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多元醇型非离子表面活性剂

放大字体  缩小字体 发布日期:2008-07-25  浏览次数:2884
核心提示:多元醇型非离子表面活性剂

    多元醇型非离子表面活性剂是指由含有多个羟基的多元醇与脂肪酸进行酯化而生成的酯类;此外,还包括由带有-NH2-NH基的氨基醇,以及带有-CH0基的糖类与脂肪酸或酯进行反应制得的非离子表面活性剂。由于它们在性质上很相似,故统称之为多元醇型非离子表面活性剂。这类表面活性剂具有良好的乳化性能和对皮肤的滋润性能,故常用于化妆品和纤维油剂的生产中。

    1.甘油酯型非离子表面活性剂

    (1)甘油单脂肪酸酯、甘油二脂肪酸酯(简称为甘油单、二脂肪酸酯,下同)  甘油与脂肪酸进行酯化反应,可得到甘油单脂肪酸酯、甘油二脂肪酸酯、甘油三脂肪酸酯。1mol甘油与1mol脂肪酸反应生成的甘油单脂肪酸酯有l-甘油单脂肪酸酯和2-甘油单脂肪酸酯:

                   

    1mol甘油与2mol脂肪酸反应生成的甘油二脂肪酸酯有l2-甘油二脂肪酸酯和13-甘油二脂肪酸酯:

            

    工业级甘油单、二脂肪酸酯为稠度不同的黄色黏性液体或乳白色塑性体和乳白色硬质固体,无味或几乎无味,不溶于水,与热水混合振动后可乳化,溶于乙醇、乙酸乙酯、氯仿、苯等,具有良好的乳化性能和消泡能力。

    甘油单、二脂肪酸酯可由脂肪酸与过量的甘油经催化加热反应制得,反应如下:

    

    工业上常采用油脂与甘油进行酯交换的方法制备甘油单、二脂肪酸酯,条件只是温度略高一些,其他反应条件不变,反应如下:

  

 在上述两个反应的产物中,甘油三脂肪酸酯的产量很少,此外还有未反应的游离脂肪酸和甘油。

 常用的甘油单、二脂肪酸酯有:甘油单、二硬脂酸酯,甘油单、二油酸酯,甘油单、二棕榈酸酯,甘油单、二肉豆蔻酸酯,甘油单、二月桂酸酯。它们与皮肤的相容性极好,且无毒性,在食品和医药化妆品工业中用作乳化剂和黏度调节剂。为了充分发挥其乳化性能,常常与少量亲水性强的表面活性剂复配使用。

    (2)乙酸甘油单、二脂肪酸酯  乙酸甘油单、二脂肪酸酯为白色到浅黄色的不同稠度的液体或固体,略带乙酸味,口味温和,不溶于水、甘油,溶于乙醇、丙酮和非极性溶剂,具有良好的乳化性能,还有成膜和润滑能力。

    乙酸甘油单、二脂肪酸酯可由甘油单、二脂肪酸酯与乙酸酐进行乙酰化反应制得,反应如下:

    

    乙酸甘油单、二脂肪酸酯还可以由甘油、脂肪酸与乙酸进行酯化反应制取,也可由甘油三脂肪酸酯与甘油三乙酸酯进行酯交换反应制备。   

    乙酸甘油单、二脂肪酸酯主要用作W-0型乳化剂、成膜剂、润滑剂,以及食品组织改良剂。

    (3)乳酸甘油单、二脂肪酸酯乳酸甘油单、二脂肪酸酯为柔软到坚硬的蜡状固体,不溶于水,可分散于热水中,溶于热异丙醇、二甲苯和棉籽油,具有良好的乳化和充气性能。

    乳酸甘油单、二脂肪酸酯的制法是:在碱性催化剂(NaOH)存在下,甘油单脂肪酸酯或甘油单、二脂肪酸酯与乳酸于l30℃真空中进行酯化反应而得。反应如下:

   

