完整版三氯蔗糖合成工藝及微膠囊化

1、三氯蔗糖合成工藝及研究前景摘要：三氯蔗糖(TGS 唯一以蔗糖為原料的功能性甜味劑， 其甜度可達(dá)蔗糖600倍。這種甜味劑具有無能量，甜度高，甜味 純正，高度安全等特點(diǎn)。是目前最優(yōu)秀的功能性甜味劑之一。本 文主要介紹了三氯蔗糖的特點(diǎn)以及應(yīng)用范圍，和它的合成工藝。 并將微膠囊技術(shù)與其結(jié)合在一起，作了合理假想。關(guān)鍵詞：三氯蔗糖合成工藝微膠囊化1. 三氯蔗糖1.1三氯蔗糖基本知識(shí)分子式三氯蔗糖(TGS，由英國(guó)泰萊公司(Tate&Lyie )與倫敦大學(xué)共 同研制并于1976年申請(qǐng)專利的一種新型甜味劑。是唯一以蔗糖為 原料的功能性甜味劑，原始商標(biāo)名稱為Sple nda，1.2產(chǎn)品性狀白色至近白色結(jié)晶粉末。幾

2、乎無臭，無吸濕性。極易溶于水、乙醇和甲醇，難溶于油脂。味甜，甜度約為蔗糖的600倍，甜感的呈現(xiàn)速度、最大甜味的感受強(qiáng)度、甜味的持續(xù)時(shí)間及后味等方面， 均非常接近蔗糖。對(duì)光、熱、pH值均很穩(wěn)定。無齲齒性，不能被 口腔微生物所代謝。1.3優(yōu)越性 甜度高,是蔗糖的600-650倍 口味純正，沒有任何異味或苦澀味，甜味特征曲線幾乎與蔗糖 重疊,這是其它任何甜味劑無法比擬的 絕對(duì)的安全性，沒有任何安全毒理方面的疑問 能量值為0,不會(huì)引起肥胖，可供糖尿病人，心腦血管疾病患者 及老年人使用 . 不會(huì)引起血糖波動(dòng)，可供糖尿病人食用。 不會(huì)引起齲齒，對(duì)牙齒健康有利 . 具有很好的溶解性和穩(wěn)定性 , 從酸性到中性

3、都能使食品的甜味 對(duì)酸味和咸味有淡化效果 ; 對(duì)澀味、苦味、酒味、等不快的味道 有掩蓋效果；對(duì)辣味、奶味有增效作用，應(yīng)用范圍十分廣泛。因此，該產(chǎn)品是當(dāng)今最理想的強(qiáng)力甜味劑，可供兒童、少年、 青年、中年、老年和各種疾病患者食用，沒有任何營(yíng)養(yǎng)學(xué)疑問。 1.4 應(yīng)用范圍 三氯蔗糖廣泛應(yīng)用于飲料、口香糖、乳制品、蜜餞、糖漿、 面包、糕點(diǎn)、冰激凌、果醬、果凍、布丁等食品中； 高溫加工工藝，如焙烤糕點(diǎn)、高溫滅菌、噴霧干燥、擠壓等 食品加工工藝； 發(fā)酵食品； 保健食品和醫(yī)藥等供肥胖癥、 心血管疾病和糖尿病患者使用 的低糖產(chǎn)品； 水果罐頭類、蜜餞類食品的生產(chǎn)； 快速灌裝飲料生產(chǎn)線。2. 三氯蔗糖的合成工藝2.

4、1 全官能團(tuán)保護(hù)法全官能團(tuán)保護(hù)法的原理是利用蔗糖分子中 8 個(gè)羥基在空間位阻 上的區(qū)別而引起的化學(xué)活性不同，經(jīng)過 8 個(gè)羥基的完全保護(hù)，三 個(gè)伯羥基的保護(hù)，4-C的集團(tuán)向6-C的遷移，對(duì)待定游離羥基的氯 化與拖出生育保護(hù)集團(tuán)等 5 個(gè)步驟合成三氯蔗糖。2.2 單官能團(tuán)保護(hù)法單官能團(tuán)保護(hù)法是重點(diǎn)對(duì) 6-C 上的伯羥基的保護(hù)，和全官能團(tuán) 的思路大致一樣，利用蔗糖中 8 個(gè)羥基的活性不同，先用較大的 官能團(tuán)把6-C位置上的羥基保護(hù)，然后進(jìn)行氯化，脫 乙?；炔?驟得到三氯蔗糖。合成的關(guān)鍵是選擇合適的試劑能有選擇性的取 代 6-C 位置的羥基，還有就是利用目標(biāo)產(chǎn)物的特性來分離，是單 官能團(tuán)法的關(guān)鍵。主

