簡介
定義
乳化劑性質
雙親性：所有乳化劑的分子中均含有親水基和親油基兩個功能基團，親水基能吸引水層，親油基能包圍油層。
潤濕性：降低液體和固體表面張力，使液體迅速擴散到全部表面，是有效的潤滑劑。
與澱粉結合防止老化，改善產品質構；與蛋白質相互作用增進麵團的網路結構，強化麵筋網，增強韌性和抗力，使蛋白質具有彈性，增加體積；對結晶物質結構的改善；穩定氣泡和充氣作用；降低液體和固體表面張力，使液體迅速擴散到全部表面，是有效的潤滑劑；破乳消泡作用；提高乳濁液的穩定性。乳化劑能穩定食品的物理狀態，改進食品組織結構，簡化和控制食品加工過程，改善風味、口感，提高食品質量，延長貨架壽命，廣泛套用於焙烤、冷飲、糖果等食品行業。
發展簡史
乳化劑20世紀80年代以來，人們對乳化劑提出多功能、高純度、低刺激、高效率的更高要求，開發出更多的新型乳化劑。
目前乳濁液的種類已從傳統的水包油型和油包水型擴大到多重乳濁液、非水乳濁液、液晶乳濁液、發色乳濁液、凝膠乳濁液、磷脂乳濁液和脂質體乳濁液等多種形式。
而在食品領域中乳化劑需求量最大的為脂肪酸單甘油脂，其次是蔗糖酯、山梨糖醇脂、大豆磷脂、月桂酸單甘油酯、丙二醇脂肪酸酯等。
蔗糖酯由於酯化度可調，HLB值寬廣，既可成為W/O型，又可成為O/W型乳化劑，為當前世界上頗為引人注目的乳化劑。大豆磷脂是天然產物，它不僅具有極強的乳化作用，且兼有一定的營養價值和醫藥功能，是值得重視和發展的乳化劑，但在磷脂的提純、以及化學改性方面尚需加強研究。中國所用即為改性大豆磷脂。
山梨醇酯類開發較早，用於食品工業歷年耗量約占食品乳化劑總量的10%。
月桂酸單甘油酯(GML)天然存在於母乳中，在嬰兒自身的免疫系統發育完全之前，GML對嬰兒的健康起著保護作用。研究發現，GML不僅可用作食品乳化劑，廣泛添加於焙烤食品中，起改善米麵製品品質的作用，而且GML也是一種安全、高效、廣譜抗菌劑，其抗菌效果不受pH影響，優於山梨酸、苯甲酸、對羥基苯甲酸酯及脫氫醋酸。
分類
乳化劑1、負離子型乳化劑為在水中電離生成帶有烷基或芳基的負離子親水基團的乳化劑，如羧酸鹽、硫酸鹽和磺酸鹽等。這類乳化劑最常用，產量最大，常見的商品有：肥皂(C15～17H31～35CO2Na)、硬脂酸鈉鹽(C17H35CO2Na)、十二烷基硫酸鈉鹽(C12H25OSO3Na)和十二烷基苯磺酸鈣鹽等。負離子型乳化劑要求在鹼性或中性條件下使用，不能在酸性條件下使用。在使用多種乳化劑配製乳液時，負離子型乳化劑可以互相混合使用，也可與非離子型乳化劑混配使用。負離子型和正離子型乳化劑不能同時使用在一個乳狀液中，如果混合使用會破壞乳狀液的穩定性。
2、正離子型乳化劑為在水中電離生成帶有烷基或芳基的正離子親水基團。這類乳化劑的品種較少，都是胺的衍生物，例如N－十二烷基二甲胺，可用於聚合反應。
3、非離子型乳化劑為一類新型的乳化劑，其特點是在水中不電離。它的親水部分是各種極性基團，常見的有聚氧乙烯醚類和聚氧丙烯醚類。它的親油部分(烷基或芳基)直接與氧乙烯醚鍵結合。典型的產品有對辛基苯酚聚氧乙烯醚。非離子型乳化劑的聚醚鏈上的氧原子可以與水產生氫鍵締合,因而可以溶解在水中。它既可在酸性條件下使用,也可在鹼性條件下使用，而且乳化效果很好，廣泛用於化工、紡織、農藥、石油和乳膠等的生產。
功能
乳化劑1．與澱粉結合防止老化，改善產品質構。
2．與蛋白質相互作用增進麵團的網路結構，強化麵筋網，增強韌性和抗力，使蛋白質具有彈性，增加體積。3．防粘及防熔化在糖的晶體外形成一層保護膜，防止空氣及水分侵入，提高製品的防潮性，防止製品變形，同時降低體系的粘度，防止糖果熔化。
4．增加澱粉與蛋白質的潤滑作用，增加擠壓澱粉產品流動性而方便操作。5．促進液體在液體中的分散，製備W/O乳化體系，改善產品穩定性。
