聚甘油脂肪酸酯

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聚甘油脂肪酸酯( PGFE ) 简称聚甘油酯,系由聚甘油与脂肪酸形成酯,是一类新型、高效、性能优良多羟基酯类非离子型表面活性剂

聚甘油脂肪酸酯的结构

  

目录

聚甘油脂肪酸酯的制法

聚甘油脂肪酸酯通常用直接酯化反应制造,根据各种聚甘油的聚合度、脂肪酸的种类、酯化度的不同组合,可得到从亲水性到亲油性的多种酯,可按要求调节酯的HLB值。酯化反应可在无催化剂或在碱催化剂存在下,在200度以上的温度进行。为了得到色、味好的制品, 在反应中加亚硫酸盐,用热稳定性好的脂肪酸,用脂肪酶合成方法等,根据用途改变精制度。为了得到高质量的聚甘油脂肪酸酯, 最重要的是使用质量好的聚甘油,特别是对高聚合度的聚甘油酯乎十聚甘油的质量不同,得到的酯的质量有很大变化,聚甘油的精制必须充分。

聚甘油缩合蓖麻醇酸酯是将蓖麻酸( 蓖麻油脂肪酸) 加热脱水,使3~6分子缩合物和聚甘油酯化而合成的, 反应条件和聚甘油脂肪酸酯的情况相同。  

性质

作为甘油脂肪酸酯系列产品中聚甘油酯,其乳化性能比单甘油酯优越得多,原因就在于聚甘油酯有更多亲水性羟基;且其亲水性随甘油聚合度增加而增强,亲油性随脂肪酸烷基不 同而不同,所以通过改变聚甘油聚合度、脂肪酸种类及酯化度,可得到一系列HLB值( 亲水亲油平衡值) 由1~20,从亲油性到亲水性不同性能聚甘油酯产品, 以适于各种特殊用途。聚甘油酯外观从淡黄色油状液体至蜡状固体,这与其结合脂肪酸有关。聚甘油酯兼有亲水、亲油双重特性,具有良好乳化、分散、湿润、稳定、起泡等多重性能。在人体代谢过程中可分解,从而参与代谢,被人体利用,具有高度安全性,是一类高效安全添,被联合国粮农组织和世界卫生组织( FAO/WHO) 推荐使用。同时聚甘油酯在酸性、碱性和中性环境中相当稳定,遇含盐量较高时也有很好乳化性。聚甘油酯无色、无味、 不易发生水解,对产品外观、气味均无不 良影响;可与其它乳化剂复配,具有良好协同增效作用,因而广泛应用于食品、日化、石油、纺织、涂料、塑料、农药、橡胶、医药等领域。近年来,聚甘油酯已成为迅速发展一类非离子表面活性剂。

聚甘油脂肪酸酯的典型品种和一般性质

  

应用

1、在食品工业应用

聚甘油脂肪酸酯是近二三十年才发展起来新型乳化剂,到目前为止,食品工业是其应用最为广泛领域。其功能主要有:乳化、粘度调节、结晶调整、品质改良,抗菌等作用。

1、乳酸、豆乳饮料

聚甘油脂肪酸酯在中性p H值范围内乳化性能与高HLB值蔗糖酯相当, 但随着酸性增加, 蔗糖酯水溶液会发生凝聚作用,而聚甘油酯乳化性能则越来越好,即使在pH值很小时也不会产生这些现象。聚甘油 酯还具有 良好抗菌作用, 中碳链脂肪酸( C8 ~C12) 聚甘油酯对细菌、霉菌、酵母菌等有很强抗菌作用。添加于含油脂或蛋白质饮料中, 能显著提高饮料稳定性和分散性,改善罐装饮料质量,延长保质期,从而制成口感好、性能稳定、耐热性好产品。例如,在罐装咖啡中,使用八聚甘油硬脂酸酯和十聚甘油棕榈酸酯对引起变质嗜热脂肪芽孢杆菌凝结芽孢杆菌和耐热性芽孢杆菌具有 良好抑菌作用, 从而解决罐装咖啡不能耐受高温杀菌而易酸败变质问题。另外,六聚甘油单辛酸酯对枯草杆菌有较强杀菌作用,其水溶性也好,故在水性食品( 如豆乳之类) 中,不但杀菌性好,且使用方便。 此外,三聚甘油单硬脂酸酯直接用于含油脂或蛋白质饮料中, 如杏仁奶、 核桃仁奶、椰子汁、 花生奶和可可奶等饮料中,作为乳化剂和稳定剂,能显著提高稳定性,防止产生沉淀、分层、油圈等现象,可改善产品均一性和口感, 延长保质期 。

