多功能乳化剂——聚甘油脂肪酸酯

聚甘油脂肪酸酯作为一种来源天然、生物降解性好、安全性高的新型乳化剂,因具有天然、安全性高、HLB 值范围宽、乳化稳定性好、肤感独特等诸多优点,目前在食品、 日化、医药等领域应用广泛。近年来, 随着“绿色化学”概 念的兴起, 此类乳化剂的研究引起关注, 并取得了一定的进展。

合成方法

聚甘油脂肪酸酯可以通过聚甘油的一个或者多 个羟基与脂肪酸的酯化反应来合成，也可以通过聚甘油与油脂或脂肪酸甲酯的酯交换反应来制备现阶段聚甘油酯的合成一般分两步进行：步先合成聚甘油，主要以甘油为原料，在少量碱催化下脱水得到聚合度2~10的黄色或褐色的黏稠状聚甘油混 合物；第二步合成聚甘油酯，主要方法有化学法和酯酶法。

1. 化学法合成

化学法广泛应用于工业生产中，主要包括脂肪酸 直接酯化法和油脂酯交换法。前者以脂肪酸和精制聚甘油为原料，于专用反应釜中充分搅拌混合，在高温 和惰性气体保护的条件下发生反应，所用脂肪酸可以 是硬脂酸、棕榈酸、油酸和月桂酸等。后者通常以碱 为催化剂，油脂和聚甘油醇为原料，在高温条件下反应。化学法操作简单，生产成本低，酯化率高，但是 在高温及强酸强碱作用下容易产生不良副产物，不易后续分离纯化，且反应随机性大。

2. 酯酶法合成

固体催化剂和离子液体等新型催化剂具有良好的催化性能且可重复使用，应用前景良好。近年来，以脂肪酶催化制备聚甘油酯的绿色合成 方法在国内外兴起。相比化学法， 酯酶法反应条件温和，副产物少，各物料容易分离， 有利于提高产品质量，但酶价格昂贵，不利于工业推 广，且由于反应温度较低，难以降低反应体系的黏 度，酯化率还有待提高。

聚甘油脂肪酸酯结构式

性质

1.物化性质

聚甘油酯常温下一般为固体、半固体或稠状液；色泽为白色到米黄色或褐色；呈油脂味到微甜味；加 热时可分散于水中；水解敏感性小，具有较强的热稳定性，抗酸；在含盐量较高环境时也有很好的乳化 性；常用聚甘油酯的碘值范围为1~75，皂化值范围 为68~180；聚甘油酯中的聚甘油的聚合程度越高，脂 肪酸的链长越短，酯化程度越低，则亲水性越强，反 之亲油性越强；食品级聚甘油酯的HLB值范围大约为 2~16，是HLB值最宽的乳化剂之一；与单甘酯等其它 乳化剂复配时，具有良好协同增效作用。

2.乳化性质

聚甘油脂肪酸酯的乳化性与其亲水亲油平衡值 ( hydrophile lipophilic balance，HLB 值) 有关，根据聚甘油的聚合度、脂肪酸碳链长度以及酯化度的不同， 其 HLB 值可为 2 ～ 16，即可作为亲水性乳化剂，也可作为亲油性乳化剂。乳化剂的碳链越长、 添加量越大，其乳化稳定性越好。其中，由长碳链脂肪酸聚甘油酯作为乳化剂制备的乳液平均粒径最 小，具有的稳定性。

3.安全性

FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会对聚甘油 酯进行了评价，认为聚甘油酯属于低毒类产品，具有 高安全性，我国已将其作为食品乳化剂列入了食品添加剂使用卫生标准（GB 2760—2014）。

4.抑菌性

聚甘油脂肪酸酯具有较强的抑菌作用，能有效抑制细菌、酵母等真菌的生长。在不同碳链长度的二聚甘油脂 肪酸酯中，二聚甘油单月桂酸酯对单核细胞增生李斯特菌的抑菌活性最高，其次是二聚甘油单肉豆蔻 酸酯和二聚甘油单癸酸酯，二聚甘油单棕榈酸酯在 质量分数小于等于 0. 04% 时，对单核细胞增生李斯 特菌没有抑制效果。同时，乳酸链球菌肽和二聚甘 油脂肪酸酯与植物精油复配使用，能增强植物精油的抑菌活性，从而可减少食品中防腐剂的添加量。

应用

一：功能性成分的包载与递送

聚甘油脂肪酸酯结构多样，由于甘油聚合度、脂肪酸碳链长度以及酯化度不同，其性质各异，HLB 值变化范围大，既可作为 O/W 型乳化剂，也可作为 W/O 型乳化剂，还可形成多重乳状液。因此，在药 物以及食品、化妆品功能性成分的包载和递送方面 具有广阔的应用前景。聚甘油脂肪酸酯作为乳化 剂，中碳链三脂肪酸甘油酯作为油相，在乙醇、1-丙 醇等短链醇作为助表面活性剂的条件下，能形成稳 定的微乳液，可用于胰岛素等蛋白质类药物的包载 和递送。

二：油脂结晶调节

油脂存在同质多晶现象，即存在多种同质多晶型，不同的同质多晶体具有不同的性质，合适的同质 多晶体对于油脂加工来说非常重要。聚甘油脂肪酸 酯结构丰富，不同的聚甘油脂肪酸酯对于油脂结晶 调节作用不尽相同。

三：面包烘焙调理剂和柔软剂

聚甘油脂肪酸酯用作面包制作过程中的面团调理剂和面包柔软剂，可使面包蓬松、柔软。

四：起泡和稳泡作用

泡沫的产生和稳定是食品工业中的重要问题。在很多产品中，例如冰淇淋、面包和蛋糕等，气泡的 产生可获得理想的质地和密度。聚甘油脂肪酸酯具有其他食品乳化剂少有的优良起泡和稳泡性能，有其他食品乳化剂少有的优良起泡和稳泡性能，在食品加工过程中可产生独特的气泡组织，起到良好的充气作用。比如当它用在酵母起发的烘焙食品中 时，能有效增大烘烤面积，从而有效改善烘焙食品的品质。聚甘油脂肪酸酯与脂肪酸单甘酯复配，具有优良的起泡和泡沫稳定性。

聚甘油酯在食品中的用量

聚甘油脂肪酸酯来源天然、生物降解性好、安全 性高，而且具有品种多样、多功能、性质可调节等优势，可满足多种应用需求，应用范围广，符合食品乳 化剂绿色、安全、功能化的发展趋势，具有广阔的应 用前景。聚甘油脂 肪酸酯的结构变化丰富，对于其构效关系、应用基础 性能的研究还不够深入和全面。聚甘油脂肪酸酯的 性质与应用的相关基础理论还不够明确，比如乳化 稳定机理、泡沫稳定机理、抑菌机理及其与淀粉、蛋 白质等食品组分的相互作用机制等均有待进一步深 入研究，以期为聚甘油脂肪酸酯在食品、化妆品、医 药等领域的应用提供理论支持。