化學與生活 教師:林維莉.

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1 化學與生活 教師:林維莉

2 上課大綱 第01週：緒論 生活與化學介紹 第02週：皮膚生理學 化妝品與皮膚作用 第03週：溶劑保溼滋潤劑原料(一)：醇類與酯類
第04週：溶劑保溼滋潤劑原料油類(二)：脂類 第05週：天然及化學油類原料：油類與蠟類 第06週：界面活性劑：原料與應用 第07週：乳化劑原料與應用：身體清潔劑，沐浴乳及肥皂 第08週：頭髮化妝品：生理與清潔用品 第09週：期中考 第10週：食品添加化學成分(一)：調味劑、抗氧化劑與防腐劑 第11週：食品添加化學成分(二)：色素、香精與香料類 第12週：身體所需化學成分維他命：水溶性維生素 第13週： 身體所需化學成分維他命：油溶性維生素 第14週： 中國傳統智慧化學概述：中草藥應用於藥品及化妝品 第15週：防曬及美白化妝品：原料與應用 第16週：抗老化化妝品：原料與應用 第17週：香料化妝品 香水 第18週：期末考

3 第7週：乳化劑原料與應用：身體清潔劑，沐浴乳及肥皂
第8週：頭髮化妝品：生理與清潔用品

4 乳化劑 乳化劑能促使兩種不互溶的液體形成穩定乳白混濁液體的物質，是一類表面活性劑。
乳化劑的作用是：當它分散在分散質的表面時，形成薄膜或雙電層，可使分散相帶有電荷，就能阻止分散相的小液滴互相凝結，使形成比較穩定的乳白混濁液。例如，在農藥的原藥（固態）或原油（液態）中加入一定量的乳化劑，再把它們溶解在有機溶劑裡，混合均勻後可製成透明液體，叫乳油。 常用的乳化劑有肥皂、阿拉伯膠、烷基苯磺酸鈉等。

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7 乳化劑一方面降低油水間的界面張力，使乳化作用易於進行；另一方面乳化劑在液珠表面上形成有一定強度的界面膜，阻止了液珠之間的聚結和油水分層作用，使體系更穩定。
乳化劑分親油型（油包水型：W/O）能使水分散到油中，及另一類親水型（水包油型：O/W）能使油分散到水中。 乳化劑大都是界面活性劑，以HLB值=親水親油性平衡值表示，數值高則親水性強。 HLB值3～5者為W/O型乳化劑，用它形成油包水型乳狀液；HLB值8～18者為O/W型乳化劑。

8 乳化劑是一種表面活性劑  乳化燃料油體系不穩定的主要原因是水油不相溶,他們各自的表面張力組成交界處的界面張力，界面張力使油水界面液相逐漸收縮,最后導致各自凝聚分離。乳化劑是一種表面活性劑，其主要作用是降低界面張力。

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10 復合乳化劑選擇一般以表面活性劑的親水親油平衡值HLB作為參考值，其計算式為：
復合乳化劑HLB值=（A乳化劑HLB值×重量%）+（B乳化劑HLB值×重量%）+（C乳化劑HLB值×重量%）+...     比如油包水型乳化液所需乳化劑HLB值一般在3~6之間,則復配該型乳化劑時就可以依照這個參數來配置,應該說明得是,汽油、柴油、重油、渣油配置乳化油時,他們所用的乳化劑HLB值是不相同的,這都得在試驗中去具體調配。

11 1．不同HLB值的乳化劑可製備不同類型的乳液，選擇合適的乳化劑是取得最佳效果的基本保證。
3．乳化劑加入食品體系之前，應在水或油中充分分散或溶解，製成漿狀或乳狀液，乳狀液的製備方式有三種： （1）乳化劑直接溶於水中，在激烈攪拌下，將油加入。 （2）乳化劑溶於油相（加熱），將水直接加入（或上述混合物直接加入水中）。

