聚甘油脂肪酸酯的合成方法、理化性能及應用

黃夢雨，金孔語恬，方文靜，陶 怡，方立坤，魯丹丹，陳稞壘，駱 翔

（紹興文理學院，浙江 紹興 312000）

1 聚甘油脂肪酸酯歷史

眾所周知，聚甘油脂肪酸酯（Polyglycerol fatty acid esters, PGFEs）的制備主要采用聚甘油（Polyglycerol, PG）和脂肪酸（Fatty acid, FE）為原料進行酯化反應，這也是目前應用最廣的制備方法。如圖1 所示，1935 年，Harris[1]首次成功合成了聚甘油脂肪酸酯。40 年代，歐美人將其作為人造奶油的乳化劑，但由于產品的氣味、色澤不佳，推廣應用受到限制。60 年代初，Babayan等[2]對聚甘油脂肪酸酯的工藝進行了改進，使聚甘油脂肪酸酯的品質大幅度提升，市場逐漸擴大。70 年代后期，隨著生產廠商的競爭日益激烈，歐美等國接連開始批量生產聚甘油脂肪酸酯并積極應用推廣。1981 年，聚甘油脂肪酸酯得到國際添加劑協會和世界衛生組織的認可，被公認為合格的食品添加劑[3]。90 年代以后，聚甘油脂肪酸酯的生產工藝在歐美甚至某些亞洲地區得到更進一步的完善[4-6]。日本三菱公司采用減壓和抽吸真空的合成方法制得的聚甘油脂肪酸酯顏色相對較淺，產物純度較高，但其反應持續時間卻長達 8.5 個小時，而且在較高溫下聚甘油易失水，影響了反應的產率、效果和各種后續的工序[7]。1982 年，Kaufman 把 NaOH 作為催化劑[8]，硬脂酸甲酯和聚甘油作為原料，采用酯交換的方法生產聚甘油脂肪酸酯，將反應產率進一步提升。

Fig. 1 Development history of PGFEs圖1 聚甘油脂肪酸酯發展歷史

我國對聚甘油脂肪酸酯衍生物的相關研究起步較晚。最初，由北京市化工研究院提出利用聚甘油酸與其他可食用脂肪酸類或動物性油脂類反應進行制取。之后，天津以及浙江金華等相應地也陸續開始進行產業化開發應用研究[8-9]。1992 年，國家“七五”課題攻關項目的成果引進使聚甘油脂肪酸酯產品極大地填補了我國表面活性劑產業上的重大應用空白[10]，但它目前仍還存在著品種較單一、聚合度過低、產品不純、氣味顏色影響較重等一系列缺點。因此，研究聚甘油脂肪酸酯對于我國相關產業發展具有重大意義。

2 聚甘油脂肪酸酯主要合成方法

2.1 直接酯化法

如圖2 所示，聚甘油與脂肪酸的直接酯化法是目前工業生產中應用最廣泛的方法，其主要合成過程是在常壓下取聚甘油和脂肪酸酯在專用反應釜中攪拌均勻，以強堿為催化劑，用 220～240 ℃的高溫加熱，反應進行到終點的標志是反應的酸值檢測為零，該反應所用的脂肪酸一般為硬脂酸、棕櫚酸、油酸和月桂酸等[10-11]。聚甘油脂肪酸酯的質量受原料的影響較大，且產物顏色越淺，純度越高，質量越好。

Fig. 2 Direct esterification process of PGFEs圖2 聚甘油脂肪酸酯的直接酯化法過程

該純化方法突出的優點在于反應的時間短，反應過程充分，原料易直接獲取，方法技術成熟可靠且人工操作簡便，環狀產物聚甘油含量比較低，不會進一步影響未反應原料聚甘油的最終聚合度和質量；缺點在于反應的溫度較高，產品色澤變化較深。

