乳浊液

一种分散体系

乳浊液是指由两种不相溶的液体所组成的分散系，即一种液体以小液滴的形式分散在另外一种液体之中形成的混合物。

乳浊液简介

将一种液体分散在另一种不相溶的液体中所形成的体系叫乳浊液。我们常见的乳浊液是粗分散系。例如牛奶、动物的血液、淋巴液等全是乳浊液。石油原油和橡胶树的乳浆也是乳浊液。乳浊液对工农业生产都很重要。

组成乳浊液的一种液体一般是水或水溶液，另一种液体是与水不相溶的有机液体，统称为油。这样，油和水形成的乳浊液有两种类型：一种是油分散在水中，叫水包油型油/水（O/W）型；另种是水分散在油中，叫油包水型水/油（W/O）型。牛奶是奶油分散在水中，为O/W型乳浊液。石油原油则是W/O型乳浊液。这两种乳浊液很容易区别，只要向乳浊液中加些水，若出现分层的情况即说明是W/O型的。如果能与水均匀混合即为O/W型的。我们向牛奶中加些水就可以混匀，就是“水乳交融”。

将油和水放在一起猛烈地振荡，可得到乳浊液。但是这样所得到的乳浊液并不稳定，只要放置片刻，就又分成两层。因为分散开来的油珠相互碰撞时会自行合并起来。要得到稳定的乳状液，通常必须有第三组分即乳化剂存在。乳化剂的作用在于使由机械分散所得的液滴不能相互聚结。乳化剂的种类很多，许多乳化剂是表面活性物质，如蛋白质、树胶、肥皂或人工合成的表面物质。倘若加入一点肥皂，再猛烈地振荡就可以得到稳定的乳浊液。当这些物质加到油水混合物中时，亲水基朝着水而疏水基向着油定向地排列起来。于是降低了它们的界面能，使得体系更加稳定。同时也在油珠外面组成了一个具有一定强度的膜，当分散开的油珠再相遇时，阻止了它们间的合并。

乳化剂分类

乳化剂是乳剂的重要组成部分，理想的乳化剂应具有较强的乳化能力；无毒、无刺激性；一定的生理适应能力，稳定性好。具体应用时应结合药物的性质、乳剂的类型、乳化方法等因素综合考虑选择合适的乳化剂。

决定乳剂类型的因素有多种，主要的是乳化剂的性质和乳化剂的HLB值。亲水性较大的乳化剂吸附于油、水界面时使水的界面张力降低较大可形成O/W型乳剂，亲油性较大的乳化剂降低油的界面张力较大则形成W/O乳剂。其规律是：与乳化剂亲和力较大，即界面张力较小的相构成外相。

乳剂中常见的乳化剂有以下几类：

天然乳化剂

多为高分子化合物，具有较强的亲水性，能形成O/W型乳剂，乳剂形成时被吸附于乳滴表面，形成多分子乳化膜，多数黏性较大，能增加乳剂的稳定性，使用这类乳化剂宜新鲜配制或加入适宜的防腐剂，常用的天然乳化剂有阿拉伯胶、西黄蓍胶、明胶、杏树胶、卵磷脂等其中阿托伯胶与西黄蓍胶在药剂学中应用较普遍，但单独应用时乳化能力均较弱，一般将二者互相配合使用效果较好；明胶为两性蛋白质，用量为油量的1%～2%，易受溶液的pH值及电解质的影响而产生凝聚作用，亦常与阿拉伯胶合并使用；杏树胶为杏树分泌的胶汁凝结而成的棕色块状物，用量为2%～4%，其乳化能力和黏度均超过阿拉伯胶；卵磷脂的乳化能力强，可供内服，一个卵黄约含有7%的卵磷脂，相当于10g阿拉伯胶的乳化能力，其精制品还可供静脉注射用。

表面活性剂类

此类乳化剂的分子中因含有较强的亲水基和亲油基，故具有较强的亲水性和亲油性，其乳化能力强，性质较稳定，如混合使用效果更好。常用的有阴离子型表面活性剂（如硬脂酸钠、硬脂酸钾、油酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸化蓖麻油等）和非离子型表面活性剂（如脂肪酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、卖泽、苄泽、泊洛沙姆等），其中非离子型表面活性剂的毒性、刺激性均较小，且性质稳定，应用较广泛。

