聚甘油脂肪酸酯的合成方法、理化性能及应用

黄梦雨，金孔语恬，方文静，陶 怡，方立坤，鲁丹丹，陈稞垒，骆 翔

（绍兴文理学院，浙江 绍兴 312000）

1 聚甘油脂肪酸酯历史

众所周知，聚甘油脂肪酸酯（Polyglycerol fatty acid esters, PGFEs）的制备主要采用聚甘油（Polyglycerol, PG）和脂肪酸（Fatty acid, FE）为原料进行酯化反应，这也是目前应用最广的制备方法。如图1 所示，1935 年，Harris[1]首次成功合成了聚甘油脂肪酸酯。40 年代，欧美人将其作为人造奶油的乳化剂，但由于产品的气味、色泽不佳，推广应用受到限制。60 年代初，Babayan等[2]对聚甘油脂肪酸酯的工艺进行了改进，使聚甘油脂肪酸酯的品质大幅度提升，市场逐渐扩大。70 年代后期，随着生产厂商的竞争日益激烈，欧美等国接连开始批量生产聚甘油脂肪酸酯并积极应用推广。1981 年，聚甘油脂肪酸酯得到国际添加剂协会和世界卫生组织的认可，被公认为合格的食品添加剂[3]。90 年代以后，聚甘油脂肪酸酯的生产工艺在欧美甚至某些亚洲地区得到更进一步的完善[4-6]。日本三菱公司采用减压和抽吸真空的合成方法制得的聚甘油脂肪酸酯颜色相对较浅，产物纯度较高，但其反应持续时间却长达 8.5 个小时，而且在较高温下聚甘油易失水，影响了反应的产率、效果和各种后续的工序[7]。1982 年，Kaufman 把 NaOH 作为催化剂[8]，硬脂酸甲酯和聚甘油作为原料，采用酯交换的方法生产聚甘油脂肪酸酯，将反应产率进一步提升。

Fig. 1 Development history of PGFEs图1 聚甘油脂肪酸酯发展历史

我国对聚甘油脂肪酸酯衍生物的相关研究起步较晚。最初，由北京市化工研究院提出利用聚甘油酸与其他可食用脂肪酸类或动物性油脂类反应进行制取。之后，天津以及浙江金华等相应地也陆续开始进行产业化开发应用研究[8-9]。1992 年，国家“七五”课题攻关项目的成果引进使聚甘油脂肪酸酯产品极大地填补了我国表面活性剂产业上的重大应用空白[10]，但它目前仍还存在着品种较单一、聚合度过低、产品不纯、气味颜色影响较重等一系列缺点。因此，研究聚甘油脂肪酸酯对于我国相关产业发展具有重大意义。

2 聚甘油脂肪酸酯主要合成方法

2.1 直接酯化法

如图2 所示，聚甘油与脂肪酸的直接酯化法是目前工业生产中应用最广泛的方法，其主要合成过程是在常压下取聚甘油和脂肪酸酯在专用反应釜中搅拌均匀，以强碱为催化剂，用 220～240 ℃的高温加热，反应进行到终点的标志是反应的酸值检测为零，该反应所用的脂肪酸一般为硬脂酸、棕榈酸、油酸和月桂酸等[10-11]。聚甘油脂肪酸酯的质量受原料的影响较大，且产物颜色越浅，纯度越高，质量越好。

Fig. 2 Direct esterification process of PGFEs图2 聚甘油脂肪酸酯的直接酯化法过程

该纯化方法突出的优点在于反应的时间短，反应过程充分，原料易直接获取，方法技术成熟可靠且人工操作简便，环状产物聚甘油含量比较低，不会进一步影响未反应原料聚甘油的最终聚合度和质量；缺点在于反应的温度较高，产品色泽变化较深。

