表面活性剂在食品工业中的应用与发展

1表面活性剂在食品工业中的应用与发展黄岁桅（宁德师范学院化学系2009级化学教育班福建宁德352100）摘要：本文简要地介绍了应用于食品工业中的表面活性剂及其在食品工业中的主要作用,并对表面活性剂在食品制作中的一些特殊应用作了简要论述。关键词：表面活性剂食品工业应用1前言随着人民生活水平的提高，人们对食品的要求也越来越高，食品除了要满足最基本的营养价值之外，还应具有良好的色香味。因此在食品工业中越来越多的使用食品添加剂，表面活性剂就是最常见的一类食品添加剂，被人们誉为工业味精。表面活性剂，是一类具有亲水和亲油双重性的化学物质，能集中在溶液表面、两种不相混溶液体的界面或者集中在液体和固体的界面，降低其表面张力或界面张力的一大类化合物。它能大幅度降低体系的表面张力，使体系产生润湿和反润湿、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，表面活性剂可作为乳化剂、润湿剂、分散剂、粘度调节剂、消泡剂、杀菌剂等广泛应用于食品工业中。本文介绍了表面活性剂在食品工业中的一项主要应用，对如何在食品中正确使用表面活性剂有一定的指导意义。2表面活性剂在食品工业中的主要应用2.1表面活性剂作乳化剂由于油脂在水中表面张力大，当水中滴入油脂后，用力搅拌，油脂被粉碎成细珠状，互相混合成乳浊液，但搅拌停止又重新分尘。如果加入表面活性剂，用力搅拌，停止后很长时间内却不易分尘，这就是乳化作用。乳化剂的分子内通常具有亲水基(羟基等)和亲油基(烷基)，易在水与油的界面上形成吸附层，可分为水包油(0／W)型的水溶性乳化剂和油包水(W／0)型的油溶性乳化剂两大类。乳化剂能改善乳化体中各种构成相互之间的表面张力，使之形成均匀的分散体或乳化体，从而改善食品组织结构、口感和外观，提高食品保存性。奶油是人们最早使用的食品乳化剂，而蛋黄和芥末用作食品乳化剂也有数百年之久[1]。卵磷脂是食品工业上最先使用的经人工提纯制得的天然食品乳化剂。卵磷脂来源于大豆及蛋黄，大部分来自于大豆，一般称为大豆卵磷脂，也被称为新型维生素，为糊状粗制品[2]。1929年美国将人工合成的甘油单硬脂酸酯作为食品乳化剂用于食品工业生产。1959年日本允许用蔗糖脂肪酸酯作食品乳化剂[3]。此后,随着人们对食品质量和数量需求的增长,食品乳化剂无论是品种还是数量都急速的增长着。目前,世界卫生组织和联合国粮农组织允许使用的主要食品乳化剂40余种，我国国内食品乳化剂相主要品种及应用见表1表2国内食品乳化剂主要品种及应用品种用途质量安全使用量百分比/%甘油单、二酸酯蔗糖脂肪酸酯硬脂酰乳酸钙硬脂酰乳酸纳大豆磷脂失水山梨醇硬脂酸酯糕点、面包、饼干、巧克力饼干、面包、饮料、布丁面包、烘制品面包、烘制品糕点、巧克力、饼干雪糕、面包、糕点0.1-0.50.5-10.1-0.50.1-0.30.5-20.5国外乳化剂的主要品种及应用见表22表2国外食品乳化剂的品种品种离子类型商品名或缩写HLB允许摄取量(㎎／㎏(体重)·d）甘油单、二酸酯乙酸甘油单、二酸酯乳酸甘油单、二酸酯柠檬甘油单、二酸酯乙二酰酒石酸甘油单、二酸酯乙酸酒石酸混合甘油一酸酯琥珀酸甘油单、二酸酯热氧化大豆油甘油单酸酯十八烷醇柠檬酸甘油单酸酯聚甘油脂肪酸酯聚甘油缩合蓖麻醇酸酯失水山梨醇单棕榈酸酯失水山梨醇单硬脂酸酯失水山梨醇三硬脂酸酯失水山梨醇单月桂酸酯失水山梨醇单油酸酸酯蔗糖脂肪酸酯蔗糖甘油脂肪酸酯丙二醇脂肪酸酯非离子非离子非离子阴离子阴离子阴离子阴离子非离子非离子非离子非离子非离子非离子非离子非离子非离子非离子MDGAMGLMGCMGDataSMGPGEPGPRSpan40Span60Span65Span20Span80ZUEZUGPGME2.8-3.82.5-3.53-44-128-105-76-116.74.7-5.72-38-95-63-163-181.5-3.0不限不限不限不限0-50不限0-250-7.50-250-250-250-100-2.50-252.2表面活性剂作杀菌剂杀菌剂是一类能防止食品有害微生物繁殖或杀灭食品有害微生物的化学制剂。