吐温80与单甘酯二元复配乳化剂对复合骨汤乳液稳定性的影响

章镇　张立彦　贺紫琼　杨杨

摘要：研究了吐温80与单甘酯（MG）、大豆卵磷脂（SL）及微晶纤维素（MC）二元乳化剂的复配HLB值对复合骨汤乳液的乳化稳定效果及感官品质的影响，并通过测定乳液平均粒径D[4，3]及粒径分布、Zeta电位、黏度等指标探讨了复配乳化剂稳定骨汤乳液的内在原因。结果表明，在吐温80-MG的复配HLB值为8，或吐温80-SL的复配HLB值为9，或吐温80-MC的复配HLB值为11时，复合骨汤乳液均表现出良好的乳化稳定性，乳液中乳滴具有最小粒径D[4，3]值和粒径分布系数PDI值，较高的Zeta电位绝对值和乳液黏度值，乳液的感官接受度也最高。吐温80与MG、MC两两复配后具有明显的协同增效作用，但与SL的协同效应不明显，吐温80-MG复配对骨汤乳液的乳化稳定效果优于其他两组二元复配乳化剂。二元乳化剂的复配HLB值显著影响骨汤乳液的感官评分，影响作用与骨汤乳液稳定性及吐温80风味相关。

关键词：吐温80；二元复配乳化剂；乳液稳定性；感官品质

中图分类号：TS202.3 文献标志码：A 文章编号：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

工業骨类高汤因需求量大，能方便家庭及餐饮业长期、稳定使用而发展迅猛。煮汤的过程中发生了一系列物理及化学变化，因此骨汤中的成分及组成非常复杂，既包括可溶性蛋白质、游离氨基酸、多糖、脂肪等从骨和肉中迁移而出的食材原生成分，也有各成分间相互反应生产的新成分及新构造，例如各组分通过分子间次级键相互作用形成的微/纳米胶体粒子[1-2]。针对骨汤复杂的组分及组成，如何促进骨汤中的水-油乳化、稳定各类粒子、提高骨汤的稳定性是骨汤制品生产中亟待解决的技术难题，加入乳化剂是提高骨汤稳定性的有效途径。

乳化剂虽然具有两亲特性，但单一乳化剂通常只是亲水性或亲油性其中之一能力特别突出，因此需要复配两种或两种以上的乳化剂才有可能同时具有较强的亲水能力和亲油能力，发挥较好的乳化性能[3]。例如，将单、双甘油酯与蔗糖酯复配后控制HLB在8～9之间，可以使稀奶油产生更好的聚结及结晶性能，泡沫稳定性及涂抹性变好[4]。曾清清[5]研究将蔗糖酯与单甘酯复配后用于鸡骨高汤的乳化稳定，效果优于两种乳化剂单独使用的效果。

对乳化剂进行复配时，通常是以乳化剂本身的HLB值为参考，当两种乳化剂混合在一起时，根据其添加浓度计算得到复配乳化剂的总HLB值。但要注意的是，不同的乳化剂进行复配，不同配比得到的相同或相近的HLB值，其实际的乳化效果可能存在很大的差异[6]。本研究选择亲水性乳化剂——吐温80，将其分别与亲油性非离子型小分子乳化剂单甘酯、两性离子型天然乳化剂大豆卵磷脂及多糖颗粒微晶纤维素两两复配，研究不同复配比例（HLB值）条件下复合骨汤乳液的乳化稳定效果及感官品质，并通过测定乳液中乳滴平均粒径D[4，3]及分布系数PDI、Zeta电位、黏度等指标，分析复配乳化剂改善骨汤乳液稳定性的内在原因，为复配乳化剂在骨汤制品中的应用奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 实验原料

冷冻猪胫骨、鸡骨架：均购于广州市泰东食品商行；金龙鱼玉米油：购于广州市华南理工大学西亚兴安超市；吐温80（食品级）、分子蒸馏单甘酯（简称单甘酯，食品级）、微晶纤维素（食品级）、大豆卵磷脂（食品级）：广东华盛食品科技有限公司。

