A poliglicerin-zsírsavészter egy zöld, biztonságos és többfunkciós, nem ionos emulgeálószer, amelyet az ENSZ Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezete és az Egészségügyi Világszervezet (FAO/WHO), valamint az Európai Unió, az Egyesült Államok, Japán és Kína engedélyezett élelmiszer-adalékanyagként való felhasználásra.

A poliglicerin-zsírsavésztereket zsírsavak és származékaik poliglicerinnel való reakciójával állítják elő, a nyersanyagok természetes megújuló erőforrásokból származnak, és teljesen biológiailag lebonthatók. Kiváló emulgeáló, habosító, kristályosodást szabályozó és bakteriosztatikus tulajdonságai miatt széles körben használják az élelmiszer-, gyógyszer- és kozmetikai iparban, amelyek közvetlenül kapcsolódnak a nemzeti egészséghez, valamint más ipari területeken.

A poliglicerin-zsírsavészterek kémiai szerkezete és fizikai-kémiai tulajdonságai a poliglicerin polimerizációs fokával, a zsírsav típusával és az észteresítési fokkal függnek össze, amelyek közül: a poliglicerin polimerizációs foka általában 2-10; a zsírsav szénlánc hossza általában 6-18, és a szénlánc lehet telített vagy telítetlen, és lehet egyenes láncú vagy elágazó láncú is; ezen kívül a hidroxilészterezés foka lehet mono-, di- és poliészter stb, így egy sor szerkezetileg változatos, különböző tulajdonságú anyagot lehet kapni. Ezenkívül a hidroxilcsoportok észteresítésének mértéke lehet mono-, di- és poliészterek stb., ami különböző szerkezetű és tulajdonságú poliglicerin-zsírsavészter emulgeálószerek sorozatához vezethet, amelyek megfelelnek a különböző alkalmazások igényeinek.

A poliglicerin-zsírsavészterek tulajdonságai

1.Biztonság

1978-ban az ENSZ Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezetének és az Egészségügyi Világszervezetnek az élelmiszer-adalékanyagokkal foglalkozó közös szakértői bizottsága (JECFA) 25 mg/(testtömeg-kilogramm) elfogadható napi bevitelt (ADI) állapított meg a poliglicerin-zsírsavészterekre.

2017-ben az Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság (EFSA) élelmiszer-adalékanyagokkal foglalkozó testülete újraértékelte a poliglicerin-zsírsavészterek élelmiszer-adalékanyagként való biztonságosságát.

A poliglicerin-zsírsavészterek a gyomor-bélrendszerben szinte teljesen poliglicerinné és zsírsavakká hidrolizálódnak, és a rendelkezésre álló vizsgálatokban a poliglicerinnel és a zsírsavakkal kapcsolatban nem észleltek mellékhatásokat.

A poliglicerin-zsírsav-észterek szintén nem mutattak mellékhatásokat a rövid távú szubkrónikus vagy krónikus toxicitási vizsgálatokban, a legnagyobb vizsgált dózis 9000 mg/(kg testtömeg), illetve 2500 mg/(kg testtömeg) volt.

A rendelkezésre álló vizsgálatok eredményei alapján a poliglicerin-zsírsavészterek esetében nem találtak genotoxicitást vagy reprodukciós toxicitást. Ezért a testület úgy ítélte meg, hogy a poliglicerin-zsírsavészterek mint élelmiszer-adalékanyagok a jelenlegi felhasználási szint és tartomány mellett nem jelentenek biztonsági problémát, és nincs szükség ADI-értékek meghatározására.

2. Felületi interfész tulajdonságai

A poliglicerin zsírsavészterek molekulaszerkezetében lévő zsírsavmaradványok részben lipofil csoportokként, a poliglicerin vázán lévő szabad hidroxilcsoportok pedig hidrofil csoportokként működnek, amelyek kiváló felületi aktivitással rendelkeznek, és jelentősen csökkentik a vizes oldat felületi feszültségét, valamint az olaj és a víz közötti határfelületi feszültséget, így az emulgeálás, a habzás és a szennyeződésmentesítés tulajdonságait hozzák létre.

