純牛奶在貯運(yùn)過程中，極易出現(xiàn)脂肪上浮，影響產(chǎn)品品質(zhì)，如果要防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，除了在生產(chǎn)加工中做一些處理外，必須加入合適的乳化劑，來乳化脂肪，保持產(chǎn)品穩(wěn)定，但不同HLB值的乳化劑對牛乳中的脂肪乳化效果不同，穩(wěn)定效果也不同。
關(guān)鍵詞 脂肪上浮 乳化效果 穩(wěn)定效果
隨著生活水平的提高和消費(fèi)觀念的改變，人們更注意于自身身體健康和營養(yǎng)要求。因此牛乳作為營養(yǎng)全價食品倍受消費(fèi)者青睞，但純牛奶在貯運(yùn)過程中常會出現(xiàn)脂肪上浮而影響產(chǎn)品質(zhì)量。這就需要加入乳化劑來改善這種情況，減少脂肪上浮，下面就對不同HLB值乳化劑在純奶加工及貯運(yùn)過程中的作用機(jī)理做一些分析。
一、 不同HLB值的乳化劑在純牛奶均質(zhì)過程中的作用
純牛奶在均質(zhì)過程中，脂肪球破裂為小的脂肪球，脂肪球表面積增大6-10倍，原奶中的乳化劑（磷脂、酪蛋白）遠(yuǎn)不能滿足脂肪界面膜的需要，這就需要加入較多的乳化劑與脂肪形成完整的界面膜，而原有膜物質(zhì)磷脂、酪蛋白會擴(kuò)展到增大的脂肪-乳漿界面處，由于乳化劑具有競爭性，在水包油體系中，乳化劑與水的相互作用主要取決于親水基團(tuán)，當(dāng)乳化劑的親水基團(tuán)大，親油基團(tuán)小即HLB值高的乳化劑是水溶性的，所以在均質(zhì)過程中HLB值高的乳化劑迅速擴(kuò)展到脂肪-乳聚漿界面處，迅速將剝離的脂肪球包圍，形成完整的界面膜。高HLB值的乳化劑能迅速修補(bǔ)不完整的界面膜，降低脂肪球在運(yùn)動過程中附聚作用。因此，HLB值高的乳化劑效果較好，而HLB值較低的乳化劑分子的親水基團(tuán)較小，與水的親和力較弱，它們?nèi)芙鈺r需要切斷水分子間氫鍵，所以在水包油體系中的溶解度較小，擴(kuò)散到脂肪-乳漿界面處較慢。在均質(zhì)過程中，剝離的脂肪顆粒不能及時被乳化劑包圍形成完整的界面膜，不完整的界面膜得不到及時修補(bǔ)。同時，脂肪球在不停地做布朗運(yùn)動，脂肪球在緩慢地修補(bǔ)界面膜的過程中，由于酪蛋白含量少于覆蓋在新形成的界面膜所需數(shù)量，從而造成一個酪蛋白膠體被同時吸附在兩個脂肪球-水表面，造成脂肪附聚作用增加，也即HLB值較低的乳化劑對脂肪的乳化效果不好。
我們現(xiàn)在利用數(shù)量直觀地反映一下，主要利用分光光度計來測純牛奶均質(zhì)后的吸光度，因為純牛奶均質(zhì)后脂肪球越小，分布越均勻，吸光度越大，脂肪球越大，脂肪球發(fā)生附聚的越多，脂肪球分布越不均勻，吸光度越小，這主要是利用脂肪球的雙折射現(xiàn)象。本實(shí)驗結(jié)果是將純牛奶稀釋200倍，在540nm波長下測得。
表一：不同HLB值的乳化劑在純牛奶均質(zhì)后的吸光度
乳化劑名稱HLB值添加量‰均質(zhì)壓力MPa吸光度
蔗糖酯151.5200.873
親水性單甘脂9.01.5200.857
三聚甘油脂7.21.5200.843
單甘酯7.21.5200.841
SP-604.71.5200.798
備注：單甘脂的HLB值為3.8，是一種油包水型乳化劑，但它在分散相中卻起水包油型乳化劑的作用，單甘酯以水合物形式存在于分散相中，此時，單甘酯的連位羥基上加成2-5mol水時，單甘酯的親水部分以水合物形式擴(kuò)大，在這種狀態(tài)下具有一種較高的虛假HLB值為7.2。
從表一中數(shù)據(jù)可知，乳化劑的HLB值越高，純牛奶均質(zhì)后的吸光度越大，也即乳化劑的HLB值越高，對脂肪球的乳化效果越好，脂肪球發(fā)生附聚的機(jī)會越少，乳化劑的HLB值越低，對脂肪球的乳化效果越差，脂肪球發(fā)生附聚的機(jī)會越大。
二、 不同HLB值的乳化劑在純牛奶殺菌和貯存地程中的穩(wěn)定效果
