烘焙用乳化剂的研究进展

乳化剂是食品工业中使用范围很广的一种食品添加剂，应用于面包、蛋糕、饼干等烘焙产品中，可赋予产品均一的黏稠度、可口的风味。现阶段，烘焙食品生产中所用乳化剂主要经化学合成，具有价格低、性能好等优点。但随着消费者健康需求的提高，天然乳化剂的研究及应用受到更多的重视及关注。合成乳化剂主要包括单双甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、斯潘、吐温等，天然乳化剂主要为酪蛋白酸钠、酶解大豆磷脂、山梨糖醇、甘油和可溶性大豆多糖等，但实际应用中，一般选择为复配型乳化剂。

合成乳化剂

① 单、双甘油酯

单甘油酯、双甘油酯是食品生产中使用较为广泛的乳化剂，食品工业中超过75% 的乳化剂均源于单甘油酯化合物，且每年以2%～3%的速度不断增长。单甘油酯主要包含 α、β-单甘油酯，α结晶可使蛋糕面糊具有良好的打发效果，也能改善蛋糕的柔软度及其内部结构。正常状态下，双甘油酯无毒，但高温状态下，双甘油酯性能会变差，容易缩水为甘油脂肪酯，有一定的安全隐患。因此，烘焙食品制作中会选用单、双甘油酯混合物，从而降低成本。单甘油酯和双甘油酯可通过与直链淀粉建立乳化复合物来克服面包变质，确保柔软的面包屑结构和延长保质期。研究发现，双乙酰酒石酸单双甘油酯可有效改变面包的质构特性，并增加面包比容。

② 蔗糖脂肪酸酯

蔗糖脂肪酸酯与单、双甘油酯的作用机理类似。蔗糖脂肪酸酯因具有良好的亲水、亲油性，在烘焙食品中被广泛使用。虽然蔗糖脂肪酸酯价格较高，但其具有良好的乳化性能，可以形成不同形式的乳浊液，是烘焙食品中最常见的一种乳化剂。

研究发现，蔗糖脂肪酸酯的亲水亲油平衡值（Hydrophilic Lipophilic Balance，HLB）不同，实际使用中的方向也有所差异。例如，当蔗糖脂肪酸酯HLB值为15时，可以防止冷冻面团产气，避免冷冻水晶对面团造成伤害；当 HLB 值为11时，蔗糖脂肪酸酯有利于改善蛋糕的质构。但采用单一的蔗糖脂肪酸酯，会导致糖苷键发生断裂，进而产生葡萄糖与果糖混合物，使其丧失原来的结构形态。因此，蔗糖脂肪酸酯一般与单甘油酯等添加剂复配使用。

③ 斯潘、吐温

斯潘、吐温具有乳化性能好、成本低等优点，是食品生产中常用的乳化剂。其中，斯潘的 HLB 数值较低，且亲油性好，常用于油包水型食品生产中。研究发现，在冷冻面团中加入斯潘，制作出来的面包质地更软，比容较大。吐温展现出良好的亲水性，且 HBL数值大，常用于制作水包油型的食品。实际生产烘焙食品时，一般把上述两种乳化剂按比例进行搭配使用，从而获得满意的效果。

天然乳化剂

天然生物基如蛋白质、磷脂和皂苷，也具有一定的乳化性，且由于具有良好的生物降解性以及可以从低成本的基质中生产的优势，已成为食品工业中潜在应用价值较高的乳化剂。但天然乳化剂存在乳化性能较弱、容易成为过敏原、对温度以及pH较敏感等问题，需要配合其他改良剂共同使用或者进行改性处理来提高其乳化性能和稳定性。

① 蛋白质类

蛋白质是重要的营养成分，也是一种天然的乳化剂，如乳清蛋白、肉蛋白、大豆蛋白和豌豆蛋白等。蛋白质类乳化剂通常具有球状结构或具有柔性无规则线圈结构，这些结构可以在油滴表面形成一层黏弹性的吸附层，使乳液保持稳定，从而对聚结物质产生物理阻挡作用。研究表明，单一蛋白质在乳液稳定中的乳化作用有限，对pH值、温度和离子强度的变化都很敏感。可以通过和其他蛋白质进行复配改善其乳化特性，如玉米醇溶蛋白具有一定的乳化性能，但其乳化稳定能力有限，和其他蛋白质或多糖复合后，可改变其空间位阻及极性状态，进而改善其乳化性能。

