乳化劑是一種表面活性劑,是具有親水的極性部分和親油的非極
性基兩個部分組成的物質。親水基為含羥基的多元醇類和糖類如甘油
(丙三醇)、山梨醇(己六醇)、蔗糖等。親油基是含羧基物,如硬
脂酸、油酸等。乳化劑使水和油兩個相互排斥的相的表面張力降低,
產生油水相互乳化、滲透、分散、增溶的作用。在食品加工中只使用
少量(0.3%~1%)乳化劑,就可使油水相溶乳化、滲入淀粉和蛋
白質內部產生交聯、防止淀粉老化,使食品形成均質穩定的結構,改
善口感并延長保質期。所以在食品工業中,例如,糖果、糕點、面食、
肉食、飲料、冷飲,為了改善品質,均離不開一種食品添加劑——乳
化劑。我國已經列入GB2760使用衛生標準的有:單硬脂酸甘油酯、山
梨醇酐單硬脂酸甘油酯、山梨醇酐單油酸酯、木糖醇酐單硬脂酸酯、
蔗糖脂肪酸酯、辛葵酸甘油酯、辛酸甘油酯、硬脂酸酰乳酸鈣、改性
大豆磷脂、酪蛋白酸鈉等二十多種。研究選擇適用并具有某些生理活
性的乳化劑應用于各種食品中,這將使這些食品成為某些人群需要的
特殊營養食品。
作為乳化劑必不可少的親油基團原料的脂肪酸,通常使用的硬脂
酸和油酸,均是長鏈脂肪酸,其來源廣泛,價格低廉。但如果考慮脂
肪酸的特殊功能,就必須選擇中短鏈的脂肪酸。上世紀60年代,國外
已研究發現,中碳鏈的脂肪甘油酯具有治療胃腸病的功能。一般情況
下,常用油脂為長鏈(二十~二十二碳)的三酸甘油酯。它進入胃腸,
首先要通過胰腺脂酶水解,轉化成二酸甘油酯、一酸甘油酯、甘油和
游離脂肪酸,才能在腸內黏膜細胞表面被吸收。而中碳鏈(十二碳以
下)的三酸甘油酯無需經過脂酶水解及膽鹽乳化,可直接被十二指腸
腸道細胞分解成脂肪酸和甘油。由此可見,中鏈脂肪酸酯對于胰腺酶
低下和膽汁酸低下者,可迅速提供能量、緩解老年人脂肪消化不良癥
狀。國外將中碳鏈的脂肪應用于病后調理食品、老年食品、運動員食
品中。
美國科特公司推出的Benefat低卡脂肪是FDA批準的公認安全物質
(GRAS),是長、短鏈脂肪酸混合的甘油酯。它的長鏈為硬脂酸,短
鏈為丙酸和丁酸,外形白色至淺黃色固體,可通過調整長鏈脂肪酸的
比例,改變其硬度,有和脂肪相同的圓滑和口感,且不易氧化。它也
可和其他脂肪合用,但它的熱量只有5kcal/g,可廣泛用于巧克力、
糖果、烘焙食品。最近研究人員又研究成一種以山梨醇為原料的不飽
和脂肪酸的3、4、5酯,同樣有好的口感,可用于油炸、烘焙食品中,
但熱量只有1~2kcal/g。
此外,食品中微生物的活動,必須有水的存在。防腐劑的作用在
于抑制微生物的代謝。而乳化劑既有親水基團,又有親油基團,能夠
透入微生物細胞膜磷脂層,破壞其完整性,干擾細胞代謝和生命活動,
產生抑菌作用。所以很多乳化劑均有防腐抑菌功能。
由于脂肪酸和糖醇類合成的乳化劑,進入體內,能代謝成相應的
脂肪酸而被利用。因此用中碳鏈脂肪酸合成的酯類乳化劑,應用于食
品,除了使食品乳化并附有抑菌作用以外,它進入體內將會同樣具有
中碳鏈脂肪酸對人體的某些生理活性和功能。現將已經工業生產的幾
個品種簡介如下:
1.辛葵酸甘油酯我國早已將辛葵酸甘油酯列入使用衛生標準。