固体微粒类

为一些溶解度小、颗粒细微的同体粉末，乳化时聚集于（液—液油—水）界面上形成同体微粒乳化膜而起到阻止乳滴合并的作用。形成乳剂的类型南同体粉末与水相的接触角θ决定，一般0<90°时易被水润湿，形成O/W型乳剂，乳化剂有氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化硅、硅皂土等；0>90°时易被油润湿，形成W/O型乳剂，乳化剂有氢氧化钙、氢氧化锌、硬脂酸镁等。

辅助乳化剂

指与乳化剂合并使用而增加乳剂稳定性的一类物质二此类乳化剂的乳化能力一般很弱或无乳化能力，但它能提高乳剂中某一相的黏度，并能使乳化膜强度增大，防止液滴的合并。用来增加水相黏度的辅助乳化剂有甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、海藻酸钠、阿拉伯胶、两黄蓍胶、琼脂、黄原胶、果胶等；增加油相黏度的辅助乳化剂有单硬脂酸甘油酯、蜂蜡、鲸蜡醇、硬脂酸、硬脂醇等。

乳浊液的稳定性

1、转相系指乳浊液南一种类型（如油/水型）转变为另一种类型（水/油型）的现象。转相主要是由于乳化剂的性质改变而引起的。如油酸钠是O/W型乳化剂，遇氯化钙后生成油酸钙，变为W/O型乳化剂，乳剂则由O/W型变为W/O型，向乳剂中加入相反类型的乳化剂也可使乳剂转相，特别是两种乳化剂的量接近相等时，更容易转相。转相时两种乳化剂的量比称为转相临界点。在转相临界点上乳剂不属于任何类型，处于不稳定状态，可随时向某种类型乳化剂转变。

2、乳析又称分层现象，系指乳剂氐时间静置后出现乳滴上浮或下沉的现象，分层主要原因是由于分散相和分散介质之间的密度差造成的。O/W型乳剂中水相含电解质较多而密度很大时，一般出现油滴上浮而分层的现象。两相的密度差愈小乳滴的粒子愈小，外相的黏度愈大，乳剂分层的速度越慢。乳剂分层也与分散相的相体积有关，一般相体积低于25%乳剂很快分层，达50%时就能明显减小分层速度。分层的乳剂乳滴仍保持完整，经振摇后仍能恢复均匀的乳剂，乳滴大小也不变。

3、絮凝絮凝系指乳剂中的乳滴发生聚集，形成疏松团块的现象，它是乳滴合并的前奏。但由下乳滴乳化膜尚未破坏，阻止了絮凝的乳滴的合并，絮凝是可逆的，经充分振摇，乳剂仍能恢复使用，但大的乳滴可能增多发生絮凝的原因是：乳滴的电荷减少时，使ξ电位降低，乳滴产生聚集而絮凝一乳剂中的电解质和离子型乳化剂的存在是产生絮凝的主要原因，同时絮凝与乳剂的黏度、相体积比以及流变性有密切关系。絮凝状态进一步变化就会引起乳滴的合并。

4、破裂亦称分裂作用。即分散相经乳析后又逐渐合并与分散媒分离成为明显的两层，而破坏了原来油与水的乳化状态、乳浊液一经破裂，则虽经振摇亦不能恢复。通常乳浊液破裂的原因有：①温度过高可引起乳化剂水解、凝聚、黏度下降以促进分层；过低可引起乳化剂失去水化作用，使乳浊液破坏；②加入相反类型的乳化剂；③添加油水两相均能溶解的溶剂（如丙酮）；④添加电解质；⑤离心力的作用；⑥微生物的增殖、油的酸败等均可引起乳浊液破裂。

5、酸败是指受光、热、空气、微生物等影响，使乳浊液组成成分发生水解、氧化，引起乳浊液酸败、发霉、变质的现象，可通过添加适当的稳定剂（如抗氧剂等）、防腐剂等，以及采用适宜的包装及贮存方法，即能防止乳浊液的酸败。

