蔗糖脂肪酸酯的合成以及在食品工业中的应用
The synthesis of sucrose fatty acid ester, and the application in
food industry
食品071班
丁琪
[1**********]9
【摘要】蔗糖脂肪酸酯是一种乳化剂，也可作为保鲜剂，是蔗糖的深加工产物。本文介绍了蔗糖脂肪酸酯的性质、制备方法及应用。制备方法包括溶剂法、微乳化法等，并对蔗糖脂肪酸酯在食品行业应用及生产现状作了综述，对发展现状提出建议。
【关键词】乳化剂、蔗糖脂肪酸酯、制备、生产、食品工业、应用
【Abstract】 ：Sucrose fatty acid ester is an emulsifier can also be used as preservative, is the product of sugar processing. This article describes the nature, preparation and application of sucrose fatty acid ester. Preparation methods include solvent, such as micro-emulsion method, and sucrose fatty acid ester in the food industry and production status of applications were reviewed to make recommendations on the development status.
【Key words】：Emulsifier、Sucrose fatty acid esters、Preparation、Production、Food Industry、Applications
0. 前言
蔗糖脂肪酸酯，又名脂肪酸蔗糖酯，蔗糖酯。单脂肪酸酯结构式如下：
按照欧洲经济共同体标准EWG-Nr.E473和美国FDA-CFR No.172，蔗589食品条例，糖脂肪酸酯是蔗糖与正羧酸反应生成的一大类有机化合物的总称，属多元醇酯型非离子表面活性剂，简称为蔗糖酯，英文缩写为SE，德文缩写为ZUE。它以其无毒、易生物降解及良好的表面性能，医药、化妆品等行业，是世界粮农和卫生组织（WHO\FAO） 广泛应用于食品、
推荐使用的食品添加剂。
蔗糖酯的分类方法有两种：按构成蔗糖酯的脂肪酸种类不同，一般可分为硬脂酸蔗糖酯、
软脂酸蔗糖酯、棕榈酸蔗糖酯、月桂酸蔗糖酯等；按蔗糖羟基与脂肪酸生成酯的取代数不同，可分为单酯、二酯、三酯及多酯。由于蔗糖分子有8个羟基，除取代数有1~8个外，取代位置上还有不同，亦会有多种异构体。控制蔗糖酯中脂肪酸残基的碳数和酯化度，或对不同酯化度的蔗糖酯进行混配，可获得任意HLB值的产品。商品蔗糖酯一般是单酯、二酯、三酯及多酯、各种异构体的混合物。日本是世界上蔗糖酯的生产大国，主要生产厂家有三菱化成工业株式会社和第一制药工业株式会社。
1. 蔗糖脂肪酸酯的结构和理化性质
1.1 蔗糖脂肪酸酯的结构
蔗糖脂肪酸酯又称蔗糖酯( SE) , 是由蔗糖和脂肪酸酯化而成, 主要产品为单酯, 双酯和三酯的混合物。其分子结构通式为: (RCOO)n.C12H12O3(OH)8- .n。蔗糖酯糖残基含有多个羟基和醚键的亲水结构, 而其脂肪酸基团则表现出一定的亲油能力。
1.2 蔗糖脂肪酸酯的理化性质
蔗糖酯是白色至黄褐色粉末或无色至微黄色黏稠液体, 无气味或稍有特殊的气味, 有旋光性, 易溶于乙醇和丙酮; 蔗糖酯单酯含量高, 亲水性强, 可溶于热水, 但双酯和三酯难溶于水。蔗糖酯双酯和三酯含量越高, 亲油性越强, 溶于水时有一定的黏度, 有润湿性, 对油和水有良好的乳化作用, 软化点50~70 ℃, HLB 值为3~16, 亲水亲油平衡值范围宽, 高亲水性产品能使水包油乳状液体非常稳定; 蔗糖酯分解温度为233~238 ℃, 在120 ℃以下稳定, 145 ℃开始分解; 蔗糖酯耐高温性较弱, 在受热条件下酸值明显增加, 蔗糖基团可发生焦糖化作用, 从而使颜色加深; 酸、碱酶都会导致蔗糖酯水解, 但在20 ℃以下时水解作用很小, 随温度的增高而加强。
1.3 毒理学依据
LD50：大鼠口服39000mg/kg体重
GRAS
【3】 ADI：暂定0~20mg/kg体重【2】 【1】
2. 蔗糖脂肪酸酯的制造与合成
蔗糖酯的最早合成，可追溯到19世纪中叶，但直到1959年，才首次由打日本制糖株式会社实现工业化生产。同年，在日本获准用作食品添加剂并制定出标准，1969年得到联合国粮农和世界卫生组织食品添加剂专家委员会承认，从而将蔗糖酯的研究和工业化生产推向一个新的阶段。
2.1 蔗糖脂肪酸酯的合成原理
蔗糖酯的合成采用酯交换法，即蔗糖与脂肪酸低碳醇酯在碱性催化剂作用下发生酯交换反应，得到蔗糖酯和低碳醇。蔗糖酯是蔗糖（亲水）和脂肪酸（亲油）的酯化产物。其中的蔗糖是二糖，含1个葡萄糖吡喃环、1个果糖呋喃环和8个自由羟基。如图1所示，8个自由羟基中位于6，6’，1’位置上的3 个伯羟基最容易被酯化，然后是5个仲羟基。一般认为3个伯羟基被酯化的难易程度是l’>6’>6 位，即蔗糖单酯一般是6 位上的羟基被酯化，但它们
的差别不大。5个仲羟基酯化的难易程度基本相同。
蔗糖酯合成一般采用碱催化反应。反应机理【4】可解释为：蔗糖与碱作用生成蔗糖化物(Sucrate)，由它离解成的阴离子进攻带有阳电荷的脂肪酸酯(以硬脂酸甲酯为例)的羧基碳，发生亲核取代反应，从而生成蔗糖酯。对此可用下列反应式表示：
其中：R"OH代表蔗糖； R"O代表蔗糖化离子；
表甲醇。【5】 -代表脂肪酸低碳醇酯；R'OH代
蔗糖酯的合成方法很多，按反应方式可分为酰氯酯化法、酯交换法、直接脱水法和微生物法。但工业上仍采用酯交换法，只是在溶剂和酯化剂方面做了改进。在这里我们主要介绍一下酯交换法和微生物法。
2.2 酯交换法
反应式为：
2.2.1 溶剂法
又称Snell法。酯交换反应在常温及无催化剂时, 反应速度极慢。通常采用提高温度及加入催化剂的方法来加速反应速度, 我们所采用的工艺条件是在常温常压下, 加入碱催化剂, 使蔗糖粉末和脂肪酸甲酯直接进行酯交换反应。为了使反应能在均相中进行, 采用了能使反应物蔗糖和脂肪酸甲酯均能溶解的二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂, 反应结束后采用高真空抽提除去溶剂。
反应溶剂的选择
在合成蔗糖醋的溶剂法中, 利用溶剂将蔗糖和猪油溶解, 以实现酯交换反应。这种反应溶剂的用量较多。作为反应溶剂, 一般应具备以下条件
（1）由于蔗糖酯可用于食品加工, 所以要求反应溶剂无异味和不会使产品变味
（2）不应有活泼氢, 应能溶解蔗糖和猪油, 而且价格要便宜
（3）为提高蔗糖单酯的收率, 对蔗糖的溶解度要大
（4）溶剂本身的毒性要小
（5）溶剂的沸点应与蔗糖酯产品及其副产物有较大差异。沸点低的溶剂便于回收沸点高的溶剂可加速酯交换反应。
综合以上条件我们选用二甲基甲酰胺作溶剂, 工业上一般也多使用二甲基甲酰胺作溶剂。美国也用二甲基甲酰胺作为溶剂来生产蔗糖酯。【6】
制备方法
取脂肪酸甲酯和无水蔗糖粉末, 溶于二甲基甲酰胺中, 再加入无水碳酸钾, 将上述混和液于95~100℃下搅拌加热10~12h进行醋交换反应。反应结束后, 于水浴上以真空方式彻底蒸出溶剂二甲基甲酰胺。蒸馏残渣含44.1%游离蔗糖, 其余为同脂肪酸反应的产物。将此产物在搅拌下溶解于质量分数为10%的氯化钠溶液和正丁醇中, 分离丁醇层用水于分液漏斗中将其洗涤两次。对丁醇提取物搅拌几分钟后过滤。滤液蒸发至干, 可获得有如蜡样的粘稠状浅黄色产物。
反应粗产物可以直接用于洗涤剂行业, 也可在制皂工业中作为钙皂分散剂。反应粗产物的精制是用盐法除去所含的脂肪皂并收集为副产物用水洗除去无机盐和未反应的蔗糖, 再经过滤、干燥, 即可获得白色或浅黄色的食品级蔗糖酷。
此工艺可以通过调节原料配比制得高比例的单酯或双酯；工艺简单，反应条件温和，蔗糖不会焦化；收率高，脂肪酸甲酯转化率在95%以上。但溶剂DMF昂贵、易燃、有毒，产品难于纯化，影响了此法的经济效益。
2.2.2 微乳化法
此法是在Snell法基础上发展起来的，不含有有毒溶剂，反应条件温和，但体系不够稳定，工艺要求高。根据溶剂的不同，又可分为Nebraska-Snell法和Nebraska-DKS法。 a. Nebraska-Snell法
它以丙二醇作溶剂，以无水碳酸钾为催化剂，借助脂肪酸皂的乳化作用，使蔗糖和脂肪酸的低碳烷醇在微乳化状态下进行酯交换反应。先将蔗糖、乳化剂硬脂酸钠和脂肪的低碳醇酯于丙二醇溶剂中混合，使之在约100℃下成为微乳状液。然后，加入催化剂无水碳酸钾，于150~170℃和800Pa下进行酯交换反应，生成蔗糖酯。反应中不断蒸出溶剂丙二醇，蒸馏过程中需保持为乳状液状态和蔗糖的微分散。
此工艺蔗糖过量少，可定量回收溶剂，对蔗糖酯精制简单，产品中若有溶剂丙二醇也不妨碍用于食品；但由于焦糖化，蔗糖损失可达10%左右，产品间或有着色现象。转化率为98%（以原料酯计算），产品中单酯85%、二酯10%、三酯及多酯4%、蔗糖1%左右。