这类制剂，在以人蓄致病菌为对象作用时，常称作“消毒剂”，而在以食品腐败菌为对象作用时，也有列入食品添加剂中的“防腐剂”。防腐剂就是能够杀灭微生物或抑制其繁殖作用，减轻食品在生产、运输、销售等过程中因微生物而引起腐败的食品添加剂。即对以腐败物质为代谢底物的微生物的生长具有持续的抑制作用。重要的是它能在不同情况下抑制最易发生的腐败作用，特别是在一般灭菌作用不充分时仍具有持续性的效果。对纤维和木材的防腐用矿油、煤焦油、丹宁，对生物标本甲醛、升汞、甲苯、对羟基苯甲酸丁酯、硝基糠腙衍生物或香脂类树脂。在食品中使用防腐剂受到限制，因此多靠干燥、腌制等一些物理的方法。特殊的防腐剂有乙酸等有机酸、以油酸脂为成分的植物油、芥子等特殊的精油成分。对于生物体的局部（如人体表面或消化道），可以根据具体条件采用各种防腐剂（如碘仿、水杨酸苯酯、苯胺染料或吖啶类色素等）。我国规定使用的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、酸钙25等种[4]。2.2.1表面活性剂防腐机理以苯甲酸类表面活性剂为例，苯甲酸类防腐剂是以其未离解的分子发生作用的[5]。未离解的苯甲酸亲油性强,易通过细胞膜进入细胞内,干扰霉菌和细菌等微生物细胞膜的通透性,阻碍细胞膜对氨基酸的吸收[6]，进入细胞内的苯甲酸分子,可酸化细胞内的储备碱,进而抑制微生物细胞内呼吸酶系的活性,阻止乙酰辅酶A缩合反应,从而起到防腐作用[7]。苯甲酸是一种广谱抗微生物的物质,对酵母菌、霉菌及部分细菌作用效果很好,在允许最大使用范围内,在pH值4.5以下(防腐最佳pH值2.5-4.0),对各种菌类都有效果[8]。2.2.2常用防腐表面活性剂的利用现状我国做食品防腐用的表面活性剂用量最广的是苯甲酸钠，苯甲酸钠在口服液中应用较多，因此口服液都需要对苯甲酸钠的稳定性进行检验[9]。苯甲酸钠能有效抑制食物中可能产生的内毒素毒性[10]。在我国，食醋3和酱油中的防腐剂主要是苯甲酸钠，而酱油的苯甲酸钠含量明显高于食用醋，这是由于苯甲酸钠的使用来量小，而在酱油中为了达到防腐效果则使用量较大[11]。山梨酸和山梨酸钾的毒性比苯甲酸钠小，防腐效果也比苯甲酸钠好。苯甲酸和苯甲酸钠的优势是在空气中比较稳定，成本较低。2.3表面活性剂作消泡剂在各类食品加工工艺中及用发酵方法制造食品时，起泡作用往往会造成危害，因此，为了消除这些有害泡沫的影响，就需加入表面活性剂作为消泡抑制剂。食品工业中常用的消泡剂有二脂肪酸及脂肪酸酯，某些天然油脂，有机硅化合物等。例如在制作糕点和冰淇淋时，添加甘油脂肪酸、蔗糖脂可起发泡作用，有利于大量气泡的产生，而在炼乳和豆制品制作中，添加甘油脂肪酸脂有消泡作用[12]。2.4表面活性剂作分散剂和湿润剂表面活性剂作分散剂和湿润剂，可改进奶粉、可可粉等粉状食品的亲水性和分散性。全脂奶粉造粒时添加0.2%—0.3%的大豆磷脂，冲调时能迅速溶解而不团结。据报道[12]，按重量计算，磷脂含量约为0.35%—0.5%的制成品，可在不到10分钟内湿润和分散在6℃水中，在室温下，其湿润性可保持在一年以上。湿润剂对复水后的饮料不会带来不良的味道或气味。可可粉粒子微细，表面覆盖一层油状薄膜，很难分散，用蔗糖酯以改进其分散能力。在糕点、冰淇淋等的制作中，添加甘油—酸酯可提高脂肪的分散程度，产生细密的气孔形结构，提高食用质量。3表面活性剂在食品中的应用3.1表面活性剂在肉制品中的应用表面活性剂在肉制品和水产品中主要用做乳化剂，增稠稳定剂，脱模剥离剂，凝结粘合剂，在豆制品中主要用做消泡剂。在鱼肉肠、香肠等生产中，使用蔗糖醋、单甘醋等可使配料充分乳化，混合均匀，防止脂肪离析，提高组织的均匀性，有利于表面被膜的形成，以提高制品的保水性和鲜嫩程度。以提高商品性和保存性。如在香肠中使用0.2％一0.5％的酪朊酸钠，可使脂肪分布均匀，增强肉的粘结性，用于鱼糕可增强弹性。