柑橘类乳化香精生产技术.pdf

柑橘类乳化香精生产技术赵文红1，白卫东，彭海嫦，蔡培钿，钱敏(仲恺农业工程学院轻工食品学院，广州5 1 0 2 2 5)摘要：柑橘类乳化香精是由含橙、柠檬油等天然精油，加入增重剂、抗氧化剂、乳化剂等添加剂，经乳化均质后制成的能较好地保留天然精油的新鲜头香的乳化香精，其种类主要有橙乳化香精、柠檬乳化香精、西柚乳化香精等，在果冻、乳饮料行业等食品工业中具有重要的应用价值。本文论述了柑橘类乳化香精的概念、特点、生产工艺和阿拉伯胶、变性淀粉等常用的乳化剂；针对柑橘类乳化香精存在的分层、破乳、变型等问题提出了解决方法；介绍了柑橘类乳化香精的发展现状。乳化香精的稳定性和浊度研究是乳化香精发展及应用的两个重要方面，适合的乳化稳定剂和增重剂是乳化香精获得高稳定性的关键，因此，要根据不同的水油体系选择不同的乳化T 艺。关键词：乳化香精；稳定性；工艺；研究进展中图分类号：僦3文献标识码：A文章编号：1 0 0 6 2 5 1 3(2 0 0 9)0 3 0 0 5 3 一0 5T h et e c h n O I O g ya n dr e s e a r c hp r O g r e s so fC i t r U Sf r U i t Se S S e n C ee m U I S i O nZ H A oW e n-h o n 9 1，B A JW e i-d o n g，P E N GH a i-c h a n g，C A IP e i-m 柚，Q 队NM i n(，1 1 l eC o U e g eo fL i g l tI n d u s n ya l l dF 0 0 d，Z h o n g k a iU n i V e r s i t yo fA 酣c u l t u r a la I l dE n g i n e e r i n g，G u a J l g z h o u51 0 2 2 5)A h n r a n：T 1 l ec i t n 培f h i t se s 8 e n c e 咖u l$i o ni sal【i n do fe m u l s 证i e de 8 s e n c em a i n t a i n e dt l l ef b 8 hf l a v o ro ft l l en 砒u 豫lv o l a t i l eo i l 粕dm 柚u f j 帕t u l 删b yh o m o g e n o 璐e m I l l s i f i c a t i o n hi 8c o 璐i s t e dv o h t i l e0 i l，8 u c h 鹅哪。丑，l 删n0 丑釉da d d i t i v e s：w e i g l l t i l l ga g e m，捌d a t i 叫i I I I l i b i t o r，彻de m I l l 8 i f i e r nh 嬲i m p o m m t 印p l i c 撕v a l i nf 砌i n d u s-仃i e s 舳c h 鹪缸l i tj e U y，I I l i l k 拍n k s T 1 l e 陀a r ev“e t)ro ft l l ee s s e n c e 锄I l l 8 i o 鹏，8 u c h 鹪咖g ee 8 n e m u l 8 i o 璐，l e m o ne 8 8 e 眦ee m l l l s i o 鹏a n d 掣a p 商m i te 8 8 e n c ee m u k i o 哪T h ec o n c e p t，c h 黜t e r i s t i ca