关于牙膏全山梨醇配方稳定性探讨
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淀粉制备山梨醇和甘露醇中国食品产业网(2009年8月13日15:10)摘要:山梨醇和甘露醇是以淀粉为原料来制备的功能性糖醇,具有良好的化学性质和生理功能,在食品、医药、化工等行业有着广泛的应用。
对这两种糖醇的性质、制备以及应用进行了介绍。
关键词:山梨醇;甘露醇;淀粉;制备;应用中图分类号:TS241 文献标志码:A 文章编号: 1672-3678(2008)05-0008-05淀粉是绿色植物进行光合作用的最终产物,是由生物合成的可再生资源,是取之不尽、用之不竭的廉价有机原料。
淀粉广泛存在于许多植物的种子、根、茎等组织中,尤其是谷类如稻米、小麦、玉米等,马铃薯、木薯、甘薯等薯类的组织中大量贮存[1]。
当前,以淀粉为原料制备的淀粉糖以及进一步通过催化剂加氢制取的糖醇是淀粉深加工的重要产品。
糖醇是一种多元醇。
因为可以用相应的糖还原生成,所以叫做糖醇,如用葡萄糖还原生成山梨醇,果糖还原成甘露醇。
糖醇在食品、医药、化工等行业有广泛的应用。
由淀粉为原料制取的糖醇具有来源广泛、生产成本低廉、可再生等优势,本文将对山梨醇和甘露醇这两种可以采用淀粉为原料制备的功能性糖醇的性质、制备以及应用进行介绍。
1 山梨醇和甘露醇的性质1. 1 山梨醇的性质山梨醇(Sorbitol)又名蔷薇醇、花秋醇、清凉茶醇、六羟基醇、山梨糖醇,化学名称为1, 2, 3, 4, 5, 6- 己六醇,外观为白色粉末或结晶性粉末。
山梨醇分子式为C6Hl4O6,相对分子质量182·17,熔点96~97 ℃,相对密度1·48,易溶于水、甘油、丙二醇、热甲醇和热吡啶,微溶于甲醇、乙醇、醋酸、苯酚和乙酰胺[1-3]。
山梨醇具有很大的吸湿性,在水溶液中不易结晶析出,能螯合各种金属离子。
由于分子中没有还原性基团,在通常情况下化学性质稳定,不与酸碱起作用,不易受空气氧化,也不易与可溶性氨基化合物发生美拉德褐变。
山梨醇对热稳定性较好,比相应的糖高很多,质量分数达60%以上就不易受微生物侵蚀[2]。
山梨醇结构山梨醇(Sorbitol)是一种具有甜味的多元醇,也是一种天然存在的化合物。
它具有许多重要的应用,广泛应用于食品、制药和化妆品等领域。
本文将详细介绍山梨醇的结构、性质及其应用,并对其进行指导意义的讨论。
首先,让我们来了解山梨醇的结构。
山梨醇是一种具有六个碳原子的多元醇化合物,化学式为C6H14O6。
它的结构是一个环状的六碳酸醇,每个碳原子上都连接有一个羟基(-OH)。
这种特殊的结构赋予了山梨醇独特的性质。
山梨醇具有许多优良的性质,其中最重要的是其甜味。
尽管山梨醇的甜度只有蔗糖的一半,但它比其它多元醇更接近人类对甜味的感知。
由于山梨醇不会被口腔细菌代谢,不会导致蛀牙的产生,因此被广泛应用于口腔护理产品。
除了甜味,山梨醇还具有优良的溶解性和稳定性。
它能够溶解在水和许多溶剂中,使得它成为食品和化妆品中的理想添加剂。
另外,山梨醇还具有抗氧化性和保水性,因此在护肤品和药物制剂中被广泛应用。
就食品行业而言,山梨醇作为甜味剂广泛应用于糖果、巧克力、饮料等产品中,不仅提供了甜味,还能增加产品的口感和质地。
此外,由于山梨醇具有功效上类似膳食纤维的特性,因此也被用于制造低热量、低血糖和低胆固醇的食品。
在医药领域,山梨醇被用于制造口腔护理产品,如牙膏和口香糖,不仅能提供甜味,还能促进唾液分泌并清洁口腔。
此外,山梨醇还被用于制造口服液、药片和注射液等药物制剂,作为药物的溶剂和稳定剂。
总结以上内容,我们可以看到山梨醇作为一种多功能化合物,在食品、制药和化妆品等领域具有广泛的应用价值。
正因为如此,对山梨醇的研究和开发非常重要,以进一步扩大其应用范围,并为相关产业提供更多的选择。