在純牛奶的殺菌和貯存過程中，由于HLB值高的乳化劑能強(qiáng)烈地吸附于油水界面，頂替原來的保護(hù)層，而新界面膜由于對脂肪的親和性較低，它的強(qiáng)度大大降低，保護(hù)作用減弱，親水性乳化劑形成的界面膜在熱能、機(jī)械外力、離心力等外力作用下容易脫離脂肪球表面。由于出現(xiàn)自由位置而使表面張力提高，從而造成脂肪粒子附聚，引起脂肪上浮，即HLB值高的乳化劑形成的界面膜穩(wěn)定性較弱，而HLB值低的乳化劑對脂肪有較強(qiáng)的結(jié)合力，在外力作用下，乳化劑不容易脫離脂肪球表面，脂肪粒子保持其表面結(jié)構(gòu)，不促進(jìn)脂肪粒的附聚作用，即HLB值低的乳化劑形成的界面膜穩(wěn)定性較好。但是，HLB值低的乳化劑在純牛奶中乳化效果不好，也容易造成脂肪附聚作用的發(fā)生，所以在純牛奶中加入低HLB值的乳化劑總體穩(wěn)定性也不是太好。
我們通過測定添加不同HLB值乳化劑的純牛奶均質(zhì)后，再經(jīng)過300r/min，50min的離心處理測其吸光度，并與離心前的吸光度做比較。通過離心，使容易上浮的脂肪和發(fā)和附聚的脂肪與乳漿分離上浮，離心前后吸光度離化越大比值越大，說明脂肪上浮越多，體系穩(wěn)定性越差。
表二：添加不同HLB值乳化劑的純牛奶離心前后吸光度
乳化劑名稱HLB值離心前吸光度離心后吸光度R
蔗糖酯150.8930.6280.719
親水性單甘酯9.00.8570.7280.849
三聚甘油酯7.20.8430.6830.810
單甘酯7.20.8410.6800.809
SP604.70.7980.5190.650
從表二實(shí)驗數(shù)據(jù)中知，HLB值太高的乳化劑和HLB值太低的乳化劑在離心前后吸光度變化都比較大。
三、 不同HLB值的最佳搭配
從實(shí)驗結(jié)果可知HLB值太高的乳化劑和HLB值太低的乳化劑單獨(dú)使用，對防止脂肪上浮效果都不太好，我們必須通過不同HLB值的乳化劑互相搭配，做到不但乳化效果好，而且穩(wěn)定效果也好，這樣才能最大限度地減少脂肪上浮。
我們根據(jù)乳化劑HLB值的加和性來計算混合乳化劑的HLB值，利用均質(zhì)乳離心前后吸光度的變化及離心前吸光度來測混合乳化劑在純牛奶中的乳化效果和穩(wěn)定性，選擇均質(zhì)后吸光度大，而且離心前后吸光度變化小的混合乳化劑為最佳搭配。在純牛奶中能最大限度地減少脂肪上浮的混合乳化劑的HLB值。
表三：混合乳化劑在純牛奶中的效果
混合乳化劑的比例混合乳化劑HLB值離心前吸光度A1離心后吸光度A2R=A2/A1
單甘酯：蔗糖酯15=1：212.40.8890.7230.813
單甘酯：親水性單甘酯：蔗糖酯=1：1：110.40.8800.7340.834
單甘酯：三聚甘油酯：蔗糖酯=1：1：19.80.8760.7880.900
單甘酯：親水性單甘酯：蔗糖酯=2：2：19.480.8740.7920.906
單甘酯：三聚甘油酯：親水性單甘酯：蔗糖酯=2：2：2：18.820.8670.7820.902
單甘8.97酯：親水性單甘酯：三聚7.76甘油酯=1：1：17.80.8530.7040.825
單甘酯：三聚甘油酯：親水性單甘酯：SP60=2：2：2：7.350.8340.6830.819
單甘酯：SP60：蔗糖酯=1：1：18.970.8700.7920.91
三聚甘油酯：SP60：蔗糖酯=2：2：17.760.8460.6950.821
單甘酯：SP60=1：15.950.7920.6180.78
從表三可以看出，當(dāng)混合乳化劑的HLB值在9.0左右時，混合乳化劑不但乳化效果好，而且穩(wěn)定效果也好。
四、 結(jié)論
在純牛奶生產(chǎn)過程中，一定要選擇好合適的乳化劑，做到乳化效果和穩(wěn)定效果都好，才能最大限度地減少脂肪上浮。當(dāng)混合乳化劑的HLB值為9.0左右時，乳化效果和穩(wěn)定效果才能最佳。