浅析甘露醇山梨醇共结晶体性质及在鱼糜中的应用优势

浅析甘露醇山梨醇共结晶体性质及在鱼糜中的应用优势 文章标题：浅析甘露醇/山梨醇共结晶体性质及在鱼糜中的应用优势 摘要：甘露醇和山梨醇是一对同分异构体，在化学合成法生产甘露醇时，所产生的山梨醇母液，不可避免的含有部分甘露醇。本文论述甘露醇/山梨醇共晶体的性质，说明该产品在鱼糜产品的应用优势。关键词：甘露醇/山梨醇；共晶体；鱼糜；应用优势甘露醇广泛存在于自然界的海藻、柿饼和植物叶、茎、根部，是重要的精细化工产品，大量应用于医药、食品、化工、电子行业等。山梨醇是甘露醇的同分异构体，其工业化生产主要是由葡萄糖氢化而获得，广泛应用于维生素C、牙膏、食品、饮料、添加剂、化妆品和制药等行业。我国早期工业化生产甘露醇是从海带中提取，近年来由于受原料及产品质量的制约，已逐步被原料丰富、工艺技术成熟的化学合成法所替代。工业上常用的化学合成法有蔗糖水解法、葡萄糖差向异构法和果糖氢化法。蔗糖在酸性条件下，可水解成约50/50的葡萄糖/果糖，葡萄糖氢化还原产生山梨醇，果糖氢化还原产生比例约为50/50的甘露醇/山梨醇，通过结晶分离可获得收率为17-20的甘露醇，约有6-8的甘露醇残留在山梨醇母液中。以葡萄糖为原料生产甘露醇，通常是在酸性条件和90-100的反应温度下，用无机钼盐将葡萄糖差向异构120min-180min，生成含约30的甘露糖，然后进行加氢反应或用酶将未发生差向异构的葡萄糖异构转化成含约28的果糖再进行加氢反应。甘露糖氢化可100转化成甘露醇，果糖约1/2转化成甘露醇，经精制结晶分离得甘露醇。由于葡萄糖在酸性环境下长时间加热，在发生异构转化反应的同时，也会发生部分聚合，产生低聚糖使加氢混合醇的粘度轻微升高，致使甘露醇结晶析出较为蔗糖工艺困难，母液山梨醇中甘露醇的残留量也较蔗糖工艺高，通常为7-11。虽然进一步提取山梨醇母液中的甘露醇可通过色谱分离技术来实现，但由于色谱装置设备投资大，分离所得溶液的干物浓度低，浓缩蒸发量大，且随着生产的进行，树脂中的吸咐分离金属离子不断流失，生产操作工艺条件不易控制，因此这部分的甘露醇通常被当作山梨醇低价销售。利用含甘露醇的山梨醇溶液来生产固体山梨醇，由于技术含量高，国内只有少数生产厂能够生产。本文论述甘露醇-山梨醇共晶体的一些性质及其在鱼糜食品中应用的优势。1甘露醇-山梨醇共晶体的性质1.1甘露醇的物理化学性质甘露醇是多羟基的醇，分子式CH2OH（CHOH）4CH2OH，FW182.17，m.p.165-168，溶于水，微溶于乙醇和甘油，不溶于乙醚、丙酮，有三种晶型：、和晶型，和晶型较松散，易于压缩。甘露醇吸湿性和溶解度不如山梨醇，但甜度相当，是蔗糖的0.5-0.6倍（见图1），溶解热仅次于木糖醇，为-121kJ/g（见图2）。甘露醇对酸、碱和热较稳定，与氨基酸和蛋白质不发生Maillard反应。1.2山梨醇的物理化学性质山梨醇是甘露醇的同分异构体，分子式同为CH2OH-（CHOH）4-CH2OH，仅在C2位上羟基的空间位置不同，m.p.90-101，极易溶于水，微溶于乙醇和丙酮，不溶于乙醚，有三种晶型：、和晶型，其中晶型的熔点最高。粉状山梨醇易于压缩，但由于吸湿性大，生产过程需控制环境的温度和湿度。山梨醇甜度和甘露醇相当，是蔗糖的0.5-0.6倍，溶解热低于甘露醇，为-111kJ/g，对酸、碱和热较稳定，与氨基酸和蛋白质不发生Maillard反应。1.3甘露醇/山梨醇结晶体的物理化学性质可形成共晶体的多元糖醇有木糖醇/山梨醇和山梨醇/甘露醇1。甘露醇/山梨醇共结晶体是由含约6-11甘露醇的山梨醇溶液，经真空浓缩至固体含量高于98的熔融液，用特殊的块结方式将其结晶、干燥、粉碎而成。它不同于由甘露醇晶体与山梨醇晶体的物理混合而成。物理混合而成的产品，用DSC测定，其有两个强的吸热峰，表明混合物中两种物质是单独存在的，而含约6-11甘露醇的山梨醇共晶体只有一个强的吸热峰和一个极弱的吸热峰，表明产品中绝大部分形成共晶体，该共晶体的熔程随甘露醇含量的改变而变化，一般为85-88。JamesW.Duross研究报道2，含10甘露醇的山梨醇共晶体，具有与-山梨醇类似的X-光衍射光谱和吸湿性，熔点在95-98。JamesW.DurossandSmyrna报道3，用其发明的生产方法生产含10甘露醇的甘露醇/山梨醇共晶体有良好的溶解速率，为6910-4g/ml/sec，仅比山梨醇慢约10（山梨醇为7910-4g/ml/sec）。快的溶解速率能保证防冻剂在鱼糜短时间混合中快速均匀分散，在快速冷冻时起防冻作用。共晶体具有与山梨醇相似