王三权
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由于油脂不溶于水, 只有在食品乳化剂存在下, 把油脂首先乳化成脂肪球, 分散于冰淇淋浆料之中, 形成乳状液( 或称乳浊液) , 然后, 经过均质机的切割粉碎, 使之成为脂肪球,稳定在冰淇淋浆料中, 才能使油脂在大量水中充分发挥功效。食品乳化剂是冰淇淋生产中必不可少的小剂量组分。
1.食品乳化剂
1.1乳化剂的概念
乳化是把一种液体置于与它互不相混合的液体中，在外力作用下将此液体呈微粒分散的过程，新生成的均匀混合物称为乳浊液。使这两种液体分散，并使乳浊液保持稳定的物质称为乳化剂。乳化剂实质上是一种表面活性剂是一类具有亲水基和疏水基的表面活性剂，其典型功能是起乳化作用。一般来讲，我们把能使两种或两种以上不相混合的液体均匀分散的物质叫做乳化剂。
1.2乳化剂的作用原理
油和水是两种互不相溶的液体，它们在机械外力的作用下，可以互相混合，但一般难以混合成稳定的乳浊液，当施加的外力取消时，它们又会很快分离为原来的两种液体。为了使互相均匀混合的状态得以长久保持，需要添加乳化剂。从乳化剂的分子结构来讲，它具有两个功能团，即亲水基和亲油基。亲水基能吸引水层，亲油基能乳化包围油层。因此，由于乳化剂的加入，水和油就能相互混合，形成完全分散的乳浊液。一般亲水性强的乳化剂多成油—水型乳浊液，亲油性强的乳化剂易成水—油型乳浊液。
冰淇淋料液是一种水包油(O／w)型乳浊液。乳化剂可降低油水界的张力。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层结构，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，使其粒子更微细、分布更均匀，因而在凝冻工序中能够控制脂肪球的附聚和凝聚，产生更小的球体，并使产品内的冰晶粒度细小、质地光滑。
2.乳化剂在冰淇淋中的具体作用
2.1乳化作用
使脂肪球呈微细分布的乳浊状态，并使之稳定化。
冰淇淋混合料中一般含有脂肪和蛋白质，而油脂液滴或蛋白质颗粒的直径大小直接影响乳状液的稳定性，要得到稳定的乳状液，分散相的粒子必须具有适度的直径大小。因此，冰淇淋混合料一般都需高压均质，一方面适度细化粒子大小；同时，也可以促进乳化剂的乳化作用。在冰淇淋混合料中，一般乳化剂的使用量为油脂含量的2％，这一含量足以使冰淇淋混合料的乳状液十分稳定。
乳状液的液滴电荷对乳状液的稳定性有明显影响。大部分稳定的乳状液的液滴都带有电荷，当使用离子型乳化剂时，吸附在界面上的乳化剂离子的非极性基团插入油相，极性基团处于水相，从而使液滴带上电荷。由于乳状液的液滴带有同种电荷，当它们接近时就会相互排斥而制止液滴聚合，使乳状液的稳定性增高。可见，液滴上吸附的离子乳化剂分子越多，其带电量越大，制止液滴聚合的能力也越大，乳状液体系就越稳定。
2.2分散脂肪球以外的粒子并使之稳定化
乳状液分散介质的黏度对乳状液的稳定性有一定的影响。一般地说，分散介质的黏度越大，乳状液的稳定性越高。通常能溶于乳状液的高分子物质均能增高体系的黏度，使乳状液的稳定性增高。此外，高分子还能形成坚固的界面膜，使乳状液体系更加稳定。因此，在生产冰淇淋混合料时，乳化剂还须与稳定剂复配使用，以提高乳状液的稳定性。
2.3在凝冻过程中提高混合料的起泡力，提高膨胀率，并细化气泡使之稳定化
冰淇淋混合料进行冷却老化，在老化阶段时，由于冰淇淋含有较多的牛乳蛋白质，乳化剂对蛋白质的功能随即发挥，当脂肪开始结晶时，乳化剂便会促使蛋白质从水一脂肪界面上移去，这种乳蛋白的解吸附作用，部分是由于乳化剂降低了界面张力所致。此时，乳化剂会迁移到脂肪粒子的表面，取代蛋白质所处的位置，产生类似络合状的结构。在凝冻过程中，乳化剂使微细均匀的脂肪球中的液态脂肪破乳析出，有利于脂肪的附聚和凝聚作用，这些脂肪会附聚在搅打时形成的气泡周围，与空气混合，获得期望的容积超出量，产生冰淇淋的起泡性和膨胀率。