2.2 油脂酯交換法

如圖3 所示，油脂酯交換法通常以堿為催化劑，油脂和聚甘油作為原料，在高溫 210～260℃條件下反應。反應完后對產物進行分層處理，上層產物則是聚甘油脂肪酸酯，未反應的聚甘油可再次利用作為下次酯化反應的原料[12]。在 1982 年 Kaufman 就首先提出以 NaOH 作為催化劑，使用硬脂酸甲酯和聚甘油生產聚甘油脂肪酸酯；在高溫條件下，硬脂酸甲酯和 NaOH 形成反應乳化劑，促進反應中各原料的混合，有助于提高反應產率。

Fig. 3 Grease transesterification process of PGFEs圖3 聚甘油脂肪酸酯的油脂酯交換法過程

該方法突出的優點在于化學法操作簡單，生產成本低，酯化率高，但是容易產生大量不易降解的副產物，且反應中隨機性比較大，對后續進一步分離及純化造成一定難度。

2.3 酶合成法

如圖4 所示，酶合成法是指一種以脂肪酶作為直接催化試劑來制備聚甘油脂肪酸酯等衍生物的方法[13-14]。經研究發現，該方法產物的酯化率與反應時間、反應溫度、酶的濃度、底物摩爾比值有關。反應時間越長，反應溫度越高，酶的濃度越高，酯化率越高，當時間、溫度、酶的濃度達到一定值時，酯化率逐漸穩定。但底物摩爾比值并非越高越好，黃瑤等[13]發現當底物摩爾比值為 1.5 : 1 時，長鏈脂肪酸聚甘油脂肪酸酯、中碳鏈脂肪酸聚甘油脂肪酸酯及短鏈脂肪酸聚甘油脂肪酸酯的酯化率分別達到66.82%、64.15%、68.64%，即最高值。之后，繼續增大底物的摩爾比值，酯化率呈現出小幅度降低的趨勢。

Fig. 4 Enzyme synthesis process of PGFEs圖4 聚甘油脂肪酸酯酶合成法過程

該反應優點在于操作簡便和反應環境溫和，副產物量較少，各部分酶之間都相對容易實現吸附分離，產品質量比較高，Wang 等[15]采用月桂酸甲酯單體與十聚甘油單體通過脂肪酶聯合催化的方法制備十聚甘油月桂酸酯，發現在最優條件下月桂酸甲酯單體的轉化率可達 84.4%。但是由于酶價格相對昂貴，不利于開展生物工業化技術應用，且該酶反應需要整個反應酶體系保持較高的溫度，溫度越高，反應酶體系溶液內的相對飽和度及粘度越大，反應體系傳質越困難。

2.4 其他合成方法

微波輻射加熱法利用微波加熱的里外一致性，通過消除傳統加熱的溫度梯度來加快物質分子之間的碰撞和運動，促使目標物質解析并進入溶劑中。該方法極大地縮短了反應時間，且能合成特殊產物[16-18]。

研究中，還存在一種有氣體保護的合成方法。周星等[19]以 NaOH 的水溶液作為催化劑，在有氮氣存在的保護條件下，用月桂酸、癸酸與聚甘油在初始溫度約 220℃ 下進行反應，合成月桂酸聚甘油脂肪酸酯和癸酸聚甘油脂肪酸酯。

另外，還有科研團隊對聚甘油的合成方法進行了探究。Usha 等[20]用由棉籽油和蓖麻籽油水解而得的脂肪酸與聚甘油在 230～235℃ 條件下進行酯化反應來制備聚甘油脂肪酸酯。

3 聚甘油脂肪酸酯性能

3.1 親油性和親水性

常溫下，聚甘油脂肪酸酯一般為粘稠狀液體、硬性蠟狀或者粉狀固體，色澤呈現白色、淡黃色或棕色，味道為略甜的油脂味。如圖5 所示，合成聚甘油脂肪酸酯的反應原料眾多，結構成分復雜，其聚合度越高、鏈長越短，親水性越強。因此，通過控制聚合度 n、脂肪酸烷基 R 的長度與個數可以分別得到HLB 值（親水親油平衡值）在范圍 2～16 的不同親油性和親水性產品，從而滿足各種不同行業的需求。由于聚甘油脂肪酸酯的 HLB 值范圍廣，兼有親水與親油的雙重特性，所以被科學家們認為具有良好的應用前景。