2.2 油脂酯交换法

如图3 所示，油脂酯交换法通常以碱为催化剂，油脂和聚甘油作为原料，在高温 210～260℃条件下反应。反应完后对产物进行分层处理，上层产物则是聚甘油脂肪酸酯，未反应的聚甘油可再次利用作为下次酯化反应的原料[12]。在 1982 年 Kaufman 就首先提出以 NaOH 作为催化剂，使用硬脂酸甲酯和聚甘油生产聚甘油脂肪酸酯；在高温条件下，硬脂酸甲酯和 NaOH 形成反应乳化剂，促进反应中各原料的混合，有助于提高反应产率。

Fig. 3 Grease transesterification process of PGFEs图3 聚甘油脂肪酸酯的油脂酯交换法过程

该方法突出的优点在于化学法操作简单，生产成本低，酯化率高，但是容易产生大量不易降解的副产物，且反应中随机性比较大，对后续进一步分离及纯化造成一定难度。

2.3 酶合成法

如图4 所示，酶合成法是指一种以脂肪酶作为直接催化试剂来制备聚甘油脂肪酸酯等衍生物的方法[13-14]。经研究发现，该方法产物的酯化率与反应时间、反应温度、酶的浓度、底物摩尔比值有关。反应时间越长，反应温度越高，酶的浓度越高，酯化率越高，当时间、温度、酶的浓度达到一定值时，酯化率逐渐稳定。但底物摩尔比值并非越高越好，黄瑶等[13]发现当底物摩尔比值为 1.5 : 1 时，长链脂肪酸聚甘油脂肪酸酯、中碳链脂肪酸聚甘油脂肪酸酯及短链脂肪酸聚甘油脂肪酸酯的酯化率分别达到66.82%、64.15%、68.64%，即最高值。之后，继续增大底物的摩尔比值，酯化率呈现出小幅度降低的趋势。

Fig. 4 Enzyme synthesis process of PGFEs图4 聚甘油脂肪酸酯酶合成法过程

该反应优点在于操作简便和反应环境温和，副产物量较少，各部分酶之间都相对容易实现吸附分离，产品质量比较高，Wang 等[15]采用月桂酸甲酯单体与十聚甘油单体通过脂肪酶联合催化的方法制备十聚甘油月桂酸酯，发现在最优条件下月桂酸甲酯单体的转化率可达 84.4%。但是由于酶价格相对昂贵，不利于开展生物工业化技术应用，且该酶反应需要整个反应酶体系保持较高的温度，温度越高，反应酶体系溶液内的相对饱和度及粘度越大，反应体系传质越困难。

2.4 其他合成方法

微波辐射加热法利用微波加热的里外一致性，通过消除传统加热的温度梯度来加快物质分子之间的碰撞和运动，促使目标物质解析并进入溶剂中。该方法极大地缩短了反应时间，且能合成特殊产物[16-18]。

研究中，还存在一种有气体保护的合成方法。周星等[19]以 NaOH 的水溶液作为催化剂，在有氮气存在的保护条件下，用月桂酸、癸酸与聚甘油在初始温度约 220℃ 下进行反应，合成月桂酸聚甘油脂肪酸酯和癸酸聚甘油脂肪酸酯。

另外，还有科研团队对聚甘油的合成方法进行了探究。Usha 等[20]用由棉籽油和蓖麻籽油水解而得的脂肪酸与聚甘油在 230～235℃ 条件下进行酯化反应来制备聚甘油脂肪酸酯。

3 聚甘油脂肪酸酯性能

3.1 亲油性和亲水性

常温下，聚甘油脂肪酸酯一般为粘稠状液体、硬性蜡状或者粉状固体，色泽呈现白色、淡黄色或棕色，味道为略甜的油脂味。如图5 所示，合成聚甘油脂肪酸酯的反应原料众多，结构成分复杂，其聚合度越高、链长越短，亲水性越强。因此，通过控制聚合度 n、脂肪酸烷基 R 的长度与个数可以分别得到HLB 值（亲水亲油平衡值）在范围 2～16 的不同亲油性和亲水性产品，从而满足各种不同行业的需求。由于聚甘油脂肪酸酯的 HLB 值范围广，兼有亲水与亲油的双重特性，所以被科学家们认为具有良好的应用前景。

