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小麥?zhǔn)俏覈?guó)大面積種植的一種農(nóng)作物，長(zhǎng)期以來，小麥粉制成的各種面食就是我國(guó)北方人民所喜好的主食。隨著食品工業(yè)的發(fā)展，面粉作為一種主要的基料不斷得到廣泛的應(yīng)用，各種花色品種的面制品以其營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特、方便快捷的特點(diǎn)被越來越多的人們接受。然而，面制品的質(zhì)量受小麥的產(chǎn)地和品種的影響，我國(guó)小麥粉的質(zhì)量存在諸多問題，生產(chǎn)面制品時(shí)常常需要添加一些改良劑來改善產(chǎn)品的品質(zhì)。
單甘酯是目前世界上使用量最大的一種乳化劑，也是我國(guó)食品工業(yè)中常用的乳化劑。將其用于面包、餅干、糕點(diǎn)、面食等面制品的生產(chǎn)加工當(dāng)中，可以起到乳化作用并和小麥粉中的主要成分發(fā)生相互作用，賦予面制品良好的外觀和口感。
單甘酯的全稱為單脂肪酸甘油酯(或甘油單脂肪酸酯)，英文名為Monoglycerides(MG)，按照主要組成脂肪酸的名稱可以將單甘酯進(jìn)一步分為單硬脂酸甘油酯(Glycerolmonostearate)、單月硅酸甘油酯(Glycerolmonolaurate)、單油酸甘油酯(Glycerolmonooleate)等，其中產(chǎn)量最大應(yīng)用最多的是單硬脂酸甘油酯。
單甘酯一般可為油狀、脂狀或蠟狀，色澤為淡黃或象牙色，油脂味或無味，這與脂肪基團(tuán)的大小及飽和程度有關(guān)，具有優(yōu)良的感官特性，單甘酯不溶于水和甘油，但能在水中形成穩(wěn)定的水合分散體，其HLB值為2～3。通過改變組成單甘酯的脂肪酸碳鏈的長(zhǎng)度和飽和性，可以調(diào)整其HLB值。與油脂相似，單甘酯以多種晶型或變晶型存在。
單甘酯除具有典型的表面活性作用外，在食品中還具有許多其它功能。這些表面活性作用和在食品中的特殊作用相結(jié)合，是單甘酯應(yīng)用于面制品加工的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，單甘酯不僅能提高食品質(zhì)量，延長(zhǎng)食品貯藏期，改善食品的感官性狀，而且還可以防止食品變質(zhì)，便于食品加工和保鮮，有助于新型食品的開發(fā)。
單甘酯是非離子表面活性劑，具有兩親分子結(jié)構(gòu)。其親油基團(tuán)由脂肪酸組成，親水基團(tuán)由甘油基組成。這種兩親分子結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生表面活性作用的前提，并使甘酯能夠容易富集于溶液表面發(fā)生吸附，而且在表面和界面上定向排列，產(chǎn)生表面活性和界面活性，降低了表面或界面張力。此外，單甘酯定向排列在氣-液或氣-脂的界面上，使氣泡的機(jī)械強(qiáng)度和彈性提高，從而使空氣泡能更大地?cái)U(kuò)張而不破裂。
最常用的單硬脂酸甘油酯，有兩個(gè)親水的羥基，一個(gè)親油的十八碳烷基，因此能分別吸附在油和水兩種相互排斥的相面上，形成薄分子層，降低兩相的界面張力，從而使原來互不相溶的物質(zhì)得以均勻混合，形成均勻狀態(tài)的分散體系，改變了原料的物理狀態(tài)，進(jìn)而改善食品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高質(zhì)量。
2.單甘酯和面粉成分的相互作用
在生產(chǎn)面制品的復(fù)雜過程中，碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)起著決定性的作用。各種面粉成分的作用決定于它們的組成或相互作用的產(chǎn)物。單甘酯與面粉成分可能發(fā)生很多方面的相互作用，并能夠相應(yīng)地影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
1）單甘酯與淀粉的相互作用