此种方法由于乳化液极不稳定，反应要求较高的温度和真空度，易发生蔗糖焦化，工业上难以控制。
b．Nebraska-DKS法
又称水乳化法，在Nebraska-Snell法基础上以水代替丙二醇。首先使蔗糖与乳化剂脂肪酸皂（钠皂、钾皂或钙皂）在水溶剂中成为均一的蔗糖混合溶液, 随后提高温度, 同时加入碱性催化剂（如碳酸钾、氢氧化钾）和部分或全部脂肪酸低碳醇酯与蔗糖进行酯交换, 搅拌呈均后进行减压脱水即可。
添加催化剂的时机是蔗糖、乳化剂和水三种成分形成混合物后至实现均一混合物之间的
时间范围。实现酯交换反应最重要的条件是控制熔融系统中的压力和温度, 使脂肪酸酯不发生水解。熔融系统温度和压力与反应物中水含量间存在一定关系。故可根据水含量确定反应温度及压力。【7】
原料酯转化率为85~95%，产品HLB值6~9，其中单酯：二酯：三酯及多酯=55：30：15. 影响蔗糖酯合成反应的因素有蔗糖与硬脂酸单甘酯的摩尔比、乳化剂用量、催化剂用量、反应时间、水含量以及反应温度和压力。反应温度与压力的变化与水含量存在一定关系。试验中根据水含量对反应温度和压力进行控制。为综合考虑各因素对合成反应的影响, 以得到最佳合成工艺条件, 采用正交试验法设计实验方案。各因素水平选择如表1。【8】
蔗糖酯的精制分离采用共沉淀法, 在粗产品中加入有机溶剂乙酸丁酯和水, 搅拌使粗产品溶解, 静置分层, 水层弃去。在有机层中加入水溶性共沉淀剂氯化钠, 使与蔗糖酯产生共沉淀物, 将沉淀物减压过滤得到固体物, 再加入乙酸丁酯和水, 搅拌溶解, 静置分层,将有机层馏去溶剂, 干燥, 得到蔗糖酯。整个分离过程应注意pH 值的变化、温度的控制及有机溶剂、共沉淀剂氯化钠的用量。
实验结果表明，影响合成反应的最大因素是反应时间, 其次是水含量、乳化剂用量、蔗糖与硬脂酸单甘酯摩尔比, 影响最小的因素是催化剂用量。由正交结果分析得到的最佳合成工艺条件为: A4B4C3D3E2。得到的蔗糖酯的重量产率在105%～ 107% 之间, 与正交表中其他试
验结果相比, 并不是最高的。
水溶剂法合成蔗糖酯的最佳工艺条件为: 蔗糖与硬脂酸单甘酯摩尔比为1: 1、乳化剂用量5%、催化剂用量1%、水含量5%、反应时间215 小时、反应温度150℃、压力0107～ 0114Pa。在反应中应严格控制反应温度和压力, 避免出现蔗糖焦化现象及添加催化剂和硬脂酸单甘酯时产生泡沫等现象。
2.2.3 无溶剂法
即不使用任何溶剂,直接用蔗糖、脂肪酸甲酯和钠皂进行酯交换反应，而后蒸馏, 冷却回收蔗糖脂肪酸酯混合物。国内江苏省金湖县油脂厂实现了工业化生产。【9】
为了消除溶剂弊端，1970年O.Feuge首创了无溶剂法，后经各国科学家的不懈努力，逐渐形成了下列几种方法。
a. 丙二醇酯法
将丙二醇酯与脂肪酸钠在150～190 ℃下加热熔融,然后将催化剂和蔗糖加入,减压至13133～13313 Pa ,并于上述温度下搅拌反应即可。为防止产品着色,可通惰性气体保护。本法可连续生产,也可间歇生产。【10】
b. 熔融法
将蔗糖、催化剂中性皂(常为油酸钠、棕酸钾或油酸锂) 和脂肪酸酯混合进行搅拌,在惰性气体存在下加热到170 ℃～185 ℃,经短时间就可溶解或熔融成流动的均态物质,然后加酸(常为柠檬酸) 使催化剂钝化,冷却提纯得到产品蔗糖酯。该法反应速度极快(4～20min) ,收率好(蔗糖酯占反应后混合物重量的45 %左右) 。
c. 相溶法
该法是借助一种亲和促进剂(如蔗糖酯、肥皂等) 使蔗糖和脂肪酸甲酯产生相溶性,从而实现酯交换。此法反应速度快, 着色小, 原料酯转化率90 %以上。
据报道将氢化葵花油脂肪酸甲酯、氢化葵花油脂肪酸钾皂、研细的蔗糖,加热到100 ℃,搅拌下加入适量催化剂,逐渐升温至150 ℃,减压至017KPa～113KPa ,发生酯交换反应,然后常压下反应一段时间,冷却,精制得到蔗糖酯,该反应体系稳定,熔融状态良好,操作条件要求不高,反应速度快。
d. 非均相法
将蔗糖、脂肪酸甲酯和K2CO3 在130～160 ℃,压力1133KPa～2KPa 下搅拌,进行酯交换。此法工艺简单,原料酯转化率为60 %～90 % ,但催化剂用量大,反应速度慢。
e. 常压法
又称为TAL法。在大量催化剂K2CO3存在下，蔗糖与甘油三酸酯（天然油脂）经加热进行
皂化，于常压和无溶剂条件下实现酯交换，得到蔗糖脂肪酸酯和甘油单、二酸酯的混合物（也称为蔗糖甘油脂肪酸酯）。然后，利用不同的溶剂分离成蔗糖酯和甘油单、二酸酯。这种合成方法工艺简单，成本低。最终产品的物理化学性质，在很大程度上取决于所用原料油脂的性质。一般通过简单变换原料油脂，就可以得到一系列性能各异的蔗糖酯产品。
f．蔗糖多酯的二步合成法
该法于1976年有美国Procyer&Gamble公司首创，所以又成为Procyer&Gamble法，被视为蔗糖酯合成上的新突破，已投入工业化生产。
其工艺过程如下：于通常的蔗糖-脂肪酸甲酯-肥皂混合物中，以催化量加入碱金属（如K-Na合金）或碱金属氢化物（如NaH），在1333.2~2000Pa、130~150℃下反应。反应分两阶段进行，在第一阶段，于钾皂存在下，脂肪酸甲酯同蔗糖以摩尔比3：1进行反应，生成主要含蔗糖低酯的熔融相；在第二阶段，再补加脂肪酸甲酯进行反应，以生成蔗糖多酯，收率可高达90%（以蔗糖计），酯化度6~8，反应时间约为6~8h。
2.3 微生物法
微生物法又称酶催化法。是随着生物技术的发展，人们发现的一种新的蔗糖酯合成方法，【11】
研究发现许多脂肪酶可以使蔗糖和脂肪酸酯反应生成蔗糖酯，并且反应选择性强，产物分离简单。【12】与化学催化法相比，酶催化法合成的蔗糖酯不仅具有乳化、湿润和增溶等作用，而且具有增强免疫、抗肿瘤等性能。酶催化合成蔗糖酯方法的缺点是反应必须在适当的有机溶剂分散条件下进行，酶才能在体系中充分分散，而目前常用的溶剂主要有四氢呋喃、甲苯、环己烷、吡啶、苯和二甲基甲酰胺等，都有一定的毒性，不利于产品在食品等行业中的应用。
此外，还有直接脱水法等等。到目前为止,还研究出了以酸酐、酰氯等为酯化剂的直接酯化法以及生物化学法等。SE 的制备方法很多,但工业上采用的均为酯交换法,以水为溶剂的生产方法占了SE 工业生产的主导地位。
3. 蔗糖脂肪酸酯的分析
我国早在1987 年就颁布了蔗糖酯的标准(GB8272-1987)，规定了蔗糖酯的质量分析标准方法，并在2009年用新标准(GB8272-2009)代替旧标准，进一步完善了蔗糖酯的质量控制体系。标准对蔗糖酯的外观、成分、酸值和游离糖都规定了测定方法，但主要是传统的容量分析方法，对成分的分析也局限于定性，现代分析仪器的应用和近年新发展的分析方法在标准中未见体现。现将标准以外的其它分析方法进行介绍。
3.1 HLB的测定
亲水亲油平衡值(HLB)表征了蔗糖酯产品作为乳化剂的乳化性能，通过控制蔗糖酯中脂肪酸残基的碳数和酯化度或对不同酯化度的蔗糖酯进行复配，可以获得不同HLB 值蔗糖酯产品，使它成为水包油型或油包水型乳化剂。
测定HLB值是根据HLB值具有加和性的特点，利用已知HLB值的非离子表面活性剂与水体积数的关系求蔗糖酯的HLB值，具体方法是：用已知HLB值的聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(HLB15)、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯(HLB15.6)、失水山梨醇三油酸酯(HLB1.8)的混合物做标准物质，将一定量不同HLB值的混合标准在比色管中溶于N,N二甲基甲酰胺和苯的混合液中，在电磁搅拌下，由滴定管缓缓滴入蒸馏水，滴至从比色管前看置于管后的3 号字体模糊为终点，记录所耗用蒸馏水的毫升数，以HLB 值和水的毫升数做标准曲线。以同样方法测得滴定蔗糖酯至终点消耗的水的毫升数，从标准曲线查得HLB值。【13，14】
3.2 薄层色谱分析
蔗糖酯合成产物中可能含有单酯、双酯、多酯以及未参与反应的脂肪酸、蔗糖等成分。由于极性不同，这些化合物在薄层层析板上展开的Rf值不同，因此利用薄层色谱法可定性或半定量测定蔗糖酯的成分和纯度。蔗糖酯薄层分析常用的显色剂有硫酸甲醇溶液、硫酸蒽酮溶液及脲-磷酸-正丁醇溶液。通常使用与水可以一定比例混合或无限互溶的有机溶剂作为展开溶剂。
准确吸取蔗糖单酯标准溶液及各种样品溶液各2μL 分别点于同一块硅胶G板上,在储有展开剂甲苯2乙酸乙酯2甲醇2水(体积比为10∶5∶415∶012) 的展开缸中,上行展开,待展开剂挥发完后,垂直插入装有脲2磷酸2正丁醇显色剂的浸渍槽中,取出后用干净滤纸吸去薄层
板表面过量的试剂,并擦干背面玻璃上残留的溶液。放置20 min ,然后在70 ℃下烘20 min ,蔗糖酯斑点呈均匀的蓝色。
经计算,单酯的Rf 值为0116 ,多酯的Rf 值为0138～0193 。用CS2910 薄层扫描仪扫描显色后的硅胶板上的蔗糖单酯斑点吸收光谱,发现其最大吸收波长为610 nm。最终确定薄层色谱条件为:用单波长模式扫描,610 nm 为蔗糖酯的最大吸收波长,狭缝1120 mm ×1120 mm ,ΔY = 012 mm(反射锯齿扫描) ,线性化器为OFF ,背景校正为ON ,灵敏度适中。