Fig. 5 The structure of PGFEs (R represents H or acyl, n = 2, 3, 4...)图5 聚甘油脂肪酸酯结构式（R 表示氢原子或酰基，n=2，3，4...）

3.2 乳化稳定性

聚甘油脂肪酸酯具有特殊的乳化性质，其乳化性与 HLB 值有关，既可作为亲水性（O/W型）乳化剂，也可作为亲油性（W/O 型）乳化剂，还可形成重乳状液[21]。当聚合度n增加时，亲油性降低，亲水性上升，会降低乳化效果。Peng 等[22]研究发现，乳化剂的碳链越长、添加量越大，其乳化稳定性越好。另外，在 pH 值为中性时，亲水性的聚甘油脂肪酸酯乳化性能与蔗糖酯类似；在 pH 为酸性时，其乳化性明显优于蔗糖酯。已有研究[23]表明，新型聚甘油脂肪酸酯 PGFE 在稳定性上几乎可以替代蔗糖酯，甚至超过蔗糖酯的效果（如表1）。但无论是乳化性还是热稳定性，单一乳化剂都无法获得最佳效果。因此，需要进行复合使用来达到理想的乳化效果。试验研究得出，当复合乳化剂添加量在 0.25% 时，无明显脂肪上浮，这时乳化剂的稳定性与乳化性将达到最佳状态[24]。

Table 1 Comparative Observation Test on the stability of emulsifier monomers[24]表1 各乳化剂单体的稳定性对比观察试验[24]

3.3 其他主要性能

3.3.1 安全性

聚甘油脂肪酸酯具有较高的安全性和较低的刺激性，是环保无毒类产品，在人体内可以完全水解成聚甘油和脂肪酸，且几乎无不良反应。历史上有许多研究团队对它的毒性做了专门研究。实验表明，在小鼠饲料中添加聚甘油脂肪酸酯，小鼠长期食用后，通过检查证实，小鼠体内无聚甘油脂肪酸酯堆积，且小鼠的正常生理活动不受影响；之后，又有研究人员向研究对象的食物中加入 2～20 g 的聚甘油脂肪酸酯，经过长时间的观察和研究发现，被研究对象无任何异常。现如今，聚甘油脂肪酸酯已经被多个世界组织及国家认定为无毒无害的食品添加剂。科学家正尝试将其应用于生产无毒环保可食用的蜡笔，该蜡笔在流畅性、硬度、着色力等性能方面表现良好，且对人体无害，对环境友好，具有较大的市场前景[14]。

3.3.2 抑菌性

聚甘油脂肪酸酯具有极其优异的耐热防腐和防霉抗菌双重作用，尤其是中碳链长（C8～C12)的聚甘油脂肪酸酯能很好地抑制细菌、真菌等生长。日本科学家研究发现甘油酯的抑菌性能根据脂肪链长度和脂肪酸残基的不同而变化，并发现长链 PGFEs 乳液对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌无生长抑制作用，而中链 PGFEs 乳液在能对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出抗菌效果的同时，还具有明显改善姜黄素的抗氧化活性的功效[25]。总之，中碳链聚脂肪酸甘油酯可作为一种高效、安全的食品防腐剂。

如图6 所示，聚甘油脂肪酸酯的抑菌机理包括胞膜和胞内两个方面。在胞膜抑菌机理中，Shimazaki 等[26]发现，pH 为 5.0 时 0.4% 的二聚甘油单月桂酸酯会促进白色念珠菌产生菌丝或假菌丝，造成细胞膜渗透性的改变和细胞完整性的破坏。而在胞内抑菌机理中，Chikako Ikegawa等[27]发现二聚甘油单月桂酸酯杀死酿酒酵母的机理是不可逆地破坏酵母细胞内的液泡膜。

