徐寶財(cái)， 張潔穎， 張桂菊， 陳芳莉， 趙飛飛

(北京工商大學(xué) 輕工科學(xué)技術(shù)學(xué)院/北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100048)

聚甘油脂肪酸酯是一種綠色、安全、多功能的非離子乳化劑，被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)，以及歐盟、美國(guó)、日本、中國(guó)等審定批準(zhǔn)用作食品添加劑。聚甘油脂肪酸酯是由脂肪酸及其衍生物與聚甘油反應(yīng)制得，原料來(lái)源于天然可再生資源，可完全生物降解，由于其優(yōu)異的乳化、泡沫、結(jié)晶調(diào)節(jié)及抑菌性能，廣泛用于食品、醫(yī)藥及化妝品等直接關(guān)系到國(guó)民健康的行業(yè)及其他工業(yè)領(lǐng)域[1]。聚甘油脂肪酸酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)與聚甘油的聚合度、脂肪酸種類及酯化度有關(guān)，其中：聚甘油的聚合度一般為2～10；脂肪酸的碳鏈長(zhǎng)度一般為6～18，而且碳鏈可以是飽和或者不飽和的，也可以是直鏈或者帶支鏈的；另外，羥基的酯化度可為單酯、雙酯以及多酯等，從而可以得到一系列結(jié)構(gòu)多樣、性質(zhì)各異的聚甘油脂肪酸酯類乳化劑，可以滿足多種應(yīng)用需求[2]。本文主要概述聚甘油脂肪酸酯的合成方法、性質(zhì)以及應(yīng)用研究進(jìn)展。

1 聚甘油脂肪酸酯的合成

聚甘油脂肪酸酯可以通過(guò)聚甘油的一個(gè)或者多個(gè)羥基與脂肪酸的酯化反應(yīng)來(lái)合成，也可以通過(guò)聚甘油與油脂或脂肪酸甲酯的酯交換反應(yīng)來(lái)制備。

1.1 化學(xué)法合成

目前，工業(yè)上普遍采用化學(xué)法合成，即由脂肪酸及脂肪酸的衍生物(油脂、脂肪酸酯等)在酸或堿催化劑存在下與聚甘油進(jìn)行反應(yīng)制備。周星[3]分別以月桂酸和癸酸為原料，氫氧化鈉作為催化劑，反應(yīng)溫度220 ℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，采用直接酯化法與聚甘油反應(yīng)合成月桂酸聚甘油酯和癸酸聚甘油酯。Usha等[4]以由棉籽油和蓖麻籽油水解而得的脂肪酸與聚甘油在230～235 ℃條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)制備聚甘油脂肪酸酯。Shikhaliev等[2]分別采用己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸為原料，經(jīng)甲酯化制備相應(yīng)的脂肪酸甲酯，再與聚甘油(平均聚合度為5)在堿催化劑作用下進(jìn)行酯交換反應(yīng)制備一系列不同碳鏈長(zhǎng)度、不同酯化度的聚甘油脂肪酸酯。所用堿催化劑有氫氧化鈉、碳酸鈉、甲醇鈉、氫氧化鉀和碳酸鉀等，其中甲醇鈉催化效果最好。根據(jù)脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度不同，酯交換反應(yīng)的溫度為180～220 ℃。

前述以無(wú)機(jī)堿或酸作為催化劑的均相催化反應(yīng)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1)工藝反應(yīng)溫度高(通常在200 ℃以上)，能耗高，對(duì)設(shè)備要求高，同時(shí)導(dǎo)致最終產(chǎn)品通常有令人不愉快的顏色、氣味等，限制了聚甘油脂肪酸酯在食品、個(gè)人護(hù)理用品等領(lǐng)域的應(yīng)用。2)由于催化劑選擇性低，副產(chǎn)物多，而且為了獲得有價(jià)值的低酯化度的產(chǎn)物，需要加入大大過(guò)量的聚甘油，導(dǎo)致分離提純的難度大。此外，生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物，因?yàn)楸仨氈泻妥鳛榇呋瘎┑臒o(wú)機(jī)酸或堿，通常需要加漂白劑和吸附劑以除去最終產(chǎn)品的不良色澤和氣味。

