試析甜味劑三氯蔗糖的合成及結(jié)構(gòu)表征

張升港　陳宜武　陳成　胡加成

摘 要：三氯蔗糖以蔗糖為原料，運(yùn)用單基團(tuán)保護(hù)法，制備蔗糖6-乙酯，再經(jīng)過(guò)氯化得到三氯蔗糖6乙酯，再醇解獲得三氯蔗糖。整個(gè)合成涉及到物料摩爾比，溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)結(jié)果的具體影響，

關(guān)鍵詞：甜味劑;三氯蔗糖;合成及結(jié)構(gòu)表征

0引言

三氯蔗糖是一種新型的甜味劑，目前，在食品工業(yè)當(dāng)中有著非常廣泛的應(yīng)用，這種蔗糖不僅具有非常高的甜度，而且，與傳統(tǒng)的蔗糖相比，熱量更低，沒(méi)有毒副作用，還具有牙齒保護(hù)的功能。三氯蔗糖屬于一種三脫氧半乳型蔗糖，在目前的世界范圍內(nèi)具有非常廣泛的應(yīng)用，開發(fā)比較早，甜味是蔗糖的600倍以上。

1 三氯蔗糖的合成方法

1.1 單基團(tuán)保護(hù)法

全基團(tuán)這種方式，由于合成的路線比較長(zhǎng)，因而，會(huì)消耗大量的蔗糖原料，不僅造成成本的提升，而且導(dǎo)致工藝流程過(guò)于復(fù)雜，消耗比較大。

酶-化學(xué)分析方法與傳統(tǒng)的單基團(tuán)保護(hù)方法相比，提純的難度更高，成本也居高不下與這兩種合成方式相比，單基團(tuán)合成方式的這個(gè)路線更短，因而，產(chǎn)品制備消耗的工藝原料更少，制備效率更高，生產(chǎn)工藝比較成熟。

1.2 單基團(tuán)保護(hù)法的條件控制

但是，在目前的單基團(tuán)保護(hù)法中，技術(shù)人員的實(shí)際控制要求非常的高，只有對(duì)蔗糖6-乙酯和三氯蔗糖6-乙酯的合成進(jìn)行路線控制，才能夠?yàn)楹铣晒に噭?chuàng)造一個(gè)良好的條件，本次研究主要以高效液相色譜分析方法對(duì)于蔗糖6-乙酯的合成以及三氯蔗糖6-乙酯的合成進(jìn)行色譜跟蹤，以及檢測(cè)探討不同反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)環(huán)境反映溫度下三氯蔗糖的合成效率以及具體的結(jié)構(gòu)特征。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 實(shí)驗(yàn)材料的選擇

①本次研究采用國(guó)藥集團(tuán)生產(chǎn)的專業(yè)化學(xué)制劑，蔗糖A2制劑、對(duì)甲苯磺酸制劑、氫氧化鈉制劑和氨水制劑;②在目前的工藝水平范圍內(nèi)，采用上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的相應(yīng)氯化亞砜原料，以及97%濃度的原乙酸三甲酯;③除了這些主要的原料之外，還應(yīng)用了酊胺醇液態(tài)甲醇鈉等其他的工業(yè)器具。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器的選擇

①本次實(shí)驗(yàn)選擇德國(guó)布朗公司生產(chǎn)的300M赫茲的核磁共振波譜儀器，進(jìn)行高效液相色譜的檢測(cè);②為了對(duì)實(shí)驗(yàn)所用的材料以及設(shè)備進(jìn)行高效的凈化，還選用了昆山市高超聲波公司生產(chǎn)的配置52100型超聲波清洗儀器，對(duì)所選用的儀器設(shè)備進(jìn)行清洗;③在材料的稱量方面，選用上海市每平儀器生產(chǎn)公司生產(chǎn)的Ga200電子天平進(jìn)行物料的稱量，這種設(shè)備精度非常高靈敏性比較好，對(duì)于一些小型的儀器重量稱量非常精準(zhǔn);④在紅外光線測(cè)量方面，選用美國(guó)光譜公司生產(chǎn)的DSA傅立葉紅外光譜儀進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 蔗糖6乙酯合成制備方法