2、冰淇淋

近年来我国冰淇淋工业发展迅速 ,以三聚甘油单硬脂酸酯为代表聚甘油酯取代原来单甘油酯、卵磷脂吐温8 0等。三聚甘油单硬脂酸酯是制作优质冰淇淋非常理想乳化剂和稳定剂,能使产 品外观光滑、干湿适当、膨胀率高、各组份混合均匀、口感细腻滑润,且耐热性、保型性都好,避免在生产过程中冰淇淋冰晶产生和生长,改善口感。添加量一般为0.1 %~0.3% 。

3、面包、蛋糕西点、饼干

聚甘油酯不但有改善淀粉粘度等性质,同时还具 有防止淀粉老化作用, 因而可用于淀粉质食品品质改良,即可用作面粉改良剂和乳化剂,加入聚甘油酯后能有效改善面包或饼干纹理结构,防止油脂渗出,提高产品质量。也可配制成蛋糕发泡剂,帮助打搅起泡, 制出结构细腻、容积明显增大蛋糕和西点, 并延长制品保鲜期。例如,十聚甘油单月桂酸酯对淀粉有防老 化作用,改善面包、点心类食品加工质量,能降低淀粉粘性, 提高耐冲击力; 在面团醒发和面糊制备过程中增加充气量,使气孔均匀,增加烘烤体积,同时可使油脂、水和糖在面团中分散更均匀,使面包变得松软,并改善其风味和咀嚼口感。关于聚甘油酯与这些淀粉质食品其它作用仍在继续研究。

4、奶糖、巧克力、油脂

聚甘油酯具有抑制或促进结晶化作用,因此聚甘油酯出现对油脂和糖果、巧克力等油脂制品生产工艺产生很大影响。例如,高酯化度十聚甘油十硬脂酸酯具有抑制结晶作用,相反,低酯化度如六聚甘油五硬脂酸酯具有促进结晶效果 。通过调整聚甘油酯酯化度,不必改变油脂特性就可调节结晶速度,并可改善油脂质量,使其晶粒细微、具有光泽。在奶糖和含脂 量较高硬糖生产中,加入聚甘油酯后,可防止油脂分 离渗出,提高糖果保形性,同时使产品形成许多均匀 细密气隙,使产品富有弹性。例如,三聚甘油单硬脂酸酯在试验与实践中表现,都证明其不但能起乳化剂作用,且对非液态脂肪物料体系产生充气作用,物料比重可从1.1降至 0.5 ~0.7,这对糖果和巧克力复合外衣及其夹心物料带来很大变化。且聚甘油酯乳化、分散能力也优于一般常用糖果乳化剂。巧克力是可可粉和糖在可可脂中悬浮物, 在温度高时, 巧克力糖表面有渗流现象,这是由于不均匀造成。添加聚甘油酯后就可使脂肪晶体分散均匀,从而克服 以上缺点,同时还能降低熔融巧克力粘度及屈服点,使其加工工艺更加方便;聚甘油酯加入还能抑制巧克力油脂晶,防止巧克力起霜, 提高其脆性和保形性。最近三菱化学食品公司正致力研究利用聚甘油酯对油脂结晶调节功能, 以提高乳状液( 乳化液) 制品耐冷藏与冷冻性, 进一步研究高效新乳化剂。

5、肉类制品

添加聚甘油酯能使肉类制品脂肪类物质更好分散和稳定,易于加工,且能明显抑制产品析水、收缩和硬化;在制作香肠等肉制 品时,可有效防止淀粉回生、老化,改善制品口感,延长制品保质期。聚甘油酯还可作为肉类制品品质改良剂,如鱼肉、畜肉加工时使用聚甘油酯,可提高其弹性, 使肉质细腻;聚甘油酯与单甘油酯按5 0:5 0比例混合,所形成混合物有很好成膜性,可直接用于涂膜保鲜,在肉制品表面形成一层密封保护薄膜, 延缓肉制品失水、干耗变质,也可防止微生物引起腐败,同时不影响肉制品食用效果。