較早由杭州油脂化工廠投入生產,是一種乳化性能優良的乳化香精用
食品添加劑,可應用于飲料、冰淇淋、糖果、巧克力、氫化植物油中,
最高使用量不限。可按生產需要適量添加。經FDA確認為
GRAS物質。在腸道內極易水解、吸收,吸收速度比一般油脂快4
倍,并在肝臟和身體內不積累。由于它的黏度低、耐氧化、低凝固點
以及和各種溶劑、油脂、維生素的相容性好,在食品中尚有抑制微生
物繁殖的防腐功效,故在食品工業中是一個多功能的食品添加劑。
由于辛葵的甘油酯是中碳鏈脂肪酸甘油酯,作為脂肪代用品在體
內吸收代謝速度快,不會引起肥胖,可用于調節脂肪代謝紊亂癥,且
能降低膽固醇,又可作為預防和治療高血脂和脂肪肝的藥物。由于它
的口感近似脂肪,所以遠勝于過去的變性淀粉或菊粉原料制取的脂肪
代用品,有些類同于美國科特公司生產的低卡脂肪Benefat。
近期國外研究發現,辛葵酸甘油酯還有對癌細胞的殺傷作用。可
應用于治療肝癌,而不影響正常肝細胞。
2.單辛酸甘油酯單辛酸甘油酯是一種新型無毒高效廣譜防腐劑。
它對革蘭氏菌、霉菌、酵母均有抑制作用。上世紀80年代首先由日本
開發成功并投放市場,規定為不需限量的食品防腐劑。FAO/WHOJECFA
亦對辛酸甘油酯ADI值不作限量。單辛酸甘油酯系由八個碳的直鏈飽
和脂肪酸辛酸和甘油各一克分子酯化合成。分子式C11H22O4,分子量
為218,熔點40℃,易溶于乙醇等有機溶劑。它在體內和脂肪一樣,能
分解代謝,最終成為二氧化碳和水,無任何積蓄和不良反應。急性毒
性試驗大白鼠口服LD50為15g/kg。大鼠分別用150mg/kg、750mg/kg、
3750mg/kg喂養90天,對動物無有害反應。我國黑龍江輕工所1995年
中試成功,經多種食品防腐試驗,效果明顯。在肉制品中添加濃度
0.05%~0.06%時,對細菌霉菌酵母完全抑制;在生切面中使用
0.04%,保質期比對照組從2天增至4天;在內酯豆腐中使用,有同
樣效果。我國GB2760-1996規定可用于豆餡、蛋糕、月餅、濕切面,
最大使用量1g/kg;肉腸為0.5g/kg。
3.月桂酸單甘油酯(glycerolMonolaurate,簡稱GML)
月桂酸單甘油酯由月桂酸和甘油直接酯化合成,外觀一般為鱗片
狀或油狀、白色或淺黃色、無味的細粒狀結晶。它既是優良的乳化劑,
又是安全高效廣譜的抗菌劑,且不受pH限制,在中性或微堿性條件下,
仍有較好的抗菌效果,缺點是不溶于水,限制了其應用。浙江大學食
品與營養系馮鳳琴將月桂酸單甘油酯制成水包油型微乳液,使之方便
使用,并能進一步抗菌增效。其抑菌效果高于對羥基苯甲酸丁酯和山
梨酸,其最小抑制濃度(μg/ml)和對羥基苯甲酸丁酯、山梨酸對
照如下:
黑曲霉 假絲酵母 金黃色葡萄球菌
月桂酸單甘油酯 137 69 17
對羥基苯甲酸丁酯 200 200 200
山梨酸 1000 1000 4000
月桂酸單甘油酯還有一個優點是口感好,不像某些防腐劑和乳化
劑會對食品風味帶來影響。
美國FDA于1964年即批準月桂酸單甘油酯為公認安全的食品添加
劑。含量70%的月桂酸單甘油酯用于食品乳化劑;含量90%以上的可
