分會(huì)被立刻釋放出來。由于以上所述原因，添加了橄欖來源的乳化劑的產(chǎn)品具有光澤的表面，清新輕薄的感受和輕盈的膚感。

橄欖來源的乳化劑能夠形成穩(wěn)定和不受溫度影響的液晶層狀結(jié)構(gòu)。含有橄欖來源的乳化劑的配方很容易制定，而且成品具有高端的感官特征和輕薄清新的質(zhì)地。通過液晶或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成使乳液穩(wěn)定的理論不同于HLB理論，也不同于Schulman理論，因?yàn)樗⒉恍枰魏屋o助乳化劑，而這些輔助乳化劑的作用通常是使配方產(chǎn)品變得濃稠和穩(wěn)定。液晶中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能促進(jìn)乳液的穩(wěn)定性，體系中脂質(zhì)的天然屬性并不是太重要，因?yàn)槲镔|(zhì)的極性和親水性都不會(huì)影響液晶體系的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在油性液滴周圍形成液晶層相，為聚集在O/W界面上的分子提供雙層保護(hù)，進(jìn)而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在液晶體系中，油性液滴的周圍至少需要三層兩性物質(zhì)。此結(jié)構(gòu)類似于體表皮脂膜，易于在皮膚表面鋪展，并保證相當(dāng)?shù)乃献饔?。橄欖來源的乳化劑用途廣泛，在任何條件下都能形成穩(wěn)定體系，也無需考慮油相中成分的極性。

與皮膚相容的液晶結(jié)構(gòu)研究顯示，傳統(tǒng)乳化膏體的排列方式會(huì)在皮脂屏障造成孔狀結(jié)構(gòu)，所以，會(huì)傷害皮膚的皮脂屏障，使得經(jīng)皮水分流失速度加快，且造成皮膚容易受到外界攻擊。橄欖來源乳化劑所制備的乳液，呈層狀液晶結(jié)構(gòu)。皮膚的角質(zhì)層，同樣是層狀結(jié)構(gòu)，因此，皮膚結(jié)構(gòu)完全不同。事實(shí)上，液晶結(jié)構(gòu)是由一層水，一層脂肪酸相互交錯(cuò)疊加而成，該結(jié)構(gòu)與角質(zhì)層相互間的油脂矩陣式類似的。

橄欖來源的乳化劑的液晶結(jié)構(gòu)就好像能與皮膚相容的“磚塊”一樣，能夠修復(fù)皮膚屏障的完整。

高度相容性若pH低于4.5，乳液不穩(wěn)定，建議使用合適的緩沖體系來解決。在高堿性環(huán)境下,無論油相的濃度是高還是低，都能穩(wěn)定存在，可用來配制特種產(chǎn)品，如脫毛膏、染色產(chǎn)品或漂白產(chǎn)品和燙發(fā)產(chǎn)品。

與增稠劑的相容性：

黃原膠：增強(qiáng)穩(wěn)定性，建議用于乳液型產(chǎn)品

卡波類：取決于你所需要的粘度。0.20%的用量下即可取得高度穩(wěn)定的乳化體

聚丙烯酸鈉：增加產(chǎn)品的光亮度3

種類橄欖來源的乳化劑是一種 安全，不含PEG，溫和的， 100%來自于可再生原料的天然O/W 乳化劑。它非常容易制備穩(wěn)定的液晶乳液，高溫和低溫下都有顯著穩(wěn)定性。它有輕薄和絲般光滑的觸感，涂抹鋪展性好。擁有長(zhǎng)時(shí)間保濕和滋潤效果，保護(hù)皮膚屏障層，能夠 快速滲透入皮膚，增加活性物的活性。橄欖來源的乳化劑適用在嬰兒潤膚產(chǎn)品上。

面包用品質(zhì)改良劑使用最多的乳化劑有硬脂酰乳酸鈉（ssl）、硬脂酰乳酸鈣（csl）、雙乙酰酒石酸單甘油酯（datem）、蔗糖脂肪酯（se）、蒸餾單甘酯（dmg）等。各種乳化劑通過面粉中的淀粉和蛋白質(zhì)相互作用，形成復(fù)雜的復(fù)合體，起到增強(qiáng)面筋，提高加工性能，改善面包組織，延長(zhǎng)保鮮期等作用，添加量一般為0．2%～0．5%（對(duì)面粉計(jì)）。

