吐溫80與單甘酯二元復配乳化劑對復合骨湯乳液穩定性的影響

章鎮　張立彥　賀紫瓊　楊楊

摘要：研究了吐溫80與單甘酯（MG）、大豆卵磷脂（SL）及微晶纖維素（MC）二元乳化劑的復配HLB值對復合骨湯乳液的乳化穩定效果及感官品質的影響，并通過測定乳液平均粒徑D[4，3]及粒徑分布、Zeta電位、黏度等指標探討了復配乳化劑穩定骨湯乳液的內在原因。結果表明，在吐溫80-MG的復配HLB值為8，或吐溫80-SL的復配HLB值為9，或吐溫80-MC的復配HLB值為11時，復合骨湯乳液均表現出良好的乳化穩定性，乳液中乳滴具有最小粒徑D[4，3]值和粒徑分布系數PDI值，較高的Zeta電位絕對值和乳液黏度值，乳液的感官接受度也最高。吐溫80與MG、MC兩兩復配后具有明顯的協同增效作用，但與SL的協同效應不明顯，吐溫80-MG復配對骨湯乳液的乳化穩定效果優于其他兩組二元復配乳化劑。二元乳化劑的復配HLB值顯著影響骨湯乳液的感官評分，影響作用與骨湯乳液穩定性及吐溫80風味相關。

關鍵詞：吐溫80；二元復配乳化劑；乳液穩定性；感官品質

中圖分類號：TS202.3 文獻標志碼：A 文章編號：1000-9973（2023）06-0015-06

Abstract： The effect of compound HLB value of binary emulsifier of Tween 80 and monoacylglyceride （MG）， soy lecithin （SL） and microcrystalline cellulose （MC） on emulsification stability and sensory quality of compound bone soup emulsion is studied. The internal causes of the compound emulsifier stabilizing bone soup emulsion are explored by determining the indexes such as the average particle size D[4，3]， particle size distribution， Zeta potential and viscosity of the emulsion. The results show that the compound bone soup emulsion shows good emulsification stability at Tween 80-MG compound HLB value of 8， or Tween 80-SL compound HLB value of 9， or Tween 80-MC compound HLB value of 11. The emulsion droplets in the emulsion have the minimum particle size D[4，3] value，particle size distribution coefficient PDI value， higher the absolute value of Zeta potential and emulsion viscosity value， and the highest sensory acceptability of the emulsion. Tween 80 has obvious synergistic effect when it is mixed with MG and MC， but has no obvious synergistic effect with SL. The emulsification stability of Tween 80-MG on bone soup emulsion is better than that of other two binary compound emulsifiers. The compound HLB value of binary emulsifier significantly influences the sensory score of bone soup emulsion， which is related to the stability of bone soup emulsion and Tween 80 flavor.

Key words： Tween 80; binary compound emulsifier; emulsion stability; sensory quality

工業骨類高湯因需求量大，能方便家庭及餐飲業長期、穩定使用而發展迅猛。煮湯的過程中發生了一系列物理及化學變化，因此骨湯中的成分及組成非常復雜，既包括可溶性蛋白質、游離氨基酸、多糖、脂肪等從骨和肉中遷移而出的食材原生成分，也有各成分間相互反應生產的新成分及新構造，例如各組分通過分子間次級鍵相互作用形成的微/納米膠體粒子[1-2]。針對骨湯復雜的組分及組成，如何促進骨湯中的水-油乳化、穩定各類粒子、提高骨湯的穩定性是骨湯制品生產中亟待解決的技術難題，加入乳化劑是提高骨湯穩定性的有效途徑。

乳化劑雖然具有兩親特性，但單一乳化劑通常只是親水性或親油性其中之一能力特別突出，因此需要復配兩種或兩種以上的乳化劑才有可能同時具有較強的親水能力和親油能力，發揮較好的乳化性能[3]。例如，將單、雙甘油酯與蔗糖酯復配后控制HLB在8～9之間，可以使稀奶油產生更好的聚結及結晶性能，泡沫穩定性及涂抹性變好[4]。曾清清[5]研究將蔗糖酯與單甘酯復配后用于雞骨高湯的乳化穩定，效果優于兩種乳化劑單獨使用的效果。