用作食品防腐劑。在美國主要用于醫藥、化妝品、食品的防腐。在日
本主要用于魚糜、豆乳、乳制品、面包等的防腐劑和乳化劑。
月桂酸是椰子油的主要組成成分,含量達48%,含有8、10、14
碳脂肪酸,因此月桂酸單甘油酯原料來源廣闊。在人奶中也含有月桂
酸,是使嬰兒免受病毒和細菌的感染因素之一。研究表明,月桂酸單
甘酯形式比單獨的脂肪酸抑菌效果更好。
4.改性大豆磷脂大豆磷脂是大豆制油工業的副產品,一般從精
煉過程中得到的油腳中提取,經減壓濃縮獲得粗制濃縮大豆磷脂,是
卵磷脂、腦磷脂等多組分混合物。磷脂分子中具有親水和疏水基,因
而有良好的乳化性能。大豆磷脂作為乳化劑,雖然早已在食品工業中
使用過,但由于粗品純度較差,其中丙酮不溶物在60%左右,色澤較
深、風味欠佳,不受用戶的歡迎。因此,利用卵磷脂溶于乙醇、腦磷
脂不溶于乙醇和兩者均不溶于丙酮的特性,進一步將其提純精制,得
到精制粉末大豆磷脂,并經過氧化氫反應,使磷脂雙鍵位置接上兩個
羥基,使之提高親水性和抗氧化穩定性,獲得改性大豆磷脂。這種改
性大豆磷脂純度高,丙酮不溶物達97%以上,風味和口感明顯改善。
它現已列入GB2760名單,可在各類食品中按生產需要適量添加。
國外大豆磷脂在人造奶油中用量0.1%~0.35%、巧克力0.2
%~0.3%,不僅能改善口感,還能節約脂肪用量,相對降低熱量;
在巧克力中使用,還能防止糖分起晶而形成表面翻花現象;在糕點餅
干,特別是含油量高的桃酥類點心中,加入0.1%~0.5%的乳化劑,
口感松酥,體積增加,且節約了油脂的用量,保存期還能延長;在月
餅中使用,可防止產品干硬;在面包中添加,能改善內部結構和口感,
并增大體積;在某些糖果中添加0.5%,能使奶油類糖果防止滲油,
改善口感,使硬糖類糖果口感既硬又脆,在加工切塊過程中不黏刀,
改善加工條件;在方便面中使用,可改善結構和口感。常說的大豆卵
磷脂是磷脂酸膽堿、磷脂酸乙醇胺、磷脂酸肌醇、磷脂酸酸絲氨酸、
磷脂三甘油酯混合脂的統稱。在人類的動物體內,卵磷脂集中在腦、
肝、腎等重要器官中。磷脂是神經細胞的重要組成成分,人體干腦重
的25%是卵磷脂。磷脂是細胞膜的重要組成,細胞膜使細胞維持平衡,
保持正常形態和功能并傳遞信息,使營養物質傳入細胞,使代謝物傳
出細胞。在細胞內,線粒體的90%由磷脂組成。人體重量的1%是卵
磷脂。綜上所述,可見卵磷脂對人體組成的重要性。在植物界,卵磷
脂存在于種子和果核等生命活動最基礎的部分中。
基于磷脂的營養構成和對生命活動的重要性,在經過功能評價后,
在我國已批準將精制的較高純度的卵磷脂列入保健食品。有很多材料
介紹,卵磷脂在凈化血管、調整血液流變性、降低血清膽固醇、維系
大腦營養功能方面均有一定的功效。但國外有不少大豆卵磷脂營養食
品,不標示任何生理功能,僅標示磷脂是人體細胞及腦組織的重要組
成。美國市場的大豆卵磷脂膠丸(SoyaLecithin)由加州Leiner健康
食品公司提供,其標簽上表示的是“卵磷脂被稱作天然的乳化劑,在
人體每個細胞中含有,是神經組織和大腦十分重要的組成成分”。在
