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聚甘油脂肪酸酯的應用

文章出處:未知 人氣:發表時間:2018-10-18 13:12

 早在二十世紀40年代,歐美等國就開始生産聚甘油脂肪酸酯,但由于當時産品的質量(如顔色、味道、氣味)不佳,在食品方面的應用受到限制。聚甘油脂肪酸酯作為食品添加劑出現在歐美市場大概是1960年。在日本,1965年開始研究開發聚甘油脂肪酸酯。到80年代,日本許多公司相繼對這種新型乳化劑應用進行開發,并獲得許多專利。近些年來,聚甘油脂肪酸酯以食品工業為主要應用對象正逐步擴大到日化、醫藥、紡織等工業部門。聯合國糧食及農業組織(FAO)與世界衛生組織(WHO)确認聚甘油脂肪酸酯為高安全性的食品添加劑。我國聚甘油脂肪酸酯的開發和應用起步比較晚,直到上個世紀80年代中期才偶爾見到關于聚甘油脂肪酸酯簡單的報道。近些年來我國在這方面的研究開發和應用取得了可喜成果,并開始步入工業化生産。作為甘油脂肪酸酯系列産品中的聚甘油脂肪酸酯,其乳化性能比脂肪酸單甘酯優越得多,原因就在于聚甘油脂肪酸酯中有更多的親水性羟基。通過适當選擇聚甘油的聚合度、脂肪酸的種類以及酯化度,可以得到從親油性到親水性的各種聚甘油脂肪酸酯産品。食品級聚甘油脂肪酸酯的HLB值範圍大約2~16。
    聚甘油脂肪酸酯是近三十年來發展起來的新型乳化劑。它的用途極為廣泛,而且不斷有新的用途在研究和開發中。其功能主要有:乳化作用、粘度調節作用、控制調整結晶作用、品質改良作用、抗菌作用等。日本生産的聚甘油脂肪酸酯大約80%用作食品添加劑,并在日化、醫藥、紡織等領域也逐步得到推廣應用,聚甘油脂肪酸酯的主要用途簡單介紹如下。 
    1.食品工業 
    (1)食品乳化劑:聚甘油脂肪酸酯作為食品乳化劑用量最大,應用也最廣。它可用作水包油型(O/W)、油包水型(W/O)或雙重乳化型(W/O/W或O/W/O)乳液的乳化劑。

    ①O/W型乳化劑:親水型聚甘油脂肪酸酯在中性範圍内的乳化性能與高HLB值的蔗糖脂肪酸酯大約相同或略差,但随着酸性的增加,聚甘油脂肪酸酯的乳化性能則越來越好。當PH值在3.5~5左右時,其乳化性和穩定性特别好。蔗糖酯水溶液因随酸或鹽的作用會發生凝聚作用或出現沉澱現象,而聚甘油脂肪酸酯即使在PH值很低時也不會産生這些現象。具有耐酸性的脂肪酸單甘酯存在耐鹽性差的缺點,而聚甘油脂肪酸酯适用于含酸或鹽的食品中作乳化劑。如國外流行的一種橘橙或酸奶型的具有酸味且産生清涼感的泡沫奶油,其HLB值為3.5~5,使蛋白質變性,乳化不穩定難于起泡,一般的乳化劑對酸不穩定,而使用十聚甘油單硬脂酸酯或與有機酸單甘酯并用,可以生産這種泡沫酸味奶油。親水型聚甘油脂肪酸酯單獨使用或與卵磷脂、單甘酯、蔗糖酯等一起使用時,可以改善O/W型乳液的穩定性、起泡性和保形性等。