2.3 Emulgeálás

A poliglicerin zsírsavészter emulgeáló tulajdonsága a hidrofil-lipofil egyensúlyához (HLB-érték) kapcsolódik, a poliglicerin polimerizációs fokának, a zsírsav szénlánc hosszának és az észteresítési foknak megfelelően a HLB-érték 2～16 lehet, hidrofil emulgeálószerként használható, lipofil emulgeálószerként is használható.

2.4 Baktériumok gátlása

A kiváló emulgeáló tulajdonságok mellett a poliglicerin-zsírsavészterek erős bakteriosztatikus hatással is rendelkeznek, hatékonyan gátolják a baktériumok, élesztőgombák és más gombák növekedését.

Poliglicerin-zsírsavészterek alkalmazása

1. Funkcionális komponensek tokozása és szállítása

A poliglicerin-zsírsavészterek változatos szerkezetűek, és a glicerin polimerizációjának, a zsírsav szénlánc-hosszának és az észterezésnek a különböző fokai miatt különböző tulajdonságokkal rendelkeznek, a HLB-érték széles skálán változhat, és mind O/W-típusú emulgeálószerként, mind W/O-típusú emulgeálószerként használhatók, és többszörös emulziókat is képezhetnek.

Ezért széleskörű alkalmazási lehetőségük van a gyógyszerek, valamint az élelmiszerekben és kozmetikumokban használt funkcionális összetevők kapszulázása és szállítása terén. A poliglicerin-zsírsavészter mint emulgeálószer, közepes szénláncú három zsírsav glicerinészter mint olajfázis, etanol, 1-propanol és más rövid szénláncú alkoholok mint kofelületaktív anyag mellett stabil mikroemulziót képezhet, amely fehérje gyógyszerek, például inzulin kapszulázására és adagolására használható.

2.Lipid kristályosodás szabályozása

A zsírok és olajok homogén polikristályos jelenséggel rendelkeznek, azaz különböző homogén polikristályos típusok vannak, a különböző homogén polikristályos testek különböző tulajdonságokkal rendelkeznek, a megfelelő homogén polikristályos test nagyon fontos a zsírok és olajok feldolgozásához. A poliglicerin-zsírsavészterek gazdag szerkezetűek, és a különböző poliglicerin-zsírsavészterek különböző hatással vannak a zsírok és olajok kristályosodására: Sakamoto et al. a dekaglicerin-deka-behenát (HLB-érték 2,3) és a dekaglicerin-hepta-behenát (HLB-érték 4.) hatását vizsgálta.3) hatását a pálmaolaj kristályosodására, és az eredmények azt mutatták, hogy a 1% poliglicerin-behenát hozzáadásával készült pálmaolajok pálmaolaj-kristályai kisebbek voltak, és a kristályok száma nagyobb volt, mint a poliglicerin-behenát hozzáadása nélküli olajok kristályainak száma, amelyek nagyobbak voltak, mint a poliglicerin-behenátot tartalmazó pálmaolajoké. Az eredmények azt mutatták, hogy a 1% poliglicerin-behenátot tartalmazó pálmaolajok kristályai kisebbek voltak, és a kristályok száma nagyobb volt, mint a poliglicerin-zsírsavészter nélküli pálmaolajok kristályainak száma, ami azt jelezte, hogy a poliglicerin-behenát elősegítheti a pálmaolajok kristálymagjainak kialakulását, de gátolja a kristályok növekedését.

3. Kenyérsütő kondicionáló és lágyítószer

A poliglicerin-zsírsavésztereket tésztakondicionálóként és kenyérlágyítóként használják a kenyérkészítés során, amelyek a kenyeret pihe-puha és lágyabbá tehetik.Garti és munkatársai megállapították, hogy a poliglicerin-zsírsavészterek növelhetik a kenyér térfogatát, és a poliglicerin-laurát hozzáadása jobban növelte a kenyér térfogatát, mint a poliglicerin-sztearát és a poliglicerin-oleát.

