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本文作者：黃東瑜陳駿佳付盡國(guó)鐘志才張衛(wèi)東作者單位：廣州甘蔗糖業(yè)研究所

聚甘油脂肪酸酯的質(zhì)量分析和檢驗(yàn)

聚甘油脂肪酸酯由聚甘油與食用油脂或脂肪酸部分酯化而得，性狀有淺黃色至琥珀色油狀至極粘稠液體、淺棕黃色至棕色的塑性或柔軟固體、以及淺棕黃色至棕色硬性蠟狀固體，含有少量單、雙和三甘油酯、游離甘油和聚甘油、游離脂肪酸及脂肪酸的鈉鹽。所含酯類從極端親水性到極端親油性，能分散于水中，能溶于溶劑和油類（包括聚甘油單油酸酯）。國(guó)內(nèi)最早的聚甘油脂肪酸酯相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定于1992年（GB13510-92），以酸值、皂化值、碘值、硫酸灰分和熔點(diǎn)規(guī)范其理化性能指標(biāo)，以砷及重金屬含量規(guī)定衛(wèi)生質(zhì)量，但此標(biāo)準(zhǔn)僅適用于三聚甘油脂肪酸酯，聚甘油脂肪酸酯的通用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家衛(wèi)生部2011年第8號(hào)公告指定。衛(wèi)生部指定的標(biāo)準(zhǔn)目前仍無標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，它規(guī)定了聚甘油脂肪酸酯的酸值、羥值、碘值、灼燒殘?jiān)⒃砘?、脂肪酸鈉鹽等理化指標(biāo)及衛(wèi)生指標(biāo)鉛含量的測(cè)定方法。按衛(wèi)生部的要求，除鉛含量外，各項(xiàng)指標(biāo)符合生產(chǎn)廠家聲稱即可，目前國(guó)內(nèi)制糖工藝常用的聚甘油脂肪酸酯的技術(shù)指標(biāo)見表2。在制糖工藝中，為使用方便和更好地發(fā)揮其使用效果，產(chǎn)品一般為聚甘油脂肪酸酯水乳液，所含的水份根據(jù)其為一個(gè)自乳化體系，在水中經(jīng)過剪切力作用形成的O/W乳液，以粒徑大小、親油、親水基、各種約束力、排斥力各種電荷等因素組成的不斷形成-瓦解的動(dòng)平衡的特點(diǎn)，以物理方法加入。聚甘油脂肪酸酯以非水含量衡量，以國(guó)家輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T4089-2010制糖工業(yè)助劑、消泡劑（聚甘油脂肪酸酯）規(guī)范質(zhì)量，該標(biāo)準(zhǔn)于2011年3月1日開始實(shí)施。

聚甘油脂肪酸酯在成品糖中的檢驗(yàn)方法和相關(guān)說明

聚甘油脂肪酸酯在制糖工業(yè)用作加工助劑，不直接加入最終產(chǎn)品（食糖），因此質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB317-2006）中無添加劑殘留項(xiàng)，按GB317標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收成品白砂糖已可確保食糖質(zhì)量。GB317中，以二級(jí)白砂糖為例，蔗糖分≥99.5%，還原糖、灰分、水分等已知成分占0.38%，不可定性定量的微量成分僅占0.1%，遠(yuǎn)低于其作為制糖工藝助劑的規(guī)定添加量10.0g/kg。目前國(guó)內(nèi)外尚無食品中聚甘油脂肪酸酯的定量檢測(cè)方法及殘留測(cè)定要求，包括國(guó)家衛(wèi)生部2011年第8號(hào)公告指定標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)（JECFA）聚甘油脂肪酸酯（INS號(hào)475）技術(shù)指標(biāo)要求中也尚無含量的檢測(cè)方法。