硬脂酰乳酸鈉/鈣（ssl/csl）具有強(qiáng)筋的保鮮的作用。一方面與蛋白質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，形成面筋蛋白復(fù)合物，使面筋網(wǎng)絡(luò)更加細(xì)致而有彈性，改善酵母發(fā)酵面團(tuán)持氣性，使烘烤出來的面包體積增大；另一方面，與直鏈淀粉相互作用，形成不溶性復(fù)合物，從而抑直鏈淀粉的老化，保持烘烤面包的新鮮度。ssl/csl在增大面包體積的同時(shí)，能提高面包的柔軟度，但與其他乳化劑復(fù)配使用，其優(yōu)良作用效果會(huì)減弱。

雙乙酰酒石酸單甘油酯（datem）能與蛋白質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，改進(jìn)發(fā)酵面團(tuán)的持氣性，從而增大面包的體積和彈性，這種作用在調(diào)制軟質(zhì)面粉時(shí)更為明顯。如果單從增大面包體積的角度考慮，datem在眾多的乳化劑當(dāng)中的效果是最好的，也是溴酸鉀替代物一種理想途徑。

蔗糖脂肪酸酯（se）在面包品質(zhì)改良劑中使用最多的是蔗糖單脂肪酸酯，它能提高面包的酥脆性，改善淀粉糊黏度以及面包體積和蜂窩結(jié)構(gòu)，并有防止老化的作用。采用冷藏面團(tuán)制作面包時(shí)，添加蔗糖酯可以有效防止面團(tuán)冷藏變性。

蒸餾單甘酯（dmg）主要功能是作為面包組織軟化劑，對(duì)面包起抗老化保鮮的作用，并且常與其他乳化劑復(fù)配使用，起協(xié)同增效的作用。

應(yīng)用領(lǐng)域焙烤類面筋

乳化劑可與面筋蛋白相互作用，并強(qiáng)化面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得面團(tuán)保氣性得以改善，同時(shí)也可增加面團(tuán)對(duì)機(jī)械碰撞及發(fā)酵溫度變化的耐受性。

面粉在成團(tuán)過程中，面筋形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，如果該結(jié)構(gòu)較為脆弱時(shí)，則由酵母產(chǎn)生的CO2將會(huì)消失。而當(dāng)面團(tuán)中添加了乳化劑如PANODAN、DATEM、SSL、ARTODAN等時(shí)，面筋結(jié)構(gòu)則得以加強(qiáng)，從而將產(chǎn)生的CO2氣體良好的保持。此結(jié)構(gòu)給予面筋一個(gè)良好的束縛，并使得面團(tuán)黏度下降，從而增加面筋蛋白質(zhì)網(wǎng)的延展性，使產(chǎn)品更加柔軟而易于整形。

面包

乳化劑可以將會(huì)使面包組織柔軟并保持較長(zhǎng)時(shí)間。因?yàn)樗軠p少水分從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中流失，延緩硬質(zhì)蛋白質(zhì)的形成。而且防止在烘焙冷卻后，隨溫度的降低、時(shí)間延長(zhǎng)，小麥面團(tuán)直鏈淀粉會(huì)回凝成不溶狀態(tài)，進(jìn)而變硬、變脆，從而使面包的柔軟度大大降低。

飽和蒸餾的單甘油酸酯則使最具代表性的、有效的面團(tuán)軟化劑。加入單甘油酸酯等乳化劑面團(tuán)中，經(jīng)過攪拌而被淀粉分子吸收，在面團(tuán)溫度達(dá)到約55℃時(shí)，乳化劑會(huì)與直鏈淀粉作用形成螺旋狀復(fù)合體。這種反應(yīng)將會(huì)提高淀粉粒糊化溫度，減少了低溫時(shí)面心中糊化淀粉的總量，從而降低淀粉分子的結(jié)晶程度，并從淀粉顆粒內(nèi)部阻止支鏈淀粉凝聚，防止淀粉的老化、回生。