對乳化劑進行復配時，通常是以乳化劑本身的HLB值為參考，當兩種乳化劑混合在一起時，根據其添加濃度計算得到復配乳化劑的總HLB值。但要注意的是，不同的乳化劑進行復配，不同配比得到的相同或相近的HLB值，其實際的乳化效果可能存在很大的差異[6]。本研究選擇親水性乳化劑——吐溫80，將其分別與親油性非離子型小分子乳化劑單甘酯、兩性離子型天然乳化劑大豆卵磷脂及多糖顆粒微晶纖維素兩兩復配，研究不同復配比例（HLB值）條件下復合骨湯乳液的乳化穩定效果及感官品質，并通過測定乳液中乳滴平均粒徑D[4，3]及分布系數PDI、Zeta電位、黏度等指標，分析復配乳化劑改善骨湯乳液穩定性的內在原因，為復配乳化劑在骨湯制品中的應用奠定了基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗原料

冷凍豬脛骨、雞骨架：均購于廣州市泰東食品商行；金龍魚玉米油：購于廣州市華南理工大學西亞興安超市；吐溫80（食品級）、分子蒸餾單甘酯（簡稱單甘酯，食品級）、微晶纖維素（食品級）、大豆卵磷脂（食品級）：廣東華盛食品科技有限公司。

1.2 實驗儀器與設備

T18高速分散機 德國 IKA 公司；BSA224S精密電子天平 賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；752型紫外分光光度計 上海現科分光儀器有限公司；RE-52B型旋轉蒸發儀 上海青浦滬西儀器廠；H2050R臺式高速冷凍離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；DHG140B電熱鼓風干燥箱 上海安亭科學儀器廠；Malvern Zetasizer Nano ZS Zeta電位及納米粒度分布儀 英國 Malvern 公司；NDJ-5S數顯旋轉黏度計 河北慧采科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 復合骨湯乳液的制備

豬脛骨、雞骨架→破碎→汆燙→熬煮→冷卻→分離骨渣→復合骨湯→真空濃縮→乳化→復合骨湯濃縮乳液。

工藝說明：復合骨湯經真空蒸發濃縮后得到復合骨湯濃縮液。向骨湯濃縮液中添加一定量的玉米油，并按一定比例將乳化劑分別溶解于少量骨湯濃縮液或玉米油中，混合分散后加入到骨湯濃縮液中，通過高速分散機以20 000 r/min的速度剪切3 min，每剪切1 min后停止間隔30 s，得到濃縮骨湯乳液。在測定指標前，將濃縮骨湯乳液沖調稀釋50倍，得到復合骨湯乳液。

1.3.2 吐溫80二元復配乳化劑對復合骨湯穩定效果的研究

吐溫80與單甘酯、大豆卵磷脂及微晶纖維素分別按照HLB值不同進行兩兩復配，按1.3.1的方法制備乳液，選擇乳化劑總濃度為1%，研究復配乳化劑對復合骨湯乳液穩定性等指標的影響。

1.3.3 復配乳化劑HLB值的計算

兩種乳化劑復配后的HLB值，按照下式計算[4]：

HLB=HLB（A）×X（%）+HLB（B）×Y（%）。

式中：X（%）、Y（%）分別為乳化劑A、B占復配乳化劑總質量的百分比。

1.3.4 復合骨湯穩定性R值的測定

參考曾清清[5]使用的方法并稍作修改：將濃縮骨湯乳液稀釋50倍，使用高速離心機在5 000 r/min條件下將稀釋乳液離心10 min，其他步驟不變，測得乳液的R值（穩定系數），R值大的乳液穩定性好。平行測定3次并取平均值。

1.3.5 復合骨湯乳液粒徑和Zeta電位的測定

用超純水將濃縮骨湯乳液稀釋50倍，使用Malvern Zetasizer Nano ZS型動態光散射儀和 Malvern 2000 激光粒度散射儀分別測定復合骨湯乳液中乳滴粒子的平均粒徑D[4，3]及粒徑分布系數PDI、Zeta電位，使遮蔽度小于15%以避免多重衍射效應。平行測定3次并取平均值。

1.3.6 復合骨湯乳液黏度的測定

將1.3.1中制備的復合骨湯乳液置于NDJ-5S型數顯旋轉黏度計下，根據黏度大小選擇不同的轉子大小和轉速，得到準確的黏度數值。平行測定3次并取平均值。

1.3.7 復合骨湯乳液感官評定方法

邀請15名來自不同地區的食品專業人員，經過培訓后對稀釋50倍后的復合骨湯乳液的可接受度、滋味、稠度、香氣及色澤進行評定，并按照表1中的感官評分標準進行評分，匯總后取平均值。采用雙盲法對樣品進行密碼編號，樣品與順序隨機。

