技術情報

食品用乳化剤としてのショ糖脂肪酸エステル
竹内 正一郎食品は、水、油脂、炭水化物、タンパク質、空気などで構成さルまで製造することができる。

れており、そこには無数の界面が存在する。乳化剤は、これらSEの合成法は脂肪酸クロライドや脂肪酸無水物を用い食品成分の界面に作用することで、単に水と油を乳化するだるエステル化反応法、脂肪酸の低級アルコールエステルとけでなく、クリーミーで滑らかな舌触り、口内でサッと溶けるのエステル交換反応法、および触媒としてリパーゼなどの口溶け感、ふわっとした軽い口当たり、サクサクやパリパリと酵素を用いる酵素法に大別される。このうち工業化されてした歯ごたえを演出する。また、乳化剤は製造機械と食品成いるのはエステル交換反応法であり、ショ糖と脂肪酸メチ分の間にできる界面にも作用し、食品の量産化技術の向上にルエステルを原料とする1）。

も役立っている。
近年の女性の社会進出や高齢化という社会の構造変化によ２．SEの生化学

る食生活の変化、および消費者の嗜好の多様化を背景に、食SEのエステル結合は肝臓ホモジネートや膵液のような品の加工技術は発展し続けている。食品加工技術の発展に酵素標品によって加水分解されること２）、ラットを用いた研乳化剤は必要であるため、その発展に伴い乳化剤の需要も究ではモノエステル型SEの消化率が高いことが確認され増加してきた。ている３）。また、[１４C]SEを用いたSEの代謝に関する研究

ショ糖脂肪酸エステルは乳化剤の1つであり、その機能性の結果では、SEは体内に吸収される前に消化管で加水分解高さから、乳製品、飲料、加工油脂、製菓、健康食品、加工食されること、繰り返し摂取しても脂肪組織にSEの蓄積の認品など、幅広い用途で利用されている。本稿では、ショ糖脂肪められないことが明らかになっている４）。

酸エステルの基礎とその多彩な機能を生かした食品への応用例を紹介する。

上述以外にもSEの安全性に関する研究は多く、これらの研究は国際機関であるFAO/WHO合同食品添加物専門家会議(JECFA)において評価され、食品添加物としてSEを使用することに問題のないことが確認されている５）。

1．
ショ糖脂肪酸エステルとはショ糖脂肪酸エステル(以後、SEと略記)は、ショ糖を親水基、脂肪酸を親油基とした非イオン界面活性剤である(図1)。

３．
食品添加物として使用できる乳化剤
SEは１９５９年に日本で食品添加物として認可された。その後、
１９７８年に欧州、１９８３年に米国で食品添加物として認RCOOCH2
O

H
OH

H

OH
H

CH2OH

H

O

OH

H

O

H

当時欧米で認可されたSEはモノエステルからトリエステル

OH
CH2OH

OH

可されたことから、SEの需要は欧米へも拡大した。ただし、H

R:アルキル酸の合計量が８０%以上という組成制限があり、モノエステルからオクタエステルまでをSEとする日本の認可状況とは異なる。しかし、米国においては２００３年に、モノエステルか

図1 ショ糖脂肪酸エステルの化学構造

らトリエステル=４５%以下、テトラエステルからヘプタエス

ショ糖1分子には8個の水酸基があり、この水酸基に脂肪酸テル=５０%以上、オクタエステル=４０%以下という組成制がエステル結合することでモノエステルからオクタエステ限をされたショ糖オリゴエステルが食品添加物として認可

たけうち しょういちろう 機能化学品研究所 生活資材研究グループ 主任研究員

12 第一工業製薬 社報 No.550 拓人 2009 秋

を受け、SEの市場はさらに拡大した。

囲は広い。利用目的は、界面活性剤特有の機能としての乳化、SE以外で食品衛生法によって食品への使用が可能とさ

可溶化、分散、起泡、消泡のみならず、油脂の改質、でんぷ

れる乳化剤には、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂んの老化抑制、滑沢、抗菌まである。ここでは、機能別にSE肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、レシの食品への応用例を説明する。

