Hızlı Arama
Giriş
E491, sorbitan monostearat (SMS) olarak da bilinen, sorbitolün (bir şeker alkolü) stearik asit ile esterleştirilmesiyle üretilen iyonik olmayan bir emülgatördür. Sorbitol önce dehidrasyona uğrayarak sorbitan (siklik bir anhidrit) oluşturur, ardından stearik asit ile reaksiyona girerek monoesteri oluşturur. Ticari ürünler tipik olarak sorbitan monoesterleri, diesterleri ve triesterlerinin bir karışımını içerir; monoester baskın (%50-70) ve en yüzey aktif fraksiyondur. HLB değeri yaklaşık 4,7-5,0'dır , bu da onu orta derecede lipofilik yapar ve su-yağ emülsiyonları için uygun hale getirir. E491 öncelikle fırıncılık ürünlerinde, kek karışımlarında, kremalarda ve dondurulmuş tatlılarda emülgatör olarak kullanılır. Ayrıca fermantasyon süreçlerinde köpük giderici (köpük önleyici) ve dağıtıcı madde olarak da kullanılır. E491, AB, ABD (21 CFR 172.842), Japonya ve Codex'te onaylanmıştır.
CAS numarası
1338-41-6 (sorbitan monostearat). Ayrıca 9007-43-6 (sorbitan stearat karışımı).
Eş anlamlıları:
Sorbitan monostearat, SMS, Sorbitan stearat, Sorbitan mono-oktadekanoat, E491, Span 60 (ticari adı).
Konu Başlıkları
1. Kimyasal yapı ve arayüz davranışı (detaylı paragraf şeklinde)
Sorbitan monostearat, ona özgü arayüz özelliklerini kazandıran benzersiz bir yapıya sahiptir. Sorbitan baş grubu, üç serbest hidroksil grubu içeren siklik bir eterdir (anhidrosorbitol). Bir stearik asit zinciri (C18), bu hidroksil gruplarından birine esterleştirilmiştir. Sorbitan halkası, gliserol bazlı emülgatörlere kıyasla nispeten büyük ve serttir; bu da arayüzlerde nasıl paketlendiğini etkiler. Yağ-su arayüzünde, üç hidroksil grubu su fazına doğru yönelir ve hidrojen bağları oluştururken, stearik asit kuyruğu yağ fazına nüfuz eder. Halka yapısı, moleküllerin yakın paketlenmesini önleyerek, birleşmeyi azaltmada etkili olan ancak bazı moleküler değişimlere izin veren "gevşek" bir arayüz filmi oluşturur. 4,7'lik HLB değeri, su-yağ (düşük HLB) ve yağ-su (yüksek HLB) emülgatörleri arasındaki sınırdadır; Sorbitan monostearat aslında su-yağ emülsiyonlarını destekler ancak daha hidrofilik emülsiyonlaştırıcılarla (örneğin , polisorbatlar, E432-436) birleştirildiğinde bazı yağ-su emülsiyonlarını stabilize edebilir . Bu ara HLB değeri, E491'i birçok uygulamada birincil emülsiyonlaştırıcıdan ziyade yardımcı emülsiyonlaştırıcı olarak kullanışlı hale getirir. Fırıncılık ürünlerinde E491, hem gluten ağı hem de nişasta matrisi ile etkileşime girerek hamur stabilitesini ve gaz tutma özelliğini iyileştirir.
2. Fiziksel ve kimyasal özellikler (liste şeklinde)
• Görünüm — Krem ila ten rengi arasında değişen, mumsu tanecikler, pullar veya toz halinde.
• Koku — Çok hafif, karakteristik yağlı bir koku.
• Erime aralığı — 50-60°C.
• Çözünürlük — Ilık suda dağılır (sütlü bir dispersiyon oluşturur); ılık yağda (>50°C) çözünür; etanol, izopropanol ve propilen glikolde çözünür; soğuk suda ve soğuk yağda çözünmez.
• HLB değeri — 4,7 - 5,0 (orta düzey; su-yağ emülsiyonlarını destekler).
• Asit değeri — Maksimum 10 mg KOH/g (serbest yağ asitlerini gösterir).
• Sabunlaşma değeri — 145-160 mg KOH/g.
• Hidroksil değeri — 235-260 mg KOH/g (üç serbest hidroksil grubundan).
• İyot değeri — Genellikle <5 (tamamen doymuş olan stearik asitten).
• Su içeriği — Maksimum %2 (Karl Fischer titrasyonu).
• Sorbitan içeriği — %30-35 (ağırlıkça).
• Stearik asit içeriği — %65-70.
• Monoester içeriği — Genellikle %50-70 (geri kalanı diesterler ve triesterlerdir).
• Hacim yoğunluğu — 0,5 -0,7 g/cm³ (boncuk veya toz halinde).
• Yüzey gerilimi — % 0,1 konsantrasyonda suyun yüzey gerilimini yaklaşık 35-40 dyn/cm'ye düşürür .