1.3.8 數據處理及統計分析

采用Excel 10計算不同指標的數據，以“平均值±標準差”形式表示；采用SPSS 12.0對測定指標進行方差分析，應用最小顯著差異法（LSD）進行多重比較，分析不同樣品間的差異顯著性，取95%置信度（P<0.05）。

2 結果與討論

2.1 吐溫80二元復配乳化劑對復合骨湯乳液穩定系數R值的影響

吐溫80是一種親水性較強的非離子型乳化劑，臨界膠束濃度較低，增溶能力較強[7]，作為小分子乳化劑可以迅速地進入油水界面，吸附在乳液液滴表面，降低界面張力，維持乳液穩定[8]。本研究將吐溫80分別與3種親油性乳化劑進行復配，探討其對復合骨湯乳液的穩定效果。

由圖1可知，隨著吐溫80和單甘酯復配的HLB值的增加，乳液的R值呈現先顯著上升（P<0.05）后逐漸下降的趨勢，在復配HLB值為8時具有最大值（0.93），表明此條件下兩者復配效果最佳。此條件下乳滴可能全部被吐溫80-單甘酯包裹并穩定，乳液的穩定性最大。之后，隨著復配乳化劑HLB值的繼續增大，吐溫80的添加比例增大，乳液中沒有更多的界面用以吸附吐溫80，多余的吐溫80會形成球形膠束[9]，導致乳化穩定效果下降。此外，吐溫80與單甘酯復配后所得乳液的穩定系數均顯著大于分別單獨使用吐溫80（R值為0.86，HLB值為15）和單甘酯（R值為0.61）時，說明兩者復配后穩定乳液的效果更好。

在吐溫80和大豆卵磷脂復配時，隨著復配HLB值增大，骨湯乳液的R值先緩慢上升（HLB值在8～9之間）而后緩慢下降并逐漸保持穩定（HLB值在10～13之間），在復配HLB值為9時獲得最大的R值（0.87），顯著高于單獨使用大豆卵磷脂（0.81）時（P<0.05），稍大于單獨使用吐溫80（0.86）時，但差異并不顯著（P>0.05）。

隨著吐溫80和微晶纖維素復配的HLB值的增大，乳液的R值先明顯增大（P<0.05），在HLB值11時達到最大（0.81），而后又逐漸下降，但下降程度不明顯（P>0.05），表明乳液的穩定性隨著復配HLB值的增大先升高而后緩慢降低。圖1中數據還顯示，吐溫80與微晶纖維素復配后，乳液的R值顯著大于單獨使用微晶纖維素時的R值（HLB值為7，P<0.05），卻顯著低于單獨使用吐溫80時的R值（HLB值為15，P<0.05）。

由表2和表3可知，復合骨湯乳液乳滴平均粒徑D[4，3]及分散系數PDI隨著吐溫80和單甘酯復配的HLB值的增加先快速減小而后逐漸增大，在復配HLB值為8時具有最小粒徑D[4，3]值（556.1 nm）和PDI值（0.476），顯著小于吐溫80和單甘酯單獨使用時骨湯乳液中乳滴的粒徑（1 313.5，2 611.2 nm，預實驗，未給出，P<0.05）。此時，吐溫80與單甘酯的復配比例為3∶5。

隨著吐溫80與大豆卵磷脂復配的HLB值增大，骨湯乳液中乳滴的平均粒徑D[4，3]和分散系數PDI也先顯著下降后明顯上升（P<0.05），在復配乳化劑HLB值為9時得到最小平均粒徑D[4，3]值（767.4 nm）和PDI值（0.539），此時吐溫80與大豆卵磷脂的復配比例為1∶1；而分別單獨使用吐溫80和大豆卵磷脂時，乳液乳滴平均粒徑分別為1 313.5，1 542.3 nm（預實驗，未給出），顯著高于添加二者復配后乳液中乳滴粒徑（P<0.05）。

