背景及概述[1]
聚甘油脂肪酸酯是一种性能优良的新型非离子表面活性剂，由于它们具有着良好的乳化、分散、润湿、稳定等多重表面性能，应用领域十分广泛。尤其在食品行业中，食品卫生安全越来越受到人们关注的今天，开发无毒、环保型表面活性剂成为食品助剂研究领域中的重要内容，脂肪酸单甘酯及多聚甘油脂肪酸酯就属于这样一类添加剂，以其卓越的安全性及优良的表面活性被人们所认同，较于蔗糖酯等其他食品添加剂，乳化性能及风味更佳。FAO/WHO食品添加剂专家委员会已经确认30多种多聚甘油脂肪酸酯食品乳化剂，美国、日本、欧洲、中国等已批准聚甘油脂肪酸酯作为食品乳化剂。同时他还被广泛运用到了医药制品、日用化工和材料助剂等众多的领域。与其它多羟基类脂肪酸酯相比，它不但具备了很强的耐盐、耐酸和耐热能力，而且表面应用性能也属于其中的佼佼者。多聚甘油脂肪酸酯是一种安全环保的表面活性剂，因结构的不同而具有很宽的HLB值分布，因而应用范围十分广阔。
结构[2]
聚甘油脂肪酸酯是一种多羟基酯类非离子表面活性剂，具有品种多，适用范围广，乳化性能好等优点。由于其亲水性取决于甘油聚合度n，而亲油性能取决于脂肪酸烷基R的长度和个数，所以改变聚合度n、脂肪酸的种类及酯化度可以得到亲水亲油平衡值(HLB值)在2～16范围的不同性能的一系列非离子表面活性剂，以适用于各种不同的应用需求。聚甘油脂肪酸酯(PGFE)一般是由聚甘油(PG)与脂肪酸(FE)进行酯化反应生成的，产物成分多，结构复杂，其结构取决于聚甘油的聚合度n，脂肪酸的种类、酯化度和酯化位置。聚甘油脂肪酸酯的一般结构可表示如下：
应用[2]
甘油脂肪酸酯具有良好的乳化、分散、润湿、稳定、起泡等多重性能，是一种个安全环保的优良表面活性剂。随着聚甘油脂肪酸酯生产工艺的不断改进，质量的不断提高，产品已经被广泛应用于许多安全性要求比较高的领域，并且其应用领域正在进一步扩大，相信聚甘油脂肪酸酯在未来必将成为应用最为广泛的一类表面活性剂聚甘油脂肪酸酯外观从淡黄色油状液体至蜡状固体都有，视其所结合的脂肪酸和甘油聚合度而定。其的特点是在酸性条件下相当稳定，也有良好的耐热稳定性，不易发生水解，具有宽范围HLB值，可广泛用于众多领域。
1.用于食品工业
1）食品乳化剂
食品乳化剂是聚甘油脂肪酸酯最重要的应用领域，它可以用于油包水型（W/O）、水包油型(O/W)、双重乳化型(O/W/O、W/O/W)乳液的乳化剂。油包水型（W/O）：HLB值≤6的聚甘油脂肪酸酯可以被用作油包水型乳化剂，乳化性能良好，可用于生产奶油、起酥油等。聚甘油脂肪酯相对其他类食品乳化剂乳化力更高，耐热性能良好，应用过程中，它既可以单独使用，也可与脂肪酸蔗糖酯等混合使用，可获取更高的稳定性、起泡性和保型性。水包油型(O/W)：HLB值≥7的亲水性聚甘油脂肪酸酯可用于水包油型乳化剂，形成乳液耐盐、耐酸性能良好，在PH值较低和盐含量较高的情况下，其乳化和稳定性能依然良好，是生产椰汁、牛奶等的重要乳化剂。双重乳化型(O/W/O、W/O/W)：W/O/W型乳液是将W/O型乳液分散在水中而形成的。调整过程中，可利用高亲油的聚甘油脂肪酸酯。与通常的乳化剂相比，具有量少，且稳定性高的优点。当今双重乳化技术的应用引起人们的重视，由于聚甘油脂酸酯的开发成功，特别是聚甘油脂肪酸酯很强的W/O乳化能力，使得双重乳化技术在食品工业的推广应用成为可能。此外，聚甘油脂肪酸酯还可以被应用于O/W/O型乳液，利用这种双重乳液技术生产的食品有冰淇淋、人造奶油、蛋黄酱、饮料等。
2）用作结晶调节剂
聚甘油脂肪酸酯因其结构的不同，而分别具有结晶抑制作用或结晶促进作用，选用一定的聚甘油脂肪酸酯，就可以起到调节结晶速度，改善乳化性能，减小结晶晶体的粒径，从而改善光泽度。例如巧克力的生产和储存过程中，因温度变化，而产生得油脂和砂糖结晶，影响到产品的外观。将聚甘油脂肪酸酯加入巧克力当中，可以增加巧克力的稳定性，防止油脂和砂糖析出而起霜，改善外观。
3）粘度调节剂
聚甘油脂肪酸酯在食品工业还常常被用作粘度调节剂，例如巧克力中，含有可可粉、奶粉和蔗糖，这些成分性状差别很大，互相间兼容性不好，因而分散性很差，聚甘油脂肪酸酯可以改善这些成分的分散性，形成平滑的组织结构，减小油脂和蔗糖等成分间的摩擦，因而是巧克力流动性相对增强，从而使粘度降低。
4）抗菌保鲜作用