開(kāi)發(fā)新型、綠色的催化劑是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，如固體非均相催化劑，可克服副反應(yīng)多、能耗大、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等缺點(diǎn)，具有高效、可重復(fù)利用等優(yōu)勢(shì)。聶蓉蓉[5]研究了4種固體催化劑(KOH/MgO、NaOH/MgO、KOH/Al2O3、NaOH/Al2O3)，用于中碳鏈脂肪酸聚甘油酯的合成，經(jīng)篩選得出KOH/ Al2O3的催化效果最好，且催化劑可重復(fù)利用，開(kāi)發(fā)了聚甘油脂肪酸酯的綠色合成工藝，減少了對(duì)環(huán)境的污染。Márquez-Alvarez等[6]提出基于MCM- 41和其他介孔結(jié)構(gòu)的固體催化劑是用于大規(guī)模生產(chǎn)聚甘油脂肪酸酯及其他多元醇脂肪酸酯類乳化劑更有效的新方法，具有很強(qiáng)的研究意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。另外，鄒強(qiáng)[7]采用離子液體[HSO3-pmim]+[HSO4]-作為催化劑，催化三聚甘油和中碳鏈脂肪酸進(jìn)行酯化反應(yīng)合成中碳鏈脂肪酸三聚甘油酯，催化性能好，而且重復(fù)利用5次之后反應(yīng)體系的酯化率仍然保持在90%左右，具有良好的重復(fù)使用性能。

1.2 酶催化法合成

固體催化劑和離子液體等新型催化劑具有良好的催化性能且可重復(fù)使用，應(yīng)用前景良好，但是應(yīng)用于合成聚甘油脂肪酸酯的酯化反應(yīng)仍然需要200 ℃以上的反應(yīng)溫度，高能耗、最終產(chǎn)品的色澤氣味等問(wèn)題并沒(méi)有得到很好的解決。近年來(lái)，酶催化法合成聚甘油脂肪酸酯受到全世界的廣泛關(guān)注，該方法反應(yīng)條件溫和(反應(yīng)溫度通常低于100 ℃)，酶催化劑具有很高的選擇性，副反應(yīng)少、產(chǎn)品質(zhì)量好、安全性高[8-10]。

肖伊莎等[11]以工業(yè)油酸和低聚甘油為原料，經(jīng)磷脂酶A1催化酯化制備低聚甘油脂肪酸酯，反應(yīng)溫度45 ℃，加酶量1.6%(占底物總質(zhì)量)，加水量4%(占底物總質(zhì)量)，底物摩爾比1∶1，反應(yīng)時(shí)間12 h，酯化率可達(dá)56.6%。Wan等[12]以脂肪酶Lipozyme 435作為催化劑，在無(wú)溶劑體系中催化油酸和低聚甘油進(jìn)行酯化反應(yīng)制備低聚甘油脂肪酸酯，反應(yīng)時(shí)間4.5 h，反應(yīng)溫度90 ℃，酶用量2%(占底物總質(zhì)量)，酯化率可達(dá)95%以上。Peng等[1]分別采用長(zhǎng)碳脂肪酸、中碳脂肪酸和短碳脂肪酸為原料，使用脂肪酶Lipozyme 435作為催化劑，在無(wú)溶劑體系中與聚甘油進(jìn)行酯化反應(yīng)制備不同碳鏈長(zhǎng)度的聚甘油脂肪酸酯，反應(yīng)溫度約為84 ℃，反應(yīng)時(shí)間6 h，酯化率67%～72%。Wang等[13]采用月桂酸甲酯與十聚甘油通過(guò)脂肪酶(novozym 435)催化進(jìn)行酯交換反應(yīng)，制備十聚甘油月桂酸酯，反應(yīng)溫度為65 ℃，最優(yōu)條件下月桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為84.4%。