1.2 实验仪器与设备

T18高速分散机 德国 IKA 公司；BSA224S精密电子天平 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；752型紫外分光光度计 上海现科分光仪器有限公司；RE-52B型旋转蒸发仪 上海青浦沪西仪器厂；H2050R台式高速冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；DHG140B电热鼓风干燥箱 上海安亭科学仪器厂；Malvern Zetasizer Nano ZS Zeta电位及纳米粒度分布仪 英国 Malvern 公司；NDJ-5S数显旋转黏度计 河北慧采科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 复合骨汤乳液的制备

猪胫骨、鸡骨架→破碎→汆烫→熬煮→冷却→分离骨渣→复合骨汤→真空浓缩→乳化→复合骨汤浓缩乳液。

工艺说明：复合骨汤经真空蒸发浓缩后得到复合骨汤浓缩液。向骨汤浓缩液中添加一定量的玉米油，并按一定比例将乳化剂分别溶解于少量骨汤浓缩液或玉米油中，混合分散后加入到骨汤浓缩液中，通过高速分散机以20 000 r/min的速度剪切3 min，每剪切1 min后停止间隔30 s，得到浓缩骨汤乳液。在测定指标前，将浓缩骨汤乳液冲调稀释50倍，得到复合骨汤乳液。

1.3.2 吐温80二元复配乳化剂对复合骨汤稳定效果的研究

吐温80与单甘酯、大豆卵磷脂及微晶纤维素分别按照HLB值不同进行两两复配，按1.3.1的方法制备乳液，选择乳化剂总浓度为1%，研究复配乳化剂对复合骨汤乳液稳定性等指标的影响。

1.3.3 复配乳化剂HLB值的计算

两种乳化剂复配后的HLB值，按照下式计算[4]：

HLB=HLB（A）×X（%）+HLB（B）×Y（%）。

式中：X（%）、Y（%）分别为乳化剂A、B占复配乳化剂总质量的百分比。

1.3.4 复合骨汤稳定性R值的测定

参考曾清清[5]使用的方法并稍作修改：将浓缩骨汤乳液稀释50倍，使用高速离心机在5 000 r/min条件下将稀释乳液离心10 min，其他步骤不变，测得乳液的R值（稳定系数），R值大的乳液稳定性好。平行测定3次并取平均值。

1.3.5 复合骨汤乳液粒径和Zeta电位的测定

用超纯水将浓缩骨汤乳液稀释50倍，使用Malvern Zetasizer Nano ZS型动态光散射仪和 Malvern 2000 激光粒度散射仪分别测定复合骨汤乳液中乳滴粒子的平均粒径D[4，3]及粒径分布系数PDI、Zeta电位，使遮蔽度小于15%以避免多重衍射效应。平行测定3次并取平均值。

1.3.6 复合骨汤乳液黏度的测定

将1.3.1中制备的复合骨汤乳液置于NDJ-5S型数显旋转黏度计下，根据黏度大小选择不同的转子大小和转速，得到准确的黏度数值。平行测定3次并取平均值。

1.3.7 复合骨汤乳液感官评定方法

邀请15名来自不同地区的食品专业人员，经过培训后对稀释50倍后的复合骨汤乳液的可接受度、滋味、稠度、香气及色泽进行评定，并按照表1中的感官评分标准进行评分，汇总后取平均值。采用双盲法对样品进行密码编号，样品与顺序随机。

1.3.8 数据处理及统计分析

采用Excel 10计算不同指标的数据，以“平均值±标准差”形式表示；采用SPSS 12.0对测定指标进行方差分析，应用最小显著差异法（LSD）进行多重比较，分析不同样品间的差异显著性，取95%置信度（P<0.05）。

