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三氯蔗糖

发布日期:2020/3/1 13:17:10

【背景及概况】[1][2]

甜味剂是指赋予食品或饲料以甜味的食品添加剂,根据它们的来源,可以分为天然甜味剂和人工甜味剂两类。天然甜味剂,如蔗糖、葡萄糖、乳糖、果糖和 D-木糖等,风味好,但其低甜度和高热值带给消费者罹患糖尿病、心血管疾病、肥胖和龋齿等疾病的风险。人工甜味剂,如糖精、甜蜜素、阿力甜-K、甜菊糖和阿斯巴甜等,甜度高,但安全性低、风味不好以及使用范围受限。此外,消费趋势显示,消费者对高安全性和高质量食品添加剂的需求量日益增加。因此,人工甜味剂,特别是低热值、非营养性和高甜度的人工甜味剂的开发显得尤为重要。

三氯蔗糖由蔗糖4-,1′-和 6′-位羟基被氯代而来,由英国伦敦大学教授 Leslie Hough 和 Tate & Lyle 公司在 1976  年合作研发成功,于1988年投入市场。到目前为止,已经有80多个国家批准使用三氯蔗糖。三氯蔗糖已成为高甜度甜味剂最高水平和发展方向的代表。三氯蔗糖是人工甜味剂中最完美和最具竞争力的甜味剂,它具有高甜度、风味好、非营养性、贮存期长、低热值以及安全性高等优良性能。三氯蔗糖可广泛应用于饮料、口香糖、乳制品、蜜饯、果冻、布丁、面包、糕点、饼干、冰淇淋和果酱等加工食品中。美国、加拿大等国已在多种食品中替代蔗糖和其它甜味剂。三氯蔗糖不损坏牙齿,在我国允许使用的各种甜味剂中,三氯蔗糖是各方面优点较多的一种。

【结构】[2]

三氯蔗糖,一种取代二糖,化学名为 4,1′,6′-三氯-4,1′,6′-三脱氧半乳蔗糖,是一种强力食品甜味剂,商品名 Splenda,简称 TGS:

【特性】[2]

白色粉末状产品,具有无臭、无吸湿性、低热值、甜味品质及热稳定性好等特点。极易溶于水、乙醇和甲醇,室温20℃下在水中的溶解度为28.2g,微溶于乙酸乙酯;对光、热和pH值的变化均很稳定;表面张力为71.8m/m(20℃ 0.1g /100mE)三氯蔗糖甜度为蔗糖的600 800倍,甜味特性较接近蔗糖,无后苦味,是一种不致龋齿的强力甜味剂。水溶液澄清透明,其水溶液以pH= 5时稳定性(软饮料pH值范围为35),化学性质非常稳定,可以贮藏1年以上而不发生任何变化。结晶物贮存4年未发现变化。甚至在高温下甜味也不会变化,并且与食物中的蛋白质、果胶等成分不起化学反应,在烘烤工艺中甜度更稳定,是所有的强力甜味剂中性质最为稳定的一种。

【产品标准】

三氯蔗糖的产品标准[FAO/WHO(1993)]如下:

【合成】[2]

合成三氯蔗糖的大体过程包括酰化、氯代、脱酰基和纯化等步骤。氯代蔗糖涉及选择性地氯代蔗糖的 4-,1′-和 6′-位羟基而不氯代其他位置的羟基,同时伴随着 4-位羟基的翻转,即从葡萄糖基变成半乳糖基。三氯蔗糖的制备方法主要分为全基团保护法、单基团保护法、酶-化学联合法以及其他方法。

1. 全基团保护法

全基团保护法是最早的三氯蔗糖合成法,其合成步骤如下:①利用三苯基氯甲烷的空间位阻,将蔗糖的 3 个伯羟基(6-,1′-,6′-位)三苯甲基化;②酰化剩余 5 个仲羟基得到 6,1′,6′-三-O-三苯甲基五乙酰基蔗糖(TRISPA);③脱去三苯甲基生成 2,3,4,3′,4′-五-O-乙酰蔗糖(4-PAS),接着乙酰基迁移生成2,3,6,3′,4′-五-O-乙酰蔗糖(6-PAS);④氯代 4-,1′-,6′-羟基得到 4,1′,6′  –三氯-4,1′,6′-三脱氧半乳糖基五乙酰基蔗糖,,脱酰基得三氯蔗糖,一般合成步骤见图:

2.  单基团保护法

单基团保护法(是仅将蔗糖的 6-位羟基选择性酰化(步骤I),紧接着氯代(步骤II)和脱酰基(步骤III)合成三氯蔗糖的方法。此法最先由 KHAN 等提出,因为单基团保护法仅保护 6-羟基,三步即可完成合成,与全基团保护法相比大大简化了合成步骤和操作过程,因此,此法一被提出便很快成为研究热点。按照所用酰化试剂的种类,单基团保护法可以分为乙酸酐法、原乙酸三甲酯法、有机锡法和其他。一般合成步骤如下:

3. 酶-化学联合法

传统的化学法合成蔗糖-6-酯均伴随着蔗糖-4-酯或蔗糖双酯的存在,需进一步分离纯化。而酶法的高选择性在一定程度上解决了上述问题,这也是酶-化学联合法如此吸引人的原因所在。 酶-化学联合法是利用酶的区域选择性催化合成三氯蔗糖的方法。糖分子的酯化实际上是糖分子和酰基供体间的酯交换,对糖分子具有酰化选择性的酶主要为:脂肪酶和蛋白酶等,其中,蛋白酶如来自枯草杆菌的枯草杆菌蛋白酶,脂肪酶如Lipozyme TLIM、Lipozyme TL 100L 和假丝酵母脂肪酶,它们的酰化机理均类似。根据反应原料的类型,酶-化学联合法可分为 3 种类型,即葡萄糖法、蔗糖法和棉籽糖法。

【应用】[1][3]

三氯蔗糖的优良品质能代表目前甜味剂开发的最高水平,它在食品中的应用也越来越广泛。三氯蔗糖作为新一代的高甜度甜味剂,由于其优异的性能特点,

应用前景将十分广阔,在美国、加拿大等国在多种食品中替代蔗糖。美国于1998年批准三氯蔗糖用于焙烤制品及预混合料、及其基料、口香塘、咖啡等15类食品。三氯蔗糖和其他甜味剂复配使用效果非常明显。这些甜味剂有果糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖、木糖醇,尤其在软饮料中三氯蔗糖和果糖的复配非常有效。果糖有它特别的香味和令人愉快的口感,他们的结合使用不仅使饮料中的卡路里大大降低,又可使三氯蔗糖和果糖用量多降低到所希望的水平。把三氯蔗糖的应用归纳为以下几个方面:用于高温食品,如焙烤类糕点食品、糖果类食品的生产中;用于发酵食品,如面包类、酸乳酪类等食品的生产中;用于低糖类健康食品中,如月饼等带糖馅类食品的生产中;利用三氯蔗糖渗透性能好的特点,用于 水果罐头类、蜜饯类食品的生产中;在农、畜、水产品的生产加工中,利用三氯蔗糖的稳定性能,将其作为调味品,使食品的咸味、酸味等口感更加柔和。骆希明介绍了三氯蔗糖作为一种功能型甜味剂在牙膏中的应用前景,指出由于它所固有的特性,能使我国牙膏的质量和风味更上一个台阶。对三氯蔗糖溶液的甜度和口感进行了评价,介绍了在食品中三氯蔗糖和蔗糖配合使用的优越性,指出三氯蔗糖部分取代蔗糖时,生产出的菠萝米罐头口感更加醇和饱满,优于完全使用蔗糖的产品;在饮料中用三氯蔗糖部分取代蔗糖也可生产出口感优于完全使用蔗糖的产品。

【参考文献】

[1] 沈云飞, 马正智, 李慧, 等. 三氯蔗糖的特性及其在食品中的应用[J]. 中国食品添加剂, 2007 (4): 132-137.

[2] 吴红英, 鲍宗必, 张治国, 等. 甜味剂三氯蔗糖合成法的最新进展[J]. 化工进展, 2016 (2016 年 01): 227-238.

[3] 邓开野. 新型甜味剂三氯蔗糖[J]. 中国调味品, 2011, 36(2): 1-3.

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