在凝冻过程将空气搅拌入冰淇淋混合物中，而乳化剂能在凝结过程中控制充气，形成泡沫，提高冰淇淋混合料的起泡性和膨胀率，可使体积增大。
2.4保型性的改善，增加室温下冰淇淋的耐热性
乳化剂对冰淇淋的气泡膜起保护作用，有助于提高产品质量。冰淇淋的气泡具有稳定性和阻止热传导的作用，可增加在室温下的耐热性，使产品保持预定的形状。冰淇淋由于含有很多的微细空气泡，使其变得更加柔润、松软、口感好。
乳化剂还可以防止大冰晶体的形成，赋予冰淇淋细腻、疏松的结构和良好的干燥性。
3.冰淇淋中常用的乳化剂
3.1 卵磷脂
卵磷脂是一种天然乳化剂，大量存在于油料种子和蛋黄中。
目前大量使用的市售卵磷脂是由大豆制得的，因此，市售卵磷脂一般是指大豆磷脂。精制卵磷脂是半透明的黏稠物质，稍有特异臭味；在空气中或在照射下会迅速变成黄色，渐变成不透明的褐色；卵磷脂有吸湿性，但不溶于水，在水中膨润成胶体溶液。
卵磷脂中含有多量亲水基和亲油基，是一种良好的乳化剂。其亲油部分是两个脂肪酸基，而亲水部分是由甘油磷酸与氨基醇、氨基酸与醇酯化而形成的。许多冰淇淋peifang中有鸡蛋，主要是利用蛋黄中的卵磷脂（是大豆磷脂价格的10～20 倍）。
3.2 蔗糖脂肪酸酯
蔗糖脂肪酸酯是一种合成乳化剂。在工业上多用酯交换法制得，常用蔗糖和脂肪酸甲酯，用碱触煤在减压条件下加热，进行酯交换而得。其化学结构是由具有高亲水性的蔗糖分子和亲油性的脂肪酸基团组成的，因而亲水性较大。
蔗糖脂肪酸酯是一种白色或黄褐色的粉末，或蜡状黏稠树脂状物质，稍有特异臭味；在120℃以下稳，145℃以上则分解，口味是微甜带苦。它在酸、碱和酶的作用下会发生分解，酸催化水解时，生成游离脂肪酸和蔗糖，碱催化水解时形成脂肪酸碱金属盐和蔗糖，酶水解催化时，最终也生成游离脂肪酸和蔗糖。蔗糖脂肪酸酯的水解敏感性与温度相关，一般温度越高，水解越快。
在冰淇淋中单独使用蔗糖脂肪酸酯，会使气泡较大，不够稳定且耐热性差。因此，它常与单甘油酯等并用，其比例为1∶1。
3.3 山梨糖醇酐脂肪酸酯
山梨糖醇酐脂肪酸酯是一种合成乳化剂，为白色到黄褐色的液状和蜡状物，工业生产是采用山梨糖醇酐与脂肪酸的直接酯化法，即山梨糖醇脱水与脂肪酸在碱催化下高温反应而得。因其所含脂肪酸不同，其性状也不同，目前使用的有软脂酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯等，都是非离子型乳化剂。
本品中脂肪酸基团的种类和数量影响其溶解度，它溶于水也易溶于油，随着脂肪酸链长的增加和脂肪酸基团数量的增大，它更易溶于亲油性物质。在酸、碱和脂肪分解酶的作用下，它会相当迅速和完全地发生水解。酸催化水解，生成脂肪酸和山梨糖醇；碱催化水解，形成脂肪酸碱金属盐和山梨糖醇；酶催化水解，最终也生成脂肪酸与山梨糖醇。加热时，它会发生焦糖化式的变化，使其色泽加深，但温度若不超过120℃，其热稳定性还是很好的。这容易形成油－水型和水－油型两种乳浊液。在冰淇淋中的用量一般为混合料的0.1%～0.2%。
3.4 聚甘油脂肪酸酯
聚甘油脂肪酸酯简称聚油酯，它是一种高效乳化剂。它由聚甘油和脂肪酸反应而得的，是一种多元醇酯。它的感官性质取决于所用脂肪酸种类、脂肪酸含量和聚甘油的聚合度。以饱和脂肪酸和低聚合度聚甘油为原料的聚甘油酯具有素性蜡性形态，而以饱和脂肪酸和较高聚合度聚甘油为原料的聚甘油酯为脆性硬蜡状，不饱和脂肪酸聚甘油酯是粘滞的蜂蜜状化合的。它的色泽变化范围较大，为白色到米黄色或褐色，呈油脂味到微甜味，加热时可分散于水中，溶于甘油呈混蚀状，其亲水和疏水部大体是平衡的，是一种水包油型乳化剂。