2 结果与讨论

2.1 吐温80二元复配乳化剂对复合骨汤乳液稳定系数R值的影响

吐溫80是一种亲水性较强的非离子型乳化剂，临界胶束浓度较低，增溶能力较强[7]，作为小分子乳化剂可以迅速地进入油水界面，吸附在乳液液滴表面，降低界面张力，维持乳液稳定[8]。本研究将吐温80分别与3种亲油性乳化剂进行复配，探讨其对复合骨汤乳液的稳定效果。

由图1可知，随着吐温80和单甘酯复配的HLB值的增加，乳液的R值呈现先显著上升（P<0.05）后逐渐下降的趋势，在复配HLB值为8时具有最大值（0.93），表明此条件下两者复配效果最佳。此条件下乳滴可能全部被吐温80-单甘酯包裹并稳定，乳液的稳定性最大。之后，随着复配乳化剂HLB值的继续增大，吐温80的添加比例增大，乳液中没有更多的界面用以吸附吐温80，多余的吐温80会形成球形胶束[9]，导致乳化稳定效果下降。此外，吐温80与单甘酯复配后所得乳液的稳定系数均显著大于分别单独使用吐温80（R值为0.86，HLB值为15）和单甘酯（R值为0.61）时，说明两者复配后稳定乳液的效果更好。

在吐温80和大豆卵磷脂复配时，随着复配HLB值增大，骨汤乳液的R值先缓慢上升（HLB值在8～9之间）而后缓慢下降并逐渐保持稳定（HLB值在10～13之间），在复配HLB值为9时获得最大的R值（0.87），显著高于单独使用大豆卵磷脂（0.81）时（P<0.05），稍大于单独使用吐温80（0.86）时，但差异并不显著（P>0.05）。

随着吐温80和微晶纤维素复配的HLB值的增大，乳液的R值先明显增大（P<0.05），在HLB值11时达到最大（0.81），而后又逐渐下降，但下降程度不明显（P>0.05），表明乳液的稳定性随着复配HLB值的增大先升高而后缓慢降低。图1中数据还显示，吐温80与微晶纤维素复配后，乳液的R值显著大于单独使用微晶纤维素时的R值（HLB值为7，P<0.05），却显著低于单独使用吐温80时的R值（HLB值为15，P<0.05）。

由表2和表3可知，复合骨汤乳液乳滴平均粒径D[4，3]及分散系数PDI随着吐温80和单甘酯复配的HLB值的增加先快速减小而后逐渐增大，在复配HLB值为8时具有最小粒径D[4，3]值（556.1 nm）和PDI值（0.476），显著小于吐温80和单甘酯单独使用时骨汤乳液中乳滴的粒径（1 313.5，2 611.2 nm，预实验，未给出，P<0.05）。此时，吐温80与单甘酯的复配比例为3∶5。

随着吐温80与大豆卵磷脂复配的HLB值增大，骨汤乳液中乳滴的平均粒径D[4，3]和分散系数PDI也先显著下降后明显上升（P<0.05），在复配乳化剂HLB值为9时得到最小平均粒径D[4，3]值（767.4 nm）和PDI值（0.539），此时吐温80与大豆卵磷脂的复配比例为1∶1；而分别单独使用吐温80和大豆卵磷脂时，乳液乳滴平均粒径分别为1 313.5，1 542.3 nm（预实验，未给出），显著高于添加二者复配后乳液中乳滴粒径（P<0.05）。

吐温80与微晶纤维素复配时，随着复配乳化剂的HLB值逐渐增大，复合骨汤乳液中乳滴的平均粒径D[4，3]和分散系数PDI的变化趋势类似于上述两种二元复配乳化剂的效果，也是先显著减小后明显增大（P<0.05），在复合乳化剂HLB值为11时有最小的平均粒径D[4，3]值（765.7 nm）和PDI值（0.666），远小于单独使用吐温80、微晶纤维素时骨汤乳滴的最小平均粒径D[4，3]（1 315.5，5 691.3 nm），说明此条件下吐温80和微晶纤维素复配的乳化分散效果最佳，两者复配具有协同增效作用，此时吐温80与微晶纤维素的复配比例为1∶1。这可能是因为吐温80能够很紧密地吸附在骨汤乳液油滴表面，形成致密的吸附层，使得乳液的平均粒径减小[5]。