蛋糕

在制作蛋糕，例如海綿蛋糕、 磅蛋糕、夾層蛋糕時(shí)，拌打入空氣形成乳沫，乳化劑中飽和脂肪酸鏈可使面糊和氣室的分界區(qū)域形成光滑的薄膜狀結(jié)構(gòu)，這將會(huì)穩(wěn)定氣室，同時(shí)增加氣室數(shù)量。添加乳化劑，可使面糊比重下降、蛋糕體積增大，并獲得良好的品質(zhì)及外觀。

在糕點(diǎn)中使脂肪均勻分散，防止油脂滲出，改善口感，提高脆性，并能減少蛋的用量（用量一般為0.3%~1%）4

飲料類植物蛋白飲料

乳化劑可以使得植物蛋白油脂不分層，制備穩(wěn)定的乳液。

粉末飲料

沖劑的粉末飲料中加乳化劑可提高其在水溶液中的潤濕性、分散性。巧克力飲料中加乳化劑可提高分散性，可可飲料中加乳化劑也使分散性好

飲料香精

穩(wěn)定天然香料油的乳化，防止制品中香料的損失。起乳化作用的有乳化香料，賦予飲料以香氣和濁度，用高HLB值的聚甘油脂肪酸酯及皂樹皂苷，可調(diào)制成乳化香料。添加乳化香料的飲料多屬酸性，而聚甘油脂肪酸酯和皂樹苷耐酸性優(yōu)，因而十分合適。親水性好與耐酸性高的卵磷脂也可使用。酒精飲料、咖啡飲料、人造煉乳可使用甘油酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯等。

氣泡飲料

一般在水中乳化劑的起泡力以脂肪酸碳數(shù)12附近的最大，皂樹皂苷的起泡力也很強(qiáng)。歐美各國的起泡性飲料，都添加皂樹皂苷作起泡劑，使具有存在大量微細(xì)空氣泡口感良好，產(chǎn)品質(zhì)量提高。

乳制品

加入反乳化作用的乳化劑可做消泡劑，用于乳制品加工，以破壞乳液的平衡，含有不飽和脂肪酸的乳化劑，具有抑制泡沫的作用。

甜品類冰淇淋

增強(qiáng)乳化、縮短攪拌時(shí)間。有利于充氣和穩(wěn)定泡沫，使制品產(chǎn)生微小冰晶和分布均勻的微小氣泡，提高比體積，改善熱穩(wěn)定性，從而得到質(zhì)地干燥、疏松、保形性好，表面光滑的冰淇淋產(chǎn)品。用量為0.2%~0.5%。

巧克力

增加巧克力顆粒間的摩擦力和流動(dòng)性，降低粘度，增進(jìn)脂肪分散，防止起霜。提高熱穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品表面光滑度。

糖果

使脂肪均勻分散，增加糖膏的流動(dòng)性，易于切開和分離，提高生產(chǎn)效率，增進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)地，降低粘度，改善口感。

口香糖

提高基料混溶性、均勻性、改善可塑性、脆性、防止生產(chǎn)時(shí)的粘著，從而提高生產(chǎn)效率，改香料的乳化和分散，增進(jìn)風(fēng)味，一般油包水型乳化劑效果更佳。用量為0.5%~1%。

煉乳

HLB值的親油性乳化劑和其他親水性乳化劑配合，可提高飲料及煉乳的乳化穩(wěn)定性。

人造奶油

改善油水相容，將水分充分乳化分散，提高乳液的穩(wěn)定性，用量為0.1%~0.5%。

日用品類卸妝油

卸妝油里面添加了乳化劑，乳化作用可以使得臉上的油性彩妝以及污垢溶解。沖洗后若仍然雙手滿臉油膩膩粘乎乎，就是乳化作用比較差。寒冷的溫度下會(huì)影響這個(gè)過程，所以，冬季最好用溫水來清洗。

護(hù)膚品

化妝品中還有很多乳狀液產(chǎn)品，你平時(shí)使用的面霜、乳液、卸妝乳、基本潔面大多數(shù)皆為乳狀液，這些產(chǎn)品為了要實(shí)現(xiàn)包裝盒上標(biāo)識(shí)的至少三年的保質(zhì)期，都需要使用乳化劑來提高穩(wěn)定性。[4]

