乳化剂在冰淇淋生产中的作用和选择

□ 蔡云升

乳化剂是一种分子中具有亲水基和亲油基的物质,能使互不相溶的油和水形成稳定的乳状液.乳状液可以分为水包油(O/W)型和油包水(W/O)型两类,水包油(O/W)型宜用亲水性强的乳化剂,油包水(W/O)型宜用亲油性强的乳化剂,冰淇淋是属于A(气相)+(O/W)型。乳化剂可分为亲油性和亲水性两类，以亲水亲油平衡值（hydrophilyty and lipophilyty balance）表示,简称HLB值。100%亲油性的乳化剂HLB为0，100%亲水性，HLB为20，HLB值高亲水性大，HLB值低亲油性高。在冰淇淋生产中常用的乳化剂有:单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯,又称司盘60(Span 60)、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯,又称聚山梨酸酯80(Tween 80)、三聚甘油单硬脂酸酯、卵磷脂（大豆磷脂）、酪蛋白酸钠、丙二醇脂肪酸酯。

1.乳化剂在冰淇淋生产中的作用和选择

冰淇淋混合料料是一种A（气相）+（O/W）型乳状液。乳化剂可降低油水界面的张力。在两界面形成有机械强度的多分子吸附膜，使分散相微粒形成双电子型结构，防止带同种电荷的分散相微粒碰撞或聚结。改善脂肪的分散性，使产品内的冰晶粒度细小、质地光滑。

1.1.乳化剂在冰淇淋生产中的作用

乳化剂在冰淇淋生产工艺中具有多种功能，在不同的生产阶段，乳化剂所起的作用也不相同。在配料、均质阶段，乳化剂起的是促进脂肪分散、稳定乳状液的作用；在老化阶段促进脂肪附聚作用；凝冻阶段则是促进脂肪与蛋白质的相互作用，使乳状液失稳或破乳，从而控制脂肪的附聚。附聚的脂肪球排布在微小的空气泡上，形成三维网状结，形成冰淇淋的骨架，使气泡稳定，提高保型性和保藏稳定性，并赋予良好口感的组织结构。

冰淇淋混合料中加入乳化剂的作用可归纳为：（1）乳化，使脂肪球呈微细分布的乳浊状态，并使之稳定化。（2）分散，分散脂肪球以外的粒子并使之稳定化。（3）起泡，在凝冻过程中能提高混合料的起泡力，提高膨胀率,并细化气泡使之稳定化。（4）保型性的改善，增加室温下冰淇淋的耐热性。（5）贮藏性的改善，减少贮藏中制品的变化。（6）防止或控制粗大冰晶形成，使冰淇淋的组织细腻。

1.2.冰淇淋生产中乳化剂的选择

HLB值是乳化剂的首选指标，它在很大程度上决定着乳化剂的使用性能。在选用时，根据冰淇淋混合料的组成、工艺要求，来确定所需要的乳化剂。同时，应该指出，由于HLB值没有考虑到分子结构特性，而乳化剂的性质、功效还与亲水、亲油基的种类、分子结构和分子量有关，为便于选择，现简述如下。

实践表明不同种类的亲油基的亲油性强弱顺序排列：脂肪基＞带脂烃链的芳香基＞芳香基＞带弱亲水基的亲油基。

亲油基和亲水基与所亲合的基团结构越相似，则它们的亲合性越好。

在结构方面，亲水基位置在亲油基链一端的乳化剂比亲水基在靠近亲油基链中间的乳化剂亲水性要好。

在分子量方面，分子量大的乳化分散能力比分子量小的好。直链结构的乳化剂，要在8个碳原子以上才显著表现其乳化特性，10-14个碳原子的乳化剂的乳化与分散性较好。因此在认真选择最佳乳化剂时，必需考虑诸多因素。

乳化剂的另一个重要指标是临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration），即乳化剂形成胶束的最低浓度。乳化剂溶液的一些物理性质，除了界面张力外，电阻率、渗透压、冰点、蒸汽压、粘度、密度、增溶性、光学散射性及颜色变化等，在临界胶束浓度时都有显著变化，通过测定发生这些显著变化时的突变点，就可以得知临界胶束浓度.乳化时，乳化剂用量一般均在临界胶束浓度之上。

在实验中，研究各种乳化剂单体的乳化性能和发泡性能，并测定不同乳化剂以一定比例配合后的乳化性能和发泡性能，在考虑市场需求的价格后，选择最佳的乳化剂的复配比例，应用于冰淇淋生产中。以冰淇淋混合料的粘度、冰淇淋的口感、组织结构、保型性、膨胀率、抗融性等为指标，进行实验研究，最后确定最佳的冰淇淋乳化剂复配比例。

2.乳化剂添加量的确定

冰淇淋中乳化剂的添加量与混合料中脂肪含量有关，一般随脂肪含量的增加而增加，不同乳化剂的性能及添加量参见表1。

表1  乳化剂的添加量及性能

3.复配乳化剂在冰淇淋中的应用

复配乳化剂有很多优越性，它具有协同增效的作用，具有改善风味、口感，提高质量的作用。复配的形式多种多样，常用的复配方法有HLB值高低复配、分子结构相近一类复配、不同功能相复配、离子型互补及亲水基团构象互补复配等。

在实际生产中选用多种乳化剂复配时，将其HLB值的计算方法采用加和性计算，即

HLBa+b = HLBa * A%+ HLBb * B%

式中HLBa 、HLBb分别为a、b乳化剂的HLB值；A、B分别为a、b乳化剂的百分含量。

HLB值对多种乳化剂复配的设计具有指导意义，当在水-油体系中加入一种乳化剂时，它就在两相的界面发生吸附，形成界面膜，界面膜具有一定的强度，对分散相液滴起保护作用.当将高、低HLB值的乳化剂混合使用时，在界面上吸附形成复合物，定向排列紧密，具有较高的强度，从而能够很好地防止聚结，增加乳化效果的稳定性。

分子结构相似的乳化剂复配时，其协同作用比较明显。尤其是当一种乳化剂是另一种乳化剂的衍生物时，将这两种乳化剂复配往往能取得令人满意的效果。

根据亲水基团在水中的性能，乳化剂分为阴离子、两性离子和非离子型等。磷脂是属于两性乳化剂，一般来说非离子型乳化剂乳化能力强，是一种较好的乳化剂。在生产实践中，离子型乳化剂仍具有独特的优点。将离子型乳化剂与非离子型乳化剂混合使用，比只用非离子型乳化剂要好，乳化活性与表面活性会得到长时间的稳定。

从构象互补考虑，把食品乳化剂亲水基团的结构分为线性和环状两大类。亲水基团构象互补即将亲水基团构象不同的乳化剂复配使用，产生优势互补，例如单甘酯的亲水基团是线性的，而蔗糖酯的亲水基团是环状的，将这两种乳化剂复配可取得较好的效果。下面介绍几种复配乳化剂的实际应用。

①分子蒸馏单甘酯与蔗糖酯复配，复配后的HLB值为8~10之间，其乳化能力提高20%以上，而且能提高冰淇淋的抗融性，改善组织结构。

②司盘60与聚甘油酯合理复配，可将其HLB值调整到8~10，可提高其分散和乳化能力，减少乳化剂用量20%~40%，还能改善其发泡和稳泡性能，提高搅打起泡率，改善冰淇淋组织结构，提高冰淇淋膨胀率和抗融性。

③分子蒸馏单甘酯，司盘60，卵磷脂复配，能增强其水分散能力，提高乳化效果，增强发泡和稳泡性能，改善冰淇淋的组织结构。