Fig. 5 The structure of PGFEs (R represents H or acyl, n = 2, 3, 4...)圖5 聚甘油脂肪酸酯結構式（R 表示氫原子或?；?，n=2，3，4...）

3.2 乳化穩定性

聚甘油脂肪酸酯具有特殊的乳化性質，其乳化性與 HLB 值有關，既可作為親水性（O/W型）乳化劑，也可作為親油性（W/O 型）乳化劑，還可形成重乳狀液[21]。當聚合度n增加時，親油性降低，親水性上升，會降低乳化效果。Peng 等[22]研究發現，乳化劑的碳鏈越長、添加量越大，其乳化穩定性越好。另外，在 pH 值為中性時，親水性的聚甘油脂肪酸酯乳化性能與蔗糖酯類似；在 pH 為酸性時，其乳化性明顯優于蔗糖酯。已有研究[23]表明，新型聚甘油脂肪酸酯 PGFE 在穩定性上幾乎可以替代蔗糖酯，甚至超過蔗糖酯的效果（如表1）。但無論是乳化性還是熱穩定性，單一乳化劑都無法獲得最佳效果。因此，需要進行復合使用來達到理想的乳化效果。試驗研究得出，當復合乳化劑添加量在 0.25% 時，無明顯脂肪上浮，這時乳化劑的穩定性與乳化性將達到最佳狀態[24]。

Table 1 Comparative Observation Test on the stability of emulsifier monomers[24]表1 各乳化劑單體的穩定性對比觀察試驗[24]

3.3 其他主要性能

3.3.1 安全性

聚甘油脂肪酸酯具有較高的安全性和較低的刺激性，是環保無毒類產品，在人體內可以完全水解成聚甘油和脂肪酸，且幾乎無不良反應。歷史上有許多研究團隊對它的毒性做了專門研究。實驗表明，在小鼠飼料中添加聚甘油脂肪酸酯，小鼠長期食用后，通過檢查證實，小鼠體內無聚甘油脂肪酸酯堆積，且小鼠的正常生理活動不受影響；之后，又有研究人員向研究對象的食物中加入 2～20 g 的聚甘油脂肪酸酯，經過長時間的觀察和研究發現，被研究對象無任何異?！，F如今，聚甘油脂肪酸酯已經被多個世界組織及國家認定為無毒無害的食品添加劑?？茖W家正嘗試將其應用于生產無毒環?？墒秤玫南灩P，該蠟筆在流暢性、硬度、著色力等性能方面表現良好，且對人體無害，對環境友好，具有較大的市場前景[14]。

3.3.2 抑菌性

聚甘油脂肪酸酯具有極其優異的耐熱防腐和防霉抗菌雙重作用，尤其是中碳鏈長（C8～C12)的聚甘油脂肪酸酯能很好地抑制細菌、真菌等生長。日本科學家研究發現甘油酯的抑菌性能根據脂肪鏈長度和脂肪酸殘基的不同而變化，并發現長鏈 PGFEs 乳液對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌無生長抑制作用，而中鏈 PGFEs 乳液在能對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌表現出抗菌效果的同時，還具有明顯改善姜黃素的抗氧化活性的功效[25]?？傊?，中碳鏈聚脂肪酸甘油酯可作為一種高效、安全的食品防腐劑。

如圖6 所示，聚甘油脂肪酸酯的抑菌機理包括胞膜和胞內兩個方面。在胞膜抑菌機理中，Shimazaki 等[26]發現，pH 為 5.0 時 0.4% 的二聚甘油單月桂酸酯會促進白色念珠菌產生菌絲或假菌絲，造成細胞膜滲透性的改變和細胞完整性的破壞。而在胞內抑菌機理中，Chikako Ikegawa等[27]發現二聚甘油單月桂酸酯殺死釀酒酵母的機理是不可逆地破壞酵母細胞內的液泡膜。

