Poligliserol yağ asidi esteri, Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü ve Dünya Sağlık Örgütü'nün (FAO/WHO) yanı sıra Avrupa Birliği, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve Çin tarafından gıda katkı maddesi olarak kullanımı onaylanmış yeşil, güvenli ve çok işlevli iyonik olmayan bir emülgatördür.

Poligliserol yağ asidi esterleri, yağ asitleri ve türevlerinin poligliserol ile reaksiyonu ile üretilir, hammaddeler doğal yenilenebilir kaynaklardan gelir ve tamamen biyolojik olarak parçalanabilir. Mükemmel emülsifikasyon, köpürme, kristalizasyon düzenleme ve bakteriyostatik özellikleri nedeniyle, ulusal sağlıkla doğrudan ilgili olan gıda, ilaç ve kozmetik endüstrilerinde ve diğer endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Poligliserol yağ asidi esterlerinin kimyasal yapısı ve fizikokimyasal özellikleri, poligliserolün polimerizasyon derecesi, yağ asidi türü ve esterleşme derecesi ile ilgilidir, bunlar arasında: poligliserolün polimerizasyon derecesi genellikle 2-10'dur; yağ asidinin karbon zinciri uzunluğu genellikle 6-18'dir ve karbon zinciri doymuş veya doymamış olabilir ve ayrıca düz bir zincir veya dallı bir zincir olabilir; ek olarak, hidroksil esterleşme derecesi mono-, di- ve polyesterler vb. olabilir, Böylece bir dizi yapısal olarak çeşitli, farklı özellikler elde edilebilir. Ek olarak, hidroksil gruplarının esterleşme derecesi mono-, di- ve poliesterler vb. olabilir, bu da çeşitli uygulamaların ihtiyaçlarını karşılamak için çeşitli yapı ve özelliklere sahip bir dizi poligliserol yağ asidi esterleri emülgatörüne yol açabilir.

Poligliserol yağ asidi esterlerinin özellikleri

1. Güvenlik

1978 yılında, Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü ve Dünya Sağlık Örgütü Gıda Katkı Maddeleri Ortak Uzman Komitesi (JECFA) poligliserol yağ asidi esterleri için 25 mg/(kg vücut kütlesi) Kabul Edilebilir Günlük Alım Miktarı (ADI) belirlemiştir.

2017 yılında, poligliserol yağ asidi esterlerinin gıda katkı maddesi olarak güvenliği Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA) Gıda Katkı Maddeleri Paneli tarafından yeniden değerlendirilmiştir.

Poligliserol yağ asidi esterleri gastrointestinal sistemde neredeyse tamamen poligliserol ve yağ asitlerine hidrolize olur ve mevcut çalışmalarda poligliserol ve yağ asitlerine karşı herhangi bir advers reaksiyon gözlenmemiştir.

Poligliserol yağ asidi esterlerinin kısa süreli subkronik veya kronik toksisite çalışmalarında da yan etkileri gözlenmemiştir; test edilen en yüksek dozlar sırasıyla 9000 mg/(kg vücut kütlesi) ve 2500 mg/(kg vücut kütlesi)'dir.

Mevcut çalışmaların sonuçlarına göre, poligliserol yağ asidi esterleri için herhangi bir genotoksisite veya üreme toksisitesi bulunmamıştır. Bu nedenle Panel, gıda katkı maddesi olarak poligliserol yağ asidi esterlerinin mevcut kullanım düzeyi ve aralığında güvenlik sorunları oluşturmadığını ve ADI değerlerinin belirlenmesine gerek olmadığını düşünmüştür.

2. Yüzey Arayüz Özellikleri

Poligliserol yağ asidi esterlerinin moleküler yapısındaki yağ asidi kalıntıları kısmen lipofilik gruplar olarak kullanılır ve poligliserol iskeleti üzerindeki serbest hidroksil grupları, mükemmel yüzey aktivitesine sahip olan hidrofilik gruplar olarak kullanılır ve sulu çözeltinin yüzey geriliminin yanı sıra yağ ve su arasındaki ara yüzey gerilimini önemli ölçüde azaltabilir, böylece emülsifikasyon, köpürme ve dekontaminasyon özellikleri oluşturur.