美國的膳食補充劑營養品中,大豆卵磷脂銷售額居第三位。
性基兩個部分組成的物質。親水基為含羥基的多元醇類和糖類如甘油
(丙三醇)、山梨醇(己六醇)、蔗糖等。親油基是含羧基物,如硬
脂酸、油酸等。乳化劑使水和油兩個相互排斥的相的表面張力降低,
產生油水相互乳化、滲透、分散、增溶的作用。在食品加工中只使用
少量(0.3%~1%)乳化劑,就可使油水相溶乳化、滲入淀粉和蛋
白質內部產生交聯、防止淀粉老化,使食品形成均質穩定的結構,改
善口感并延長保質期。所以在食品工業中,例如,糖果、糕點、面食、
肉食、飲料、冷飲,為了改善品質,均離不開一種食品添加劑——乳
化劑。我國已經列入GB2760使用衛生標準的有:單硬脂酸甘油酯、山
梨醇酐單硬脂酸甘油酯、山梨醇酐單油酸酯、木糖醇酐單硬脂酸酯、
蔗糖脂肪酸酯、辛葵酸甘油酯、辛酸甘油酯、硬脂酸酰乳酸鈣、改性
大豆磷脂、酪蛋白酸鈉等二十多種。研究選擇適用并具有某些生理活
性的乳化劑應用于各種食品中,這將使這些食品成為某些人群需要的
特殊營養食品。
作為乳化劑必不可少的親油基團原料的脂肪酸,通常使用的硬脂
酸和油酸,均是長鏈脂肪酸,其來源廣泛,價格低廉。但如果考慮脂
肪酸的特殊功能,就必須選擇中短鏈的脂肪酸。上世紀60年代,國外
已研究發現,中碳鏈的脂肪甘油酯具有治療胃腸病的功能。一般情況
下,常用油脂為長鏈(二十~二十二碳)的三酸甘油酯。它進入胃腸,
首先要通過胰腺脂酶水解,轉化成二酸甘油酯、一酸甘油酯、甘油和
游離脂肪酸,才能在腸內黏膜細胞表面被吸收。而中碳鏈(十二碳以
下)的三酸甘油酯無需經過脂酶水解及膽鹽乳化,可直接被十二指腸
腸道細胞分解成脂肪酸和甘油。由此可見,中鏈脂肪酸酯對于胰腺酶
低下和膽汁酸低下者,可迅速提供能量、緩解老年人脂肪消化不良癥
狀。國外將中碳鏈的脂肪應用于病后調理食品、老年食品、運動員食
品中。
美國科特公司推出的Benefat低卡脂肪是FDA批準的公認安全物質
(GRAS),是長、短鏈脂肪酸混合的甘油酯。它的長鏈為硬脂酸,短
鏈為丙酸和丁酸,外形白色至淺黃色固體,可通過調整長鏈脂肪酸的
比例,改變其硬度,有和脂肪相同的圓滑和口感,且不易氧化。它也
可和其他脂肪合用,但它的熱量只有5kcal/g,可廣泛用于巧克力、
糖果、烘焙食品。最近研究人員又研究成一種以山梨醇為原料的不飽
和脂肪酸的3、4、5酯,同樣有好的口感,可用于油炸、烘焙食品中,
但熱量只有1~2kcal/g。
此外,食品中微生物的活動,必須有水的存在。防腐劑的作用在
于抑制微生物的代謝。而乳化劑既有親水基團,又有親油基團,能夠
透入微生物細胞膜磷脂層,破壞其完整性,干擾細胞代謝和生命活動,
產生抑菌作用。所以很多乳化劑均有防腐抑菌功能。
由于脂肪酸和糖醇類合成的乳化劑,進入體內,能代謝成相應的
脂肪酸而被利用。因此用中碳鏈脂肪酸合成的酯類乳化劑,應用于食
品,除了使食品乳化并附有抑菌作用以外,它進入體內將會同樣具有
中碳鏈脂肪酸對人體的某些生理活性和功能。現將已經工業生產的幾
個品種簡介如下:
1.辛葵酸甘油酯我國早已將辛葵酸甘油酯列入使用衛生標準。
較早由杭州油脂化工廠投入生產,是一種乳化性能優良的乳化香精用