化工類瀝青

a)起泡性：乳化瀝青在運(yùn)輸和施工過程中常常會(huì)有發(fā)泡現(xiàn)象，這與乳化劑的特性有直接關(guān)系。過多的泡沫影響乳化瀝青的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。除了采用機(jī)械方法如輸送乳化瀝青時(shí)從罐的下部引入，減少由于沖擊產(chǎn)生的泡沫。還可以采用化學(xué)方法，加入消泡劑，如HLB在1-4范圍內(nèi)的表面活性劑OP等，或者加入酒精、異丙醇等。

b)乳化劑對(duì)蒸發(fā)殘留物的影響：乳化瀝青只是使用過程中的暫存形式，最終表現(xiàn)的能仍是瀝青性能，殘留的乳化劑會(huì)對(duì)瀝青性能產(chǎn)生影響。這與乳化劑的種類、加量、質(zhì)量?jī)?yōu)劣有關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用中要考慮。
c )儲(chǔ)存穩(wěn)定性：乳化劑的種類、乳化劑的濃度以及影響乳化劑乳化作用的各種因素都會(huì)影響乳化瀝青的穩(wěn)定性。乳化劑本身就有快裂、中裂、慢裂三種類型。制備的乳化瀝青也相應(yīng)的分為快裂、中裂、慢裂三種。它們的穩(wěn)定性逐次增強(qiáng)。用相同的乳化劑制備乳化瀝青，由于所用乳化劑用量的不同，在一定程度上也影響乳化瀝青的穩(wěn)定性。隨著乳化劑用量的增加，瀝青微粒變小，沉降速度減慢，瀝青微粒間的電位值增加，乳液的粘度升高，貯存的沉降值降低，進(jìn)而乳液的質(zhì)量和穩(wěn)定性提高。但是，當(dāng)乳化劑增加到一定量后，其穩(wěn)定性不再發(fā)生明顯的變化。因而，正確選擇乳化劑適宜的用量范圍，既保證了乳化液的質(zhì)量和穩(wěn)定性，又不造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。[5]

清潔劑

強(qiáng)力去污乳化劑是一種由高濃縮表面活性劑合成的低泡沫油污乳化劑，與主洗粉配合使用可有效去除工裝、臺(tái)布、餐巾上的重油污垢，可防止毛巾、床單等織物的污垢再沉淀，提高所洗織物的洗滌質(zhì)量。

乳化劑一般是表面活性劑與礦物油和油脂的混合物，但也可以溶于水。它可以通過把油和油脂分解成非常細(xì)小的顆粒而將其形成的污垢從面料驅(qū)逐下來。一旦乳化在水中，油和油脂即可通過稀釋作用被移除。

乳化劑有助于在洗滌過程中去除衣物上粘著的礦物質(zhì)油或油脂。如果和適量的堿和洗滌劑混合則可以用來去除汽油。堿和喜油的表面活性劑相結(jié)合可以將油和油脂形成的小珠分解成非常細(xì)小的顆粒。之后，乳化劑就會(huì)將其包圍并在其表面形成—層奶狀物質(zhì)。這樣在乳化和溶入水之后，油和油脂就會(huì)通過稀釋作用而被去除了。

農(nóng)藥

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)商使用的農(nóng)藥絕大多數(shù)都是不溶于水的有機(jī)物，不能直接配成水溶液，通常是將原藥溶于有機(jī)溶劑如二甲苯中，并加入親水性的乳化劑，制成乳油，使用時(shí)再將乳油加入水中形成O/W型的乳濁液后才使用，乳化劑的加入大大降低了溶液的表面能，使乳濁液的液滴表面形成一層保護(hù)膜，增強(qiáng)了藥劑在植物體表面或害蟲表面的潤濕、展布以及附著能力，從而提高藥效。目前應(yīng)用于農(nóng)藥的乳化劑有脂肪聚氧乙烯類、烷基苯酚聚氧乙烯醚類、磺酸鹽類、磺酸脂類、酰胺類、有機(jī)硅類等。1