主题:【资料】CNS_02.006_硬脂酸镁

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郑辰安

硬脂酸镁的简单综述



[摘要]:硬脂酸镁作为一种重要的食品添加剂,其性状,理化性质以及代谢机理、产物已经广为人知,但其的检测方法以及在应用过程中仍存在的种种问题(如配伍禁忌,使用限量以及)苛待解决。本文意在对硬脂酸镁做一个简单介绍,同时讨论一些上述问题的简单解决方案。

[关键词]:硬脂酸镁  食品添加剂  检测方法

1.

1.硬脂酸镁的性状

硬脂酸镁是一种难溶于水的白色或乳白色粉末状固体,食品级的硬脂酸镁无味且有清淡的特征性香气,无毒,不可燃。密度一般为1.06g/cm3,熔点为88.5°C不溶于醇、醚等有机溶剂,微溶于水,能溶于热乙醇,在液态烷烃(如甲苯等)中有较好的溶解度。

硬脂酸镁具有疏水性,且用手接触硬脂酸镁会有滑腻感,这是因为硬脂酸镁的两个长链羧酸基团所致,这两个长链基团赋予了其类似脂肪的性质。[1]市售的硬脂酸镁有多种形态,其结晶水数量可能为从零至三,无水物在50%湿度以上具有吸湿性,更高湿度下则可能由二水和物转变为三水合物,而含水量可以通过低频拉曼光谱来确定。此外某些研究还显示硬脂酸镁在其晶胞中可能存在明显的层状结构[2]

2.硬脂酸镁的应用

    硬脂酸镁在食品添加剂,制药乃至工程制塑等方面都有广泛的应用,具体表现在以下几个方面。

1、硬脂酸镁是制药和食品添加剂行业常用的塑形剂。在制药过程中,片剂与压片机之间的摩擦会影响药片的片重以及机器的稳定性,而润滑剂的引入可以通过软化作用极大减少这种摩擦。一般认为润滑剂软化作用的机理为通过其细小颗粒被附粉体颗粒的表面上将颗粒表面的凹陷填满、补平,降低颗粒表面的粗糙性,从而达到降低摩擦力的目的,且润滑剂与填充剂和润滑剂与润滑剂之间的作用力显著小于填充剂与填充剂之间的从而减小,从而减小发生形变所需的力。且硬脂酸镁的不同粒径,结晶水含量和用量会显著影响硬脂酸镁的润滑作用。[3]一般而言,少量润滑剂可以减少压片时5-20%压片所需的能量。据美国食品和药片品监管局统计,硬脂酸镁是最常用的润滑剂,其在润滑性,抗粘性以及附着力等的方面有极大的优势,且在与填充剂混合后质地均匀,不易分离。[1]但药品中,硬脂酸镁的用量往往存在一定限制,其疏水性往往会阻滞药物的溶出,因而在处方药中其用量一般不会超过0.5%,在一般药物中,硬脂酸镁的用量一般也不会超过1%,这是因为过分的软化效应使得药片的硬度达不到标准。在食品添加剂等的应用方面,硬脂酸镁也展现出类似的性质,例如国内对菊粉咀嚼片的制备工艺研究对硬脂酸镁添加量的研究中就发现在硬脂酸镁添加量小于0.5%时,压片表面会比较粗糙,而当添加量超过2.0时,对物料的粘附性反而会变差[4]

此外,硬脂酸镁还被应用于缓释药片的制作。一般药剂在进入预定作用区域后被人体迅速吸收,血药浓度峰值高,但有效持续时间短,且可能会给肾脏等代谢器官造成严重的负担,而缓释药物则可以通过小孔、不溶性骨架等方式将药物以零级速率释放,从而达到延长有效作用时间的目的。其中硬脂酸镁就起到了制作骨架的作用。[5]例如国内就有利用硬脂酸镁密度低的特性将其其制备成新型漂浮型胃滞留制剂,表现出了很好的漂浮性能和缓释效果。

    2、硬脂酸镁在化妆品中亦有诸多用处例如,在粉类化妆品的生产过程中往往需要一些制剂使得其具有足够的黏着性以及延展性,如此一来化妆粉就不会轻易在皮肤表面脱落并能均匀附着在皮肤上。一般化妆品中都会含有5%到15%的硬脂酸镁,通过调整硬脂酸镁的含量,可以制造出不同遮盖性和不同吸收性的化妆品。增加硬脂酸镁的使用量,可以增加其黏附性同时使得其透水性更差。