    此外,乳酸甘油单、二脂肪酸酯还可以由甘油与乳酸和脂肪酸直接进行酯化反应制取。乳酸甘油单、二脂肪酸酯在食品工业中主要用作W—O型乳化剂、稳定剂和增稠剂等。

    (4)聚氧乙烯甘油单、二脂肪酸酯  聚氧乙烯甘油单、二脂肪酸酯的代表性产品为聚氧乙烯(20)甘油单、二脂肪酸酯。在室温下,它为油脂状塑性物质,色泽浅,味微苦或有油脂味,溶于乙醇、异丙醇、肉豆蔻酸异丙酯、二甲苯、豆油等,可分散于水、甘油和丙二醇,具有良好的乳化、增溶性能。

    聚氧乙烯(20)甘油单、二脂肪酸酯的工业制法是:在KOH催化剂存在下,甘油单、二脂肪酸酯与20mol环氧乙烷在加压、加热条件下进行加成反应而制得,反应如下:

   

    式中,a+b+c=20

 聚氧乙烯(20)甘油单、二脂肪酸酯主要用作o-W型乳化剂和增溶剂。

2.季戊四醇脂肪酸酯   

    季戊四醇脂肪酸酯在常温下为乳白色蜡状固体,加热熔化后加水即乳化,具有良好的乳化和柔软性能。

    季戊四醇脂肪酸酯可由脂肪酸与季戊四醇在碱性催化剂存在下加热进行酯化反应而制得,也可由季戊四醇与甘油三脂肪酸酯进行酯交换反应制得。

    例如,季戊四醇与棕榈酸进行酯化生成季戊四醇单棕榈酸酯的反应如下:

    

    此外,季戊四醇与甘油三硬脂酸酯(硬化牛脂)进行酯交换,可生成季戊四醇单硬脂酸酯,还得到副产物甘油单硬脂酸酯。反应如下:

   

 季戊四醇单棕榈酸酯、季戊四醇单硬脂酸酯用作乳化剂和柔软剂。

3.失水木糖醇脂肪酸酯

    失水木糖醇脂肪酸酯亦称木糖醇酐脂肪酸酯。木糖醇为具有五个羟基的多元醇,加热失水后成为失水木糖醇。失水木糖醇与脂肪酸进行酯化反应后,生成失水木糖醇脂肪酸酯。常用的失水木糖醇脂肪酸酯为失水木糖醇单硬脂酸酯,为浅黄色或棕黄色蜡状固体,无臭,溶于甲苯、二甲苯、酯、醇等多种有机溶剂中,不溶于冷水,在热水中分散成乳状液。在常温下,对酸、碱、盐稳定,具有良好的乳化、分散性能,还有渗透和增稠能力。

    (1)失水木糖醇单硬脂酸酯  失水木糖醇单硬脂酸酯是由木糖醇或木糖醇母液与硬脂酸在氢氧化钠的催化下加热进行酯化反应而得,反应如下:

       

    失水木糖醇单硬脂酸酯在食品工业中用作乳化剂、增稠剂,也用作渗透剂。

    (2)聚氧乙烯失水木糖醇单硬脂酸酯  聚氧乙烯失水木糖醇单硬脂酸酯是由失水木糖醇单硬脂酸酯与环氧乙烷在碱性催化剂存在下加热进行加成反应而得,反应如下:

   

    式中,a+b+c=n

    聚氧乙烯失水木糖醇单硬脂酸酯为琥珀色半胶性油状液体,溶于水、稀酸溶液、稀碱溶液和大多数有机溶剂,不溶于乙二醇和油脂,具有良好的润湿、渗透、扩散性能和乳化作用。用作乳化剂,用来制备0-W型乳状液,广泛应用于食品、化妆品和医药工业生产。

    4.山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯

    山梨醇为具有6个羟基的多元醇,可由葡萄糖加氢制得。山梨醇分子中没有醛基,故对热和氧稳定,与脂肪酸反应不会分解和着色,可生成山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯。

    (1)山梨醇脂肪酸酯  山梨醇与等物质的量的脂肪酰氯经酯化反应即生成山梨醇单脂肪酸酯,反应如下:

    

    山梨醇单脂肪酸酯不溶或难溶于水,具有良好的柔软性能,适合作纤维柔软剂,不适合作乳化剂。

    (2)失水山梨醇脂肪酸酯  失水山梨醇脂肪酸酯亦称山梨糖醇酐脂肪酸酯,是非离子表面活性剂中很重要的一类,商品名称为斯盘(Span)。失水山梨醇脂肪酸酯的制法是:将山梨醇与脂肪酸在氢氧化钠和氮气流下加热到230250,在酯化的同时,山梨醇发生脱水,生成失水山梨醇脂肪酸酯。山梨醇脱水主要发生在14位上,而在15位上较少,产物中还有部分二失水的单酯,也有部分双酯。

