甘油脂肪酸酯类乳化剂

甘油与脂肪酸的酯，根据构成脂肪酸的种类和酯链的位置，甘油脂肪酸酯有很多种，有单酯、双酯和三酯，其中三酯(三油酸酯)一般为单酯、双酯和三酯的混合物。单甘酯有醋酸单甘酯、乳酸单甘酯、二乙酰酒石酸单甘酯、琥珀酸单甘酯、硬脂酸单甘酯等。乳化剂主要使用单甘酯，特别是硬脂酸单甘酯(Glycerol monostearate)。

1. 性状
甘油脂肪酸酯为白至淡黄色的粉末、块或半流体、黏稠体，无臭、无味，不溶于水，但与热水强烈振荡混合时可分散在水中呈乳化状，溶于乙醇和热脂肪油，HLB值3.8，为W/O型乳化剂。一般商品有两种规格，混合酯单甘酯含量40%～60%，分子蒸馏单甘酯含量90%以上。
 
2. 使用范围
甘油脂肪酸酯是最早和最广泛使用的乳化剂，不仅可以用于油和水的乳化，还作为表面活性剂，用于消泡目的。单甘酯为W/O型乳化剂，因自身乳化能力强，单独或与蔗糖脂肪酸酯一起使用时可作O/W乳化剂。在含油脂和蛋白质的饮料，例如豆乳、花生乳等饮料中，蒸馏单甘酯可提高溶解度和稳定性，具有乳化和乳化稳定的作用。在冰淇淋中，蒸馏单甘酯与100%蔗糖酯混合，用量0.1%～0.3%时，可改善冰淇淋的口感和品质。

乳化剂种类很多，世界各国许可使用的品种不完全相同。中国许可使用12种，日本15种，美国30种。生产和销售量的是甘油脂肪酸酯、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种。尤以前两种更为突出，主要是因为它们毒性低，效果好，价格合理。

甘油脂肪酸酯类
甘油脂肪酸酯类又称脂肪酸甘油酯类、甘油酯类。脂肪酸甘油酯通常指由甘油和脂肪酸(饱和的或不饱和的)所形成的酯。甘油又名丙三醇，有三个羟基，有三官能特性。三个羟基有两个伯羟基一个仲羟基，这些羟基和脂肪酸进行酯化反应，根据接合的脂肪酸基的分子数，可以形成两种位置异构的脂肪酸单甘油酯[2]和[3]，两种位置异构的二酯[4]和[5]，一种三酯[1]。[2] 称为α-脂肪酸单甘油酯，[3]称为β-脂肪酸单甘油酯，[4]称为 α，β-脂肪酸二甘油酯，[5]称为 α，γ-脂肪酸二甘油酯，[1]称为 α，β，γ-脂肪酸三甘油酯，高级脂肪酸(高碳数)的甘油酯是天然油脂的主要成分。根据脂肪酸的碳数及与甘油接合的脂肪酸分子数不同，所形成的脂肪酸甘油酯的形态也不同，有粘稠状的液体、半流动性液体(凝胶状)、蜡状固体和固体粉末。无嗅。无味。甘油酯为中性物质，不溶于水，溶于有机溶剂。能水解。单酯和二酯与水一起振荡可乳化，而三酯却无乳化能力。甘油酯是一种非离子型表面活性剂，但是甲酸、乙酸、丙酸单甘油酯无表面活性。本条目只讨论单酯和二酯。甘油酯的颜色与酯化度和脂肪酸基的性质有关，有无色、白色、浅黄色、灰色、黄褐色等。甘油酯的熔点：单酯>二酯>三酯。甘油酯的溶解性取决于单酯、二酯在混合物中的比例，同时也与脂肪酸基的种类(饱和的或不饱和的)有关，总的来说，不溶于水和甘油。单、二酯是具有表面活性的非离子型表面活性剂，用作油包水型乳化剂。能与油脂、蛋白质、碳水化合物发生作用。甘油单、二酯在酸、碱和脂酶的催化作用下，可以水解，在碱作用下水解后生成脂肪酸的碱金属盐和甘油，在酸作用下水解时，生成游离的脂肪酸和甘油，在酶作用下水解时，最后也生成游离的脂肪酸和甘油。这三种水解过程，进行得很快，如果催化剂足够时，水解可进行得很完全;不用酸、碱和酶，虽然也可水解，但进行得很慢。