6、其它

除上述应用外,聚甘油酯可作食品着色剂,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; 也可用于果冻尤其是酸性水果果冻类产品,具有防止果冻类制品水离析效果。此外,聚甘油酯还可用于口香糖和奶油糖果生产,改善其混炼性能,降低混炼温度,缩短混炼时间,使糖内部结构均匀、质地细腻、防止咀嚼时粘牙,并赋予塑性柔软感, 提高口感风味;还可作水果、蔬菜剥皮处理剂及蔗糖浓缩过程消泡剂等。  

2、在日化工业中应用

1、洗涤剂

聚甘油酯去污能力不如聚氧乙烯型非离子表面活性剂,但优于蔗糖酯。市场出售用于清洗餐具、 果蔬中性洗涤剂,洗后残留中性洗涤剂在安全性方面存在问题; 而由聚甘油酯组成洗涤剂,洗后即使有残留,对人体也安全。如亲水性十聚甘油单月桂酸酯和十聚甘油单豆蔻酸酯,由于其无毒且不刺激皮肤与粘膜,所以最适于作餐具、蔬菜和瓜果洗涤剂,比一般合成洗涤剂安全。用洗皿实验法得到去污力试验结果显示,十聚甘油单豆蔻酸酯具有良好去污力。聚甘油酯类洗涤剂诸多性能尚在研究和开发中,最近,三菱化学株式会社开发用于洗涤剂聚甘油脂肪酸酯和含有该物质洗涤剂,该类洗涤剂中包含不少于2 %重量聚甘油酯, 具有高度安全性和较强去污力,并能在5℃下保持透明一周或更长。

2、化妆品

聚甘油酯可用于各种化妆品、如洗面奶、香皂、浴液、洗发香波、口红等,刺激性小、安全性高,它可作为W/O型或O/W 型乳化剂 增溶剂、稳定剂、保湿剂分散剂等, 能显著提高产品质量。由于其对人体皮肤和毛发无刺激, 安全性高, 使皮肤和毛发具有柔软感和平滑舒适感, 因此还适于高级化妆品和儿童化妆品。日清奥利友株式会社关于使用微乳化剂基础化妆品提案中所用化妆品复合原料是用聚甘油酯和SalacosP-8 ( 棕榈酸乙基己酯) 调配而成微乳化制剂,该制剂具有诸多优越性能:(1) 具有透明化:添加到化妆水或水性美容液中,不但能赋予润滑效果且不影响外观;(2) 水嫩润滑效果:使用后,感觉水嫩清爽,同时聚甘油酯和SalacosP- 8能迅速渗透到肌肤保持滋润;(3)柔软效果:可达到提高肌肤柔软性预期效果,且能增强对下一步使用护肤品吸收;同时添加聚甘油酯化妆水也是具有清爽和润滑效果高级化妆水。  

3、在医药工业中应用

由于聚甘油酯具有良好安全性、耐酸性、耐水解性和药理物质相容性等特点,因此在医药工业中可用作乳化剂、增溶剂、分散剂和渗透剂等,还可用作软膏、 栓剂散剂、片剂、针剂等助剂。例如,硬脂酸系聚甘油酯具有调节粉末药剂溶解能力;棕榈酸系和亚油酸系聚甘油酯对青光眼便秘、抑制癫痫、降低血中胆固醇等均有疗效 。  

4、其他方面应用

1、塑料、合成树脂与橡胶加工 利用聚甘油酯优良耐热性能,在树脂加工过程中,可用作聚氧乙烯或聚烯烃等树脂增塑剂、润滑剂、抗静电剂、防滴剂。如聚甘油酯对聚烯烃树脂具有防雾性能,在混合型中,油酸系聚甘油酯具有初期防雾作用,硬脂酸系聚甘油酯具有长期防雾作用;在涂敷型中,月桂酸系聚甘油酯防雾性较强。聚甘油酯作为防滴剂主要成分用于PVC无滴农用膜生产,无滴专用农用膜具有良好透光性、防雾性。聚甘油酯作为防滴栓主要成分用于聚氧乙烯或苯乙烯树脂的乳化聚合用乳化剂,及天然橡胶与合成橡胶( 如丁苯橡胶) 改良性方面。

2、造纸、轻工纺织

聚甘油酯可用作造纸类专用消泡剂,还可用作纤维柔软剂、抗静电剂,具有耐热、润滑等性能产品改良剂。此外,聚甘油酯还可用作农药杀虫剂分散剂、乳化剂,土壤稳定剂,及用于润滑油、合成油等油品加工等。

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