水溶性VE在食品行业的应用

《中国食品添加剂》 China Food Additives 水溶性 VE在食品行业的应用 邵斌 吴华 (浙江新昌制药厂，新昌) 摘要：本文介绍水溶性 、1三(合成／天然)的理化性质及特性；水溶性 ＼rE在饮料和果陈等食品中的应用前景： 水溶性 vE是优良的营养强化剂和乳化剂。 关键词：水溶性，维生紊 E，营养强化剂，乳化剂 Application of Hydrosoluble VE in Food Industry SiloBin W u ILlua (Zhejiang Xinchang Pharmaceutical Factory，Xinchang) Al~ ract：Hydmsoluble VE is an excellent nutritic~ enhancer and emulsifier This essay introduced its Ph~im— chemical properties and characteristics and aslo discussed the prospect of app[icaion in beverage and JUice Jelly Key w0 凼 ：Hydrc~oluble，VE，Nutrition enhancer，EmuLsifier 传统的维生素 E均为脂溶性，在水中不溶解； 人体吸收时需要油脂和胆汁酸的参与，因而在食品 行业的应用受到了很大的限制。一种水溶性维生 素 E，基于脂溶性维生素E的一些应用缺点而被生 产出来。 水溶性 、1E分合成型和天然型两种规格的产 品，用作营养强化剂，在水中完全溶解，形成澄清透 明溶液，可以很方便地添加于食品当中，而且水溶 性 、1E可以被人体直接吸收，l不需油脂和胆汁酸的 参与，具有更高的吸收利用率。 水溶性天然 、1E已列入美国药典 24版标准， 国际上美国伊斯曼公司和日本理研已形成规模化 1．1 分子结构式 COO(CH2CH20) H 【cH2)2 O 、 扩 r ( 生产，伊斯曼公司生产的水溶性 vE在医药行业有 很大的需求量，用作乳化剂、吸收增强剂，增溶剂和 水溶性 Ⅵ 制剂；日本理研生产的水溶性 VE，在饮 料中广泛应用．已成为日本市场上需求量最大的营 养强化剂。 1 物理化学性质 水溶性 VE系由维生素 E琥珀酸酯与聚乙二 醇酯化，然后经连续色谱分离系统精制而得，产品 为淡黄色蜡状固体，在水中完全溶解，在空气中稳 定，与碱反应，在丙二醇、聚乙二醇中溶解 Q ／、 ． 一 ．eV C f u (、 CH 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品掭加剂》 China Food Additives 2002 NO 1 1．2 理化指标 项 目 指标 分子量 性状 外观 含量(me／g)≥ 生物话性 IU／g 酸值≤ 比重≥ 熔点 水溶性 亲水亲油平衡值(HJA3) 稳定性 1．513 蜡就固体 菠黄色 一 生育酚计，250 台成 ：275 天然 ：373 1 5 l 04 34 38℃ 溶于水 l3 在空气中稳定，与碱反应 】．3 水溶性 VE热力学特性 1．3．1 水溶性 、1三经多次熔化一固化过程。热力 学性质稳定。 1．3．2 水溶性 、1三热分解温度高达 199．3℃。可 满足食品加工的需要。 1．3．3 在加热灭菌条件下，水溶性 vE性质稳定。 不受破坏。 1．4 水溶性 vF的水溶特性 1．4．1 水溶性 vF在水中能完全溶解。形成澄清 透明溶液。 水溶性天然 、1三在水中的最大溶解度大约为 20％，水溶性合成、1三在水中的最大溶解度大约为 10％．超过此浓度，水溶液中会有晶性液体相形成。 