2 聚甘油脂肪酸酯的性質(zhì)

2.1 安全性

1978年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)(JECFA)制定了聚甘油脂肪酸酯的每日允許攝入量(ADI值)為25 mg/(kg體質(zhì)量)。2017年，歐洲食品安全局(EFSA)食品添加劑專家組對(duì)聚甘油脂肪酸酯作為食品添加劑的安全性重新進(jìn)行了評(píng)估。聚甘油脂肪酸酯在胃腸道中幾乎可完全水解為聚甘油與脂肪酸，在現(xiàn)有的研究中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)聚甘油和脂肪酸有任何不良反應(yīng)。在短期亞慢性或慢性毒性研究中也未觀察到聚甘油脂肪酸酯具有副作用，測(cè)試的最高劑量分別為9 000 mg/(kg體質(zhì)量)和2 500 mg/(kg體質(zhì)量)。基于現(xiàn)有的研究結(jié)果，也未發(fā)現(xiàn)聚甘油脂肪酸酯具有遺傳毒性和生殖毒性。因此，專家組認(rèn)為聚甘油脂肪酸酯作為食品添加劑在目前的使用量和使用范圍內(nèi)不存在安全問(wèn)題，不需要規(guī)定ADI值[14]。

2.2 表界面性質(zhì)

聚甘油脂肪酸酯分子結(jié)構(gòu)中的脂肪酸殘基部分作為親油基，聚甘油骨架上的游離羥基作為親水基，具有優(yōu)良的表面活性，可顯著降低水溶液的表面張力以及油水界面張力，從而產(chǎn)生乳化、泡沫、去污等性能。

Kato等[15]研究了一系列不同聚甘油聚合度(分別為2、3、4和5)的聚甘油單月桂酸酯的表面活性。結(jié)果表明，聚甘油單月桂酸酯的臨界膠束濃度(critical micelle concentration，CMC)隨著甘油聚合度增加而線性增加，其臨界膠束濃度時(shí)的最低表面張力(γCMC)也從27.7 mN/m線性增加到39.6 mN/m。另外，聚甘油單月桂酸酯的起泡性能也隨著甘油聚合度的增加而增強(qiáng)，同時(shí)具有優(yōu)良的泡沫穩(wěn)定性。聚甘油單月桂酸酯的油/水界面張力(玉米油作為油相)隨著甘油聚合度的增加先減小后增大，其中三聚甘油單月桂酸酯的界面張力最低，為1.7 mN/m。聚甘油單月桂酸酯的去污性能與油/水界面張力存在相關(guān)性，隨著甘油聚合度的增加先增大后減小，三聚甘油單月桂酸酯的去污效率最高為96.7%。

Kumar等[16]研究了二聚甘油脂肪酸酯的表面活性，與雙酯相比，二聚甘油單脂肪酸酯降低水溶液表面張力的能力更強(qiáng)，乳化性以及泡沫性能更優(yōu)良。當(dāng)酯化度相同時(shí)，短鏈脂肪酸酯比長(zhǎng)鏈脂肪酸酯顯示出更好的表面活性。與二聚甘油單硬脂酸酯相比，二聚甘油單油酸酯的親脂部分存在的雙鍵使其乳化穩(wěn)定性降低。由于疏水碳鏈中存在羥基，二聚甘油蓖麻油酸酯的泡沫性能較弱。

一種商業(yè)化聚甘油脂肪酸酯(PGE 55)，是由二聚甘油脂肪酸酯、三聚甘油脂肪酸酯和四聚甘油脂肪酸酯組成的混合物，其中脂肪酸碳鏈為硬脂酸和棕櫚酸。Gupta等[17]研究了PGE 55的表面張力隨濃度的變化情況，在1.7×10-4～7 mol/L濃度內(nèi)，其表面張力基本保持不變，約為40 mN/m，說(shuō)明PGE 55的臨界聚集濃度(CAC)小于1.7×10-4mol/L。