チン、ステアロイル乳酸カルシウム、植物ステロールの６種がある。２００８年には国際的に安全性が認められ、使用実績

1）乳化があるポリソルベート類４種が新たに指定された。

O/Wエマルションは水中に油脂を乳化したものであり、コーヒーホワイトナーやマヨネーズなど多くの乳化系食品

４．SEの機能と応用はこれに該当する。互いに混じり合わない水と油脂を安定

乳化剤は水にも油にも馴染む性質を有するが、その化学に乳化できる理由は、乳化剤の油水界面張力の低下作用に構造を変えることで水または油への馴染みやすさに片寄りよるものであり、界面張力低下能の優れる乳化剤ほど安定が生じる。この乳化剤の親水性、親油性という性質を特徴なエマルションを形成できる。

付けるには、HLB(Hydrophile Lipophile Balance)とまた、長期的に安定なエマルションを形成するためにはいう概念が便利である。HLBは０〜２０までの数値で表され、界面膜を強固にする必要があるが、そのためには乳化剤はHLBが高い乳化剤は化学構造内の親水基の割合が多いの単独使用よりも併用とした方が有効である(図2)６)。

で水に溶けやすく、HLBが低い乳化剤は親油基の割合が多ソルビタンエステル

カゼイン

いので油脂に溶けやすい。
SEの場合は、親水基骨格がショ糖に固定されるので、構成脂肪酸の鎖長が長くて結合数が多いほど、分子内の親油基の占める割合が多くなりHLBは低くなる。また、構成脂乳脂肪

肪酸の鎖長が短くて結合数が少ないほど、分子内の親水基の占める割合が多くなるのでHLBは高くなる。SEのHLB範囲は１〜１９とされており、食品に使用される乳化剤の中ではHLB範囲の広い乳化剤として分類される(表1)。

モノグリセリド

食品加工は目的に応じてさまざまなHLBの乳化剤が利
図2 油-乳化剤-カゼインのモデル用されるが、SEはそのHLBの幅広さから食品への利用範
１２３４５６７８９HLB
１０ １１１２１３１４１５１６１７１８１９２０

グリセリン脂肪酸エステル
有機酸モノグリセリド
ポリグリセリン脂肪酸エステル
ソルビタン脂肪酸エステル
プロピレングリコール脂肪酸エステル
レシチン・酵素処理レシチン
ポリソルベート類
ショ糖脂肪酸エステル

表１ 食品用乳化剤のHLB範囲
第一工業製薬 社報 No.550 拓人 2009 秋13

界面張力低下能が優れる中〜高HLBのSEは、O/W乳わせることで、コーヒー乳飲料のクリーミング速度が大きく化力が優れているので、コーヒーホワイトナーやホイップク低下し、商品価値の向上につながることが確認できている。

リームなどの乳製品に広く利用されている。コーヒーホワ
イトナーでは、コーヒーに入れたときにフェザーリング(乳タ２）可溶化、分散

ンパクの羽毛状凝集)やオイルオフ(油脂分離)を起こさず、乳化剤には水中で形成したミセル内に難水溶性物質をきれいに分散するという機能を付与する目的にも、中〜高取り込むことで水中に溶解させる可溶化機能がある。ショHLBのSEが利用される。

糖脂肪酸モノエステルは、難水溶性物質の可溶化剤としてコーヒー乳飲料や豆乳飲料では、クリーミング速度の低優れた機能を発揮し、その利用実績は高い。

下とオイルリングの分散性向上が技術課題となる。中〜高炭 酸カルシウムは水に分 散しにくい 粉 末であるが、高HLBのSEは乳化安定性を向上させるが、グリセリン脂肪HLBのSEを添加することで水への分散性が向上すること

酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルを併用すると、そのが知られており、その機能はショ糖脂肪酸モノエステルによ機能は高まる。コーヒー乳飲料においては、コーヒーの酸る固体面への二重吸着によるものとされている(図4)１１)。