    失水山梨醇脂肪酸酯不溶于水,溶于有机溶剂,故很少单独使用。如果将它与其他水溶性表面活性剂,尤其是与其相应的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯复配,则最为有效。这类非离子表面活性剂主要用作乳化剂、柔软剂。

    失水山梨醇脂肪酸酯的主要产品有失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇三油酸酯和失水山梨醇三硬脂酸酯。制备失水山梨醇的一般反应如下:

   

 式中,R—C11 H23Cl5 H31Cl7 H33Cl7 H35

    失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘-20)的结构式如下:

   

    失水山梨醇单月桂酸酯为琥珀色黏稠液体,浅米黄色到棕黄色珠状、片状或硬质蜡状固体,有特殊气味,味柔和,溶于许多有机溶剂,不溶于冷水,能分散于热水中,具有良好的乳化性能,用作乳化剂和纤维油剂。

    失水山梨醇单棕榈酸酯(斯盘-40)的结构式如下:

   

    失水山梨醇单棕榈酸酯为浅奶油色到棕黄色珠状、片状或硬质蜡状颗粒体,有异臭气味,味温和,凝固点为4547℃,溶于甲醇、乙醇、乙醚、乙酸乙酯、苯胺、甲苯、石油醚和四氯化碳,不溶于冷水,可分散于热水中,具有良好的乳化性能。用作乳化剂和分散剂,如在化妆品生产中用作乳化剂、分散剂,在乳液聚合中用作乳化稳定剂,在油墨生产中用作分散剂,还用作纺织品防水涂层剂的助剂。

    失水山梨醇单油酸酯(斯盘-80)的结构式如下:

   

 失水山梨醇单油酸酯为琥珀色黏稠液体,浅米黄色到棕黄色珠状或片状硬质蜡状体,有特殊气味,味温和,溶于乙醇、乙醚、乙酸乙酯、苯胺、甲苯、石油醚和四氯化碳,不溶于冷水,可分散于热水中。具有良好的乳化性能,对人体无害,用作乳化剂、分散剂、防锈剂、稳定剂,如在化妆品、医药品和食品生产中用作乳化剂、稳定剂,在纺织工业中用作乳化剂,在涂料工业中用作分散剂,用于石油制品作防锈剂,钛白生产中用作稳定剂,还可用作助溶剂。

  失水山梨醇三油酸酯(斯盘-85)的结构式如下:

 

    失水山梨醇三油酸酯为琥珀色到棕褐色油状液体,无味,溶于许多有机溶剂,不溶于水,可分散于水中,具有良好的乳化、增稠和防锈性能。用途与斯盘-80相似,用作乳化剂、分散剂、防锈剂和增稠剂,广泛用于各工业领域。

    失水山梨醇单硬脂酸酯(斯盘-60)的结构式如下:

   

 失水山梨醇单硬脂酸酯为浅乳白色到棕黄色硬质蜡状固体,有臭气味,味温和,凝固点为5052℃,溶于甲醇、乙醇、乙醚、苯胺、甲苯和四氯化碳,不溶于冷水、矿物油和丙酮,可分散于温水中,还溶于50℃以上的矿物油和乙酸乙酯,具有良好的乳化、稳定和消泡性能,对人体无害。用作乳化剂、稳定剂和消泡剂,用于制备W—O型乳状液,其乳化力优于其他乳化剂,但风味差,与其他乳化剂复配使用可取得理想效果。在纺织工业中用作腈纶的抗静电剂和柔软上油剂,在食品、医药、农药、涂料、塑料和化妆品等工业生产中用作乳化剂、增稠剂和消泡剂。

 失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盘-65)的结构式如下:

 

    失水山梨醇三硬脂酸酯为浅乳白色到浅褐色珠状、片状或硬质蜡状固体,有微臭气味,味温和,微溶于乙酸乙酯、甲苯,可分散于丙酮、石油醚、矿物油、植物油中,不溶于水、甲醇和乙醇,凝固点4750,具有良好的乳化、消泡性能,用作乳化剂和消泡剂,广泛用于食品、化妆品、医药品等工业生产中。