12 乳化劑作用 起乳化作用的有乳化香料，賦予飲料以香氣和濁度，用高HLB值的聚甘油脂肪酸酯及皂樹皂苷，可調製成乳化香料。添加乳化香料的飲料多屬酸性，而聚甘油脂肪酸酯和皂樹苷耐酸性優，因而十分合適。親水性好與耐酸性高的卵磷脂也可使用。 酒精飲料、咖啡飲料、人造煉乳可使用甘油酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯等低HLB值的親油性乳化劑和其他親水性乳化劑配合，可提高飲料及煉乳的乳化穩定性。   分散濕潤作用巧克力飲料中加乳化劑可提高分散性，可可飲料中加乳化劑也使分散性好，酸性飲料加乳化劑容易分散，粉末飲料中加乳化劑可提高其在水溶液中的潤濕ntg性、分散性。 起泡作用一般在水中乳化劑的起泡力以脂肪酸碳數12附近的最大，皂樹皂苷的起泡力也很強。歐美各國的起泡性飲料，都添加皂樹皂苷作起泡劑，使具有存在大量微細空氣泡口感良好，產品質量提高。 

13 以液体石蜡為油相, 間苯二酚和甲醛的水溶液為水相, tween80 和span80為乳化剂, 獲得油/水(O/W) 型乳状液
以液体石蜡為油相, 間苯二酚和甲醛的水溶液為水相, tween80 和span80為乳化剂, 獲得油/水(O/W) 型乳状液. 将该乳状液聚合、碳化去除模板后制得了碳材料, 研究了不同催化剂对所得碳材料形貌的影响. 结果表明: 选择NaOH 为催化剂时, 制得的碳材料是一种具有孔壁和孔洞的多孔碳泡沫, 典型样品的孔径约为1-2 μm; 当氨水为催化剂时, 所得碳材料是由微球或者相互缠绕的蠕虫状粒子组成的块体材料, 氨水的加入使得乳液体系发生了相转化, 由原来的O/W 型乳液逐渐转变为W/O 型高内相乳液. 从分子间氢键出发, 应用内聚能理论探讨了催化剂导致的乳液相变以及不同形貌碳材料的形成过程.

14 乳化劑依分子結構分型 陰離子乳化劑有脂肪酸皂、烷基磺酸鹽、烷基苯基硫酸鹽、磷酸鹽等。 陽離子乳化劑主要是胺類及季銨鹽。
非離子型乳化劑是品種最多的一類乳化劑，有聚氧乙烯型、環氧乙烷和環氧丙烯嵌段共聚物、多元醇的脂肪酸酯、聚乙烯醇等。 天然乳化劑則有卵磷脂、羊毛脂、阿拉伯樹膠等是。 乳化劑廣泛用於醫藥、農藥、合成橡膠、合成樹脂、制革、化妝品、食品及塗料工業。用於化妝品的乳化劑，除乳化作用外，還兼具增溶、浸透、潤濕、去垢等作用。

15 20世紀60年代以來，人們開始重視界面活性劑使用的安全性，加強了對無毒、生物降解性好的非離子乳化劑的研究。在食品、化妝品、醫藥等行業限制某些乳化劑的使用，開發出山梨酸醇脂肪酸酯類、磷脂類、醣脂類乳化劑等新型乳化劑。 20世紀80年代以來，人們對乳化劑提出多功能、高純度、低刺激、高效率的更高要求，開發出更多的新型乳化劑。 目前乳濁液的種類已從傳統的水包油型和油包水型擴大到多重乳濁液、非水乳濁液、液晶乳濁液、髮色乳濁液、凝膠乳濁液、磷脂乳濁液和脂質體乳濁液等多種形式。

16 陰離子型乳化劑為在水中電離生成帶有烷基或芳基的負離子親水基團的乳化劑，如羧酸鹽、硫酸鹽和磺酸鹽等。
這類乳化劑最常用，產量最大，常見的商品有：肥皂 (C15～17H31～35CO2Na)、硬脂酸鈉鹽(C17H35CO2Na)、十二烷基硫酸鈉鹽(C12H25OSO3Na)和十二烷基苯磺酸鈣鹽等。 負離子型乳化劑要求在鹼性或中性條件下使用，不能在酸性條件下使用。在使用多種乳化劑配製乳液時，負離子型乳化劑可以互相混合使用，也可與非離子型乳化劑混配使用。負離子型和正離子型乳化劑不能同時使用在一個乳狀液中，如果混合使用會破壞乳狀液的穩定性。