食品添加劑,可應用于飲料、冰淇淋、糖果、巧克力、氫化植物油中,
最高使用量不限。可按生產需要適量添加。經FDA確認為
GRAS物質。在腸道內極易水解、吸收,吸收速度比一般油脂快4
倍,并在肝臟和身體內不積累。由于它的黏度低、耐氧化、低凝固點
以及和各種溶劑、油脂、維生素的相容性好,在食品中尚有抑制微生
物繁殖的防腐功效,故在食品工業中是一個多功能的食品添加劑。
由于辛葵的甘油酯是中碳鏈脂肪酸甘油酯,作為脂肪代用品在體
內吸收代謝速度快,不會引起肥胖,可用于調節脂肪代謝紊亂癥,且
能降低膽固醇,又可作為預防和治療高血脂和脂肪肝的藥物。由于它
的口感近似脂肪,所以遠勝于過去的變性淀粉或菊粉原料制取的脂肪
代用品,有些類同于美國科特公司生產的低卡脂肪Benefat。
近期國外研究發現,辛葵酸甘油酯還有對癌細胞的殺傷作用。可
應用于治療肝癌,而不影響正常肝細胞。
2.單辛酸甘油酯單辛酸甘油酯是一種新型無毒高效廣譜防腐劑。
它對革蘭氏菌、霉菌、酵母均有抑制作用。上世紀80年代首先由日本
開發成功并投放市場,規定為不需限量的食品防腐劑。FAO/WHOJECFA
亦對辛酸甘油酯ADI值不作限量。單辛酸甘油酯系由八個碳的直鏈飽
和脂肪酸辛酸和甘油各一克分子酯化合成。分子式C11H22O4,分子量
為218,熔點40℃,易溶于乙醇等有機溶劑。它在體內和脂肪一樣,能
分解代謝,最終成為二氧化碳和水,無任何積蓄和不良反應。急性毒
性試驗大白鼠口服LD50為15g/kg。大鼠分別用150mg/kg、750mg/kg、
3750mg/kg喂養90天,對動物無有害反應。我國黑龍江輕工所1995年
中試成功,經多種食品防腐試驗,效果明顯。在肉制品中添加濃度
0.05%~0.06%時,對細菌霉菌酵母完全抑制;在生切面中使用
0.04%,保質期比對照組從2天增至4天;在內酯豆腐中使用,有同
樣效果。我國GB2760-1996規定可用于豆餡、蛋糕、月餅、濕切面,
最大使用量1g/kg;肉腸為0.5g/kg。
3.月桂酸單甘油酯(glycerolMonolaurate,簡稱GML)
月桂酸單甘油酯由月桂酸和甘油直接酯化合成,外觀一般為鱗片
狀或油狀、白色或淺黃色、無味的細粒狀結晶。它既是優良的乳化劑,
又是安全高效廣譜的抗菌劑,且不受pH限制,在中性或微堿性條件下,
仍有較好的抗菌效果,缺點是不溶于水,限制了其應用。浙江大學食
品與營養系馮鳳琴將月桂酸單甘油酯制成水包油型微乳液,使之方便
使用,并能進一步抗菌增效。其抑菌效果高于對羥基苯甲酸丁酯和山
梨酸,其最小抑制濃度(μg/ml)和對羥基苯甲酸丁酯、山梨酸對
照如下:
黑曲霉 假絲酵母 金黃色葡萄球菌
月桂酸單甘油酯 137 69 17
對羥基苯甲酸丁酯 200 200 200
山梨酸 1000 1000 4000
月桂酸單甘油酯還有一個優點是口感好,不像某些防腐劑和乳化
劑會對食品風味帶來影響。
美國FDA于1964年即批準月桂酸單甘油酯為公認安全的食品添加
劑。含量70%的月桂酸單甘油酯用于食品乳化劑;含量90%以上的可
