15 de agosto de 2024 Mrzhao

El éster poliglicérico de ácidos grasos es un emulsionante no iónico ecológico, seguro y multifuncional, que ha sido aprobado por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación y la Organización Mundial de la Salud (FAO/OMS), así como por la Unión Europea, Estados Unidos, Japón y China para su uso como aditivo alimentario.

Los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol se producen mediante la reacción de ácidos grasos y sus derivados con poliglicerol, las materias primas proceden de recursos naturales renovables, y pueden ser completamente biodegradables. Debido a sus excelentes propiedades emulsionantes, espumantes, reguladoras de la cristalización y bacteriostáticas, se utiliza ampliamente en las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética, directamente relacionadas con la salud nacional, así como en otros campos industriales.

La estructura química y las propiedades fisicoquímicas de los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol están relacionadas con el grado de polimerización del poliglicerol, el tipo de ácido graso y el grado de esterificación, entre los cuales: el grado de polimerización del poliglicerol es generalmente de 2-10; la longitud de la cadena de carbono del ácido graso es generalmente de 6-18, y la cadena de carbono puede ser saturada o insaturada, y también puede ser una cadena recta o con una cadena ramificada; además, el grado de esterificación del hidroxilo puede ser mono-, di-, y poliésteres, etc., de modo que puede obtenerse una serie de propiedades estructuralmente diversas y diferentes. Además, el grado de esterificación de los grupos hidroxilo puede ser mono-, di- y poliésteres, etc., lo que puede dar lugar a una serie de emulsionantes de ésteres poliglicerólicos de ácidos grasos con diversas estructuras y propiedades para satisfacer las necesidades de diversas aplicaciones.

Propiedades de los ésteres poliglicéricos de ácidos grasos

1. Seguridad

En 1978, el Comité Mixto de Expertos en Aditivos Alimentarios de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación y la Organización Mundial de la Salud (JECFA) estableció una Ingesta Diaria Admisible (IDA) para los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol de 25 mg/(kg de masa corporal).

En 2017, la seguridad de los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol como aditivos alimentarios fue reevaluada por el Panel de Aditivos Alimentarios de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA).

Los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol se hidrolizan casi completamente a poliglicerol y ácidos grasos en el tracto gastrointestinal, y en los estudios disponibles no se observaron reacciones adversas al poliglicerol y los ácidos grasos.

Tampoco se observaron efectos secundarios de los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol en estudios de toxicidad subcrónica o crónica a corto plazo, siendo las dosis más altas probadas de 9000 mg/(kg de masa corporal) y 2500 mg/(kg de masa corporal), respectivamente.

Basándose en los resultados de los estudios disponibles, no se encontró genotoxicidad ni toxicidad reproductiva para los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol. Por lo tanto, el Grupo consideró que los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol como aditivos alimentarios no planteaban problemas de seguridad en el nivel y la gama de uso actuales y que no era necesario especificar valores de IDA.

2. Propiedades de la interfaz de superficie

Los residuos de ácidos grasos en la estructura molecular de los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol se utilizan en parte como grupos lipófilos, y los grupos hidroxilo libres en el esqueleto de poliglicerol se utilizan como grupos hidrófilos, que tienen una excelente actividad superficial, y pueden reducir significativamente la tensión superficial de la solución acuosa, así como la tensión interfacial entre el aceite y el agua, generando así las propiedades de emulsificación, formación de espuma y descontaminación.

2.3 Emulsificación

La propiedad emulsionante del éster de ácido graso de poliglicerol está relacionada con su equilibrio lipófilo hidrófilo (valor HLB), según el grado de polimerización del poliglicerol, la longitud de la cadena carbonada del ácido graso y el grado de esterificación, su valor HLB puede ser de 2~16, puede utilizarse como emulsionante hidrófilo, también puede utilizarse como emulsionante lipófilo.

2.4 Inhibición de bacterias

Además de excelentes propiedades emulsionantes, los ésteres poliglicerólicos de ácidos grasos también tienen un fuerte efecto bacteriostático, pueden inhibir eficazmente el crecimiento de bacterias, levaduras y otros hongos.

Aplicación de los ésteres poliglicéricos de ácidos grasos

1. Encapsulación y suministro de componentes funcionales

Los ésteres poliglicerólicos de ácidos grasos tienen estructuras diversas, y debido a los diferentes grados de polimerización del glicerol, la longitud de la cadena de carbono del ácido graso y la esterificación, tienen propiedades diferentes, con una amplia gama de cambios en el valor HLB, y pueden utilizarse como emulsionantes de tipo O/W y de tipo W/O, y también pueden formar emulsiones múltiples.

Por lo tanto, tienen una amplia perspectiva de aplicación en la encapsulación y administración de fármacos, así como ingredientes funcionales en alimentos y cosméticos. El éster de ácido graso de poliglicerol como emulsionante, éster de glicerol de tres ácidos grasos de cadena media de carbono como fase oleosa, bajo la condición de etanol, 1-propanol y otros alcoholes de cadena corta como co-surfactante, puede formar micro-emulsión estable, que puede ser utilizado para la encapsulación y la entrega de fármacos de proteínas tales como la insulina.