2.3 乳化性

聚甘油脂肪酸酯的乳化性與其親水親油平衡值(hydrophile lipophilic balance，HLB值)有關(guān)，根據(jù)聚甘油的聚合度、脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度以及酯化度的不同，其HLB值可為2～16，即可作為親水性乳化劑，也可作為親油性乳化劑。Peng等[1]研究了長(zhǎng)碳鏈脂肪酸聚甘油酯、中碳鏈脂肪酸聚甘油酯和短碳鏈脂肪酸聚甘油酯的乳化性，結(jié)果表明乳化劑的碳鏈越長(zhǎng)、添加量越大，其乳化穩(wěn)定性越好。其中，由長(zhǎng)碳鏈脂肪酸聚甘油酯作為乳化劑制備的乳液平均粒徑最小，具有最佳的穩(wěn)定性。

Shikhaliev等[2]研究了一系列不同碳鏈長(zhǎng)度、不同酯化度的聚甘油脂肪酸酯的乳化性，結(jié)果表明乳化性與聚甘油脂肪酸酯的碳鏈長(zhǎng)度和酯化度均呈非線性關(guān)系，其中辛酸、癸酸、月桂酸和肉豆蔻酸的三酯、四酯混合物具有較好的乳化效果。形成的乳液類型與油水比例和乳化劑的HLB值有關(guān)，當(dāng)油水比為4∶1時(shí)，所有聚甘油脂肪酸酯均形成O/W型乳液；當(dāng)油水比為1∶1時(shí)，HLB值高于9的聚甘油脂肪酸酯(單酯、雙酯及部分三酯和四酯)形成O/W型乳液，而HLB值低于9的聚甘油脂肪酸酯(七酯及部分三酯和四酯)形成W/O型乳液。

由樟樹(shù)籽仁油制備的中碳鏈脂肪酸三聚甘油酯的乳化性與油水比和乳化劑的濃度有關(guān)，當(dāng)乳化劑濃度一定時(shí)，其乳化性隨著水相比例的增加先增加后減小，油水比為4∶6時(shí)，中碳鏈脂肪酸三聚甘油酯的乳化能力最強(qiáng)；當(dāng)油水比一定時(shí)，中碳鏈脂肪酸三聚甘油酯的乳化能力隨著乳化劑濃度增加而增大[7]。

2.4 抑菌性

除了具有優(yōu)良的乳化性能之外，聚甘油脂肪酸酯還具有較強(qiáng)的抑菌作用，能有效抑制細(xì)菌、酵母等真菌的生長(zhǎng)。Yamazaki等[18]研究了植物精油與乳酸鏈球菌肽、二聚甘油脂肪酸酯對(duì)單核細(xì)胞增生李斯特菌的抑菌活性。在不同碳鏈長(zhǎng)度的二聚甘油脂肪酸酯中，二聚甘油單月桂酸酯對(duì)單核細(xì)胞增生李斯特菌的抑菌活性最高，其次是二聚甘油單肉豆蔻酸酯和二聚甘油單癸酸酯，二聚甘油單棕櫚酸酯在質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于0.04%時(shí)，對(duì)單核細(xì)胞增生李斯特菌沒(méi)有抑制效果。同時(shí)，乳酸鏈球菌肽和二聚甘油脂肪酸酯與植物精油復(fù)配使用，能增強(qiáng)植物精油的抑菌活性，從而可減少食品中防腐劑的添加量。