Fig. 6 The antimicrobial mechanism of PGFEs圖6 聚甘油脂肪酸的抑菌機制

3.3.3 保濕性

聚甘油脂肪酸酯有天然的保濕功能，其保濕性與聚甘油聚合度、濃度有關，而與種類無關。聚甘油脂肪酸酯是一種多羥基的非離子表面活性劑，組成部分是親水的聚甘油基團和親油的脂肪酸鏈，其中聚甘油脂肪酸酯的親油性與脂肪酸的種類和數量有關，聚甘油脂肪酸酯的親水性與甘油的聚合程度有關。聚甘油結構表面形成的軟膜有保水透氣的功能，可以有效持久地維護在角質層的水分，所以，保濕性能好。聚甘油脂肪酸酯聚合程度大，擁有親水性羥基數多，濃度越大、羥基越多，水合能力越強，親水性越強。為了驗證脂肪酸與保濕性無明顯關聯，陳建暉[28]在皮膚角質水分測試中加入同等質量分數的不同脂肪酸種類的乳化劑，確認脂肪酸的種類對保濕性能無明顯影響。上述實驗可以證明保濕性能是由聚甘油結構的羥基水合能力帶來的，脂肪酸的改變不會影響其中的羥基數量。羥基數量大體上無變化，則水合能力不變，保濕性不變[29]。羅利等[30]研究十聚甘油—辛癸酸酯類的性能時發現，其在具有很強的卸妝能力的同時，也具有很好的保濕性能。

3.3.4 起泡性

聚甘油脂肪酸酯具有優于其他食品乳化劑的起泡、穩泡性能，在食品加工的過程中可以產生一種特別的氣泡組織，從而可以起到良好的充氣效果，尤其在烘焙食品中可以明顯增大烘烤的面積，改善烘焙食品的品質，具有極其廣闊的應用范圍[20]。

研究[31]表明，當聚甘油中的甘油含量在 5% 及以下時，在發生的酯化反應中僅會生成較少含量的單、雙甘油脂肪酸酯，這些少量的單、雙脂肪酸酯并不會對聚甘油脂肪酸酯的層狀結構有所影響。此時，該聚甘油脂肪酸酯的攪打起泡性可以達到 452.5 mL，泡沫的穩定性也高達 95.8%，泡沫也變得更加綿密緊致。但是，在聚甘油中甘油含量超過 5% 的情況下時，單甘油脂肪酸酯和雙甘油脂肪酸酯的含量都會大幅度增加，從而導致它的層狀結構遭到破壞，進而影響到其起泡性。除此之外，pH 值的大小也對聚甘油脂肪酸酯的起泡性有著一定程度上的影響。在較低 pH 值下，聚甘油脂肪酸酯會開始變得不穩定，原因是囊泡聚集變形破裂，導致表面活性劑的擴散速率加快，從而使其表面張力降低，起泡能力增強，起泡性能變好。

4 聚甘油脂肪酸酯行業應用

4.1 食品加工業

4.1.1 食品乳化劑

丙二醇酯、失水山梨醇酯、脂肪酸蔗糖酯和脂肪酸單甘酯，是食品添加劑中的常用乳化劑。聚甘油脂肪酸酯的食品乳化劑主要分為油包水型（W/O）乳化劑、水包油型（O/W）乳化劑和雙重乳化型（O/W/O、W/O/W）乳化劑，占世界食品乳化劑比例大，是應用最廣，也是最重要的一個領域[22,32-33]。

當聚甘油脂肪酸酯被用作油包水型乳化劑時，它主要用于生產起酥油、奶油等，可以提高食品的酥性，減少油脂分離。如在制作餅干過程中，添加少量聚甘油脂肪酸酯能使脂肪與物料完全乳化和分散，提高酥脆感；在面包的加工應用中添加聚甘油脂肪酸酯能使面包體積膨大 1/4，增大彈性；在制造蛋糕時，添加適量聚甘油脂肪酸酯能使蛋糕體積增加 28%，增加咀嚼口感[34]。Miyamoto 等發現了在面包配方中通過添加十聚甘油單脂肪酸酯能夠大幅提高面團發酵期間的氣體保持能力，從而使面包口感變得格外柔軟蓬松，但同時這種發酵效果又隨著碳鏈數的增加而減弱。

