CN102863511A - 制备纽甜的一种方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了制备纽甜的一种方法，该方法系以硼氢化钾为还原剂还原阿斯巴甜和3，3-二甲基丁醛的反应物制备纽甜。还原反应后经浓缩、水解、结晶，并用甲醇或乙醇水溶液重结晶，得纽甜。本发明提供的制备纽甜的方法工艺简化，设备简单，操作方便，成本较低、反应快捷、条件温和、安全环保，适于工业化生产。

Description

制备纽甜的一种方法
技术领域
本发明涉及食品添加剂制备技术领域，尤其涉及一种高倍甜味剂纽甜的制备方法。
背景技术
纽甜(Neotame，NTM)化学名为N-〔N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天门冬酰〕-L-苯丙氨酸1-甲酯，系二肽甜味剂天门冬酰苯丙氨酸甲酯(Aspartame，APM，译名为阿斯巴甜)的衍生物；其性能显著优于阿斯巴甜，是一种新型二肽类高倍甜味剂，结构式如下：
Figure BSA00000785680600011
纽甜是迄今世界上安全性最好、甜度最高、甜味纯正、稳定性和复配协调性优良、使用成本最低、适用范围最广的合成甜味剂。纽甜性能特别优异，其研发和应用备受青睐。世界各国监管机构根据大量动物实验和临床实验数据确认，纽甜及其代谢产物对人体安全无毒无害，先后批准使用纽甜。2001年澳大利亚和新西兰最早批准纽甜用于食品。2002年7月9日，美国食品和药物管理局(FDA)批准纽甜作为甜味剂和风味增强剂通用于各种食品和饮料。2003年3月10日，中国卫生部批准纽甜作为甜味剂通用于各种食品和饮料，是中国《食品安全国家标准》中“可在各类食品中按生产需要适量使用的食品添加剂”之一。2007年8月15日，日本厚生省批准纽甜作为食品添加剂。2007年9月欧洲食品安全局(EFSA)对纽甜作出安全评价；2009年12月23日《欧盟官方公报》公布欧盟委员会正式批准自2010年1月12日起准许纽甜应用于食品和饮料工业。
纽甜属非营养型无热量甜味剂，其甜度为蔗糖的7000--13000倍，阿斯巴甜的30--60倍。纽甜的单位甜度热量值＜0.2J，大大低于等甜度蔗糖的热量值。纽甜在体内不到10％被吸收；而且纽甜及其代谢产物脱酯化纽甜均能迅速完全排出体外，体内无蓄积。纽甜在体内代谢，既与糖类化合物不同，不升高血糖，不影响胰岛素浓度和血糖控制，可为糖尿病患者平衡总能量摄入提供更灵活的选择；也与阿斯巴甜不同，因其分子结构中具有3，3-二甲基丁基组几乎完全阻断肽酶的作用，难以形成苯丙氨酸，而不影响苯丙酮酸尿症患者安全；纽甜还不被口腔微生物代谢，无致龋性；因而，纽甜广泛适用于包括儿童、孕妇、哺乳期妇女和糖尿病、心血管病、肥胖症以及不能食用阿斯巴甜的苯丙酮尿症患者等各类人群。此外，纽甜不仅在食品饮料中用途广泛，还可用于药品、饲料和日用化工产品等领域。纽甜的甜度超高、用量极省，单位甜度成本显著低于其他甜味剂，竞争力很强，市场前景广阔，已经成为全球发展最快的甜味剂。
美国专利US 5480668提供了一种用氰基硼氢化钠作还原剂，还原3，3-二甲基丁醛与阿斯巴甜的反应物而制备纽甜的方法。但氰基硼氢化钠含有氰基，反应中有产生剧毒氰化物的危险，不利于安全环保；且价格昂贵，成本高，不适合工业化生产。
美国专利US 5510508，US 5728862，US 6720446和中国专利CN 100432097，CN101775066分别提供或公开了一种通过负载于活性炭的贵金属钯或铂或铱的催化作用，以3，3-二甲基丁醛对阿斯巴甜进行加氢烷基化合成纽甜的方法。该法所用贵金属催化剂成本高，反应设备要求高，需有氢源，工艺复杂，操作繁琐。
中国专利CN 101270092提供了一种以甲酸为还原剂，还原3，3-二甲基丁醛与阿斯巴甜的反应物制备纽甜的方法。该法虽有原料成本低、反应条件温和、设备简易等诸多优点，但存在反应时间长、效率不高等明显不足，不利于工业化生产。
中国专利CN 102167722公开了一种用醋酸硼氢化钠作还原剂，还原3，3-二甲基丁醛与阿斯巴甜的反应物制备纽甜的方法。但其所用还原剂价格昂贵、成本高，易吸湿、难操作，不利于工业化生产。
发明内容
本发明旨在提供一种工艺简单、操作方便、成本节省、环保安全的制备纽甜方法。
本发明选用硼氢化钾作还原剂，还原阿斯巴甜与3，3-二甲基丁醛的反应物制备纽甜，反应式如下：
Figure BSA00000785680600021
本发明提供的制备纽甜方法包括下列步骤：
①向甲醇或甲醇水溶液中加入阿斯巴甜，甲醇与阿斯巴甜的质量比为(8～12)∶1，甲醇与水的质量比为(1.8～3.8)∶1，搅拌均匀；
②将3，3-二甲基丁醛加入上述混合液中，按摩尔比，3，3-二甲基丁醛与阿斯巴甜的配比为(1.0～1.8)∶1，保温30～50℃，搅拌，反应10～20min；
③向步骤②所述反应液中缓缓加入硼氢化钾，按摩尔比，硼氢化钾与阿斯巴甜的配比为(0.5～1.1)∶1，搅拌，反应温度30～50℃，反应时间30～70min；
④将步骤③所得反应液减压浓缩至浓浆状；
⑤向步骤④浓缩产物中加入去离子水50～200ml，温度35～40℃，水解1～2h；用冰醋酸调节PH为5.5，置于温度为5～8℃的冰箱内12～16h，结晶；
⑥将步骤⑤所得结晶产物抽滤，用甲醇水溶液重结晶，真空干燥，得纽甜。
本发明提供的制备纽甜方法选用价廉易得的还原剂硼氢化钾，不用贵金属催化剂，工艺简化，设备简易，操作方便，反应快捷、条件温和、成本较低、安全环保，适于工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：向一个置于恒温水浴中的500ml装有电动搅拌器和冷凝回流装置的三口烧瓶中加入300ml甲醇，启动搅拌，加入阿斯巴甜21.2g，，搅拌均匀，加入3，3-二甲基丁醛8.3g，40℃，反应15min；缓缓加入硼氢化钾2g，保持温度40℃，反应50min；减压浓缩至浓浆状，加入120ml去离子水，40℃，水解1h。用冰醋酸调节PH至5.5，静置冷却至室温后，放入冰箱内(6～8℃)12h，结晶，抽滤，滤饼用质量百分比浓度为20％的甲醇水溶液重结晶，抽滤后，40℃下真空干燥12h，得纽甜19.57g，收率71.82％，高效液相色谱法检测纯度为98.88％。
实施例2：反应装置和操作方法同实施例1，其不同在于结晶PH调节为6.5，得纽甜15.30g，收率56.15％，高效液相色谱法检测纯度为99.25％。
实施例3：反应装置和操作方法同实施例1，其不同在于：①先向三口烧瓶中加入80ml去离子水，预热至40℃，启动搅拌，加入阿斯巴甜21.2g，搅拌均匀；②加入3，3-二甲基丁醛8.5g；③加入硼氢化钾3g；结果得纽甜20.46g，收率75.08％，高效液相色谱法检测纯度为99.44％。
实施例4：反应装置和操作方法同实施例3，其不同在于反应前配料时先加入去离子水125ml，3，3-二甲基丁醛的加入量为8.8g，得纽甜20.22g，收率74.19％，高效液相色谱法检测纯度为99.17％。
实施例5：反应装置和操作方法同实施例4，其不同在于反应时间为30min，得纽甜18.33g，收率67.26％，高效液相色谱法检测纯度为98.65％。
实施例6：反应装置和操作方法同实施例4，其不同在于反应时间为70min，得纽甜17.33g，收率63.59％，高效液相色谱法检测纯度为98.28％。
实施例7：反应装置和操作方法同实施例4，其不同在于反应温度为30℃，得纽甜18.89g，收率为69.31％，高效液相色谱法检测纯度为98.52％。
实施例8：反应装置和操作方法同实施例4，其不同在于3，3-二甲基丁醛的加入量为8.3g，得纽甜19.57g，收率71.81％，高效液相色谱法检测纯度为99.21％。