n dp r e s 8 i I l gt e c l l I l o l o 韶o fc i t 玎_ l sf h i t s 朗n c ee m u l s i o 璐蚰dt l l ec o 咖o I I l yu 8 e de m u k i o 璐w e r ed i s c u s s e d T h es o l u t i o n 8o fl a y e r p 盯a t i，d e-m t l l 8 i f，i n g 甜I dp m p e r t yc h 蚰g ew e 陀a l s os t u d i e d f n l ec i t n 姆f“t se m u l s i o 璐d e V e l 叩m e mw i r 血D d u c e d 锄dm a i n l yf 砸u s e do nt l l es t u d y0 f8 t a b i l i t y 甜I dt 王l et u r b i d i t)r T 1 l es u j t a b l ee m I l l s i f i e ds t a b i 比燃a n dt l l ew e i g h t i I l ga g e ma 陀c r i 6 c a lt oi n c r e a s et h e8 t a b i l i t y T h e m f b r e，d 遄b r e n t 伽u 1 8 m c a l i o np m c e s 螂s h o I l l db es e l e c t e df b rt l l ed i 任b m m8 辨炮瑚K e yw o r d s：e m u l s i f i e de s s e r I c e；s ta：b i H t)r；p r o e 8；r e s e a r c hp r o g 陀8 8食用香精香料是一类重要的食品添加剂，按照其形态和所使用的溶剂或载体，一般分为水溶性香精、油溶性香精、乳化香精以及粉末香精四类。其中，乳化香精又分为乳化香精和白浊剂(或收稿日期：2 0 0 9 一O l 一2 2基金项目：广东科技攻关项目(2 0 0 5 8 2 0 4 0 1 0 1 4；2 0 0 6 聊0 1 0 0 7)。作者简介：赵文红(1 9 6 6 一)，女，仲恺农业技术学院轻工食品学院高级实验师。t 通讯作者万方数据称起云剂)两类，前者提供香气和浊度，后者只为饮料带来浊度，不提供或仅提供有限的香气。乳化香精的发展来源于人们对食品特性要求的发展。首先，在一些特定的产品中，需要把油溶性香精加人到水质食品中，或者将水溶性香精加入到油质食品中，只有当香精均匀的分散在食品中时，才能获得均一的食品香气分布和感官效果，乳化香精能满足这一需求。其次，为使果汁饮料具有天然混浊果汁的厚实的感官效果，需要增加浊度，乳化香精同样能满足这一需求。另外，由于一般香精的挥发性较强，在一定程度上影响了产品的留香性，而乳化香精的缓释特点能够延长留香时间，弥补一般香精的缺点，满足不同产品的应用需求。目前应用比较广泛的乳化香精有可乐乳化香精、橙乳化香精、柠檬乳化香精和白浊剂等。1 柑橘类乳化香精1 1 乳化香精乳化香精是由食用香精油、比重调整剂(又称加重油)、色素、抗氧化剂等组成的油相(分散相)和增稠剂、防腐剂、去离子水等组成的水相(连续相)，经高压均质、乳化制成的。因此，乳化香精实质上是油水的胶体系统。乳化香精由于能与水均匀混合，并且可以根据需求，具有赋香、致浊、着色等多种效能，因而广泛用于饮料、冰淇淋、化妆品等生产中。