由于水溶性 vF分子量较大，用水溶解时较 慢，要特别注意溶解方法。现将水溶性 、1三在水中 的溶解步骤介绍如下： 步骤一：将水溶性天然 、1三加热至 7O一80℃，搅 拌均匀，然后边搅拌边将其倒人温度超过 9O℃的 热水中，水溶性天然 vE的加入量为热水量的 2O％。形成高粘度的胶状体。 步骤二：在不断搅拌下冷至室温，确保胶状体 完全溶解 。 步骤三：溶液在 3小时内变清，形成澄清透明 的水溶性天然 vF水溶液。 1．4．2 水溶性 、1三是一种良好的表面活性剂。它 的临界胶束浓度{CIVIC)为0，o2％(重■。3712)。 水溶性 、1三的结构与 arnphiphile很相似，维生 素E琥珀酸酯一侧为亲脂性基团，聚乙二醇一侧 为亲水性基团 这种性质使水溶性 、1三在水中的 浓度超过临界胶柬浓度(CMC)时，就会产生 自缔 合。对能降低表面张力的表面活性剂来说，是一个 很重要的参数。 可以通过测定水溶性 vE水溶液不同浓度下 的表面张力来确定水溶性、1三的CMC值。测定结 果表明，当溶 液 的浓度达 到 0．02％ (重 量浓 度， 37℃)时，表面张力明显下降，因此，水溶性 vE的 临界胶束浓度(CMC)为0 O2％(重量，3712) 1．4．3 水溶性 VE在水中形成晶性液体相 水溶性 VE在水中的浓度达到 0．02％时形成 胶柬粒子，随着水溶性 、1三浓度的提高，逐渐形成 低粘度的水溶液，一直至 20％的浓度。当水溶液 中水溶性 VE的浓度超过 2O％时，就会形成晶性 液体相。 随着浓度的升高，首先形成球状胶柬．然后逐 渐形成圆柱状胶束，而后为六边形，混合六边形和 反向六边形，接着为反向球状胶柬，最后形成层状 胶束。 1．4．4 水溶性 、1三水溶液具有广泛的粘度范围 水溶性 vF水溶液的粘度范围大约在 0～ 100cp之间。水溶性VE水溶液粘度与温度和浓度 有关。水溶性天然 VE水溶液的浓度低于 10％ 时，其粘度与水相差无几，主要原因是随着胶柬的 形成、凝聚，胶柬间的排斥力也增加 由于水溶性 vF水溶液这种范围广泛的低粘度特性，在许多低 粘度场合可广泛应用。 但是，在某些应用中．需要高牯度，这在水溶性 vF水溶液中也很容易做到。只要将水溶性天然 VE在水溶液中的浓度从 2O％提高到 23％，就可 使水溶性 vE水溶液的粘度成倍或成三倍地增加 1．4 5 水溶性 、1三是优良的乳化剂 由于水溶性 vF既具亲脂性、叉具亲水性，而且 CMC低；另外水溶性 vE的亲水基和亲脂基空间结 构均很大，因此水溶性 vF是一种性能十分优良的 乳化剂，它可以乳化不同配比的油水混溶体系。 1．4．5 1 乳化脂溶性药物 一d—a一醋酸生育酚油 (天然 、1三醋酸酯) 水溶性 vE能与脂溶性药物熔熔融混合并在 水中乳化。例如，d—a一醋酸生育酚油 与水溶性 vE的乳化操作如下所示： 步骤一：熔融水溶性 vE，搅拌均匀 将 d一醋酸生育酚油加热至4O℃以 l。 将 d一醋酸生育酚油和水溶性 VE以 3：1的 57 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 20O2 No．1 比例混合，并搅拌均匀，期间温度不得低于4O℃。 步骤二：将上述混合液缓缓例人 4倍的沸水 中。 步骤三：继续搅拌 ，自然冷却至室温(大约需时 2小时)，形成油水乳化体系。 1．4．5．2 用胃液作为水介质进行乳化 步骤一：同上述步骤一。 步骤二：将 d．a一醋酸生育酚油一水溶性 VE混 合液分散在胃液中 步骤三：2ml d- 醋酸生育酚油一水溶性 vE 混台液在胃液中大约可形成 lO“个小微滴 表一所示的是几种脂溶性药物乳化前后在水溶 液中液滴的表面积、液滴体积和液滴个数的变化 表一 在 37'C胃液中水溶性 vE与 脂溶性药物混台物的液滴特性 a 75／25 脂瓣性药物／水溶性 VE 1．