[科普中國(guó)]-單甘酯

單脂肪酸甘油酯(monoacylglyceride，MAC)簡(jiǎn)稱(chēng)單甘酯，是一類(lèi)重要的非離子型表面活性劑。它含有一個(gè)親油的長(zhǎng)鏈烷基和兩個(gè)親水的羥基，因而具有良好的表面活性，可以作為乳化劑應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。近來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，某些單甘酯表現(xiàn)出一定的抗菌特性，這使得單甘酯研究和開(kāi)發(fā)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。例如月桂酸單甘酯，具有廣譜抗菌性，而且安全性高、性能穩(wěn)定，同時(shí)表面活性也較強(qiáng)，近年來(lái)已經(jīng)在美國(guó)、德國(guó)、日本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，并作為食品防腐劑投放市場(chǎng)。1

性質(zhì)單甘油脂肪酸酯又稱(chēng)單甘酯，是一分子甘油和一分子脂肪酸酯化而成，其分子結(jié)構(gòu)式如下：

在常溫下，單甘酯是白色或淡黃色的固體，略帶苦味，不溶于水，溶于氯仿、乙酸乙酯、乙醇、苯及多種氯化烴等有機(jī)溶劑中。

單甘酯分子中有兩個(gè)親水性的羥基(OH)和一個(gè)親油性的烴基(R)．從而使得它具有優(yōu)良的乳化性能．它屬于非離子型表面活性劑。HLB值在3～5之間，具有消泡性、親油性，是w/o型乳化劑。

近年來(lái)市售的單甘酯多為未經(jīng)蒸餾的初級(jí)產(chǎn)品。它實(shí)際上是單甘酯、雙甘酯和少量三甘酯的混合物。由于雙甘酯分子中只有一個(gè)羥基，親水性太弱，乳化能力低，而三甘酯即油脂根本無(wú)乳化能力，所以產(chǎn)品中真正起乳化作用的是甘油一酸酯。因這種產(chǎn)品中單甘酯含量相對(duì)較低(50%以下)，故其應(yīng)用范圍受到很大限制。相比之下，經(jīng)蒸餾的高純單甘酯(含量超過(guò)90%)性能較佳，能滿足各種不同要求。隨著蒸餾技術(shù)的不斷進(jìn)步，這種單干酯的產(chǎn)量將會(huì)逐年提高。

單干酯的應(yīng)用單甘酯是一種非離子型的表面活性劑，具有乳化、潤(rùn)滑、松軟及潤(rùn)濕等優(yōu)良性能，且無(wú)毒，廣泛應(yīng)用于食品加工和化妝品的乳化劑。

1、應(yīng)用于食品，單干酯被認(rèn)為是最安全的食品添加劑。

2、應(yīng)用于護(hù)膚脂、冷霜、乳劑、發(fā)乳等化妝品和醫(yī)藥藥膏的乳化劑，纖維整理劑，聚乙烯、聚丙烯、泡沫聚苯乙烯等的抗靜電劑等。

3、甘油單月桂酸酯與山梨酸復(fù)配可用于肉制品、乳制品和啤酒中的防腐劑、水果保鮮劑等。

4、甘油單油酸酯用于精密機(jī)件防銹潤(rùn)滑劑、食品添加劑等。高純單甘酯可用于PVC塑料加工中作內(nèi)潤(rùn)滑劑。2

單甘酯酶法合成的基本方法單甘酯的工業(yè)化生產(chǎn)主要采用化學(xué)法。化學(xué)法合成單甘酯通常產(chǎn)率低、能耗高、產(chǎn)品色澤深而且有異味。為了獲得較高質(zhì)量和產(chǎn)量的單甘酯，近年來(lái)，人們開(kāi)始探索以脂肪酶為催化劑，在較低溫度下合成單甘酯的新途徑。酶法合成單甘酯具有許多優(yōu)點(diǎn)，如反應(yīng)條件溫和、能耗低和產(chǎn)品純度高，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了大量的相關(guān)研究，但是仍然存在單甘酯產(chǎn)率較低，合成所用設(shè)備結(jié)構(gòu)、溶劑系統(tǒng)以及操作過(guò)程過(guò)于復(fù)雜等不足之處，目前多數(shù)研究還處于實(shí)驗(yàn)階段，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

國(guó)內(nèi)外的研究者以天然油脂、脂肪酸和甘油等為原料，利用生物催化劑脂肪酶，在有或無(wú)有機(jī)溶劑體系中，通過(guò)油脂水解或醇解、脂肪酸與甘油酯化和甘油解等多種反應(yīng)途徑合成單甘酯。脂肪酶在有機(jī)相中合成單甘酯的途徑主要有如下幾種。