      在实际应用的过程中还需要考虑碱性金属盐导致皮肤过敏等因素,因而硬脂酸镁的加入量控制应该慎之又慎。

3、硬脂酸镁的其他应用:硬脂酸镁还是在橡胶生产过程中的助剂,在PVC的生产过程中加入硬脂酸镁可以作为热稳定剂,起到中和受热分解产生的盐酸的目的,此外硬脂酸镁还能抑制紫外线对合成塑料的老化作用,甚至有研究发现适量的硬脂酸镁可以使得塑料具有阻燃效果。

  硬脂酸镁还可以作为表面活性剂使用。因为其不溶于水,有优良的延展性以及亲脂的特性,使得其除了可以用于固液界面以外,还可以用于固体颗粒的包裹。例如对镁粉进行包裹,以使得其拥有良好的阻燃特性。镁粉因其发光强度高、放热量大、反应活性好的优点常被用于可燃剂发光剂以及烟花爆竹等,但其化学活性高且易与水反应放出氢气的特性为储存带来了诸多不便,而硬脂酸镁的包裹则很好的解决了这一难题。此外硬脂酸镁还可以用作无机阻燃剂与有机树脂混合的桥联试剂。一般如氢氧化镁等的阻燃剂因其表面的羟基等亲水基难以和聚丙烯、聚氯乙烯等高分子材料混合,因而混用氢氧化镁的这类材料的机械性能会明显变差。将硬脂酸镁加入其中,可以使得硬脂酸镁的亲水基与氢氧化镁表面羟基形成化学键,这样包覆氢氧化镁颗粒从而改善其界面性质。

此外硬脂酸镁还可以用作油漆中的催干剂,高分子材料塑形的脱模剂活化剂稳定剂等,在高温中用作机械的润滑剂。

3.硬脂酸镁作为食品添加剂的限制

目前国内对硬脂酸镁作为食品添加剂的限制标准为2016-08-31发布的食品安全国家标准GB1886.91—2016其中对硬脂酸的感官理化指标都做出了明确要求具体如下

表1.感官要求

项目要求检验方法
色泽白色

取适量试样置于清洁、干燥的白瓷盘 中,在 自 然光线下,观察其色泽和状态
状态松散粉末细腻无沙粒感

2.理化指标

项目

指标

检验方法

硬脂酸镁含量(以 MgO 计),w/%

6.8~8.3

见下文

干燥减量,w/%           

4.0

GB5009.3直接干燥法a

铅(Pb)/(mg/kg)           

5.0

GB5009.12

干燥温度为105 ,干燥时间为2h

此外硬脂酸镁在制药的过程中还存在一些配伍禁忌因为硬脂酸镁本身具有碱性其与含有羧基的强有机酸会互相反应,故其与硝苯地平、头孢克洛、布洛芬、克拉霉素、雷米普利、左旋氧氟沙星、双氯氛酸、酮咯酸、群多普利等酸性物质均存在配伍禁忌,另外一些对镁离子敏感的药物、阿司匹林、铁盐以及维生素类药物(如有机盐:福辛普利钠、醋酸氯吡格雷,含有巯基的药物:奥美拉唑、硫唑嘌呤)均不可与硬脂酸镁配伍。

虽然硬脂酸镁几乎无毒性,但硬脂酸镁在食品中的最大添加量亦有诸多限制其在蜜饯凉果、蜜饯类、凉果类、果脯类、话化类、果糕类中的最大添加量均为0.8g/kg;涂敷用葡萄糖粉和蔗糖粉中则为15g/kg(不得有淀粉存在)

4.硬脂酸镁的检测方法

        硬脂酸镁的检测主要指标为其中脂肪酸含量,组成的半定量分析以及镁的定量分析食品安全国家标准GB1886.91—2016规定的鉴定方法为,鉴定试验:1. 取试样1g,混入水25mL和盐酸5mL,加热,脂肪酸被释出,使油状层浮出液体表面。用水层进行镁试验,应呈阳性反应。2. 取试样25g,混入热水200mL,再加1mol/L硫酸溶液60mL,加热并不断搅拌至脂肪酸析出 并呈透明状清液。用沸水洗涤脂肪酸,至硫酸盐除尽为止,收集于小烧杯中,于蒸汽浴上温热至脂肪酸 与水层完全分离,并透明。冷却,弃去水层,将脂肪酸熔融后滤入干燥烧杯中,在105 下干燥20min。 该精制脂肪酸的凝固点应不低于54 。凝固点按常规方法测定。取试样25g,混入热水200mL,再加1mol/L硫酸溶液60mL,加热并不断搅拌至脂肪酸析出 并呈透明状清液。用沸水洗涤脂肪酸,至硫酸盐除尽为止,收集于小烧杯中,于蒸汽浴上温热至脂肪酸 与水层完全分离,并透明。冷却,弃去水层,将脂肪酸熔融后滤入干燥烧杯中,在105 下干燥20min。 该精制脂肪酸的凝固点应不低于54 。凝固点按常规方法测定。3.硬脂酸镁本身应不溶于水,溶于乙醇和乙醚。硬脂酸镁含量(以MgO计)的测定:准确称取约1g试样,加入50mL浓度为0.1mol/L盐酸溶液,煮沸约30min,或至脂肪酸层澄清, 必要时可加水以保持原体积。冷却,过滤,用水彻底洗涤滤器和烧瓶,至最后的洗液对石蕊不再呈酸性。 滤液用1mol/L 氢氧化钠试液中和至石蕊呈中性。在磁力搅拌器充分搅拌下,经50mL 滴定管加入 0.05mol/L的 EDTA 二钠液约30mL,再加5mL 氨-氯化铵缓冲试液和0.15mL 铬黑 T 试液。然后 继续滴定至蓝色终点。每毫升0.05mol/L的 EDTA 二钠液相当于2.015mg氧化镁(MgO)。

