食品添加劑是指為了改善食品品質(zhì)和色、香、味,以及為了防腐和加工工藝需要加入食品中一些化學(xué)合成或者天然提取的物質(zhì),由于食品工業(yè)的快速發(fā)展,食品添加劑已經(jīng)成為現(xiàn)代食品工業(yè)的重要組成部分。但是公眾談食品添加劑色變,更多的原因是混淆了非法添加物和食品添加劑的概念,把一些非法添加物的罪名扣在食品添加劑的頭上顯然是不公平的,所以我們要理性看待各種添加劑,隨著國家相關(guān)標準的出臺,食品添加劑的生產(chǎn)和使用必將更加規(guī)范。
蔗糖脂肪酸酯是一種高效而安全的乳化劑,可以被用在一些乳制品、飲料、面制品等,是一種較為常見的食品添加劑。
01、什么是蔗糖酯
蔗糖脂肪酸酯(source esters of fot tyacids)又稱脂肪酸蔗糖酯、蔗糖酯,簡稱SE,是一種非離子型的表面活性劑,由蔗糖和脂肪酸(主要是硬脂酸、棕櫚酸、油酸、月桂酸)經(jīng)過酯化反應(yīng)而成。蔗糖具有8個不同的羥基,在參與酯化或者酯交換反應(yīng)時均可以與脂肪酸結(jié)合,形成不同酯化度的蔗糖酯,所以蔗糖酯可以被細分為單脂肪酸酯、雙脂肪酸酯和三脂肪酸酯[1]。
蔗糖酯一般為白色至淺黃色的粉末或者液體,無味或略帶油脂味,易溶于乙醇、丙酮,單酯可溶于熱水,但是二酯或三酯難溶于水。蔗糖酯中親水、親油基團間的平衡通常用親水親油平衡值(HBL值)來衡量,而蔗糖酯的HBL值根據(jù)其所結(jié)合的脂肪酸側(cè)鏈的多少來確定,糖基不變,結(jié)合的脂肪酸鏈越多,HLB值越低,蔗糖酯親油性越強,反之越高。HBL值的范圍一般在3-16之間。蔗糖酯在120℃以下穩(wěn)定,加熱至145℃以上則分解。無毒,可以被分解為葡萄糖、果糖和脂肪酸,并被人體吸收,對眼睛、皮膚和粘膜無刺激。
圖1蔗糖脂肪酸酯分子式 圖源:GB 1886.27 《食品添加劑 蔗糖脂肪酸酯》
02、蔗糖酯的制備
蔗糖脂肪酸酯的合成可以分為兩類,一類是化學(xué)合成法,包括酰氯酯化法、有機溶劑法、微乳法、無溶劑法,另外一類是酶合成法。酰氯酯化法反應(yīng)速度快、產(chǎn)率高,但是體系中的鹽酸無法完全除凈,所以質(zhì)量較差;有機溶劑法是最常用的方法之一,反應(yīng)充分、操作簡便、酯化產(chǎn)率高,試劑可回收重復(fù)利用;微乳法是在有機溶劑法基礎(chǔ)上改良的一種方法,分為丙二醇法和水溶劑法,丙二醇法反應(yīng)溫度較溫和、操作簡單,但易發(fā)生焦糖化反應(yīng),使產(chǎn)物顏色加深;水溶劑法又稱水乳化法,反應(yīng)條件溫和且無有毒試劑的參與,但是產(chǎn)物高溫下易水解,導(dǎo)致產(chǎn)率降低,顏色加深;無溶劑法又包括熔媒法、相溶法及非均相法等,操作簡便、合成速度快、原材料和催化劑成本低廉,符合無毒低成本綠色化學(xué)合成方向的要求,是目前工業(yè)上生產(chǎn)蔗糖酯最常用的方法;酶法合成具有專一性強、特異性強的優(yōu)點,但是酶易失活,且反應(yīng)條件比較苛刻,不適合工業(yè)化生產(chǎn)。
03、蔗糖酯相關(guān)法規(guī)
蔗糖酯由于其特殊性質(zhì),已經(jīng)被批準用于食品、化妝品和醫(yī)藥行業(yè)中,以下是其在食品中應(yīng)用的限量要求。
表一GB 2760-2014規(guī)定蔗糖脂肪酸酯使用要求
使用范圍
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最大使用量(g/kg)
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飲料類(14.04包裝飲用水除外);冷凍飲品(03.0食用冰除外);雜糧罐頭;經(jīng)表面處理的鮮水果;肉及肉制品;鮮蛋;風(fēng)味發(fā)酵乳
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1.5
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調(diào)制乳;焙烤食品
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3.0
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生濕面制品(如面條、餃子皮、餛飩皮、燒賣皮);果凍;生干面制品;方便米面制品
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4.0
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果醬;專用小麥粉(如自發(fā)粉、餃子粉等);面糊(如用于魚和禽肉的拖面糊)、裹粉、煎炸粉;調(diào)味糖漿;調(diào)味品;其他(僅限即食菜肴)
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5.0
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稀奶油(淡奶油)及其類似品;基本不含水的脂肪和油;水油狀脂肪乳化制品;02.02類以外的脂肪乳化制品,包括混合的和(或)調(diào)味的脂肪乳化制品;可可制品、巧克力和巧克力制品(包括代巧克力及制品)以及糖果;其他(僅限乳化天然色素)
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10.0
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消泡劑(制糖工藝、豆制品加工工藝)
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加工助劑
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04、蔗糖酯的應(yīng)用
蔗糖酯可以作為乳化劑、起泡劑、穩(wěn)定劑和抗老化劑、抗菌劑、保鮮持水劑、黏度調(diào)節(jié)劑、潤滑劑、增溶劑等等在食品中應(yīng)用。表2為蔗糖酯發(fā)揮作用的原理及其應(yīng)用,表3為主要蔗糖酯的分類及應(yīng)用。
表2蔗糖酯發(fā)揮相應(yīng)作用的原料及應(yīng)用
作用
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原理
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一般應(yīng)用食品品類
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乳化劑
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蔗糖酯根據(jù)其親水親油特性,可以形成油包水型(W/O,HLB值為3-8)或水包油型(O/W型,HBL值為8-16)乳液穩(wěn)定油水體系。
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飲品、冰淇淋、甜點、乳制品
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起泡劑
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特殊的兩親性能夠使液體表面張力有效降低,攪拌時空氣滲入形成緊密細小的結(jié)構(gòu)
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蛋糕、奶油
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穩(wěn)定劑和抗老化劑
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蔗糖酯能夠進入淀粉顆粒螺旋結(jié)構(gòu)中,與其相互作用形成絡(luò)合物,防止淀粉結(jié)塊
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面包
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抗菌劑
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蔗糖酯可以改變細胞膜的通透性,一定程度上抑制細菌的生長
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按照法規(guī)使用在各類食品中
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保鮮持水劑
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特殊兩親性,使其能夠在食品表面形成可食用的半透明膜,減少氧氣的流入和水分的流失
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雪糕、果凍、豆乳
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黏度調(diào)節(jié)劑
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蔗糖酯的低HLB值可以降低糖果、巧克力生產(chǎn)過程中的黏度
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糖果、巧克力
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潤滑劑
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單酯含量較低的蔗糖酯潤滑效果較好,可以降低組分之間的摩擦
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藥片、糖果
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增溶劑
