542-44-9 / 甘油脂肪酸酯類乳化劑

甘油與脂肪酸的酯，根據構成脂肪酸的種類和酯鏈的位置，甘油脂肪酸酯有很多種，有單酯、雙酯和三酯，其中三酯(三油酸酯)一般為單酯、雙酯和三酯的混合物。單甘酯有醋酸單甘酯、乳酸單甘酯、二乙酰酒石酸單甘酯、琥珀酸單甘酯、硬脂酸單甘酯等。乳化劑主要使用單甘酯，特別是硬脂酸單甘酯(Glycerol monostearate)。

1. 性狀
甘油脂肪酸酯為白至淡黃色的粉末、塊或半流體、黏稠體，無臭、無味，不溶于水，但與熱水強烈振蕩混合時可分散在水中呈乳化狀，溶于乙醇和熱脂肪油，HLB值3.8，為W/O型乳化劑。一般商品有兩種規格，混合酯單甘酯含量40%～60%，分子蒸餾單甘酯含量90%以上。

2. 使用范圍
甘油脂肪酸酯是最早和最廣泛使用的乳化劑，不僅可以用于油和水的乳化，還作為表面活性劑，用于消泡目的。單甘酯為W/O型乳化劑，因自身乳化能力強，單獨或與蔗糖脂肪酸酯一起使用時可作O/W乳化劑。在含油脂和蛋白質的飲料，例如豆乳、花生乳等飲料中，蒸餾單甘酯可提高溶解度和穩定性，具有乳化和乳化穩定的作用。在冰淇淋中，蒸餾單甘酯與100%蔗糖酯混合，用量0.1%～0.3%時，可改善冰淇淋的口感和品質。

乳化劑種類很多，世界各國許可使用的品種不完全相同。中國許可使用12種，日本15種，美國30種。生產和銷售量最大的是甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯和卵磷脂 5種。尤以前兩種更為突出，主要是因為它們毒性低，效果好，價格合理。

甘油脂肪酸酯類
甘油脂肪酸酯類又稱脂肪酸甘油酯類、甘油酯類。脂肪酸甘油酯通常指由甘油和脂肪酸(飽和的或不飽和的)所形成的酯。甘油又名丙三醇，有三個羥基，有三官能特性。三個羥基有兩個伯羥基一個仲羥基，這些羥基和脂肪酸進行酯化反應，根據接合的脂肪酸基的分子數，可以形成兩種位置異構的脂肪酸單甘油酯[2]和[3]，兩種位置異構的二酯[4]和[5]，一種三酯[1]。[2] 稱為α-脂肪酸單甘油酯，[3]稱為β-脂肪酸單甘油酯，[4]稱為 α，β-脂肪酸二甘油酯，[5]稱為 α，γ-脂肪酸二甘油酯，[1]稱為 α，β，γ-脂肪酸三甘油酯，高級脂肪酸(高碳數)的甘油酯是天然油脂的主要成分。根據脂肪酸的碳數及與甘油接合的脂肪酸分子數不同，所形成的脂肪酸甘油酯的形態也不同，有粘稠狀的液體、半流動性液體(凝膠狀)、蠟狀固體和固體粉末。無嗅。無味。甘油酯為中性物質，不溶于水，溶于有機溶劑。能水解。單酯和二酯與水一起振蕩可乳化，而三酯卻無乳化能力。甘油酯是一種非離子型表面活性劑，但是甲酸、乙酸、丙酸單甘油酯無表面活性。本條目只討論單酯和二酯。甘油酯的顏色與酯化度和脂肪酸基的性質有關，有無色、白色、淺黃色、灰色、黃褐色等。甘油酯的熔點：單酯>二酯>三酯。甘油酯的溶解性取決于單酯、二酯在混合物中的比例，同時也與脂肪酸基的種類(飽和的或不飽和的)有關，總的來說，不溶于水和甘油。單、二酯是具有表面活性的非離子型表面活性劑，用作油包水型乳化劑。能與油脂、蛋白質、碳水化合物發生作用。甘油單、二酯在酸、堿和脂酶的催化作用下，可以水解，在堿作用下水解后生成脂肪酸的堿金屬鹽和甘油，在酸作用下水解時，生成游離的脂肪酸和甘油，在酶作用下水解時，最后也生成游離的脂肪酸和甘油。這三種水解過程，進行得很快，如果催化劑足夠時，水解可進行得很完全;不用酸、堿和酶，雖然也可水解，但進行得很慢。