但是上述测定方法仍存在一些不足,硬脂酸镁中的阳离子除了Mg2+以外还有许多其它离子,如性质相近的Ca2+以及有害的如Pb2+和其他易于镁矿共生的有害重金属离子,但该方法无法定量检测出硬脂酸镁中所含有的除铅以外重金属。此外硬脂酸镁中的阴离子也不是单一的硬脂酸根,而是一系列饱和脂肪酸的同系物以及少部分不饱和脂肪酸,而本方法对其中的脂肪酸种类以及含量也无法做准确的定性检测。

为了准确测定阳离子种类及其浓度可以使用微波消解火焰-原子吸收光谱法测定硬脂酸镁中痕量铅、镍、镉等重金属。该方法原理为利用微波的加热特性,聚四氟乙烯消解罐中的待消解样品加入酸以后,形成强极性溶液,用微波体使得溶液内外同时加热,加热更快速,更均匀,相较于传统的干法、湿法消解相比,微波消解能利用微波将试样充分混合,激烈搅拌,加快了试样的分解,具有操作简单、消解完全、易 挥发元素损失少、污染小和节能快速等优点。另外,微波消解一般在密闭高压消解罐内进行,压力体系能产生过热现象(即相较常压下更高的沸点,大大提高消解速度。该方法的具体操作方法为:微波消解精密称取样品 0. 5 g至聚四氟乙烯微波消解罐中,加入消解液盐酸-无镉、铅硝酸(1 5) 5 mL,至微波消解仪中高功率消解 15 min(消解后样品应为无色透明溶液),消解完全后,将消解罐置电热板上缓缓加热至红棕色蒸气挥尽,并缓缓浓缩至2~3 mL,移入10 mL量瓶中,以去离子水定容。在日立Z-5000型原子吸收分光光度中计选取228nm吸收波长作为Cd的吸收峰,232nm吸收波长作为Ni的吸收峰,283.3nm吸收波长作为Pb的吸收峰。对加标试样的回收率可达99.69%~109.18%,可见实验结果的准确性和精密度均较高。[6]

而为了准确测定脂肪酸等阴离子的组成成分,则可以使用气相色谱法或是红外光谱法。在使用气相色谱法时要先将硬脂酸镁转变为普通的硬脂酸等脂肪酸,具体方法为:称取约 25 g样品于烧杯中,加入300mL热水、60mL 1mol/L硫酸溶液,加热煮沸、不时搅拌,直至分离出透明的脂肪酸层,将油脂移入分液漏斗,用沸水清洗3次、每次 100mL,除去硫酸盐; 再将脂肪酸层移入另一烧杯,置于105条件下干燥20min,制得脂肪酸;吸取5ml正己烷(色谱纯)于试管中,滴入3滴融化的脂肪酸,不断摇动,使之完全溶解,制得样液。配置标准样:分别准确称取25mg的十八烷酸标 准品(纯度≥99%)和十六烷酸标准品(纯度≥99%)于50mL容量瓶中,加入20mL正己烷(色谱纯),不断摇动,使 之完全溶解,再用正己烷(色谱纯)定容至刻度,制得标准溶液。之后设定色谱仪条件为:氢火焰离子化检测器,色谱柱 (FFAP型,柱长30m ×内径0.32mm,膜厚0.25μm);以高纯氦为载气,流速为 1.0mL/min,分流比40:1,尾吹速度 20mL/min;柱温采用程序升温:起 始 160,保持3min,再以2/min升温至230,保 持 3min;进样口温度:250;检测器温度:260;氢气流速:40mL/min,空气流速:300mL/min。一般而言,硬脂酸镁试样中的阴离子都是多种脂肪酸的混合物其中占多数的是十六烷酸和十八烷酸以及少部分其他脂肪酸(约1%)以及极少部分的不饱和脂肪酸。[7]

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