Claims (8)

1.一种制备纽甜的方法，其特征在于以硼氢化钾为还原剂还原阿斯巴甜和3，3-二甲基丁醛的反应物制备纽甜，反应式如下：
Figure FSA00000785680500011
2.根据权利要求1所述的制备纽甜的一种方法，其特征在于包括以下制备步骤：
①向甲醇或甲醇水溶液中加入阿斯巴甜，甲醇与阿斯巴甜的质量比为(8～12)∶1；甲醇与水的质量比为(1.8～3.8)∶1；
②将3，3-二甲基丁醛加入上述混合液进行反应，按摩尔比，3，3-二甲基丁醛与阿斯巴甜的配比为(1.0～1.8)∶1；
③向步骤②反应液中加入硼氢化钾进行反应，按摩尔比，硼氢化钾与阿斯巴甜的配比为(0.5～1.1)∶1；
④步骤③所得反应液减压浓缩至浓浆状；
⑤步骤④浓缩产物加入去离子水，水解，结晶；
⑥步骤⑤结晶产物用甲醇或乙醇水溶液重结晶，得纽甜。
3.根据权利要求2所述的制备纽甜的一种方法，其特征在于步骤②和步骤③反应温度为30～50℃，优选40℃。
4.根据权利要求2和3所述的制备纽甜的一种方法，其特征在于步骤②反应时间为10～30min，优选15min。
5.根据权利要求2和3所述的制备纽甜的一种方法，其特征在于步骤③反应时间为30～70min，优选50min。
6.根据权利要求2所述的制备纽甜的一种方法，其特征在于步骤⑤去离子水加入量为50～200ml，优选80～125ml。
7.根据权利要求2和6所述的一种制备纽甜的方法，其特征在于步骤⑤水解温度为30～50℃，优选40℃；时间为0.5～2h，优选1h。
8.根据权利要求2所述的一种制备纽甜的方法，其特征在于步骤⑥所述甲醇或乙醇水溶液中甲醇或乙醇的质量百分比浓度为15～30％，优选20％。
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