同时,要注意山梨醇的适度使用,合理控制摄入量,以免对人体产生不良影响。
希望本文对读者了解山梨醇的结构、性质和应用有所帮助,并能引起读者对山梨醇的研究和开发的关注。
山梨醇(Sorbitol)又名山梨糖醇,是一种重要的大吨位医药、化工、轻工、食品工业的原料。
我国山梨醇产业的发展源于维生素C工业,习惯上人们常把山梨醇称作Vc醇。
我国的山梨醇行业经过了1992年到1995年的高速发展、1996到1998年的结构调整,近年来又重新迅速发展的三个阶段。
一批技术先进、规模合理、管理良好、资金雄厚的企业,在国内外市场竞争中脱盈而出,成为中国山梨醇行业的主力;一部分企业通过技术改造、开发新产品,走上了少而精的企业发展道路,获得了良好的经济效益;也有相当一部分条件较差、规模过小、成本过高或有其他原因的企业停产调整。
目前,全国山梨醇总体形势很好。
主要表现在以下几个方面:一是发展迅速,全国山梨醇产量从1992年的215万吨(折70%计,下同),达到2004年近42万吨,居世界第一(美国第二,为37万吨),其中山东寿光天力化工有限公司,2004年山梨醇产量达到13万吨,2005年可达18万吨,单厂生产能力居世界第一,计划扩大到25万吨。
此外,柳州利达2005年产量有望达到13万吨,罗盖特(连云港)公司2005年生产能力也将达到1215万吨,这几个企业都进入了世界最大的山梨醇生产单位之列。
秦皇岛骊华、石家庄华盈等都已经达到6万吨以上。
另外,一些新用途不断开发,比如固体结晶山梨醇,从1996年国有技术开发成功到今,总产量已经达到1万吨以上。
二是山梨醇的传统市场稳定发展,特别是我国山梨醇市场主要客户之一的维生素C生产,从2000年起,在国际市场竞争中取胜,目前总产量超过10万吨,需要山梨醇市场超过30万吨,形势很好。
三是国内山梨醇质量大有提高,已经与国际水平接轨,比如维生素C用的山梨醇比旋度,从最早80年代的6.2,90年代初的5.8,目前已经普遍降到4.6以下,柳州利达与山东寿光都已经达到4.4以下。
总醇中甘露醇的含量已经达到1%以下,有的达到0.5以下。
牙膏用山梨醇的防冻问题已经解决,可以做到-15℃,半个月不结冻。
山梨醇是一种六元醇,广泛存在于自然界水果如苹果、梨、樱桃、乌梅中。
工业生产中是以葡萄糖为原料,经氢化、精制、浓缩而得。
山梨醇为无色透明粘稠状液体,略有甜味,其甜度为蔗糖的70%。
商品山梨醇有医药级、食品级、日化级三种级别。
山梨醇可广泛用于医药、轻工、食品、化工等行业。
医药行业主要用作生产维生素C的原料,轻工行业用作表面活性剂的原料,山梨醇具有良好的保湿性能,可代替甘油用于牙膏、卷烟、化妆品生产中用作保湿剂;在食品工业中,山梨醇是一种甜味剂,山梨醇热稳定性较好,有保香作用,属于无糖功能性甜味剂,是重要的功能性食品基料,可用于无糖糖果、糕点、鱼糜、饮料做甜味剂、保湿剂。
由于无糖,用作糖尿病、胆囊炎、肥胖病患者无糖甜味剂;可健齿防龋,可用于食品制品等可作为糖尿病和肥胖病人专用甜味剂,还可改善肠道环境,具有润肠通便作用,对于治疗老年便秘和预防高血压具有明显效果。
在浓缩牛奶中加入山梨醇可延长保存期,对鱼肉酱、果酱蜜饯有明显的稳定和长期保存的作用,能改善香肠的色香味。
欧颖销售液体山梨醇/结晶山梨醇本信息已过期,发布者可在“后台管理”点击“重发”。
有效期:2011-11-12 至2011-12-12 浏览47次概述:液体山梨醇为无色透明粘稠状液体,略有甜味。
以优质淀粉为原料,经液化、糖化、氢化转化精制而成。
分医药级、食品级、日化级三种液体山梨醇为无色透明粘稠状液体,略有甜味。
以优质淀粉为原料,经液化、糖化、氢化转化精制而成。
分医药级、食品级、日化级三种。
液山主要用于食品行业和日化产品。
医药行业主要用作维生素C的生产。