3. Üretim Süreci (paragraf şeklinde)
E491 iki aşamalı bir işlemle üretilir. İlk olarak, sorbitol (mısır şurubu veya diğer nişasta hidrolizatlarından) vakum altında 200-250°C'de dehidrate edilerek sorbitan oluşturulur. Bu reaksiyon su moleküllerini uzaklaştırır ve siklik eterler (1,4-sorbitan, 1,5-sorbitan ve izosorbid) oluşturur. Dehidratasyon ürünü, bu siklik bileşiklerin ve bir miktar reaksiyona girmemiş sorbitolün bir karışımıdır. İkinci olarak, sorbitan karışımı, alkali bir katalizör (sodyum hidroksit veya potasyum karbonat) ile vakum altında 180-250°C'de 3-6 saat süreyle stearik asit (tipik olarak palmiye veya soya fasulyesinden elde edilen bitkisel kaynaklı) ile reaksiyona sokulur. Reaksiyon, sorbitan monoester, diester ve triester üretir. Monoester fraksiyonu, en yüksek yüzey aktivitesine sahip olduğu için tercih edilir; reaksiyon koşulları (fazla sorbitan, daha kısa reaksiyon süresi, daha düşük sıcaklık) monoester oluşumunu destekler. Reaksiyon sonrasında ürün soğutulur, nötralize edilir ve isteğe bağlı olarak saflaştırılır (aktif karbonla renk giderimi, buharla koku giderme). Son ürün boncuk veya pul şeklinde oluşturulur. Kalite kontrol parametreleri arasında serbest stearik asit (<%5), serbest sorbitan (<%5), monoester/diester/triester oranı (HPLC ile), asit değeri ve hidroksil değeri bulunur.
4. Uygulamalar ve tipik kullanım düzeyleri (liste şeklinde)
• Ekmek ve unlu mamuller — % 0,2 - %0,5 (un bazında) hamur stabilitesini, gaz tutma özelliğini ve ekmek hacmini artırır (%10-20 artış); bayatlamayı azaltır (E471 ile sinerjik etki gösterir).
• Kek karışımları ve kek kremaları — % 0,3 - %0,6 oranında kullanıldığında hamurun havalanmasını ve dokusunu iyileştirir; daha ince ve homojen bir doku oluşturur; kremalarda şeker kristalleşmesini önler.
• Dondurulmuş tatlılar (dondurma, sorbe) — % 0,1 - %0,3 oranında kullanım, hava kabarcığı oluşumunu (hava karışımını) iyileştirir ve buz kristali oluşumunu azaltır; daha pürüzsüz bir doku sağlar; sinerjik etkiler için genellikle polisorbat 80 (E433) ile birlikte kullanılır.
• Çırpılmış krema (süt içermeyen) — % 0,2 - %0,4 oranında kullanıldığında köpüğü stabilize eder ve su ayrışmasını (sinerez) önler; E433 (polisorbat 80) ile birlikte kullanılır.
• Margarin ve az yağlı sürülebilir ürünler — % 0,1 - %0,3 oranında su-yağ emülsiyonunu stabilize eder; sıçramayı önler; sürülebilirliği artırır.
• Kahve beyazlatıcıları (toz) — % 0,2 - %0,4 oranında kullanımı, sıcak kahvede tozun akışkanlığını ve dağılımını iyileştirir; kahve telvesinin dağılmasını önler.
• Fermantasyonda köpük önleyici madde (maya üretimi, bira yapımı) — %0,01-0,05 oranında fermantasyon sırasında köpüğü kontrol eder; taşmayı önler; maya sağlığını olumsuz etkilemez.
• Şekerlemeler için yağ bazlı kaplamalar — % 0,2 - %0,5 oranında kullanıldığında parlaklığı artırır ve yağlanmayı önler.
• Baharat ve aroma emülsiyonları — %0,5 - %1,0 oranında kullanıldığında, su bazlı sistemlerde yağda çözünen aromaları stabilize eder.
• Vitamin ve besin takviyesi preparatları — % 0,2 - %0,5 oranında kullanıldığında yağda çözünen vitaminlerin (A, D, E, K) sıvılardaki dağılımını iyileştirir.
5. Stabilite ve uyumluluk (paragraf şeklinde)
E491, 30°C'nin altında, ışıktan ve nemden uzak, kapalı ve kuru kaplarda saklandığında 12-24 ay boyunca stabildir. Stearik asit zinciri tamamen doymuş olduğundan (iyot değeri <5) mükemmel oksidatif stabiliteye sahiptir. Uzun süreli depolamadan sonra bile bozulmaz. E491, 180°C'ye kadar ısıya dayanıklıdır; 200°C'nin üzerinde kararmaya ve ayrışmaya başlar, serbest yağ asitleri salar (bu da istenmeyen tatlara neden olabilir). pH 3-9 aralığında stabildir; pH <3'te haftalar ila aylar süren yavaş hidroliz meydana gelir; pH >9'da ise (özellikle yüksek sıcaklıklarda) hızla sabunlaşma meydana gelir. E491, proteinler, karbonhidratlar, diğer emülgatörler ve koruyucular dahil olmak üzere çoğu gıda bileşeniyle uyumludur. Polisorbatlarla (E432-436) iyi uyumluluğa sahiptir; Aslında, E491 ve E433 (polisorbat 80) genellikle birlikte kullanılır çünkü üstün stabiliteye sahip karışık bir ara yüzey filmi oluştururlar. E491, güçlü oksitleyici maddelerle (örneğin , klor, yüksek konsantrasyonlu hidrojen peroksit) uyumlu değildir. En iyi dağılım için, E491 yağ fazına eklenmeli ve suyla karıştırılmadan önce 60-70°C'ye ısıtılmalıdır. Alternatif olarak, sıvı eklenmeden önce şeker veya un ile kuru olarak karıştırılabilir. Doğrudan soğuk suya eklemeyin; dağıtılması zor topaklar oluşturacaktır.