6．降低液體和固體表面張力，使液體迅速擴散到全部表面，是有效的潤滑劑。7．改良脂肪晶體脂肪晶體有多種晶形，其中以β-晶形較為常見與穩定，由於晶體粒子大，熔點高，不適於焙烤產品，容易產生“砂粒”乳化劑可控制晶體性狀大小和生長速度，穩定β-晶形，使之轉變成為β-晶形，改善以固體脂肪為基質的產品組織結構，對裝飾用人造奶油、冰淇淋、朱古力等效果尤為顯著。
8．穩定氣泡和充氣作用內含飽和脂肪酸的乳化劑，對水溶液中的泡沫有穩定作用，可做泡沫穩定劑，使產品形成堅固的氣溶膠體，從而提高產品的多孔性，改善品質。9．反乳化-消泡作用在某些加工過程中需要破乳和消泡，而加入相反作用的乳化劑，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，可做消泡劑用於乳製品加工。
10．抗腐敗保鮮作用乳化劑可有一定的抑菌作用，常以表面塗層的方法用於水果保鮮。套用領域
食品
乳化劑麵筋
乳化劑可與麵筋蛋白相互作用，並強化麵筋網路結構，使得麵團保氣性得以改善，同時也可增加麵團對機械碰撞及發酵溫度變化的耐受性。
麵粉在成團過程中，麵筋形成網路狀結構，如果該結構較為脆弱時，則由酵母產生的CO2將會消失。而當麵團中添加了乳化劑如PANODAN、DATEM、SSL、ARTODAN等時，麵筋結構則得以加強，從而將產生的CO2氣體良好的保持。此結構給予麵筋一個良好的束縛，並使得麵團黏度下降，從而增加麵筋蛋白質網的延展性，使產品更加柔軟而易於整形。
麵包
乳化劑可以將會使麵包組織柔軟並保持較長時間。因為它能減少水分從蛋白質結構中流失，延緩硬質蛋白質的形成。而且防止在烘焙冷卻後，隨溫度的降低、時間延長，小麥麵團直鏈澱粉會回凝成不溶狀態，進而變硬、變脆，從而使麵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、有效的麵團軟化劑。加入單甘油酸酯等乳化劑麵團中，經過攪拌而被澱粉分子吸收，在麵團溫度達到約55℃時，乳化劑會與直鏈澱粉作用形成螺鏇狀複合體。這種反應將會提高澱粉粒糊化溫度，減少了低溫時面心中糊化澱粉的總量，從而降低澱粉分子的結晶程度，並從澱粉顆粒內部阻止支鏈澱粉凝聚，防止澱粉的老化、回生。
蛋糕
在製作蛋糕，例如海綿蛋糕、磅蛋糕、夾層蛋糕時，拌打入空氣形成乳沫，乳化劑中飽和脂肪酸鏈可使麵糊和氣室的分界區域形成光滑的薄膜狀結構，這將會穩定氣室，同時增加氣室數量。添加乳化劑，可使麵糊比重下降、蛋糕體積增大，並獲得良好的品質及外觀。
在糕點中使脂肪均勻分散，防止油脂滲出，改善口感，提高脆性，並能減少蛋的用量（用量一般為0.3%~1%）
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，製備穩定的乳液。
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。朱古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
穩定天然香料油的乳化，防止製品中香料的損失。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，可調製成乳化香料。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，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12附近的最大，皂樹皂苷的起泡力也很強。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空氣泡口感良好，產品質量提高。
乳製品
加入反乳化作用的乳化劑可做消泡劑，用於乳製品加工，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
增強乳化、縮短攪拌時間。有利於充氣和穩定泡沫，使製品產生微小冰晶和分布均勻的微小氣泡，提高比體積，改善熱穩定性，從而得到質地乾燥、疏鬆、保形性好，表面光滑的冰淇淋產品。用量為0.2%~0.5%。