Fig. 6 The antimicrobial mechanism of PGFEs图6 聚甘油脂肪酸的抑菌机制

3.3.3 保湿性

聚甘油脂肪酸酯有天然的保湿功能，其保湿性与聚甘油聚合度、浓度有关，而与种类无关。聚甘油脂肪酸酯是一种多羟基的非离子表面活性剂，组成部分是亲水的聚甘油基团和亲油的脂肪酸链，其中聚甘油脂肪酸酯的亲油性与脂肪酸的种类和数量有关，聚甘油脂肪酸酯的亲水性与甘油的聚合程度有关。聚甘油结构表面形成的软膜有保水透气的功能，可以有效持久地维护在角质层的水分，所以，保湿性能好。聚甘油脂肪酸酯聚合程度大，拥有亲水性羟基数多，浓度越大、羟基越多，水合能力越强，亲水性越强。为了验证脂肪酸与保湿性无明显关联，陈建晖[28]在皮肤角质水分测试中加入同等质量分数的不同脂肪酸种类的乳化剂，确认脂肪酸的种类对保湿性能无明显影响。上述实验可以证明保湿性能是由聚甘油结构的羟基水合能力带来的，脂肪酸的改变不会影响其中的羟基数量。羟基数量大体上无变化，则水合能力不变，保湿性不变[29]。罗利等[30]研究十聚甘油—辛癸酸酯类的性能时发现，其在具有很强的卸妆能力的同时，也具有很好的保湿性能。

3.3.4 起泡性

聚甘油脂肪酸酯具有优于其他食品乳化剂的起泡、稳泡性能，在食品加工的过程中可以产生一种特别的气泡组织，从而可以起到良好的充气效果，尤其在烘焙食品中可以明显增大烘烤的面积，改善烘焙食品的品质，具有极其广阔的应用范围[20]。

研究[31]表明，当聚甘油中的甘油含量在 5% 及以下时，在发生的酯化反应中仅会生成较少含量的单、双甘油脂肪酸酯，这些少量的单、双脂肪酸酯并不会对聚甘油脂肪酸酯的层状结构有所影响。此时，该聚甘油脂肪酸酯的搅打起泡性可以达到 452.5 mL，泡沫的稳定性也高达 95.8%，泡沫也变得更加绵密紧致。但是，在聚甘油中甘油含量超过 5% 的情况下时，单甘油脂肪酸酯和双甘油脂肪酸酯的含量都会大幅度增加，从而导致它的层状结构遭到破坏，进而影响到其起泡性。除此之外，pH 值的大小也对聚甘油脂肪酸酯的起泡性有着一定程度上的影响。在较低 pH 值下，聚甘油脂肪酸酯会开始变得不稳定，原因是囊泡聚集变形破裂，导致表面活性剂的扩散速率加快，从而使其表面张力降低，起泡能力增强，起泡性能变好。

4 聚甘油脂肪酸酯行业应用

4.1 食品加工业

4.1.1 食品乳化剂

丙二醇酯、失水山梨醇酯、脂肪酸蔗糖酯和脂肪酸单甘酯，是食品添加剂中的常用乳化剂。聚甘油脂肪酸酯的食品乳化剂主要分为油包水型（W/O）乳化剂、水包油型（O/W）乳化剂和双重乳化型（O/W/O、W/O/W）乳化剂，占世界食品乳化剂比例大，是应用最广，也是最重要的一个领域[22,32-33]。