5、要有乙酸三乙酯酯化法，二丁基錫氧化物法 和乙酸酐酯化法。2.2.1 原乙酸三乙酯酯化法使用原乙酸三乙酯和蔗糖反應(yīng)， 對(duì)苯甲磺酸為催化劑， 以四氫 呋喃為溶劑，反應(yīng) 3h 后，使其裂解成 4, 6- 鄰乙酸酯環(huán)，生成了 4,6-乙酰蔗糖。然后加人特 丁胺，反應(yīng)1.5h，使4-位乙酰基 轉(zhuǎn)移到 6-位，過程中利用薄層層析法進(jìn)行控制。在氯 代 過程使 用亞硫酰氯 / 吡啶溶液， 反應(yīng) l0h ，再在真空條件下用甲醇 - 甲醇鈉 去除乙酰基得到三氯蔗糖。2.2.2 二 丁基錫氧化物法 在酯化、酯交換反應(yīng)中，有機(jī)錫氧簇合物具有優(yōu)良的催化活性。通過 1,3- 二烴氧基 -1,1,3,3- 四烴基二錫氧烷與

6、蔗糖作用得到了1,3- 二（6- 蔗糖）-1,1,3,3-四烴基二錫氧烷，然后酯化得蔗糖 -6-乙酸或苯甲酸酯，并通過柱層析法分離，收率達(dá)88%-96%但此法有機(jī)錫的回收困難，中間體不穩(wěn)定，所用溶劑及反應(yīng)物較多， 生產(chǎn)成本高。2.2.3 乙酸酐酯化法鄭建仙等采用低溫條件， 選用乙酸酐和蔗糖在吡啶溶液中進(jìn)行 單酯化反應(yīng)。當(dāng)蔗糖用最少量的吡啶溶解時(shí)，可以盡可能地避免 在反應(yīng)過程中產(chǎn)生蔗糖脫氧環(huán)化衍生物，最佳反應(yīng)條件為： n（ 蔗 糖）：n（乙酸醉）=0. 95: 1，反應(yīng)溫度-25，反應(yīng)時(shí)間6h，三氯蔗 糖得率為 8.3%。本方法對(duì)反應(yīng)條件和分離設(shè)備的要求較高。2.3 化學(xué)-酶法化學(xué)酶法與官能團(tuán)保

7、護(hù)法在工藝上類似， 主要是利用酶的立體 專一性來實(shí)現(xiàn) 6-C 羥基的酰基化保護(hù)，再經(jīng)過氯化、脫?；⒎?離等步驟合成。大體可分為棉籽糖酶法、蔗糖型酶法與葡萄 糖酶法 3 個(gè)類別。2.3.1 棉籽糖-酶法棉籽糖水解法是利用棉籽糖為原料， 經(jīng)過選擇性氯化后， 經(jīng)過- 半乳糖苷酶水解除去半乳糖基得到三氯蔗糖 27-28）。其中氯化衍生 物和傳統(tǒng)的化學(xué)方法一致，在氧化三苯膦的存在下，用亞硫酰氯 氯化得到 4,1,6,6- 四氯 -4,1,6,6- 四脫氧半乳型棉籽糖庚乙 酸，然后脫去乙?；玫?4,1,6,6- 四氯-4,1,6,6 -四脫氧半乳型棉籽糖，最后在酶的作用下，水解生成三氯蔗糖，總收率約

8、為 2700,2.3.2 蔗糖 -酶法 蔗糖在經(jīng)乙酸酐全酰化后，在酶的催化下，可選擇性去除 4,1,6 位的酰化基團(tuán)，使其還原為伯羥基，然后與全官能團(tuán)保護(hù)法一致， 經(jīng)氯化，醇解，得到三氯蔗糖 29-30，收率為 29%。2.3.3 葡萄糖一酶法Tate & Lyle 公司新近開發(fā)出以葡萄糖和蔗糖為起始原料通 過化學(xué) -酶法合成三氯蔗糖的工藝路線。首先，通過芽抱桿菌菌株 在30C下發(fā)酵葡萄糖以生成葡萄糖-6-乙酸酯，然后用層析分離相 結(jié)合的方法提純葡萄糖 -6- 乙酸酯。接著與蔗糖的緩沖溶液反應(yīng)， 在由枯草桿菌產(chǎn)生的R果糖基轉(zhuǎn)移酶催化下，得到6-乙酰基蔗糖， 經(jīng)層析分離提純，再與 Wlsmeie

9、r 試劑反應(yīng)，對(duì) 4,1,6 的 3 個(gè)羥 基進(jìn)行選擇性氯化后，經(jīng)堿性醇解反應(yīng)得到三氯蔗糖，收率達(dá) 17.6%，難以優(yōu)化發(fā)酵條件以及糖和糖脂的分離技術(shù)是收率低的主 要原因。3. 微膠囊技術(shù)3.1 微膠囊技術(shù)的概念 微膠囊技術(shù)是指利用天然或合成高分子材料，將分散的固體、液體，甚至是氣體物質(zhì)包裹起來，形成具有半透性或密封囊膜的 微小粒子的技術(shù)。包裹的過程即為微膠囊化，形成的微小粒子稱 為微膠囊。3.2 甜味劑微膠囊化的作用 濕度和溫度等環(huán)境因素對(duì)甜味劑的品質(zhì)影響很大，甜味劑經(jīng)微膠囊化后，吸濕性明顯降低，穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，并具有延遲釋放功能。3.3 以聚乙烯乙酸酯為壁材的三氯蔗糖微膠囊美國(guó)專利 516