作为表面活性剂,蔗糖酯的一些性能主要由单酯含量决定。因此,在二酯和三酯尚未定性的情况下,测单酯的含量可确定蔗糖酯的亲水亲油平衡值(HLB) ,进而推测其应用范围。另外,测定单酯含量可指导不同单酯含量的蔗糖酯合成研究。下表是用归一法所测得的一些样品的单酯含量,其中自制的SE60 , SE50 和SE20 样品除了硬脂酸甲酯和蔗糖物质的量比不同,其反应条件均相同。
由下表可以看出,不同量比的硬脂酸甲酯和蔗糖,其产物中单酯含量也不同。糖的用量越大,单酯含量越高。要想获得高单酯含量的蔗糖酯,必须增大蔗糖与硬脂酸甲酯的物质的量比。
【15】
Simonovska 等提出一种离线薄层色谱质谱分析联用技术分析烟叶表面的蔗糖酯的新方法，实验中将色谱分离后的样品进行质谱扫描，通过所得质谱图与已知图谱对比鉴定该物质是否为酯。
3.3 柱层析分析
柱层析是一种固-液吸附色谱，利用混合物中各组分在特定吸附剂中具有不同的吸附溶解性(即分配)，进行反复的吸附溶解作用，使样品沿着一个方向前移动将不同极性的各组分分离。柱色谱的吸附剂有氧化铝、硅胶、氧化镁和碳酸钙等，分离以酯类为主的有机化合物一般选用硅胶作为吸附剂。洗脱剂的选择通常是根据分离物质中各组分的极性、溶解性来考虑。一般来说，非极性化合物要用非极性溶剂，当被分离组分较多且有些组分在极性低的溶剂中溶解度很小时，可适当加入少量极性较大的溶剂。
柱层析通常在层析柱中进行，柱内装有固体吸附剂作固定相。样品从柱项端加入，在洗脱剂作用下向下移动，由于各组分被吸附能力不同，下移速度也不一样。于是在柱中形成不同的谱带(层次)，各组分谱带随溶剂先后从色谱柱下端流出。如果各组分均为有色物质，
可【16】
直接观察到不同的颜色谱带并分别收集。如果各组分为无色物质，可用紫外光照射后所显现的荧光来检测。可将洗脱液分段收集，利用薄层层析定性后，将相同组分合并，蒸干后称重，用该方法测定了以蔗糖、脂肪酸甲酯为原料合成蔗糖酯的含量。【17】
3.4 高效液相色谱
高效液相色谱(HPLC)将经典柱色谱与气相色谱法理论相结合，在技术上采用高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，实现了高效分离、快速分析和自动化操作。最重要的是实现了分离和检测一体化，连续完成了分离与测定。
可以以Lichrosorb RP-18为分离柱【18，19】，甲醇和水作为流动相，四氢呋喃作溶剂，用高效液相法完全分离了极性不同的蔗糖单、双和多酯。用220 nm紫外检测快速定性、定量地分析了各成分的含量。也有实验用Hypersil C8 色谱柱，以甲醇、四氢呋喃混合液和水的二元溶剂系统为流动相，梯度洗脱，采用高效液相蒸发光散射检测联用技术对蔗糖酯标样和合成的蔗糖酯进行了定性和定量分析。方法有效地分离了蔗糖酯产品中的蔗糖、蔗糖单酯、蔗糖二酯、脂肪酸、硬脂酸甲酯和蔗糖多酯。【20】
3.5 红外测定
采用KBr 压片涂膜法【21，22】，用红外光谱仪扫描，通过观察特征吸收峰的归属来确定是否有酯生成。对蔗糖而言，主要红外特征吸收峰分别为：3 334.78 cm-1的O－H伸缩振动；2 937.98 cm-1的C－H的伸缩振动；1 069.74 cm-1处与仲醇羟基相连的C－O伸缩振动；9 92.20 cm-1的与伯醇羟基相连的C－O的伸缩振动；914.13 cm-1和865.22 cm-1的D-吡喃葡萄糖的吸收带。而蔗糖经酯化变性后，光谱图中在1 729.05 cm-1和1 566.92 cm-1处产生了羧酸盐伸缩振动区的特征吸收峰，在1 230~1 050 cm-1出现了酯中C－O－C 结构的C－O 伸缩振动吸收峰。也可以采用夹片法测定蔗糖棉籽油脂肪酸多酯，通过红外图谱中反映酯结构的特征峰强弱，测定了合成酯的纯度高低。
3.6 测定蔗糖酯的纯度【23】
蔗糖酯合成产品中常含未反应的原料蔗糖和脂肪酸酯，测定产品中残糖和残余脂肪酸酯的量可求得蔗糖酯的含量。
残糖的测定，称取一定量真空干燥后的样品，在10%氯化钠水和正丁醇混合溶液中搅拌溶解，待溶解完全后将油水两相分离。水层含未反应糖和无机盐，正丁醇层含蔗糖酯、皂、脂肪酸乙酯。用旋光计测定水层的旋光度，根据旋光度可计算残糖的百分含量。
未反应酯含量测定则利用了皂化反应，称取3 g样品于干燥的500 mL锥形瓶内，加入25 mL 的0.5 mol/LKOH乙醇溶液，安装回流冷却器，加热回流60 min，冷却，用0.5 mol/LHCl滴定，滴至酚酞变为无色即为滴定终点。按同一操作步骤作一空白样。根据皂化过程消耗的碱量计算出未反应酯量。
样品总量减去残糖和未反应酯，得出样品中蔗糖酯含量，进而求得产品中蔗糖酯百分含量。
4. 蔗糖脂肪酸酯在食品工业中的应用
蔗糖酯SE 系列产品在食品工业中可加入面包、蛋糕、面条、方便面、淀粉羹作抗老化剂;加入淀粉糊、豆制软糖、果冻、调味汁作保水剂;用于淀粉类制成的儿童食品和各种速溶食品的润湿和分散剂;用于糖果、口香糖、马铃薯粉、米饼、酥脆饼干、巧克力等的品质改良剂;用作香料、果实精油、高碳醇、酯类、芳香族化合物等的增溶剂;加在冰淇淋、泡沫奶油、奶油饼干、乳化油脂、乳化香料、炼乳等用作水包油性(O/ W) 乳化剂;巧克力制作时可用作粘度调节剂等。由于SE 有较宽的HLB 范围,因此它在食品中主要用作乳化剂;同时还作食品的结晶调节剂、粘度调节剂、润滑光泽剂、润湿分散剂、淀粉与蛋白质改良剂、水果保鲜剂、杀菌剂、食品香精密度调节剂等等。
作为可食用的表面活性剂,联合国粮农组织和世界卫生组织已在20 世纪60 年代和80 年代分别批准它作为食品乳化剂用于多种食品中。目前,蔗糖酯已成为全球仅次于单甘油酯、梨醇酯和丙二醇酯的第四大食品乳化剂品种;作为糖果压片润滑剂可替代传统的滑石粉、硬脂酸镁、单甘酯、微晶纤维素等;根据蔗糖酯分子量不同,常与卵磷脂合用作制造巧克力、糖果的粘度调节剂;蔗糖酯有促进和阻碍结晶的双重作用,可防止糖类及亲油性表面活性剂在水相结晶;蔗糖酯具有明显的抗老化功能,应用于多种食品中;另外,它还可以用作食品发泡剂、杀菌剂、抗氧剂等。
蔗糖酯作为食品添加剂,其在食品工业的应用主要在以下几个方面。①乳化剂【29】 蔗糖酯是优质高效的乳化剂,它既可配成W/O 型,又可配成O/ W 型乳化液。用于面包、饼干、糕点、人造黄油、冰激凌、果酱、饮料、糖果、乳制品及仿乳制品等,可改善产品性质和质量。②发泡剂 蔗糖酯用于焙烤食品,可增加面团韧性,增大制品体积,使气孔细密均匀,质地柔软,防止老化。③控制结晶 蔗糖酯兼有促进和组碍结晶形成的双重作用。用于饼干、糕点,可防止脂肪结晶析出,提高产品的稳定性,改善制品品质;用于巧克力,可抑制结晶,防止起霜。④增溶剂 蔗糖酯用于脂溶性色素、香料、果实精油、高碳醇、酯类、芳香族化合物等,可增加溶解度。⑤保水剂 蔗糖酯用于蛋奶、雪糕、豆浆、软糖、果冻、调味汁等可降低脱水率,保持原形不变。⑥润滑剂[30] 蔗糖酯代替传统的滑石粉用于生产片状、粒状糖果和药品时,可以减少原料间的摩擦力,增加其流动性,改变了产品的性能、风味。⑦粘度调节剂 蔗糖酯用于糖厂的糖膏煮炼工段,可加速糖膏对流,促进结晶过程,缩短煮糖时间和分蜜时间,降低废蜜糖份损失。⑧抗菌作用[31] 蔗糖酯对微生物有着广泛的抑制效果,对含乳饮料的耐热性芽孢有选择性的抑制效果,可以降低其变败的风险,对乳酸菌无抑制作用,可以广泛用于一些发酵食品。⑨果蔬保鲜 用于禽、蛋、水果、蔬菜的涂膜保鲜,减缓水分散失,延长储存期。
4.1 SE在面粉及面制品中的应用
在面包生产中, 面团的加工是影响其成品质量的重要因素。在调制面团时加入蔗糖酯能加强面团韧性和提高混合揉捏时的机械抵抗力, 并在揉面阶段提高面团的吸水性, 增加烘烤后面包的体积, 保持烘烤后面包瓤的柔软, 使面包空腔均一并能减少起酥油用量和延长货架期。在冷冻面团中, 蔗糖酯能防止冷冻保存过程中面团的变质, 改善解冻烘烤后的面包内部结构, 能制作出有一定体积而且膨松柔软的面包。在普通面类制品中, 蔗糖酯可防止原
料混合时粘附在机械上, 以及面团相互间的粘附, 可提高作业效率。蔗糖酯用量为面粉质量的0.1%~1.0% ( HLB 值11~16)。
4.2 SE在油脂产品中的应用【24】
人造黄油是在使用油脂中加入水等
进行乳化而制作成的固体或流动状的油
脂食品。人造黄油的乳化状态一般为水在
有种分散的W/O型。对于W/O型产品的乳化
安定，持有不饱和脂肪酸基的低HLB值的
蔗糖酯十分有效的。这种类型的蔗糖酯在
水的分散相与有工资的连续相的界面上
形成亲水基向外侧排列的合适的分子形
状（如右图1），有助于W/O型乳化系列形
成安定的界面膜，使乳化安定化。同时，
它可以防止乳化破坏或离水分离等的问
题，能生产出耐机械性、耐热性较高的高
品质的人造黄油产品。在各种类型的蔗糖
酯产品中，对W/O型乳化安定化有效果的
是ER109、ER-290、O-170，推荐添加量为
0.2~1%。因为这类的蔗糖酯能显著提高幼
