乳化剂的介晶理论 聚甘油脂肪酸酯

    蒸馏单甘酯、SSL等许多食品乳化剂，都具有这样的特性：在水中能够形成易溶于水的液体结晶中间相，即目前食品乳化剂研究领域十分流行的术语“介晶理论”。
    介晶相(中间相)的概念
    一般把具有液态和固态两方面物理特性的相称作介晶相或者液晶相、中间相。介晶相是指物质显示出液体的一些性质和晶体的另一些性质的状态，一般称为介晶态或介晶性。介晶性(介晶现象)有热致变的和易溶的两种。物质有两个熔点的性质叫做热致变的介晶性在加热隋况下，温度上升到下熔点时，物质熔化成一种混浊的液体，即形成液晶相：继而上升到上熔点时，物质熔化成一种透明(各相同性)的液体。冷却时，这些转变是可逆的，物质在水溶液中于一定的浓度下，转变成液晶态的性质称为易溶的介晶性。乳化剂的这种易溶的中间相与乳化剂结构、乳化剂／水的比例和温度有直接关系。
    乳化剂介晶相结构的形成
乳化剂是一种同质多晶物质，在晶体中乳化剂分子以极性基团互相对峙地定向排列，亲油基团互相平行并且紧密排列(见图5a)。当乳化剂与水混合并加热到kraffi温度(_rc)时，由于热能的作用，使亲油基因(烷烃链)由固态变为混乱的液态。同时，水通过渗透进入到乳化剂的亲水基团(极性基团)之间，形成了液体结晶中间相，即介晶结构(图5b)，也称为层状中间相。根据温度、浓度和乳化剂的化学构型，也能形成其它中间相的介晶结构。如进一步升高温度，层状中间相的介晶结构被破坏而形成六角柱形和立方体形介晶结构。
    当形成均匀的层状介晶结构的乳化剂冷却至室温时，亲油基团将重新结晶，并排列成有规则的晶格，相同容积的水仍在极性基团之间，形成了由双分子类脂化合物层和水层交替组成的凝胶(图5c)。
    乳化剂双分子层的外层是亲水基团，直接与水结合。双分子层相互堆集，形成一种双分子层状结构。乳化剂呈液态(在克拉夫特点温度TK以上)时，碳氢链处在一种能自由运动的状态，使分子的行为类似液体。
    乳化剂在水中形成各种介晶相结构与脂肪酸的饱和程度有直接关系。
    (1)含有以饱和脂肪酸合成的乳化剂，如饱和甘油单酸酯，优先形成层状介晶相。从应用技术上看，双分子层状介晶相非常重要，因为在一定条件下层状介晶相中的乳化剂能形成良好的分散体或活性高的凝胶。
    (2)含有以不饱和脂肪酸合成的乳化剂，如不饱和甘油单酸酯，优先形成立方体状介晶相。
    (3)在低HLB值的乳化剂和混合乳化剂情况下，形成六角柱．Ⅱ．状介晶相，而六角柱．I．状介晶相则在高HLB值的乳化剂(强极性基团)时才形成。六角柱．I一状介晶相能够形成胶束。了解各种乳化剂的介晶性和介晶结构对于正确使用食品乳化剂是十分重要的。例如，在食品加工中使用甘油单酸酯时，只有层状分散相和晶型的凝胶结构才能真正发挥乳化剂的作用
    乳化剂介晶相的结构
    对乳化剂介晶相概括说明如下：带有长链脂肪族碳氢链的固态乳化剂，其碳氢链(亲水基)不能自由运动，只能平行定向排列乳化剂分子是按层状排布的，其中每一层的亲油基团(碳氢链)全部朝着一个方向，而亲水基团朝着相反的方向。由两个这种单分子层形成一个双分子层，其中亲油基团(碳氢链)相互定向排列，形成类脂双分子层，这些碳氢基团在约54℃移向层面。
    乳化剂的介晶相结构主要有双分子层状介晶(在一维上长距有序)、六角柱形状介晶(在二维上长距有序)、立方体形状介晶(在三维上长距有序)。实际上立方介晶不是真正的介晶，因为立方相在三维上都能完全重复。乳化剂在水中的介晶相，于不同温度下可以相互转化，这是在实际应用过程中制备不同状态乳化剂的主要原理。层状结构是在一维空间里周期性地重复，它是由双分子类脂化合物层和水层交替组成的。