三氯蔗糖的合成及市场发展前景

三氯蔗糖的合成及市场发展前景

生化与医药

化工之友　　２００７．ＮＯ．０１

三氯蔗糖的合成及市场发展前景

周渝

（云南省安全生产评价检测中心　　云南昆明　　６５００４１）

摘　　要：综述了新型强力甜味剂三氯蔗糖的性质、合成途径及发展前景，提出了发展产业的工艺及市场前景。关键词：三氯蔗糖　　新型强力甜味剂中图分类号：ＴＥ１文献标识码：Ａ１　三氯蔗糖的性质及用途

三氯蔗糖是女皇学院Ｌｅｓｌｉｅ　Ｈｏｕｇｈ教授与Ｔａｔｅ　＆　Ｌｙｌｅ公司合作研究于１９７６年发明的。三氯蔗糖（Ｓｕｃｒａｌｏｓｅ）又称４，１′，６′—三氯半乳蔗糖，白色至近白色结晶性粉未，无臭，无吸湿性，甜度约为蔗糖的６００倍，甜感的呈现速度、甜味持续时间及后味等方面均非常接近蔗糖，在人体内不参与代谢，化学和生物性稳定性高，是一种理想的甜味剂。它在２０℃水中的溶解度为２８．２ｇ，因此可以很好地应用于含水产品中；同时１ｇ三氯蔗糖在２０℃１００ｍＬ水溶液中的表面张力为７１．８Ｎ／ｍ，因此在碳酸饮料中不会引起很多泡沫，尤其适合于高速装瓶、装罐生产线；三氯蔗糖属非营养性强力甜味剂，在人体内几乎不被吸收，故热量为０；其结晶产品在２０℃、干燥条件下储存四年很稳定，其水溶液以ｐＨ值５稳定性最好；在软饮料的ｐＨ值范围内（ｐＨ＝３￣５）通常温度下，三氯蔗糖是所有强力甜味剂中性质最稳定的一种，通常可以储藏一年以上而不发生任何变化，且具有良好的物化特性。它为白色结晶状粉末，无臭味，甜度大约是蔗糖的４００——８００倍，在空气中不吸潮，对光、热和酸稳定，极易溶于水和醇，其折射率与水溶液深度成良好的线性关系。经过长期的药理、毒理、生理理化等严格试验，证明三氯蔗糖对人是绝对安全的。１９９０年得到联合国粮农组织和卫生组织（ＷＨＯ／ＦＡＯ）的联合食品添加剂专家委员会的批准，并以商品名“Ｓｕｃｒａｌｏｓｅ”向全世界销售。目前，中国、美国、俄罗斯、加拿大、墨西哥、澳大利亚等２７个国家允许其作为食品添加剂，规定其每日允许摄入量为０．１５ｍｇ／Ｋｇ的体重。

三氯蔗糖作为一种非营养性、高甜度低热值甜味剂具有许多优点且用途广泛，预计今后几年三氯蔗糖等非营养性甜味剂将会作为食品专用甜味剂在食品加工工业中占主导地位，市场前景广阔。

２　合成基本原理

对蔗糖卤代衍生物的研究，英国居领先地位。１９６７年，Ｓｈａｌｌｅｎｂｅｒ　Ｒ．Ｓ．等人首次提出了所有的甜味化合物具有相同的结构特征的理论，即拥有两个带相反电荷的原子Ａ和Ｂ，两者相距０．２５￣０．４０ｎｍ，Ａ含有一个带正电的质子，Ｂ为质子受体上的ＡＨ／Ｂ系统进行氢键结合，形成双氢键复合结构而产生甜味刺激，而两者间的复合强度决定了甜味刺激度即甜度。１９７２年，英国人Ｋｉｅｒ在研究１－烷氧基－２－氨基－４－硝基苯时引入了另一个分子Ｘ。即疏水（亲油）结合基团，于是形成了甜味三角理论（ＡＨ，Ｂ，Ｘ理论），该理论认为亲油－亲水平衡是决定一种分子甜度的重要因素，即甜味分子易于被甜受体膜所吸附。

在充分研究Ｋｉｅｒ－Ｓｈａｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ的甜味三角理论和蔗糖的分

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ＦＲＩＥＮＤ　ＯＦ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ

文章编号：１００４－０８６２（２００７）０１（ａ）－００５３－０２

子结构后，研究人员认为蔗糖分子内有两种可能的三角形生甜团系统：一种是Ｘ＝４－Ｈ、ＡＨ＝１｀－ＯＨ和Ｂ＝２－Ｏ；另一种是Ｘ＝４－Ｈ、ＡＨ＝３｀－ＯＨ和Ｂ＝２－Ｏ，它们均按顺时针方向排列。在研究蔗糖氯化物的过程中，他们发现６－氯取代基产生明显的逆反影响，这或是由于在Ｃ－６位上的取代使得基团增大，或是由于它与甜味受体竞争疏水结合位。从另一方面来说，１′６′－二氯衍生物的影响是协同的，它能使蔗糖分子的甜味增加７６倍，在４，１′－二脱氧－半乳糖基－蔗糖的协同影响更明显，能使蔗糖的甜味增加至１２０培。后者在６′－Ｃ位上进一步氯化能提高甜度，制得的三氯蔗糖是现阶段已产业化的最甜的蔗糖衍生物，比蔗糖甜６５０倍。另外，蔗糖的６，１′，６′－三氯衍生物其程度是蔗糖的２５倍，４位氯化制得的４，６，１′，６′—四氯４，６，１′，６′—四脱氧－半乳糖基－蔗糖比固体蔗糖甜２００倍，而４，６，１′，６′—四氯化物比蔗糖甜２２００倍。

研究表明，与蔗糖相比，由于三氯蔗糖分子的１′—Ｃ，４—Ｃ和６′—Ｃ位上方引入氯基团，其亲油性变大，这使得它与味蕾蛋白膜的结合力增大。当分子生甜团ＡＨ／Ｂ系统的２－ＯＨ和３′—ＯＨ与蕾蛋白发生氢键作用时，就产生了更大的甜刺激。本项目通过酰化剂氯化剂的选择，得到酰化及氯化效率较高，以及较易控制的工艺条件和工艺参数，从而提高三氯蔗糖的纯度和收率。

３　主要的合成方法

三氯蔗糖的合成是以蔗糖为原料，将其４、１′、６′位羟基由氯元素取代而制得。三氯蔗糖的合成主要有以下三种：基团迁移法、单酯法和酶—化学法。

基团迁移法是利用蔗糖分子中４、６位基团在某些特定条件能发生基团迁移的特点，先将蔗糖中的伯羟基利用空间位阻效应保护起来，再经乙酰化、去保护基、基团迁移、氯化、脱乙酰基等步骤合成三氯蔗糖，显然，反应过程过于繁琐而缺乏开发前景。

单酯法是以化学方法，使蔗糖中葡萄糖分子上的６位羟基生成单位酯，再经氯化、脱酰基、提纯得到三氯蔗糖。该方法仅为三步反应，简单易行。

酶—化学法是利用酶的立体专一性将蔗糖中葡萄糖分子上的６位羟基以酶法酰基化保护，再经氯代、脱酰基、分离等步骤合成三氯蔗糖。该法不适合大规模工业生产。

４　合成工艺

４．１　合成工艺的选择

在上述三种合成方法中，经过分析比较，认为单酯法合成

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　　２００７．ＮＯ．０１　　化工之友

图１　　单酯法制备三氯蔗糖的生产工艺流程

表２　　三氯蔗糖产品的微生物指标

表１　　三氯蔗糖产品理化指标

检测器：４０１型差示折光检测器；数据处理器：Ｍ７３０数据处理器；流动相组成：水∶乙腈＝３∶１；流动相流速：０．５ｍＬ／ｍｉｎ　；柱温：３０℃；

进料量：２０μＬ（Ｗｅ　　ｍｇ三氯蔗糖参比标准样或Ｗｓ　ｍｇ试样，用流动相溶液定容至１００ｍｌ）。

三氯蔗糖的滞留时间约９ｍｉｎ，根据色谱图中试样的峰面积（Ａｃ）和标准样的峰面积（Ａｓ）按下式计算试样的纯度。

纯度（％

）＝

（３）　毒性

ａ．ＤＬ　０～１５ｍｇ／ｋｇ（ＦＡＯ／ＷＨＯ，１９９０）

ｂ．一般情况下无降解，脱氯等作用。曾以１６０００ｍｇ／ｋｇ体重的剂量试验其毒性反应

三氯蔗糖工艺简单，合成工艺条件容易实现，合成原料广泛易得，（其量相当于１０００Ｌ碳酸饮料／天），其本身和水解产物均安实用经济，这里选择单酯法做进一步分析。全。４．２　单酯法合成三氯蔗糖（４）　鉴别试验（ＦＡＯ、ＷＨＯ法）

本合成方法遵行一般有机化学反应、有机合成的基本规律，ａ．溶解性：极易溶于水、甲醇和乙醇，微溶于乙酸乙酸酯。经过实验室反复试验的结果表明，大多数具有普遍的意义。在此基础上，再经过筛选、改进，成为工业生产适用的合成路线。其途径是以单酯法制备三氯蔗糖， …… 此处隐藏：3916字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……