【Span、Tween 乳化劑＆ HLB值】概述 @MSMF 知識PART

jayden_MSMF

2019/11/08閱讀時間約 5 分鐘

回應網友提問：乳化劑[Span vs.Tween]的差別？又其與「HLB值」的連繫？...

乳化劑[Span vs.Tween]差異在哪？

品名「Span 與 Tween」系列的乳化劑──皆屬「非離子型-表面活性劑」──由「親水端」的[去水山梨醇(sorbitan)] 分子→ 酯化結合「親水端」的不同種類&數目的[油分子]→形成兼具「親油/親水」特性的[表面活性劑]分子結構。

其中「Span 與 Tween」最大的差異在──「親水端」的[去水山梨醇(sorbitan)] 分子，是否有化學修飾接上[Polyethylene glycol(-PEG)]官能基？

以Span 20 & Tween 20為例：

Span 20，INCI：Sorbitan Monolaurate = 去水山梨醇 + 1個[月桂酸(laurate)]分子。
Tween20，INCI：Polysorbate 20 = 乙氧基化(ethoxylation)的去水山梨醇] + 1個[月桂酸(laurate)]分子，其中[-PEG]總數20個。

Span 20 & Tween 20 - 分子結構(示意圖)

所以從結構上也能發現：

Tween系列的「親水端-空間占比」顯著＞ Span系列者──相對能抓住更多水分──因此更加「親水」。

故Span 與 Tween表現出來的「HLB值*」就有明顯差異，如下圖「紅框」所示：

不同[Span & Tween]乳化劑之HLB值

* HLB 值(Hydrophile-Lipophile Balance number)為「親水/親油-平衡比」的概念→表示：某分子的親水/親油程度──通常 HLB值愈高，表示該分子「親水性」愈高；反之，HLB 值愈低，則代表該分子「親油性」愈強。

另外「相同品名(系列)」後段的「不同的數字」(e.g.Span 20、40、60...)──表示所接[油分子]不同──原則上(並非一定*)：數字越大→[油分子]的碳數越多(=親油端-越長) = 更「親油」，更偏愛與[油相]處在一起！

例如：

Span 20，接1個[月桂酸(laurate, C12)]分子；
Span 40，接1個[棕櫚酸(palmitate, C16)]分子；
Span 60，接1個[硬脂酸(stearate, C18)]分子；
Span 80，接1個[油酸(oleate, C18：1)]分子。

不同[Span & Tween]乳化劑之化學名稱

所以Span 80的HLB值(=4.3)，就明顯＜ Span 20 的HLB(=8.6)；Tween系列亦同。

不同數字(編碼)之[Span & Tween]乳化劑HLB值

* 例如Span 85 與 Tween 65──因為是接3個[油分子]結構──所以「親油性」反而比Span 120 與 Tween 80更強。

HLB值：Span 85 vs. Span 120 與 Tween 65 vs. Tween 80

乳化劑[Span/Tween]與HLB值？

因為「Span 與 Tween」系列-乳化劑：所包含的HLB值範圍廣，加上 HLB 值具有「加成性」──所以Span 與 Tween非常好應用，來配製各種「所需HLB」的乳化體。

首先，不同 HLB 值的乳化劑，有不同特性與用途，配合「被乳化物」需求選用。

HLB 值具有「加成性」──例如：A 乳化劑＋B 乳化劑，混合後 HLB 計算如下...

所以若要乳化的「混合油脂(如下)」，其所需 HLB＝9.39 (O/W)，則乳化劑之 HLB 應選擇落在 8～10 之間者為佳。

因此，若用 Span60（HLB=4.7）及 Tween80（HLB=15）來乳化上述混合油脂(HLB=9.39, O/W)，兩支乳化劑的配比計算如下：

最後補充提醒：

HLB 值理論，發展於 1950~60 年代，針對非離子型乳化劑體系。
實際配方應用上，選擇了合適的 HLB 值乳化劑──並不能保證乳化 100%安定，還需加以測試、驗證與調整。因為配方中其他成分的交互影響(如電解質、pH 值、溶解度等)；或操作手法(水入油相、油入水相、冷操作或熱操作等)，均會影響乳化體的穩定性──但此HLB理論，不失為簡易篩選乳化劑的參考指標之一。

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