蔗糖多酯应用资料.doc

蔗糖多酯应用资料柳州大拿食品添加剂有限公司柳州齐志达食品添加剂股份有限公司 一、蔗糖多酯简介：蔗糖多酯(sucrose polyester, SPE)是蔗糖与长链脂肪酸(主要来自动植物脂肪)合成的具有一定疗效功能的脂肪替代品，美国、日本等国家对其合成工艺、生理功能及其应用进行了大量研究，并已有产品问世。1996年1月，美国食品与药物管理局 (FDA) 已经批准Procter & Gamble公司生产的一类脂肪替代品蔗糖多酯(其商品名为Olestra)，用于食品中替代部分脂肪。蔗糖多酯通常指的是三酯以上的蔗糖酯。确切地讲，蔗糖多酯是蔗糖分子中有6个以上的羟基发生酯化反应时(即酯化度n68)生成的一类蔗糖酯。蔗糖分子结构中，有3个伯羟基和5个仲羟基，由于羟基所处的位置不同，其活性也不同，因而在酯化反应或酯交换反应发生时的难易程度也不同。在合成蔗糖酯的过程中，通常3个伯羟基最先被酯化。只有在较高温度、较低压力和催化剂存在的条件下，仲羟基进一步被酯化才能生成蔗糖多酯。蔗糖发生酯化的羟基位置或被取代羟基的个数不同均可引起其种类的不同。而且由于酯化反应中酰基种类不同，使得生成的蔗糖多酯在性质上亦有一定差异。下图是蔗糖多酯的化学结构简图。蔗糖多酯化学结构简图二、蔗糖多酯的生理作用 众所周知，肉类和油脂类食物均含有大量的胆固醇，人体摄入这些食物后会引起血清中胆固醇浓度的升高。胆固醇经氧化后发生变化，其产物是引起动脉硬化斑形成的首要原因。胆固醇氧化物会引起血管内表皮细胞的功能损伤及表皮屏障功能的破坏，从而引发了动脉粥样硬化的初级过程。而用于煎炸的动物油脂，在加热过程中其所含的胆固醇更是直接氧化成为胆固醇氧化物，成为引发动脉粥样硬化的重要危险因子。临床上的高血脂症主要是指胆固醇含量高于220-230mg/100g。胆固醇在蔗糖多酯和三甘油酯中形成的微乳相及油相中的分配系数相同，两者溶解胆固醇的能力相仿。既然蔗糖多酯不被消化吸收，而只在肠道中提供一个持续的油相，那么就有相当一部分胆固醇溶解于其中而不被吸收。动物试验证实，蔗糖多酯抑制机体对胆固醇的吸收，加强对这些胆固醇类物质的排泄能力。很多临床试验结果证实，蔗糖多酯似乎会降低血浆胆固醇及代谢物水平但不影响胆汁酸的排除量。蔗糖多酯被人体摄入后，进入血液，可将胆固醇以胶束形式排出体外。人体摄入蔗糖多酯后，总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平均会降低，但对高密度脂蛋白胆固醇的影响较小。Mattson和Volpenhein通过测定老鼠排泄物中脂肪含量来确定脂肪的吸收率，进而判断多酯在肠道内的吸收情况。实验结果表明，蔗糖多酯在肠道内只部分被吸收，即使进入体内，也不被脂肪酶降解，因而不提供热量，可起到“食油不见油”的效果，是一种较为理想的脂肪替代品 。三、蔗糖多酯的应用蔗糖多酯是一种以羟基为亲水基团，以天然油脂为疏水基团的极性小的油溶性表面活性剂，能降低水的表面张力，具有去污、乳化、洗涤、分散、湿润、渗透、扩散、抗氧、起泡、粘度调节、杀菌、防止老化、抗静电和防止晶析等多种功能。因而蔗糖多酯在诸多行业应用前景十分广泛。1、 医疗保健行业蔗糖多酯最引人关注的是其在医疗保健行业的应用 。人体摄入过多的脂肪是导致肥胖和引起心血管等疾病的主要原因。肥胖症将成为21世纪威胁人体健康的主要杀手之一。