    ②W/O型乳化劑:親油型甘油酯與W/O型乳化劑一樣,對油相較多的體系具有很好的乳化能力。可以用于流動性黃油、可塑性黃油、凍凝用黃油。

    ③雙重乳液:有W/O/W型乳液和O/W/O型乳液兩種。W/O/W型乳液是将W/O型分散在水中而形成的,在調整過程中,可利用高W/O性能的聚甘油脂肪酸酯。一般有兩種制備方法,一種方法是将聚甘油脂肪酸酯制成的W/O型乳液滴到親水性乳化劑水溶液中進行乳化的兩段乳化法;另一種方法是将水滴到溶有聚甘油脂肪酸酯的油脂中進行調整的一段乳化法(或稱轉相法)。與通常的乳化劑相比,用少量的聚甘油脂肪酸酯就可以制成穩定性好的乳化液。當今在低熱量、低脂肪類食品的研發中,雙重乳化技術的應用引起人們的重視,特别是W/O/W乳化技術在食品領域中的商品化。由于聚甘油脂肪酸酯的開發成功,使得雙重乳化技術推廣應用成為可能。使用PGPR比用其它乳化劑更少的添加量就可制成穩定的W/O/W型乳液。另外,聚甘油脂肪酸酯還可以用作O/W/O型乳液的乳化劑。目前,利用這種雙重乳化作用開發的食品有咖啡奶油、人造奶油、冰淇淋、飲料、蛋黃醬、調味汁等。 
    (2)結晶調整劑:聚甘油脂肪酸酯具有結晶化抑制作用或具有促進結晶化的效果。如高酯化度的十聚甘油十硬脂酸酯(12個羟基中有10個酯化)的聚甘油脂肪酸酯具有抑制結晶的作用。相反,低酯化度的六聚甘油五硬脂酸酯(8個羟基中有5個酯化)的聚甘油脂肪酸酯具有促進結晶的效果。通過調整聚甘油脂肪酸酯的酯化度,不必改變油脂的特性就可調節結晶速度,并可改善油脂的質量,使其晶粒細微、具有光澤。如在巧克力的儲存過程中,由于溫度變化在其表面浮現出油脂或砂糖的結晶,産生白斑或白色混濁狀并失去光澤,此現象稱之為“巧克力起霜”。如果在可可脂中加入1%聚甘油脂肪酸酯,可可脂迅速形成微細結晶,防止結晶生長,抑制可可脂結晶從Ⅴ型向Ⅵ型轉移(可可脂有六種晶型,其中Ⅵ型是造成可可脂起霜的主要原因),從而防止巧克力起霜。親水性聚甘油脂肪酸酯具有促進結晶化的效果,如四甘油單硬脂酸酯是α型結晶乳化劑。另外,親水性聚甘油脂肪酸酯還具有抗凍效果,可改善O/W型乳液的耐凍融性的作用。如用親水性聚甘油脂肪酸酯可以制造不使用蛋黃,但卻有蛋黃味道的調味醬,而且制成的調味醬具有耐凍融性。 
    (3)粘度調節劑:衆所周知,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。粘度調節劑可改善這些成分的分散性,形成平滑的組織結構,可使油脂與蔗糖間的摩擦力減小,從而使粘度降低、結晶穩定、防止起霜。增加可可脂配比可使粘度降低,但生産成本增高。為了降低成本,可添加卵磷脂或蔗糖酯,但效果欠佳。使用親油性聚甘油脂肪酸酯,其降低粘度的能力優于卵磷脂和蔗糖酯。巧克力的粘度由塑性粘度和塑變值來表征,親油性聚甘油脂肪酸酯降低塑變值的效果特别明顯。如果聚甘油脂肪酸酯與卵磷脂合用,發揮協同作用,則降低粘度的效果更佳。另外,聚甘油脂肪酸酯還具有降低含蛋白質的O/W型乳液粘度的作用。 
    (4)澱粉改良劑:聚甘油脂肪酸酯不但有改善澱粉粘度等性質,最主要的是具有防止澱粉老化的作用,因而可用于澱粉類食品的品質改良方面。盡管聚甘油脂肪酸酯對澱粉防老化作用機理目前食品專家尚無一緻的看法,但其良好的加工性能和品質優良的食品已經在廣泛的生産實踐中得到證實。如十聚甘油單月桂酸酯對澱粉有防老化作用,可改善面包、點心類食品的加工質量。能降低澱粉的粘性,提高耐沖擊性,增加烘烤容積,使面包變得松軟,并改善食品風味和咀嚼口感。關于聚甘油脂肪酸酯與澱粉的作用機制及應用在研究中。 