17 陽離子型乳化劑為在水中電離生成帶有烷基或芳基的陽離子親水基團。這類乳化劑的品種較少，都是胺的衍生物，例如N－十二烷基二甲胺，可用於聚合反應。
非離子型乳化劑為一類新型的乳化劑，其特點是在水中不電荷。它的親水部分是各種極性基團，常見的有聚氧乙烯醚類和聚氧丙烯醚類。它的親油部分(烷基或芳基)直接與氧乙烯醚鍵結合。典型的產品有對辛基苯酚聚氧乙烯醚。非離子型乳化劑的聚醚鏈上的氧原子可以與水產生氫鍵締合,因而可以溶解在水中。它既可在酸性條件下使用,也可在鹼性條件下使用，而且乳化效果很好，廣泛​​用於化工、紡織、農藥、石油和乳膠等的生產。  

18 乳化劑- 在食品中的應用 焙烤及澱粉製品高速麵團，增加麵筋網、促進充氣、提高發泡性，使焙烤食品的結構細密；增大體積，使產品膨鬆柔軟；保持濕度，防止老化，便於加工，延長貨架壽命。 在糕點中使脂肪均勻分散，防止油脂滲出，改善口感，提高脆性，並能減少蛋的用（用量一般為0.3%~1%） 冰淇淋增強乳化、縮短攪拌時間。有利於充氣和穩定泡沫，使製品產生微小冰晶和分佈均勻的微小氣泡，提高比體積，改善熱穩定性，從而得到質地干燥、疏鬆、保形性好，表面光滑的冰淇淋產品。用量為0.2%~0.5%。 人造奶油改善油水相容，將水分充分乳化分散，提高乳液的穩定性，用量為0.1~0.5% 。

19 巧克力增加巧克力顆粒間的摩擦力和流動性，降低粘度，增進脂肪分散，防止起霜。提高熱穩定性，提高產品表面光滑度。
糖果使脂肪均勻分散，增加糖膏的流動性，易於切開和分離，提高生產效率，增進產品質地，降低粘度，改善口感。 口香糖提高基料混溶性、均勻性、改善可塑性、脆性、防止生產時的粘著，從而提高生產效率，改香料的乳化和分散，增進風味，一般油包水型乳化劑效果更佳。用量為0.5%~1%。 植物蛋白飲料穩定油脂不分層，製備穩定的乳液。 乳化香精穩定天然香料油的乳化，防止製品中香料的損失。 其他在調味品中作為水不溶物的增溶與分散劑。方便食品中能提高速溶性，延長保存期等。

20 降低液體和固體表面張力，使液體迅速擴散到全部表面，是有效的潤滑劑。
改良脂肪晶體脂肪晶體有多種晶形，其中以β-晶形較為常見與穩定，由於晶體粒子大，熔點高，不適於焙烤產品，容易產生“砂粒”乳化劑可控制晶體性狀大小和生長速度，穩定β-晶形，使之轉變成為β-晶形，改善以固體脂肪為基質的產品組織結構，對裝飾用人造奶油、冰淇淋、巧克力等效果尤為顯著。 穩定氣泡和充氣作用內含飽和脂肪酸的乳化劑，對水溶液中的泡沫有穩定作用，可做泡沫穩定劑，使產品形成堅固的氣溶膠體，從而提高產品的多孔性，改善品質。 反乳化-消泡作用在某些加工過程中需要破乳和消泡，而加入相反作用的乳化劑，以破壞乳液的平衡，含有不飽和脂肪酸的乳化劑，具有抑制泡沫的作用，可做消泡劑用於乳製品加工。 抗腐敗保鮮作用乳化劑可有一定的抑菌作用，常以表面塗層的方法用於水果保鮮。