吐溫80與微晶纖維素復配時，隨著復配乳化劑的HLB值逐漸增大，復合骨湯乳液中乳滴的平均粒徑D[4，3]和分散系數PDI的變化趨勢類似于上述兩種二元復配乳化劑的效果，也是先顯著減小后明顯增大（P<0.05），在復合乳化劑HLB值為11時有最小的平均粒徑D[4，3]值（765.7 nm）和PDI值（0.666），遠小于單獨使用吐溫80、微晶纖維素時骨湯乳滴的最小平均粒徑D[4，3]（1 315.5，5 691.3 nm），說明此條件下吐溫80和微晶纖維素復配的乳化分散效果最佳，兩者復配具有協同增效作用，此時吐溫80與微晶纖維素的復配比例為1∶1。這可能是因為吐溫80能夠很緊密地吸附在骨湯乳液油滴表面，形成致密的吸附層，使得乳液的平均粒徑減小[5]。

2.3 吐溫80二元復配乳化劑對復合骨湯乳液Zeta電位的影響

由圖2可知，相對于單獨使用吐溫 80（HLB 15），二元復配乳化劑形成的骨湯乳液的Zeta電位絕對值均有明顯提高（P<0.05）。

復合骨湯乳液中加入吐溫80-單甘酯復配乳化劑后，其Zeta電位絕對值介于40～52 mV之間，均大于吐溫80和單甘酯單獨使用時的情況（27.6，36.8 mV），說明吐溫80與單甘酯復配后可增大乳滴之間的靜電斥力，使乳滴之間的運動受阻，骨湯乳液的穩定性更好，推測是因為吐溫80和單甘酯都是小分子乳化劑，都具有更高的表面活性，因此更傾向于競爭性吸附[10]，可將界面上蛋白質分子排斥下來，導致乳液體系的Zeta電位絕對值上升。

大豆卵磷脂這種兩性離子型表面活性劑與吐溫80這種非離子型表面活性劑復配使用，可使骨湯乳液中乳滴表面電荷量大大增加，Zeta電位絕對值明顯提高，可有效防止乳滴聚集，起到較好的乳化穩定效果。

與吐溫80-單甘酯復配相比，添加吐溫80-微晶纖維素復配乳化劑的骨湯乳液也有較大的Zeta電位絕對值，可使乳液液滴之間靜電斥力加大。其原因可能是微晶纖維素表面帶有硫酸鹽或羧酸鹽基團，在溶液中解離后帶有負電，增大了乳滴表面的負電值[11]。另外，吐溫80具有較強的界面競爭性吸附，在適宜復配比例下，可通過競爭性結合將界面上蛋白質分子置換下來，導致乳液體系的Zeta電位絕對值顯著上升[12]。

2.4 吐溫80二元復配乳化劑對復合骨湯乳液黏度的影響

由圖3可知，二元復配乳化劑的復配比例及HLB值對復合骨湯乳液的黏度影響較大，隨著復配HLB值的升高呈現波動性變化。與單獨使用吐溫80、單甘酯、大豆卵磷脂及微晶纖維素時復合骨湯乳液的黏度相比，吐溫80與其余3種乳化劑分別進行二元復配后，骨湯乳液的黏度變化趨勢差異很大。吐溫80與單甘酯及微晶纖維素復配后，在一定的配比下，骨湯乳液黏度顯著大于單獨使用時（P<0.05），但在復配大豆卵磷脂時，乳液黏度顯著低于兩者單獨使用時（P<0.05），這可能是由于兩者復配使乳液的Zeta電位值增大，乳滴間靜電斥力大，間距大而流動阻力小，相應測定的黏度就小。研究表明，乳液黏度較大時，油滴之間由于阻力較大導致遷移率下降，降低相互碰撞聚結的幾率，減少聚集[13]。

2.5 吐溫80二元復配乳化劑對復合骨湯乳液感官評價的影響

不同吐溫 80-單甘酯復配HLB值下復合骨湯乳液的感官評分見圖4。

由圖4可知，在復配HLB值為8～9時，骨湯乳液的可接受度最高，之后隨著復配HLB值的增大，乳液的可接受度逐漸下降，但都高于單獨使用吐溫80時的乳液。這主要是因為吐溫80本身有臭味且味微苦，對乳液風味產生顯著的負面影響，拉低了乳液的綜合感官評分，可接受度一般。乳液的稠度及色澤也在二元乳化劑復配HLB值為8～9時達到最佳，這與此時乳液中乳滴的均勻性和穩定性相對應，乳液乳化均勻（乳滴粒徑小且較均勻）、乳液穩定性好、黏度高，其稠度及色澤得分高。

