三氯蔗糖合成工艺及微胶囊化

1、三氯蔗糖合成工艺及研究前景摘要：三氯蔗糖（TGS）唯一以蔗糖为原料的功能性甜味剂， 其甜度可达蔗糖600倍。这种甜味剂具有无能量，甜度高，甜味 纯正，高度安全等特点。是目前最优秀的功能性甜味剂之一。本 文主要介绍了三氯蔗糖的特点以及应用范围，和它的合成工艺。 并将微胶囊技术与其结合在一起，作了合理假想。关键词：三氯蔗糖合成工艺微胶囊化三氯蔗糖1.1三氯蔗糖基本知识分子式三氯蔗糖（TGS），由英国泰莱公司（Tate&Lyie）与伦敦大学共 同研制并于1976年申请专利的一种新型甜味剂。是唯一以蔗糖为 原料的功能性甜味剂，原始商标名称为Splenda，1.2产品性状白色至近白色结品粉末。几乎无臭，

2、无吸湿性。极易溶于水、乙 醇和甲醇，难溶于油脂。味甜，甜度约为蔗糖的600倍，甜感的 呈现速度、最大甜味的感受强度、甜味的持续时间及后味等方面， 均非常接近蔗糖。对光、热、pH值均很稳定。无龋齿性，不能被 口腔微生物所代谢。1.3优越性甜度高，是蔗糖的600-650倍口味纯正，没有任何异味或苦涩味，甜味特征曲线几乎与蔗糖 重叠,这是其它任何甜味剂无法比拟的.绝对的安全性，没有任何安全毒理方面的疑问.能量值为0,不会引起肥胖，可供糖尿病人，心脑血管疾病患者 及老年人使用.不会引起血糖波动，可供糖尿病人食用。不会引起龋齿，对牙齿健康有利.具有很好的溶解性和稳定性，从酸性到中性都能使食品的甜味, 对

3、酸味和咸味有淡化效果；对涩味、苦味、酒味、等不快的味道 有掩盖效果；对辣味、奶味有增效作用，应用范围十分广泛。因此，该产品是当今最理想的强力甜味剂，可供儿童、少年、 青年、中年、老年和各种疾病患者食用，没有任何营养学疑问。 1.4应用范围三氯蔗糖广泛应用于饮料、口香糖、乳制品、蜜饯、糖浆、 面包、糕点、冰激凌、果酱、果冻、布丁等食品中；高温加工工艺，如焙烤糕点、高温灭菌、喷雾干燥、挤压等 食品加工工艺；发酵食品；保健食品和医药等供肥胖症、心血管疾病和糖尿病患者使用 的低糖产品；水果罐头类、蜜饯类食品的生产；快速灌装饮料生产线。三氯蔗糖的合成工艺2.1全官能团保护法全官能团保护法的原理是利用蔗糖

4、分子中8个羟基在空间位阻 上的区别而引起的化学活性不同，经过8个羟基的完全保护，三 个伯羟基的保护，4-C的集团向6-C的迁移，对待定游离羟基的氯 化与拖出生育保护集团等5个步骤合成三氯蔗糖。2.2单官能团保护法单官能团保护法是重点对6-C上的伯羟基的保护，和全官能团 的思路大致一样，利用蔗糖中8个羟基的活性不同，先用较大的 官能团把6-C位置上的羟基保护，然后进行氯化，脱乙酰基等步 骤得到三氯蔗糖。合成的关键是选择合适的试剂能有选择性的取代6-C位置的羟基，还有就是利用目标产物的特性来分离，是单 官能团法的关键。主要有乙酸三乙酯酯化法，二丁基锡氧化物法 和乙酸酐酯化法。2.2.1原乙酸三乙酯