稚的包水能力（如右图2），所以对生产
高含水量，低卡路里的人造黄油产品是十分有效的。
另外，蔗糖酯添加在由于烘培面团的人造黄油中，在制作面团时具有提高面团中的鸡蛋的包容性的效果。适用于制作高级糕点用的人造黄油。还有由于蔗糖酯还具有提高在搅拌过成功的抱气性（奶油性）或起泡后的保形性的功能，所以也可用于使黄油或人造黄油起泡来制作含糖奶油产品。
4.3 SE在糖果糕点中的应用
4.3.1 在焦香糖果中的应用
焦香糖果( 又称乳脂糖、奶糖) 是一类多相分散体系, 主要组成是多种糖类( 碳水化合物) 以水为分散介质形成分子分散态的连续相。焦香糖果富含乳的固体和相当数量的脂肪。生产中添加0.1% ~0.5%( HLB 值1~9) 蔗糖酯和各种物料一起混合, 在低于60 ℃时, 搅拌均匀能使其形成稳定的乳浊状态, 可防止油脂分离, 防止其粘附机械及包装纸, 利于糖果糕点的机械加工。
4.3.2 在口香糖中的应用
在口香糖生产中, 添加0.2% ~0.5% ( HLB 值9～15) 蔗糖酯能提高其胶基混合性, 使香料均匀分散, 另外还可以防止产品在咀嚼过程中粘牙, 提高其咀嚼性。
4.3.3 在蛋糕和饼干中的应用
在蛋糕和饼干面粉中加入面粉质量0.2% ~1.0%( HLB 值5~16) 的蔗糖酯能做出机械性优越的饼干面团, 可防止油脂含量高的饼干起霜, 增大烘烤后的体积, 使糕点和饼干的脆性和口溶感更好; 还可做出内部结构均一、具有良好体积和口感细腻柔软的蛋糕。
4.3.4 在巧克力中的应用【25，26】
a. SE对巧克力酱粘度的影响
分别比较右图1 与图2 、图3 与
图4 ，可以发现：无论在降温点(28℃)
还是在回温点(32℃)，添加0.2% 的蔗
糖酯后，比仅添加0.5% 磷脂的巧克力
酱料粘度有较明显降低。同时，28℃
时粘度降低幅度稍大于32℃的效果，
说明增加蔗糖酯对降温点时的流散性
改善更有利。这是巧克力改善调温操
作应注意利用的方面。
b. SE对巧克力起霜性及光泽的影响
下表表明了蔗糖酯对于巧克力抗
霜性和光泽的影响。添加0.1%～0.3%
蔗糖酯可以有效延缓巧克力起霜，巧
克力光泽可以保持较长时间；当添加
量达到0.5% 后，巧克力起霜虽可以得
到更明显的抑制，但巧克力光泽会快
速恶化变暗，由于蔗糖酯其分子中含
有较多羟基的缘故，有吸潮而影响到巧克力的品质及商品价值。因此在巧克力生产中使用蔗糖酯，其添加量不宜过多，以0.1%～0.3% 为好。
C．其他
添加油脂质量0.2% ~0.5% ( HLB值5~11) 的蔗糖酯,
不仅可以降低巧克力黏度，防止油
脂分离和起霜, 使制品光滑，还可改善其耐热性。蔗糖酯如果和卵磷脂并用效果会更好。
4.4 SE在冰欺凌中的应用
用于冰淇淋和雪糕, 可使乳液分散均匀, 增加膨胀率, 减少凝胨搅打时间, 冷藏期乳脂不分离, 产品组织均一和细腻。蔗糖酯在冰淇淋和雪糕中的一般用量为0.1%~0.3% ( HLB 值7~16) 。
4.5 SE在乳制品中的应用
对于牛奶咖啡和奶茶等含乳饮料,它们被要求在保存期间要具备很高的乳化安定性。虽然各种乳化剂对于这类乳饮料的乳化安定性都有效果, 但是其中高HLB型的蔗糖酯更具备高性能的乳化安定作用。也就是说, 通过在含乳饮料中添加蔗糖酯, 可以防止乳脂肪的合一, 推迟上浮, 使其能够维持安定的乳脂肪分散状态。高HLB的蔗糖酯的推荐型号为P-1570、P-1670、S-1170、S-1570、S-1670。并且, 某些情况下和中HLB的蔗糖醋一起混合使用可以取得更加安定的乳化。中HLB的蔗糖醋的推荐型号S-570、S-770。【27】
4.6 SE在糖厂煮糖中的应用【28】
有关蔗糖酯在糖厂煮糖中的应用也有一些文献报道, 其中日本的N. kaw ase 等人在实验室研究了蔗糖酯、山梨酸酯、单甘油脂以及其他阳离子型和阴离子型表面活性剂对糖羔和糖蜜的效应, 结果认为:蔗糖酯在降低糖蜜粘度、缩短分蜜时间和提高蔗糖回收率方面均优于其他表面活性剂, 继而大日本制糖公司以及泰国的20 多家糖厂进行了蔗糖酯的应用试验, 目前已在国外尤其在日本以及东南亚各国糖厂广泛推广应用。
实验标明: a.添加SE, 糖羔粘度有明显下降, 下降率为24 %～ 67 %;b.糖蜜粘度也有明显下降, 下降率为25 %～ 41 %;c.糖蜜重力纯度下降2 % 左右; d.可以缩短煮糖时间, 其中甲糖煮糖时间可缩短12 %～ 16 % , 丙糖可缩短时间10 %～ 27 % , 一般为20 % 左右; e.放糖抽蜜纯度下降1. 18 %～ 2. 63% , 纯度差提高了1. 19 %～ 2. 66 %;f. 糖蜜排放量都有明显下降, 糖中含糖份也明显降低, 表明煮炼过程糖的回收率已有明显提高;g. 提高煮炼回收率;h. 煮糖结晶率和提糖率均有明显提高, 提高2 %左右;i. 煮成的甲糖色值与对照相比无影响, 所产出甲糖均达到一级糖水平;J. 糖羔比较爽手, 粘度下降, 对流情况好, 而且在真空度降低的情况下对流仍然很好, 分蜜性好, 整个煮糖状况得到了改善, 操作方便安全, 受到操作工人的欢迎。
4.7 SE在其他方面的应用
将蔗糖酯用于水果、鸡蛋的涂膜保鲜, 具有抗菌作用, 用量为0.05%~0.2% ( HLB 值5~16) 。
将蔗糖酯用于乳化香精、固体饮料的乳化稳定,防止香料的损失, 用量为0.05% ~0.2% ( HLB 值7~16) 。
5. 蔗糖脂肪酸酯的发展前景及展望
从蔗糖酯的几大应用领域来看，它的市场潜力很大。首先表现在食品添加剂方面，食品工业是我国的主导产业，随着人民生活水平提高，对食品品质、加工方式等会提出更高要求。
蔗糖酯作为优秀的食品添加剂，消费潜力较大。目前，蔗糖酯已成为全球仅次于单甘油酯、山梨醇酯和丙二醇酯的第四大食品乳化剂品种。另外，高酯化蔗糖酯具有优异的保健功能。我国社会老龄化日益加重，心血管疾病发病率居高不下，肥胖也成为我国目前五大社会问题，这些因素都会促使蔗糖酯的需求增加。
近年来研究发现,高酯化蔗糖酯进入体内后,能以胶束的形式将血液中的胆固醇带出体外,因此可防治和治疗多种心血管疾病。另外,蔗糖多酯具有食用油脂的表观性能和口感,食用后不产生热量,是理想预防和控制肥胖的食品。作为理想的减肥和治疗与预防高胆固醇疾病的食品添加剂,该产品受到许多国家的重视并加以推广,如美国已研制出蔗糖多酯- 维生素胶囊,推荐给各年龄段的人长期服用。因此,蔗糖多酯作为一种功能性保健食品,具有非常光明的发展前景。
目前世界上具有较大生产规模的厂家仅限日本的三菱化成公司和第一制药公司,总生产能力达6 kt/ a以上,但实际产量为3 kt/ a左右,均采用水溶剂法生产,共有16 个品种,主要用于食品行业,约占70 %～80 %。日本除能满足国内需求外,还有10 %～15 %的SE 出口欧洲、东南亚和美国。
我国的蔗糖酯产量仅为3. 5 kt/ a ,而蔗糖多酯刚刚处于起步阶段,远远不能满足未来市场的发展需要,而其所用的原料蔗糖和脂肪酸两种资源国内十分丰富,尤其是国内蔗糖严重供过于求,亟待开发下游产品。因此,今后蔗糖酯工业的发展,关键要采用先进的无溶剂或以水为溶剂的合成工艺,降低生产成本,提高产品质量,扩大生产规模;应高度重视宣传与推广工作,加大该产品的应用研究和开发力度;重点发展蔗糖多酯的生产与应用,促进我国食品和日用化工业的结构调整。[32]
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蔗糖脂肪酸酯的合成以及在食品工业中的应用
The synthesis of sucrose fatty acid ester, and the application in
food industry
食品071班
丁琪
[1**********]9
【摘要】蔗糖脂肪酸酯是一种乳化剂，也可作为保鲜剂，是蔗糖的深加工产物。本文介绍了蔗糖脂肪酸酯的性质、制备方法及应用。制备方法包括溶剂法、微乳化法等，并对蔗糖脂肪酸酯在食品行业应用及生产现状作了综述，对发展现状提出建议。
【关键词】乳化剂、蔗糖脂肪酸酯、制备、生产、食品工业、应用
【Abstract】 ：Sucrose fatty acid ester is an emulsifier can also be used as preservative, is the product of sugar processing. This article describes the nature, preparation and application of sucrose fatty acid ester. Preparation methods include solvent, such as micro-emulsion method, and sucrose fatty acid ester in the food industry and production status of applications were reviewed to make recommendations on the development status.
