单硬脂酸甘油酯(Monoglyceride,MG)是一种
有机化合物,分子式为C21H42O4,其有两种构型即1-MG和2-MG。按照主要组成脂肪酸的名称可将单甘酯分为单硬脂酸甘油酯、单月桂酸甘油酯、单油酸甘油酯等,其中产量最大应用最多的是单硬脂酸甘油酯。单甘酯一般为油状、脂状或蜡状,色泽为淡黄或象牙色,油脂味或无味,这与脂肪基团的大小及饱和程度有关,具有优良的感官特性。单甘酯不溶于水和甘油,但能在水中形成稳定的水合分散体。此外,单甘脂是一种多元醇型
非离子型表面活性剂,由于它的结构具有一个亲油的长链烷基和两个亲水的羟基,因而具有良好的表面活性,能够起乳化、分散、消泡、抗淀粉老化等作用,是食品和化妆品中应用最为广泛的一种乳化剂。
简介
单硬脂酸甘油酯是含有C16-C18
长链脂肪酸与丙三醇进行酯化反应而制得。是一种非离子型的
表面活性剂。它既有亲水又有亲油基团,具有润湿、乳化等多种功能。纯品为白色蜡状固体,受热熔化为透明液体,凝固点不低于58℃。无味、无臭、无毒。易溶于植物油,溶于热的乙醇、乙醚氯仿和丙酮,不溶于水。能与水起
乳化作用,为油包水型乳化剂。但因其本身有很强的乳化性能,故亦可作水包油型乳化剂。市售商品通常为白色或微黄色,呈粉末状或珠状。除含有单酯外,尚含有少量的二酯及三酯。凝固点也较纯品低。
分子式:C21H42O4
分子量:358.56
密度:0.958g/cm3
沸点:476.9 °C at 760 mm Hg
熔点:78-81 °C
闪点:151.9 °C
编号系统
CAS号:123-94-4
MDL号:MFCD00036186
EINECS号:204-664-4
RTECS号:暂无
BRN号:1728685
PubChem号:24896595
计算化学数据
1. 疏水参数计算参考值(XlogP):无
2. 氢键供体数量:2
3. 氢键受体数量:4
4. 可旋转化学键数量:20
5. 互变异构体数量:无
6. 拓扑分子极性表面积:66.8
7. 重原子数量:25
8. 表面电荷:0
9. 复杂度:281
11. 确定原子立构中心数量:0
12. 不确定原子立构中心数量:1
13. 确定化学键立构中心数量:0
14. 不确定化学键立构中心数量:0
15. 共价键单元数量:1
分子结构数据
2. 摩尔体积(m3/mol):374.0
3. 等张比容(90.2K):923.2
4. 表面张力(dyne/cm):37.1
5. 极化率(10-24cm3):41.28
性质
1. 感官特性:单甘酯属油脂亲缘性,其感官特性和油脂有所相似,其稠度与脂肪酸基团有关,一般可为油状、脂状或蜡状。一般来说,单甘酯比其所用的油脂或脂肪酸有更高的稠度和熔点,单甘酯的熔点的变化规律是:随着脂肪酸的碳链的延长,单甘酯的熔点增加;单甘酯的颜色、气味同相应的脂肪酸基团及原料来源有关,其气味一般都有油脂气味,颜色从褐色到乳白色不等。
2. 热稳定性:单甘酯是1-单甘酯和2-单甘酯的混合物,这就是分子内发生酰基转移的结果,这种分子内的酰基转移的活化能比较低,所以在任一温度条件下单甘酯都是两者的混合物,只是两者的比例随温度的不同而不同。
3. 结晶行为:单甘酯作为类脂化合物,具有同质多晶现象。蒸馏单甘酯会结晶为亚稳α-晶体形态,然后转变为较高熔点的稳定β-结晶形态。亚稳β′-结晶形态不存在于工业单甘酯。当α-结晶形态冷却后,会发生第三种结晶形态的固态转换,称为亚-α。
4. 介晶性质:单甘酯与水能发生很复杂的相互作用,其作用程度取决于温度及单甘酯与水的比例,同时与脂肪酸的种类有关。所形成的物质能够同时表现出晶体性质及液体性质,即介晶性。单甘酯的介晶相有:层状中间相(层状相),α-凝胶,立方体相,六角形相等,单甘酯在常温状态是β-结晶是一种类脂双分子层的结构,中间由极性基团依靠氢键连接,这一层与水有很强的亲和力,当温度高于克拉夫点时,水开始渗入双分子层的极性层中,形成层状中间相。
合成
1. 由甘油与硬脂酸酯化而得。将硬脂酸、甘油和
氢氧化钠加入反应锅内,加热熔融后开动搅拌,通入氮气。加热,在185℃反应7h,反应结束时pH应小于5。降温出料,得
甘油单硬脂酸酯。每吨产品消耗硬脂大于82kg,甘油(95%以上)235kg。
2. 直接酯化法