味を強める目的でpHを低くしたり、乳風味を強めるためにモノエステル一重吸着
疎水性／凝集性

牛乳含量を多くする場合には、カゼインナトリウム、キサン

モノエステル二重吸着
親水性／分散性

タンガムなどの安定剤を併用することで、乳化安定性はさ
８，９，１０) 。
らに高まる７，モノエステル

図3に牛乳=３０%配合のコーヒー乳飲料のタービスキャ
CaCO３ンを使った乳化安定性評価結果を示す。HLB=１６のSE単ジエステル

独使用に比べて、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルを併用し、さらにカゼインナトリウムを組み合
6SE
表示
SE : ショ糖脂肪酸エステル
GE : グリセリン脂肪酸エステル
SoE : ソルビタン脂肪酸エステル
Cas : カゼインナトリウム

後
方 4散
乱
光
強 3度
変化
（%） 2

10051015
測定時間（時間）20

図3 コーヒー乳飲料のクリーミング速度の測定結果

14 第一工業製薬 社報 No.550 拓人 2009 秋

モノエステルジエステルジエステル多分子層吸着
疎水性／凝集性:

SE+GE+SoE+Cas

5が反測
大射定
き光方いの法ほ強ど度
クをコリター
ーーヒ
ミビー
ンス乳
グキ飲
層ャ料
がンに多で光い経をこ時照と的射をにし示測たす定と︒︒き後の方コ散ー
乱ヒ
光ー
強乳度飲の料
変上化部率の

図4

炭酸カルシウムに対するショ糖脂肪酸エステルの吸着模式図３）油脂結晶の調整機能
経時的な油脂の結晶構造の変化は、食品の保存安定性や物性変化に影響する。たとえば、チョコレートのファットブルーム発生、マーガリンの口溶けや延展性の低下は油脂結晶構造の変化によるものである。乳化剤は油脂結晶に作用することで、結晶を微細化し、経時的な結晶成長や多型転移を抑制する機能がある。特に、カカオ脂の結晶多型転移抑制では、SEの効能は乳化剤の中でトップクラスであり、カカオ脂の構成飽和脂肪酸と構造的に類似の脂肪酸で構成

技術情報されたSEが優れる。図5に粗大結晶を形成しやすいパーキミックスに配合できる。また、この粉末製剤はてんぷらやム油の偏光顕微鏡写真を示すが、HLB=1のSEを添加すコロッケなどのバッターミックスにも利用でき、サクサクとることで結晶を微細化できる。

した軽い食感を演出する。
（倍率：１００倍）

Blank

SE（HLB=1）
添加量＝1％

５）でんぷんの老化抑制
食感改善を目的としたときに重要となる機能は、乳化剤がでんぷんと複合体を形成して、経日的なでんぷんの老化を抑制することである。SEのでんぷんの老化抑制能については詳しく検討されており、ステアリン酸を構成脂肪酸とする中〜高HLBのSEが老化抑制に効果的であることがわ
１３）。
かっている(図7)１２，無添加

図5 徐冷固化したパーム油の偏光顕微鏡写真

４）起泡起泡が必要な食品といえばケーキがあるが、高HLBのモノオレイン酸グリセリド
ショ糖脂肪酸エステルC

４

プロピレングリコールエステル

ゲル ３強度比

ショ糖脂肪酸エステルB
ソルビタン
モノステアレート

デカグリセリンモノラウリン酸エステル
ポリソルベート６０２

ステアリル-２-乳酸カルシウム

SEが起泡目的で活用できる。SEはHLBが高くても冷水には溶解しにくいので、あらかじめ水に加熱溶解した方が性ショ糖脂肪酸エステルA1能を発揮しやすい。しかし、ケーキを製造する前にSEを水５９１３１７日数に溶かすという作業は面倒であり、また粉末のケーキミックス用の起泡剤としては使用できない。その場合は、SEショ糖脂肪酸エステル

純度（％） モノエステル含有量（％）

HLBの水溶液を糖類共存下で乾燥加工した粉末製剤が有効でＡ93.271.314.5−15.5ある(図6)。この粉末製剤は加熱溶解しなくても簡単に起Ｂ

93.451.312.0

泡するよう設計されているだけでなく、粉形状なのでケーＣ

91.322.04.0(95℃，15分にてゲルを調製)

図7 3.5％馬鈴薯でんぷんのゲル強度比に対する活性剤の影響

具体的な例として、でんぷんの老化によりパンは経日的に硬くなるが、高HLBのSEを添加することでやわらかい食感を長時間維持することが可能となる。冷凍ギョーザの皮SE