在四口燒烤瓶中，加入蔗糖50克，原乙酸三甲酯24克，甲苯磺酸0.3克，在零度的溫度下進(jìn)行材料的攪拌。攪拌4個(gè)小時(shí)進(jìn)行充分的混合之后，再加入10mL的水繼續(xù)攪拌。在這些原料進(jìn)行充分的反應(yīng)之后，觀察1h之后，再在這些反應(yīng)物當(dāng)中加入2mL的叔丁胺，再脫除部分DMF，可以得到純度為78%的蔗糖6-乙酯溶液。

2.4 三氯蔗糖6-乙酯的合成

稱取75克的氯化亞砜和250克的三氯乙烷，將溫度降至0℃以下，開始在滴加100克的蔗糖6-乙酯酯化液，整個(gè)過(guò)程溫度控制在5℃以下，反應(yīng)1h開始加熱[1]。

當(dāng)溫度上升到110℃時(shí)維持溫度不變，觀察反應(yīng)兩個(gè)小時(shí)，再兩個(gè)小時(shí)之后再將這種絮狀的混合物質(zhì)通過(guò)冰塊降溫的方式，在半個(gè)小時(shí)之內(nèi)降至15℃，通過(guò)酸堿度測(cè)試劑對(duì)三氯蔗糖-6乙酯的合成情況進(jìn)行酸堿度的調(diào)節(jié)。此時(shí)檢測(cè)酸堿度為7左右。

2.5 反應(yīng)回收率

在蔗糖6-乙酯與原乙酸乙脂的比例，為1;1-1：1.2的范圍之內(nèi)，蔗糖的反應(yīng)收率不斷的增加，蔗糖6-乙酯的最大收率可以達(dá)到78.%;隨著溫度的不斷增加，溶液當(dāng)中逐漸析出了黑色的顆粒物，反應(yīng)回收不斷的降低，當(dāng)蔗糖與原乙酸三乙酯的比例達(dá)到了1：3時(shí)，反應(yīng)收率逐漸下降。

從上述實(shí)驗(yàn)可以看出，三氯蔗糖的合成以及表征受到溫度的影響非常大，無(wú)論溫度過(guò)高還是過(guò)低，都會(huì)明顯反應(yīng)的吸收率。在溫度為90到110℃這個(gè)范圍內(nèi)，它的吸收率會(huì)不斷的提高，但是超過(guò)110度之后，回收率反而會(huì)下降。當(dāng)溫度超過(guò)120℃之后，反應(yīng)會(huì)析出大量的黑色顆粒物質(zhì)，影響整個(gè)回收的具體質(zhì)量。

3 結(jié)論

綜上所述，在合成三氯蔗糖的過(guò)程當(dāng)中，要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，一般來(lái)說(shuō)最佳的反應(yīng)時(shí)間為110℃，反應(yīng)時(shí)間為4個(gè)小時(shí)，進(jìn)行技術(shù)研究的過(guò)程當(dāng)中，一定要反復(fù)觀測(cè)反應(yīng)的收率以及氯化反應(yīng)的進(jìn)行變化曲線。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉紅，王林，劉蕓.超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜快速測(cè)定飲料中2種生物堿和6種甜味劑[J/OL].食品與發(fā)酵工業(yè).

[2]宋佳，李錦清，黃翠莉，綦艷.QuEChERS萃取-液相色譜法測(cè)定醬油和醬制品中三氯蔗糖[J/OL].食品與發(fā)酵工業(yè).

作者簡(jiǎn)介：

張升港（1985- ），男，漢族，籍貫：江蘇省連云港市，最高學(xué)歷：本科，目前職稱：助理工程師，研究方向：三氯蔗糖。

陳宜武（1973- ），男，漢族，籍貫：江蘇省鹽城市，最高學(xué)歷：MBA（第一學(xué)歷是大專），目前職稱：中級(jí)，研究方向（從事工作）三氯蔗糖生產(chǎn)管理。

陳成（1988- ），男，漢族，籍貫：江蘇省鹽城市，碩最高學(xué)歷：碩士，目前職稱：無(wú)，研究方向：三氯蔗糖合成。

胡加成（1987- ），男，漢族，籍貫：江蘇省鹽城市，最高學(xué)歷：大專，目前職稱：無(wú)，研究方向（從事工作）：三氯蔗糖研究。