1 2 柑橘类乳化香精柑橘类乳化香精是由含橙、桔、柠檬油等天然精油，加入增重剂、抗氧化剂、乳化剂等添加剂，经乳化均质后制成的能较好地保留天然精油的新鲜头香的乳化香精。其种类主要有橙乳化香精、柠檬乳化香精、西柚乳化香精等。1 3 柑橘类乳化香精的特点单相体系在温度恒定时不存在香精的分层现象，乳化香精的稳定性则因受多种因素的影响。因此在足够长的时间条件下，乳化香精必然会出现油水分层现象。普通的液体类香精加工工艺较为简单，一般在数小时内即可完成，而乳化香精的加工工艺远比普通液体类香精复杂，需要两天或两天以上方可完成。乳化香精除了风味较好外，还能提供给饮料类似天然果汁的混浊感。在不加果汁的饮料中，产生混浊感，使消费者感觉有果汁感和觉得内容物丰富。普通液体类香精只需简单的混合或加热设备，而乳化香精则需要混合、加热、进料、均质等设备。另外，在产品开发或终产品的质量检测中。还需要比重计、折光计、糖度仪、粘度计、离心机、显微镜或粒度分析仪等设备。且均质设备和粒度分析仪等价格较为昂贵。1 4 技术发展乳化香精产品自2 0 世纪6 0 年代面世以来，由传统的乳化方式，即先将油相直接加入水和乳化剂的混台物中，混合液乳化，然后通过高剪切乳化设备如胶体磨、均质机等，将乳液中油相液滴分散至l 2 m，使之成为一种较稳定的乳液，其内相比率一般在3 0 以下。近年发展了多种先进乳化方式：如转相乳化法，即首先将水加入到油和乳化剂的混合物中，乳化形成油包水型(W O)乳化液，当水相逐渐加大时，乳液的乳化类型就由油包水型(W O)转化为水包油型(o w)；高浓乳化法，即在初始相对高浓乳化剂的条件下，采用高油相比率的方法，内相比选7 0 8 5，将调制好的油相逐渐加入到水相中，乳化形成(o w)型乳液；复合乳化法，即形成油包水后再形成水包油的多层复合乳液(W o w)，它又分为双重乳化型和多重乳化型，其调制方法大象有两段乳化法、转相乳化法、一段乳化法等几种；复台乳化法目前由于其调制率低，主要用于化妆品的生产。传统乳化法因其操作简单，至今仍被采用，但生产能耗大，且产品乳液粒度分布较宽，产品质量不稳定，单位设备生产能力较小；转相乳化法由于转相过程中，乳液形态复杂，存在少量W O 乳滴，难以达到乳化香精要求，但其乳液粒度较细，这是其优点。高浓度乳化法由于其生产节能明显，单位设备生产能力较大，绝对乳化剂用量小，乳液粒度分布窄，粒度小，工艺可靠。2 柑橘类乳化香精的主要生产工艺2 1 传统工艺平衡油，添加剂，水i搅拌-+预乳化一高压均质乳化一乳状液万方数据该法主要是先将香基、增重剂及其他油性成分混合均匀，调配成油相，再通过高速剪切乳化、高压均质处理，将油相均匀分散在水相之中，获得稳定的体系。在乳化工艺中，油滴颗粒在机械作用力(层流、湍流)下被击碎成非常小的颗粒，不同的均质压力、均质机类型、均质的方式对乳化香精的稳定性都有一定程度的影响。高粘度的水包油类产品，其油滴颗粒可以被胶体磨、碟片式分离机和高压均质机有效的击碎；但对于低粘度的产品，则采用高压均质机使其粒子细化。可根据乳化剂的选择采用一次均质或二次均质以获得稳定性高的产品。2 2 高浓乳化工艺平衡油、乳化剂、去离子水等-预乳化罐_+中间检验-+均质机_ 成品检验+成品下去离子水稀释罐一包装在高内相比率的油相、高浓度的乳化剂条件下进行乳化是高浓乳化的关键。由于高内相比率的油相在乳化时，其乳液表观粘度大，同时，由于初始乳化剂浓度高，在外部输入功率、设备条件一定的情况下，得到最大剪切力。而且表现黏度较大，也避免了在乳化过程中的可逆现象(如油相分离，重新聚结或凝絮)，大大提高了乳化效率，提高了乳化过程的稳定性，相对较高的初始乳化剂浓度。也大大提高了界面吸附作用的效果。防止了油滴在乳化过程中的再聚集以上因素的相乘作用，使得乳化效率大大提高。