该产品具有良好的清甜爽口性和吸湿性,在食品行业可用作食品添加剂、防腐剂、保鲜剂,因其是无糖低热甜味剂,可用作制取胶姆糖、口香糖的原料和???人的甜味食品;在日化用品上,可用作化妆品保湿剂,牙膏的赋形剂、保湿剂、防冻剂、甜味剂。
粒状固体山梨醇主要用于表面活性剂司盘(SPan)类,硬质聚氨酯泡沫塑料,醇酸树脂,合成维生素C的原料,还可代替甘油用于造纸,纺织工业,制革工业,化妆工业中。
全山梨醇牙膏配方稳定性机理探讨
许海燕 熊秋林 夏美莲 杨莉 卢孟文
(诚志股份草珊瑚分公司,江西南昌,330038)
摘要:理论分析全山梨醇CaCO3型牙膏稳定性差的机理,进一步探讨解决问题的途径,选择最经济合理的途径。
关键词:山梨醇 CaCO3 CMC 稳定 胶体 解聚 吸附 浓度
一、 前言
作为一个胶溶体和悬浮体,牙膏配方组成一般为粘合剂、磨擦剂、保湿剂、发泡剂、香料等。常用的保湿剂有甘油、山梨醇、二甘醇、丙二醇,常用的磨擦剂有CaCO3、SiO2、CaHPO4·2H2O等,用量较大的粘合剂是羧甲基纤维素(CMC)。在整个牙膏配方中,保湿剂的成本占总成本的30%左右,所以选择一个配伍性好且价格便宜的保湿剂对牙膏生产具有现实意义。目前很多厂家在用山梨醇作保湿剂时,大多数采用复配粘合剂或者添加PEG系列来稳定配方,成本仍很高,关键是找到全山梨醇CaCO3型牙膏稳定性差的原因,为配方调试提供思路。 二、 配方调试 选择一个经过多次基础实验和生产实践的牙膏配方进行保湿剂替换,观察稳定性。配方一是一个采用干法制膏工艺生产的成熟配方,配方二是将二元复合保湿剂替换为全山梨醇保湿剂,结果表明,配方二稳定性极差。(见
表一)
可见,两个配方由于保湿剂的不同,导致
配方稳定性出现很大差异,是否与山梨醇的吸
湿性略低相关呢?配方三对山梨醇的用量进
行了调整,但牙膏仍有分水现象,表明加大山
梨醇的用量对配方稳定性没有帮助。从满足保
湿性能来说,配方二中的保湿剂用量是可行
的,那么是什么原因造成配方三的不稳定?
表一 不同保湿剂的配方稳定性
原料 配方一 配方二 配方三
丙二醇 6-12 0 0
山梨醇(70%) 10-20 24-30 30-35
CMC 1-1.5 1-1.5 1-1.5
甜味剂 0.1-0.4 0.1-0.4 0.1-0.4
缓冲剂 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5
CaCO3 40-60 40-60 40-60
SiO2 1-8 1-8 1-8
K12 1.6-2.6 1.6-2.6 1.6-2.6
香精 适量 适量 适量
防腐剂 适量 适量 适量
水 至100% 至100% 至100%
稳定性观察 45℃烘箱3个月无异常,室
温三年无异常
搅拌脱气后即分离出水 搅拌脱气后即
分离出水
理化指标 符合GB8372-2001 -- --
三、 原因分析
一方面,作为一个聚合物,羧甲基纤维素CMC分子在胶体溶液中趋向达到最有利自由能状态的构型存在,如果它和周围溶剂间的作用力强,聚合物将倾向于膨胀,也就是说聚合物在良性溶剂中它是膨胀的,在不良溶剂中聚合物分子采取较皱缩的构型。牙膏体系中,CMC溶解实际上是解聚,解聚程度与配方中良性溶剂有密切关系,含有丙二醇和山梨醇水溶液的二元溶剂体系对于CMC来说是良性溶剂体系,CMC易于解聚并达到一个溶解平衡点;全山梨醇作保湿剂的牙膏溶胶使CMC不会完全解聚,所以CMC在配方一中达到的平衡状态,由于丙二醇的去除而变得不平衡,CMC构架没有充分展开,牙膏中的悬浮物、水分、香料都将沉降、分离出来,所以配方二出现马上分水的现象。 另一方面,在牙膏胶溶体系中,聚合物的另一重要性质是倾向于吸附在界面上,这种吸附作用又是和表面活性剂联系在一起的,CMC分子首先吸附表面活性剂K12分子,溶胶体系表现为表面张力下降,当吸附达到饱和时,未被吸附的表面活性剂浓度达到胶团形成所需浓度,此后不断形成胶团,溶液表面张力不再发生明显变化,聚合物-表面活性剂分子吸附在界面上,分子间的混合和弹性的相互作用达到平衡,也就是说聚合物-表面活性剂络合物