脂肪在人们的饮食结构中具有独特并起着十分重要的作用，人体摄入的脂肪既要用来完成脂溶性物质携带者的生理功能，又要满足机体内脂肪酸的需要，同时提供人体活动所消耗的能量。但是，当脂肪摄入量超过机体需要量时，就会破坏蛋白质、糖类和脂肪在人体内的平衡，导致新陈代谢异常，使血液中胆固醇的含量升高，诱发冠心病、高血压等疾病。另外，随着人体体重的增加，生活质量将迅速下降，预期寿命也会大大缩短。由于人们的饮食习惯不可能不食用脂肪，于是科学家开始研究脂肪的替代品，这种脂肪替代品既要有与脂肪相似的色、香、味，又要低热值，并对人体无害。由此可见，蔗糖多酯是一种理想的“医疗食用油”。 若将它与其它制剂一起制成胶囊，则可以治疗胆固醇引起的病症。蔗糖多酯可作为降低体重的脂肪代用品，用于治疗肥胖症。研究发现，蔗糖聚酯还能降低人体对那些不必要或有毒的亲脂物（如除草剂），慢性的痕量污染物和剧毒的亲脂性毒品的吸收。适量摄取蔗糖多酯可以使肠道排出残留在组织中的DDT，二氯二苯基三氯乙烷等。蔗糖多酯对碳水化合物、蛋白质、水溶性维生素和矿物质营养素的吸收影响不大。人体摄入蔗糖多酯后，因之能以胶束的形式将胆固醇携出体外，可降低血液中的胆固醇含量。目前，一些国家将其作为一种理想的减肥剂正在加以推广应用。例如美国已研制成蔗糖多酯维生素(VA， VD， Vk和VE等)胶囊，每天定量服用对各个年龄段的人都有好处 。蔗糖多酯的开发，无疑对高血脂、肥胖症和心血管等胆固醇综合症患者带来了福音。1999年蔗糖多酯用于所有的食品添加剂和代用品的世界市场已达到10亿美元。2、食品行业自1984年日本最先将蔗糖多酯用于食品添加剂中后，发现有极大的市场潜力，此后又向美国和欧洲推销。（1）乳化剂蔗糖多酯是应用面较广的食品乳化剂 。用于冰激凌时，可提高其乳化性，保形性和膨胀性。多酯对泡沫奶油膏也是如此，而且同卵磷脂等并用时，效果会更好。此外，多酯还可用作再制乳、蒸发乳、浓缩乳等乳化稳定剂，制作奶油饼干、乳化油脂、奶膏、软饼和乳化香料时，使用多酯可以提高质量和改善性能。例如将S-370用作人造奶油，用量为0.10.4，能显示出良好的油包水型乳化力，有防止溅出作用，能提高人造奶油的吸水性，可以与卵磷脂或甘油酯并用。（2）润滑剂蔗糖多酯可用作生产糖果等食品的润滑剂。生产片状糖果和药片时，需将粉状和颗粒状组分混合均匀、压实均匀，以达到高产和获得均质片体，以往都是使用滑石粉、硬脂酸、硬脂酸镁，微晶纤维素和甘油单酯，但是这类润滑剂的缺点是，仅适合于生产形状不一（非均匀）的产品，而且生产中的次品较高，对风味也有影响。利用蔗糖酯S-370作为润滑剂时，可保证粉状和颗粒状组分的流动性良好，从而可达到混合与压实效果均佳，产品风味也不会受到损害。S-370的用量一般为原料的0.51.5。片状糖果配方一例如下：葡萄糖800g，砂糖100g，柠檬酸70g，玉米沉淀50g，粉末状香料20g，蔗糖多酯（S-370）10g。蔗糖多酯还可应用于食品行业中灌装机等设备的润滑剂24。目前我国大部分饮料厂、啤酒厂用于灌装机等设备的润滑剂仍是动物油、医用凡士林等。这些润滑剂在生产中有诸多弊端：动物油对灌装机价昂的进口橡胶有腐蚀作用，有异味、极易落到饮料或啤酒内而影响产品风味；同时动物油本身的保质期不长，容易氧化变质，和产生细菌污染啤酒、饮料，使产品保质期变短；用凡士林在一定温度、压力环境下，100小时即可能产生细菌， 200小时开始变酸，不仅影响口感且腐蚀设备；并且这两种润滑剂均会直接降低啤酒的表面张力，影响啤酒泡沫的形成和持久；润滑持久性差，很快失效要再添加，添加次数多会增加停机时间，影响生产持续运行。