1、水解法指天然油脂或三甘酯通過(guò)水解作用生成單甘酯的過(guò)程。水解法最主要的問(wèn)題是單甘酯產(chǎn)率較低，原因是每產(chǎn)生lmol單甘酯則生成2mol脂肪酸，脂肪酸抑制酰基轉(zhuǎn)移從而阻止水解反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。

2、酯化或轉(zhuǎn)酯反應(yīng)指甘油與脂肪酸或脂肪酸酯通過(guò)酯化或轉(zhuǎn)酯反應(yīng)產(chǎn)生單甘酯的過(guò)程。酯化或轉(zhuǎn)酯反應(yīng)的關(guān)鍵是控制初步酯化產(chǎn)品單甘酯不被進(jìn)一步酯化成雙酯或三酯，所以生成的單甘酯應(yīng)及時(shí)從反應(yīng)體系中分離出去，以提高單甘酯產(chǎn)率。

3、甘油解法指以天然油脂或三甘酯和甘油為底物合成單甘酯的過(guò)程。甘油解反應(yīng)具有最高理論產(chǎn)率，因?yàn)槊? molTAG(三甘酯)消耗2mol甘油，同時(shí)能夠產(chǎn)生3moI單甘酯。1

單甘酯系列產(chǎn)品單甘酯作為在食品和其他行業(yè)廣泛使用的添加劑，目前市場(chǎng)已開(kāi)發(fā)出系列產(chǎn)品．主要有普通單甘酯，高純(蒸餾)單甘酯和單甘酯的衍生物產(chǎn)品等，現(xiàn)介紹如下：

(一)普通單甘酯

普通單甘酯即由酯化法或醇解法得到的未經(jīng)蒸餾或提純處理的單甘酯初級(jí)產(chǎn)品，它是單甘酯和雙甘酯及其它組份的混合物，其中單甘酯含量一般為35～40%，雙甘酯約為35～45%，酯約為10～15%，游離甘油為1～7%。由于單干酯的實(shí)際含量較低，故只能作為一般工業(yè)用。

(二)高純單甘酯
作為工業(yè)用的普通單甘酯，一般含量為35~40%，最高不會(huì)超過(guò)60%。為提高單甘酯的用途，需對(duì)普通單甘酯進(jìn)行提純處理，提純的方法是除去催化劑和甘油，再經(jīng)高分子蒸餾，最后得到單甘酯含量在90%以上的高純單甘酯。

除去催化劑的方法是將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻到125℃左右，加入一定量的磷酸，以中和催化劑。

脫甘油時(shí)，一般在薄膜蒸發(fā)器中進(jìn)行，先在殘壓0.13~0.25kPa(1~2mmHg)，溫度140℃下，從混合物中分離氣態(tài)產(chǎn)物、水和部分甘汕(脫氣)，然后在高真空(靠多級(jí)蒸汽真空泵建立)下蒸餾出甘油，游離脂肪酸和部分短碳鏈單甘酯。此時(shí)設(shè)備的操作條件為：殘壓0.013~0.039kPa(0.1~0.3mmHg)，溫度160℃左右。

經(jīng)初步分離蒸餾后的產(chǎn)品含60%左右的單甘酯，要得到90%以上的單甘酯，還要用薄膜蒸發(fā)器在三級(jí)分子蒸餾裝置上制備，設(shè)備中的溫度范圍為205~210℃，殘壓0.0013~0.0039kPa(0.01~0.03mmHg)。

（三）單甘油酯的衍生物

純度較高的單甘油酯，可與醋酸、乳酸、檸檬酸、酒石酸等有機(jī)酸再進(jìn)行酯化，形成多種單甘油脂的銜生物，成為多種特殊用途的乳化劑。

1、單甘酯的二乙?；狨?/p>

單甘酯的二乙?；狨辄S色片狀固體或棕色的軟膏，主要用作面包工業(yè)的改性劑。把它加入面包中，能促進(jìn)油脂的均勻分布，防止烙烤時(shí)麩質(zhì)和淀粉糊發(fā)粘。

2、單甘酯的乳酸酯
單甘酯和乳酸酯主要用于糖漿和面包工業(yè)中。

3、單甘油酯的聚氧乙烯醚

單甘油酯聚氧乙烯醚的分散性、乳化力、起泡力和滲透力均很好，可用作油膏和乳狀液的乳化劑和穩(wěn)定劑，也可作香料、色素、藥品的加溶劑。它可由單甘油酯與環(huán)氧乙烷反應(yīng)制得。

4、單甘酯的水合物
這種產(chǎn)品是蒸餾單甘酯在水中的乳狀液，在外部形態(tài)上它是一種具有弱醋酸味的白色柔軟物，它主要用于面包和通心粉制品的生產(chǎn)。單甘酯的水化物與面粉中的淀粉能生成一種復(fù)雜的化合物，從而阻止面包變硬。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大學(xué)