21 乳化劑- 成分及品種 食品乳化劑需求量最大的為脂肪酸單甘油脂，其次是蔗糖酯、山梨糖醇脂、大豆磷脂、月桂酸單甘油酯、丙二醇脂肪酸酯等。
蔗糖酯由於酯化度可調，HLB值寬廣，既可成為W/O型，又可成為O/W型乳化劑，為當前世界上頗為引人注目的乳化劑。大豆磷脂是天然產物，它不僅具有極強的乳化作用，且兼有一定的營養價值和醫藥功能，是值得重視和發展的乳化劑，但在磷脂的提純、以及化學改性方面尚需加強研究。中國所用即為改性大豆磷脂。 山梨醇酯類開發較早，用於食品工業歷年耗量約佔食品乳化劑總量的10%。 月桂酸單甘油酯 (GML)天然存在於母乳中，在嬰兒自身的免疫系統發育完全之前，GML對嬰兒的健康起著保護作用。研究發現，GML不僅可用作食品乳化劑，廣泛添加於焙烤食品中，起改善米麵製品品質的作用，而且GML也是一種安全、高效、廣譜抗菌劑，其抗菌效果不受pH影響，優於山梨酸、苯甲酸、對羥基苯甲酸酯及脫氫醋酸。

22 常用防腐劑 以甘油酯為主體的系列產品開發應用正在發展階段，目前歐美各國甘油酯衍生物的消費量約佔總消費量的20%，其中聚甘油酯由於其HLB值範圍寬，乳化能力強，用量不斷增加。食品乳化劑的應用開發現已由單一品種的需求結構趨向於復配型，即生產幾種基本乳化劑將其複合搭配出許多的品種，發揮其協同效應。中國廣泛應用的乳化劑復配產品有麵包改良劑、蛋糕發泡劑等。 食用乳化劑是消耗量較大的一類食品添加劑，各國許可使用的品種很多，現就中國許可使用的品種介紹如下:  月桂酸單甘油酯(GML)乙酰化單甘油脂肪酸酯硬脂酰乳酸鈣雙乙酰酒石酸單（雙）甘油酯氫化松香甘油酯松香甘油酯單硬脂酸甘油酯六聚甘油單油酸酯六聚甘油單硬脂酸酯改性大豆磷脂辛癸酸甘油酯聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯聚氧乙烯山梨醇酐單棕櫚酸酯聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯聚氧乙烯木糖醇酐單硬脂酸酯丙二醇脂肪酸酯硬脂酸鉀酷蛋白酸鈉硬脂酰乳酸鈉山梨醇酐單月桂酸酯山梨醇酐單油酸酯山梨醇酐單棕櫚酸酯山梨醇酐單硬脂酸酯山梨醇酐三硬脂酸酯乙酸異丁酸蔗糖糖酯脂肪酸蔗糖酯、蔗糖酯三聚甘油單硬脂酸酯木糖醇酐單硬脂酸。

23 乳化劑- 常用食品乳化劑 麵包用品質改良劑使用最多的乳化劑有硬脂酰乳酸鈉（ssl）、硬脂酰乳酸鈣（csl）、雙乙酰酒石酸單甘油酯（datem）、蔗醣脂肪酯（se）、蒸餾單甘酯（ dmg）等。各種乳化劑通過麵粉中的澱粉和蛋白質相互作用，形成複雜的複合體，起到增強麵筋，提高加工性能，改善麵包組織，延長保鮮期等作用，添加量一般為0．2%～0． 5%（對麵粉計）