當聚甘油脂肪酸酯被用作水包油型乳化劑時，主要用于生產椰汁、牛奶、咖啡等，有助于促進脂肪蛋白乳化分離，減少表面脂肪顆粒上浮，改善食品口感，提高油脂產品表面的細膩度等[35]；劉暢等[36]研究珍珠油杏蛋白飲料時發現，當聚甘油脂肪酸酯的添加量僅為 0.38% 時，飲料的化學穩定性、口感最佳。侯燕等[37]研究松仁露飲料的穩定性時，通過單因素實驗和正交試驗得出當聚甘油脂肪酸酯的添加量比重為 0.15% 時，飲料組織均勻無氣泡，口感最適宜。

當聚甘油脂肪酸酯被用作雙重乳化型乳化劑時，主要用于制作冰淇淋、人造奶油、蛋黃醬等，可以提升乳化性能，降低油脂分離程度，加快脂肪凝固，提高產品的膨化率。蔡云升等[38]發現，在生產人造奶油時，添加聚甘油脂肪酸酯可以使其具有流動性、可塑性、凍凝性，更加便于貯藏。因此，如表2 所示，雙重乳化型乳化劑的長期穩定性對于食品行業具有重大意義[39]。

Table 2 Application of PGFEs in food emulsification processing表2 聚甘油脂肪酸酯在食品乳化加工過程中的應用

4.1.2 結晶調節劑

聚甘油脂肪酸酯具有較高程度的耐酸、耐鹽、耐高溫的性能，其成分幾乎無毒且基本無害，在一般人體組織代謝中容易發生脂肪分解，在日用化學醫藥行業過程中還經常被醫學界廣泛用作配制各種軟膏、口服液、注射液劑油，口服藥的緩釋劑，藥物的分散劑。此外，其制劑本身也具有一定程度的醫療作用，可以直接與藥效成分相互復合，在降血糖、降膽固醇方面有一定療效[44-46]。

聚甘油脂肪酸酯具有促進結晶生成和抑制結晶生成的雙向調節作用。親油性的聚甘油脂肪酸酯會促進脂肪結晶的形成，通常用作巧克力或可可制品的晶體調節劑[43]。在巧克力固化成型的過程中加入聚甘油脂肪酸酯，不僅可以消除內部氣泡，提高可塑性，還能夠減少因油脂和砂糖析出而產生的白霜，改善產品的外觀和品質；而親水性的聚甘油脂肪酸酯則具有明顯的結晶抑制效果，研究表明，30% 的六聚甘油單硬脂酸酯可有效阻止干酪中脂肪結晶析出。

4.1.3 粘度調節劑

聚甘油脂肪酸酯具有良好的消抑泡性能，可有效地降低粘度，加快沉淀速度。為了研究甘油聚合度對聚甘油脂肪酸酯粘度的影響，Jadranka 等[47]通過對比三種聚合度不同的聚甘油脂肪酸酯發現，聚合度越高的乳化劑，相應的水包油乳液的粘度也越高。而聚合度與溫度、時間、壓力、催化劑種類有關。溫度越高，聚合度越大。在常壓下，聚甘油的聚合程度較低，為 1.87；而在 0.08 MPa 壓力下，不論聚甘油的聚合程度還是顏色都呈現良好態勢，所以該壓力適宜被選為反應壓力。聚甘油的聚合度隨時間的增加而變大，并且聚甘油的顏色隨之加深。施祺儒等[48]在用聚甘油和月桂酸為原料制備聚甘油脂肪酸酯時發現，當聚甘油和月桂酸的摩爾質量比為 1∶1，催化劑為 1.5% 的NaOH，溫度在 240℃，壓力為 0.08 MPa 時，聚甘油脂肪酸酯的產率為 69.5%。合成的產品具有良好的乳化性、泡沫穩定性、去污性。

