乳化作用

物理变化

乳化作用是将一种液体分散到第二种不相溶的液体中去的过程．最大一类的乳化剂是肥皂，去污粉和其他化合物，其基本构造系末端是极性基团的烷烃链．在人体中胆汁可以乳化脂肪形成较小的脂肪微粒。

概念

乳化作用是指乳化剂是使不相容的油、水两相乳化形成相对稳定的乳状液的过程。形成乳状液所用的乳化剂绝大多数是表面活性剂，由亲水基和疏水基2 部分构成，能在油/水界面形成薄膜从而降低其表面张力。在上述过程中，由于表面活性剂的存在使得非极性憎水油滴变成了带电荷的胶粒，增大了表面积和表面能。由于极性和表面能的作用，带电荷的油滴吸附水中的反离子或极性水分子形成胶体双电层，阻止油滴间的相互碰撞，使油滴能较长时间稳定存在于水中。

基本性质

乳状液的基本性质体现为粒径、流变性和界面电势等。乳状液液滴粒径的大小可用相对平均液滴直径来表示，还可用不同液滴累积的体积分数所对应的液滴粒径分布来评价乳状液液滴粒径分布。在低浓度下，乳状液的黏度主要由分散介质决定，并且与乳状液液滴的大小和分布情况、乳化剂形成界面膜的流动性及所带电荷等有关。乳状液的黏度可作为其稳定性的评价指标，乳状液分散相液滴粒径越大、剪切速率越大，其黏度越小，稳定性越差。当乳状液的液滴由于电离、吸附和摩擦而带有电荷时，在电场中会定向运动，其表面带有的电荷会形成双电层结构。

分类与鉴定

乳状液可分为水包油( O/W) 型、油包水( W/O) 型和多重乳状液。内相为水外相为油的乳状液为W/O型乳状液；内向为油外相为水的乳状液为O/W 型乳状液。多重乳液也有2 种类型，即W/O/W 型和O/W/O型。W/O/W 型是含有分散水珠的油相悬浮在水相中，O/W/O 型是含有分散油珠的水相悬浮在油相中。多重乳状液早在1925 年被发现，但直到1965 年才对其开展应用研究。

乳状液的类型可用外观法、稀释法、染色法、滤纸润湿法和电导法等进行鉴别，具体见表1。

表1 乳状液类型的鉴别方法

选择方法

作为乳化剂的表面活性剂的选择，最常用的方法就是亲水亲油平衡( HLB) 值法。

HLB 值概念首先由Griffin 提出，后来Shinoda 提出了HLB 温度概念，使HLB 理论向前发展了一大步。通过研究表面活性剂的各种物理化学性质与HLB 值之间的关系[9]，可将表面活性剂的HLB 值与测定的物理化学性质数值之间的相互关系用一个关系式或方程式表示，以下简单列举5 个经验公式。

Griffin计算公式：HLB=20x（1-S/A）

式中S为酯的皂化值，A为酸的酸值。此公式适用于多元醇脂肪酸酯类表面活性剂HLB值的计算。

Davies 计算公式：HLB=7+Ʃ亲水基的HLB贡献值+Ʃ亲油基的HLB贡献值

Lin值确定了表面活性剂形成胶束自由能（ΔGm）与HLB值的关系公式：HLB=C1 + C2 ΔGml/RT + C2 ΔGmh/RT

式中ΔGml和ΔGmh分别为亲油基和亲水基相关的胶束形成自由能的份额，C1和C2分别是与化合物同系列相关的常数。

非离子表面活性剂HLB 值的对数法计算公式：HLB=7+ 11.7 lgMw/Mo

式中Mw和Mo分别为表面活性剂分子中亲水基团和亲油基团的分子量。

表面活性剂的HLB 值具有加和性，因而可利用以下公式来计算2 种和2 种以上表面活性剂混合后的HLB 值：

HLBAB = HLBA x WA + HLBB x WB / (WA+WB)

式中WA和WB分别表示表面活性剂A 和B 的量，HLBA和HLBB则分别表示A 和B 的HLB 值，HLBAB为混合后表面活性剂的HLB 值。

应用

化妆品

近年来，新的化妆品原料不断涌现，乳化剂仍是护肤产品中非常重要的组分。在每个配方中，乳化剂的选择始终是关键的一步，因此开发高效、操作简单、安全及稳定的乳化剂是生产性能优异的化妆品的关键。

乳化剂主要用于膏霜乳液类、水剂类和疗效型化妆品中。膏霜乳液类美容护肤产品如雪花膏、护肤霜、祛斑霜、防皱霜、美白霜、防晒乳和洗面奶等，乳化剂起乳化、润湿及渗透作用。水剂类化妆品中乳化剂起到对护肤原料的乳化和对难溶于水的香精、精油的增溶作用。疗效型化妆品越来越受到消费者的欢迎，乳化技术可以将活性物和药物乳化增溶，很好地解决了疗效型化妆品的配制工艺问题。