    (3)聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯  失水山梨醇脂肪酸酯为疏水性的、不溶于水的非离子表面活性剂,若在其分子上加成环氧乙烷,亲水性则增大,加成的环氧乙烷分子数目越多,其亲水性越大,并能溶于水。这类加成了环氧乙烷的失水山梨醇脂肪酸酯称为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,商品名称为吐温(Tween)。这类表面活性剂有:聚氧乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温-20)、聚氧乙烯(4)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温-4)、聚氧乙烯(20)失水山梨醇单棕榈酸酯(吐温-40)、聚氧乙烯(20)失水山梨醇单硬脂酸酯(吐温-60)、聚氧乙烯(4)失水山梨醇单硬脂酸酯(吐温-61)、聚氧乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯(吐温-65)、聚氧乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温-80)、聚氧乙烯(25)失水山梨醇单油酸酯(吐温-81)、聚氧乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯(吐温-85)

    聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯的制法是将失水山梨醇脂肪酸酯与环氧乙烷进行加成反应制得,反应如下:

   

 式中,,n=w+x+y+zn=4520R=烃基。

    聚氧乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯的结构式如下:

   

 式中,w+x+y+z=20

    聚氧乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯为柠檬色到琥珀色液体,有轻微特征气味,味微苦,溶于水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、二氧杂环己烷,不溶于矿物油、矿物油精和动植物油,具有良好的乳化、分散和稳定性能。用作乳化剂、稳定剂和分散剂,如用作化妆品、医药用品、矿物油的乳化剂,泡沫塑料的稳定剂,胶片乳液的助剂。

    聚氧乙烯(4)失水山梨醇单月桂酸酯的结构式如下:

   

  式中,w+x+y+z=4

    聚氧乙烯(4)失水山梨醇单月桂酸酯为琥珀色油状液体,溶于水和多种有机溶剂,具有良好的乳化、润湿性能,用作乳化剂和润湿剂,广泛应用于食品、化妆品、医药等工业生

产中。   

   聚氧乙烯(20)失水山梨醇单棕榈酸酯的结构式如下:

  

 式中,wxyz=20

    聚氧乙烯(20)失水山梨醇单棕榈酸酯为柠檬色到柑橘色油状液体或半凝胶物质,有轻微异臭气味,味略苦,溶于水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯和丙酮,不溶于矿物油、油脂,具有良好的乳化、分散、润湿性能,用作乳化剂、分散剂、润湿剂,应用于化妆品、医药、食品等工业生产。

    聚氧乙烯(20)失水山梨醇单硬脂酸酯的结构式如下:

    

  式中,w+x+y+z=20

    聚氧乙烯(20)失水山梨醇单硬脂酸酯为柠檬色到橙色油状液体或半凝胶体,有轻微特征气味,略有苦味,溶于水、苯胺、乙酸乙酯、甲苯,不溶于矿物油、油脂,具有良好的乳化、润湿、分散、稳定性能。用作乳化剂、分散剂、稳定剂、润湿剂,广泛应用于食品、医药、农药、塑料和化妆品等工业生产中,在纺织工业中用作腈纶纤维加工的柔软剂和上油处理剂。

    聚氧乙烯(4)失水山梨醇单硬脂酸酯的结构式如下:

   

  式中,w+x+y+z=4

    聚氧乙烯(4)失水山梨醇单硬脂酸酯为黄色蜡状体,无毒,无臭,可溶于水、硫酸溶液和稀碱溶液,具有良好的乳化、分散、润湿性能。主要用作乳化剂、分散剂和润湿剂,广泛应用于石油、化妆品、医药、食品、纺织工业和农业生产中。

    聚氧乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯的结构式如下:

   

    式中,w+x+y+z=20

    聚氧乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯为棕黄色蜡状固体,具有轻微特征臭气味,微带苦味,凝固点为2933,溶于矿物油、动植物油、丙酮、乙醚、乙醇、甲醇,可溶于稀酸溶液、稀碱溶液,具有良好的乳化、分散和稳定性能。用作乳化剂、分散剂、稳定剂,广泛应用于化妆品、医药、食品、纺织工业和石油工业生产中。