當(dāng)?shù)矸凼軣岷⑴蛎?，單甘酯與水一起形成液體結(jié)晶的層狀分散相向淀粉粒中浸透，與溶出淀粉粒外的直鏈淀粉和淀粉粒外的直鏈淀粉相互作用。單甘酯被緊緊地包在直鏈淀粉螺旋結(jié)構(gòu)里形成強(qiáng)復(fù)合物，即直鏈淀粉在淀粉粒中被固定下來，向淀粉粒周圍自由水中溶出的直鏈淀粉減少，單甘酯的親油基進(jìn)入直鏈淀粉螺旋結(jié)構(gòu)形成不溶性復(fù)合物，防止了淀粉粒之間的再結(jié)晶而發(fā)生老化。
2）單甘酯與蛋白質(zhì)的相互作用
面粉中存在兩種非水溶性蛋白質(zhì)，即麥谷蛋白和麥膠蛋白。在面粉加水形成面團(tuán)的操作工程中，這兩種蛋白質(zhì)吸水脹潤(rùn)。麥膠蛋白形成一種具有很強(qiáng)粘性而無彈性的單鏈小分子物質(zhì)；麥谷蛋白形成一種具有很好彈性而無粘性的大分子多鏈物質(zhì)。
面團(tuán)加工過程中，小分子麥膠蛋白分散到大分子麥谷蛋白中，形成一種既有彈性，又有粘性的特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即面筋。而加入單甘酯后，單甘酯能與面筋蛋白質(zhì)相互作用，形成復(fù)合物，即單甘酯的親水基與麥膠蛋白結(jié)合，親油基與麥谷蛋白結(jié)合，使加工過程中因機(jī)械攪拌散落的面筋蛋白質(zhì)分子相互連接起來，小分子變成大分子，進(jìn)而形成牢固、緊密的面筋網(wǎng)絡(luò)。正是由于這種很好的“架橋作用”，使面團(tuán)中游離蛋白質(zhì)明顯減少，而結(jié)合蛋白質(zhì)明顯增加。
3）單甘酯與脂質(zhì)的相互作用
油脂的α-晶型是最不穩(wěn)定的，并且熔點(diǎn)很低，而β-晶型和β′-晶型都很穩(wěn)定，并具有較高的熔點(diǎn)，β′-晶型狀態(tài)的油脂還具有良好的加工性能。要使油脂保持β′-晶型狀態(tài)，就必須加入晶體改良劑。當(dāng)單甘酯與油脂共晶時(shí)就能得到的穩(wěn)定的β′-晶型狀態(tài)。β′-晶型狀態(tài)的油脂，具有高的熔點(diǎn)，良好的可塑性和涂抹性。單甘酯能提高油脂之間的凝聚作用和與脂肪互相結(jié)合成晶體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力，從而改善了油脂的晶體結(jié)晶，提高了油脂的穩(wěn)定性，這對(duì)于重油類糕點(diǎn)和餅干的生產(chǎn)十分有利，可防止面團(tuán)或制品因放置時(shí)間過久而出現(xiàn)油水分離的現(xiàn)象，即“走油”現(xiàn)象的發(fā)生，提高了貯藏期，保證了質(zhì)量。
1.化學(xué)法
化學(xué)法生產(chǎn)單甘酯主要有酯交換、酯化法兩種，其原料主要是甘油、脂肪酸(酯)，其中酯交換又稱為油脂甘油解法、醇解。除了脂肪醇解、甘油脂肪酸酯化外，單甘酯化學(xué)法生產(chǎn)還有縮水甘油法、環(huán)氧氯丙烷法、化學(xué)基團(tuán)保護(hù)法等等，目前這些方法還未能產(chǎn)業(yè)化。目前單甘酯的工業(yè)化生產(chǎn)主要是酯交換法，甘油與甘三酯在200～260℃溫度下，以堿為催化劑發(fā)生酯交換反應(yīng)，反應(yīng)示意圖見圖1：
2.酶法
同化學(xué)法一樣，酶解法也分為甘三酯的水解、醇解及甘油解，和脂肪酸與甘油的酯化法。單甘酯的酶法合成直到目前還處于實(shí)驗(yàn)室階段，其優(yōu)勢(shì)是能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量能得到保證，其劣勢(shì)是成本較高。由于脂肪酶催化合成單甘酯的底物-脂肪酸(或其酯)與甘油-互不溶解，造成接觸困難，使反應(yīng)難于進(jìn)行，所以研究者們研究了多種反應(yīng)體系，綜述前人的研究，總結(jié)了現(xiàn)在的反應(yīng)體系有：反膠束體系、無溶劑體系、選擇性吸附體系、表面活性劑包埋體系等，反應(yīng)器類型主要包括間歇攪拌反應(yīng)器、固定床攪拌器、隔膜反應(yīng)器、連續(xù)微孔反應(yīng)器等。
[1] 單甘酯的功能特性及其在面制品中的應(yīng)用
[2] 張守文編著.面包科學(xué)與加工工藝.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1996.
[3] 單甘酯、甘二酯高純品的生產(chǎn)、理化性質(zhì)及特殊用途