当聚甘油脂肪酸酯被用作油包水型乳化剂时，它主要用于生产起酥油、奶油等，可以提高食品的酥性，减少油脂分离。如在制作饼干过程中，添加少量聚甘油脂肪酸酯能使脂肪与物料完全乳化和分散，提高酥脆感；在面包的加工应用中添加聚甘油脂肪酸酯能使面包体积膨大 1/4，增大弹性；在制造蛋糕时，添加适量聚甘油脂肪酸酯能使蛋糕体积增加 28%，增加咀嚼口感[34]。Miyamoto 等发现了在面包配方中通过添加十聚甘油单脂肪酸酯能够大幅提高面团发酵期间的气体保持能力，从而使面包口感变得格外柔软蓬松，但同时这种发酵效果又随着碳链数的增加而减弱。

当聚甘油脂肪酸酯被用作水包油型乳化剂时，主要用于生产椰汁、牛奶、咖啡等，有助于促进脂肪蛋白乳化分离，减少表面脂肪颗粒上浮，改善食品口感，提高油脂产品表面的细腻度等[35]；刘畅等[36]研究珍珠油杏蛋白饮料时发现，当聚甘油脂肪酸酯的添加量仅为 0.38% 时，饮料的化学稳定性、口感最佳。侯燕等[37]研究松仁露饮料的稳定性时，通过单因素实验和正交试验得出当聚甘油脂肪酸酯的添加量比重为 0.15% 时，饮料组织均匀无气泡，口感最适宜。

当聚甘油脂肪酸酯被用作双重乳化型乳化剂时，主要用于制作冰淇淋、人造奶油、蛋黄酱等，可以提升乳化性能，降低油脂分离程度，加快脂肪凝固，提高产品的膨化率。蔡云升等[38]发现，在生产人造奶油时，添加聚甘油脂肪酸酯可以使其具有流动性、可塑性、冻凝性，更加便于贮藏。因此，如表2 所示，双重乳化型乳化剂的长期稳定性对于食品行业具有重大意义[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过程中的应用

4.1.2 结晶调节剂

聚甘油脂肪酸酯具有较高程度的耐酸、耐盐、耐高温的性能，其成分几乎无毒且基本无害，在一般人体组织代谢中容易发生脂肪分解，在日用化学医药行业过程中还经常被医学界广泛用作配制各种软膏、口服液、注射液剂油，口服药的缓释剂，药物的分散剂。此外，其制剂本身也具有一定程度的医疗作用，可以直接与药效成分相互复合，在降血糖、降胆固醇方面有一定疗效[44-46]。

聚甘油脂肪酸酯具有促进结晶生成和抑制结晶生成的双向调节作用。亲油性的聚甘油脂肪酸酯会促进脂肪结晶的形成，通常用作巧克力或可可制品的晶体调节剂[43]。在巧克力固化成型的过程中加入聚甘油脂肪酸酯，不仅可以消除内部气泡，提高可塑性，还能够减少因油脂和砂糖析出而产生的白霜，改善产品的外观和品质；而亲水性的聚甘油脂肪酸酯则具有明显的结晶抑制效果，研究表明，30% 的六聚甘油单硬脂酸酯可有效阻止干酪中脂肪结晶析出。

4.1.3 粘度调节剂

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。为了研究甘油聚合度对聚甘油脂肪酸酯粘度的影响，Jadranka 等[47]通过对比三种聚合度不同的聚甘油脂肪酸酯发现，聚合度越高的乳化剂，相应的水包油乳液的粘度也越高。而聚合度与温度、时间、压力、催化剂种类有关。温度越高，聚合度越大。在常压下，聚甘油的聚合程度较低，为 1.87；而在 0.08 MPa 压力下，不论聚甘油的聚合程度还是颜色都呈现良好态势，所以该压力适宜被选为反应压力。聚甘油的聚合度随时间的增加而变大，并且聚甘油的颜色随之加深。施祺儒等[48]在用聚甘油和月桂酸为原料制备聚甘油脂肪酸酯时发现，当聚甘油和月桂酸的摩尔质量比为 1∶1，催化剂为 1.5% 的NaOH，温度在 240℃，压力为 0.08 MPa 时，聚甘油脂肪酸酯的产率为 69.5%。合成的产品具有良好的乳化性、泡沫稳定性、去污性。