4．6 水溶性 VE在中性介质中化学性质稳定 水溶性 vE在中性、弱酸性(PH≥3)和弱碱性 (PHi8 5)水溶液中是稳定的；在酸性(PH<3)条 件下不稳定；在丙二醇水溶液中性质最稳定 2 水溶性 vE在食品中的应用 2．1 水溶性 Ⅵ 可大大提高维生素E的生物利用 度 将水溶性 vE作为维生素 E的制剂和食品添 加剂，可大大提高维生素 E在人体和动物中的吸 收利用度 例如在给马服用维生素 E的实验中，5天后水 溶性 vE的吸收利用率为脂溶性 VE的2．8倍，35 天后约为 4倍 ； 在一项黑犀牛服用维生索 E的研究中发现， S8 水溶性 VE的吸收利用率为脂溶性vE的8—1O倍； 在一项大象服用维生素 E的研究中发现，水 溶性 VE的吸收利用率为脂溶性 VE的5—8倍： 显而易见，水溶性 Ⅵ 可大大提高动物对 VE 的生物吸收利用度。 在人体临床研究中发现，水溶性 vE也可大大 提高VE的吸收利用率。 由于脂溶性 VE的吸收有赖于油脂和胆汁酸 的参与，VE通过胆汁酸的表面活性作用而被乳 化，消化产物包含在胆l汁酸的微细胞中，并被小肠 中的绒毛膜吸收 吸收后进入淋巴循环，VE通过 低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)的转 动进入血液 而水溶性 VE本身就是一种优良的乳化剂，可 在体内形成自微乳化体系，它的吸收不需胆汁酸的 参与和油脂的存在，可直接从肠细胞腔进入细胞 液，然后进入细胞内壁。水溶性 vE对有吸收障碍 者效果颇佳 Sokol et al Oastroenlerology．1993．104：1727— 1735 曾在美国的 8个研究中心进行了水溶性 VE 的临床研究。6O名患慢性胆汁生成综台症(一种 脂肪吸收障碍综台症)的儿童每天口服 70—212Iu／ kg／天的常规VE制剂，病情无任何改善，并且由于 维生素 E的缺乏而导致神经病的恶化。后改服 25IU／kg／天的水溶性 VE，持续 2．5年，临床结果 显示，所有的孩子体内vE水平正常，神经病症状 25人得到了改善，27人保持稳定，只有 2例恶化。 另一项发表在《美国临床营养杂志》的研究表 明，水溶性 VE具有更好的吸收利用率。一名患神 经疾病的8岁小病人严重缺乏维生素 E，并丧失了 肌肉协调功能。对照试验分别用经乳化的维生素 E醋酸酯(用中碳链甘油酯和司潘 80进行乳化)和 水溶性 VE 结果表明，服用水溶性 vE在血浆、红 细胞和细胞脂肪组织中检测到的维生素 E浓度大 大超出乳化维生素E醋酸酯。 2．2 用作营养强化剂 水溶性 vE特别适台在饮料、果冻等食品中作 营养强化剂使用。由于传统的VE均为脂溶性，即 使通过微囊化技术制成水分散性干粉，也很难均匀 分散子饮料 、果冻等基质主要是水的食品中，且外 观不透明，影响产品品质。 水溶性 VE则完全可以解决上述问题。水溶 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2002 No．1 性 VE在中性、弱酸性(pH值≥3)和弱碱性(PH≤ 8．5)溶液中性质稳定，且形成稳定的澄清透明体 系，所以可能保证产品的品质和保持期 水溶性 vE的热分解温度高达近 200℃，且在 加热状态下性质稳定，所以可以满足产品杀菌消毒 的要求，尽可放心使用。 通过饮料、果冻等食品补充人体所需的维生素 E，可以预防疾病，获得额外的健康益处。维生素E 是人体超级抗氧化剂，可以清除体内多余的自由 基，从而起到延缓衰老、预防心脑血管疾病(高血 压、高血脂、贫血、静脉曲张等)、增强机体免疫力 保肝护肝、抗肿瘤等保键作用。 