5、酯化法使用原乙酸三乙酯和蔗糖反应，对苯甲磺酸为催化剂，以四氢 呋喃为溶剂，反应3h后，使其裂解成4, 6-邻乙酸酯环，生成了 4,6-乙酰蔗糖。然后加人特丁胺，反应1. 5h，使4-位 乙酰基 转移到6-位，过程中利用薄层层析法进行控制。在氯代过程使 用亚硫酰氯/毗啶溶液，反应l0h，再在真空条件下用甲醇-甲醇钠 去除乙酰基得到三氯蔗糖。2.2.2二丁基锡氧化物法在酯化、酯交换反应中，有机锡氧簇合物具有优良的催化活性。 通过1,3-二烃氧基-1,1,3,3-四烃基二锡氧烷与蔗糖作用得到了 1,3-二 （6-蔗糖）-1,1,3,3-四烃基二锡氧烷，然后酯化得蔗糖-6- 乙酸或苯甲酸酯，并通过柱层

6、析法分离，收率达88%96%。但此 法有机锡的回收困难，中间体不稳定，所用溶剂及反应物较多， 生产成本高。2.2.3乙酸酐酯化法郑建仙等采用低温条件，选用乙酸酐和蔗糖在毗啶溶液中进行 单酯化反应。当蔗糖用最少量的毗啶溶解时，可以尽可能地避免 在反应过程中产生蔗糖脱氧环化衍生物，最佳反应条件为：n（蔗 糖）：n（乙酸醉）=0. 95： 1，反应温度-25，反应时间6h，三氯蔗 糖得率为8.3%。本方法对反应条件和分离设备的要求较高。2.3化学-酶法化学酶法与官能团保护法在工艺上类似，主要是利用酶的立体 专一性来实现6-C羟基的酰基化保护，再经过氯化、脱酰基、分 离等步骤合成。大体可分为棉籽糖一酶

7、法、蔗糖型一酶法与葡萄 糖一酶法3个类别。2.3.1棉籽糖-酶法棉籽糖水解法是利用棉籽糖为原料，经过选择性氯化后，经过-半乳糖苷酶水解除去半乳糖基得到三氯蔗糖218）。其中氯化衍生 物和传统的化学方法一致，在氧化三苯膦的存在下，用亚硫酰氯 氯化得到4,1,6,6-四氯-4,1,6,6-四脱氧半乳型棉籽糖庚乙 酸，然后脱去乙酰基得到4,1,6,6-四氯-4,1,6,6 -四脱氧半 乳型棉籽糖，最后在酶的作用下，水解生成三氯蔗糖，总收率约 为 2700,2.3.2蔗糖-酶法蔗糖在经乙酸酐全酰化后，在酶的催化下，可选择性去除4,1,6 位的酰化基团，使其还原为伯羟基，然后与全官能团保护法一致， 经氯

8、化，醇解，得到三氯蔗糖29-30，收率为29%。2.3.3葡萄糖一酶法Tate & Lyle公司新近开发出以葡萄糖和蔗糖为起始原料通 过化学-酶法合成三氯蔗糖的工艺路线。首先，通过芽抱杆菌菌株 在30C下发酵葡萄糖以生成葡萄糖-6-乙酸酯，然后用层析分离相 结合的方法提纯葡萄糖-6 -乙酸酯。接着与蔗糖的缓冲溶液反应， 在由枯草杆菌产生的R果糖基转移酶催化下，得到6-乙酰基蔗糖， 经层析分离提纯，再与Wlsmeier试剂反应，对4,1,6的3个羟 基进行选择性氯化后，经碱性醇解反应得到三氯蔗糖，收率达 17.6%，难以优化发酵条件以及糖和糖脂的分离技术是收率低的主 要原因。微胶囊技术3.1微胶

9、囊技术的概念微胶囊技术是指利用天然或合成高分子材料，将分散的固体、 液体，甚至是气体物质包裹起来，形成具有半透性或密封囊膜的 微小粒子的技术。包裹的过程即为微胶囊化，形成的微小粒子称 为微胶囊。3.2甜味剂微胶囊化的作用湿度和温度等环境因素对甜味剂的品质影响很大，甜味剂经微 胶囊化后，吸湿性明显降低，稳定性大大增强，并具有延迟释放 功能。3.3以聚乙烯乙酸酯为壁材的三氯蔗糖微胶囊美国专利5169658将三氯蔗糖以聚乙烯乙酸酯包埋后，用于口香 糖产品中，可使三氯蔗糖限量缓慢释放，不仅延长了在咀嚼过程 中甜味感的持续时间，克服了早期口香糖产品在咀嚼过程中甜味 感快速消失的缺陷，而且还避免了咀嚼初期