24 硬脂酰乳酸鈉/鈣（ssl/csl） 具有強筋的保鮮的作用。一方面與蛋白質發生強烈的相互作用，形成麵筋蛋白複合物，使麵筋網絡更加細緻而有彈性，改善酵母發酵麵團持氣性，使烘烤出來的麵包體積增大；另一方面，與直鏈澱粉相互作用，形成不溶性複合物，從而抑直鏈澱粉的老化，保持烘烤麵包的新鮮度。ssl/csl在增大麵包體積的同時，能提高麵包的柔軟度，但與其他乳化劑復配使用，其優良作用效果會減弱。  雙乙酰酒石酸單甘油酯（datem） 能與蛋白質發生強烈的相互作用，改進發酵麵團的持氣性，從而增大麵包的體積和彈性，這種作用在調製軟質麵粉時更為明顯。如果單從增大麵包體積的角度考慮，datem在眾多的乳化劑當中的效果是最好的，也是溴酸鉀替代物一種理想途徑。  蔗醣脂肪酸酯（se） 在麵包品質改良劑中使用最多的是蔗糖單脂肪酸酯，它能提高麵包的酥脆性，改善澱粉糊黏度以及麵包體積和蜂窩結構，並有防止老化的作用。採用冷藏麵團製作麵包時，添加蔗糖酯可以有效防止麵團冷藏變性。  蒸餾單甘酯（dmg） 主要功能是作為麵包組織軟化劑，對麵包起抗老化保鮮的作用，並且常與其他乳化劑復配使用，起協同增效的作用。

25 乳化劑在日用護理行業中的應用 乳化劑在日用化工的護理產品裡最常見的就是卸妝油的生產，卸妝油是油，裡面添加了乳化劑，你把卸妝油塗到臉上，進行按摩，卸妝油把你臉上的油性彩妝以及污垢溶解後，再加水仔細按摩，就變成了乳白色，沖掉。沖洗後沒有油膩感的，就說明乳化得很好，沖洗後仍然雙手滿臉油膩膩粘乎乎，就是乳化得比較差，當然，寒冷的溫度下會影響這個過程，所以，在冬季大家最好用溫水來清洗。 除了卸妝油用到了乳化劑，化妝品中還有很多乳狀液產品，你平時使用的面霜、乳液、卸妝乳、基本潔面大多數皆為乳狀液，這些產品為了要實現包裝盒上標識的至少三年的保質期，都需要使用乳化劑來提高穩定性。

26 甜杏仁油系列基礎保濕乳液之配方 製造方法: A、取一塑膠瓶容器(50mL)。 B、將甜杏仁油、甘油、蒸餾水、簡易乳化劑、抗菌劑、水果香料等
原料依序加入於塑膠瓶容器中，均勻攪拌、搖晃均勻即可。

27 製造方法: A、取一塑膠瓶容器(50mL)。 B、將甜杏仁油、甘油、蒸餾水、簡易乳化劑、抗菌劑、水果香料等 原料依序加入於塑膠瓶容器中，均勻攪拌、搖晃均勻即可。

28 乳化劑會帶來關鍵的乳化作用。 一個好的烘焙產品需要好的乳化反應。乳化劑的親水與親油基在麵團中分別作用，將麵團內的水及油吸附，從而降低油水兩相的界面張力，並使麵團內部原先互不相溶的多分散相繫統得以均質，形成的乳化體可以是水包油（oilinwater）及油包水（waterinoil）兩種類型。前者水為分散系，後者油為分散系。乳化劑的乳化能力與其親水基、親油基的多少有關。 一般可用“親水親油平衡值”（即HLB）來表示其乳化能力的差別。若HLB愈大，則親水作用愈大，即可穩定水包油型乳化體；反之，HLB愈小，則親油作用愈大，即可穩定油包水型乳化體。 五、具有不可忽視的充氣效果 在製作蛋糕，例如SpongeCake、PoundCake、LayerCake時，拌打入空氣形成乳沫，乳化劑中飽和脂肪酸鏈可使麵糊和氣室的分界區域形成光滑的薄膜狀結構，這將會穩定氣室，同時增加氣室數量。添加乳化劑，可使麵糊比重下降、蛋糕體積增大，並獲得良好的品質及外觀。