用途：
脂肪酸甘油酯(主要指单酯、二酯) 主要用作食品添加剂，用于食品的乳化剂、分散剂、增稠剂、消泡剂、乳化食品的稳定剂，大量用于饼干、糖果、巧克力、奶粉、冰淇淋、酱油、豆乳等方面，就乳化稳定性而言，单饱和酰基甘油酯能使乳化的水滴周围形成强韧的膜，存放数年也不会变坏。也用于化妆品、洗涤剂、肥皂、医药、纤维柔软及防静电等方面。用于食品时，多为硬脂酸甘油酯，用于化妆品时多为棕榈酸、油酸、亚油酸的甘油酯，用于医药时多为硬脂酸，用于洗涤剂及肥皂时多为肉豆蔻酸。

制备方法

1853年即由贝特罗特(Berthelot) 在实验室制出，但其工业化生产直到1929年才由美国公司实现。
①直接酯化。以脂肪酸和甘油为原料，按摩尔比1∶1～1∶3在碱催化剂(NaOH)存在下，直接酯化，反应温度 190～200℃，产品中单酯为30%～40%。
②酯交换法。以油脂与甘油为原料，在催化剂氢氧化钠作用下，经加热180～250℃进行酯交换反应，产品中单酯为40%～50%。
③磷酸中和法。以油脂和甘油为原料，在氮气流中加热至200～220℃，反应完成后，用磷酸中和，冷却至90℃，除去游离的脂肪酸后，再在150℃下短时间加热，除去杂质及挥发性物质。
④溶剂法。以甘油和脂肪酸为原料，以二烷为溶剂，以硫酸为催化剂，在100～105℃ 下直接酯化，产品单酯含量78%。
⑤高温硼酸络合物法。以甘油和脂肪酸为原料，以脂肪酸丙二醇络硼酸酯为催化剂，在260℃下直接酯化，反应完成后，以苯为萃取剂进行提纯。
⑥ 生物法。以甘油、脂肪酸为原料，以胰酶为催化剂进行反应。上述方法的产品均为单酯、二酯的混合物，如欲制得单酯，再将混合物进行分子蒸馏。

常用食品乳化剂 硬脂酸乳酸钙、硬脂酸乳酸钠、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、乳酸单甘油酯、酒石酸单甘油酯、琥珀酸单甘油酯等。

乳酰化甘油脂肪酸酯类
乳酰化甘油脂肪酸酯类又称乳酰化甘油酯类、乳酸和脂肪酸甘油酯类，简称Lactem。指甘油中的三个羟基有一个或两个与乳酸基结合，有一个或两个与脂肪酸结合，而形成的同时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可分别为脂肪酸基、乳酸基或氢。它们可能形成三种酯，其中R1 为脂肪酸基、R2为氢、R3为乳酸基所构成的酯如[2];R1为脂肪酸基、R2、R3均为乳酸基所构成的酯如[3];R1、R2为脂肪酸基、R3为乳酸基所构成的酯如[4]。[2]称为γ-乳酰化甘油-α-脂肪酸一酯，[3]称为β，γ-二乳酰化甘油-α-脂肪酸一酯，[4]称为γ-乳酰化甘油-α，β-脂肪酸二酯。
乳酰化甘油脂肪酸酯类的性质与乳酰化度(一乳酰化或二乳酰化)有关，同时也与结合的脂肪酸的性质(饱和的或不饱和的、长链的或短链的)及酯化度(单酯或双酯)有关。颜色有白色至浅黄色至黄褐色。有透明的油状液体至粘稠液体至凝胶至蜡状固体等不同形态。无嗅或略有油脂气味。微苦。其熔点较相应的甘油脂肪酸酯稍低。不溶于水，但可分散于热水中，溶于热乙醇、异丙醇、二甲苯及植物油中。溶解度取决于酯化度及温度。从分子结构而言，亲油基部分占优势，是油包水型(W/O)乳化剂。在酸、碱和脂肪分解酶的作用下，可发生催化水解作用。酸催化水解时，生成游离的脂肪酸、乳酸和甘油;碱催化水解时，生成脂肪酸的碱金属盐、乳酸的碱金属盐和甘油;酶催化水解时，最终也生成游离的脂肪酸、乳酸和甘油。催化水解的速度很快且很完全。在一定温度下也能进行非催化水解，但速度缓慢，因此，在含水体系中使用时，如欲长期贮存，必须注意它的水解。乳酰化甘油脂肪酸酯另一特点是其在食品体系中具有充气作用，因此，广泛用于充气量起重要作用的食品中。
乳酰化甘油脂肪酸酯类广泛用作食品的乳化剂和稳定剂。

以上信息参考资料
安家驹 主编;包文滁,王伯英,李顺平 合编.实用精细化工辞典.北京：中国轻工业出版社.2000.第705-706页.