用作食品防腐劑。在美國主要用于醫藥、化妝品、食品的防腐。在日
本主要用于魚糜、豆乳、乳制品、面包等的防腐劑和乳化劑。
月桂酸是椰子油的主要組成成分,含量達48%,含有8、10、14
碳脂肪酸,因此月桂酸單甘油酯原料來源廣闊。在人奶中也含有月桂
酸,是使嬰兒免受病毒和細菌的感染因素之一。研究表明,月桂酸單
甘酯形式比單獨的脂肪酸抑菌效果更好。
4.改性大豆磷脂大豆磷脂是大豆制油工業的副產品,一般從精
煉過程中得到的油腳中提取,經減壓濃縮獲得粗制濃縮大豆磷脂,是
卵磷脂、腦磷脂等多組分混合物。磷脂分子中具有親水和疏水基,因
而有良好的乳化性能。大豆磷脂作為乳化劑,雖然早已在食品工業中
使用過,但由于粗品純度較差,其中丙酮不溶物在60%左右,色澤較
深、風味欠佳,不受用戶的歡迎。因此,利用卵磷脂溶于乙醇、腦磷
脂不溶于乙醇和兩者均不溶于丙酮的特性,進一步將其提純精制,得
到精制粉末大豆磷脂,并經過氧化氫反應,使磷脂雙鍵位置接上兩個
羥基,使之提高親水性和抗氧化穩定性,獲得改性大豆磷脂。這種改
性大豆磷脂純度高,丙酮不溶物達97%以上,風味和口感明顯改善。
它現已列入GB2760名單,可在各類食品中按生產需要適量添加。
國外大豆磷脂在人造奶油中用量0.1%~0.35%、巧克力0.2
%~0.3%,不僅能改善口感,還能節約脂肪用量,相對降低熱量;
在巧克力中使用,還能防止糖分起晶而形成表面翻花現象;在糕點餅
干,特別是含油量高的桃酥類點心中,加入0.1%~0.5%的乳化劑,
口感松酥,體積增加,且節約了油脂的用量,保存期還能延長;在月
餅中使用,可防止產品干硬;在面包中添加,能改善內部結構和口感,
并增大體積;在某些糖果中添加0.5%,能使奶油類糖果防止滲油,
改善口感,使硬糖類糖果口感既硬又脆,在加工切塊過程中不黏刀,
改善加工條件;在方便面中使用,可改善結構和口感。常說的大豆卵
磷脂是磷脂酸膽堿、磷脂酸乙醇胺、磷脂酸肌醇、磷脂酸酸絲氨酸、
磷脂三甘油酯混合脂的統稱。在人類的動物體內,卵磷脂集中在腦、
肝、腎等重要器官中。磷脂是神經細胞的重要組成成分,人體干腦重
的25%是卵磷脂。磷脂是細胞膜的重要組成,細胞膜使細胞維持平衡,
保持正常形態和功能并傳遞信息,使營養物質傳入細胞,使代謝物傳
出細胞。在細胞內,線粒體的90%由磷脂組成。人體重量的1%是卵
磷脂。綜上所述,可見卵磷脂對人體組成的重要性。在植物界,卵磷
脂存在于種子和果核等生命活動最基礎的部分中。
基于磷脂的營養構成和對生命活動的重要性,在經過功能評價后,
在我國已批準將精制的較高純度的卵磷脂列入保健食品。有很多材料
介紹,卵磷脂在凈化血管、調整血液流變性、降低血清膽固醇、維系
大腦營養功能方面均有一定的功效。但國外有不少大豆卵磷脂營養食
品,不標示任何生理功能,僅標示磷脂是人體細胞及腦組織的重要組
成。美國市場的大豆卵磷脂膠丸(SoyaLecithin)由加州Leiner健康
食品公司提供,其標簽上表示的是“卵磷脂被稱作天然的乳化劑,在
人體每個細胞中含有,是神經組織和大腦十分重要的組成成分”。在
美國的膳食補充劑營養品中,大豆卵磷脂銷售額居第三位。