多重乳状液化妆品可用作活性物的载体，延长活性物和润湿剂的释放时间，使产品留香时间延长，克服某些药剂的特殊气味，可用于酶的固定化，并能保护敏感的生化制品，还可使不相容的物质不发生相互反应。此外，其使用时无油腻感，铺展性好

农药剂型加工

随着人们环保意识的不断增强，以水代替有机溶剂制备悬浮剂和水乳剂等水基性制剂已成为国内外农药行业关注的焦点。我国从20 世纪90 年代初开始研制水乳剂型制剂，已逐步开发出如w( 高效氯氰菊酯) = 4. 5%，w( 氯氰菊酯) = 10%，w( 氰戊菊酯) =10%，w( 二嗪磷) = 40%，w( 丙环唑) = 25%，w( 菌核净) = 20%，w( 毒死蜱) = 30%等水乳剂剂型品种。

桂文君等对w( 氟氯氟菊酯) = 5. 7%的水乳剂的配方、工艺流程进行了开发研究，在常温下用均化器乳化分散，搅拌形成粒径为数微米的O/W 型乳状液。筛选出了水乳剂的较佳配方: V( EO/PO 嵌段共聚物) ∶V( 嵌段聚醚) ∶ V( 壬基酚聚氧乙烯醚) ∶ V( 季铵盐双子表面活性剂) ∶ V( 十六醇) ∶ V( 烷基酚聚氧乙烯醚) =1∶ 2∶ 2∶ 1∶ 1∶ 8，且产品流动性好，析水率低，没有絮凝，化学稳定性好。

乳化沥青

乳化沥青商业化至今约有80 年的历史，前40 余年主要发展阴离子乳化沥青，近40 年阳离子乳化沥青才迅速发展。沥青乳化剂大体上可分为离子型和非离子型2 种，而离子型又可分为阴离子型、阳离子型和两性离子型3 种。

王月欣等发现使用N － ( 2 －羟基－ 3 －十八烷基氨基) 丙基三甲基氯化铵和木质素季铵盐或者N －( 2 －羟基－ 3 －十八烷基氨基) 丙基三甲基氯化铵和N － ( 2 －羟基－ 3 －十二烷氧基聚氧乙烯醚) 丙基三甲基氯化铵复配得到乳化剂制得的乳化沥青比相同含

量单一乳化剂制得的稳定性好。刘宝举等研究外掺乳化剂对苯乙烯类热塑性弹性体( SBS) 改性沥青乳液储存的影响，分别考察搅拌速度，乳化剂种类、掺量、掺合方式以及pH 等不同影响因素对SBS 改性沥青乳液储存稳定性的改善作用效果，得到了SBS 改性沥青乳液稳定储存的条件。

食品工业

1921 年人造黄油工业应用了甘油单酯，但直到15 ～ 20 a 后食品乳化剂的生产才有较大的工业规模。随着食品生产的工业化发展，对食品乳化剂提出了新的要求。乳化剂能改变脂肪的表面性质，也可以加快或延缓脂肪的结晶速度，改变晶体的形态。在卡诺拉油基人造奶油中加入甘油二酯，可大大延缓产生砂粒感的过程，其中1，2 －甘油二酯延缓β'晶型向β 晶型转化的能力大于1，3 －甘油二酯，并且由饱和脂肪酸形成的甘油二酯是很有效的β' 晶型稳定剂。此外，乳化剂可增强和改善人造奶油的功能特性，不仅起到润滑剂作用，而且具有乳化面团中的脂肪、建立质构、改善口感、延长货架寿命和保湿等作用。应用于人造奶油中的乳化剂主要有乳酸单甘酯、丙酰单甘酯、卵磷脂、失水山梨醇单硬脂酸酯、硬脂酰乳酸钠、聚山梨酸酯、聚甘油酯、蔗糖酯及硬脂酰乳酸酯等。

在乳化香精中的应用: 乳化香精是由食用精油、比重调整剂、色素、抗氧化剂等组成的油相和增稠剂、去离子水等组成的水相，经高压均质、乳化制成的。乳化香精产品自20 世纪60 年代面世以来，主要以传统的乳化方式生产为主，近年发展了多种先进的乳化方式，如: 转相乳化法、高浓乳化法、复合乳化法等。乳化香精的稳定性和浊度是乳化香精发展及应用的2 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。

乳化剂与油性香料相结合，能作为比重调节剂，增大油相密度，减少油、水相密度差; 乳化剂可降低两相间的界面张力，使形成的乳状液保持稳定。饮料乳化香精中较常用的乳化剂有松香甘油酯、达马胶和脂肪酸蔗糖酯等。不同的乳化剂和稳定剂的乳化稳定效果不同，制成的乳化香精溶解在饮料中的浊度也不同。

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