食品胶体第二章.ppt

食品胶体;第二章 界面活性 ;纯水的γ=72.8mNm-1（20℃时），其表面张力比大多数物质来得大，因而只要在水中引入少许的具有表面活性的物质即可大大降低水的表面张力。 两相体系的界面张力往往处于两种纯物质的表面张力数值之间。碳氢化合物和水的界面张力约在50 mNm-1。食品乳状液中常见的油相是一系列的甘油三酯混合物，有时还存在少量其它的脂类。在纯的甘油单酯和水的界面张力约在50 mNm-1，而在食品用的油-水界面张力大致在10 mNm-1。;在互不相溶的两液体体系出现的界面，说明了该处存在分子间作用力的不平衡，故而存在界面张力。若是两种液体能部分互溶，则界面张力会比较低。 ;2.1.1 温度对表面张力的影响 ;2.1.2表面张力与表面压 ;对于一个小液滴 界面积减小，自由能降低 内外压力差阻止界面积减少而作功 ;2.2 溶液界面的吸附;X;Γ2 = -（x2/RT）（dγ/dx2）;2.3 表面活性剂的缔合 2.3.1 表面活性剂的特征 表面活性剂：能强烈地吸附于两液相之界面，并能以极小的浓度带来对该界面张力显著降低的物质。 表面活性剂分子具有至少一个极性基团（亲水基团）和一个非极性基团（疏水基团）。因为活性剂的两亲结构，故能与水相和油相同时发生作用。于是活性剂分子在两相界面发生定向排列。当超过一定浓度的表面活性剂溶于水中时，它们能缔合形成胶束。;2.3.2 胶束 胶束属于一种缔合胶体体系。这种体系有别于一般的胶体在于它是水+表面活性剂的热力学稳定体系，即这种缔合是自发的和可逆的。 ;阻止胶束形成的主要因素：带电荷的端基之间的静电斥力，极性端基的部分水化以及表面活性剂分子平均熵的减少。 但超过一定浓度后，非极性基团的疏水作用太大以至能克服所有这些影响，从而使得胶束形成。 从这种意义上，疏水作用是形成胶束的主要原因。故而疏水基团不能太小，一般至少要超过8个碳原子才能形成胶束。 ;;胶束的外部结构：在含有胶束的溶液中，疏水键总是指向聚集体的内部，而极性的或荷电的端基留在水相中;实际体系到底以哪一种状态存在取决于溶剂条件（温度、pH和浓度等）和表面活性剂的化学结构（是带电的还是中性的，是单链还是双链；是亲水还是憎水的）。;1.形成球状胶束的表面活性剂通常具有荷电的端基，因此可提供足够大的表面积a0。若引入电解质，会给端基间的静电排斥带来一个屏蔽作用并因此降低a0。 2.具有较小的端基的表面活性剂总趋向于形成圆柱状的胶束结构。这一类表面活性剂大多是高离子强度下的单链离子型表面活性剂以及非离子型或两性表面活性剂。 3.一些因为碳氢链过于庞大、笨重，表面活性剂不能排列形成小的球状或柱状胶束，而只能形成双层结构，所以具有两个碳氢链的表面活性剂总趋向于形成双层结构 。 4.对具有非常小的端基面积或者是庞大聚不饱和链的脂类，这样的分子就趋向于形成反相胶束，或者是直接从溶液析出。;2.3.3 CMC-临界胶束浓度： 开始形成胶束时表面活性剂的浓度称为临界胶束浓度。 （Critical Micelle Concentration） 低于这个浓度，表面活性剂分子在溶液中以单体存在，高于该浓度，溶液中的单体分子与胶束中的分子形成一平衡。 ;对稀释的表面活性剂，其物理性质在CMC时会产生一个突变，因而CMC对一个表面活性剂来说是一个十分重要的性质。 1、离子表面活性剂的水溶液在CMC时会出现一个突变的电导现象。这是因为胶束的移动能力比单体的表面活性剂分子或其反离子来得小。高于CMC时，许多反离子会吸附在高度带电的胶束表面，因而降低了胶束的净电荷以及溶剂中的反离子数目。 2、在CMC时发现突变的其它物理现象包括光散射、浊度、渗透压以及最重要的表面张力。;所有纯的水溶性的表面活性剂在CMC时都在表面张力与表面活性剂浓度关系图上具有一个显著的变化。 在热力学上，我们称之为超过CMC，水相中表面活性剂的化学位只微弱地相关于活性剂浓度。这意味着平衡时表面自由能（表面张力）是一个常数。;;2.4 食品乳化剂和稳定剂 乳化剂：能使两种或两种以上不相混合的液体均匀分散的物质，该物质使用中对它的要求： 1.必须具有界面活性； 2.必须具有一定的化学结构以形成一种稳定的、粘性高的或许是固态的保护膜。 食品乳化剂是一些低分子量的表面活性剂和高分子量的蛋白质。在食品体系中加入乳化剂并不只是为了乳化而是有着一系列的用途。;主要包括： 1.通过降低界面张力和形成吸附层来控制油珠或脂肪球的分散或聚集状态以对乳状液和泡沫的稳定性产生影响； 2.通过与淀粉和蛋白质的相互反应以改变食品体系的货架寿命、质构和流变性质； 3.通过与甘油三酯的反应以改变中性脂肪的同质多晶现象并控制脂肪类产品的质构和结构，或者