朱古力
增加朱古力顆粒間的摩擦力和流動性，降低粘度，增進脂肪分散，防止起霜。提高熱穩定性，提高產品表面光滑度。
糖果
使脂肪均勻分散，增加糖膏的流動性，易於切開和分離，提高生產效率，增進產品質地，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、防止生產時的粘著，從而提高生產效率，改香料的乳化和分散，增進風味，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，提高乳液的穩定性，用量為0.1%~0.5%。
日用品類
卸妝油卸妝油裡面添加了乳化劑，乳化作用可以使得臉上的油性彩妝以及污垢溶解。沖洗後若仍然雙手滿臉油膩膩粘乎乎，就是乳化作用比較差。寒冷的溫度下會影響這個過程，所以，冬季最好用溫水來清洗。
護膚品
化妝品中還有很多乳狀液產品，你平時使用的面霜、乳液、卸妝乳、基本潔面大多數皆為乳狀液，這些產品為了要實現包裝盒上標識的至少三年的保質期，都需要使用乳化劑來提高穩定性。
化工類
乳化劑a)起泡性：乳化瀝青在運輸和施工過程中常常會有發泡現象，這與乳化劑的特性有直接關係。過多的泡沫影響乳化瀝青的儲存和運輸。除了採用機械方法如輸送乳化瀝青時從罐的下部引入，減少由於衝擊產生的泡沫。還可以採用化學方法，加入消泡劑，如HLB在1-4範圍內的表面活性劑OP等，或者加入酒精、異丙醇等。
b)乳化劑對蒸發殘留物的影響：乳化瀝青只是使用過程中的暫存形式，最終表現的能仍是瀝青性能，殘留的乳化劑會對瀝青性能產生影響。這與乳化劑的種類、加量、質量優劣有關係，在實際套用中要考慮。
c)儲存穩定性：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影響乳化瀝青的穩定性。乳化劑本身就有快裂、中裂、慢裂三種類型。製備的乳化瀝青也相應的分為快裂、中裂、慢裂三種。它們的穩定性逐次增強。用相同的乳化劑製備乳化瀝青，由於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，進而乳液的質量和穩定性提高。但是，當乳化劑增加到一定量後，其穩定性不再發生明顯的變化。因而，正確選擇乳化劑適宜的用量範圍，既保證了乳化液的質量和穩定性，又不造成經濟上的浪費。
清潔劑
強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、檯布、餐巾上的重油污垢，可防止毛巾、床單等織物的污垢再沉澱，提高所洗織物的洗滌質量。
乳化劑一般是表面活性劑與礦物油和油脂的混合物，但也可以溶於水。它可以通過把油和油脂分解成非常細小的顆粒而將其形成的污垢從面料驅逐下來。一旦乳化在水中，油和油脂即可通過稀釋作用被移除。
乳化劑有助於在洗滌過程中去除衣物上粘著的礦物質油或油脂。如果和適量的鹼和洗滌劑混合則可以用來去除汽油。鹼和喜油的表面活性劑相結合可以將油和油脂形成的小珠分解成非常細小的顆粒。之後，乳化劑就會將其包圍並在其表面形成一層奶狀物質。這樣在乳化和溶入水之後，油和油脂就會通過稀釋作用而被去除了。
農藥
農業生產商使用的農藥絕大多數都是不溶於水的有機物，不能直接配成水溶液，通常是將原藥溶於有機溶劑如二甲苯中，並加入親水性的乳化劑，製成乳油，使用時再將乳油加入水中形成O/W型的乳濁液後才使用，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膜，增強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。目前套用於農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、醯胺類、有機矽類等。
作用
乳化作用
