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聚甘油脂肪酸酯的应用

文章出处:未知 人气:发表时间:2018-10-18 13:12

 早在二十世纪40年代,欧美等国就开始生产聚甘油脂肪酸酯,但由于当时产品的质量(如颜色、味道、气味)不佳,在食品方面的应用受到限制。聚甘油脂肪酸酯作为食品添加剂出现在欧美市场大概是1960年。在日本,1965年开始研究开发聚甘油脂肪酸酯。到80年代,日本许多公司相继对这种新型乳化剂应用进行开发,并获得许多专利。近些年来,聚甘油脂肪酸酯以食品工业为主要应用对象正逐步扩大到日化、医药、纺织等工业部门。联合国粮食及农业组织(FAO)与世界卫生组织(WHO)确认聚甘油脂肪酸酯为高安全性的食品添加剂。我国聚甘油脂肪酸酯的开发和应用起步比较晚,直到上个世纪80年代中期才偶尔见到关于聚甘油脂肪酸酯简单的报道。近些年来我国在这方面的研究开发和应用取得了可喜成果,并开始步入工业化生产。作为甘油脂肪酸酯系列产品中的聚甘油脂肪酸酯,其乳化性能比脂肪酸单甘酯优越得多,原因就在于聚甘油脂肪酸酯中有更多的亲水性羟基。通过适当选择聚甘油的聚合度、脂肪酸的种类以及酯化度,可以得到从亲油性到亲水性的各种聚甘油脂肪酸酯产品。食品级聚甘油脂肪酸酯的HLB值范围大约2~16。
    聚甘油脂肪酸酯是近三十年来发展起来的新型乳化剂。它的用途极为广泛,而且不断有新的用途在研究和开发中。其功能主要有:乳化作用、粘度调节作用、控制调整结晶作用、品质改良作用、抗菌作用等。日本生产的聚甘油脂肪酸酯大约80%用作食品添加剂,并在日化、医药、纺织等领域也逐步得到推广应用,聚甘油脂肪酸酯的主要用途简单介绍如下。 
    1.食品工业 
    (1)食品乳化剂:聚甘油脂肪酸酯作为食品乳化剂用量最大,应用也最广。它可用作水包油型(O/W)、油包水型(W/O)或双重乳化型(W/O/W或O/W/O)乳液的乳化剂。

    ①O/W型乳化剂:亲水型聚甘油脂肪酸酯在中性范围内的乳化性能与高HLB值的蔗糖脂肪酸酯大约相同或略差,但随着酸性的增加,聚甘油脂肪酸酯的乳化性能则越来越好。当PH值在3.5~5左右时,其乳化性和稳定性特别好。蔗糖酯水溶液因随酸或盐的作用会发生凝聚作用或出现沉淀现象,而聚甘油脂肪酸酯即使在PH值很低时也不会产生这些现象。具有耐酸性的脂肪酸单甘酯存在耐盐性差的缺点,而聚甘油脂肪酸酯适用于含酸或盐的食品中作乳化剂。如国外流行的一种橘橙或酸奶型的具有酸味且产生清凉感的泡沫奶油,其HLB值为3.5~5,使蛋白质变性,乳化不稳定难于起泡,一般的乳化剂对酸不稳定,而使用十聚甘油单硬脂酸酯或与有机酸单甘酯并用,可以生产这种泡沫酸味奶油。亲水型聚甘油脂肪酸酯单独使用或与卵磷脂、单甘酯、蔗糖酯等一起使用时,可以改善O/W型乳液的稳定性、起泡性和保形性等。

