乳化剂

乳化剂（英文：emulsifier）是一种同时具有亲水（极性）基和疏水（非极性）基两种基团的表面活性剂，具有改善乳化体中各种构成相之间的表面张力，可将两种及以上互不相溶的流体均匀地分散，并最终形成均匀的乳化体或分散体的物质。

乳化剂具有繁多分类，世界范围内用于食品生产的乳化剂便有六十五种。从整体的角度，乳化剂可分为亲油性乳化剂（W/O型）和亲水性乳化剂（O/W型）两种。基于乳化剂的合成方法和用途区别较大，将乳化剂分为人工合成乳化剂、天然乳化剂两大类，人工合成乳化剂又细分出合成表面活性剂、高聚物乳化剂、固体乳化剂与辅助乳化剂。

天然乳化剂种类繁多，大多具有价格昂贵、易水解、对pH值范围限制高、不稳定等特点，在使用过程中常需与其他乳化剂配合使用。但天然乳化剂还具有无毒无害，且对人体有益的特性，因此在药物乳剂与人造食品乳状液的生产与制造中仍需大量使用天然乳化剂。根据天然乳化剂的来源不同，可分为动物来源天然乳化剂和植物来源天然乳化剂两种。动物来源天然乳化剂常用品类包括胆固醇、明胶、羊毛脂、卵磷脂、胆酸钠、卵黄等；植物来源天然乳化剂常用品类包括桃胶、豆磷脂、纤维素、阿拉伯胶、木质素、果胶、海藻酸钠、琼脂等。

人工合成乳化剂是当前应用数量最多、范围最广的乳化剂。基于乳化剂中引入的基团不同，进一步划分为非离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、阴离子型乳化剂三类。其中阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂应用最为普遍。阴离子型乳化剂品类包括十二烷基硫酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸钠、十六烷基硫酸化蓖[bì]麻油等。非离子型乳化剂，品类包括三甘油脂肪酸酯（O/W）、聚甘油月桂酸酯[zhǐ]、蔗糖单油酸酯、聚氧乙烯氢化蓖麻油、泊洛沙姆等。非离子型乳化剂因不受ph值影响、可在硬水中直接使用而得到快速发展。阳离子型乳化剂大多具有抗菌性，在与鲸蜡醇混合使用时形成阳离子型混合乳化剂，还可在具有抗菌性的同时具备防腐性，常见品类包括溴化十四烷基三甲铵[ǎn]、溴化十六烷基三甲铵等。

高分子化合物可进一步合成高聚物乳化剂，所形成的化合物相对分子质量大，可吸附在油-水界面上，改变界面膜的机械性质，具有增稠、乳化与稳定的作用，可用作O/W型乳化剂，常见品类包括羧甲基纤维素、甲基纤维素等。

固体乳化剂是一类非常细微的、溶解度较小的固体粉末，通过在水与油之间形成稳定的界面膜来稳定乳状液液滴，使乳状液保持高稳定性，不受电解质影响，可以防止分散相液滴彼此接触合并，但同时具有液滴较粗等弊端。常用固体乳化剂包括碳酸钙、二氧化硅、蒙脱土、炭黑、金属氢氧化物（氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铝）、石墨、硬脂酸镁等。

辅助乳化剂主要指使乳化剂可合并使用，并极大程度的增大乳剂稳定性的一种乳化剂。辅助乳化剂自身乳化能力较差，但与其他乳化剂配合使用时可与其他乳化剂形成复合凝聚膜，从而增大黏度和乳化膜的强度，达到防止液滴彼此接触合并的效果，增强乳化剂自身的稳定性。常用辅助乳化剂包括鲸蜡醇、甲基纤维、硬脂酸、蜂蜡、羧甲基纤维素钠、硬脂醇、羟丙基纤维素等。

乳液是一种热力学不稳定体系，由连续的水相和分散的油相两相组成，通过加入乳化剂使乳液稳定。乳化剂化学结构由极性基团和非极性基团两部分组成。极性基团具有很强的亲水性，在水-油两相体系中与水紧密结合；非极性基团具有很强的亲油性，在水-油两相体系中与油紧密结合，二者共同起到降低两相界面表面张力的作用。乳化剂是通过建立电屏障、形成界面膜和降低界面张力三种方式达到形成乳剂的最终目的。

乳化剂可使液滴保持高度分散状态，降低相界面的表面张力，减少表面自由能，从而起到乳化作用，使乳剂整体体系稳定。

乳化剂通过有规律地排列在分散液滴表面并形成一层界面吸附膜，在水油之间起到机械屏障作用。界面膜具有一定强度，可阻止因机械搅拌或布朗运动引起的液滴碰撞导致的液滴聚结现象。

建立电屏障是制作离子型乳化剂时，由于摩擦作用和吸附作用使离子表面活性剂中带电基团定向排列于分散相液滴周围，形成双电层，对具有相似或相同的界面膜的液滴产生斥力，形成电屏障，防止液滴互相接触聚结，起到使乳剂稳定存在的作用。

乳化剂可在作为高效的食品添加剂加入食物。由于食品中常含溶解性不同的组分，因此通过加入极少含量的乳化剂，可达到显著降低水油界面张力，使两相均匀稳定分布，避免油水分离、油脂与糖起霜，蛋白质沉淀等。食品乳化剂在具有乳化效果外，还具有增稠作用、消泡作用、保护作用、润滑作用等。食品乳化剂常用品来包括蔗糖酯、磷脂、松香甘油酯、乙酸异丁酸蔗糖酯等，一般添加量为0.1%~1%。