【Key words】：Emulsifier、Sucrose fatty acid esters、Preparation、Production、Food Industry、Applications
0. 前言
蔗糖脂肪酸酯，又名脂肪酸蔗糖酯，蔗糖酯。单脂肪酸酯结构式如下：
按照欧洲经济共同体标准EWG-Nr.E473和美国FDA-CFR No.172，蔗589食品条例，糖脂肪酸酯是蔗糖与正羧酸反应生成的一大类有机化合物的总称，属多元醇酯型非离子表面活性剂，简称为蔗糖酯，英文缩写为SE，德文缩写为ZUE。它以其无毒、易生物降解及良好的表面性能，医药、化妆品等行业，是世界粮农和卫生组织（WHO\FAO） 广泛应用于食品、
推荐使用的食品添加剂。
蔗糖酯的分类方法有两种：按构成蔗糖酯的脂肪酸种类不同，一般可分为硬脂酸蔗糖酯、
软脂酸蔗糖酯、棕榈酸蔗糖酯、月桂酸蔗糖酯等；按蔗糖羟基与脂肪酸生成酯的取代数不同，可分为单酯、二酯、三酯及多酯。由于蔗糖分子有8个羟基，除取代数有1~8个外，取代位置上还有不同，亦会有多种异构体。控制蔗糖酯中脂肪酸残基的碳数和酯化度，或对不同酯化度的蔗糖酯进行混配，可获得任意HLB值的产品。商品蔗糖酯一般是单酯、二酯、三酯及多酯、各种异构体的混合物。日本是世界上蔗糖酯的生产大国，主要生产厂家有三菱化成工业株式会社和第一制药工业株式会社。
1. 蔗糖脂肪酸酯的结构和理化性质
1.1 蔗糖脂肪酸酯的结构
蔗糖脂肪酸酯又称蔗糖酯( SE) , 是由蔗糖和脂肪酸酯化而成, 主要产品为单酯, 双酯和三酯的混合物。其分子结构通式为: (RCOO)n.C12H12O3(OH)8- .n。蔗糖酯糖残基含有多个羟基和醚键的亲水结构, 而其脂肪酸基团则表现出一定的亲油能力。
1.2 蔗糖脂肪酸酯的理化性质
蔗糖酯是白色至黄褐色粉末或无色至微黄色黏稠液体, 无气味或稍有特殊的气味, 有旋光性, 易溶于乙醇和丙酮; 蔗糖酯单酯含量高, 亲水性强, 可溶于热水, 但双酯和三酯难溶于水。蔗糖酯双酯和三酯含量越高, 亲油性越强, 溶于水时有一定的黏度, 有润湿性, 对油和水有良好的乳化作用, 软化点50~70 ℃, HLB 值为3~16, 亲水亲油平衡值范围宽, 高亲水性产品能使水包油乳状液体非常稳定; 蔗糖酯分解温度为233~238 ℃, 在120 ℃以下稳定, 145 ℃开始分解; 蔗糖酯耐高温性较弱, 在受热条件下酸值明显增加, 蔗糖基团可发生焦糖化作用, 从而使颜色加深; 酸、碱酶都会导致蔗糖酯水解, 但在20 ℃以下时水解作用很小, 随温度的增高而加强。
1.3 毒理学依据
LD50：大鼠口服39000mg/kg体重
GRAS
【3】 ADI：暂定0~20mg/kg体重【2】 【1】
2. 蔗糖脂肪酸酯的制造与合成
蔗糖酯的最早合成，可追溯到19世纪中叶，但直到1959年，才首次由打日本制糖株式会社实现工业化生产。同年，在日本获准用作食品添加剂并制定出标准，1969年得到联合国粮农和世界卫生组织食品添加剂专家委员会承认，从而将蔗糖酯的研究和工业化生产推向一个新的阶段。
2.1 蔗糖脂肪酸酯的合成原理
蔗糖酯的合成采用酯交换法，即蔗糖与脂肪酸低碳醇酯在碱性催化剂作用下发生酯交换反应，得到蔗糖酯和低碳醇。蔗糖酯是蔗糖（亲水）和脂肪酸（亲油）的酯化产物。其中的蔗糖是二糖，含1个葡萄糖吡喃环、1个果糖呋喃环和8个自由羟基。如图1所示，8个自由羟基中位于6，6’，1’位置上的3 个伯羟基最容易被酯化，然后是5个仲羟基。一般认为3个伯羟基被酯化的难易程度是l’>6’>6 位，即蔗糖单酯一般是6 位上的羟基被酯化，但它们
的差别不大。5个仲羟基酯化的难易程度基本相同。
蔗糖酯合成一般采用碱催化反应。反应机理【4】可解释为：蔗糖与碱作用生成蔗糖化物(Sucrate)，由它离解成的阴离子进攻带有阳电荷的脂肪酸酯(以硬脂酸甲酯为例)的羧基碳，发生亲核取代反应，从而生成蔗糖酯。对此可用下列反应式表示：
其中：R"OH代表蔗糖； R"O代表蔗糖化离子；
表甲醇。【5】 -代表脂肪酸低碳醇酯；R'OH代
蔗糖酯的合成方法很多，按反应方式可分为酰氯酯化法、酯交换法、直接脱水法和微生物法。但工业上仍采用酯交换法，只是在溶剂和酯化剂方面做了改进。在这里我们主要介绍一下酯交换法和微生物法。
2.2 酯交换法
反应式为：
2.2.1 溶剂法
又称Snell法。酯交换反应在常温及无催化剂时, 反应速度极慢。通常采用提高温度及加入催化剂的方法来加速反应速度, 我们所采用的工艺条件是在常温常压下, 加入碱催化剂, 使蔗糖粉末和脂肪酸甲酯直接进行酯交换反应。为了使反应能在均相中进行, 采用了能使反应物蔗糖和脂肪酸甲酯均能溶解的二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂, 反应结束后采用高真空抽提除去溶剂。
反应溶剂的选择
在合成蔗糖醋的溶剂法中, 利用溶剂将蔗糖和猪油溶解, 以实现酯交换反应。这种反应溶剂的用量较多。作为反应溶剂, 一般应具备以下条件
（1）由于蔗糖酯可用于食品加工, 所以要求反应溶剂无异味和不会使产品变味
（2）不应有活泼氢, 应能溶解蔗糖和猪油, 而且价格要便宜
（3）为提高蔗糖单酯的收率, 对蔗糖的溶解度要大
（4）溶剂本身的毒性要小
（5）溶剂的沸点应与蔗糖酯产品及其副产物有较大差异。沸点低的溶剂便于回收沸点高的溶剂可加速酯交换反应。
综合以上条件我们选用二甲基甲酰胺作溶剂, 工业上一般也多使用二甲基甲酰胺作溶剂。美国也用二甲基甲酰胺作为溶剂来生产蔗糖酯。【6】
制备方法
取脂肪酸甲酯和无水蔗糖粉末, 溶于二甲基甲酰胺中, 再加入无水碳酸钾, 将上述混和液于95~100℃下搅拌加热10~12h进行醋交换反应。反应结束后, 于水浴上以真空方式彻底蒸出溶剂二甲基甲酰胺。蒸馏残渣含44.1%游离蔗糖, 其余为同脂肪酸反应的产物。将此产物在搅拌下溶解于质量分数为10%的氯化钠溶液和正丁醇中, 分离丁醇层用水于分液漏斗中将其洗涤两次。对丁醇提取物搅拌几分钟后过滤。滤液蒸发至干, 可获得有如蜡样的粘稠状浅黄色产物。
反应粗产物可以直接用于洗涤剂行业, 也可在制皂工业中作为钙皂分散剂。反应粗产物的精制是用盐法除去所含的脂肪皂并收集为副产物用水洗除去无机盐和未反应的蔗糖, 再经过滤、干燥, 即可获得白色或浅黄色的食品级蔗糖酷。
此工艺可以通过调节原料配比制得高比例的单酯或双酯；工艺简单，反应条件温和，蔗糖不会焦化；收率高，脂肪酸甲酯转化率在95%以上。但溶剂DMF昂贵、易燃、有毒，产品难于纯化，影响了此法的经济效益。
2.2.2 微乳化法
此法是在Snell法基础上发展起来的，不含有有毒溶剂，反应条件温和，但体系不够稳定，工艺要求高。根据溶剂的不同，又可分为Nebraska-Snell法和Nebraska-DKS法。 a. Nebraska-Snell法
它以丙二醇作溶剂，以无水碳酸钾为催化剂，借助脂肪酸皂的乳化作用，使蔗糖和脂肪酸的低碳烷醇在微乳化状态下进行酯交换反应。先将蔗糖、乳化剂硬脂酸钠和脂肪的低碳醇酯于丙二醇溶剂中混合，使之在约100℃下成为微乳状液。然后，加入催化剂无水碳酸钾，于150~170℃和800Pa下进行酯交换反应，生成蔗糖酯。反应中不断蒸出溶剂丙二醇，蒸馏过程中需保持为乳状液状态和蔗糖的微分散。
此工艺蔗糖过量少，可定量回收溶剂，对蔗糖酯精制简单，产品中若有溶剂丙二醇也不妨碍用于食品；但由于焦糖化，蔗糖损失可达10%左右，产品间或有着色现象。转化率为98%（以原料酯计算），产品中单酯85%、二酯10%、三酯及多酯4%、蔗糖1%左右。
此种方法由于乳化液极不稳定，反应要求较高的温度和真空度，易发生蔗糖焦化，工业上难以控制。
b．Nebraska-DKS法
又称水乳化法，在Nebraska-Snell法基础上以水代替丙二醇。首先使蔗糖与乳化剂脂肪酸皂（钠皂、钾皂或钙皂）在水溶剂中成为均一的蔗糖混合溶液, 随后提高温度, 同时加入碱性催化剂（如碳酸钾、氢氧化钾）和部分或全部脂肪酸低碳醇酯与蔗糖进行酯交换, 搅拌呈均后进行减压脱水即可。
添加催化剂的时机是蔗糖、乳化剂和水三种成分形成混合物后至实现均一混合物之间的
时间范围。实现酯交换反应最重要的条件是控制熔融系统中的压力和温度, 使脂肪酸酯不发生水解。熔融系统温度和压力与反应物中水含量间存在一定关系。故可根据水含量确定反应温度及压力。【7】