聚甘油脂肪酸酯可以减小产品中兼容性差的成分之间的摩擦，提高分散性，增强流动性，从而使粘度降低[12]。因此，在巧克力中加入聚甘油脂肪酸酯不仅可以减少可可脂的用量，降低生产成本，还能降低物料粘度，防止油脂渗出；在花生酱中加入聚甘油脂肪酸酯能有效地防止油相分离；在口香糖中加入聚甘油脂肪酸酯可以使其具有独特的软化效果，不但能改善混炼性能，还可以使糖内部结构均匀、质地细腻，提高口感风味。

4.1.4 抗菌剂

聚甘油脂肪酸酯具有良好的防腐抗菌功效，可抑制多种微生物增长，尤其是中碳链脂肪酸（C8～C12）聚甘油脂肪酸酯抗菌效果最为显著。不同聚合度的聚甘油脂肪酸酯抗菌性具有差异性，因而能针对不同的细菌、真菌进行抑制[28]。比如在奶油中加入聚甘油脂肪酸酯可以消除渗水现象，延长储存保鲜期；在糕点中加入可以使之变得膨松，减少微生物的侵袭；在罐装与袋装食品中加入聚甘油脂肪酸酯可以防止因微生物生长而引起的腐败。

郑自健等[24]研究发现，新型聚甘油脂肪酸酯 PGEF 在不影响咖啡乳饮料口感前提下，其短时间内抑制耐热性细菌芽孢的效果与蔗糖酯同样优异；杨君丽[49]研究发现，聚甘油月桂酸酯具有较好的抗菌保鲜效果，将其添加在蛋糕中可抑制霉斑的生长。

因为聚甘油脂肪酸酯具有抗菌性外，还具有无毒和高安全性，所以被广泛用作食品用抗菌剂。

4.2 医药行业

4.2.1 乳化剂

聚甘油脂肪酸酯具有优异的耐酸、耐盐等性能，能使其在酸性、碱性、含盐量高及高温环境下发挥较好的乳化能力，可用作软膏[50]、口服液、注射液、片剂等的非离子乳化剂。

聚甘油脂肪酸酯结构多样，由于聚合度、碳链长度以及酯化度不同，其 HLB 值变化范围广，既可作为 O/W 型乳化剂，也可作为 W/O 型乳化剂，还可形成重乳状液。因此，在药物功能性成分的包载和递送方面具有广阔的应用前景。有研究[51]表明，中碳链三脂肪酸甘油酯作为油相，在乙醇、1-丙醇等短链醇作为助表面活性剂的条件下，能形成稳定的微乳液，可用于胰岛素等蛋白质类药物的包载和递送。Shima 等[52]以十聚甘油单月桂酸酯等作为亲水性乳化剂，六聚甘油聚蓖麻油酸酯作为亲油性乳化剂，制备的 W/O/W 型乳液可作为亲水性药物或其他活性成分的包载递送体系。新型含醋酸生育酚（Tocopherol acetate, TA）的聚甘油 4-月桂酸酯（Polyglycerol 4-laurate,PG4L）制剂在非闭塞性条件下由于水分的蒸发从泡状结构变为层状结构，实现了 TA 的皮肤递送，这也成为疏水性药物和物质的有效递送方法[51]。

不仅如此，聚甘油脂肪酸酯本身也具有一定的医疗功能，可用于治疗抗心脑血管疾病及降低胆固醇，能与药效成分复合，提高医药制品的功效。Chen 等[32]研究发现，聚甘油脂肪酸酯基纳米乳能保护载药姜黄素不被分解，成为目前许多疏水药物和营养物质口服给药系统的优势。

