تفاوت پلی سوربات و اسپن

مقدمه

پلی سوربات (Polysorbate) و اسپن (Span) دو خانواده از سورفکتانت‌های (مواد فعال سطحی) غیر یونی هستند که در صنایع مختلفی مانند غذایی، دارویی، آرایشی و بهداشتی و صنعتی کاربرد گسترده‌ای دارند . شاید برای شما هم سوال پیش آمده باشد که تفاوت این دو ماده در چیست و هر کدام برای چه کاری مناسب‌تر است؟ در این مقاله به بررسی کامل این دو ماده می‌پردازیم.

هر دوی این ترکیبات از مشتقات سوربیتان (Sorbitan) و اسیدهای چرب ساخته می‌شوند، اما تفاوت اساسی در وجود زنجیره‌های پلی‌اکسی اتیلن (Polyoxyethylene) است. اسپنها فاقد این زنجیره هستند و لیپوفیل (چربی‌دوست) هستند، در حالی که پلی سورباتها دارای زنجیره‌های پلی‌اکسی اتیلن بوده و هیدروفیل (آب‌دوست) می‌باشند .

اسپن (Span) چیست؟

اسپن (Span) نام تجاری خانواده‌ای از سورفکتانت‌های غیر یونی است که با نام عمومی استرهای سوربیتان (Sorbitan Esters) نیز شناخته می‌شوند . این مواد از واکنش استری شدن سوربیتان (مشتق سوربیتول) با اسیدهای چرب مختلف تولید می‌شوند .

اسپنها به دلیل نبود زنجیره پلی‌اکسی اتیلن، ماهیت لیپوفیل (چربی‌دوست) دارند و در روغن حل می‌شوند، اما در آب حل نمی‌شوند .

انواع اسپن (Span)

اسپنها بر اساس نوع اسید چرب متصل شده به سوربیتان نام‌گذاری می‌شوند :

اسپن ۲۰ (Span 20) - سوربیتان مونولورات (Sorbitan Monolaurate):

اسید چرب لوریک اسید (Lauric Acid - C12) - HLB حدود ۸/۶ 

اسپن ۴۰ (Span 40) - سوربیتان مونوپالمیتات (Sorbitan Monopalmitate):

اسید چرب پالمیتیک اسید (Palmitic Acid - C16) - HLB حدود ۶/۷

اسپن ۶۰ (Span 60) - سوربیتان مونواستئارات (Sorbitan Monostearate):

اسید چرب استئاریک اسید (Stearic Acid - C18) - HLB حدود ۴/۷ 

اسپن ۸۰ (Span 80) - سوربیتان مونواولئات (Sorbitan Monooleate):

اسید چرب اولئیک اسید (Oleic Acid - C18:1) - HLB حدود ۴/۳ 

اسپن ۸۵ (Span 85) - سوربیتان تری اولئات (Sorbitan Trioleate):

دارای سه زنجیره اسید چرب اولئیک - HLB حدود ۱/۸ 

پلی سوربات (Polysorbate) چیست؟

پلی سوربات (Polysorbate) نام تجاری خانواده‌ای از سورفکتانت‌های غیر یونی است که با نام عمومی پلی‌اکسی اتیلن سوربیتان استرها (Polyoxyethylene Sorbitan Esters) یا Tween نیز شناخته می‌شوند . این مواد از واکنش اسپنها با اتیلن اکساید (اتوکسیلاسیون) تولید می‌شوند .

افزودن زنجیره‌های پلی‌اکسی اتیلن (با میانگین ۲۰ واحد) به مولکول اسپن، خاصیت آبدوستی ایجاد می‌کند و این مواد را در آب محلول می‌سازد .

