在20世紀60年代開始,人們就逐漸重視安全的表面活性劑使用研究,加強了乳化劑在食品、化妝品、醫藥、化工、工程、材料等工業的研究應用,并且逐漸開發出山梨酸醇脂肪酸酯類、磷脂類、糖脂類乳化劑等新型無毒乳化劑。乳化劑在飼料工業中的運用,最早可以追溯到上世紀50年代,隨著動物脂肪使用的增加,乳化劑也逐漸被人們認識和使用。本文就乳化劑的分類、作用機理及在畜禽飼料中的應用研究進展進行了綜述,旨在普及乳化劑應用認知,推進乳化劑在飼料工業中的應用研究及推廣。
1.1乳化劑的定義
兩種原本互不相溶的液體相互分散于另一方中而互相混合成為均勻狀態形成乳化液的過程為乳化作用。乳濁液由流動相(continuous phase)和固定相(discontinuousphase)組成。乳化劑(emulsi⁃fier)是乳濁液的穩定劑,是一類表面活性劑,能促使流動相和固定相形成穩定乳濁液的物質,是一類具有親水基和親油基的表面活性劑。
1.2 乳化劑的分類
乳化劑從來源上可分為天然乳化劑和人工合成乳化劑兩大類;按其乳化后在兩相中形成的體系又可分為水包油(oil in water,O/W)型和油包水(waterin oil,W/O)型兩類;按其存在狀態可以分為液體和固體兩類;按其在水中的解離狀態可以分為離子型和非離子型乳化劑,離子型乳化劑依據其所帶電荷不同又可分為陰離子型乳化劑、陽離子型乳化劑和兩性離子型乳化劑。
2.1乳液形成機理
乳化劑是表面活性劑的一種,其在化學結構上一般都由極性基團和非極性基團兩部分構成。其結構上極性基團具有親水性質,易溶于水,故謂親水基,非極性基團具有親油性質,易溶于油,故謂親油基。在油-水兩相體系中加入乳化劑后,親水基和親油基分別和水、油結合,降低了兩相界面的表面張力。根據吉布斯吸附定理(Gibbs-adsorption theorem),乳化劑需在相界面上形成界面膜,降低表面張力。界面膜有一定強度,可以阻止由于布朗運動、熱對流或機械攪拌引起液滴的碰撞而誘發的液滴聚結,對液滴起機械保護作用。另外,由于吸附和摩擦作用使液滴帶電荷,帶電液滴在界面的兩側形成雙電層結構,由于雙電層的排斥作用降低了液滴的接近頻率,從而減少了液滴接觸導致的液滴聚結幾率,提高了乳化液的穩定性,而且當乳化劑達到一定濃度時,會形成膠束,使乳液更加穩定。簡單來講,乳液形成可以用三個機理來描述:
①界面吸附:乳化劑在水-油兩相界面發生富集的現象,可分為物理吸附和化學吸附兩種類型。物理吸附主要是分子引力或靜電引力,吸附過程選擇性差、作用力小且易于解離;化學吸附則比較穩定。
②定向排列:乳化劑分子在水-油兩相界面插入內相中,形成致密排列的現象。由此可見,乳化效果和劑量有很大關系,在當乳化劑使用量不足時,就有可能影響其形成最緊密定向排列,兩相可以接觸碰撞可產生聚集收縮作用,乳濁液不穩定最后出現油水分層現象。
③膠束形成:乳化劑在水-油兩相界面吸附、定向排列的過程中,逐漸形成各種膠束。乳化劑以單一分子狀態溶于水時,親水基團的親水力大于親油基團與水的相斥力,故被水相包圍。當乳化劑分子持續增加時,乳化劑分子吸附于界面并逐漸定向排列成單分子膜,親油基團相互靠攏形成球狀膠束。
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