聚甘油脂肪酸酯可以減小產品中兼容性差的成分之間的摩擦，提高分散性，增強流動性，從而使粘度降低[12]。因此，在巧克力中加入聚甘油脂肪酸酯不僅可以減少可可脂的用量，降低生產成本，還能降低物料粘度，防止油脂滲出；在花生醬中加入聚甘油脂肪酸酯能有效地防止油相分離；在口香糖中加入聚甘油脂肪酸酯可以使其具有獨特的軟化效果，不但能改善混煉性能，還可以使糖內部結構均勻、質地細膩，提高口感風味。

4.1.4 抗菌劑

聚甘油脂肪酸酯具有良好的防腐抗菌功效，可抑制多種微生物增長，尤其是中碳鏈脂肪酸（C8～C12）聚甘油脂肪酸酯抗菌效果最為顯著。不同聚合度的聚甘油脂肪酸酯抗菌性具有差異性，因而能針對不同的細菌、真菌進行抑制[28]。比如在奶油中加入聚甘油脂肪酸酯可以消除滲水現象，延長儲存保鮮期；在糕點中加入可以使之變得膨松，減少微生物的侵襲；在罐裝與袋裝食品中加入聚甘油脂肪酸酯可以防止因微生物生長而引起的腐敗。

鄭自健等[24]研究發現，新型聚甘油脂肪酸酯 PGEF 在不影響咖啡乳飲料口感前提下，其短時間內抑制耐熱性細菌芽孢的效果與蔗糖酯同樣優異；楊君麗[49]研究發現，聚甘油月桂酸酯具有較好的抗菌保鮮效果，將其添加在蛋糕中可抑制霉斑的生長。

因為聚甘油脂肪酸酯具有抗菌性外，還具有無毒和高安全性，所以被廣泛用作食品用抗菌劑。

4.2 醫藥行業

4.2.1 乳化劑

聚甘油脂肪酸酯具有優異的耐酸、耐鹽等性能，能使其在酸性、堿性、含鹽量高及高溫環境下發揮較好的乳化能力，可用作軟膏[50]、口服液、注射液、片劑等的非離子乳化劑。

聚甘油脂肪酸酯結構多樣，由于聚合度、碳鏈長度以及酯化度不同，其 HLB 值變化范圍廣，既可作為 O/W 型乳化劑，也可作為 W/O 型乳化劑，還可形成重乳狀液。因此，在藥物功能性成分的包載和遞送方面具有廣闊的應用前景。有研究[51]表明，中碳鏈三脂肪酸甘油酯作為油相，在乙醇、1-丙醇等短鏈醇作為助表面活性劑的條件下，能形成穩定的微乳液，可用于胰島素等蛋白質類藥物的包載和遞送。Shima 等[52]以十聚甘油單月桂酸酯等作為親水性乳化劑，六聚甘油聚蓖麻油酸酯作為親油性乳化劑，制備的 W/O/W 型乳液可作為親水性藥物或其他活性成分的包載遞送體系。新型含醋酸生育酚（Tocopherol acetate, TA）的聚甘油 4-月桂酸酯（Polyglycerol 4-laurate,PG4L）制劑在非閉塞性條件下由于水分的蒸發從泡狀結構變為層狀結構，實現了 TA 的皮膚遞送，這也成為疏水性藥物和物質的有效遞送方法[51]。

不僅如此，聚甘油脂肪酸酯本身也具有一定的醫療功能，可用于治療抗心腦血管疾病及降低膽固醇，能與藥效成分復合，提高醫藥制品的功效。Chen 等[32]研究發現，聚甘油脂肪酸酯基納米乳能保護載藥姜黃素不被分解，成為目前許多疏水藥物和營養物質口服給藥系統的優勢。

4.2.2 滲透劑

在醫藥行業中,聚甘油脂肪酸酯可用于制藥劑、藥片和醫藥助劑,各種軟膏類制劑、膠囊等的滲透劑。Verena 等[46]研究發現，由脂肪酸改性的聚己二酸甘油酯（Polyglycerol adipate, PGA）聚合物制成的納米顆?？尚纬筛叨扔行虻木w和流體乳液之間的中間系統，對藥物滲入非常有幫助。PGA-月桂酸酯聚合物和 PGA-S20 的粘性顆粒以及部分結晶的 PGA-硬脂酸酯和 PGA-山崳酸酯聚合物作為親脂性、兩親性和水的輸送系統提供了可溶性藥物。