乳液粒度小、均匀、产品非常稳定。传统乳化方式，初始乳化剂浓度低，采用低内相比直接乳化，表观粘度主要由乳化剂产生，粘度较小，导致乳化效率低，油滴极易重新聚结，油滴粒度大，分布宽，能耗大，产品质量不稳定。而提高外相粘度必将提高乳化剂用量，成本增加，经济意义不大。经研究，高浓乳化工艺具有明显的节能降耗效果，产品质量稳定，经济性能好，可提高单位设备生产能力，具有较好的开发前景怛。3J。2 3 多重乳状液技术多重乳状液是指一种水包油型和油包水型乳状液共存的复杂体系，是乳状液中的乳状液，通常为双重乳状液油包水型乳状液分散于另一连续水相中所形成的体系，为w o w 多重乳状液。利用多重乳状液具有两个油一水界面的特点，首先将水溶性香精(水相)与油溶性香精(油相)配以亲油型乳化剂及辅料乳化成为W O 型乳状液，进而将其在含亲水性乳化剂的水中乳化成W o w 型多重乳状液。该项技术在复合香精工业中具有重要的应用价值。但由于多重乳状液为热力学不稳定体系，易分层，影响香精使用效果，因此，制备出稳定的多重乳状液是其投人生产前的必经过程，多重乳状液的稳定性决定于不同的参数包括乳化剂的H L B 值、乳化剂的含量和油水的相比等。2 4 超声波均质机的应用H 1超声波均质机已经开始在乳化香精的生产中应用。超声均质过程中，物料通过匀质狭长的喷嘴高速喷射在契形弹性簧片上，驱使簧片发生高频振动，发出超声波，超声波与共鸣腔中的物料谐振放大后再次作用在物料上，使物料内相在声波巨大的超声空话作用下粉碎，从而达到乳化分散的目的。制作乳化香精时，将乳液经过超声波均质机两次(进口压力1 5 M P a，出口压力O 4 M P a)，可制得平均颗粒直径为1 m 的稳定的乳化香精。实验证明，用该方法生产的乳化香精可存放两年以上，其制备的饮料无浮油、沉淀，并具有良好的浊度。2 5 常用乳化剂2 5 1 阿拉伯胶阿拉伯树胶，亦称阿拉伯胶、金合欢胶。它是由豆科金合欢属的阿拉伯树干伤口的渗出物加工制成的，为黄色至浅黄褐色半透明块状物，易溶于水形成清晰而胶黏的液体，在水中的溶解度可高达5 0，水溶液呈弱酸性，在p H 6 7 之间溶液黏度最大。主要来自中东国家，近年来在国内也有部分出产 5 。阿拉伯胶作为天然产品，其产量和品质受到产地、气候以及加工提纯工艺的诸多影响，能够满足乳化香精质量要求的在全球也只有数家大公司能够稳定供应，因而其成本较高。但是其稳定性、良好的浊度以及舒适的口感仍为众多厂家和消费者所青睐。为了保证产品稀释后的香味效果，油相用量一般不得低于产品总量的1 2。所以，阿拉伯胶(A G)的用量不应低于1 5 7 旧J。但使用阿拉伯胶也有其缺点：(1)易产生色素沉淀。因为阿拉万方数据伯胶是含有c a 2+、M 孑+等金属离子的复杂多糖，当遇到日落黄时，色素中与磺酸基相连的N a 2+被C a 2+取代，生成不溶于水的钙盐。当产品静置半个月左右，就会出现上层浅，下层深的现象，影响使用；(2)原料过滤困难。此胶本身带有很多砂砾、树皮等杂质，过滤不易除清，易造成均质机磨损；(3)原料来源受限制。2 5 2 变性淀粉变性淀粉是另一大类得到广泛应用的乳化稳定剂，以辛烯基琥珀酸淀粉钠为主，上世纪七、八十年代由美国国民淀粉公司推出，即纯胶系列产品，其以有乳化稳定性能好，使用成本低的优势迅速占据了大部分市场。目前已被美国、欧洲、中国和一些亚太国家批准使用，是一种安全性高的乳化稳定剂。F A D w H O 评价：日许量无须特殊规定，可将其用于食品，使用范围没有限制 _ 8 。国内自9 0 年代以来开始了这类产品的研制，目前已经有多家企业投入生产和销售。有研究表明：以纯胶为主体的乳化剂，在P G O P 不低于0 6 9 的情况下，可制得较稳定的乳化体。