2.3 吐温80二元复配乳化剂对复合骨汤乳液Zeta电位的影响

由图2可知，相对于单独使用吐温 80（HLB 15），二元复配乳化剂形成的骨汤乳液的Zeta电位绝对值均有明显提高（P<0.05）。

复合骨汤乳液中加入吐温80-单甘酯复配乳化剂后，其Zeta电位绝对值介于40～52 mV之间，均大于吐温80和单甘酯单独使用时的情况（27.6，36.8 mV），说明吐温80与单甘酯复配后可增大乳滴之间的静电斥力，使乳滴之间的运动受阻，骨汤乳液的稳定性更好，推测是因为吐温80和单甘酯都是小分子乳化剂，都具有更高的表面活性，因此更倾向于竞争性吸附[10]，可将界面上蛋白质分子排斥下来，导致乳液体系的Zeta电位绝对值上升。

大豆卵磷脂这种两性离子型表面活性剂与吐温80这种非离子型表面活性剂复配使用，可使骨汤乳液中乳滴表面电荷量大大增加，Zeta电位绝对值明显提高，可有效防止乳滴聚集，起到较好的乳化稳定效果。

与吐温80-单甘酯复配相比，添加吐温80-微晶纤维素复配乳化剂的骨汤乳液也有较大的Zeta电位绝对值，可使乳液液滴之间静电斥力加大。其原因可能是微晶纤维素表面带有硫酸盐或羧酸盐基团，在溶液中解离后带有负电，增大了乳滴表面的负电值[11]。另外，吐温80具有较强的界面竞争性吸附，在适宜复配比例下，可通过竞争性结合将界面上蛋白质分子置换下来，导致乳液体系的Zeta电位绝对值显著上升[12]。

2.4 吐温80二元复配乳化剂对复合骨汤乳液黏度的影响

由图3可知，二元复配乳化剂的复配比例及HLB值对复合骨汤乳液的黏度影响较大，随着复配HLB值的升高呈现波动性变化。与单独使用吐温80、单甘酯、大豆卵磷脂及微晶纤维素时复合骨汤乳液的黏度相比，吐温80与其余3种乳化剂分别进行二元复配后，骨汤乳液的黏度变化趋势差异很大。吐温80与单甘酯及微晶纤维素复配后，在一定的配比下，骨汤乳液黏度显著大于单独使用时（P<0.05），但在复配大豆卵磷脂时，乳液黏度显著低于两者单独使用时（P<0.05），这可能是由于两者复配使乳液的Zeta电位值增大，乳滴间静电斥力大，间距大而流动阻力小，相应测定的黏度就小。研究表明，乳液黏度较大时，油滴之间由于阻力较大导致迁移率下降，降低相互碰撞聚结的几率，减少聚集[13]。

2.5 吐温80二元复配乳化剂对复合骨汤乳液感官评价的影响

不同吐温 80-单甘酯复配HLB值下复合骨汤乳液的感官评分见图4。

由图4可知，在复配HLB值为8～9时，骨汤乳液的可接受度最高，之后随着复配HLB值的增大，乳液的可接受度逐渐下降，但都高于单独使用吐温80时的乳液。这主要是因为吐温80本身有臭味且味微苦，对乳液风味产生显著的负面影响，拉低了乳液的综合感官评分，可接受度一般。乳液的稠度及色泽也在二元乳化剂复配HLB值为8～9时达到最佳，这与此时乳液中乳滴的均匀性和稳定性相对应，乳液乳化均匀（乳滴粒径小且较均匀）、乳液稳定性好、黏度高，其稠度及色泽得分高。