2.3 Emülsifikasyon

Poligliserol yağ asidi esterinin emülsifiye edici özelliği, hidrofil lipofilik dengesi (HLB değeri) ile ilgilidir, poligliserolün polimerizasyon derecesine, yağ asidi karbon zincirinin uzunluğuna ve esterleşme derecesine göre, HLB değeri 2 ~ 16 olabilir, hidrofilik bir emülgatör olarak kullanılabilir, ayrıca lipofilik bir emülgatör olarak da kullanılabilir.

2.4 Bakteri inhibisyonu

Mükemmel emülsifiye edici özelliklere ek olarak, poligliserol yağ asidi esterleri de güçlü bakteriyostatik etkiye sahiptir, bakteri, maya ve diğer mantarların büyümesini etkili bir şekilde engelleyebilir.

Poligliserol yağ asidi esterlerinin uygulanması

1. Fonksiyonel bileşen kapsülleme ve dağıtımı

Poligliserol yağ asidi esterleri farklı yapılara sahiptir ve farklı gliserol polimerizasyon dereceleri, yağ asidi karbon zinciri uzunluğu ve esterleşme nedeniyle, HLB değerinde çok çeşitli değişikliklerle farklı özelliklere sahiptirler ve hem O/W tipi emülgatörler hem de W/O tipi emülgatörler olarak kullanılabilirler ve ayrıca çoklu emülsiyonlar oluşturabilirler.

Bu nedenle, ilaçların yanı sıra gıda ve kozmetikteki fonksiyonel bileşenlerin kapsüllenmesi ve dağıtımında geniş bir uygulama alanına sahiptirler. Emülgatör olarak poligliserol yağ asidi esteri, yağ fazı olarak orta karbon zincirli üç yağ asidi gliserol esteri, yardımcı yüzey aktif madde olarak etanol, 1-propanol ve diğer kısa zincirli alkoller koşulu altında, insülin gibi protein ilaçlarının kapsüllenmesi ve iletimi için kullanılabilen kararlı mikro emülsiyon oluşturabilir.

2. Lipid kristalizasyon düzenlemesi

Katı ve sıvı yağlar homojen polikristalin fenomenine sahiptir, yani çeşitli homojen polikristalin tipi vardır, farklı homojen polikristalin gövde farklı özelliklere sahiptir, uygun homojen polikristalin gövde katı ve sıvı yağların işlenmesi için çok önemlidir. Poligliserol yağ asidi esterleri yapı bakımından zengindir ve farklı poligliserol yağ asidi esterleri katı ve sıvı yağların kristalleşmesi üzerinde farklı etkilere sahiptir Sakamoto ve arkadaşları dekagliserol deka-behenat (HLB değeri 2.3) ve dekagliserol hepta-behenatın (HLB değeri 4.3) palmiye yağının kristalleşmesi üzerindeki etkisini incelemiş ve sonuçlar, 1% poligliserol behenat ilaveli palmiye yağlarının palmiye yağı kristallerinin daha küçük olduğunu ve kristal sayısının poligliserol behenat ilavesiz yağlardaki kristal sayısından daha büyük olduğunu ve poligliserol behenatlı palmiye yağlarınınkinden daha büyük olduğunu göstermiştir. Sonuçlar, 1% poligliserol behenat içeren palmiye yağı kristallerinin daha küçük olduğunu ve kristal sayısının poligliserol yağ asidi esteri içermeyen palmiye yağı kristal sayısından daha fazla olduğunu göstermiştir; bu da poligliserol behenatın palmiye yağı kristal çekirdeklerinin oluşumunu teşvik edebileceğini ancak kristallerin büyümesini engelleyebileceğini göstermiştir.

3. Ekmek pişirme kremi ve yumuşatıcısı

Poligliserol yağ asidi esterleri, ekmek yapım sürecinde hamur düzenleyici ve ekmek yumuşatıcı olarak kullanılır, bu da ekmeği kabarık ve yumuşak hale getirebilir. Garti ve arkadaşları, poligliserol yağ asidi esterlerinin ekmek hacmini artırabileceğini ve poligliserol laurat ilavesinin ekmek hacmini poligliserol stearat ve poligliserol oleattan daha fazla artırdığını bulmuşlardır.