由于环境的污染、大气臭氧层的破坏、化学农 药的滥施、巨大的生活压力以及饮食习惯，使人体 内自由基的数量大大增加，但我们从食物中摄取的 抗氧化剂(如 vE、VC、口一胡萝 素，三者结合使用， 可增效。被称为抗 自由基的“铁三角”)却减少了。 机器精加工的面粉、大米和色拉抽等维生素 E已 荡然无存。所以我们必须额外补充维生素 E等各 种抗氧化剂，才能清除现代文明给我们带来的越来 越多的自由基，使肌体免受伤害。 补克维生素 E，有两种途径，一种是通过营养 补充剂制品，一种是通过添加了维生素 E的食品 现代人生活节奏陕，往往不能坚持长期服用营养制 品．因而效果往往不理想。如果能通过 日常饮食， 补充充足的维生素 E(每 日150IU以上)效果会更 好?所以我们的食品生产企业，应致力于提高国民 身体健康水平，合理调配产品中维生素 E的含量， 既可提高产品档次，又可使消费者享受额外的健康 益处 另外，水溶-胜VE和 VC有相互增效作用，配 台使用，效果更好。 在果冻和饮料中水溶性 VF．的使用量天然型 的可达 80 160mg／l，台成型的可达 110—225mg／1 (按《食品舔加剂使用卫生标准}(；152760一l996规定 折算)，经计算，添加水溶性天然 VE在产品中增加 的成本是0．048—0，096元／升，添加水溶性台成 VE 在产品中增加的成本是O 03 O．06元 } 研究表明，在食品中添加天然维生素 E要优 于台成维生素 F 由于台成 VF是由 8种立体异 构体等量组成的，天然 vE是其中活性最高的一 种，能被人体完全吸收，而后成 vE中其它七种立 体异构体很难被人体吸收，天然 vE的吸收利用率 一 般为合成 VE的 2—8倍。所以在饮料和果冻中 添加水溶性天然vE能给你带来更好的市场回报。 2．3 作乳化剂使用 由于水溶性 VE是一种性能优良的乳化剂， HLB为13，又是一种高效的营养强化剂，因此在食 品中添加水溶性 vE，可以一举两得+符台食品添 加剂“天然、营养、多功能”的发展方向。 3 水溶性vE的使用方法 3．1 在饮料中的应用 按上述 1．4．1步骤配成水溶液，备用。每 1升 饮料可掭加水溶性天然 VE160rag或添加水溶性 合成 VE220mg。 以果汁乳饮料为例，水溶性 vE的添加如下图 1所示 ： 3．2 在果冻中的应用 由于果冻一般 为透明体，所 以添加水溶性 VE+效果很好 ! 可先将水溶性 VE配制成浓度为 10％的水溶 液，考虑到丙二醇对果冻的胶体状可能会产生破 坏，所以可不加丙二醇。 每 lkg果冻中可添加水溶性天然 VE 160rng 或水溶性合成vE 220rag。 水溶性 VE在果冰生产中的添加过程如下图 2所示。 4 水溶性 VE的安全性 水溶性 VE是十分安全的，I D50>7g／Kg已列 人美国 GRAS中。 参考文献 【 Sokol e【al Gastroenterlolgv、J993 104：I727 I735 2．U卵 5．I79．I22 3 USP 5，234，695 4 Am J din Nutr．I986，44：9I4—23 5．J Ahtic Fuod chetn ．v0I 25，No 2．273．I977 6 黄束发 蛋白愤料加／IT．艺与配方，中国轻工业出版杜，I996 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2002 NO．1 向砂 ：,Pll xH 、 圆 圈 圈 l 水溶性 vE在果汁乳饮料生产中的添加过程 图 2 水溶性 Ⅵ 在果冻生产中的添加过程 圈审 一 篇 中 空一 维普资讯 http://www.cqvip.com