低温加工鱼肉时，使用聚甘油酪、蔗糖醋可提高制品的弹性和风味。香肠、鲜肉涂以醋酸甘油醋，在冷却条件下储存，可防止肉汁流出及水分蒸发，延长保鲜期和货架寿命，另外也可用于改善香精、香料和着色剂的表面活性，使其易于与物料混合、加香和着色，在味精工业上用于消泡剂[13]。3.2表面活性剂在淀粉类食品中的应用表面活性剂和淀粉可形成络全体，能改善食品结构、提高食品质量、延长保鲜期。例如鲜湿方便面、鲜湿方便米粉的生产应用。由于含水量高，水分活度大，微生物易生长繁殖，导致鲜湿方便面和鲜湿方便米粉保质期短，不能长期保存，极易变质，严重的则会变酸和发霉。鲜湿方便面表面干燥主要是热风干燥而非油炸干燥，致使鲜湿方便面含水量达到54%~76%[14]。鲜湿方便米粉的含水量高达65%~70%，有关研究表明淀粉含水量在30%~70%时易回生，主要表现为淀粉呈现出硬状态。谷氨酰胺转胺酶是一种水分保持剂，能够改善淀粉呈现出的硬状态，因其在低温、非蒸煮的条件下即可形成凝胶，这样免除了形成凝胶所必需的热处理过程，可获得良好的凝胶特性，改善产品的弹性和持水性[15-16]。而TKB07也是一种鲜湿米粉天然保鲜剂，它可以大大延缓鲜湿方便米粉的微生物腐败变质，基本解决鲜湿方便米粉保质期问题，从而提高鲜湿方便米粉品质[17]。鲜湿方便面的杀菌是采用巴氏灭菌的工艺，但可能出现鲜湿方便面中微生物不能完全杀灭致死的现象，制品中存在一些耐高温的菌，致使鲜湿方便面变质[18]。研究表明，竹叶黄酮在中性或者碱性食品中对细菌起到很好的抑制作用[19]。3.3表面活性剂在保健品中的应用蔗糖酯可作为降低胆固醇食品的成分，从而可以开发高血压患者和高胆固醇患者的营养保健食品。国外已应用基因工程增加了麦粉中糖酯的含量。余刚哲等在试验中发现稻米和小麦贮藏过程中糖酯发生明显变化,其变化规律与目前用于检测稻米、小麦陈化的指标有很好的相关性[20]。因此测定谷物中糖酯在贮藏过程中的变化,将有可能作为反映谷物陈化灵敏度的指标之一[21-22]。4表面活性剂的发展前景目前，表面活性剂在食品工业中的广泛应用，不仅可以改善加工条件、提高产品质量、延长食品保鲜期等，而且还大大推动了食品添加行业的发展。生物表面活性剂属于天然添加剂，具有降低表面张力的作用，对环境无害，并且生物降解性能好。随着人们崇尚自然和环境意识的增强，生物表面活性剂应用将越来越广4泛地应用在食品工业、精细化工、医疗卫生等行业，与我们的日常生活密切相关，并有可能成为化学合成表面活性剂的替代品或升级换代品。表面活性剂不仅在食品工业中具有良好的发展前景，还将在以下九个方面具有发展空间：①回归天然②代替有害化学品③室温下洗涤作用④不用助剂可在硬水中使用⑤能有效处理废液废水、粉尘等的环保型表面活性剂⑥能有效提高矿物、燃料、生产利用率的表面活性剂⑦多功能表面活性剂⑧以生物工程为基础，利用工业或城市废气物制备的表面活性⑨用复配技术产生协合效应的高效表面活性剂；随着人们对环境意识的增强和环境法规的日益完善，对表面活性剂行业的要求越来越高。如当前纺织行业就提出要求按照生态学的规定生产和制作纺织品，其他行业也对表面活性剂提出了同样的要求，即开发和选用的表面活性剂必须安全无毒。随着人们生活水平的提高和工业的进一步发展，表面活性剂的应用领域将会逐步拓宽，我们甚至可以说，只要有界表面存在的地方，表面活性剂便会有其用武之地。参考文献：[1]吕心泉,闽健慧,安辛欣.复配乳化剂稳定及的研制及其在饮料中的应用[J].中国食品添加剂,2003(1):57-64.[2]胡勇刚.我国食品乳化剂行业现状与发展[J].食品添加剂市场,2005(5):14-16.[3]顾良英.日用化工产品原料制造应用大全[M].北京:北京化学出版社,1997:12.[4]陈文秋,王贵华,李田,等.银黄口服液中苯甲酸钠和羟苯乙酯的定量分析[J].中国药业,2005,14(9):56-57.[5]徐亮.苯甲酸钠与氰化钠对酪氨酸酶促反应的抑制作用[J].重庆工商大学学报:自然科学版,2006,23(4):384-386.[6]曾伟成