原料酯转化率为85~95%，产品HLB值6~9，其中单酯：二酯：三酯及多酯=55：30：15. 影响蔗糖酯合成反应的因素有蔗糖与硬脂酸单甘酯的摩尔比、乳化剂用量、催化剂用量、反应时间、水含量以及反应温度和压力。反应温度与压力的变化与水含量存在一定关系。试验中根据水含量对反应温度和压力进行控制。为综合考虑各因素对合成反应的影响, 以得到最佳合成工艺条件, 采用正交试验法设计实验方案。各因素水平选择如表1。【8】
蔗糖酯的精制分离采用共沉淀法, 在粗产品中加入有机溶剂乙酸丁酯和水, 搅拌使粗产品溶解, 静置分层, 水层弃去。在有机层中加入水溶性共沉淀剂氯化钠, 使与蔗糖酯产生共沉淀物, 将沉淀物减压过滤得到固体物, 再加入乙酸丁酯和水, 搅拌溶解, 静置分层,将有机层馏去溶剂, 干燥, 得到蔗糖酯。整个分离过程应注意pH 值的变化、温度的控制及有机溶剂、共沉淀剂氯化钠的用量。
实验结果表明，影响合成反应的最大因素是反应时间, 其次是水含量、乳化剂用量、蔗糖与硬脂酸单甘酯摩尔比, 影响最小的因素是催化剂用量。由正交结果分析得到的最佳合成工艺条件为: A4B4C3D3E2。得到的蔗糖酯的重量产率在105%～ 107% 之间, 与正交表中其他试
验结果相比, 并不是最高的。
水溶剂法合成蔗糖酯的最佳工艺条件为: 蔗糖与硬脂酸单甘酯摩尔比为1: 1、乳化剂用量5%、催化剂用量1%、水含量5%、反应时间215 小时、反应温度150℃、压力0107～ 0114Pa。在反应中应严格控制反应温度和压力, 避免出现蔗糖焦化现象及添加催化剂和硬脂酸单甘酯时产生泡沫等现象。
2.2.3 无溶剂法
即不使用任何溶剂,直接用蔗糖、脂肪酸甲酯和钠皂进行酯交换反应，而后蒸馏, 冷却回收蔗糖脂肪酸酯混合物。国内江苏省金湖县油脂厂实现了工业化生产。【9】
为了消除溶剂弊端，1970年O.Feuge首创了无溶剂法，后经各国科学家的不懈努力，逐渐形成了下列几种方法。
a. 丙二醇酯法
将丙二醇酯与脂肪酸钠在150～190 ℃下加热熔融,然后将催化剂和蔗糖加入,减压至13133～13313 Pa ,并于上述温度下搅拌反应即可。为防止产品着色,可通惰性气体保护。本法可连续生产,也可间歇生产。【10】
b. 熔融法
将蔗糖、催化剂中性皂(常为油酸钠、棕酸钾或油酸锂) 和脂肪酸酯混合进行搅拌,在惰性气体存在下加热到170 ℃～185 ℃,经短时间就可溶解或熔融成流动的均态物质,然后加酸(常为柠檬酸) 使催化剂钝化,冷却提纯得到产品蔗糖酯。该法反应速度极快(4～20min) ,收率好(蔗糖酯占反应后混合物重量的45 %左右) 。
c. 相溶法
该法是借助一种亲和促进剂(如蔗糖酯、肥皂等) 使蔗糖和脂肪酸甲酯产生相溶性,从而实现酯交换。此法反应速度快, 着色小, 原料酯转化率90 %以上。
据报道将氢化葵花油脂肪酸甲酯、氢化葵花油脂肪酸钾皂、研细的蔗糖,加热到100 ℃,搅拌下加入适量催化剂,逐渐升温至150 ℃,减压至017KPa～113KPa ,发生酯交换反应,然后常压下反应一段时间,冷却,精制得到蔗糖酯,该反应体系稳定,熔融状态良好,操作条件要求不高,反应速度快。
d. 非均相法
将蔗糖、脂肪酸甲酯和K2CO3 在130～160 ℃,压力1133KPa～2KPa 下搅拌,进行酯交换。此法工艺简单,原料酯转化率为60 %～90 % ,但催化剂用量大,反应速度慢。
e. 常压法
又称为TAL法。在大量催化剂K2CO3存在下，蔗糖与甘油三酸酯（天然油脂）经加热进行
皂化，于常压和无溶剂条件下实现酯交换，得到蔗糖脂肪酸酯和甘油单、二酸酯的混合物（也称为蔗糖甘油脂肪酸酯）。然后，利用不同的溶剂分离成蔗糖酯和甘油单、二酸酯。这种合成方法工艺简单，成本低。最终产品的物理化学性质，在很大程度上取决于所用原料油脂的性质。一般通过简单变换原料油脂，就可以得到一系列性能各异的蔗糖酯产品。
f．蔗糖多酯的二步合成法
该法于1976年有美国Procyer&Gamble公司首创，所以又成为Procyer&Gamble法，被视为蔗糖酯合成上的新突破，已投入工业化生产。
其工艺过程如下：于通常的蔗糖-脂肪酸甲酯-肥皂混合物中，以催化量加入碱金属（如K-Na合金）或碱金属氢化物（如NaH），在1333.2~2000Pa、130~150℃下反应。反应分两阶段进行，在第一阶段，于钾皂存在下，脂肪酸甲酯同蔗糖以摩尔比3：1进行反应，生成主要含蔗糖低酯的熔融相；在第二阶段，再补加脂肪酸甲酯进行反应，以生成蔗糖多酯，收率可高达90%（以蔗糖计），酯化度6~8，反应时间约为6~8h。
2.3 微生物法
微生物法又称酶催化法。是随着生物技术的发展，人们发现的一种新的蔗糖酯合成方法，【11】
研究发现许多脂肪酶可以使蔗糖和脂肪酸酯反应生成蔗糖酯，并且反应选择性强，产物分离简单。【12】与化学催化法相比，酶催化法合成的蔗糖酯不仅具有乳化、湿润和增溶等作用，而且具有增强免疫、抗肿瘤等性能。酶催化合成蔗糖酯方法的缺点是反应必须在适当的有机溶剂分散条件下进行，酶才能在体系中充分分散，而目前常用的溶剂主要有四氢呋喃、甲苯、环己烷、吡啶、苯和二甲基甲酰胺等，都有一定的毒性，不利于产品在食品等行业中的应用。
此外，还有直接脱水法等等。到目前为止,还研究出了以酸酐、酰氯等为酯化剂的直接酯化法以及生物化学法等。SE 的制备方法很多,但工业上采用的均为酯交换法,以水为溶剂的生产方法占了SE 工业生产的主导地位。
3. 蔗糖脂肪酸酯的分析
我国早在1987 年就颁布了蔗糖酯的标准(GB8272-1987)，规定了蔗糖酯的质量分析标准方法，并在2009年用新标准(GB8272-2009)代替旧标准，进一步完善了蔗糖酯的质量控制体系。标准对蔗糖酯的外观、成分、酸值和游离糖都规定了测定方法，但主要是传统的容量分析方法，对成分的分析也局限于定性，现代分析仪器的应用和近年新发展的分析方法在标准中未见体现。现将标准以外的其它分析方法进行介绍。
3.1 HLB的测定
亲水亲油平衡值(HLB)表征了蔗糖酯产品作为乳化剂的乳化性能，通过控制蔗糖酯中脂肪酸残基的碳数和酯化度或对不同酯化度的蔗糖酯进行复配，可以获得不同HLB 值蔗糖酯产品，使它成为水包油型或油包水型乳化剂。
测定HLB值是根据HLB值具有加和性的特点，利用已知HLB值的非离子表面活性剂与水体积数的关系求蔗糖酯的HLB值，具体方法是：用已知HLB值的聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(HLB15)、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯(HLB15.6)、失水山梨醇三油酸酯(HLB1.8)的混合物做标准物质，将一定量不同HLB值的混合标准在比色管中溶于N,N二甲基甲酰胺和苯的混合液中，在电磁搅拌下，由滴定管缓缓滴入蒸馏水，滴至从比色管前看置于管后的3 号字体模糊为终点，记录所耗用蒸馏水的毫升数，以HLB 值和水的毫升数做标准曲线。以同样方法测得滴定蔗糖酯至终点消耗的水的毫升数，从标准曲线查得HLB值。【13，14】
3.2 薄层色谱分析
蔗糖酯合成产物中可能含有单酯、双酯、多酯以及未参与反应的脂肪酸、蔗糖等成分。由于极性不同，这些化合物在薄层层析板上展开的Rf值不同，因此利用薄层色谱法可定性或半定量测定蔗糖酯的成分和纯度。蔗糖酯薄层分析常用的显色剂有硫酸甲醇溶液、硫酸蒽酮溶液及脲-磷酸-正丁醇溶液。通常使用与水可以一定比例混合或无限互溶的有机溶剂作为展开溶剂。
准确吸取蔗糖单酯标准溶液及各种样品溶液各2μL 分别点于同一块硅胶G板上,在储有展开剂甲苯2乙酸乙酯2甲醇2水(体积比为10∶5∶415∶012) 的展开缸中,上行展开,待展开剂挥发完后,垂直插入装有脲2磷酸2正丁醇显色剂的浸渍槽中,取出后用干净滤纸吸去薄层
板表面过量的试剂,并擦干背面玻璃上残留的溶液。放置20 min ,然后在70 ℃下烘20 min ,蔗糖酯斑点呈均匀的蓝色。
经计算,单酯的Rf 值为0116 ,多酯的Rf 值为0138～0193 。用CS2910 薄层扫描仪扫描显色后的硅胶板上的蔗糖单酯斑点吸收光谱,发现其最大吸收波长为610 nm。最终确定薄层色谱条件为:用单波长模式扫描,610 nm 为蔗糖酯的最大吸收波长,狭缝1120 mm ×1120 mm ,ΔY = 012 mm(反射锯齿扫描) ,线性化器为OFF ,背景校正为ON ,灵敏度适中。