4.2.3 緩釋劑

聚甘油脂肪酸酯無毒無害，耐熱耐酸，與藥物相溶性好，適合用作一些口服藥的緩釋劑，具有延長藥物作用時間、減少用藥量、降低藥物副作用的功效。Yamagata 等[53]開發的新型蛋白質遞送體系以 11 種不同甘油聚合度、不同彈鏈長度以及不同酯化度的聚甘油脂肪酸酯為基質，以干擾素-α作為模型蛋白質，可實現蛋白質的緩釋，并維持蛋白質在緩釋期間的穩定性，從而提高蛋白質的生物利用度。另外有研究表明，硬脂酸系的聚甘油脂肪酸酯對粉末狀藥劑具有溶解調節作用，并能保護腸道；棕櫚酸系和亞油酸系聚甘油脂肪酸酯對治療青光眼和便秘、抑制血糖、降低血中膽固醇等均有療效。

4.3 日化行業

4.3.1 化妝品

聚甘油脂肪酸酯有優良的乳化性能，而乳化性能受 HLB 值影響，所以我們可通過調節聚甘油脂肪酸酯的 HLB 值來獲得多種化妝品的原料。有研究表明，當使用低 HLB 值的六聚甘油二硬脂酸酯時，樣品乳液顆粒直徑為 200～500 nm；而使用高 HLB 值的十聚甘油二棕櫚酸酯時，粒徑為2 000～5 000 nm。

聚甘油脂肪酸酯的保濕性比甘油好，這是因為結構中的羥基多，導致結合水能力變強，相當于加了一層保護膜，所以聚甘油脂肪酸酯的聚合度越大，濃度越大，羥基含量就會越多，保濕性相應地增強。李崗等[54]在聚甘油脂肪酸酯類乳化劑制備乳液功效性研究實驗中發現，聚甘油脂肪酸酯可以延緩經皮水土流失（Transepidermal Water Loss, TEWL）數值的降低，并對皮膚屏障修復具有一定的輔助作用。

聚甘油脂肪酸酯可應用于不同的化妝品。當應用于卸妝類產品時，如日本日清油脂公司的經典搭配 SALACOS PG-180（十聚甘油油酸酯）和 SALACOS DG-180（二聚甘油油酸酯）配合使用具有出色的自乳化能力。它與硅油能互配的同時，還能與碳氫化合物油和其他多種油脂相容，可配制卸妝效果非常好的卸妝油、浴油和卸妝啫喱。此類卸妝產品經按摩可以快速乳化臉上的彩妝，使其從啫喱變為油狀，清洗方便，洗凈后清爽不油膩，使用后具有非常好的滋潤效果。當應用于清潔類產品時，主要有香波、沐浴露和洗面奶等。如 BASF 公司以聚甘油脂肪酸酯為表面活性劑做成的一款嬰兒無淚清潔產品[55]，無毒且不損傷表皮細胞，不和皮膚的蛋白質發生作用，不滲透到皮膚中，可使皮膚油脂及皮膚本身保持正常狀態[56-58]。當應用于彩妝產品中時，通常需要添加滑石、云母、二氧化鈦、炭黑等無機顏料，將其均勻地分散于化妝品中，可使化妝品具有良好的美白、遮瑕及防曬等功效。當應用于化妝水產品時，通常需要添加 HLB 值在 15～18 之間的增溶劑，使不溶或微溶于水的有機物的溶解度顯著高于在純水中的溶解度，從而達到加溶效果[59-60]。當應用于 O/W 乳霜（如法國嘉法獅公司的乳化劑 Emulium Mellifera）中時，具有保濕和舒緩功效，還能適應不同人的膚感。當應用與 W/O 霜膏（如法國仙婷公司的乳化劑 EMULPROTECT）中，既有保濕效果，又有薄透感。