Miyamoto ve arkadaşları, farklı karbon zinciri uzunluklarına sahip altı dekamerik poligliserol monofatty asit esterinin hamur özellikleri ve pişirme üzerindeki etkisini araştırmıştır. Dekagliserol monofatty asit esterlerinin eklenmesi, yağ asidi monogliseritlerine kıyasla mayalanmış hamurun gaz tutma kapasitesini ve ekmek hacmini önemli ölçüde artırmış, ancak bu etki artan karbon zinciri uzunluğu ile zayıflamıştır. Mayalanmış hamurların mikroskobik gözlemi, gluten matrisinin dekagliserol monogliserit yağ asidi esterlerinin eklenmesiyle kalınlaştığını ve nişasta granüllerinin çoğunun gluten matrisi tarafından iyi bir şekilde kaplandığını ortaya koymuştur. Sonuçlar, dekagliserol monofatty asit esterinin gluten oluşumunu teşvik etmek için bir hamur düzenleyici ve ekmeğin sertleşmesini önlemek için bir yumuşatıcı olarak kullanılabileceğini göstermektedir.

4. Köpürme ve köpük stabilizasyonu

Köpük oluşumu ve stabilizasyonu gıda endüstrisinde önemli bir konudur. Dondurma, ekmek ve kek gibi birçok üründe, kabarcık oluşumu istenen doku ve yoğunluğu elde edebilir. Poligliserol yağ asidi esterleri, diğer gıda emülgatörlerinde nadiren bulunan mükemmel köpürme ve stabilizasyon özelliklerine sahiptir ve gıda işleme sırasında iyi havalandırma sağlayan benzersiz bir kabarcık organizasyonu üretebilir. Örneğin, maya başlangıçlı unlu mamullerde kullanıldığında, pişirme alanını etkili bir şekilde artırabilir ve böylece unlu mamullerin kalitesini etkili bir şekilde iyileştirebilir. Yağ asidi monogliseritleri ile birleştirilmiş poligliserol yağ asidi esterleri mükemmel köpürme ve köpük stabilitesine sahiptir ve gıda endüstrisinde, özellikle unlu mamullerde geniş uygulama olanaklarına sahiptir.

Özet ve Beklentiler

Poligliserol yağ asidi esterleri doğal kökenlidir, biyolojik olarak iyi parçalanabilir, yüksek güvenliklidir ve geniş bir uygulama yelpazesi ile çeşitli uygulamaların ihtiyaçlarını karşılayabilen çeşitlilik, çok işlevlilik ve ayarlanabilir özellikler avantajlarına sahiptir ve gıda emülgatörlerinin yeşil, güvenli ve işlevselleştirilmiş olma eğilimiyle uyumludur ve geniş bir uygulama beklentisine sahiptir.

Şu anda, poligliserol yağ asidi esterinin endüstriyel üretimi esas olarak, yüksek enerji tüketimi, yüksek kirlilik, düşük ürün kalitesi vb. eksikliklere sahip olan ve artık sürdürülebilir kalkınma gereksinimlerini karşılayamayan katalizör olarak inorganik alkali ile geleneksel kimyasal sentez sürecini benimsemektedir. Katı katalizörler, iyonik sıvılar ve lipazlara dayalı yeşil sentez süreci hala laboratuvar araştırma aşamasındadır ve sanayileşme ile ilgili temel teknik sorunlar henüz çözülmemiştir.

Poligliserol yağ asidi esterlerinin yapısı çeşitlilik açısından zengindir ve yapısal ilişkileri ve temel özelliklerinin uygulanması üzerine yapılan araştırmalar yeterince derin ve kapsamlı değildir. Poligliserol yağ asidi esterlerinin özellikleri ve uygulamaları ile ilgili temel teoriler yeterince açık değildir, örneğin emülsiyon stabilizasyon mekanizması, köpük stabilizasyon mekanizması, bakteriyostatik mekanizma ve nişasta, protein ve diğer gıda bileşenleri ile etkileşim mekanizması, poligliserol yağ asidi esterlerinin gıda, kozmetik, ilaç ve diğer alanlardaki uygulamalarına teorik destek sağlamak için daha derinlemesine araştırılmalıdır.