使用动物油和凡士林用在啤酒和饮料设备作润滑剂己大大落后于形势。现国外开发生产的PARALIQGTE703润滑剂是经VSDA-HI认证的无味无嗅的食品润滑脂，但进口价较昂，将增加生产成本。这种食品级用润滑剂主要成分为蔗糖多酯类产品。（3）品质改良剂S.G.Crites等25对含不同浓度SPE的低脂切达干奶酪的微观结构进行了研究。成分分析结果表明这种奶酪与普通奶酪在湿度、PH值上差别不大，而扫描电镜结果显示含SPE奶酪中的脂肪颗粒比普通奶酪要细，分布更加均匀。这一效应可认为是，SPE被吸附在界面上，分子中脂肪链与粒子相互交叉，从而加大分散效果。将多酯加入糖果和口香糖，可提高其口感。加在饼干中，能提高饼干酥脆效果。在制作巧克力时，降低粘度这点非常重要。巧克力具有使砂糖向可可质与可可脂中分散的构造，而多酯则能在砂糖与油脂两相界面之间分配，从而降低其间的摩擦，使得粘度下降。于巧克力加入S-370，由于使其粘度降低，调配温度可下降一些，因而能形成大量稳定的结晶，而少有泛白现象。碘值处于4050左右的蔗糖多酯，呈半固体状态，随碘值的进一步降低，粘度逐渐增大，成为塑性固体。蔗糖多酯的这一特点，使其可以很方便的在起酥油中用来替代氢化油和硬酯，使起酥油中产生细小的针状晶体和光滑的质构，并具有充气成甩奶油似的性状，特别适合于制造蛋糕和糖霜。3、日化行业蔗糖多酯有极好的皮肤学和毒理学特性：无毒、无敏感；对眼、皮肤或粘膜无刺激；有优良的乳化特性；不改变皮肤的脂肪膜；不改变皮肤的PH值；不引起皮肤过敏；同阴离子、非离子和季按盐阳离子表面活性剂有良好的配伍性；对阴离子、两性表面活性剂及季按盐阳离子表面活性剂有抗刺激效果，能降低这些表面活性剂的刺激性；有极好的润肤和保湿特性。多酯生理活性适合人体使用，据Rovesti资料，多酯能在皮肤上形成一层薄的脂肪膜，产生良好的柔软性和保持皮肤水平衡效果，不会引起过敏，甚至10的浓度用于皮肤，都未见有刺激作用。由于这些特性，蔗糖多酯作为乳化剂和保湿剂，广泛应用在润肤洗剂，霜膏，香波，眼部卸装剂和香皂等化妆品中。多酯用作化妆品的油性基料，在化妆品中的作用是作为柔软剂、润滑剂和涂层分散剂。例如在化妆品KOSE Medicated Sekkisei中，其中的油相中含有保湿顺滑剂和合成多酯类顺滑剂，这些油性物质可以增加保湿度。4、纺织行业在纺织工业中，蔗糖多酯用于匀染剂、抗静电剂及增加纺织物的润湿性和柔软性及吸水性； 蔗糖多酯可用于合成纤维助剂、合成聚氨酯等的稳定剂。蔗糖多酯有很强的亲水性能，它与合成纤维的原料进行接枝聚合，可以制出具有良好亲水性和柔软性的新纤维制品。此外，以蔗糖多酯为基础也可以配制出新型的织物处理剂。例如，日本最近上市的一种织物处理剂，就是以蔗糖多酯为基础，添加硬化油等符合食品法规要求的食品添加剂而制成。这种织物处理剂无毒，不刺激皮肤，对棉织品，丙烯腈、尼龙以及它们的混纺织物等都可赋予优良的柔软性和吸水性，特别适用注重衣料安全的婴儿服和讲究穿着舒适的内衣等。5脂肪替代品的开发脂肪代用品(Fat Replacer)一般分为两类：脂肪替代品(Fat Substitutes)和脂肪模拟品(Fat Mimic)。脂肪替代品是指以脂肪酸为基础合成的物质，其物理性质、化学性质与油脂类似的酯化物质。该物质的酯键能抵抗脂肪酶的催化水解，使之难于被人体消化吸收，达到不提供或仅提供较少热量的目的。