将聚甘油酯用于冰淇淋中，可使产品的膨胀率高，口感细腻、滑润，且保形性好，其添加量为0.1%～0.2%。
4.乳化剂在冰淇淋中的应用趋势
4.1 复合乳化稳定剂
近年来随着冰淇淋生产的迅猛发展，由多种乳化剂和稳定剂组成的复合产品在冰淇淋生产中得到广泛应用。乳化剂和稳定剂的种类很多，而且其性能也各不相同，因此在制造冰淇淋时，应充分考虑乳化剂和稳定剂的最佳组合。
复合乳化稳定剂由于综合考虑了各种乳化剂、稳定剂的协同作用，使得其总体效果大大提高，它集乳化、稳定功能于一身，可以避免使用单体胶的缺陷，降低生产成本，得到更为经济的产品，更主要的是可以改善冰淇淋的内在结构，明显提高冰淇淋的品质。
近年来，随着对不同胶体的研究，胶体的复配与乳化剂合并，为冰淇淋工业提供多品种复配型乳化稳定剂系列产品。而且还能按特殊要求，根据产品性质提供特制的复配乳化稳定剂。在冰淇淋中乳化剂、稳定剂都起着很重要的作用。每一种成分都会对整个系统的性质起到一定的作用，提供它们的长处。通过它们彼此之间的恰当配制，取长补短，起到协同增效的作用。例如使用刺槐豆胶作为冰淇淋稳定剂，虽然刺槐豆胶能赋予冰淇淋产品饱满的质构，非常好的抗融性以及热冲击稳定性，但是它会产生冰淇淋收缩，融化时出现乳清分离。而将卡拉胶和刺槐豆胶配合使用，可提高冰淇淋的保型性和防止乳清蛋白的离析。因此，当在冰淇淋中使用单体胶时必须要考虑到它们的优缺点。为此常常使用复配胶，胶体彼此之间会产生协同效应，获得每个单体分别使用所得不到的理想效果。生产实践和试验数据都说明，使用复合的稳定剂有显著的协同作用，其效果要优于单一品种的稳定剂。合并乳化剂和稳定剂为一体作为冰淇淋产品的特殊功能成分，给冰淇淋生产厂家提供了极大的方便，而且也对生产高质量的冰淇淋产品提供了保证。
4.2 低脂冰淇淋中的乳化剂
冰淇淋具有较高的营养价值，组织细腻、柔润、凉爽可口，是消暑解渴的冷饮佳品。近年来，随着生活水平的不断提高，人们更注重自身的健康，希望减少脂肪的摄入量，因此低脂冰淇淋成为冰淇淋发展的一大趋势。低脂冰淇淋与传统冰淇淋相比，脂肪含量减少一半以上，低脂冰淇淋含脂量约为4%~5%。由于脂肪含量降低，冰淇淋组织结构比较粗糙，其保型性、抗融性以及风味均受到一定的影响，因此需要添加适当的乳化稳定剂改善冰淇淋的品质。
分别将饱和单甘酯和另一种富含亚油酸的不饱和单甘酯作乳化剂添加到全脂冰淇淋(脂肪含量为10% )和低脂冰淇淋(脂肪含量为4% )中，共研发出不饱和单甘酯全脂冰淇淋、饱和单甘酯全脂冰淇淋、不饱和单甘酯低脂冰淇淋和饱和单甘酯低脂冰淇淋四个产品。通过对四个产品的冰冷感、硬度、粘度、平滑程度和包口感等进行感官评价，发现脂肪含量及乳化剂的种类对冰淇淋的冰冷感、硬度、粘度、平滑感、包口感等都有影响，全脂冰淇淋比低脂冰淇淋更粘，更滑，更具有包口感，低脂冰淇淋比全脂冰淇淋更硬，冰冷感更强。通过对四种冰淇淋老化料液的膨胀率及冰淇淋成品的抗融性进行了比较，发现不饱和单甘酯能提高低脂冰淇淋的膨胀率，并且不饱和单甘酯冰淇淋比饱和单甘酯冰淇淋具有更好的抗融性。
5.结语
乳化剂在冰淇淋生产中是非常重要的食品添加剂，对冰淇淋的品质有着决定性作用，也是冰淇淋生产技术中的关键环节。随着我国食品行业的发展，乳化剂在其它食品的生产中也会得到广泛的应用。影响冰淇淋质量的因素很多，其中正确的选择乳化剂和复合peifang，是控制其质量的最重要的因素。 任何一种乳化剂都有其优缺点，都只能满足部分功能要求，单一使用难达到理想的效果，存在较大的局限性。而乳化剂、稳定剂之间，以及乳化稳定剂与食品体系之间，都存在巨大的协同增效作用，甚至会产生单种乳化剂和稳定剂都没有的特性。所以，应合理选择乳化剂和稳定剂，经科学复配，使其协同增效作用充分发挥出来。生产出甜美、细腻、冰凉润滑的口感优质冰淇淋。