انواع پلی سوربات (Polysorbate)

پلی سورباتها نیز بر اساس نوع اسید چرب نام‌گذاری می‌شوند و عدد پشت نام آنها به نوع اسید چرب اشاره دارد :

پلی سوربات ۲۰ (Polysorbate 20) - Tween 20 - INS 432:

اسید چرب لوریک اسید - HLB حدود ۱۶/۷ 

پلی سوربات ۴۰ (Polysorbate 40) - Tween 40 - INS 434:

اسید چرب پالمیتیک اسید - HLB حدود ۱۵/۶

پلی سوربات ۶۰ (Polysorbate 60) - Tween 60 - INS 435:

اسید چرب استئاریک اسید - HLB حدود ۱۴/۹ 

پلی سوربات ۶۵ (Polysorbate 65) - Tween 65 - INS 436:

اسید چرب تری استئارات - HLB حدود ۱۰/۵

پلی سوربات ۸۰ (Polysorbate 80) - Tween 80 - INS 433:

اسید چرب اولئیک اسید - HLB حدود ۱۵/۰ 

پلی سوربات ۸۵ (Polysorbate 85) - Tween 85:

اسید چرب تری اولئات - HLB حدود ۱۱/۰ 

مفهوم HLB و اهمیت آن

آبدوستی یا چربیدوستی

مخفف (Hydrophilic-Lipophilic Balance) یا تعادل آبدوستی-چربیدوستی است و مقیاسی از ۰ تا ۲۰ است که میزان تمایل یک سورفکتانت به آب یا روغن را نشان می‌دهد :

آبدوستی یا چربیدوستی پایین (۱ تا ۸):

 سورفکتانت لیپوفیل (چربی‌دوست) است و در روغن حل می‌شود. برای تشکیل امولسیون آب در روغن (W/O - Water in Oil) مناسب است.

آبدوستی یا چربیدوستی متوسط (۸ تا ۱۰): 

خاصیت خنثی یا مرطوب‌کنندگی (Wetting Agent) دارد.

آبدوستی یا چربیدوستی بالا (۱۰ تا ۱۸):

 سورفکتانت هیدروفیل (آب‌دوست) است و در آب حل می‌شود. برای تشکیل امولسیون روغن در آب (O/W - Oil in Water) مناسب است.

آبدوستی یا چربیدوستی بسیار بالا (بیشتر از ۱۸): 

خاصیت حل‌کنندگی (Solubilizer) دارد.

تفاوت اسپن و پلی سوربات

ساختار شیمیایی - تفاوت اصلی و بنیادی:

اسپن (Span) از استری شدن سوربیتان با اسیدهای چرب تشکیل می‌شود و فاقد زنجیره پلی‌اکسی اتیلن است. این ماده ماهیت لیپوفیل (چربی‌دوست) دارد .

پلی سوربات (Polysorbate) از اتوکسیلاسیون اسپن با اتیلن اکساید (حدود ۲۰ واحد) تولید می‌شود و دارای زنجیره‌های پلی‌اکسی اتیلن است. این زنجیره‌ها خاصیت آب‌دوستی به مولکول می‌دهند .

حلالیت (Solubility):

اسپن (Span) در آب نامحلول و در روغن محلول است (Oil-Soluble) .

پلی سوربات (Polysorbate) در آب محلول و در روغن نامحلول است (Water-Soluble) .

مقدار HLB:

اسپن (Span) دارای HLB پایین (۱/۸ تا ۸/۶) است و لیپوفیل می‌باشد .

پلی سوربات (Polysorbate) دارای HLB بالا (۱۰/۵ تا ۱۶/۷) است و هیدروفیل می‌باشد .

نوع امولسیون تشکیل شده:

اسپن (Span) برای تشکیل امولسیون آب در روغن (W/O - Water in Oil) مناسب است. در این نوع امولسیون، قطرات آب در فاز پیوسته روغن پراکنده می‌شوند .