    聚氧乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯的结构式如下:

   

    式中,w+x+y+z=20   

    聚氧乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯为黄色到橙色油状液体,有轻微特征臭气味,味微苦,极易溶于水,形成几乎无色的溶液,溶于乙醇、非挥发油、乙酸乙酯和甲苯,不溶于矿物油、油脂,具有良好的乳化、分散、稳定性能。用作乳化剂、分散剂、稳定剂,广泛应用于化妆品、医药、食品、纺织工业生产中。此外,还应用于配制切削用乳化油剂,以及精密机床用润滑冷却液及锦纶和黏胶帘子线用油剂。

    聚氧乙烯(5)失水山梨醇单油酸酯的结构式如下:

   

  式中,w+x+y+z=5

    聚氧乙烯(5)失水山梨醇单油酸酯为琥珀色半黏稠流动体,无毒,无臭,可溶于硬水、稀酸溶液、稀碱溶液和大多数有机溶剂,不溶于油脂,具有良好的乳化性能。主要用作乳化剂,广泛应用于化妆品、食品、医药、纺织和石油等工业生产中。

    聚氢乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯的结构式如下:

   

    式中,w+x+y+z=20

    聚氧乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯为琥珀色半胶状流动体,无毒,无臭,可溶于水、稀酸溶液、稀碱溶液。大多数有机溶剂和油脂,不溶于丙酮、聚乙二醇,具有良好的乳化、分散和稳定性能。用作乳化剂,广泛应用于化妆品、医药、食品、纺织和石油等工业生产中。

    5.蔗糖脂肪酸酯

    蔗糖是多羟基化合物,具有良好的亲水性,它本身即可作为表面活性的亲水组分,且价格较环氧乙烷、山梨醇便宜,此外蔗糖对人体无毒。若将蔗糖分子通过酯、醚、酰胺或胺桥接上烷基疏水链,即成为良好的表面活性剂。生产蔗糖脂肪酸酯使用的脂肪酸有月桂酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、蓖麻酸等。

    蔗糖脂肪酸酯易溶予水,具有良好的乳化、分散、洗涤性能,易生物降解,对人体无毒、无害、无刺激。蔗糖脂肪酸酯的主要组分为单酯,若副产物二酯、三酯的含量增多,会使其溶解性下降。蔗糖脂肪酸酯上的疏水碳链越长,其非极性则越强,会使蔗糖单脂肪酸酯的熔点变低。蔗糖脂肪酸酯的表面活性不及阴离子表面活性剂,起泡性也较低,但对油和水均起乳化作用,其亲油亲水平衡值(HLB)315之间。HLB值低的可用作W—O型乳化剂,HLB值高的用作W-O型乳化剂。

    蔗糖脂肪酸酯的制备方法很多,按反应方式可分为酯交换法、酰氯酯化法、直接脱水法和微生物法,工业上主要采用酯交换法。

    酯交换法按工艺条件又分为溶剂法、。微乳化法和无溶剂法。

    (1)溶剂法该法是将蔗糖和脂肪酸甲酯、(通常使用硬脂酸甲酯)溶予二甲基甲酰胺(DMF),在碱性催化剂(K2C03或甲醇钠)存在下,减压加热进行酯交换,同时减压馏去所生成的甲醇。反应完成后除去溶剂、未反应的脂肪酸甲酯和蔗糖,采取再结晶等方法进行纯化精制,即得纯品。由于DMF价格高,又有毒、易燃,产品纯化困难,故可改用其他溶剂,如二甲亚砜(DMSO)、二甲苯、丙二醇、α-吡啶烷酮、,N-甲基-α-吡咯烷酮、苄胺或环己胺等。此外,碱性催化剂也可改用硬脂酸钾、碳酸氢钾或氢氧化钠等;还可使用助剂以改进溶剂性能,缩短反应时间,减少催化剂用量,降低皂的生成量和溶剂的损失等。