4.2.2 渗透剂

在医药行业中,聚甘油脂肪酸酯可用于制药剂、药片和医药助剂,各种软膏类制剂、胶囊等的渗透剂。Verena 等[46]研究发现，由脂肪酸改性的聚己二酸甘油酯（Polyglycerol adipate, PGA）聚合物制成的纳米颗粒可形成高度有序的晶体和流体乳液之间的中间系统，对药物渗入非常有帮助。PGA-月桂酸酯聚合物和 PGA-S20 的粘性颗粒以及部分结晶的 PGA-硬脂酸酯和 PGA-山嵛酸酯聚合物作为亲脂性、两亲性和水的输送系统提供了可溶性药物。

4.2.3 缓释剂

聚甘油脂肪酸酯无毒无害，耐热耐酸，与药物相溶性好，适合用作一些口服药的缓释剂，具有延长药物作用时间、减少用药量、降低药物副作用的功效。Yamagata 等[53]开发的新型蛋白质递送体系以 11 种不同甘油聚合度、不同弹链长度以及不同酯化度的聚甘油脂肪酸酯为基质，以干扰素-α作为模型蛋白质，可实现蛋白质的缓释，并维持蛋白质在缓释期间的稳定性，从而提高蛋白质的生物利用度。另外有研究表明，硬脂酸系的聚甘油脂肪酸酯对粉末状药剂具有溶解调节作用，并能保护肠道；棕榈酸系和亚油酸系聚甘油脂肪酸酯对治疗青光眼和便秘、抑制血糖、降低血中胆固醇等均有疗效。

4.3 日化行业

4.3.1 化妆品

聚甘油脂肪酸酯有优良的乳化性能，而乳化性能受 HLB 值影响，所以我们可通过调节聚甘油脂肪酸酯的 HLB 值来获得多种化妆品的原料。有研究表明，当使用低 HLB 值的六聚甘油二硬脂酸酯时，样品乳液颗粒直径为 200～500 nm；而使用高 HLB 值的十聚甘油二棕榈酸酯时，粒径为2 000～5 000 nm。

聚甘油脂肪酸酯的保湿性比甘油好，这是因为结构中的羟基多，导致结合水能力变强，相当于加了一层保护膜，所以聚甘油脂肪酸酯的聚合度越大，浓度越大，羟基含量就会越多，保湿性相应地增强。李岗等[54]在聚甘油脂肪酸酯类乳化剂制备乳液功效性研究实验中发现，聚甘油脂肪酸酯可以延缓经皮水土流失（Transepidermal Water Loss, TEWL）数值的降低，并对皮肤屏障修复具有一定的辅助作用。

聚甘油脂肪酸酯可应用于不同的化妆品。当应用于卸妆类产品时，如日本日清油脂公司的经典搭配 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。它与硅油能互配的同时，还能与碳氢化合物油和其他多种油脂相容，可配制卸妆效果非常好的卸妆油、浴油和卸妆啫喱。此类卸妆产品经按摩可以快速乳化脸上的彩妆，使其从啫喱变为油状，清洗方便，洗净后清爽不油腻，使用后具有非常好的滋润效果。当应用于清洁类产品时，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为表面活性剂做成的一款婴儿无泪清洁产品[55]，无毒且不损伤表皮细胞，不和皮肤的蛋白质发生作用，不渗透到皮肤中，可使皮肤油脂及皮肤本身保持正常状态[56-58]。当应用于彩妆产品中时，通常需要添加滑石、云母、二氧化钛、炭黑等无机颜料，将其均匀地分散于化妆品中，可使化妆品具有良好的美白、遮瑕及防晒等功效。当应用于化妆水产品时，通常需要添加 HLB 值在 15～18 之间的增溶剂，使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著高于在纯水中的溶解度，从而达到加溶效果[59-60]。当应用于 O/W 乳霜（如法国嘉法狮公司的乳化剂 Emulium Mellifera）中时，具有保湿和舒缓功效，还能适应不同人的肤感。当应用与 W/O 霜膏（如法国仙婷公司的乳化剂 EMULPROTECT）中，既有保湿效果，又有薄透感。