پلی سوربات (Polysorbate) برای تشکیل امولسیون روغن در آب (O/W - Oil in Water) مناسب است. در این نوع امولسیون، قطرات روغن در فاز پیوسته آب پراکنده می‌شوند. همچنین پلی سورباتها خاصیت حل‌کنندگی (Solubilizer) دارند و می‌توانند روغن‌ها و عطرها را در آب حل کنند .

شکل ظاهری و فیزیکی:

اسپن (Span) بیشتر به صورت جامد یا خمیری شکل (بسته به نوع اسید چرب) است .

پلی سوربات (Polysorbate) عمدتاً به صورت مایع چسبناک (Viscous Liquid) می‌باشد .

کاربردها (Applications):

اسپن (Span) بیشتر در فرمولاسیون‌های صنعتی مانند روان‌کننده‌ها، رنگ‌ها و پوشش‌ها، امولسیون‌های معکوس، کرم‌های صنعتی و به عنوان کمک‌امولسیفایر استفاده می‌شود .

پلی سوربات (Polysorbate) کاربرد گسترده‌تری دارد: در صنایع غذایی (بستنی، نوشیدنی‌ها، سس‌ها و محصولات پخته شده)، صنایع دارویی (به عنوان حل‌کننده ویتامین‌ها و داروها)، صنایع آرایشی و بهداشتی (حل‌کننده اسانس‌ها، کرم‌ها و لوسیون‌ها) و صنایع شوینده .

قیمت و هزینه:

اسپن (Span) به دلیل فرآیند تولید ساده‌تر، قیمت پایین‌تری نسبت به پلی سوربات دارد .

پلی سوربات (Polysorbate) به دلیل فرآیند اتوکسیلاسیون و مصرف اتیلن اکساید، قیمت بالاتری دارد .

استفاده ترکیبی (هم افزایی - Synergy) از اسپن و پلی سوربات

یکی از راهبردهای مهم در علم فرمولاسیون، استفاده همزمان از اسپن و پلی سوربات به عنوان یک جفت امولسیفایر (Emulsifier Pair) است .

دلیل استفاده ترکیبی:

 با مخلوط کردن یک اسپن با HLB پایین و یک پلی سوربات با HLB بالا، می‌توان HLB کلی سیستم را به طور دقیق تنظیم کرد تا با HLB مورد نیاز فاز روغنی مطابقت داشته باشد .

مزیت استفاده ترکیبی: 

این هم افزایی باعث ایجاد یک لایه سطحی متراکم و پایدار در اطراف قطرات فاز پراکنده می‌شود که پایداری امولسیون را در برابر ادغام و جدا شدن (Creaming یا Coalescence) به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد .

مثال عملی: 

مخلوط اسپن ۸۰ (HLB ~۴/۳) و پلی سوربات ۸۰ (HLB ~۱۵/۰) یکی از رایج‌ترین جفت‌های امولسیفایر برای تثبیت امولسیون‌های روغن در آب (O/W) مانند کرم‌های آرایشی و لوسیون‌ها است .

جمع‌بندی

اسپن (Span) و پلی سوربات (Polysorbate) دو خانواده از سورفکتانت‌های غیر یونی هستند که از مشتقات سوربیتان و اسیدهای چرب ساخته می‌شوند. تفاوت اساسی آنها در وجود زنجیره‌های پلی‌اکسی اتیلن است:

اسپن (Span) یا استرهای سوربیتان، فاقد زنجیره پلی‌اکسی اتیلن هستند و ماهیت لیپوفیل (چربی‌دوست) دارند. این مواد HLB پایین (۱/۸ تا ۸/۶) دارند، در روغن محلول هستند و برای تشکیل امولسیون آب در روغن (W/O) مناسب می‌باشند. اسپنها قیمت پایین‌تری دارند و بیشتر در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند.