29 烘焙產品乳化穩定性、包氣性、起泡性、黏度、分散性及分散相的轉換，經過攪拌、鬆弛、烘烤過程後形成的麵團結構都與乳化劑的選擇有關。可見選擇最具效力的乳化劑，對烘焙產品的品質至關重要。烘焙業經常使用的單、雙甘油脂、硬酯酸鈉、DATEM、去水山梨醇脂肪酸酯（Sorbitanestersoffttyacids）、磷脂、乳清及大豆蛋白等都是非常經濟而又能發揮重要作用的乳化劑。在選擇乳化劑時應考慮產品所適應的HLB值。不同HLB值的乳化劑具有加和性，當二種或二種以上的乳化劑適當配合時，可使得原HLB值範圍擴大，增加該乳化劑的適用範圍。所以混合乳化劑的乳化效果最好，如“單、雙硬酯酸和棕櫚酸甘油脂”等乳化劑。蛋糕配方則經常使用高HLB的乳化劑如蔗糖酯等，而磷脂、單、雙甘油酸酯、SSL和DATEM等則經常應用於麵包麵團中。乳化劑的需求在世界市場上有逐步上升之趨勢，美國一年乳化劑的消耗可達五百萬美金。而乳化劑最大的市場即麵包工業，其中近50%為單甘油脂。大豆磷脂每年的世界產量業在不斷上升，在西點及休閒食品中具有驚人的潛力。 適量添加乳化劑，不僅改善了烘焙查您的內部結構，而且使烘焙品質更趨穩定。相信隨著烘焙業的不斷推動前進，乳化劑的研發和應用範圍必將開創出更加廣闊的天地。

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31 乳化劑可作為麵團面心軟化劑，延長烘焙產品的柔軟度及可口性。
飽和蒸餾的單甘油酸酯則使最具代表性的、有效的麵團軟化劑。小麥麵團中澱粉老化被認為是麵團軟化的天敵。澱粉中的直鏈澱粉溶水膨脹，烘焙冷卻後形成相對穩定的凝膠狀態以形成麵包結構，而隨溫度的降低、時間延長、直鏈澱粉會回凝成不溶狀態，進而變硬、變脆，從而使麵包的柔軟度大大降低。而當單甘油酸酯等乳化劑加入麵團中，經過攪拌而被澱粉分子吸收，在麵團溫度達到約55℃時，他會與直鏈澱粉作用形成螺旋狀複合體。這種反應將會提高澱粉粒糊化溫度，減少了低溫時面心中糊化澱粉的總量，從而降低澱粉分子的結晶程度，並從澱粉顆粒內部阻止支鏈澱粉凝聚，防止澱粉的老化、回生。它還可以減少水分從蛋白質結構中流失，延緩硬質蛋白質的形成。而以上這些都將會使麵包組織柔軟並保持較長時間。

32 乳化劑使一種具有親水基和親油基的表面活性劑。它能使互 ​​不相溶的兩相（如油與水）相互混溶，並形成均勻分散體或乳化體，從而改變原有的物理狀態。目前由於食品加工技術的提升，使得乳化劑在食品加工過程中扮演著相當重要的角色，受到烘焙業者廣泛重視，並在烘焙產品中廣為利用，進而改變產品的內部結構，提高了產品品質。一、乳化劑可以增強麵筋和麵團的保氣性。 在烘焙製品中，乳化劑可與麵筋蛋白相互作用，並強化麵筋網絡結構，使得麵團保氣性得以改善，同時也可增加麵團對機械碰撞及發酵溫度變化的耐受性。 麵粉在成團過程中，麵筋形成網絡狀結構，如果該結構較為脆弱時，則由酵母產生的CO2將會消失。而當麵團中添加了乳化劑如PANODAN、DATEM、SSL、ARTODAN等時，麵筋結構則得以加強，從而將產生的CO2氣體良好的保持。 二、乳化劑可在麵筋與澱粉之間形成一光滑薄摸層結構。 此結構給予麵筋一個良好的束縛，並使得麵團黏度下降，從而增加麵筋蛋白質網的延展性，使產品更加柔軟而易於整形。在這一方面以硬酯硫乳酸鈉（鈣）的效果最為理想。