聚甘油脂肪酸酯因綠色環?？山到獾膬烖c，符合未來可持續發展的方針，在化妝品領域的應用具有可觀的研究前景，不過聚甘油脂肪酸酯在化妝品類應用依然面臨巨大的挑戰。雖然聚甘油脂肪酸酯對皮膚的剌激性小，穩定性好，但其表面活性較小，乳化能力不如傳統聚氧乙烯系列表面活性劑，因而在化妝品中的應用受到限制。

4.3.2 洗滌劑

市場上售賣的中性洗滌劑在洗后殘留時存在一定安全性問題，而親水性強的聚甘油脂肪酸酯（十聚甘油月桂酸酯和十聚甘油肉豆蔻酸酯）去污能力強，無毒無害，可用于蔬菜、水果及餐具的洗滌劑配方中，其質量安全指標也優于其它合成洗滌劑，即使有殘留，也不會對人體造成危害[61]。同時，其性能溫和、兼容性好、對皮膚刺激小，適合應用于洗面奶、洗手液、沐浴露、洗發露等人體洗滌用品當中。Kumar 等[62]研究二聚甘油脂肪酸酯的表面活性時發現，二聚甘油單脂肪酸酯降低水溶液表面張力的能力比雙酯更強，泡沫性能更好。當二者酯化度相同時，短鏈脂肪酸酯比長鏈脂肪酸酯顯示出更好的表面活性。Kato 等[63]研究不同聚合度的聚甘油單月桂酸酯的表面活性時，得出聚甘油單月桂酸酯的去污性能與油/水界面張力相關，隨著甘油聚合度的增加先增大后減小的結論。

4.4 其他行業

在紡織行業中，聚甘油脂肪酸酯具有平滑和耐熱等功能，可作為纖維柔軟劑、織物勻染劑、抗靜電劑，增加滌綸織物面料的潤滑能力和柔軟性。

在樹脂和塑料加工行業中，大分子的聚甘油脂肪酸酯與聚乙烯、聚氯乙烯相容性均較好，在塑料 PVC（Polyvinly Chloride）制品中還可用來作為很重要產品的潤滑劑、增塑劑填料等[64]。在紡織纖維和加工橡膠工業過程中，可用來作紡織纖維加工的橡膠柔軟劑、防靜電填充劑、耐熱劑填料和橡膠潤滑劑等。Isozaki 等[65]將其衍生物作為高分子表面活性劑材料加入于塑料基料體系中后發現，它可以使薄膜表面具有良好防水霧性能和耐拉伸彎曲功能。

在農業化學品中，憑借聚甘油脂肪酸酯乳化性能和耐酸、耐堿性能，可作為農藥殺蟲劑的分散劑、乳化劑和土壤穩定劑等。在其它正在開發的應用領域，優良的非離子表面活性劑聚甘油脂肪酸酯也具有光明的應用前景。

在石油加工行業中，聚甘油脂肪酸酯時常被加入到潤滑油、合成油等化工產品當中。

5 總結與展望

綜上所述，我國對聚甘油脂肪酸酯的研究起步較晚，但經過十多年的研究與應用，國產聚甘油脂肪酸酯已在多個領域中替代了單甘油酯，并已經有了廣泛的應用基礎以及市場應用載體。目前，國產聚甘油脂肪酸酯主要存在品種單一、聚合度低、產品純度不高、氣味顏色較重等缺點，而其制備的化學合成工藝也存在著產率低、環境污染嚴重、能源消耗大等問題。本文通過總結聚甘油脂肪酸酯的外觀結構、乳化穩定性、安全性、抑菌性、保濕性、氣泡性等特點，分析探討聚甘油脂肪酸酯在食品加工業、醫藥行業、日化行業等其他行業作為乳化劑、結晶調節劑、粘度調節劑等方面的應用價值，為聚甘油脂肪酸酯的基礎研究與產品開發提供理論依據，為拓展聚甘油脂肪酸酯的應用范圍和領域提供技術保障。