周星[3]研究了中碳鏈脂肪酸聚甘油酯(月桂酸聚甘油酯和癸酸聚甘油酯)對(duì)常見(jiàn)細(xì)菌(大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌)、常見(jiàn)真菌(釀酒酵母和黑曲霉)的抑制效果，結(jié)果表明所有指示菌對(duì)月桂酸聚甘油酯和癸酸聚甘油酯均有敏感性，且癸酸聚甘油酯的抑菌性優(yōu)于月桂酸聚甘油酯。中碳鏈脂肪酸聚甘油酯對(duì)真菌的抑制效果優(yōu)于細(xì)菌，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的抑制效果優(yōu)于革蘭氏陰性菌，對(duì)釀酒酵母的抑制效果最佳。抑菌機(jī)理的研究結(jié)果表明，經(jīng)中碳鏈脂肪酸聚甘油酯處理后，指示菌細(xì)胞膜的通透性均有不同程度的增加，同時(shí)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸類物質(zhì)均有不同程度的泄漏。

聚甘油脂肪酸酯的抑菌性與其碳鏈長(zhǎng)度有關(guān)，中碳鏈脂肪酸聚甘油酯(C10～C14)具有較好的抑菌效果，因此中碳鏈脂肪酸聚甘油酯既是一種優(yōu)良的食品乳化劑，又是一種高效、安全的食品防腐劑。

3 聚甘油脂肪酸酯的應(yīng)用

3.1 功能性成分的包載與遞送

聚甘油脂肪酸酯結(jié)構(gòu)多樣，由于甘油聚合度、脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度以及酯化度不同，其性質(zhì)各異，HLB值變化范圍大，既可作為O/W型乳化劑，也可作為W/O型乳化劑，還可形成多重乳狀液。因此，在藥物以及食品、化妝品功能性成分的包載和遞送方面具有廣闊的應(yīng)用前景。聚甘油脂肪酸酯作為乳化劑，中碳鏈三脂肪酸甘油酯作為油相，在乙醇、1-丙醇等短鏈醇作為助表面活性劑的條件下，能形成穩(wěn)定的微乳液，可用于胰島素等蛋白質(zhì)類藥物的包載和遞送[19]。

Yamagata等[20]以二聚甘油單硬脂酸酯、四聚甘油單肉豆蔻酸酯、四聚甘油二硬脂酸酯、四聚甘油三棕櫚酸酯等11種不同甘油聚合度、不同彈鏈長(zhǎng)度以及不同酯化度的聚甘油脂肪酸酯為基質(zhì)，以干擾素-α作為模型蛋白質(zhì)，開(kāi)發(fā)了基于聚甘油脂肪酸酯的新型蛋白質(zhì)遞送體系。體外釋放研究結(jié)果表明，該遞送體系可實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的緩釋，并保證蛋白質(zhì)在緩釋期間的穩(wěn)定性，從而提高蛋白質(zhì)的生物利用度。Shima等[21]以十聚甘油單月桂酸酯等聚甘油脂肪酸酯作為親水性乳化劑，六聚甘油聚蓖麻油酸酯作為親油性乳化劑，制備了W/O/W型乳液，可作為親水性藥物或其他活性成分的包載遞送體系。

聚甘油脂肪酸酯作為非離子乳化劑制備穩(wěn)定的O/W納米分散體系，用于包載脂溶性的功能性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)β-胡蘿卜素。研究表明甘油聚合度的增加可以得到較小粒徑且更穩(wěn)定的納米分散體系，同時(shí)脂肪酸碳鏈的長(zhǎng)度也對(duì)分散體系的粒徑和穩(wěn)定性有影響，其中十聚甘油單月桂酸酯作為乳化劑的納米分散體系具有最佳的穩(wěn)定性[22]。類似地，十聚甘油單月桂酸酯作為乳化劑制備的微乳液用于包封β-谷甾醇和γ-谷維醇，具有良好的穩(wěn)定性和較高的包封率[23]。神經(jīng)酰胺AP是皮膚角質(zhì)層脂質(zhì)的組成部分，有助于恢復(fù)老化及受損皮膚的屏障功能，但由于其水溶性差，而且較難滲透進(jìn)入角質(zhì)層，因此常規(guī)劑型的神經(jīng)酰胺AP 的有效性非常有限。以聚甘油脂肪酸酯作為乳化劑制備包載神經(jīng)酰胺AP的微乳液，與傳統(tǒng)親水性乳霜相比，可顯著提高神經(jīng)酰胺AP的體外釋放及滲透性[24]。