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高HBL值的蔗糖酯可以作為增溶劑增加粉質(zhì)原料的溶解性
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香精、香料、可可粉、代乳粉溶解過程中
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表3主要蔗糖酯的分類及應(yīng)用
蔗糖酯
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HLB值
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組成/%
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一般應(yīng)用品類應(yīng)用
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單酯
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多酯
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F-10
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1
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0
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100
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起酥油
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F-20
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2
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10
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90
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巧克力
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S-370
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2-3
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20
|
80
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巧克力
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S-570
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5
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30
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70
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保鮮持水劑
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F-50
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6
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30
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70
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水果、雞蛋的涂膜保鮮
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S-770
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7
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40
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60
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糖果
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F-90
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9.5
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45
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55
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口香糖
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S-1170
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11
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55
|
45
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飲料
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F-140
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13
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60
|
40
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面包等面制品
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S-1570
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14-15
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70
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30
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蛋糕等面制品
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P-1570
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14-15
|
70
|
30
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蛋糕等面制品
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P-1670
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16
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75
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25
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洗滌劑、冰淇淋
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05、蔗糖酯發(fā)展現(xiàn)狀
隨著時代的發(fā)展,人們對食品口味的要求逐漸增加,人們對表面活性劑的需求量不斷增大,目前世界范圍內(nèi)生產(chǎn)蔗糖酯的廠家主要有日本三菱株式會社、英國禾大公司、美國寶潔公司、德國贏創(chuàng)工業(yè)、中國浙江合糖科技有限公司、中國廣西高通食品科技有限公司等等。目前我國生產(chǎn)的蔗糖酯顏色發(fā)黃、單酯含量普遍較低,最高單酯含量只有53%,而日本生產(chǎn)的蔗糖酯顏色呈白色,且單酯含量可達73%[2]。因此,市面上的蔗糖酯大部分被日本所壟斷,未來仍需要食品行業(yè)相關(guān)技術(shù)人員在使用更符合綠色化學(xué)合成方法的基礎(chǔ)上,不斷探索生產(chǎn)高純度蔗糖酯的路線。
參考文獻:
[1]P?REZ B,ANANKANBIL S,GUO Z.Synthesis of sugar fatty acid esters and their industrial utilizations[M]// AHMAD M U.Fatty acids:chemistry,synthesis,and applications.Champaign:AOCS Press,2017:329-354.
[2]劉偉康,藍平,陳龍.蔗糖脂肪酸酯的制備及應(yīng)用研究進展[J].中國油脂,2022,47(03):32-37+70.DOI:10.19902/j.cnki.zgyz.1003-7969.210219.
來源:食品伙伴網(wǎng)食品研發(fā)創(chuàng)新服務(wù)中心