Miyamoto és munkatársai hat különböző szénlánc-hosszúságú dekamer poliglicerin-monofasav-észter hatását vizsgálták a tészta tulajdonságaira és a sütésre. A dekaglicerin-monofasav-észterek hozzáadása jelentősen növelte a kovászos tészta gázmegkötő képességét és a kenyér térfogatát a zsírsav-monogliceridekhez képest, de ez a hatás a szénlánc-hossz növekedésével gyengült. Az erjesztett tészták mikroszkópos megfigyelése azt mutatta, hogy a dekaglicerin-monoglicerid zsírsavészterek hozzáadásával a gluténmátrix megvastagodott, és a keményítőszemcsék nagy részét jól fedte a gluténmátrix. Az eredmények azt sugallják, hogy a dekaglicerin-monogagsav-észter tésztakondicionálóként használható a gluténképződés elősegítésére és lágyítóként a kenyér keménységének megakadályozására.

4.Foaming és habstabilizálás

A habképződés és a stabilizálás fontos kérdés az élelmiszeriparban. Számos termékben, például fagylaltban, kenyérben és süteményben a buborékok létrehozásával érhető el a kívánt textúra és sűrűség. A poliglicerin-zsírsavészterek kiváló habképző és stabilizáló tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek más élelmiszer-emulgeálószerekben ritkán fordulnak elő, és olyan egyedi buborékszerveződést képesek létrehozni, amely jó levegőztetést biztosít az élelmiszer-feldolgozás során. Például, ha élesztőindítós pékárukban használják, hatékonyan növelheti a sütési felületet, így hatékonyan javíthatja a pékáruk minőségét. A zsírsav-monogliceridekkel kevert poliglicerin-zsírsavészterek kiváló habzással és habstabilitással rendelkeznek, és széleskörű alkalmazási lehetőségekkel rendelkeznek az élelmiszeriparban, különösen a sütőipari termékekben.

Összefoglaló és kilátások

A poliglicerin-zsírsavészterek természetes eredetűek, jó biológiai lebonthatóságúak, nagy biztonságúak, és rendelkeznek a változatosság, a multifunkcionalitás és az állítható tulajdonságok előnyeivel, amelyek megfelelnek a különböző alkalmazások igényeinek, széles körű alkalmazásokkal, és összhangban vannak az élelmiszer-emulgeálószerek zöld, biztonságos és funkcionalizált fejlesztési trendjével, és széles alkalmazási kilátásokkal rendelkeznek.

Jelenleg a poliglicerin-zsírsavészter ipari előállítása főként a hagyományos kémiai szintézisfolyamatot alkalmazza, katalizátorként szervetlen lúggal, amelynek hiányosságai a magas energiafogyasztás, a nagyfokú szennyezés, a rossz termékminőség stb., és már nem felel meg a fenntartható fejlődés követelményeinek. A szilárd katalizátorokon, ionos folyadékokon és lipázokon alapuló zöld szintéziseljárás még mindig a laboratóriumi kutatás szakaszában van, és az iparosítással kapcsolatos legfontosabb technikai problémák még nem megoldottak.

A poliglicerin-zsírsavészterek szerkezete változatos, és a szerkezeti kapcsolatuk és az alapvető tulajdonságaik alkalmazásának kutatása nem elég mély és átfogó. A poliglicerin-zsírsavészterek tulajdonságaival és alkalmazásaival kapcsolatos alapvető elméletek nem eléggé világosak, például az emulzió stabilizációs mechanizmusa, a habstabilizációs mechanizmus, a bakteriosztatikus mechanizmus és a keményítővel, fehérjével és más élelmiszer-összetevőkkel való kölcsönhatási mechanizmusa további mélyreható vizsgálatot igényel annak érdekében, hogy elméleti támogatást nyújtson a poliglicerin-zsírsavészterek élelmiszer-, kozmetikai, gyógyászati és egyéb területeken történő alkalmazásához.