粉末製剤

図6 スポンジケーキの起泡性は冷凍期間中に皮が硬化するが、高HLBのSEを添加することで皮の硬化を抑制することがわかっている。

第一工業製薬 社報 No.550 拓人 2009 秋

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技術情報

凝集の抑制であるが、有機酸モノグリにHLB=３以下のSE、

６）滑沢性能SEは、錠菓の成形性を向上し、量産製造を可能としている。特にHLB=２のSE の効果が優れており、利用実績はまたはHLB=１４以上のSEを併用することで改善できることがわかっている１８）。

１４）。HLB=２のSEを使用して製造された錠菓
高い（表2）

表面は光沢が高まることも特徴である。

５. おわりに食品の安定性や食感の改良手段として、食品構成成分の界面を制御することの重要性を述べてきた。SEは界面制

添加量

0.3％

0.2％

１５82.992.5

１３85.698.6

１１87.4

99.3

９.５

89.4

99.3

８85.2

99.3

HLB

６

90.2

99.4

２100.0

100.0

１72.2

99.4

表2

御を可能とする素材として食品加工に大いに役立っている。
今後の食品開発にSEが一層活躍できる機会が増えることを期待する。

タブレットの良好打錠率（％）

７）芽胞菌による変敗抑制
日本に定着している食文化として缶飲料やPET飲料がある。加温販売される飲料は、加熱殺菌しても死滅しない耐熱性芽胞菌による変敗リスクを抱えている。HLB=１５以上のSEは耐熱性芽胞菌の発芽生育抑制に効果がある
１６) 、ため１５，変敗抑制に利用される。SEの抗菌作用は殺菌ではなく静菌と考えられている。

参考文献
１） 第一工業製薬, シュガーエステル物語, ３２ (１９８４)
２） Berry, Turner, J. Am. Oil. Chem. Soc., ３７, ３０２ (１９６０).
３） 石束, 中村, 鈴木, 栄養と食糧, ２７, ２８９(１９７４).
４） The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives: F.A.O.
Nutrition Meeting Report No.５９９, p１００ー１１４ (１９７６), No.６５３, p１４０ー１４５(１９８０), No.８５９, p１２ー１４ (１９９５),６） 日高, 食品用乳化剤 第２版,９７ (１９９１).
７） 中村, 永原, 第一工業製薬社報 第４６６号別冊 コーヒー乳飲料へのDKエステルの応用(１９８４).
８） 村椿, 近藤, 特許第３４３３９２７号
９） 竹内, 村椿, 特開２００６-１４１３５８１０）竹内, 福田, 特開２００８-２８９３７１

８）最近のトピックス
日本 の 社 会 構 造 の 大きな 変 化とい えば高 齢 化 で ある。
２００８年９月の時点で６５歳以上の高齢者人口は過去最高

１１）馬場, 並木, 前田, 工業化学雑誌, ７６, ２０８１ (１９６４).
１２）木村, 渡辺, 石束, 日本食品工業学会誌, １８, ３３３(１９７１).
１３）石束, 中村, 栄養と食糧, ２７, ５, ２２１ (１９７４).
１４）第一工業製薬, シュガーエステル物語, １７６(１９８４).
１５）第一工業製薬, シュガーエステル物語, １７８ (１９８４).の２，８１９万人になり、高齢化に伴い要介護者の人数も増加

１６）Nakayama, Sonobe, Shinya, J. Food Hyg. Soc., Japan, ２３, ２５(１９８２).

している。この社会構造変化を背景に濃厚流動食の需要

１８）森, 竹内, 特願２００９-３７５５４

１７）(株)総合企画センター大阪, ２００９年経腸栄養剤・流動食の市場分析調査 (２００９).

は年率約１０%で増加している１７）。濃厚流動食は、水、炭水化物、油脂、タンパク質、ミネラルなどのバランスを調整した液状食品で、口から飲用されたり、経管投与されたりする。
濃厚流動食で重要となるのは、乳化 の安定化とタンパク

16 第一工業製薬 社報 No.550 拓人 2009 秋

用語説明
クリーミング速度：分散している乳化粒子が浮上して、液の上部に粒子が濃縮された状態になる速度
ファットブルーム：チョコレート表面が保存中に白くなる現象