作为表面活性剂,蔗糖酯的一些性能主要由单酯含量决定。因此,在二酯和三酯尚未定性的情况下,测单酯的含量可确定蔗糖酯的亲水亲油平衡值(HLB) ,进而推测其应用范围。另外,测定单酯含量可指导不同单酯含量的蔗糖酯合成研究。下表是用归一法所测得的一些样品的单酯含量,其中自制的SE60 , SE50 和SE20 样品除了硬脂酸甲酯和蔗糖物质的量比不同,其反应条件均相同。
由下表可以看出,不同量比的硬脂酸甲酯和蔗糖,其产物中单酯含量也不同。糖的用量越大,单酯含量越高。要想获得高单酯含量的蔗糖酯,必须增大蔗糖与硬脂酸甲酯的物质的量比。
【15】
Simonovska 等提出一种离线薄层色谱质谱分析联用技术分析烟叶表面的蔗糖酯的新方法，实验中将色谱分离后的样品进行质谱扫描，通过所得质谱图与已知图谱对比鉴定该物质是否为酯。
3.3 柱层析分析
柱层析是一种固-液吸附色谱，利用混合物中各组分在特定吸附剂中具有不同的吸附溶解性(即分配)，进行反复的吸附溶解作用，使样品沿着一个方向前移动将不同极性的各组分分离。柱色谱的吸附剂有氧化铝、硅胶、氧化镁和碳酸钙等，分离以酯类为主的有机化合物一般选用硅胶作为吸附剂。洗脱剂的选择通常是根据分离物质中各组分的极性、溶解性来考虑。一般来说，非极性化合物要用非极性溶剂，当被分离组分较多且有些组分在极性低的溶剂中溶解度很小时，可适当加入少量极性较大的溶剂。
柱层析通常在层析柱中进行，柱内装有固体吸附剂作固定相。样品从柱项端加入，在洗脱剂作用下向下移动，由于各组分被吸附能力不同，下移速度也不一样。于是在柱中形成不同的谱带(层次)，各组分谱带随溶剂先后从色谱柱下端流出。如果各组分均为有色物质，
可【16】
直接观察到不同的颜色谱带并分别收集。如果各组分为无色物质，可用紫外光照射后所显现的荧光来检测。可将洗脱液分段收集，利用薄层层析定性后，将相同组分合并，蒸干后称重，用该方法测定了以蔗糖、脂肪酸甲酯为原料合成蔗糖酯的含量。【17】
3.4 高效液相色谱
高效液相色谱(HPLC)将经典柱色谱与气相色谱法理论相结合，在技术上采用高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，实现了高效分离、快速分析和自动化操作。最重要的是实现了分离和检测一体化，连续完成了分离与测定。
可以以Lichrosorb RP-18为分离柱【18，19】，甲醇和水作为流动相，四氢呋喃作溶剂，用高效液相法完全分离了极性不同的蔗糖单、双和多酯。用220 nm紫外检测快速定性、定量地分析了各成分的含量。也有实验用Hypersil C8 色谱柱，以甲醇、四氢呋喃混合液和水的二元溶剂系统为流动相，梯度洗脱，采用高效液相蒸发光散射检测联用技术对蔗糖酯标样和合成的蔗糖酯进行了定性和定量分析。方法有效地分离了蔗糖酯产品中的蔗糖、蔗糖单酯、蔗糖二酯、脂肪酸、硬脂酸甲酯和蔗糖多酯。【20】
3.5 红外测定
采用KBr 压片涂膜法【21，22】，用红外光谱仪扫描，通过观察特征吸收峰的归属来确定是否有酯生成。对蔗糖而言，主要红外特征吸收峰分别为：3 334.78 cm-1的O－H伸缩振动；2 937.98 cm-1的C－H的伸缩振动；1 069.74 cm-1处与仲醇羟基相连的C－O伸缩振动；9 92.20 cm-1的与伯醇羟基相连的C－O的伸缩振动；914.13 cm-1和865.22 cm-1的D-吡喃葡萄糖的吸收带。而蔗糖经酯化变性后，光谱图中在1 729.05 cm-1和1 566.92 cm-1处产生了羧酸盐伸缩振动区的特征吸收峰，在1 230~1 050 cm-1出现了酯中C－O－C 结构的C－O 伸缩振动吸收峰。也可以采用夹片法测定蔗糖棉籽油脂肪酸多酯，通过红外图谱中反映酯结构的特征峰强弱，测定了合成酯的纯度高低。
3.6 测定蔗糖酯的纯度【23】
蔗糖酯合成产品中常含未反应的原料蔗糖和脂肪酸酯，测定产品中残糖和残余脂肪酸酯的量可求得蔗糖酯的含量。
残糖的测定，称取一定量真空干燥后的样品，在10%氯化钠水和正丁醇混合溶液中搅拌溶解，待溶解完全后将油水两相分离。水层含未反应糖和无机盐，正丁醇层含蔗糖酯、皂、脂肪酸乙酯。用旋光计测定水层的旋光度，根据旋光度可计算残糖的百分含量。
未反应酯含量测定则利用了皂化反应，称取3 g样品于干燥的500 mL锥形瓶内，加入25 mL 的0.5 mol/LKOH乙醇溶液，安装回流冷却器，加热回流60 min，冷却，用0.5 mol/LHCl滴定，滴至酚酞变为无色即为滴定终点。按同一操作步骤作一空白样。根据皂化过程消耗的碱量计算出未反应酯量。
样品总量减去残糖和未反应酯，得出样品中蔗糖酯含量，进而求得产品中蔗糖酯百分含量。
4. 蔗糖脂肪酸酯在食品工业中的应用
蔗糖酯SE 系列产品在食品工业中可加入面包、蛋糕、面条、方便面、淀粉羹作抗老化剂;加入淀粉糊、豆制软糖、果冻、调味汁作保水剂;用于淀粉类制成的儿童食品和各种速溶食品的润湿和分散剂;用于糖果、口香糖、马铃薯粉、米饼、酥脆饼干、巧克力等的品质改良剂;用作香料、果实精油、高碳醇、酯类、芳香族化合物等的增溶剂;加在冰淇淋、泡沫奶油、奶油饼干、乳化油脂、乳化香料、炼乳等用作水包油性(O/ W) 乳化剂;巧克力制作时可用作粘度调节剂等。由于SE 有较宽的HLB 范围,因此它在食品中主要用作乳化剂;同时还作食品的结晶调节剂、粘度调节剂、润滑光泽剂、润湿分散剂、淀粉与蛋白质改良剂、水果保鲜剂、杀菌剂、食品香精密度调节剂等等。
作为可食用的表面活性剂,联合国粮农组织和世界卫生组织已在20 世纪60 年代和80 年代分别批准它作为食品乳化剂用于多种食品中。目前,蔗糖酯已成为全球仅次于单甘油酯、梨醇酯和丙二醇酯的第四大食品乳化剂品种;作为糖果压片润滑剂可替代传统的滑石粉、硬脂酸镁、单甘酯、微晶纤维素等;根据蔗糖酯分子量不同,常与卵磷脂合用作制造巧克力、糖果的粘度调节剂;蔗糖酯有促进和阻碍结晶的双重作用,可防止糖类及亲油性表面活性剂在水相结晶;蔗糖酯具有明显的抗老化功能,应用于多种食品中;另外,它还可以用作食品发泡剂、杀菌剂、抗氧剂等。
蔗糖酯作为食品添加剂,其在食品工业的应用主要在以下几个方面。①乳化剂【29】 蔗糖酯是优质高效的乳化剂,它既可配成W/O 型,又可配成O/ W 型乳化液。用于面包、饼干、糕点、人造黄油、冰激凌、果酱、饮料、糖果、乳制品及仿乳制品等,可改善产品性质和质量。②发泡剂 蔗糖酯用于焙烤食品,可增加面团韧性,增大制品体积,使气孔细密均匀,质地柔软,防止老化。③控制结晶 蔗糖酯兼有促进和组碍结晶形成的双重作用。用于饼干、糕点,可防止脂肪结晶析出,提高产品的稳定性,改善制品品质;用于巧克力,可抑制结晶,防止起霜。④增溶剂 蔗糖酯用于脂溶性色素、香料、果实精油、高碳醇、酯类、芳香族化合物等,可增加溶解度。⑤保水剂 蔗糖酯用于蛋奶、雪糕、豆浆、软糖、果冻、调味汁等可降低脱水率,保持原形不变。⑥润滑剂[30] 蔗糖酯代替传统的滑石粉用于生产片状、粒状糖果和药品时,可以减少原料间的摩擦力,增加其流动性,改变了产品的性能、风味。⑦粘度调节剂 蔗糖酯用于糖厂的糖膏煮炼工段,可加速糖膏对流,促进结晶过程,缩短煮糖时间和分蜜时间,降低废蜜糖份损失。⑧抗菌作用[31] 蔗糖酯对微生物有着广泛的抑制效果,对含乳饮料的耐热性芽孢有选择性的抑制效果,可以降低其变败的风险,对乳酸菌无抑制作用,可以广泛用于一些发酵食品。⑨果蔬保鲜 用于禽、蛋、水果、蔬菜的涂膜保鲜,减缓水分散失,延长储存期。
4.1 SE在面粉及面制品中的应用
在面包生产中, 面团的加工是影响其成品质量的重要因素。在调制面团时加入蔗糖酯能加强面团韧性和提高混合揉捏时的机械抵抗力, 并在揉面阶段提高面团的吸水性, 增加烘烤后面包的体积, 保持烘烤后面包瓤的柔软, 使面包空腔均一并能减少起酥油用量和延长货架期。在冷冻面团中, 蔗糖酯能防止冷冻保存过程中面团的变质, 改善解冻烘烤后的面包内部结构, 能制作出有一定体积而且膨松柔软的面包。在普通面类制品中, 蔗糖酯可防止原
料混合时粘附在机械上, 以及面团相互间的粘附, 可提高作业效率。蔗糖酯用量为面粉质量的0.1%~1.0% ( HLB 值11~16)。