    ②W/O型乳化剂:亲油型甘油酯与W/O型乳化剂一样,对油相较多的体系具有很好的乳化能力。可以用于流动性黄油、可塑性黄油、冻凝用黄油。

    ③双重乳液:有W/O/W型乳液和O/W/O型乳液两种。W/O/W型乳液是将W/O型分散在水中而形成的,在调整过程中,可利用高W/O性能的聚甘油脂肪酸酯。一般有两种制备方法,一种方法是将聚甘油脂肪酸酯制成的W/O型乳液滴到亲水性乳化剂水溶液中进行乳化的两段乳化法;另一种方法是将水滴到溶有聚甘油脂肪酸酯的油脂中进行调整的一段乳化法(或称转相法)。与通常的乳化剂相比,用少量的聚甘油脂肪酸酯就可以制成稳定性好的乳化液。当今在低热量、低脂肪类食品的研发中,双重乳化技术的应用引起人们的重视,特别是W/O/W乳化技术在食品领域中的商品化。由于聚甘油脂肪酸酯的开发成功,使得双重乳化技术推广应用成为可能。使用PGPR比用其它乳化剂更少的添加量就可制成稳定的W/O/W型乳液。另外,聚甘油脂肪酸酯还可以用作O/W/O型乳液的乳化剂。目前,利用这种双重乳化作用开发的食品有咖啡奶油、人造奶油、冰淇淋、饮料、蛋黄酱、调味汁等。 
    (2)结晶调整剂:聚甘油脂肪酸酯具有结晶化抑制作用或具有促进结晶化的效果。如高酯化度的十聚甘油十硬脂酸酯(12个羟基中有10个酯化)的聚甘油脂肪酸酯具有抑制结晶的作用。相反,低酯化度的六聚甘油五硬脂酸酯(8个羟基中有5个酯化)的聚甘油脂肪酸酯具有促进结晶的效果。通过调整聚甘油脂肪酸酯的酯化度,不必改变油脂的特性就可调节结晶速度,并可改善油脂的质量,使其晶粒细微、具有光泽。如在巧克力的储存过程中,由于温度变化在其表面浮现出油脂或砂糖的结晶,产生白斑或白色混浊状并失去光泽,此现象称之为“巧克力起霜”。如果在可可脂中加入1%聚甘油脂肪酸酯,可可脂迅速形成微细结晶,防止结晶生长,抑制可可脂结晶从Ⅴ型向Ⅵ型转移(可可脂有六种晶型,其中Ⅵ型是造成可可脂起霜的主要原因),从而防止巧克力起霜。亲水性聚甘油脂肪酸酯具有促进结晶化的效果,如四甘油单硬脂酸酯是α型结晶乳化剂。另外,亲水性聚甘油脂肪酸酯还具有抗冻效果,可改善O/W型乳液的耐冻融性的作用。如用亲水性聚甘油脂肪酸酯可以制造不使用蛋黄,但却有蛋黄味道的调味酱,而且制成的调味酱具有耐冻融性。 
    (3)粘度调节剂:众所周知,巧克力是由可可脂、可可粉、奶粉、蔗糖等制成的,即在可可脂中分散可可、奶粉和蔗糖。粘度调节剂可改善这些成分的分散性,形成平滑的组织结构,可使油脂与蔗糖间的摩擦力减小,从而使粘度降低、结晶稳定、防止起霜。增加可可脂配比可使粘度降低,但生产成本增高。为了降低成本,可添加卵磷脂或蔗糖酯,但效果欠佳。使用亲油性聚甘油脂肪酸酯,其降低粘度的能力优于卵磷脂和蔗糖酯。巧克力的粘度由塑性粘度和塑变值来表征,亲油性聚甘油脂肪酸酯降低塑变值的效果特别明显。如果聚甘油脂肪酸酯与卵磷脂合用,发挥协同作用,则降低粘度的效果更佳。另外,聚甘油脂肪酸酯还具有降低含蛋白质的O/W型乳液粘度的作用。 
    (4)淀粉改良剂:聚甘油脂肪酸酯不但有改善淀粉粘度等性质,最主要的是具有防止淀粉老化的作用,因而可用于淀粉类食品的品质改良方面。尽管聚甘油脂肪酸酯对淀粉防老化作用机理目前食品专家尚无一致的看法,但其良好的加工性能和品质优良的食品已经在广泛的生产实践中得到证实。如十聚甘油单月桂酸酯对淀粉有防老化作用,可改善面包、点心类食品的加工质量。能降低淀粉的粘性,提高耐冲击性,增加烘烤容积,使面包变得松软,并改善食品风味和咀嚼口感。关于聚甘油脂肪酸酯与淀粉的作用机制及应用在研究中。 