乳化劑酒精飲料、咖啡飲料、人造煉乳可使用甘油酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯等低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定性。
分散濕潤作用
朱古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，酸性飲料加乳化劑容易分散，粉末飲料中加乳化劑可提高其在水溶液中的潤濕ntg性、分散性。
起泡作用
一般在水中乳化劑的起泡力以脂肪酸碳數12附近的最大，皂樹皂苷的起泡力也很強。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空氣泡口感良好，產品質量提高。具體套用
乳化劑在烘焙製品中，乳化劑可與麵筋蛋白相互作用，並強化麵筋網路結構，使得麵團保氣性得以改善，同時也可增加麵團對機械碰撞及發酵溫度變化的耐受性。
麵粉在成團過程中，麵筋形成網路狀結構，如果該結構較為脆弱時，則由酵母產生的CO2將會消失。而當麵團中添加了乳化劑如PANODAN、DATEM、SSL、ARTODAN等時，麵筋結構則得以加強，從而將產生的CO2氣體良好的保持。
二、乳化劑可在麵筋與澱粉之間形成一光滑薄摸層結構。
此結構給予麵筋一個良好的束縛，並使得麵團黏度下降，從而增加麵筋蛋白質網的延展性，使產品更加柔軟而易於整形。在這一方面以硬酯硫乳酸鈉（鈣）的效果最為理想。
三、乳化劑可作為麵團面心軟化劑，延長烘焙產品的柔軟度及可口性。
飽和蒸餾的單甘油酸酯則使最具代表性的、有效的麵團軟化劑。小麥麵團中澱粉老化被認為是麵團軟化的天敵。澱粉中的直鏈澱粉溶水膨脹，烘焙冷卻後形成相對穩定的凝膠狀態以形成麵包結構，而隨溫度的降低、時間延長、直鏈澱粉會回凝成不溶狀態，進而變硬、變脆，從而使麵包的柔軟度大大降低。而當單甘油酸酯等乳化劑加入麵團中，經過攪拌而被澱粉分子吸收，在麵團溫度達到約55℃時，他會與直鏈澱粉作用形成螺鏇狀複合體。這種反應將會提高澱粉粒糊化溫度，減少了低溫時面心中糊化澱粉的總量，從而降低澱粉分子的結晶程度，並從澱粉顆粒內部阻止支鏈澱粉凝聚，防止澱粉的老化、回生。它還可以減少水分從蛋白質結構中流失，延緩硬質蛋白質的形成。而以上這些都將會使麵包組織柔軟並保持較長時間。
四、乳化劑會帶來關鍵的乳化作用。
一個好的烘焙產品需要好的乳化反應。乳化劑的親水與親油基在麵團中分別作用，將麵團內的水及油吸附，從而降低油水兩相的界面張力，並使麵團內部原先互不相溶的多分散相系統得以均質，形成的乳化體可以是水包油（oilinwater）及油包水（waterinoil）兩種類型。前者水為分散系，後者油為分散系。乳化劑的乳化能力與其親水基、親油基的多少有關。
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，即可穩定水包油型乳化體；反之，HLB愈小，則親油作用愈大，即可穩定油包水型乳化體。
五、具有不可忽視的充氣效果
在製作蛋糕，例如SpongeCake、PoundCake、LayerCake時，拌打入空氣形成乳沫，乳化劑中飽和脂肪酸鏈可使麵糊和氣室的分界區域形成光滑的薄膜狀結構，這將會穩定氣室，同時增加氣室數量。添加乳化劑，可使麵糊比重下降、蛋糕體積增大，並獲得良好的品質及外觀。
常用食品乳化劑
麵包用品質改良劑使用最多的乳化劑有硬脂醯乳酸鈉（ssl）、硬脂醯乳酸鈣（csl）、雙乙醯酒石酸單甘油酯（datem）、蔗糖脂肪酯（se）、蒸餾單甘酯（dmg）等。各種乳化劑通過麵粉中的澱粉和蛋白質相互作用，形成複雜的複合體，起到增強麵筋，提高加工性能，改善麵包組織，延長保鮮期等作用，添加量一般為0．2%～0．5%（對麵粉計）。硬脂醯乳酸鈉/鈣（ssl/csl）
