冰淇淋充气中的 PGE 与聚山梨醇酯 60：差异、性能以及如何选择

日期:2026-07-13

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冰淇淋的质地是建立在空气的基础上的。膨胀量（冷冻过程中融入的空气量）决定了勺子是轻而奶油状的还是浓密而重的。吸入空气相对简单。在生产、分配和舀取过程中保持稳定、分布均匀并锁定到位，这就是乳化剂系统的工作原理。

两种乳化剂最常出现在冰淇淋充气应用中：脂肪酸聚甘油酯 (PGE) 和聚山梨酯60。它们通过不同的机制解决同一问题，在不同的处理条件下表现不同，并且很少相互直接替代。

本文解释了每种物质背后的化学成分、它们如何影响通气性和质地，以及如何决定您的配方中应包含哪种物质（或哪种组合）。

每种乳化剂在冰淇淋中的实际作用

在比较 PGE 和聚山梨醇酯 60 之前，了解冰淇淋充气对乳化剂的实际要求会有所帮助。
在连续冷冻机中冷冻和同时搅拌期间，必须按顺序发生两件事：

空气并入： 必须引入气泡并使其稳定以防止立即聚结。乳化剂降低了空气-水界面的界面张力，使气泡更容易细分并维持。

脂肪部分合并：脂肪球必须失去一些天然保护膜，并部分而非完全地聚集在气泡周围。这种脂肪网络赋予了冰淇淋其稠度、抗快速融化性以及质地的硬度。聚结太少，冰淇淋又湿又重；太多就会变成黄油状。

这两种功能——空气稳定和脂肪不稳定——处于紧张状态。过度稳定界面的乳化剂会阻止质地所需的脂肪不稳定。一种过度促进脂肪聚结的物质会产生黄油状、颗粒状的质地。

PGE 和聚山梨醇酯 60 以不同的方式解决这种平衡问题。

PGE：脂肪酸聚甘油酯

化学

PGE 是通过聚合甘油（通常是二甘油、三甘油或更高级）与脂肪酸（最常见的是硬脂酸 (C18:0) 或来自棕榈油或棕榈仁油的混合饱和脂肪酸）进行酯化而生产的。聚合度和脂肪酸链都会影响 HLB 和功能行为。
用于冰淇淋应用的商业 PGE 通常具有 5-7 的 HLB，将其置于 W/O 乳化剂范围内。它是一种浅蜡状固体，熔点为 55–65°C。
欧盟名称：E475。 FDA：21 CFR 172.854。

PGE 在冰淇淋中的作用

PGE 在冰淇淋中的主要功能是促进脂肪部分聚结 — 脂肪球的受控聚集，在气泡周围构建脂肪网络。
PGE 在脂肪-水界面具有高度表面活性。它取代了脂肪球表面的天然牛奶蛋白膜——主要是酪蛋白和乳清蛋白层，可以自然地保护脂肪球并使其保持离散。通过削弱这一保护层，PGE 使脂肪球在冷冻搅拌过程中碰撞时更容易部分聚结。
结果是一个发达的脂肪网络：

将气泡牢固地固定到位
使冰淇淋具有干燥、坚实的质地，在舀取过程中能很好地保持形状
降低熔化率
当脂肪网络得到良好控制时，可产生干净、不油腻的口感

PGE 在脂肪含量较高 (≥ 10%) 的配方中以及在施加足够剪切以促进脂肪球碰撞的连续冷冻机中特别有效。它在低脂冰淇淋中效果较差，因为低脂冰淇淋中没有足够的脂肪来建立强大的网络。

典型使用水平

混合重量的 0.1–0.3%。 PGE 非常有效——过量使用会产生过度不稳定的脂肪，从而导致黄油质地和脂肪分离，在勺子表面上可以看到油腻感。

聚山梨醇酯 60：聚氧乙烯 (20) 脱水山梨糖醇单硬脂酸酯

化学

聚山梨醇酯 60 是通过脱水山梨醇单硬脂酸酯与 20 摩尔环氧乙烷进行乙氧基化而生产的。硬脂酸（C18:0）脂肪酸链是饱和的，聚乙二醇链赋予分子很强的亲水性——HLB 14.9，稳定在O/W乳化剂范围内。室温下为琥珀色蜡状固体。
欧盟名称：E435。 FDA：21 CFR 172.836。

聚山梨酯 60 在冰淇淋中的作用

聚山梨醇酯 60 的主要功能是空气稳定 — 改善冷冻过程中气泡的掺入和保留。
在 HLB 14.9 时，聚山梨醇酯 60 是水溶性的，并迁移到空气-水界面而不是脂肪-水界面。它降低了表面张力，减少了细分气泡所需的能量，并在气泡周围形成了一层稳定的薄膜，可以抵抗聚结。
聚山梨醇酯 60 对脂肪部分聚结还具有次要作用 - 它与脂肪球表面的乳蛋白竞争并可以部分置换它们，但这种作用比 PGE 的置换机制更弱且针对性较差。它的主要贡献是在空气-脂肪-水系统的空气侧。
聚山梨醇酯 60 在冰淇淋中的实际效果：