聚甘油脂肪酸酯具有良好的抗菌作用，不同结构的聚甘油脂肪酸酯，具有不同的抑菌针对性，尤其是短链长(C8～12)的聚甘油脂肪酸酯，对细菌、霉菌、酵母菌等有很强的抗菌作用，加上它们无毒、可食用的特性，十分适合作为食品用抗菌剂。
2.日化行业中的应用
1）洗涤剂
聚甘油脂肪酸酯虽然去污力不如离子型表面活性剂，但与其他类非离子表面活性剂相比，性能相对较好，且具备无毒副作用、对人体无害的特点，因而十分适合应用于餐具、果蔬等的洗涤剂配方中。同时其性能温和，对皮肤的刺激小，适合应用于高档沐浴露、洗发露等人体洗涤用品当中。它与其他类表面活性剂兼容性好，可以大大提高洗涤效率。
2）化妆品
由于多聚甘油脂肪酸酯的优良乳化性能，与温和的皮肤接触性能，十分适用于化妆品，尤其是乳液、膏霜类配方当中。聚甘油脂肪酸酯可以和其他类型的表面活性剂复配性能良好，可以制成多种特殊功效的乳化剂应用到化妆品生产配方当中，根据“三相乳化理论或胶体网络理论”，它能在体系中形成层状液晶型的胶体状网络结构，而使得乳液具有极好的稳定性。同时它本身也具有非常好的保湿性能，能保护皮肤中水分。另外它性能温和，对皮肤的刺激性小，十分适合应用于化妆品配方中，尤其适用于婴儿用产品当中。例如：聚甘油双油酸酯就经常被应用于婴儿霜、婴儿用沐浴露等各类婴儿用品中，其产品性能温和。三聚甘油单月桂酸酯用在护手霜中作辅助乳化剂效果也很好。四聚甘油亚油酸酯是水溶性的表面活性剂，与三聚甘油油酸酯复配可使后者能溶于水，从而提高制品使用感。五聚甘油双硬脂酸酯在化妆品中是一种多功能的乳化剂。六聚甘油单油酸酯与矿物油混合是呈透明状的，涂抹在皮肤上易于被水冲洗掉，因此非常适用于重油的基础化妆品和美容化妆品。十聚甘油双油酸酯能产生稳定的W/O乳液，它的四油酸酯在化妆品生产中亦是很有用的乳化剂。十聚甘油六油酸酯已用于保湿乳露。利用十聚甘油十油酸酯能制得无水美容化妆品，它亦可用于W/O护肤乳液、防晒油和其它抗水的防晒品。十聚甘油单硬脂酸酯由于其良好的滑爽性，曾被用于保湿手霜和体肤乳露，它与矿油能形成胶体，因此可降低油腻感和易被清洗掉。
3.医药工业
聚甘油脂肪酸酯具有良好的耐酸、耐盐、耐高温等优良的性能，在医药中被用作乳化剂、分散剂和渗透剂，可用作软膏、片剂、口服液、注射液等的乳化剂。同时它本身也具有抗心脑血管疾病、降低胆固醇的功效，可与药效成分复合，提高功效，十分适合应用于医药制品的生产当中。
4.其他应用
材料行业是聚甘油脂肪酸酯的另一重要应用领域，聚甘油脂肪酸酯的加入可以改善材料的可塑性，有利于材料的成型。同时，在材料助剂领域，聚甘油脂肪酸酯可以应用到防雾剂当中，聚甘油脂肪酸酯型防雾剂具有初期防雾效果佳，防雾持续时间长等众多优点。聚甘油脂肪酸酯应用于PVC无滴农用膜的生产，可生产永久性防雾膜。在轻工纺织领域，聚甘油脂肪酸酯也可被用作纤维柔软剂、抗静电剂等，具有耐热、润滑等多重性能。在石油工业中，聚甘油脂肪酸酯也时常被用于润滑油、合成油等的油品加工当中。另外在农用化学品当中也有着广泛的应用，例如凭借它优良的乳化性能和耐酸、耐碱性能，经常被用作农药杀虫剂的分散剂、乳化剂。
制备[3]
一种聚甘油脂肪酸酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将500kg甘油加入反应釜，开启搅拌，在真空度为0.05MPa的条件下加热至150℃，再加入2kgKF-SnCl2/Al2O3负载型固体碱催化剂，继续升温至230℃，保温反应2小时45分钟制得混合聚甘油；
(2)将混合聚甘油加入降温罐，开启搅拌，降温至160℃，过滤后加入储罐，再加入分子蒸馏设备进行分子蒸馏，其中一级分子蒸馏控制温度为170℃，真空度为10Pa；二级分子蒸馏控制温度为210℃，真空度为5Pa，收集蒸馏出的聚甘油，得到三聚甘油390kg；
(3)按硬脂酸：聚甘油(摩尔比)＝1.3：1计，将600kg硬脂酸加热至105℃，待硬脂酸全部熔化后加入酯化反应锅，然后加入蒸馏得到的聚甘油，再加入1.2kg氢氧化钠，继续搅拌升温，控制反应温度为190℃，真空度为0.08MPa，反应2小时15分钟得到聚甘油脂肪酸酯；
(4)将聚甘油脂肪酸酯降温到80℃后加入冷却造粒塔喷粒成型，包装后即为三聚甘油单硬脂酸酯产品。
主要参考资料
[1] 中华烘焙食品大辞典·原辅料及食品添加剂分册
[2] 聚甘油脂肪酸酯的合成与应用研究
[3] CN201910021646.0一种聚甘油脂肪酸酯的制备方法