它们具备脂肪的感官特性：使食品保留了许多脂肪提供的风味和质构性状；可用于煎炸焙烤食品(拟脂肪物质则不能)；能使食品维持亲油性，不会影响风味物质的分布和释放。从加工特性考虑，这类物质能完全可以代替脂肪。人体对含三个脂肪酸酯类(如甘油三酯)吸收最为迅速，但对连接四个以上脂肪酸酯类吸收逐渐下降，而对含有六个脂肪酸的酯几乎不会被人体分解吸收26。蔗糖多酯即属于此类脂肪替代品。 （1）开发低热量油脂意义油脂作为食品中三大营养素之一，对食品的风味、口感、质地等感官特性起重要作用，并能提供37.8kJ/g能量，使人体有饱腹感。另外，它还具有重要的生理功能，是人体必需脂肪酸、前列腺素的来源和脂溶性维生素的载体。然而，高脂肪的摄入易引起严重危害人体健康的肥胖症、动脉硬化和冠心病，并且与某些癌症的发病率有关，如乳腺癌，结肠癌等。但是，要使食品完全去掉脂肪是无法做到的，有时甚至减少它的用量也将严重影响食品的可食性。于是，人们开始研究开发一种新的物质，希望这种物质既具有天然油脂的优点和生理功能，热量又较低，不会给人的健康带来危害。脂肪代用品就应运而生。有资料显示，1995年美国低脂、低胆固醇食品和饮料销售额近180亿美元，到2000年已增至400亿美元。1993年有一亿零九百万美国成年人食用低脂食品和饮料，目前已达一亿五千万人。我国现在均脂肪消费量还较低，但随着经济的快速发展，人们生活水平日益提高，饮食生活中高脂肪、动物食品食用量将会不断增加，各种与高脂肪饮食相关的疾病发病率也会越来越高。因此，有关专家学者建议减少脂肪的摄入量。但是，高脂肪饮食习惯与我国民众的饮食爱好相关很大，人们都对烹炒煎炸的食品非常偏爱，而且这种偏爱是根深蒂固的。另外，如果减少食品中脂肪的含量，对食品的风味和口感也会造成很大影响，使食品的可食性大大降低。低热量油脂具有普通油脂的加工性能，不仅可以满足人们日常对食品色、香、味的需要，而且可以不改变人们的饮食习惯，减少脂肪能量的摄入，从而有效的预防和减轻高血脂，肥胖症等诸多慢性疾病的困扰。因此，研究开发脂肪代用品低热量油脂具有重要的意义。（2）脂肪替代品的研究美国P&G公司最先开发出蔗糖多酯产品Olestra。Olestra是油脂基的低热量油脂。它是蔗糖与长链脂肪酸甲酯在一定条件下制得的取代度大于6的蔗糖多酯。Olestra的制备方法是将蔗糖与长链脂肪酸甲酯进行酯交换而得。它所使用的C12或更长链的脂肪酸来自可食用的动植物油。Olestra合成第一步是将脂肪酸氢化、甲基化形成脂肪酸甲酯，然后由碱性金属或其皂化物在无水、真空条件下催化和蔗糖酯交换反应或和蔗糖十八烷己酸交酯反应生成。最初生成的粗品必须水洗、脱色、脱臭除去未反应脂肪酸和其它呈味物质，蒸馏除去脂肪酸甲酯和低聚合度的蔗糖酯进而获得可食用的蔗糖多酯。Olestra与甘三酯可以完全混溶，但不溶于水。具有和传统食用油脂类似的外观特性，具有良好的热稳定性。FDA在1996年已允许P&G公司申请的Olestra可100%替代开胃小吃中常用油脂，例如作为含盐或辛辣、不甜的土豆片，膨化食品，苏打脆点心等休闲小食品中替代用油；以及休闲食品的油炸用油。研究表明，蔗糖多酯可代替35%以上的家用或工业用起酥油、色拉油和烹调油，有人报道商业化油炸用油的替代比例高达75%以上27。它可经受反复多次加热而不发生颜色加深、杂质沉淀以及分解产生异味物质，既不会产生令人难闻的气味，也不需要加入抗氧化剂，可以与其它油种混合使用，也可单独使用。由于