    (5)其他方面:聚甘油脂肪酸酯具有良好的抗菌作用。日本學者大量的實驗結果表明:中等鍊長(C8~12)脂肪酸系聚甘油脂肪酸酯對細菌、黴菌、酵母菌等有較強的抗菌作用,但低碳鍊~中碳鍊的脂肪酸系聚甘油脂肪酸酯其抗菌作用比甘油酯弱。聚甘油脂肪酸酯對肉毒杆菌和耐熱性細菌有很強的抗菌作用,但随聚甘油脂肪酸酯中脂肪酸殘基種類的不同而有所差異。如十聚甘油單月桂酸酯和十聚甘油單肉豆蔻酸酯對厭氣性細菌中耐熱性最強的熱嗜酸梭菌抗菌作用最強,而對好氣性耐熱細菌嗜熱脂肪杆菌僅能抑制細菌生長。因此,聚甘油脂肪酸酯的抗菌作用應按照食品的不同組成來選擇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為食品着色助劑,如用水溶性染料将油進行熱穩定着色或将染料變成親油性時,可使用聚甘油脂肪酸酯。此外聚甘油脂肪酸酯還可用作口香糖和奶油糖果的軟化劑,防止咀嚼時粘牙,并賦予塑性和柔軟感。聚甘油脂肪酸酯還可作魚類、肉類加工制品的品質改良劑,如魚肉、畜肉加工時使用聚甘油脂肪酸酯可提高其彈性,使肉質細膩。還可作水果、蔬菜剝皮處理劑以及蔗糖濃縮過程中的消泡劑等。 
    2.日用化學工業 
     (1)洗滌劑:聚甘油脂肪酸酯的去污能力不如聚氧乙烯型非離子表面活性劑,但卻優于蔗糖酯。市場上出售的餐具、果蔬用中性洗滌劑,洗後殘留的中性洗滌劑在安全性方面存在問題。而由聚甘油脂肪酸酯組成的洗滌劑,洗後即使有殘留對人體也是安全的。如親水性十聚甘油單月桂酸酯和十聚甘油單肉豆蔻酸酯無毒且不刺激皮膚與粘膜,最适用于作餐具、蔬菜和瓜果洗滌劑,比一般合成洗滌劑安全。 
    (2)化妝品:用聚甘油脂肪酸酯制成的各種化妝品、沐浴液、洗發香波等,對人體皮膚和毛發刺激性小、安全性高,可用作W/O型或O/W型乳化劑、穩定劑、保濕劑、分散劑等。 3.醫藥工業 
由于聚甘油脂肪酸酯具有良好的安全性、耐酸性、耐水解性和藥理物質的相容性等特點,在醫藥工業中可用作乳化劑、增溶劑、分散劑和滲透劑。可以用作軟膏、拴劑、散劑、片劑、針劑等的助劑。如硬脂酸系聚甘油脂肪酸酯具有調節粉末藥劑的溶解能力,棕榈酸系和亞油酸系聚甘油脂肪酸酯對青光眼、便秘、抑制颠痫、降低血中膽固醇等均有療效。 
    3.其它方面 
    (1)合成樹脂與橡膠加工:利用聚甘油脂肪酸酯優良的耐熱性能,可以作聚氯乙烯(PVC)或聚烯烴(EVA、PE)等樹脂的增塑劑、穩定劑、潤滑劑、抗靜電劑、防滴劑。如聚甘油脂肪酸酯對EVA、PE等樹脂具有防霧性能。在混合型中,油酸系聚甘油脂肪酸酯具有初期防霧作用,硬脂酸系聚甘油脂肪酸酯具有長期防霧作用;在塗敷型中,月桂酸系聚甘油脂肪酸酯的防霧性比較強。聚甘油脂肪酸酯作為防滴劑的主要成分用于PVC無滴農用膜的生産,無滴專用農用膜具有良好的透光性、防霧性。聚甘油脂肪酸酯還可作PVC或苯乙烯樹脂的乳化聚合用乳化劑,以及天然橡膠與合成橡膠(如丁苯橡膠)的改良劑。 
    (2)輕工紡織:聚甘油脂肪酸酯可用作纖維柔軟劑、抗靜電劑,具有耐熱、潤滑等性能産品的改良劑。 
    (3)石油工業:用于潤滑油、合成油等的油品加工。 
    (4)農用化學品;作為農藥殺蟲劑的分散劑、乳化劑,土壤穩定劑等。

 
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