硬脂酸和甘油按1:(1.2-1.3)的摩尔比,在0.2%的酸性催化剂作用下,在180-250℃:反应2-4h;反应物速冷至100℃,加碱中和催化剂,用水洗涤后得含单酯40%-60%的产品。
酯交换法
硬脂酸甘油酯与甘油在0.06%-0.1%的Cu(OH)2存在下,在170-240℃反应1-2h,反应过程中通入氮气进行保护,反应物经减压脱臭、酸中和、精制后得到含单酯40%-60%的产品。
缩水甘油皂化法
缩水甘油与硬脂酸在
四乙基碘化铵的催化下,在100-130℃反应30-70min,反应物精制后可得含单酯80%-90%的产品。
环氧氯丙烷相转移催化法
环氧氯丙烷与硬脂酸钠(2:1,摩尔比)在甲苯中,在
相转移催化剂四丁基溴化铵的催化下,在90-110℃反应2h;反应物用氯化钠溶液洗涤,分取有机相,蒸馏除去甲苯和未反应的环氧氯丙烷得硬脂酸缩水甘油酯,将其用0.1mol/L的NaOH溶液水解,经分离、干燥,用正己烷重结晶得产品,单酯含量在90%以上。含量40%-60%的单酯产品经分子蒸馏可得到90%以上的高浓度产品。
硬脂酸和甘油、催化剂加入反应釜中进行醇解反应后,降温,中和催化剂,除去未反应甘油,经压片或喷雾干燥制得。
3. 硬脂酸和甘油、催化剂加入反应釜中进行醇解反应后,除去未反应甘油,经压片或喷雾干燥制得。
4.将原料硬化油熔化后加入醇解釜内即开始升温,升温至110℃时加入配比量的甘油和碱性催化剂,继续升温至210℃时记反应时间,控制升温速度,在2-3h内升温至22℃时反应结束。然后急速降温至120℃放料。整个过程用时5-6h。可制得单甘酯50% (52%-54%)以上的反应混合物。将粗单甘酯经精馏可制得精单甘酯。
用途
1. 可用于食品及医药杀菌剂,其抗菌活性强,抗菌谱广,能用于肉制品、乳制品、啤酒、酱油等的防腐,也可用于橘、桃、荔枝等水果的保鲜。甘油单月桂酸酯可与淀粉和蛋白质形成复合物而降低抗菌效果,对
革兰氏阴性菌几乎无效,而与其他杀菌剂如
山梨酸钾等复配效果很好,故多用于复合配方中。
2. 可作乳化剂、助乳化剂、稳定剂和保鲜剂等。用于食品加工中作面包软化剂,豆制品的消泡,在乳制品、人造奶油、糕点中作乳化剂和稳定剂,一般用量0.3%-0.5%;作酱油、豆乳和乳酸饮料的消泡剂时用量0.1%;还用于配制化妆品膏、霜及乳液,在医药工业中作栓剂基剂和药物载体等。
3. 可作乳化剂、助乳化剂、稳定剂和保鲜剂等。用于工业丝油剂的乳化剂和纺织品的润滑剂;在塑料薄膜中用作流滴剂和防雾剂;在塑料加工中作润滑剂和抗静电剂;在医药工业中作栓剂基剂和药物载体等。还用于配制化妆品膏、霜及乳液。乳制品、人造奶油、糕点中参考用量0.3%-0.5%;酱油、豆乳和乳酸饮料的消泡剂用量0.1%。
4. 用于日用
化学制品。HLB>3.7是 W/O型乳状液的乳化剂,是膏霜类产品的理想原料,也用于制药,是配制中性药膏的原料。
其他应用
由于传统固体脂产品大多含有较高的反式脂肪酸和饱和脂肪酸,长期食用对人体健康存在许多有害影响。因此在替代饱和脂肪方面新型油凝胶有广阔的应用前景。单硬脂酸甘油酯作为常用的食品乳化剂,在油凝胶的研究中也常作为凝胶因子。
使用方法
1. 用于糖果、巧克力,可防止奶糖、太妃糖出现油脂分离现象;防止巧克力砂糖结晶和油水分离,增加细腻感。参考用量为0.2%-0.5%。
2. 用于冰淇淋,可使组织混合均匀,组织细腻、爽滑、膨化活度,提高保形性。
3. 用于人造奶油,可防止油水分离、分层等现象,提高制品的质量。
4. 用于饮料,加入含脂的蛋白饮料中,可提高稳定性,防止油脂上浮,蛋白质下沉。还可用于乳化香精中作稳定剂。
5. 用于面包,能改善面团组织结构,防止
面包老化,面包松软,体积增大,富有弹性,延长保存期。
6. 用于糕点,与其他乳化剂配伍,作为糕点的发泡剂,与蛋白质形成复合体,从而产生适度的气泡膜,所制点心体积增大。
7. 用于
饼干,加入面团中能使油脂以乳化状态均匀分散,有效地防止油脂渗出,提高饼干的脆性。
毒理学数据
急性毒性:小鼠腹腔LC50:200mg/kg
生态学数据
通常对水是稍微有危害的,若无政府许可,勿将材料排入周围环境。
稳定性和贮存
1. 如果遵照规格使用和储存则不会分解,未有已知危险反应,避免氧化物。不溶于水,分散于热水中。
2. 溶于热乙醇、矿物油、苯、丙酮和醚等热的有机溶剂中。有良好的乳化性。
3. 贮存:塑料桶或木桶包装,贮存于阴凉通风的库房中。