聚甘油脂肪酸酯在制糖工藝中的應(yīng)用概況

聚甘油脂肪酸酯最早由美國(guó)研究開發(fā)并使用于制糖工業(yè)，我國(guó)于上世紀(jì)80年代初開始該項(xiàng)研究，研制出國(guó)內(nèi)第一代聚甘油脂肪酸酯糖用助劑，隨后輕工業(yè)部科技局下達(dá)了由天津輕工化學(xué)研究所、輕工部日用化學(xué)研究所、無錫輕工業(yè)學(xué)院、輕工部甘蔗糖業(yè)科學(xué)研究所共同承擔(dān)的項(xiàng)目“糖用消泡劑、脫色劑、殺菌劑的研制及應(yīng)用”（項(xiàng)目編號(hào)86112），于1989年通過國(guó)家項(xiàng)目鑒定并在制糖行業(yè)中推廣應(yīng)用。鑒于聚甘油脂肪酸酯在制糖工業(yè)中生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)的使用性能，研究其結(jié)構(gòu)與使用性能對(duì)應(yīng)關(guān)系的“制煉助劑合成參數(shù)研究”課題于2007年作為廣東省糖能甘蔗改良與開發(fā)利用創(chuàng)新能力建設(shè)的子項(xiàng)目已完成驗(yàn)收，今年被列入科學(xué)技術(shù)部科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項(xiàng)資金任務(wù)“綠色制糖工業(yè)助劑關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”（項(xiàng)目編號(hào)2011EG111248）以求能更好地發(fā)揮其在制糖工業(yè)中的作用。聚甘油脂肪酸酯是由親水基的聚甘油、親油基的脂肪酸構(gòu)成的表面活性劑，聚甘油部分的甘油的聚合度或所結(jié)合的脂肪酸數(shù)量（酯化交換度）會(huì)使親水/親油平衡值（HLB）產(chǎn)生變化。使用于制糖過程的其它消泡劑還有蔗糖脂肪酸酯、蔗糖聚丙烯醚等可以選擇，但是因?yàn)榫鄹视椭舅狨ヅc這些消泡劑相比具有更強(qiáng)的耐酸、耐熱能力和良好的乳化、分散、潤(rùn)濕、穩(wěn)定等多重性能，所以即使添加在高溫的蒸發(fā)工段（溫度可達(dá)130℃）中，也依然可以發(fā)揮良好的消泡和抑泡功能。室內(nèi)檢驗(yàn)聚甘油脂肪酸酯產(chǎn)品的使用性能，可參考以下方法：（1）消泡效果：以消泡時(shí)間表示，消泡時(shí)間越短越好。將100mL溫度為70℃、濃度50°Bx的糖漿傾注到500mL的量筒中，然后用氣泵鼓泡，當(dāng)泡沫上升到500mL刻度位置時(shí)停止鼓泡；消泡劑用水以1：30比例稀釋，取1mL加入，當(dāng)泡沫下降到液面時(shí)所需的時(shí)間為消泡時(shí)間。（2）抑泡效果：以抑泡時(shí)間表示，抑泡時(shí)間越長(zhǎng)越好。完成消泡試驗(yàn)后，再開動(dòng)氣泵持續(xù)打泡，當(dāng)泡沫上升到300mL刻度位置時(shí)所需的時(shí)間即為抑泡時(shí)間，打泡時(shí)間以5min為限。

聚甘油脂肪酸酯的使用性能

在制糖工藝過程中，糖液中的各種非糖份物質(zhì)影響糖廠的正常生產(chǎn)。在澄清、蒸發(fā)工段會(huì)產(chǎn)生大量的泡沫，造成糖份損失及降低設(shè)備處理能力，糖廠需要使用消泡劑來消除已形成的泡沫并抑制新的泡沫產(chǎn)生。在煮糖工段，聚甘油脂肪酸酯可降低物料粘度，縮短煮糖時(shí)間，節(jié)省能耗。制糖工業(yè)用聚甘油脂肪酸酯為淺棕色至棕色的塑性或柔軟固體，在制糖工業(yè)過程中作食品用加工助劑使用。

1澄清蒸發(fā)工段

泡沫是氣體分散于液體的分散體系。由于氣體和液體的密度差，液體中的氣泡上升到液面，形成以少量液體構(gòu)成的液膜隔開氣體的氣泡聚集物。制糖工藝過程中的泡沫主要是糖液在輸送過程中與空氣混合而產(chǎn)生。聚甘油脂肪酸酯易于在溶液表面鋪展，表面張力較低，吸附于溶液表面使溶液局部表面張力降低，鋪展發(fā)生于局部，同時(shí)帶走表面下一層鄰近液體，致液膜變薄，從而使泡沫破滅，并可在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)防止泡沫重新生成。為探究各種類型消泡物質(zhì)在甘蔗糖廠的使用情況，本單位收集國(guó)內(nèi)5間助劑生產(chǎn)廠共10個(gè)消泡劑樣品在廣東、云南等地選取蔗源不同的多家糖廠進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果證明聚甘油脂肪酸酯的消泡、抑泡性能優(yōu)于目前國(guó)內(nèi)允許在制糖工藝使用的的其它消泡劑。