从牛奶中提取的酪蛋白和乳清蛋白是目前食品行业中使用较广泛的动物蛋白乳化剂。乳清蛋白具有较好的乳化性能和界面稳定性能，但其对pH值较为敏感，一般在pH值为3.0左右时，才作为一种Pickering稳定剂。豆类蛋白可作为动物蛋白的替代品，营养价值较高，具有较好的乳化性。如大豆蛋白，在乳化过程中表现出良好的吸附和稳定油滴界面的能力，从而作为有效的乳化剂来形成和稳定水包油乳液。同时随着市场对新型植物蛋白乳化剂需求的增加，从其他豆类中获取蛋白质，如扁豆蛋白、豌豆蛋白、鹰嘴豆蛋白也变得非常受欢迎。

② 磷脂

磷脂是一类广泛存在于动植物及微生物等组织中的小分子表面活性剂，其乳化功能主要依赖于甘油骨架上的头部基团和尾部基团。在食品中常用的磷脂大部分是大豆卵磷脂，具有较好的表面活性。大豆卵磷脂可以与直链淀粉或支链淀粉分子的外分支部分形成复合物，从而阻止淀粉老化，同时延缓淀粉颗粒的溶胀。

③ 皂苷

皂苷主要分布在高等植物和部分海洋动物体内，结构较复杂，一般以糖苷键将疏水的苷元和亲水的糖配基连接起来，可作为小分子表面活性剂使用。皂苷类物质的水溶液经过振荡后会产生很多像肥皂泡沫一样的蜂巢气泡，所以又被称为皂素。研究表明，皂树皂苷具有较高的表面活性，能够形成颗粒尺寸较小的乳液液滴，并且其界面性质与非离子表面活性剂吐温 80相似，具有替代吐温的潜力。

乳液体系性能改良物质——多糖类

对于食品乳状液体系，根据作用机理的差异可将起稳定作用的成分区分为乳化剂和乳化稳定剂。多糖类物质又称亲水性胶体，是食品乳状液中常用到的乳化稳定剂，对食品的结构及稳定性起着重要作用。在乳状液中大部分的多糖扮演乳化稳定剂的角色，少数兼具乳化活性。 改性淀粉、部分果胶、阿拉伯胶和改性纤维素是常用到烘焙产品中的几种具有乳化活性的亲水性多糖。

具有较好乳化性的改性淀粉在烘焙食品中的应用较为广泛。研究发现，经过糊化和离心处理后获得的淀粉具有良好的乳化性，是一种乳液体系改良物质。

果胶乳化性能较好，主要存在于细胞间，是某些植物初生壁的组成部分，其获取途径有很多。果胶可以增强面筋与淀粉颗粒之间的交互作用，形成一个更加牢固的三维立体结构，有助于将面团中的气体保留下来，从而增加面团体积并减缓面包的老化过程。

胞外多糖是从不同来源的细菌、酵母、藻类以及真菌中提取生产的多糖。如黄原胶，又称黄单胞多糖，由假黄单胞菌发酵产生，是制作无麸质蛋糕、松饼和面包中常用的一种多糖。

纳米纤维素作为一种天然多糖也可以用来替代传统乳化剂，主要用于Pickering乳液的开发，耐盐性较好，有助于提高乳液稳定性，是烘焙市场中较有应用前景的一种乳化剂。

复配乳化剂

现代烘焙食品生产中，采用单一乳化剂存在诸多缺点，应用复配乳化剂有利于达到协同增效的目的。复配乳化剂就是将乳化剂与直链淀粉、蛋白质相结合形成复合物，具有防止老化、软化等作用。实际生产中，往往将单甘油酯、蔗糖脂肪酸酯等组合制作复配乳化剂，从而改善烘焙产品的理化特性。可将高 HLB值与低 HLB 值乳化剂复配使用，在油滴界面形成具有良好强度的复合物，有利于增强乳状液的稳定性。将结构相似乳化剂复配使用，协同效应较为明显。如果一种乳化剂是另一种的衍生物，将两种乳化剂复配使用可获得满意的效果。在追求绿色天然的时代背景下，开发天然乳化剂成为一个新的发展方向。

目前，天然乳化剂替代品较少，且部分天然乳化剂存在明显不足，限定其应用范围。例如，来源不同的卵磷脂会影响其性能及乳液类型。蛋白质类乳化剂在高温下易变性以及pH值变化时体系容易不稳定等问题影响了其使用范围，甚至在高压、高盐浓度和辐照下，会导致乳液的不稳定，因此，需要对这些天然乳化剂进行一定的改性处理，才可能最大化的发挥它们作为烘焙乳化剂的潜力。

参考资料：

[1]吴文青,钱海峰,李言,等.烘焙用乳化剂研究进展[J].食品与发酵工业,2024,50(15):389-397.

[2]李小芳.乳化剂在烘焙食品中的应用研究[J].现代食品,2024,30(05):74-77.

作者简介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。