形成时需要一个最低的表面活性剂浓度,在该
浓度以上时,配方中的疏水物质(油溶色素、
香料等)方可被加溶。CMC-K12分散溶解在二
元复合保湿剂中与分散溶解在山梨醇中,所形
成的临界胶束浓度是不一样的,在含复合保湿
剂的配方中能被加溶的物质,在全山梨醇配方
中未必能被加溶,这也是配方二失败的另一重
要原因,将配方二中的香精去除后,我们发现,
该配方做成的小样牙膏稳定性良好。
同样,在胶溶体系中,无机盐的加入可以
增加疏水作用,并且屏蔽一个阴离子表面活性
剂K12胶团内端基的排斥作用,可适当降低表
面活性剂溶液的临界胶束浓度,香精易于被加
溶,不会游离并破坏体系稳定。
四、 配方稳定的途径
综上所述,全山梨醇配方不稳定的原因有
两个,一个是不良溶剂对CMC构架的影响,另
一个是CMC-K12络合物在全山梨醇中的临界胶
束浓度上升,如果这两个原因成立,那么要稳
定一个全山梨醇的CaCO3型牙膏配方,就必须
重新调试配方的胶溶体系平衡。若是添加增溶
PEG系列、RH40(见表二中的配方四、五),
或者添加水溶性无机盐(见表二中的配方六、七),帮助CMC的分散和溶解,全山梨醇体系的CaCO3型牙膏同样可以稳定。当然,不同粘合剂对溶剂的适应性是不同的,在此探讨的是用CMC做粘合剂的情况,如果采用复配粘合剂或改良粘合剂的方法也可以稳定全山梨醇CaCO3型牙膏配方。比如用水溶性较好的聚合物羟丙基瓜尔胶全代CMC,配方也很稳定(见表二中的配方八)。实验证明,加增溶剂、无机盐加溶或用复配粘合剂这三种办法都是行之有效的。最值得关注的是加水溶性无机盐的途径,配方中组分简单、结构稳定,是成本最低的全山梨醇CaCO3型牙膏配方,具有推广应用的价值。 采用山梨醇作为保湿剂的CaCO3型牙膏,还要注意体系PH值的控制,添加缓冲剂将PH稳定在一定范围内非常必要。经过长期观察,全山梨醇牙膏对铝管的腐蚀方面较其他保湿剂生产的牙膏更严重,这主要是由于山梨醇中存在少量镍离子引起的,可以采用添加缓蚀剂的办法解决,不过目前国内大多数牙膏都已采用铝塑复合管灌装,这一问题基本可忽略。 总之,在全山梨醇牙膏配方调试上,的确有许多必须注意的事项,笔者仅是对研发中发现的一些问题进行浅显的分析,旨在抛砖引
玉,希望各位同仁进一步探讨论证。
表二 稳定的全山梨醇CaCO3型牙膏配方
原料名称 配方四 配方五 配方六 配方七 配方八
山梨醇
(70%)
20-35 20-35 20-35 20-35 20-35
瓜尔胶 —— —— —— —— 1-1.5
CMC 1-1.5 1-1.5 1-1.5 1-1.5 ——
甜味剂 0.1-0.4 0.1-0.4 0.1-0.4 0.1-0.4 0.1-0.4
CaCO3 40-60 40-60 40-60 40-60 40-60
SiO2 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8
K12 1.6-2.6 1.6-2.6 1.6-2.6 1.6-2.6 1.6-2.6
香精 适量 适量 适量 适量 适量
防腐剂 适量 适量 适量 适量 适量
水 至100% 至100% 至100% 至100% 至100%
PEG400 1-7 —— —— —— ——
RH40 —— 0.1-0.8 —— —— ——
六偏磷酸
钠
—— —— 0.1-0.5 —— ——
磷酸二氢
钠
—— —— 0.1-0.9 —— ——
无机盐A —— —— —— 0.01-0.5 ——
无机盐B —— —— —— 0.01-0.5 ——
稳定性观察 45℃
烘箱
3个月稳定
室温
二年
稳定,膏体正常
理化指标 符合GB8372-2001