3.2 油脂結(jié)晶調(diào)節(jié)

油脂存在同質(zhì)多晶現(xiàn)象，即存在多種同質(zhì)多晶型，不同的同質(zhì)多晶體具有不同的性質(zhì)，合適的同質(zhì)多晶體對(duì)于油脂加工來(lái)說(shuō)非常重要。聚甘油脂肪酸酯結(jié)構(gòu)豐富，不同的聚甘油脂肪酸酯對(duì)于油脂結(jié)晶調(diào)節(jié)作用不盡相同。Sakamoto等[25]研究了十聚甘油十山崳酸酯(HLB值為2.3)和十聚甘油七山崳酸酯(HLB值為4.3)對(duì)棕櫚油結(jié)晶的影響，結(jié)果表明添加1%的聚甘油山崳酸酯的棕櫚油晶體較小，而晶體數(shù)量大于沒(méi)有添加聚甘油脂肪酸酯的棕櫚油晶體的數(shù)量，表明聚甘油山崳酸酯可以促進(jìn)棕櫚油晶核的形成，但是抑制晶體的生長(zhǎng)。

類似的研究結(jié)果表明[26]，聚甘油混合脂肪酸酯(PGEmix-8，HLB值為1.6)對(duì)棕櫚油的結(jié)晶有顯著的影響，而且效果隨著聚甘油脂肪酸酯的添加量變化而變化。當(dāng)PGEmix-8添加量為0.1%～0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，對(duì)于棕櫚油晶核的形成沒(méi)有顯著的影響，但是對(duì)晶體的生長(zhǎng)速率有明顯的抑制作用。當(dāng)PGEmix-8添加量為0.7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，對(duì)棕櫚油晶核的形成具有明顯的促進(jìn)效果。然而快速成核并不意味著晶體生長(zhǎng)更快，高濃度的PGEmix-8對(duì)棕櫚油晶體的生長(zhǎng)也有著明顯的抑制作用，且比低濃度的抑制作用更強(qiáng)。從晶體的微觀形貌可以看出，添加0.7%的PGEmix-8時(shí)，棕櫚油晶體更小，尺寸更均勻。

含有高濃度脂肪酸雙甘油酯(diacylglycero,DAG)的液態(tài)油通常比主要成分為脂肪酸三甘油酯的油在低溫冷藏時(shí)更容易產(chǎn)生沉淀，出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，這在實(shí)際應(yīng)用中是需要避免的。Saitou等[27]研究發(fā)現(xiàn)添加含有棕櫚酸和油酸殘基的聚甘油脂肪酸酯(添加量為0.2%)可以有效抑制富含DAG的液態(tài)油的結(jié)晶現(xiàn)象。

3.3 面包烘焙調(diào)理劑和柔軟劑

聚甘油脂肪酸酯用作面包制作過(guò)程中的面團(tuán)調(diào)理劑和面包柔軟劑，可使面包蓬松、柔軟。Garti等[28]研究發(fā)現(xiàn)聚甘油脂肪酸酯可以增加面包的體積，而且添加聚甘油月桂酸酯時(shí)比聚甘油硬脂酸酯和聚甘油油酸酯更多地增加了面包的體積。Miyamoto等[29]研究了6種不同碳鏈長(zhǎng)度的十聚甘油單脂肪酸酯對(duì)面團(tuán)性質(zhì)和烘焙的影響。與脂肪酸單甘酯相比，添加十聚甘油單脂肪酸酯顯著提高了發(fā)酵面團(tuán)的氣體保持能力和面包的體積，但是隨著碳鏈長(zhǎng)度增加，這種效果減弱。通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)酵面團(tuán)發(fā)現(xiàn)，添加十聚甘油單脂肪酸酯后面筋基質(zhì)變厚，并且大部分淀粉顆粒被面筋基質(zhì)充分覆蓋。結(jié)果表明，十聚甘油單脂肪酸酯可作為生面團(tuán)調(diào)理劑，促進(jìn)面筋的形成，并且可作為柔軟劑防止面包變得緊實(shí)。