在制作淀粉制品时，加入乳化剂可直接与直链淀粉结合为稳定的络合物，使淀粉制品延缓老化，延长馒头、蛋糕、包子等食品的保鲜期。还可与蛋白质和脂类形成偶联络合物或氢键，提高面团的吸水性与弹性，保证淀粉制品的蓬松度与柔软度。

乳化剂在制作口香糖、饼干的过程中可起到调节黏度的作用。通过促进物料的流散性，使各成分在低温条件下短时间内便可以混合均匀。同时制备出的商品表面光滑，不黏牙。

乳化剂在可可粉、奶粉、速溶咖啡等粉末饮料冲剂中可起到增大可溶性、悬浮性与分散性的作用，有利于粉末状食品在冷、热水中快速溶解与复水。

在鸡蛋、水果、蔬菜的表面涂抹一定量的乳化剂（天然乳化剂磷脂）可有效地抑制果蔬水分蒸发和氧化，还可调节果蔬的呼吸作用，并防止细菌的侵袭。

乳化剂与无机氧化盐（硝酸铵）混合可制成乳化炸药。乳化炸药与常规的传统炸药相比具有更好的稳定性、防水性与安全性能，但由于该炸药制作时使用的是高浓度浓缩乳剂，因此其稳定性会受储存时间与温度的影响。

医药领域中乳化剂不仅有助于药物的加工与生产，还能维持药物稳定，促进难溶的多肽等大分子药物吸收，提高生物利用率从而增强药效。纳米乳（nanoemulsion，NE）是一种粒径在1~100纳米的，由油、水、乳化剂、助乳化剂自发形成的透明或半透明的均相分散体系，具有靶向作用和缓释作用，可提高患者的顺应性与药物疗效；还具有改善难溶药物的溶解度与稳定性的作用，并能减轻药物对人体胃肠道的刺激。

乳化剂可添加进饲料中，从而提高仔猪的采食量，促进仔猪胆汁分泌，进而促进仔猪的生长与脂肪的乳化。

化妆品中可添加化学合成乳剂以保证产品具有较强的乳化性能。针对皮肤敏感人群，市场中还具有添加天然乳化剂如脂肪多肽、氢化卵磷脂、壳聚糖、烷基聚葡萄糖苷等具有较好乳化性的同时，对皮肤无刺激、具有更好相容性的化妆品。

通过向牙膏内加入乳化剂30环氧乙烷、硬脂醇聚乙二醇醚等，可有效降低牙膏的发泡特性，并维持蛋白质，增强牙膏的功能性，从而在保证除牙菌斑和预防龋齿的同时，减少口腔粘膜损伤，促进牙周健康。

Janus颗粒是一种功能性乳化剂，其同时具备分子表面活性剂的亲水性、亲油性与固体颗粒功能特性，极大程度的解决了石化行业中含油污水处理问题，在复杂结构建筑构筑、界面催化方面具有重要作用。

油基钻井液可添加油包水型乳化以增强稳定性。可抗高温的乳化剂可保证油基钻井液在使用过程中不受热分解或托福，保证油基钻井液的电稳定性，避免重晶石沉淀，保证了整体的性能。

造纸行业中，可通过乳液聚合法将荧光增白剂和阳离子单体共聚制备出具有高水溶性和光稳定性的荧光乳液，并可一定程度的提高得浆率，减小污染，提高环境效益与经济效益，并提高产品纸张的抗水性能和力学性能。

乳化剂的效果与乳化剂类型、用量、温度、ph值等因素有关。对于不同种的乳液，添加含有不同基团的乳化剂会得到效果不同的产品。因此，选择合适的乳化剂能够大大提升乳化效果。

由于乳化剂种类繁多，且对于不同种的乳液，添加含有不同基团的乳化剂会得到效果不同的产品。因此在选择乳化剂时具有一定的选择原则，常使用HLB法与PIT法。第一，乳化剂需能在乳液外相中由较好的溶解度。第二，该乳化剂需能在油-水界面形成紧密排列的稳定的凝聚膜。第三，乳化剂应能一定程度的增大外相黏度，并减小外相中液滴的聚集速度。第四，选择时主要选择能以最低成本和最小浓度达到乳化效果的，同时乳化工艺简单的乳化剂。最后，在药物乳液和食品中添加的乳化剂需保证其具有药理性能和无毒性。

乳化剂广泛应用于食品工业、制药工业、化妆品、高分子材料等领域。虽然大部分的乳化剂对人体无毒甚至有益，但乳化剂在进入人体后也可能引发人体自身免疫性疾病。

在乳化剂的使用过程中常出现的问题包括违法使用非法添加物，如将药物或化工原料当作食品乳化剂使用，将三氯氰胺、蛋白精加入乳及乳制品中等超范围使用。或是在蛋糕、面包中超量使用乳化剂以保证产品的保质时间与松软度。

乳化剂进入人体后会攻击肠道表面疏水性黏液层、肠上皮细胞膜、细胞膜上的P-糖蛋白和细胞间的紧密连接，进而引起人体自身的免疫疾病，如肠易激综合症、糖尿病等病症的发病率。

联合国粮农组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会（the Joint FAO/WHO Expert Commit-tee on Food Additives，JECFA) 于2017年对114种食品乳化剂及具有乳化功能的食品添加剂极性毒理学测定，并对其中的45种给出相应的每日允许摄入量( ADI 值) 、每日最大耐受摄入量（MTDI值）或每周耐受摄入量（PM-TI值）做出明确规定，并对其中的49种为做出ADI值的相应规定。

基于当前的环境，人类不可避免地会摄入乳化剂，也势必会造成化学污染物的毒性效应。因此，在食品行业不添加有毒的乳化剂作为食品添加剂是一个不成文的规定。