4.2 SE在油脂产品中的应用【24】
人造黄油是在使用油脂中加入水等
进行乳化而制作成的固体或流动状的油
脂食品。人造黄油的乳化状态一般为水在
有种分散的W/O型。对于W/O型产品的乳化
安定，持有不饱和脂肪酸基的低HLB值的
蔗糖酯十分有效的。这种类型的蔗糖酯在
水的分散相与有工资的连续相的界面上
形成亲水基向外侧排列的合适的分子形
状（如右图1），有助于W/O型乳化系列形
成安定的界面膜，使乳化安定化。同时，
它可以防止乳化破坏或离水分离等的问
题，能生产出耐机械性、耐热性较高的高
品质的人造黄油产品。在各种类型的蔗糖
酯产品中，对W/O型乳化安定化有效果的
是ER109、ER-290、O-170，推荐添加量为
0.2~1%。因为这类的蔗糖酯能显著提高幼
稚的包水能力（如右图2），所以对生产
高含水量，低卡路里的人造黄油产品是十分有效的。
另外，蔗糖酯添加在由于烘培面团的人造黄油中，在制作面团时具有提高面团中的鸡蛋的包容性的效果。适用于制作高级糕点用的人造黄油。还有由于蔗糖酯还具有提高在搅拌过成功的抱气性（奶油性）或起泡后的保形性的功能，所以也可用于使黄油或人造黄油起泡来制作含糖奶油产品。
4.3 SE在糖果糕点中的应用
4.3.1 在焦香糖果中的应用
焦香糖果( 又称乳脂糖、奶糖) 是一类多相分散体系, 主要组成是多种糖类( 碳水化合物) 以水为分散介质形成分子分散态的连续相。焦香糖果富含乳的固体和相当数量的脂肪。生产中添加0.1% ~0.5%( HLB 值1~9) 蔗糖酯和各种物料一起混合, 在低于60 ℃时, 搅拌均匀能使其形成稳定的乳浊状态, 可防止油脂分离, 防止其粘附机械及包装纸, 利于糖果糕点的机械加工。
4.3.2 在口香糖中的应用
在口香糖生产中, 添加0.2% ~0.5% ( HLB 值9～15) 蔗糖酯能提高其胶基混合性, 使香料均匀分散, 另外还可以防止产品在咀嚼过程中粘牙, 提高其咀嚼性。
4.3.3 在蛋糕和饼干中的应用
在蛋糕和饼干面粉中加入面粉质量0.2% ~1.0%( HLB 值5~16) 的蔗糖酯能做出机械性优越的饼干面团, 可防止油脂含量高的饼干起霜, 增大烘烤后的体积, 使糕点和饼干的脆性和口溶感更好; 还可做出内部结构均一、具有良好体积和口感细腻柔软的蛋糕。
4.3.4 在巧克力中的应用【25，26】
a. SE对巧克力酱粘度的影响
分别比较右图1 与图2 、图3 与
图4 ，可以发现：无论在降温点(28℃)
还是在回温点(32℃)，添加0.2% 的蔗
糖酯后，比仅添加0.5% 磷脂的巧克力
酱料粘度有较明显降低。同时，28℃
时粘度降低幅度稍大于32℃的效果，
说明增加蔗糖酯对降温点时的流散性
改善更有利。这是巧克力改善调温操
作应注意利用的方面。
b. SE对巧克力起霜性及光泽的影响
下表表明了蔗糖酯对于巧克力抗
霜性和光泽的影响。添加0.1%～0.3%
蔗糖酯可以有效延缓巧克力起霜，巧
克力光泽可以保持较长时间；当添加
量达到0.5% 后，巧克力起霜虽可以得
到更明显的抑制，但巧克力光泽会快
速恶化变暗，由于蔗糖酯其分子中含
有较多羟基的缘故，有吸潮而影响到巧克力的品质及商品价值。因此在巧克力生产中使用蔗糖酯，其添加量不宜过多，以0.1%～0.3% 为好。
C．其他
添加油脂质量0.2% ~0.5% ( HLB值5~11) 的蔗糖酯,
不仅可以降低巧克力黏度，防止油
脂分离和起霜, 使制品光滑，还可改善其耐热性。蔗糖酯如果和卵磷脂并用效果会更好。
4.4 SE在冰欺凌中的应用
用于冰淇淋和雪糕, 可使乳液分散均匀, 增加膨胀率, 减少凝胨搅打时间, 冷藏期乳脂不分离, 产品组织均一和细腻。蔗糖酯在冰淇淋和雪糕中的一般用量为0.1%~0.3% ( HLB 值7~16) 。
4.5 SE在乳制品中的应用
对于牛奶咖啡和奶茶等含乳饮料,它们被要求在保存期间要具备很高的乳化安定性。虽然各种乳化剂对于这类乳饮料的乳化安定性都有效果, 但是其中高HLB型的蔗糖酯更具备高性能的乳化安定作用。也就是说, 通过在含乳饮料中添加蔗糖酯, 可以防止乳脂肪的合一, 推迟上浮, 使其能够维持安定的乳脂肪分散状态。高HLB的蔗糖酯的推荐型号为P-1570、P-1670、S-1170、S-1570、S-1670。并且, 某些情况下和中HLB的蔗糖醋一起混合使用可以取得更加安定的乳化。中HLB的蔗糖醋的推荐型号S-570、S-770。【27】
4.6 SE在糖厂煮糖中的应用【28】
有关蔗糖酯在糖厂煮糖中的应用也有一些文献报道, 其中日本的N. kaw ase 等人在实验室研究了蔗糖酯、山梨酸酯、单甘油脂以及其他阳离子型和阴离子型表面活性剂对糖羔和糖蜜的效应, 结果认为:蔗糖酯在降低糖蜜粘度、缩短分蜜时间和提高蔗糖回收率方面均优于其他表面活性剂, 继而大日本制糖公司以及泰国的20 多家糖厂进行了蔗糖酯的应用试验, 目前已在国外尤其在日本以及东南亚各国糖厂广泛推广应用。
实验标明: a.添加SE, 糖羔粘度有明显下降, 下降率为24 %～ 67 %;b.糖蜜粘度也有明显下降, 下降率为25 %～ 41 %;c.糖蜜重力纯度下降2 % 左右; d.可以缩短煮糖时间, 其中甲糖煮糖时间可缩短12 %～ 16 % , 丙糖可缩短时间10 %～ 27 % , 一般为20 % 左右; e.放糖抽蜜纯度下降1. 18 %～ 2. 63% , 纯度差提高了1. 19 %～ 2. 66 %;f. 糖蜜排放量都有明显下降, 糖中含糖份也明显降低, 表明煮炼过程糖的回收率已有明显提高;g. 提高煮炼回收率;h. 煮糖结晶率和提糖率均有明显提高, 提高2 %左右;i. 煮成的甲糖色值与对照相比无影响, 所产出甲糖均达到一级糖水平;J. 糖羔比较爽手, 粘度下降, 对流情况好, 而且在真空度降低的情况下对流仍然很好, 分蜜性好, 整个煮糖状况得到了改善, 操作方便安全, 受到操作工人的欢迎。
4.7 SE在其他方面的应用
将蔗糖酯用于水果、鸡蛋的涂膜保鲜, 具有抗菌作用, 用量为0.05%~0.2% ( HLB 值5~16) 。
将蔗糖酯用于乳化香精、固体饮料的乳化稳定,防止香料的损失, 用量为0.05% ~0.2% ( HLB 值7~16) 。
5. 蔗糖脂肪酸酯的发展前景及展望
从蔗糖酯的几大应用领域来看，它的市场潜力很大。首先表现在食品添加剂方面，食品工业是我国的主导产业，随着人民生活水平提高，对食品品质、加工方式等会提出更高要求。
蔗糖酯作为优秀的食品添加剂，消费潜力较大。目前，蔗糖酯已成为全球仅次于单甘油酯、山梨醇酯和丙二醇酯的第四大食品乳化剂品种。另外，高酯化蔗糖酯具有优异的保健功能。我国社会老龄化日益加重，心血管疾病发病率居高不下，肥胖也成为我国目前五大社会问题，这些因素都会促使蔗糖酯的需求增加。
近年来研究发现,高酯化蔗糖酯进入体内后,能以胶束的形式将血液中的胆固醇带出体外,因此可防治和治疗多种心血管疾病。另外,蔗糖多酯具有食用油脂的表观性能和口感,食用后不产生热量,是理想预防和控制肥胖的食品。作为理想的减肥和治疗与预防高胆固醇疾病的食品添加剂,该产品受到许多国家的重视并加以推广,如美国已研制出蔗糖多酯- 维生素胶囊,推荐给各年龄段的人长期服用。因此,蔗糖多酯作为一种功能性保健食品,具有非常光明的发展前景。
目前世界上具有较大生产规模的厂家仅限日本的三菱化成公司和第一制药公司,总生产能力达6 kt/ a以上,但实际产量为3 kt/ a左右,均采用水溶剂法生产,共有16 个品种,主要用于食品行业,约占70 %～80 %。日本除能满足国内需求外,还有10 %～15 %的SE 出口欧洲、东南亚和美国。
我国的蔗糖酯产量仅为3. 5 kt/ a ,而蔗糖多酯刚刚处于起步阶段,远远不能满足未来市场的发展需要,而其所用的原料蔗糖和脂肪酸两种资源国内十分丰富,尤其是国内蔗糖严重供过于求,亟待开发下游产品。因此,今后蔗糖酯工业的发展,关键要采用先进的无溶剂或以水为溶剂的合成工艺,降低生产成本,提高产品质量,扩大生产规模;应高度重视宣传与推广工作,加大该产品的应用研究和开发力度;重点发展蔗糖多酯的生产与应用,促进我国食品和日用化工业的结构调整。[32]
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