考虑到产品稀释后的香味效果，油相用量不得低于产品总量的1 2，即纯胶(P G)的用量不得低于8 3 6|。2 5 3 以斯盘(印锄)、吐温(眦e n)系列的混合乳化剂为主体的乳化体系。其配比为吐温8 0 2、吐温_ 2 2 5，吐温4 0 2、斯盘8 0。3，油相1 2、蒸馏水7 8 5(混合乳化剂的H L B 值约1 5)。产品乳体稠度较大，无明显分层。但将其配成汽水时常出现两个问题：一是产品的香味不纯带有乳化剂的油脂气息；二是泡沫多。不利于汽水灌装。2 5 4 山梨醇肝脂肪酸用于食品乳化香精中的山梨醇酐脂肪酸酯属于水包油型、非离子型乳化剂。常用的有山梨醇酐单硬脂肪酸酯，为白色至浅黄色啦装固体，溶于热水、油脂和有机溶剂中，H L B 值为4。2 6 增重剂为了使油相的相对密度与水相相对密度接近，在油相中应添加增重剂，常用的有以下几种。2 6 1醋酸异丁酸蔗糖酯(S A I B)俗称蔗糖酯，相对密度1 1 4 6，限制用量为0 4 9 L，使用时用1 0 柑橘油溶解。常做增重剂和乳化剂。2 6 2 松香酸甘油酯俗称酯胶。目前市场上有氢化酯胶和非氢化酯胶两种产品。相对密度1 0 1 1 6，不溶于水，微溶于乙醇中，溶于苯、甲苯、橘油、松节油中。常做增重剂和乳化剂。2 6 3 溴化植物油(B V O)B V O 包括溴化芝麻油、溴化橄榄油、溴化玉米油、溴化棉子油等。相对密度1 3 3，其优点是相对密度大，用量少。但因其含有致癌因素，国外限用，国内禁用。3 柑橘类乳化香精主要的品质缺陷及解决方法3 1品质缺陷3 1 1 分层分层体现为香精分成数量不等的两层，但还未析出油相。分层原因：分层与分散相分散介质的粘度及电解质有关，还与制备工艺技术、液珠的沉浮速度有关，分散相与介质相的密度差越小、乳化粒子越细小越不易发生分层，因而可以通过改进制备工艺、通过配方中添加控制液滴沉降速度的成分来抑制分层4 9。1 1】。3 1 2 破乳1 0。1 2 破乳香精常有油相析出，即香精中有分离的油珠或油层，或呈豆腐脑状的油相团块。破乳原因：乳状液被安全破坏。乳状液的破乳过程实际就是分散相的聚结粗化过程，主要影响因素：电解质的影响，在o W 型乳状液中加入电解质，可以增加液滴的聚沉速度，加速破乳。电场的影响、温度的影响等。3 1 3 变型变型原因：乳状液的变型(也称相的转换)是指当改变乳化条件和在一些因素的作用下，使乳状液从一种类型(o w 或w O 型)转变成另一种类型(W O 或o W 型)的现象。乳状液变型主要受相体积、乳化剂的种类和浓度、电解质含量的大小、温度等因素影响。3 2 解决方法1造成上述现象的因素及解决方法：看选择的万方数据乳化剂乳化能力够不够，调整乳化剂的用量；或者选择乳化剂的种类不适合：其离子性(阴离子、非离子、阳离子型)与其所乳化的油脂及添加的活性物的离子性不同，选择适合的乳化剂类型：以及电解质含量的大小影响了体系的粘度下降，选择耐离子的乳化剂；配方所需的p H 值范围不同，选择适合强酸性的、弱酸性、或碱性p H值的乳化剂；在配方中添加适当的增稠剂(固态油脂、分子量较高液态油脂、高分子类增稠悬浮剂等)来阻止乳化粒子的沉降与聚结。操作工艺根据乳化剂的要求提供足够的剪切速度、温度等来保持乳化体的稳定性。4 柑橘类乳化香精的发展现状及其研究进展4。1 6】4 1 乳化稳定剂的研究乳化香精的原料为食用香料(加或不加)、食用油、增重剂、抗氧化剂、乳化稳定剂、防腐剂、酸味剂、着色剂(加或不加)、蒸馏水(或去离子水)。其中稳定剂和增重剂的开发与应用是研究的主要方向。目前阿拉伯胶和辛烯基琥珀酸淀粉钠(S S O S)是在饮料用乳化香精和乳浊剂中应用最广泛的乳化稳定剂。