2煮糖工段

煮糖工段的主要任務(wù)是將糖漿濃縮制成符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的糖膏。加入聚甘油脂肪酸酯作煮糖助劑，能夠降低晶體和母液間的界面張力，使糖膏的粘度下降，幫助糖膏對(duì)流循環(huán)，結(jié)晶速度加快，糖分吸收良好，促進(jìn)晶粒生長(zhǎng)，從而縮短煮糖時(shí)間、節(jié)能、提高煮煉能力，通過增進(jìn)循環(huán)和熱交換可使晶粒整齊、色值灰分低，還可降低糖漿的膠粘性，較好地處理劣質(zhì)甘蔗原料。陳舊甘蔗新鮮度差，糖分下降大，還原糖增多，導(dǎo)致煮糖過程中出現(xiàn)物料純度低、糖膏質(zhì)量下降、粘度高、泡沫多、糖漿對(duì)流差、糖份吸收困難、煮糖時(shí)間長(zhǎng)、汽耗大等問題，更為嚴(yán)重的是時(shí)常發(fā)生丙膏在助晶24h的過程中丙膏從助晶箱發(fā)漲甚至冒出，處理量下降，如30m3煮糖罐只能煮24m3。研究發(fā)現(xiàn)，不作任何預(yù)處理在丙膏放糖前直接在煮糖罐加入聚甘油脂肪酸酯，讓它在罐中與物料充分混合，然后按正常操作放糖、助晶，能解決糖膏發(fā)漲問題。在咸水蔗區(qū)，一個(gè)7m3的丙膏罐因糖膏粘度高，高容積下糖膏對(duì)流不良，為保證糖份吸收，只能煮至6m3，影響了處理能力，添加0.2g/kg（對(duì)糖膏）聚甘油脂肪酸酯作煮糖助劑后，可煮至6.5m3，并保證糖膏對(duì)流順暢，母液吸收良好，煮糖時(shí)間從使用前的7h降至6h，汽耗明顯降低。項(xiàng)目86112“糖用消泡劑、脫色劑、殺菌劑的研制及應(yīng)用”研究顯示，聚甘油脂肪酸酯在甜菜糖廠中使用可縮短煮糖時(shí)間17.2%，在甘蔗糖廠中使用縮短煮糖時(shí)間21.9%，效能優(yōu)異的煮糖時(shí)間可縮短25%～40%，糖蜜純度降低約2AP。

制糖工藝用食品添加劑的比較

制糖工業(yè)按生產(chǎn)原料分為甘蔗制糖與甜菜制糖，在制糖工藝過程中產(chǎn)生的泡沫問題，由于原料品種、土壤和氣候條件的不同使得糖液成分有很大區(qū)別，加上不同工藝過程帶來的差別，所產(chǎn)生的泡沫性質(zhì)也有所不同，需要使用不同的消泡劑來消除（抑制）泡沫。目前已批準(zhǔn)的制糖工藝中允許使用消泡劑有聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、蔗糖聚丙烯醚、吐溫20、吐溫40、吐溫60、吐溫80共7種，聚甘油脂肪酸酯是針對(duì)甘蔗制糖工藝研究開發(fā)，主要用于甘蔗糖廠。以下列出的其它6種可用于制糖工藝的食品添加劑（加工助劑）使用現(xiàn)狀，是本單位長(zhǎng)期開展制糖工藝消泡劑應(yīng)用研究、技術(shù)跟蹤的結(jié)果。

1蔗糖聚丙烯醚

蔗糖聚丙烯醚是甜菜糖業(yè)的傳統(tǒng)消泡劑，在甜菜糖區(qū)廣泛使用。在上世紀(jì)90年代中期中國(guó)輕工總會(huì)甘蔗糖業(yè)研究所曾在甘蔗糖廠作應(yīng)用研究，作為消泡劑和加工助劑在廣東珠三角數(shù)家糖廠短暫使用后，因其不適用于甘蔗原料制糖工藝，未能在甘蔗制糖工業(yè)中推廣應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)鮮有甘蔗糖廠使用蔗糖聚丙烯醚作消泡劑。

2蔗糖脂肪酸酯

蔗糖脂肪酸酯是甘蔗糖廠正在使用的消泡劑之一，主要適用于廣西部分地區(qū)蔗源的部分廠家，有較好的消泡性能。但因總體的消泡、抑制泡沫生成的能力以及對(duì)起泡物料的適應(yīng)能力均在聚甘油脂肪酸酯之下，難以處理其它地區(qū)的甘蔗尤其是頑性甘蔗，因此在國(guó)內(nèi)甘蔗制糖企業(yè)中的使用率不高，占23%左右。

3吐溫20、吐溫40、吐溫60、吐溫80

以上4種食品添加劑在制糖工藝中用作糖用復(fù)合消泡劑和乳化硅油消泡劑的乳化劑，單獨(dú)使用沒有消泡、抑泡效果，目前國(guó)內(nèi)沒有制糖企業(yè)單獨(dú)使用以上4種食品添加劑做消泡劑。一些蔗糖泡沫成分復(fù)雜的企業(yè)，由于單一成分的消泡劑不能有效消除泡沫，會(huì)使用以大豆磷脂、蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯等為消泡主體的復(fù)合消泡劑，以吐溫20、吐溫40、吐溫60、吐溫80在作乳化劑使其混合均勻并產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)，現(xiàn)因政策原因復(fù)合消泡劑已暫停使用。

聚甘油脂肪酸酯使用方法

聚甘油脂肪酸酯按比例（建議1：30）與水混合形成均勻乳液，直接加入有泡沫的地方（如混合汁箱、中和汁箱、清汁箱、糖漿箱等），略加攪動(dòng)。為了充分發(fā)揮其抑泡性能，也可在壓榨車間混合汁處連續(xù)加入，這樣可有效減少整個(gè)過程中泡沫的生成。還可以用適當(dāng)?shù)膰婌F裝置噴灑到泡沫表面。對(duì)于糖漿箱的泡沫，由于其特別頑固，建議采用噴灑的方法，也可直接加入糖漿箱。