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[科普中国]-增稠剂

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又称胶凝剂,是一种能增加胶乳、液体黏度的物质,用于食品时又称糊料。增稠剂可以提高物系粘度,使物系保持均匀的稳定的悬浮状态或乳浊状态,或形成凝胶;大多数增稠剂兼具乳化作用。可分为天然和合成两大类。天然品大多数从含多糖类粘性物质的植物和海藻类制取,如淀粉、阿拉伯胶、果胶、琼脂、明胶、海藻胶、角叉胶、糊精等,通用明胶、可溶性淀粉、多糖衍生物等可用于化妆品;合成品有羧甲基纤维素、丙二醇藻蛋白酸酯、甲基纤维素、淀粉磷酸钠、羧甲基纤维素钠、藻蛋白酸钠、酪蛋白、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮等。

增稠剂广泛用于食品(如在调味酱、果酱、冰淇淋、罐头等中添加提高食品黏度或形成凝胶的食品添加剂1)、化妆品、洗涤剂、乳胶、印染、医药、橡胶、涂料等。

简介增稠剂是近年来迅速发展起来的一类新型功能高分子材料,主要用于提高产品的黏度或稠度,具有用量小、增稠明显、使用方便等特点,被广泛地应用于制药、印染、化妆品、食品添加剂、采油、造纸、皮革加工等行业中。1

工业增稠剂起源于20世纪,1953年,Coodrich公司首先将第一种完全由人工合成的增稠剂——聚丙烯酸类增稠剂引入市场。20世纪60年代,国外开始将聚丙烯酸钠应用于食品方面。目前,W/O型聚丙烯酸胶乳作为水相增稠剂已经广泛应用到纺织印花浆、染整和工业涂料等领域。1

20世纪70年代中期,我国开始了合成增稠剂的研究工作。近年来,国内已经研究开发成功一些合成增稠剂,它们大部分属阴离子型合成增稠剂,如中科大研制的合成增稠剂KG-201以及沈阳化工院研制的合成增稠剂PF。交联型聚丙烯酸胶乳作为涂料印花增稠剂得到广泛应用,但是这类阴离子型增稠剂仍存在一些缺陷,如耐电解质性能、色浆触变性、印花时得色量等均不十分理想。20世纪80年代,聚氨酯缔合型增稠剂相继发展起来。但目前,世界上只有ICI、Du Pont、Sun Chemical、KYK等少数几家国际知名的大公司生产这种产品,其生产技术受到严密封锁,产品以垄断价格出售。我国对水性聚氨酯增稠剂的研究起步较晚,近年来国内也模仿国外品种,开发了一些产品,不过效果不理想,产品也未系列化,只能应用于一些低档产品中。1

增稠剂种类能够作为增稠剂的物质很多,最常使用的增稠剂约有40余种。2现行国标《GB 2760-2014食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中共收录的增稠剂有55种,其分类有以下多种方式。3

按增稠剂的化学结构和组成分类,可将其分为多糖和多肽两大类。其中多糖类增稠剂包括淀粉类、纤维素类、果胶类、海藻酸类等,该类物质广泛分布于自然界中。多肽类增稠剂主要有明胶、酪蛋白酸钠和干酪酥等,这类物质来源有限,价格偏高,应用较少。3

按增稠剂的离子性质也可将其分为两大类,即离子增稠剂,如海藻酸、羧甲基纤维素钠和淀粉等;非离子型增稠剂,如丙二醇海藻酸钠、羟丙基淀粉等。3

按增稠剂的来源可分为天然增稠剂和合成增稠剂两大类。 其中,天然增稠剂还可进一步分为动物性增稠剂(明胶、酪蛋白酸钠等)、植物性增稠剂(瓜儿豆胶、阿拉伯胶、果胶、琼脂、卡拉胶等)、微生物增稠剂(黄原胶、结冷胶等)及酶处理增稠剂(酶水解瓜儿豆胶、酶处理淀粉等)四大类。合成增稠剂主要为改性淀粉、改性纤维素、丙二醇海藻酸酯和黄原胶等。3

按增稠剂相对分子质量分类,有低分子增稠剂和高分子增稠剂:其中,低分子增稠剂和高分子增稠剂还可进一步按其分子中所含功能基团分类,主要有无机增稠剂、纤维素类、脂肪醇、脂肪酸类、醚类、聚丙烯酸酯和缔合型聚氨酯增稠剂类等。3下面按相对分子质量对增稠剂逐一进行介绍:1

低分子增稠剂**(1)无机盐类增稠剂**

用无机盐(如氯化钠、氯化钾、氯化铵、单乙醇胺氯化物、二乙醇胺氯化物、硫酸钠、磷酸钠、磷酸二钠和三磷酸五钠等)做增稠剂的体系,一般是表面活性剂水溶液体系,最常用的无机盐增稠剂是氯化钠,增稠效果明显。1

(2)脂肪醇、脂肪酸类增稠剂

脂肪醇、脂肪酸(如月桂醇、肉豆蔻醇、癸醇、己醇、辛醇、鲸蜡醇、硬脂醇、山嵛醇、月桂酸、亚油酸、亚麻酸、肉豆蔻酸、硬脂酸等)是带极性的有机物,可以把它们看成非离子表面活性剂,它们既有亲油基团,又有亲水基团。少量该类有机物的存在对表面活性剂的表面张力等性质有显著影响,其作用大小是随碳链加长而增大,一般来说呈线性变化关系。1

(3)烷醇酰胺类增稠剂

烷醇酰胺能在电解质存在下,进行增稠并且能达到最佳效果。各种不同的烷醇酰胺在性能上有很大差异,最常用的是椰油二乙醇酰胺。在单独使用和复配使用时效果不一样。这类增稠剂的缺点是烷醇酰胺的杂质中有游离胺,是亚硝胺的潜在来源。1

(4)醚类增稠剂

这类增稠剂属于非离子增稠剂,一般以脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)为主,通常情况下,仅用无机盐即能调成合适的黏度。另外其增稠效果与产物中所含未反应的醇及同系物的分布宽窄有很大关系。同系物的分布愈窄,其增稠效果愈大。1

(5)酯类增稠剂

这类增稠剂也属于非离子增稠剂,主要用于表面活性剂水溶液体系中。其优点是不容易水解,在宽的pH和温度范围内黏度稳定。目前最常用的是PEG-150二硬脂酸酯。1

(6)氧化胺增稠剂

氧化胺是极性的非离子表面活性剂,具有增稠作用。其特征表现为:在中性或碱性条件下,氧化胺在水溶液中以不电离的水化物存在,显示非离子性;在酸性溶液中,它显示弱的阳离子性。当溶液pH值2.5×104的产品称作聚氧乙烯,而