冷冻过程中空气混合更快、更完全
气室分布更均匀、更精细
在给定的脂肪含量下更好的超限成绩
改善批次之间的纹理均匀性
与同等剂量的 PGE 相比，硬度略低

为什么选择聚山梨酯 60 而不是聚山梨酯 80？

在冰淇淋中，尽管 HLB 值几乎相同（14.9 与 15.0），但聚山梨酯 60 通常优于聚山梨酯 80。区别在于脂肪酸链：聚山梨酯 60 使用饱和硬脂酸，而聚山梨酯 80 使用单不饱和油酸。
在冰淇淋温度（连续冷冻期间 -5 至 -8°C）下，聚山梨醇酯 60 中的饱和链在空气-水界面处形成更坚硬、有序的界面膜。这种刚性产生更稳定的气室，并有助于在产品的保质期内提供更好的质地。聚山梨醇酯 80 的不饱和链在这些温度下更具流动性，产生较软但稳定性稍差的界面膜，这在搅打配料（不需要刚性结构）中是一个优点，但在冰淇淋中却是一个缺点。

典型使用水平

混合重量的 0.05–0.2%。由于聚山梨醇酯 60 具有高水溶性并且在加工过程中能够快速迁移至界面，因此聚山梨醇酯 60 在低于 PGE 的水平下即可发挥作用。

直接比较

财产	前列腺素E	聚山梨酯60
化学基础	聚甘油脂肪酸酯	乙氧基化脱水山梨糖醇单硬脂酸酯
脂肪酸	硬脂酸/混合饱和	硬脂酸 (C18:0)
HLB值	5–7	14.9
身体状态	蜡状固体	蜡状固体/膏体
主界面	脂肪-水	空气-水
主要功能	脂肪部分聚结	空气稳定和超限
对质地的影响	更紧实、更干燥、更好的保形性	更细的气囊，改善超限
对耐熔性的影响	强烈的积极作用	中等积极影响
低脂功效	有限公司	比 PGE 更有效
对过量的敏感性	高（黄油质地）	中等
典型使用水平	0.1–0.3%	0.05–0.2%
欧盟指定	E475	E435
FDA参考	21 美国联邦法规 172.854	21 美国联邦法规 172.836

为什么大多数冰淇淋都同时使用

在商业冰淇淋中，PGE 和聚山梨醇酯 60 几乎总是一起使用 - 不是因为其中一种不够，而是因为它们解决同一问题的不同部分。
PGE 促进脂肪部分聚结——构建脂肪网络，使冰淇淋具有浓郁的口感和抗融化性。聚山梨醇酯 60 可稳定气囊 — 改善膨胀和空气分布。与单独使用任何一种冰淇淋相比，它们共同生产出的冰淇淋具有更好的质地、更一致的膨胀度、更好的抗融化性和更高的结构稳定性。
该组合还提供了有用的配方灵活性。可以调整 PGE 和聚山梨醇酯 60 之间的比例，以改变硬度和轻盈度之间的平衡：

更高的 PGE 比率： 质地更坚韧，保形性更好，膨胀率更低。适合在环境温度下展示的优质舀冰淇淋。
较高聚山梨酯 60 比例： 膨胀率更高，质地更轻，空气掺入更快。适合软冰淇淋、清淡冰淇淋或高超限经济产品。

该组合系统通常与甘油单酯和甘油二酯（GMS 或 DMG）一起使用，提供额外的脂肪表面控制并有助于减缓融化。三组分系统 - GMS/DMG + PGE + 聚山梨酯 60 - 是商业连续冷冻冰淇淋生产的标准配置。

应用场景

优质舀冰淇淋（脂肪含量≥10%，优质乳制品）

推荐系统： PGE 0.1–0.2% + 聚山梨酯 60 0.05–0.1% + DMG 0.1–0.15%
高脂肪冰淇淋最受益于 PGE 的脂肪网络构建作用。脂肪含量为牢固的部分聚结提供了足够的底物。 DMG 控制聚结速率并防止过度不稳定。聚山梨醇酯 60 支持气室均匀性。总乳化剂含量：0.25–0.45%。

经济冰淇淋（6–8% 脂肪，部分乳制品替代品）

推荐系统： 聚山梨醇酯 60 0.1–0.2% + GMS 0.1–0.2%，可选 PGE 0.05–0.1%
较低的脂肪含量限制了 PGE 的有效性。聚山梨醇酯 60 在空气稳定方面发挥着更大的作用。 GMS 或 DMG 提供脂肪表面控制。乳化剂总含量：0.2–0.4%。