由圖5可知，當吐溫80與大豆卵磷脂復配時，大豆卵磷脂呈堅果味并稍有豆腥味，復配后可以在一定程度上減弱骨湯中吐溫80的臭味和苦味口感，使乳液風味評分稍好于吐溫80-單甘酯復配乳化的乳液，雖然乳液色澤及稠度評分較低。這可能是由于乳液中乳滴粒徑較吐溫80-單甘酯復配使用時大，乳液折光率稍弱，色澤偏暗白，評分稍低。總體而言，復配HLB值在8～9之間時，乳液綜合感官評分最高且顯著高于與單甘酯復配的乳液（P<0.05），較受歡迎。

由圖6可知，單獨使用微晶纖維素乳化復合骨湯時，乳液各指標及可接受度評分都很低。與吐溫80復配后，骨湯乳液除風味受損之外，其他指標都顯著提高（P<0.05），在吐溫 80-微晶纖維素復配HLB值為11時復合骨湯的可接受度最高，但仍顯著低于吐溫80分別與單甘酯和大豆卵磷脂復配時的乳液感官評分（P<0.05）。這與骨湯乳液穩定性低、微晶纖維素添加無法彌補吐溫80的風味缺陷有關。

3 結果

本研究中的吐溫80為親水性較強的表面活性劑，HLB值為15，而單甘酯的HLB值為3.8，親油性較強。將這兩種小分子乳化劑復配使用，可以在水-油界面上吸附形成“復合物”，走向排列緊密，具有較高的強度，可以有效防止骨湯中乳滴的聚集，增強乳液的穩定性[14]，使乳液的R值顯著高于單獨使用時（P<0.05，見圖1），表明兩者復配具有協同效應。但要注意的是，吐溫80和單甘酯這兩種小分子乳化劑具有較強的表面活性，在骨湯乳滴界面進行競爭性吸附，排除界面上的蛋白質，影響乳液的性質。

大豆卵磷脂是一種兩性離子型表面活性劑，在乳液中能解離而帶有電荷，能有序地排列在乳液的油-水界面上構成單層或者雙層乳化層，或形成多層結構的封閉囊泡[15]，降低表面張力及增加表面電荷，防止乳液液滴絮凝而穩定乳液。當其與吐溫80復配使用時，即將離子型乳化劑和非離子型乳化劑混合使用，效果要優于單獨使用時的情況。前述的研究結果也證明吐溫80的加入可以改善大豆卵磷脂的乳化穩定效果，尤其是顯著增大了骨湯乳液的Zeta電位，但乳液的黏度卻減小了。

微晶纖維素雖然是多糖，當其分散在水中時，可與水通過氫鍵形成三維網絡結構，從而防止乳滴沉降以及乳滴重聚，達到穩定乳液的效果。因此，在微晶纖維素中加入小分子乳化劑——吐溫80進行復配，吐溫80能夠迅速吸附在乳液表面，在油相和水相中展開，增大液滴之間的空間斥力，同時微晶纖維素通過高速剪切產生的弱凝膠妨礙液滴的運動聚集，以此來改善乳液的穩定性[16]。通過本研究發現，吐溫80與微晶纖維素復配后用于骨湯乳液乳化具有明顯的協同增效作用。

4 結論

隨著吐溫80分別與單甘酯、大豆卵磷脂和微晶纖維素復配的HLB值的增加，復合骨湯乳液的穩定性先緩慢上升后逐漸下降，乳滴平均粒徑D[4，3]及分散系數PDI則先快速減小而后逐漸增大，乳液液滴之間的靜電斥力增大，但乳液黏度的變化規律不明顯。3組二元復配乳化劑分別在復配HLB值為8，9，11（復配比例分別為3∶5、1∶1和1∶1）時，復合骨湯乳液中乳滴具有最小的粒徑D[4，3]值和乳滴粒徑分布系數PDI值，較高的Zeta電位絕對值和乳液黏度值，達到良好的乳化效果，乳液的穩定性最好，乳液的感官接受度最高。

吐溫80分別與單甘酯、微晶纖維素復配后有較明顯的協同增效作用，但與大豆卵磷脂的協同效應不明顯。吐溫80與單甘酯復配對骨湯乳液的穩定效果優于其他兩組二元復配乳化劑。

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