具有強筋的保鮮的作用。一方面與蛋白質發生強烈的相互作用，形成麵筋蛋白複合物，使麵筋網路更加細緻而有彈性，改善酵母發酵麵團持氣性，使烘烤出來的麵包體積增大；另一方面，與直鏈澱粉相互作用，形成不溶性複合物，從而抑直鏈澱粉的老化，保持烘烤麵包的新鮮度。ssl/csl在增大麵包體積的同時，能提高麵包的柔軟度，但與其他乳化劑復配使用，其優良作用效果會減弱。
雙乙醯酒石酸單甘油酯（datem）能與蛋白質發生強烈的相互作用，改進發酵麵團的持氣性，從而增大麵包的體積和彈性，這種作用在調製軟質麵粉時更為明顯。如果單從增大麵包體積的角度考慮，datem在眾多的乳化劑當中的效果是最好的，也是溴酸鉀替代物一種理想途徑。
蔗糖脂肪酸酯（se）在麵包品質改良劑中使用最多的是蔗糖單脂肪酸酯，它能提高麵包的酥脆性，改善澱粉糊黏度以及麵包體積和蜂窩結構，並有防止老化的作用。採用冷藏麵團製作麵包時，添加蔗糖酯可以有效防止麵團冷藏變性。
蒸餾單甘酯（dmg）主要功能是作為麵包組織軟化劑，對面包起抗老化保鮮的作用，並且常與其他乳化劑復配使用，起協同增效的作用。
乳化劑的選擇
乳化劑製備乳化液應根據乳化對象、乳狀液類型選用適當的乳化劑，其依據是應選擇和被乳化物相近HLB值的乳化劑。
2.HLB值和其他方法相結合選擇乳化劑
雖然HLB值作為選擇乳化劑的依據很常見，但實際運用中，因被乳化物和乳化劑的化學結構及兩者之間關係等諸因素的影響，單靠此還難以得到較滿意的效果。因此，必須把它和其他一些因素結合起來考慮才更好。例如，應同時考慮下列因素：④乳化劑的離子型，乳化粒子和乳化劑帶相同電荷時，相互排斥，會使乳液穩定;⑥用疏水基和被乳化物結構相似的乳化劑，乳化效果較好;@乳化劑在被乳化物中易溶解的，乳化效果較好;⑨被乳化物的疏水性越強，而乳化劑的親水性也強，兩者之間的親和力較差，乳化效果就不好，此時就要選擇有適當HLB值的乳化劑來調節。
3.PIT法選擇乳化劑
用HLB值選擇乳化劑是粗略的，因為它沒有考慮油和水溶液的性能、乳化劑濃度和溫度變化等因素的影響。比如，被廣泛使用的非離子型表面活性劑，由於溫度上升，降低了表面活性劑的親水性，當濁點現象達到極端時，其性質也隨著發生變化。如一表面活性劑在較低溫度時能製成o/w型乳狀液，當溫度升高時可能變為w/o型乳狀液，即發生了“轉相”。
注意事項
乳化劑2．由於複合乳化劑有協同效應，通常多採用復配型乳化劑，但在選擇乳化劑“對”時要考慮HLB高值與低值相差不要大於5，否則得不到最佳穩定效果。
3．乳化劑加入食品體系之前，應在水或油中充分分散或溶解，製成漿狀或乳狀液，乳狀液的製備方式有三種：
（1）乳化劑直接溶於水中，在激烈攪拌下，將油加入。
（2）乳化劑溶於油相（加熱），將水直接加入（或上述混合物直接加入水中）。
研究及發展
發展趨勢
我國乳化劑主要是依靠經驗進行復配，帶有一定的盲目性，缺乏必要的理論指導和先進測試儀器的輔助．所得產品質量和性能都不盡完善，不利於推廣和套用。因此，必須加強乳化劑復配技術的理論研究。同時，這些科研工作應與企業密切協作、同市場的實際需要相結合，才能使成果迅速轉化為現實生產力、更好地拓展乳化劑的套用空間。與國際標準接軌，提高產品質量我國乳化劑的國家標準、行業標準、企業標準等要與國際標準接軌，國內市場要與國際市場接軌。我們不僅要立足國內市場，也要爭取在國際市場上占有較大的份額。以資源為基礎，以科技為依託，走符合我國國情的乳化劑開發道路，採用先進設備和技術，實現規模生產與經營，切莫重蹈小規模、低水平重複建設的覆轍。
相關研究
2015年3月，刊登於《自然》雜誌的一項新研究顯示，用於許多加工食物中的人造防腐劑可能增加炎症性腸病和代謝紊亂的風險。在一個小鼠實驗中，研究人員發現，乳化劑等化學品能改變結腸內的細菌構成。這是首次證實此類添加劑能直接影響健康。
食品添加劑
火鍋化學添加物質
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