10、9658 將三氯蔗糖以聚乙烯乙酸酯包埋后， 用于口香 糖產(chǎn)品中，可使三氯蔗糖限量緩慢釋放，不僅延長(zhǎng)了在咀嚼過程 中甜味感的持續(xù)時(shí)間，克服了早期口香糖產(chǎn)品在咀嚼過程中甜味 感快速消失的缺陷，而且還避免了咀嚼初期甜味大量釋放所造成 的過甜的感覺。3.3.1 三氯蔗糖微膠囊的制備將 60g 聚乙烯乙酸酯（ Mw=3200）0 于一個(gè)混合容器中軟化，加 入 15g 磨碎的結(jié)晶三氯蔗糖，將兩種物質(zhì)混合至均勻?；旌衔锢?卻后磨碎過篩，收集粒徑在 40135 目（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)篩）的部分，理 論上所得的物質(zhì)中三氯蔗糖占 20%。按上述方法， 以安賽蜜代替三 氯蔗糖，制備安賽蜜微膠囊。3.3.2 比較試驗(yàn)通過試驗(yàn)，

11、 得出的結(jié)論是直接加入三氯蔗糖制作的口香糖， 其甜 味和風(fēng)味快速消失，二三氯蔗糖膠囊化的具有良好的緩釋效果。通過與安賽蜜的對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此種包埋方法只適合三氯蔗糖， 對(duì)于安賽蜜，其緩釋效果一般。4. 三氯蔗糖的發(fā)展現(xiàn)狀及前景4.1 三氯蔗糖的應(yīng)用現(xiàn)狀三氯蔗糖已經(jīng)在全球約 3000 種以上的食品中得到有效應(yīng)用。其 中以飲料、焙烤類食品和糖果等食品中的應(yīng)用居多。日本的三榮 FFI 公司在向政府部門提出申請(qǐng)后，已于 1999 年 8 月通過審議，確定三氯蔗糖為食品添加劑允許使用。我國(guó) 20世紀(jì) 90 年代就已批準(zhǔn)使用三氯蔗糖，但由于推廣不夠， 應(yīng)用技術(shù)等原因，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還有很大潛力可挖。4.2 三氯

12、蔗糖的開發(fā)前景上面提到的三氯蔗糖微膠囊化技術(shù)， 還不夠成熟， 關(guān)于三氯蔗糖 在微膠囊技術(shù)上的開發(fā)和利用具有很大的開發(fā)前景。微膠囊技術(shù) 在食品領(lǐng)域的開發(fā)還不夠成熟，目前所了解的關(guān)于甜味劑微膠囊化技術(shù)中，知道的有小粒徑的阿斯巴甜微膠囊，設(shè)想，三氯蔗糖在焙烤工業(yè)中應(yīng)用也比較廣泛，可以試圖把三氯蔗糖微膠囊化應(yīng) 用到焙烤制品中，這應(yīng)該是個(gè)不錯(cuò)的假想，可以向這個(gè)方向研究， 來推進(jìn)我國(guó)三氯蔗糖的應(yīng)用和開發(fā)。再者，三氯蔗糖的安全性、穩(wěn)定性、甜度高、在人體內(nèi)幾乎不被 吸收等優(yōu)點(diǎn)符合當(dāng)前甜味劑的發(fā)展潮流，在食品工業(yè)中的地位也 越來越重要，盡管目前我國(guó)三氯蔗糖生產(chǎn)規(guī)模還不大，但從長(zhǎng)遠(yuǎn) 來看，開發(fā)和生產(chǎn)三氯蔗糖在我國(guó)

13、會(huì)有重要的經(jīng)濟(jì)效益，也將促 進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。參考文獻(xiàn) ：1. 王小玲 , 王健祥 . 有機(jī)錫酯化合成三氯蔗糖研究 J. 天津化工 ,2008,(03)2. 張峻 韓志慧 食品微膠囊、超微粉碎加工技術(shù) M 化學(xué)工業(yè) 20053. 胡國(guó)華 功能性高倍甜味劑 M 化學(xué)工業(yè) 2008,2424. 吳海深 石淑先 新甜味劑三氯蔗糖的合成工藝進(jìn)展 J. 北京化工20105. 李炎 食品添加劑制備技術(shù) M.2001,506. 孫君社 現(xiàn)代食品加工學(xué) M. 2001,2957. 朱仁發(fā) ,邵國(guó)泉 ,何勇. 新型甜味劑三氯蔗糖的合成工藝改進(jìn) J. 安徽 大學(xué)學(xué)報(bào) 20088. 陸正清 王傳榮 陳兆剛 三氯蔗

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