3.4 起泡和穩(wěn)泡作用

泡沫的產(chǎn)生和穩(wěn)定是食品工業(yè)中的重要問(wèn)題。在很多產(chǎn)品中，例如冰淇淋、面包和蛋糕等，氣泡的產(chǎn)生可獲得理想的質(zhì)地和密度。聚甘油脂肪酸酯具有其他食品乳化劑少有的優(yōu)良起泡和穩(wěn)泡性能，在食品加工過(guò)程中可產(chǎn)生獨(dú)特的氣泡組織，起到良好的充氣作用。比如當(dāng)它用在酵母起發(fā)的烘焙食品中時(shí)，能有效增大烘烤面積，從而有效改善烘焙食品的品質(zhì)。聚甘油脂肪酸酯與脂肪酸單甘酯復(fù)配，具有優(yōu)良的起泡和泡沫穩(wěn)定性，在食品工業(yè)尤其是烘焙食品中具有廣闊的應(yīng)用前景[30]。

大多數(shù)液體泡沫是非平衡體系，因此泡沫具有固有的不穩(wěn)定性，直到空氣和水相完全分離才可達(dá)到平衡狀態(tài)，泡沫的不穩(wěn)定過(guò)程包括聚結(jié)、奧斯特瓦爾德熟化和排液等。Curschellas等[31]研究了聚甘油脂肪酸酯PGE 55在稀溶液中泡沫的聚結(jié)現(xiàn)象，結(jié)果表明PGE 55泡沫對(duì)奧斯特瓦爾德熟化過(guò)程具有顯著的穩(wěn)定性。另外，還研究了PGE 55在不同離子條件下的泡沫穩(wěn)定機(jī)制，主要是通過(guò)增強(qiáng)氣/液界面膜，以及PGE 55在泡沫的間隙區(qū)域內(nèi)的自組裝，而達(dá)到穩(wěn)定泡沫的目的[32]。

4 總結(jié)與展望

聚甘油脂肪酸酯來(lái)源天然、生物降解性好、安全性高，而且具有品種多樣、多功能、性質(zhì)可調(diào)節(jié)等優(yōu)勢(shì)，可滿足多種應(yīng)用需求，應(yīng)用范圍廣，符合食品乳化劑綠色、安全、功能化的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前工業(yè)上生產(chǎn)聚甘油脂肪酸酯主要采用以無(wú)機(jī)堿作為催化劑的傳統(tǒng)化學(xué)合成工藝，存在高能耗、高污染、產(chǎn)品質(zhì)量差等缺點(diǎn)，已不能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。而基于固體催化劑、離子液體以及脂肪酶的綠色合成工藝還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，與產(chǎn)業(yè)化相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題尚有待解決。聚甘油脂肪酸酯的結(jié)構(gòu)變化豐富，對(duì)于其構(gòu)效關(guān)系、應(yīng)用基礎(chǔ)性能的研究還不夠深入和全面。聚甘油脂肪酸酯的性質(zhì)與應(yīng)用的相關(guān)基礎(chǔ)理論還不夠明確，比如乳化穩(wěn)定機(jī)理、泡沫穩(wěn)定機(jī)理、抑菌機(jī)理及其與淀粉、蛋白質(zhì)等食品組分的相互作用機(jī)制等均有待進(jìn)一步深入研究，以期為聚甘油脂肪酸酯在食品、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論支持。