由图5可知，当吐温80与大豆卵磷脂復配时，大豆卵磷脂呈坚果味并稍有豆腥味，复配后可以在一定程度上减弱骨汤中吐温80的臭味和苦味口感，使乳液风味评分稍好于吐温80-单甘酯复配乳化的乳液，虽然乳液色泽及稠度评分较低。这可能是由于乳液中乳滴粒径较吐温80-单甘酯复配使用时大，乳液折光率稍弱，色泽偏暗白，评分稍低。总体而言，复配HLB值在8～9之间时，乳液综合感官评分最高且显著高于与单甘酯复配的乳液（P<0.05），较受欢迎。

由图6可知，单独使用微晶纤维素乳化复合骨汤时，乳液各指标及可接受度评分都很低。与吐温80复配后，骨汤乳液除风味受损之外，其他指标都显著提高（P<0.05），在吐温 80-微晶纤维素复配HLB值为11时复合骨汤的可接受度最高，但仍显著低于吐温80分别与单甘酯和大豆卵磷脂复配时的乳液感官评分（P<0.05）。这与骨汤乳液稳定性低、微晶纤维素添加无法弥补吐温80的风味缺陷有关。

3 结果

本研究中的吐温80为亲水性较强的表面活性剂，HLB值为15，而单甘酯的HLB值为3.8，亲油性较强。将这两种小分子乳化剂复配使用，可以在水-油界面上吸附形成“复合物”，走向排列紧密，具有较高的强度，可以有效防止骨汤中乳滴的聚集，增强乳液的稳定性[14]，使乳液的R值显著高于单独使用时（P<0.05，见图1），表明两者复配具有协同效应。但要注意的是，吐温80和单甘酯这两种小分子乳化剂具有较强的表面活性，在骨汤乳滴界面进行竞争性吸附，排除界面上的蛋白质，影响乳液的性质。

大豆卵磷脂是一种两性离子型表面活性剂，在乳液中能解离而带有电荷，能有序地排列在乳液的油-水界面上构成单层或者双层乳化层，或形成多层结构的封闭囊泡[15]，降低表面张力及增加表面电荷，防止乳液液滴絮凝而稳定乳液。当其与吐温80复配使用时，即将离子型乳化剂和非离子型乳化剂混合使用，效果要优于单独使用时的情况。前述的研究结果也证明吐温80的加入可以改善大豆卵磷脂的乳化稳定效果，尤其是显著增大了骨汤乳液的Zeta电位，但乳液的黏度却减小了。

微晶纤维素虽然是多糖，当其分散在水中时，可与水通过氢键形成三维网络结构，从而防止乳滴沉降以及乳滴重聚，达到稳定乳液的效果。因此，在微晶纤维素中加入小分子乳化剂——吐温80进行复配，吐温80能够迅速吸附在乳液表面，在油相和水相中展开，增大液滴之间的空间斥力，同时微晶纤维素通过高速剪切产生的弱凝胶妨碍液滴的运动聚集，以此来改善乳液的稳定性[16]。通过本研究发现，吐温80与微晶纤维素复配后用于骨汤乳液乳化具有明显的协同增效作用。

4 结论

随着吐温80分别与单甘酯、大豆卵磷脂和微晶纤维素复配的HLB值的增加，复合骨汤乳液的稳定性先缓慢上升后逐渐下降，乳滴平均粒径D[4，3]及分散系数PDI则先快速减小而后逐渐增大，乳液液滴之间的静电斥力增大，但乳液黏度的变化规律不明显。3组二元复配乳化剂分别在复配HLB值为8，9，11（复配比例分别为3∶5、1∶1和1∶1）时，复合骨汤乳液中乳滴具有最小的粒径D[4，3]值和乳滴粒径分布系数PDI值，较高的Zeta电位绝对值和乳液黏度值，达到良好的乳化效果，乳液的稳定性最好，乳液的感官接受度最高。

吐温80分别与单甘酯、微晶纤维素复配后有较明显的协同增效作用，但与大豆卵磷脂的协同效应不明显。吐温80与单甘酯复配对骨汤乳液的稳定效果优于其他两组二元复配乳化剂。

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