2.Regulación de la cristalización de lípidos

Las grasas y los aceites tienen fenómeno policristalino homogéneo, es decir, hay una variedad de tipo policristalino homogéneo, diferente cuerpo policristalino homogéneo tiene diferentes propiedades, el cuerpo policristalino homogéneo adecuado es muy importante para el procesamiento de grasas y aceites. Sakamoto et al. estudiaron el efecto del deca-behenato de decaglicerol (valor HLB 2,3) y del hepta-behenato de decaglicerol (valor HLB 4,3) en la cristalización de grasas y aceites.3) sobre la cristalización del aceite de palma, y los resultados mostraron que los cristales de aceite de palma de los aceites de palma con adición de 1% de behenato de poliglicerol eran más pequeños y el número de cristales era mayor que el número de cristales de los aceites sin adición de behenato de poliglicerol, que eran mayores que los de los aceites de palma con behenato de poliglicerol. Los resultados mostraron que los cristales del aceite de palma con behenato de poliglicerol 1% eran más pequeños, y el número de cristales era mayor que el número de cristales del aceite de palma sin éster de ácidos grasos de poliglicerol, lo que indicaba que el behenato de poliglicerol podía promover la formación de núcleos de cristales de aceite de palma pero inhibir el crecimiento de cristales.

3. Acondicionador y suavizante de pan

Garti et al. descubrieron que los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol pueden aumentar el volumen del pan, y que la adición de laurato de poliglicerol aumenta el volumen del pan más que el estearato de poliglicerol y el oleato de poliglicerol.

Miyamoto et al. investigaron el efecto de seis ésteres monofatídicos de poliglicerol decaméricos con diferentes longitudes de cadena de carbono sobre las propiedades de la masa y el horneado. La adición de ésteres monofatídicos de decaglicerol aumentó significativamente la capacidad de retención de gas de la masa leudada y el volumen del pan en comparación con los monoglicéridos de ácidos grasos, pero este efecto se debilitó al aumentar la longitud de la cadena de carbono. La observación microscópica de las masas fermentadas reveló que la matriz de gluten se espesaba con la adición de ésteres monoglicéridos de ácidos grasos de decaglicerol y que la mayoría de los gránulos de almidón estaban bien cubiertos por la matriz de gluten. Los resultados sugieren que el éster monoglicérido de ácido graso de decaglicerol puede utilizarse como acondicionador de la masa para promover la formación de gluten y como suavizante para evitar que el pan se vuelva firme.

4.Espumado y estabilización de la espuma

La generación y estabilización de espuma son cuestiones importantes en la industria alimentaria. En muchos productos, como helados, pan y pasteles, la generación de burbujas permite obtener la textura y densidad deseadas. Los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol tienen excelentes propiedades espumantes y estabilizadoras que raramente se encuentran en otros emulsionantes alimentarios, y pueden producir una organización de burbujas única que proporciona una buena aireación durante el procesado de los alimentos. Por ejemplo, cuando se utiliza en productos de panadería de levadura de arranque, puede aumentar eficazmente el área de cocción, mejorando así eficazmente la calidad de los productos de panadería. Los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol compuestos con monoglicéridos de ácidos grasos tienen una excelente formación de espuma y estabilidad de la espuma, y tienen amplias perspectivas de aplicación en la industria alimentaria, especialmente en productos de panadería.

Resumen y perspectivas

Los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol son de origen natural, buena biodegradabilidad, alta seguridad, y tienen las ventajas de la variedad, multifuncionalidad y propiedades ajustables, que pueden satisfacer las necesidades de una variedad de aplicaciones, con una amplia gama de aplicaciones, y están en consonancia con la tendencia de desarrollo de los emulsionantes alimentarios que son ecológicos, seguros y funcionalizados, y tienen una amplia perspectiva de aplicación.

En la actualidad, la producción industrial de éster de ácidos grasos de poliglicerol adopta principalmente el proceso de síntesis química tradicional con álcali inorgánico como catalizador, que presenta las deficiencias de un elevado consumo de energía, alta contaminación, mala calidad del producto, etc., y ya no puede cumplir los requisitos del desarrollo sostenible. El proceso de síntesis verde basado en catalizadores sólidos, líquidos iónicos y lipasas se encuentra todavía en fase de investigación en laboratorio, y aún no se han resuelto los problemas técnicos clave relacionados con la industrialización.

La estructura de los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol es rica en variaciones, y la investigación sobre su relación estructural y la aplicación de sus propiedades básicas no es lo suficientemente profunda y exhaustiva. Las teorías básicas relacionadas con las propiedades y aplicaciones de los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol no están suficientemente claras, como el mecanismo de estabilización de la emulsión, el mecanismo de estabilización de la espuma, el mecanismo bacteriostático y su mecanismo de interacción con el almidón, las proteínas y otros componentes de los alimentos deben investigarse más a fondo, con el fin de proporcionar apoyo teórico para la aplicación de los ésteres de ácidos grasos de poliglicerol en los campos de la alimentación, la cosmética, la medicina y otros campos.

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