6. Yasal Durum, Güvenlik ve Toksikoloji (paragraf şeklinde)
JECFA, sorbitan monostearat için (sorbitan tristearat ve sorbitan trioleat ile birlikte) 0-25 mg/kg vücut ağırlığı ADI (kazanılmış günlük alım miktarı) belirlemiştir. ADI, sıçanlarda diyetin % 2,5'inde (yaklaşık 1250 mg/kg/gün'e eşdeğer) toksik etki göstermediğini ortaya koyan çalışmalara dayanmaktadır. Metabolizma çalışmaları, E491'in ince bağırsakta kısmen sorbitan ve stearik aside hidrolize edildiğini göstermektedir. Sorbitan zayıf emilir (yaklaşık %10-20'si emilir); geri kalanı dışkıyla atılır. Emilen sorbitan idrarla değişmeden atılır. Stearik asit normal şekilde emilir ve metabolize edilir. Genotoksisite, karsinojenite veya üreme toksisitesi gözlenmemiştir. 2 yıllık bir sıçan besleme çalışmasında, diyetin %5'i (yaklaşık 2500 mg/kg/gün) oranında kullanıldığında herhangi bir olumsuz etki bildirilmemiştir. AB maksimum seviyeleri: ince fırın ürünlerinde 10 g/kg, dondurulmuş tatlılarda 5 g/kg, kek karışımlarında 10 g/kg. ABD: Emülgatör, stabilizatör veya köpük giderici madde olarak kullanıldığında, 21 CFR 172.842 uyarınca GRAS (Genel Olarak Güvenli Kabul Edilen) statüsündedir ve belirli bir limiti yoktur. E491, ABD'de organik gıdalarda (organik olmayan ürünlerde %5'e kadar izin verilir) izin verilirken, AB organik düzenlemelerinde kısıtlanmıştır. Alerjik reaksiyonlar son derece nadirdir; sorbitol hassasiyeti olan (gastrointestinal rahatsızlığa neden olan) kişiler genellikle sorbitana tepki vermezler, çünkü sorbitan farklı bir moleküldür (susuz sorbitol). E491 süt ürünü içermez, glutensizdir ve vegandır (tipik olarak bitkisel stearik asitten elde edildiğinde).
7. Tanımlama ve nicelleştirme için analitik yöntemler (liste şeklinde)
• İnce tabaka kromatografisi (TLC) — Hareketli faz olarak kloroform:metanol :su (80:20:2) içeren silika jel plaka ; sülfürik asit püskürtme ve yakma ile görselleştirme; monoester için Rf yaklaşık 0,4-0,5.
• Yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) — Asetonitril:su gradyanlı ve buharlaştırıcı ışık saçılımı dedektörlü (ELSD) ters fazlı C18 kolon ; monoester, diester ve triesteri ayırır.
• Gaz kromatografisi (GC) — Hidroliz ve türevlendirme (stearik asit için metilasyon; sorbitan için sililasyon) sonrasında her iki bileşeni de nicel olarak belirler.
• Kızılötesi spektroskopisi (FTIR) — Karakteristik pikler: 1735 cm⁻¹'de karbonil ester, 3400-3500 cm⁻¹'de OH (serbest hidroksil grupları), 2850-2950 cm⁻¹'de CH.
• Asit değeri titrasyonu — Serbest stearik asidi ölçer (iyi kalite için <5 mg KOH/g olmalıdır).
• Sabunlaşma değeri titrasyonu — Toplam ester içeriğini ölçer.
• Hidroksil değeri titrasyonu — Serbest hidroksil gruplarını ölçer (monoester molekülü başına üç; diesterler için daha az).
• Su içeriği (Karl Fischer titrasyonu) — Ürünün kuru olmasını sağlar; maksimum %2.
• Erime noktası belirleme — Kılcal yöntem; tipik aralık 50-60°C.
• HLB hesaplaması — Sabunlaşma ve hidroksil değerlerinden hesaplanır: HLB = 20 × (1 - S/HV), burada S sabunlaşma değeri ve HV hidroksil değeridir (rutin kalite kontrolünde yaygın olarak kullanılmaz).