    (5)其他方面:聚甘油脂肪酸酯具有良好的抗菌作用。日本学者大量的实验结果表明:中等链长(C8~12)脂肪酸系聚甘油脂肪酸酯对细菌、霉菌、酵母菌等有较强的抗菌作用,但低碳链~中碳链的脂肪酸系聚甘油脂肪酸酯其抗菌作用比甘油酯弱。聚甘油脂肪酸酯对肉毒杆菌和耐热性细菌有很强的抗菌作用,但随聚甘油脂肪酸酯中脂肪酸残基种类的不同而有所差异。如十聚甘油单月桂酸酯和十聚甘油单肉豆蔻酸酯对厌气性细菌中耐热性最强的热嗜酸梭菌抗菌作用最强,而对好气性耐热细菌嗜热脂肪杆菌仅能抑制细菌生长。因此,聚甘油脂肪酸酯的抗菌作用应按照食品的不同组成来选择聚甘油脂肪酸酯和确定最适添加量。聚甘油脂肪酸酯亦可作为食品着色助剂,如用水溶性染料将油进行热稳定着色或将染料变成亲油性时,可使用聚甘油脂肪酸酯。此外聚甘油脂肪酸酯还可用作口香糖和奶油糖果的软化剂,防止咀嚼时粘牙,并赋予塑性和柔软感。聚甘油脂肪酸酯还可作鱼类、肉类加工制品的品质改良剂,如鱼肉、畜肉加工时使用聚甘油脂肪酸酯可提高其弹性,使肉质细腻。还可作水果、蔬菜剥皮处理剂以及蔗糖浓缩过程中的消泡剂等。 
    2.日用化学工业 
     (1)洗涤剂:聚甘油脂肪酸酯的去污能力不如聚氧乙烯型非离子表面活性剂,但却优于蔗糖酯。市场上出售的餐具、果蔬用中性洗涤剂,洗后残留的中性洗涤剂在安全性方面存在问题。而由聚甘油脂肪酸酯组成的洗涤剂,洗后即使有残留对人体也是安全的。如亲水性十聚甘油单月桂酸酯和十聚甘油单肉豆蔻酸酯无毒且不刺激皮肤与粘膜,最适用于作餐具、蔬菜和瓜果洗涤剂,比一般合成洗涤剂安全。 
    (2)化妆品:用聚甘油脂肪酸酯制成的各种化妆品、沐浴液、洗发香波等,对人体皮肤和毛发刺激性小、安全性高,可用作W/O型或O/W型乳化剂、稳定剂、保湿剂、分散剂等。 3.医药工业 
由于聚甘油脂肪酸酯具有良好的安全性、耐酸性、耐水解性和药理物质的相容性等特点,在医药工业中可用作乳化剂、增溶剂、分散剂和渗透剂。可以用作软膏、拴剂、散剂、片剂、针剂等的助剂。如硬脂酸系聚甘油脂肪酸酯具有调节粉末药剂的溶解能力,棕榈酸系和亚油酸系聚甘油脂肪酸酯对青光眼、便秘、抑制颠痫、降低血中胆固醇等均有疗效。 
    3.其它方面 
    (1)合成树脂与橡胶加工:利用聚甘油脂肪酸酯优良的耐热性能,可以作聚氯乙烯(PVC)或聚烯烃(EVA、PE)等树脂的增塑剂、稳定剂、润滑剂、抗静电剂、防滴剂。如聚甘油脂肪酸酯对EVA、PE等树脂具有防雾性能。在混合型中,油酸系聚甘油脂肪酸酯具有初期防雾作用,硬脂酸系聚甘油脂肪酸酯具有长期防雾作用;在涂敷型中,月桂酸系聚甘油脂肪酸酯的防雾性比较强。聚甘油脂肪酸酯作为防滴剂的主要成分用于PVC无滴农用膜的生产,无滴专用农用膜具有良好的透光性、防雾性。聚甘油脂肪酸酯还可作PVC或苯乙烯树脂的乳化聚合用乳化剂,以及天然橡胶与合成橡胶(如丁苯橡胶)的改良剂。 
    (2)轻工纺织:聚甘油脂肪酸酯可用作纤维柔软剂、抗静电剂,具有耐热、润滑等性能产品的改良剂。 
    (3)石油工业:用于润滑油、合成油等的油品加工。 
    (4)农用化学品;作为农药杀虫剂的分散剂、乳化剂,土壤稳定剂等。

 
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