    (2)微乳化法该法是以丙二醇作溶剂,以无水碳酸钠作催化剂,以脂肪酸皂(如油酸皂或硬脂酸皂)作乳化剂,使蔗糖和脂肪酸酯在微乳状液状态下进行酯交换反应。具体做法是:将蔗糖、乳化剂(硬脂酸钠)和脂肪酸酯加入丙二醇中,混合均匀后加热到l00使之成为微乳状液,然后加入催化剂(无水碳酸钾),继续加热到l50170,压力控制在08kPa进行酯交换,生成蔗糖脂肪酸酯。微乳化法还可以用水作溶剂,称为水微乳化法。具体做法是:将蔗糖、乳化剂(脂肪酸钠皂、钾皂或钙皂)和水混合成为均匀溶液,然后加热,同时加入碱性催化剂(K2C03KOH)和脂肪酸酯,进行减压脱水。注意,必须控制压力、温度,勿使发生水解反应。

    (3)无溶剂法该法是使蔗糖直接与酯进行酯交换反应。该法又分为常压法、丙二醇酯法、熔融法、相溶法、非均相法、蔗糖多酯的二步合成法等。下面以常压法为例做简要介绍。以碳酸钾为催化剂,对蔗糖与天然油脂加热进行皂化,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、二脂肪酸酯的混合物,然后采用各种溶剂对产物进行分离而制得。

    脂肪酸甲酯与蔗糖进行酯交换的反应如下:

  

 由甘油三脂肪酸酯与蔗糖进行酯交换的反应如下:

 

    酰氯酯化法制备蔗糖脂肪酸酯为直接酯化法。其方法是在含氮有机溶剂(如氮杂苯、喹啉或吡啶)中,脂肪酰氯与蔗糖进行缩合反应,对获得的粗蔗糖脂肪酸酯进一步提纯,反应如下:

   

    直接脱水法制备蔗糖脂肪酸酯是在二甲基甲酰胺溶剂中和酸性催化剂(对甲基苯磺酸)存在下,使蔗糖与脂肪酸直接进行酯化反应。该法简单、易操作,但溶剂毒性大,产品难纯化,且因在酸性催化剂存在下易发生分解反应,而收率低。反应如下:

   

    此外,蔗糖和脂肪酸在微生物作用下也可获得蔗糖脂肪酸酯。这种方法有许多优点,如条件温和、无毒性试剂、产品易纯化。所制得的蔗糖脂肪酸酯表面活性高,乳化性能、助溶性能和起泡性能均优于化学合成品。

    蔗糖脂肪酸酯用作乳化剂、分散剂、洗涤剂,广泛应用于食品、化妆品、医药、洗涤剂等工业生产中。

    6.烷基糖苷

    烷基糖苷简称APG,是糖类化合物与高级脂肪醇的反应产物,为新开发出的多元醇型非离子表面活性剂。从结构上看,烷基单苷是混合的单环缩醛,有两种异构体:

   

    混合物中含有一个、两个或更多糖苷的化合物。

    烷基糖苷具有优良的起泡、洗涤、乳化、分散等性能,与其他类型表面活性剂复配性能极佳,耐浓电解质,易生物降解。此外,APG对皮肤和黏膜刺激性小,口服毒性低,代谢性好,能满足工业上各种需要,且对环境无污染,为新一代表面活性剂。生产烷基糖苷最常用的糖类原料为葡萄糖,高级脂肪醇原料为C8C18的饱和脂肪醇。APG的生产方法有多种,工业上常用的有两种:糖苷转移法(亦称转糖苷法)和直接合成法(亦称直接苷化法)

(1)糖苷转移法糖苷转移法是先使葡萄糖与低级醇进行反应生成短碳链烷基糖苷,然后再与高级脂肪醇进行交换反应而转变为长碳链烷基糖苷。

    例如,葡萄糖与正丁醇(或丙二醇)在酸性催化剂(对甲苯磺酸)存在下,加热进行反应,然后加入C12C14的饱和脂肪醇进行糖苷转移,即得到长链烷基糖苷。产物为长链烷基糖苷、短链烷基糖苷、多糖和聚糖的混合物。产物经过蒸馏除去水和过量的脂肪醇,进一步提纯后即得到纯品。

    (2)直接合成法  直接合成法是将长链脂肪醇与葡萄糖在没有增溶剂存在下直接进行反应的方法。该法需采用无水物,在反应中需及时除去反应生成的水。该法工艺简便,产物中无短链烷基糖苷,但由于反应体系随产物增加黏度增大,以及传质传热也随之变得困难,从而导致焦糖等副产物增多,产品质量下降。