10、甜味大量释放所造成 的过甜的感觉。3.3.1三氯蔗糖微胶囊的制备将60g聚乙烯乙酸酯（Mw=32000）于一个混合容器中软化，加 入15g磨碎的结品三氯蔗糖，将两种物质混合至均匀。混合物冷 却后磨碎过筛，收集粒径在40135目（美国标准筛）的部分，理 论上所得的物质中三氯蔗糖占20%。按上述方法，以安赛蜜代替三 氯蔗糖，制备安赛蜜微胶囊。3.3.2比较试验通过试验，得出的结论是直接加入三氯蔗糖制作的口香糖，其甜 味和风味快速消失，二三氯蔗糖胶囊化的具有良好的缓释效果。通过与安赛蜜的对比试验发现，此种包埋方法只适合三氯蔗糖， 对于安赛蜜，其缓释效果一般。三氯蔗糖的发展现状及前景4.1三氯蔗糖的应

11、用现状三氯蔗糖已经在全球约3000种以上的食品中得到有效应用。其 中以饮料、焙烤类食品和糖果等食品中的应用居多。日本的三荣FFI公司在向政府部门提出申请后，已于1999年8 月通过审议，确定三氯蔗糖为食品添加剂允许使用。我国20世纪90年代就已批准使用三氯蔗糖，但由于推广不够， 应用技术等原因，在国内市场还有很大潜力可挖。4.2三氯蔗糖的开发前景上面提到的三氯蔗糖微胶囊化技术，还不够成熟，关于三氯蔗糖 在微胶囊技术上的开发和利用具有很大的开发前景。微胶囊技术 在食品领域的开发还不够成熟，目前所了解的关于甜味剂微胶囊 化技术中，知道的有小粒径的阿斯巴甜微胶囊，设想，三氯蔗糖 在焙烤工业中应用也比

12、较广泛，可以试图把三氯蔗糖微胶囊化应 用到焙烤制品中，这应该是个不错的假想，可以向这个方向研究， 来推进我国三氯蔗糖的应用和开发。再者，三氯蔗糖的安全性、稳定性、甜度高、在人体内几乎不被 吸收等优点符合当前甜味剂的发展潮流，在食品工业中的地位也 越来越重要，尽管目前我国三氯蔗糖生产规模还不大，但从长远 来看，开发和生产三氯蔗糖在我国会有重要的经济效益，也将促 进社会和经济的发展。参考文献：王小玲，王健祥.有机锡酯化合成三氯蔗糖研究J.天津化工， 2008,(03)张峻韩志慧食品微胶囊、超微粉碎加工技术M化学工业2005胡国华功能性高倍甜味剂M化学工业2008,242吴海深石淑先新甜味剂三氯蔗糖

13、的合成工艺进展J.北京化工 2010李炎食品添加剂制备技术M.2001,50孙君社现代食品加工学M. 2001,295朱仁发，邵国泉,何勇.新型甜味剂三氯蔗糖的合成工艺改进J.安徽 大学学报2008陆正清王传荣陈兆刚三氯蔗糖-6-乙酸酯脱乙酰基制三氯蔗糖的工 艺研究J化学世界2009郝利平 食品添加剂M中国农业2009许时婴微胶囊技术M化学工业2006温辉梁保健食品加工与配方M 2002张艳礼甜味剂对身体有害吗J科学大观园2009张玥含甜的不一定都是糖-浅谈甜味剂J食品与健康2009朱路甲，马潇颖,郝云龙，牛水成.正确认识和使用高倍甜味剂J.中 国调味品，2009,(12)赵会娟，杜亚东，底辉

14、锋.甜味剂种类概述与发展趋势J.河北化工， 2009,(11)Ralph N. Mead, Jeremy B. Morgan, G. Brooks Avery Jr., Robert J. Kieber, Aleksandra M. Kirk, Stephan A. Skrabal, Joan D. Willey Occurrence of the artificial sweetener sucralose in coastal and marine waters of the United States Marine Chemistry, Volume 116,Issues 1-4, 20

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