聚甘油脂肪酸酯因绿色环保可降解的优点，符合未来可持续发展的方针，在化妆品领域的应用具有可观的研究前景，不过聚甘油脂肪酸酯在化妆品类应用依然面临巨大的挑战。虽然聚甘油脂肪酸酯对皮肤的剌激性小，稳定性好，但其表面活性较小，乳化能力不如传统聚氧乙烯系列表面活性剂，因而在化妆品中的应用受到限制。

4.3.2 洗涤剂

市场上售卖的中性洗涤剂在洗后残留时存在一定安全性问题，而亲水性强的聚甘油脂肪酸酯（十聚甘油月桂酸酯和十聚甘油肉豆蔻酸酯）去污能力强，无毒无害，可用于蔬菜、水果及餐具的洗涤剂配方中，其质量安全指标也优于其它合成洗涤剂，即使有残留，也不会对人体造成危害[61]。同时，其性能温和、兼容性好、对皮肤刺激小，适合应用于洗面奶、洗手液、沐浴露、洗发露等人体洗涤用品当中。Kumar 等[62]研究二聚甘油脂肪酸酯的表面活性时发现，二聚甘油单脂肪酸酯降低水溶液表面张力的能力比双酯更强，泡沫性能更好。当二者酯化度相同时，短链脂肪酸酯比长链脂肪酸酯显示出更好的表面活性。Kato 等[63]研究不同聚合度的聚甘油单月桂酸酯的表面活性时，得出聚甘油单月桂酸酯的去污性能与油/水界面张力相关，随着甘油聚合度的增加先增大后减小的结论。

4.4 其他行业

在纺织行业中，聚甘油脂肪酸酯具有平滑和耐热等功能，可作为纤维柔软剂、织物匀染剂、抗静电剂，增加涤纶织物面料的润滑能力和柔软性。

在树脂和塑料加工行业中，大分子的聚甘油脂肪酸酯与聚乙烯、聚氯乙烯相容性均较好，在塑料 PVC（Polyvinly Chloride）制品中还可用来作为很重要产品的润滑剂、增塑剂填料等[64]。在纺织纤维和加工橡胶工业过程中，可用来作纺织纤维加工的橡胶柔软剂、防静电填充剂、耐热剂填料和橡胶润滑剂等。Isozaki 等[65]将其衍生物作为高分子表面活性剂材料加入于塑料基料体系中后发现，它可以使薄膜表面具有良好防水雾性能和耐拉伸弯曲功能。

在农业化学品中，凭借聚甘油脂肪酸酯乳化性能和耐酸、耐碱性能，可作为农药杀虫剂的分散剂、乳化剂和土壤稳定剂等。在其它正在开发的应用领域，优良的非离子表面活性剂聚甘油脂肪酸酯也具有光明的应用前景。

在石油加工行业中，聚甘油脂肪酸酯时常被加入到润滑油、合成油等化工产品当中。

5 总结与展望

综上所述，我国对聚甘油脂肪酸酯的研究起步较晚，但经过十多年的研究与应用，国产聚甘油脂肪酸酯已在多个领域中替代了单甘油酯，并已经有了广泛的应用基础以及市场应用载体。目前，国产聚甘油脂肪酸酯主要存在品种单一、聚合度低、产品纯度不高、气味颜色较重等缺点，而其制备的化学合成工艺也存在着产率低、环境污染严重、能源消耗大等问题。本文通过总结聚甘油脂肪酸酯的外观结构、乳化稳定性、安全性、抑菌性、保湿性、气泡性等特点，分析探讨聚甘油脂肪酸酯在食品加工业、医药行业、日化行业等其他行业作为乳化剂、结晶调节剂、粘度调节剂等方面的应用价值，为聚甘油脂肪酸酯的基础研究与产品开发提供理论依据，为拓展聚甘油脂肪酸酯的应用范围和领域提供技术保障。