    与脂肪醇聚氧乙烯醚比较,烷基糖苷更似糖脂,它是固态非离子表面活性剂,依烷基和结合的葡萄糖单元数目之不同,这类制品可呈灰色黏性固体到硬蜡状固体、金黄色玻璃状固体及本色粉末状体。烷基聚葡萄糖苷的理想结构式如下:

   

    烷基聚葡萄糖苷具有良好的洗涤、乳化和起泡性能,易生物降解,用于配制洗涤剂、餐具洗涤剂、清洗剂,以及应用于化妆品和食品生产中。

    7.聚甘油脂肪酸酯

    聚甘油脂肪酸酯是由聚甘油混合物与脂肪酸酯化的产物,其外观和性状与脂肪酸的种类、含量和聚甘油的聚合度有关。以饱和脂肪酸和低聚合度的聚甘油为原料制得的聚甘油脂肪酸酯为塑性蜡状体;以饱和脂肪酸与较高聚合度的聚甘油为原料制备的聚甘油脂肪酸酯为脆性硬蜡状体;以不饱和脂肪酸与聚甘油制成的聚甘油不饱和脂肪酸酯为塑性黏稠状液体。聚甘油脂肪酸酯的色泽由白色到浅黄色或褐色。聚甘油脂肪酸酯无气味,味微甜,带油脂感。随甘油聚合度之不同,可以极端亲水到极端亲油。不溶于水,可分散于水中,溶于甘油(浑浊)、乙醇、异丙醇、二甲苯、石蜡油和热油脂,具有良好的乳化、增溶、充气、结晶调节性能。

    聚甘油脂肪酸酯的合成一般分为两步:第一步,由甘油缩合或甘油酯与甘油加成反应制取聚甘油,甘油缩合是在碱性催化剂(NaOHKOHLiOH)存在下加热到200300℃进行的;第二步,聚甘油与脂肪酸直接酯化,或与甘油三脂肪酸酯进行酯交换,即得聚甘油脂肪酸酯。

    第一步生成聚甘油的反应:

   

 第二步生成聚甘油脂肪酸酯的反应:

 

  或

 

  式中,R1R2=H或脂肪酸基,n>1

    反应产物中除含有聚甘油单脂肪酸酯外,还含有聚甘油的二脂肪酸酯、三脂肪酸酯和多脂肪酸酯,以及游离甘油和聚甘油、游离脂肪酸和脂肪酸钠等。

    聚甘油脂肪酸酯作为乳化剂、充气剂和结晶调节剂,广泛应用于食品生产。此外,还可用作植物油的浑浊抑制剂。在用作充气型乳化剂、面团调节剂时,如用于酵母起发的烘烤食品,能使烘烤食品的体积增大,品质得到改善。采用适当酯化度的聚甘油脂肪酸酯加入油脂中,可调节其结晶速率,使结晶细腻,不产生大块结晶,提高油脂的外观及油脂食品的质量。

    HLB值的聚甘油脂肪酸酯具有良好的增溶性能,可用作不溶于水的亲油性物质的增溶剂。

    8.聚甘油多聚蓖麻酸酯

    聚甘油多聚蓖麻酸酯是由聚甘油与缩合的蓖麻油脂肪酸酯化而成。它为清澈的黏稠液体,在0以下也不凝固,呈黄色,具有油脂的特征气味和轻微的蓖麻味,不溶于水、丙二醇,可分散于甘油、乙醇,溶于非极性有机溶剂,具有良好的乳化性能和降黏作用。

    聚甘油多聚蓖麻酸酯的制备分为三步:

 第一步,生成聚甘油的反应(见聚甘油脂肪酸酯)

 第二步,蓖麻油脂肪酸缩合成多聚蓖麻酸的反应

 

 第三步,多聚蓖麻酸与聚甘油酯化的反应

 

  式中,R=H、脂肪酸基或多聚蓖麻酸基;n=45m=14

    聚甘油多聚蓖麻酸酯用作w—O型乳化剂,与卵磷脂复配使用具有协同作用,用于巧克力生产,可改善巧克力料的流变性。

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关键词: 表面活性剂
 
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