پلی سوربات (Polysorbate) یا Tween، با افزودن زنجیره‌های پلی‌اکسی اتیلن به اسپن تولید می‌شوند و ماهیت هیدروفیل (آب‌دوست) دارند. این مواد HLB بالا (۱۰/۵ تا ۱۶/۷) دارند، در آب محلول هستند و برای تشکیل امولسیون روغن در آب (O/W) و حل‌کنندگی اسانس‌ها مناسب می‌باشند. پلی سورباتها در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی کاربرد گسترده‌ای دارند.

برای دستیابی به پایداری حداکثری در فرمولاسیون‌های امولسیون، معمولاً از ترکیب یک اسپن (HLB پایین) و یک پلی سوربات (HLB بالا) با نسبت مناسب استفاده می‌شود. این روش هم افزایی (Synergy) امکان تنظیم دقیق HLB و ایجاد یک لایه سطحی بسیار پایدار را فراهم می‌کند.

معرفی شیمی‌دان

شیمی‌دان یک مرجع تخصصی در زمینه تأمین مواد شیمیایی صنعتی و آزمایشگاهی است. ما انواع مواد شیمیایی از جمله اسپن (انواع Span 20، Span 60، Span 80) و پلی سوربات (انواع Polysorbate 20، Polysorbate 60، Polysorbate 80) را با بهترین کیفیت و قیمت مناسب عرضه می‌کنیم.

اگر به دنبال خرید اسپن یا خرید پلی سوربات با کیفیت عالی هستید، فروشگاه مواد شیمیایی شیمی‌دان بهترین انتخاب برای شماست. کارشناسان ما آماده ارائه مشاوره تخصصی برای انتخاب نوع مناسب بر اساس نیاز فرمولاسیون شما هستند.

سوالات متداول

تفاوت اصلی اسپن و پلی سوربات چیست؟

تفاوت اصلی در ساختار شیمیایی و وجود زنجیره پلی‌اکسی اتیلن است. اسپن فاقد این زنجیره و لیپوفیل است، در حالی که پلی سوربات دارای این زنجیره و هیدروفیل می‌باشد. این تفاوت باعث می‌شود اسپن HLB پایین و محلول در روغن باشد و پلی سوربات HLB بالا و محلول در آب باشد .

کدام ماده برای امولسیون روغن در آب (O/W) مناسب است؟

پلی سوربات (Polysorbate) برای امولسیون روغن در آب (O/W) مناسب است. اسپن (Span) برای امولسیون آب در روغن (W/O) مناسب می‌باشد .

آیا می توان اسپن و پلی سوربات را با هم استفاده کرد؟

بله، این یکی از رایج‌ترین راهبردها در علم فرمولاسیون است. مخلوط کردن یک اسپن (HLB پایین) با یک پلی سوربات (HLB بالا) به شما امکان می‌دهد تا HLB سیستم را دقیقاً تنظیم کرده و امولسیون بسیار پایدارتری نسبت به استفاده از هر یک به تنهایی ایجاد کنید .

عدد پشت نام اسپن یا پلی سوربات (مانند ۲۰، ۴۰، ۶۰، ۸۰) نشان دهنده چیست؟

این عدد به نوع اسید چرب متصل شده اشاره دارد: ۲۰ (لوریک اسید)، ۴۰ (پالمیتیک اسید)، ۶۰ (استئاریک اسید)، ۸۰ (اولئیک اسید) و ۸۵ (تری اولئات) .

آیا اسپن و پلی سوربات در صنایع غذایی مجاز هستند؟

بله، بسیاری از انواع اسپن و پلی سوربات به عنوان افزودنی غذایی در صنایع غذایی مجاز هستند و کدهای INS/E مخصوص خود را دارند. برای مثال پلی سوربات ۶۰ با کد E435 و پلی سوربات ۸۰ با کد E433 شناخته می‌شود .

کدام یک در بستنی استفاده می‌شود؟

پلی سوربات ۸۰ (Tween 80) به طور گسترده در صنعت بستنی برای کنترل تخریب لایه چربی و بهبود بافت و مقاومت در برابر ذوب شدن استفاده می‌شود .