食品添加剂单甘酯的功能特性

小麦是我国大面积种植的一种农作物 ，长期以来，小麦粉制成的各种面食就是我国北方人民所喜好的主食。

随着食品工业的发展，面粉作为一种主要的基料不断得到广泛的应用，各种花色品种的面制品以其营养丰富、风味独特、方便快捷的特点被越来越多的人们接受。

然而，面制品的质量受小麦的产地和品种的影响，我国小麦粉的质量存在诸多问题，生产面制品时常常需要添加一些改良剂来改善产品的品质。

单甘酯是目前世界上使用量最大的一种乳化剂，也是我国食品工业中常用的乳化剂。

将其用于面包、饼干、糕点、面食等面制品的生产加工当中，可以起到乳化作用并和小麦粉中的主要成分发生相互作用，赋予面制品良好的外观和口感 。

01 单甘酯的分类和性质

单甘酯的全称为单脂肪酸甘油酯 (或甘油单脂肪酸酯)，英文名为Monoglycerides(MG)，按照主要组成脂肪酸的名称可以将单甘酯进一步分为单硬脂酸甘油酯(Glycerolmonostearate)、单月硅酸甘油酯(Glycerolmonolaurate)、单油酸甘油酯(Glyc— erolmonooleate)等，其中产量最大应用最多的是单硬脂酸甘油酯。

单甘酯一般可为油状、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，其HLB值为2～3。

通过改变组成单甘酯的脂肪酸碳链的长度和饱和性，可以调整其HLB值。与油脂相似，单甘酯以多种晶型或变晶型存在。

02 单甘酯的功能特性

单甘酯除具有典型的表面活性作用外，在食品中还具有许多其它功能。这些表面活性作用和在食品中的特殊作用相结合，是单甘酯应用于面制品加工的基础。

在此基础上，单甘酯不仅能提高食品质量，延长食品贮藏期，改善食品的感官性状，而且还可以防止食品变质，便于食品加工和保鲜，有助于新型食品的开发。

2.1 单甘酯的表面活性

单甘酯是非离子表面活性剂，具有两亲分子结构。其亲油基团由脂肪酸组成，亲水基团由甘油基组成。

这种两亲分子结构是产生表面活性作用的前提，并使单甘酯能够容易富集于溶液表面发生吸附，而且在表面和界面上定向排列，产生表面活性和界面活性，降低了表面或界面张力。

此外，单甘酯定向排列在气一液或气一脂的界面上，使气泡的机械强度和弹性提高，从而使空气泡能更大地扩张而不破裂。

最常用的单硬脂酸甘油酯，有两个亲水的羟基，一个亲油的十八碳烷基，因此能分别吸附在油和水两种相互排斥的相面上，形成薄分子层，降低两相的界面张力，从而使原来互不相溶的物质得以均匀混合，形成均匀状态的分散体系，改变了原料的物理状态，进而改善食品的内部结构，提高 质量。

2.2 单甘酯和面粉成分的相互作用

在生产面制品的复杂过程中，碳水化合物、蛋白质和脂质起着决定性的作用。各种面粉成分的作用决定于它们的组成或相互作用的产物。单甘酯与面粉成分可能发生很多方面的相互作用，并能够相应地影响产品的质量。

2.2.1 单甘酯与淀粉的相互作用

当淀粉受热糊化并膨胀，单甘酯与水一起形成液体结晶的层状分散相向淀粉粒中浸透，与溶出淀粉粒外的直链淀粉和淀粉粒外的直链淀粉相互作用。

单甘酯被紧紧地包在直链淀粉螺旋结构里形成强复合物，即直链淀粉在淀粉粒中被固定下来，向淀粉粒周围自由水中溶出的直链淀粉减少，单甘酯的亲油基进入直链淀粉螺旋结构形成不溶性复合物，防止了淀粉粒之间的再结晶而发生老化。

哪些分子能够嵌入淀粉，决定于化学和几何学因素。同系单甘酯的复合体形成能力很大程度上取决于脂肪酸基团的链长，其中以接带16个和18个碳原子的烃链为好。

不饱和脂肪酸单甘酯的复合率较低，主要是因为其分子不是线形的，存在空间位阻，不能顺利地进入淀粉结构中。从能量学观点来看，淀粉螺旋结构内存在的空腔是一种不利的构型，但通过嵌入合适的配体可以使这种构型稳定。

因为淀粉螺旋体的内径只为约4.5～6*10^-10m，所以只能优先与亲油基团也具有相似数量级直径的乳化剂形成闭环化合物。在饱和脂肪酸单甘酯时，这一条件可以得到最佳实现。R．Cui，C．G． Oates_6研究发现复合物不易被淀粉酶所分解，也是证明上述观点的理由。支链淀粉的直链状螺旋结构少，极不容易形成复合物。

单甘酯除与直链淀粉形成不溶性复合物而产生抗老化作用外，还直接影响面团中水分分布，间接延缓老化。

在面团搅拌阶段，单甘酯被吸附在淀粉表面，产生水不溶性物质，抑制了水分的移动和淀粉粒的膨胀，阻止了淀粉粒之间的相互连接。由于淀粉的吸水溶胀能力被降低，糊化温度被提高，从而使更多的水分向面筋转移，因而增加了产品的柔软度，延缓了老化。

2.2.2 单甘酯与蛋白质的相互作用

面粉中存在两种非水溶性蛋白质，即麦谷蛋白和麦胶蛋白。在面粉加水形成面团的操作工程中，这两种蛋白质吸水胀润。麦胶蛋白形成一种具有很强粘性而无弹性的单链小分子物质；麦谷蛋白形成一种具有很好弹性而无粘性的大分子多链物质。

面团加工过程中，小分子麦胶蛋白分散到大分子麦谷蛋白中，形成一种既有弹性，又有粘性的特殊网络结构，即面筋。而加入单甘酯后，单甘酯能与面筋蛋白质相互作用，形成复合物，即单甘酯的亲水基与麦胶蛋白结合，亲油基与麦谷蛋白结合，使加工过程中因机械搅拌散落的面筋蛋白质分子相互连接起来，小分子变成大分子，进而形成牢固、紧密的面筋网络。正是由于这种很好的“架桥作用”，使面团中游离蛋白质明显减少，而结合蛋白质明显增加。

2.2.3 单甘酯与脂质的相互作用

油脂的α一晶型是最不稳定的，并且熔点很低，而β一晶型和β'一晶型都很稳定，并具有较高的熔点，β'一晶型状态的油脂还具有良好的加工性能。

要使油脂保持β’一晶型状态，就具有加入晶体改良剂。当单甘酯与油脂共晶时就能得到的稳定的β'一晶型状态。β'一晶型状态的油脂，具有高的熔点，良好的可塑性和涂抹性。

单甘酯能提高油脂之间的凝聚作用和与脂肪互相结合成晶体网络结构的能力，从而改善了油脂的晶体结晶，提高了油脂的稳定性，这对于重油类糕点和饼干的生产十分有利，可防止面团或制品因放置时间过久而出现油水分离的现象，即“走油”现象的发生，提高了贮藏期，保证了质量。