用途：
脂肪酸甘油酯(主要指單酯、二酯) 主要用作食品添加劑，用于食品的乳化劑、分散劑、增稠劑、消泡劑、乳化食品的穩定劑，大量用于餅干、糖果、巧克力、奶粉、冰淇淋、醬油、豆乳等方面，就乳化穩定性而言，單飽和酰基甘油酯能使乳化的水滴周圍形成強韌的膜，存放數年也不會變壞。也用于化妝品、洗滌劑、肥皂、醫藥、纖維柔軟及防靜電等方面。用于食品時，多為硬脂酸甘油酯，用于化妝品時多為棕櫚酸、油酸、亞油酸的甘油酯，用于醫藥時多為硬脂酸，用于洗滌劑及肥皂時多為肉豆蔻酸。

制備方法

1853年即由貝特羅特(Berthelot) 在實驗室制出，但其工業化生產直到1929年才由美國公司實現。
①直接酯化。以脂肪酸和甘油為原料，按摩爾比1∶1～1∶3在堿催化劑(NaOH)存在下，直接酯化，反應溫度 190～200℃，產品中單酯為30%～40%。
②酯交換法。以油脂與甘油為原料，在催化劑氫氧化鈉作用下，經加熱180～250℃進行酯交換反應，產品中單酯為40%～50%。
③磷酸中和法。以油脂和甘油為原料，在氮氣流中加熱至200～220℃，反應完成后，用磷酸中和，冷卻至90℃，除去游離的脂肪酸后，再在150℃下短時間加熱，除去雜質及揮發性物質。
④溶劑法。以甘油和脂肪酸為原料，以二烷為溶劑，以硫酸為催化劑，在100～105℃ 下直接酯化，產品單酯含量78%。
⑤高溫硼酸絡合物法。以甘油和脂肪酸為原料，以脂肪酸丙二醇絡硼酸酯為催化劑，在260℃下直接酯化，反應完成后，以苯為萃取劑進行提純。
⑥ 生物法。以甘油、脂肪酸為原料，以胰酶為催化劑進行反應。上述方法的產品均為單酯、二酯的混合物，如欲制得單酯，再將混合物進行分子蒸餾。

常用食品乳化劑 硬脂酸乳酸鈣、硬脂酸乳酸鈉、甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、大豆磷脂、乳酸單甘油酯、酒石酸單甘油酯、琥珀酸單甘油酯等。

乳酰化甘油脂肪酸酯類
乳酰化甘油脂肪酸酯類又稱乳酰化甘油酯類、乳酸和脂肪酸甘油酯類，簡稱Lactem。指甘油中的三個羥基有一個或兩個與乳酸基結合，有一個或兩個與脂肪酸結合，而形成的同時具有乳酸基和脂肪酸基的甘油酯，其代表式如[1]所示。式中R1、R2、R3可分別為脂肪酸基、乳酸基或氫。它們可能形成三種酯，其中R1 為脂肪酸基、R2為氫、R3為乳酸基所構成的酯如[2];R1為脂肪酸基、R2、R3均為乳酸基所構成的酯如[3];R1、R2為脂肪酸基、R3為乳酸基所構成的酯如[4]。[2]稱為γ-乳酰化甘油-α-脂肪酸一酯，[3]稱為β，γ-二乳酰化甘油-α-脂肪酸一酯，[4]稱為γ-乳酰化甘油-α，β-脂肪酸二酯。
乳酰化甘油脂肪酸酯類的性質與乳酰化度(一乳酰化或二乳酰化)有關，同時也與結合的脂肪酸的性質(飽和的或不飽和的、長鏈的或短鏈的)及酯化度(單酯或雙酯)有關。顏色有白色至淺黃色至黃褐色。有透明的油狀液體至粘稠液體至凝膠至蠟狀固體等不同形態。無嗅或略有油脂氣味。微苦。其熔點較相應的甘油脂肪酸酯稍低。不溶于水，但可分散于熱水中，溶于熱乙醇、異丙醇、二甲苯及植物油中。溶解度取決于酯化度及溫度。從分子結構而言，親油基部分占優勢，是油包水型(W/O)乳化劑。在酸、堿和脂肪分解酶的作用下，可發生催化水解作用。酸催化水解時，生成游離的脂肪酸、乳酸和甘油;堿催化水解時，生成脂肪酸的堿金屬鹽、乳酸的堿金屬鹽和甘油;酶催化水解時，最終也生成游離的脂肪酸、乳酸和甘油。催化水解的速度很快且很完全。在一定溫度下也能進行非催化水解，但速度緩慢，因此，在含水體系中使用時，如欲長期貯存，必須注意它的水解。乳酰化甘油脂肪酸酯另一特點是其在食品體系中具有充氣作用，因此，廣泛用于充氣量起重要作用的食品中。
乳酰化甘油脂肪酸酯類廣泛用作食品的乳化劑和穩定劑。

以上信息參考資料
安家駒 主編;包文滁,王伯英,李順平 合編.實用精細化工辭典.北京：中國輕工業出版社.2000.第705-706頁.