影响乳浊液稳定性的主要因素

乳浊液属于粗分散体系，其分散相有趋于合并而使体系不稳定的性质。影响乳浊液稳定性的因素有：

1．乳化剂性质与用量主要是对两相间界面张力降低的程度及在界面上形成吸附膜的坚韧程度，一般用量越多越稳定，但用量过多，易致黏稠。通常用量为0.2%～10%。

2．内外相的相对密度差距。

3．分散相的浓度及其液滴大小当分散相浓度达到74%以上时，容易转相或破裂。一般最稳定的乳浊液分散相浓度为50%左右，而浓度在25%以下或74%以上时均不稳定。同时，乳滴越小，越稳定。

4．分散媒的黏度。

5．温度（过热、过冷）。

6．外加物质的影响如电解质、反型乳化剂、pH、脱水剂等。此外，离心力、微生物污染等，也能影响乳浊液的稳定性。

乳浊液的制备

在食品工业中，乳化剂的主要用途是制备乳浊液，乳化剂在其他方面的应用一般也是先制成乳浊液再使用。

（一）乳浊液的制备步骤

乳浊液的制备要根据不同的乳化对象来选择适当的乳化剂品种和适当的条件，如果选择恰当，一般情况下只用3%已足够，因为食品乳化剂的临界胶束浓度都很低。但是，如果选择不当，即使用百分之几十也得不到稳定的乳浊液。乳浊液的制备是经验性很强的工作，要将某种未知物进行乳化分散是相当困难的。乳浊液的制备应主要掌握好以下3个环节：确定、配比、调整。

1．确定第一，确定乳化剂的HLB值。制备乳浊液时选择适当的乳化剂是一个关键问题，而选择乳化剂的根据是HLB值。各种油类乳化所要求的HLB值虽然可以查到，但为了更符合实际，还需要通过实验检测。用标准乳化剂Span（司盘）系列和Tween（吐温）系列配成不同的HLB值的复配乳化剂系列。以m（乳化剂）：m（油）：m（水）=5：17.5：47.5的质量比混合，搅拌乳化，静置24h或经快速离心后观察乳浊液的分散情况来决定哪一个乳化效果好，以此确定乳化油所需HLB值。若所配乳浊液都很稳定，就减量再试，直到表现出差异。

第二，根据HLB值确定“乳化剂对”。为了增强乳化效果，在乳化剂的应用中，一般不使用单一品种乳化剂而采用复配乳化剂，即将HLB值小的和HLB值大的乳化剂混合使用，选择时可以参考下列经验：①亲油基和被乳化物结构相近的乳化剂，乳化效果好；②乳化剂在被乳化物中易于溶解，乳化效果好；③若乳化剂能使内相液粒带有同种电荷，互相排斥，乳化效果好；④乳化剂对的HLB值不能相差太大，一般在5以内。

第三，确定最佳乳化剂的用量。在实际应用中油、水会有不同的比例，乳化剂的用量也会有多有少，所以要根据实验确定乳化剂的用量。

2．配比配比中要注意以下两点：①不同HLB值的乳化剂能产生不同类型的乳浊液，所以在使用复配乳化剂时，要使各组分的配比符合乳浊液类型的要求。②如果复配乳化剂的HLB值等于最佳乳化HLB值，体系会发生乳浊液类型的转相。这样的体系是刚好平衡的体系而不是所需的稳定体系，这种平衡的体系往往容易被打破，是不稳定的，所以要调整乳化剂的配比，使其大体符合最佳HLB值，而避开相转变点。

3．调整调整是乳浊液试配工作中最后进行的完善工作，要注意以下3点：①调整乳化剂的比例，使之适合全液相，根据食品原料的实际情况，在乳浊液中加入香料、色素和防腐剂，并根据产品的要求在指定的水的硬度范围内进行。加入HLB值调整剂，使其在乳浊液中起到缓冲效果，在一定范围内自动调整乳浊液的亲油、亲水平衡。②调整pH，有些乳化剂在溶解时具有酸碱性，要根据实际要求调整乳浊液的pH，调整时注意不要影响乳浊液的性质。③调整黏度，可以根据需要进行。若乳浊液黏度高了，提高乳化剂的HLB值可以降低其黏度，反之亦然。