将阿拉伯胶和变性淀粉制成复配型乳化剂使用，发挥各自的优点而达到协同增效作用成为一个研究方向。阿拉伯胶是一种含有钙、镁、钾等多种阳离子的高分子多聚糖，具有非常好的亲油和亲水性，其乳化性质来源于结构上的鼠李糖和含量约2 的蛋白质。一般来说，阿拉伯胶含鼠李糖和含氮量越高，则其乳化稳定性越好。阿拉伯胶是最早被应用于乳化香精的乳化稳定剂。由于它具有良好的稳定性和浊度，以及舒适的口感等特点，一直被认可与使用。s s o s被认为是一种安全性高的乳化稳定剂。目前食品用s s O S 的生产主要采用水相法。淀粉经过特殊变性可以同时起到乳化和稳定的作用，它可以通过亲油基团把油相和水相连接起来，且淀粉是一个高聚物，其网络结构可以防止油滴碰撞，防止油滴聚合，还可以在油滴周围形成一种保护膜。4 2 增重剂增重剂又增重剂又称重量调节剂，无味、密度高于香精油的油溶性物质。被添加到香精油中以增加油相密度。目前国际上常用的增重剂有：溴化植物油、乙酸异丁酸蔗糖酯、松香甘油酯(又称酯胶)、氢化松香甘油酯和达马胶等。但应用时，在不同的国家和地区对增重剂的种类和用量有不同的法规规定。由于各国政府法规的限制，目前准许使用的增重剂的类别和添加量与1 9 7 0 年前无使用局限性相比，已不能完全的只通过增重剂的使用而达到增加密度，稳定产品的目的。4 3乳化工艺研究p 扣J 驯在乳化工艺中，油滴颗粒在机械作用力(层流、湍流)下被击碎成非常小的颗粒，不同的均质压力、均质机类型、均质的方式对乳化香精的稳定性都有一定程度的影响。早期研究中，比较多的对比了不同工艺所能获得的能量密度对乳化体系的影响，后期则将乳化工艺的研究扩展到两个因素的研究，即由于机械力作用的颗粒破裂和由于已击碎颗粒的重新聚合而引发的颗粒再次破裂。乳化工艺过程中，油滴被击碎的能量密度越高，被击碎的油滴的颗粒越小。经过该机械作用，有些油滴颗粒能够在乳化稳定剂的作用下形成稳定的乳化颗粒，而有些油滴颗粒在离开机械作用的乳化带后，没有能够快速的和乳化稳定剂结合，而发生了重新的聚合，即不稳定的油滴颗粒。因此在乳化过程结束后的颗粒尺寸与分布情况取决于油滴被机械力击碎的情况和重新聚合的程度。高粘度的水包油类产品，其油滴颗粒可以被胶体磨、碟片式分离机和高压均质机有效的击碎；但对于低粘度的产品，只有高压均质机才适用于生产非常小的颗粒尺寸的产品。如果吸附能力较低的乳化稳定剂被应用于具有高分散相乳化体系的生产，则已经被击碎的颗粒会重新聚合，从而改变了颗粒的分布与尺寸。产品在高能量密度区域停留的时间越短，已经被击碎油滴再次发生聚合而导致乳化体系破坏的比例越大。在这种情况下，胶体磨是一个较好的选择。但是在油含量较高的水包油体系中，高吸附能力的乳化剂、高压均质机和齿式碟片分离机是比较适合的。(下转第4 7 页)万方数据3结论根据上述的结果和分析，可以得出以下结论：(1)我国食品添加剂限量标准涉及的食品添加剂种类为4 1 7 种，多于C A C 标准的2 7 1 种；(2)我国食品添加剂限量标准中8 2 的可比限量指标值与C A C 标准的要求一致；(3)我国对食品添加剂使用范围的要求较C A C 严格。参考文献：1 陆永健食品添加剂和食品安全 J 中国高新技术企业，2 0 0 8，(2 4)：1 9 9 2 陈梅香，张雅稚，田永全食品添加剂对食品安全的影响 J 农业工程技术，2 0 0 7，(1 2)：2 6 3 0 3 王雄英，李小丽应对食品技术性贸易壁垒的思考 J 检验检疫科学，2 0 0 5，(1 5)：1 2 6 1 2 8 4 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