低脂冷冻甜点（< 5% 脂肪）

推荐系统： 聚山梨醇酯 60 0.1–0.2% + 稳定剂系统（卡拉胶、刺槐豆胶、瓜尔胶）
在脂肪含量非常低的情况下，脂肪部分聚结不足以构建有意义的结构。主要结构机制转向亲水胶体稳定剂系统。聚山梨醇酯 60 支持空气掺入； PGE 在这个脂肪水平上贡献很少，并且经常被忽略。

软冰淇淋

推荐系统： 聚山梨醇酯 60 0.05–0.15% + GMS 0.1–0.15%
软发球需要在较高温度下拉丝时快速超速（-4 至 -6°C，硬包为 -8 至 -10°C）。聚山梨醇酯 60 的高效空气稳定性非常适合这一点。 PGE 在软服务拉伸温度下会产生过度的脂肪不稳定。

处理注意事项

巴氏灭菌： PGE 和聚山梨醇酯 60 在标准 HTST（72°C，15 秒）和 UHT（135°C，2-4 秒）巴氏灭菌条件下均稳定。在热处理过程中两者都不需要特殊处理。
均质化： 两种乳化剂在均质过程中都会吸附到脂肪球表面，部分取代天然牛奶蛋白。这对脂肪球进行了预处理，以便在冷冻过程中部分聚结。两级均质（第一级 10-15 MPa，第二级 3-4 MPa）是标准配置，并且与两种乳化机兼容。
老化： 冷冻前，混合物应在 4°C 下陈化 4-24 小时。老化使乳化剂在脂肪球表面完全平衡，并使脂肪完成结晶——这两者都是冷冻过程中有效部分聚结所必需的。无论选择何种乳化剂，将陈化时间缩短至 4 小时以下通常都会降低质地。
连续冷冻条件： 冷冻桶温度、拉制温度和搅拌器速度都会影响脂肪部分聚结的程度。 PGE 的脂肪去稳定作用比聚山梨酯 60 的空气稳定作用对这些参数更敏感。如果尽管配方一致，但批次之间的质地存在差异，则应在乳化剂剂量的同时研究冷冻条件。

监管状况

监管	前列腺素E	聚山梨酯60
美国（FDA）	21 美国联邦法规 172.854	21 美国联邦法规 172.836
欧盟食品添加剂	E475	E435
JECFA（世界卫生组织/粮农组织）	阿迪公司成立	阿迪公司成立
典型冰淇淋限量（欧盟）	5,000毫克/公斤	1,000毫克/公斤

请注意，欧盟最大允许含量两者之间存在显着差异：冰淇淋中 PGE 的允许含量 (5,000 mg/kg) 高于聚山梨醇酯 60 (1,000 mg/kg)。在典型的商业使用水平下，两者均保持在限制范围内，但在聚山梨醇酯 60 范围高端附近运行的配方应验证是否符合适用的食品类别限制。

诊断常见的冰淇淋质地问题

问题	更有可能的原因	调整
膨胀率低，质地致密	空气稳定性不足	增加聚山梨酯60；检查老化和冷冻条件
质地湿润、厚重（不干燥）	脂肪部分聚结不足	增加 PGE 或 DMG 剂量
黄油或油腻的质地	脂肪过度不稳定	减少前列腺素E；检查均质压力
耐熔性差	弱脂网络	增加PGE+DMG；验证脂肪含量和类型
气室大且不均匀	空气融入不良	增加聚山梨酯60；检查混合粘度和冷冻速度
批次间纹理不一致	乳化剂批次变异或冷冻漂移	审核乳化剂CoA；检查料筒温度和拉制温度

采购 PGE 和聚山梨醇酯 60

PGE 和聚山梨醇酯 60 可从多个供应商处获得，但产品质量的差异在标准 CoA 上并不总是可见。对于 PGE，甘油聚合度和脂肪酸谱都会影响 HLB 和功能性能，如果制造控制不一致，则两者在批次之间可能会有所不同。对于聚山梨醇酯 60，脂肪酸组成、残留聚乙二醇含量和过氧化值都会影响界面性能和氧化稳定性。

十多年来，CHEMSINO 一直为亚洲、中东和欧洲的冰淇淋制造商提供乳化剂（包括 PGE、聚山梨醇酯 60、GMS 和 DMG）。乳化剂是我们唯一的业务。这意味着我们的技术团队每天（而不是偶尔）都与冰淇淋乳化剂系统打交道，并且可以帮助选择乳化剂、优化剂量，并解决归因于乳化剂系统的质地或溢出不一致问题。

每批次发货时均附有完整的分析证书，涵盖脂肪酸谱、HLB、酸值、皂化值、过氧化值和水分。在做出任何购买承诺之前，可以获取样品和技术数据表。

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