（二）乳浊液的制备方法和设备

乳浊液制备时，按乳化剂的加入方式主要分为3种：①乳化剂在油中法。先将溶有乳化剂的油加热，然后在搅拌条件下加入温水，开始为W/O型乳浊液，再继续加水可得O/W型乳浊液。此法用于HLB值较小的乳化剂。②乳化剂在水中法。将乳化剂先溶于水，在搅拌条件下将油加入，此法先产生O/W型乳浊液，若欲得W/O型乳浊液则继续加油至发生相转变。此法用于HLB值较大的乳化剂。③轮流加液法。每次只取少量油或水，轮流加入乳化剂。此法对于制备食品乳浊液更为适宜，如蛋黄酱或其他含食用油的乳浊液尤其适宜。

在实际生产中，要根据乳化剂的亲油、亲水性进行选择，而且往往需要进行必要的组合变化。

乳化设备对乳浊液形成也起着重要作用，除个别十分有效的乳化剂在没有机械作用下就可以自动形成良好的乳浊液体系外，一般乳化都需要强烈的机械搅拌。在食品生产中除使用专用乳化机外。还可使用混合搅拌机、胶体磨、均质机等设备进行乳化。

性质

乳浊液属于粗分散体系，分散质粒子的直径为100nm~500nm，为很多分子的集合体，用普通显微镜可以分辨。乳浊液不透明、不均一、不稳定，能透过滤纸不能透过半透膜。静置后会出现液体上下分层的现象。

如65摄氏度以下苯酚在混在水中，经过激烈震荡后虽然能形成乳浊液，但静置后又会分层。要获得稳定的乳浊液，必须要加入第三种物质作为稳定剂，乳浊液的稳定剂称为乳化剂。例如在含有植物油的乳浊液中加入洗涤剂（肥皂）后，植物油就被分成无数细小的液滴，而不能聚集成大的油珠，便可获得稳定的乳浊液，这个现象叫乳化现象。

在食品中的应用

乳化剂能使食品多相体系中各组分相互融合，形成稳定、均匀的形态，改善内部结构，简化和控制加工过程，提高食品质量。其在食品加工中的重要应用可概括为如下几个方面：

1．乳化作用乳化剂在食品工业中应用最广的是其乳化作用。食品中大多含有两类溶解性质不同的组分，乳化剂有助于它们均匀、稳定地分布，从而防止油水分离，防止糖和油脂的起霜，防止蛋白凝集或沉淀。

2．对淀粉和蛋白质的络合作用乳化剂可与直接链淀粉结合为稳定的络合物，因此淀粉制品冷却后直链淀粉难以结晶析出，从而有助于延缓淀粉的老化，是淀粉食品的柔软保鲜剂。乳化剂能和面粉中的脂类和蛋白质形成氢键或偶联络合物，起到面团调理剂的作用，可使面包、馒头、包子、蛋糕等较长时间保持新鲜、松软和良好的切片性。

3．对结晶物质结构的改善作用乳化剂对固体脂肪结晶的形成、析出和晶型有控制作用。在巧克力中，乳化剂可促进可可脂的结晶变得微细和均匀；在冰激凌等冷冻食品中，高HLB值的乳化剂可阻止糖类等产生结晶；在人造奶油中，低HLB值的乳化剂则可阻止油脂产生结晶。

4．调节黏度的作用乳化剂有降低黏度的作用，因此，可作为饼干、口香糖等食品的脱模剂，并使制品表面光滑。在巧克力中，乳化剂可降低成本和黏度，提高物料的流散性，便于生产操作；在口香糖中，乳化剂可促进各种成分向树脂中分散，在低温短时内便混合均匀，并使产品不黏牙，具有增塑性和柔软性；在制糖工业中，乳化剂降低糖蜜黏度，可增加糖的回收率。

5．发泡作用食品加工过程中有时需要形成良好的泡沫，良好的泡沫结构在食品中如蛋糕、冷冻甜食和食品上的饰品物中是必要的。泡沫是气体分散在液体里产生的，而乳化剂中饱和脂肪酸链能稳定液态泡沫，因此，可加入乳化剂起发泡作用。

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