CN103351417B - 一种烟用增香保润剂1-l-色氨酸-1-脱氧-d-果糖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟用増香保润剂1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖,其结构式为:
Description
技术领域
本发明属于保润剂技术领域,具体涉及一种烟用增香保润剂1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖及其制备方法。
背景技术
当前,我国卷烟工业中主要采用甘油、丙二醇、山梨醇等多羟基物质作为保润剂,使用此类保润剂的主要作用在于维持加工过程中烟丝的含水率,提高烟丝的耐加工性,但上述保润剂对成品卷烟含水率的维持和吸食舒适度的改善效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烟用增香保润剂1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖,本发明的另一目的在于提供该烟用増香保润剂的制备方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种烟用增香保润剂1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖,其结构式为:
。
所述烟用増香保润剂1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的制备方法,包括以下步骤:
先将D-甘露糖在无水甲醇中回流20-40min后,依次加入色氨酸和柠檬酸,再次回流反应4-7h后结束反应,然后经后处理得产物;其中,投料比按照每1molD-甘露糖添加0.8-1.2mol色氨酸、0.02-0.05mol柠檬酸和2800-4000mL无水甲醇计。
上述制备方法中,后处理的方法为将反应液冷却至20-30℃后,过滤掉未反应的D-甘露糖和氨基酸,减压浓缩后经柱层析得产物。
本发明设计的合成路线如下:
。
本发明以D-甘露糖为起始原料,通过简单的反应处理,成功合成了一种烟用増香保润剂1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖,本发明方法合成路线合理,反应的原料和试剂在使用上遵从廉价易得原则,均为普通市售原料。
利用物理保润性能测试和内在感官质量评价对烟用増香保润剂1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖进行分析,发现其对卷烟具有很好的物理保润作用,并且可降低卷烟刺激性和杂气,提高卷烟烟气圆润感和舒适性,对烟草制品作用明显,具有显著地工业价值和推广应用的广阔前景。
附图说明
图1为所得产物的红外光谱图;
图2为所得产物的高分辨质谱图;
图3为所得产物的核磁共振氢谱图;
图4为所得产物的核磁共振碳谱图;
图5为实施例3所得1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖、山梨醇、甘油、丙二醇和D-甘露糖的物理保润效果对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的详细说明,但本发明的保护范围并不仅限于此。
以下为实施例中所用部分试剂和仪器。
D-甘露糖、色氨酸(99.5%,阿拉丁化学试剂公司);铁氰化钾、氢氧化钠、浓盐酸、无水甲醇、无水乙醇(AR,天津市凯通化学试剂有限公司);AmberliteIR-120(H)离子交换树脂(AlfaAesar)。
ThermoNicoletAvatar370红外光谱仪(美国Nicolet公司);BrukerAvanceAMX-400核磁共振谱仪(美国Bruker公司);BS200SWE1型电子天平(感量:0.0001g,北京赛多丽丝天平有限公司);R-215型旋转蒸发仪(瑞士BUCHI公司);V-700真空泵(瑞士BUCHI公司);DLSB-20/60℃低温冷却循环泵(上海美强仪器设备有限公司);KDM型调温电热套(山东华鲁电热仪器有限公司)。
在洗脱时需要用特定的方法随时监测洗脱液,所述特定方法为取1mL的质量分数为0.1%铁氰化钾水溶液与0.1mL被检测液进行混合,然后用1mol/L的NaOH溶液将其PH值调至碱性(酚酞变红),接着将混合液在室温下放置5min后,再加入1mL硫酸铁磷酸溶液(配制方法为:在75mL浓度为85%磷酸中加入5g无水硫酸铁和100mL水),如果变蓝说明含有还原性物质Amadori化合物。
实施例1
1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的制备方法,其包括如下步骤:
称取D-甘露糖0.06mol于500mL三口烧瓶中,加入168mL无水甲醇,磁力搅拌并回流20min,然后依次加入0.048mol色氨酸和0.0012mol柠檬酸,然后再次回流反应4h后结束反应。待反应液冷却至室温后过滤掉未反应的D-甘露糖和氨基酸,然后经减压浓缩、强酸性离子交换树脂柱层析分离和重结晶得到白色目标产物8.765g,产率为39.89%。
分离时先将合成样品水溶液加到树脂柱中,随后,先用蒸馏水洗脱掉未反应的D-甘露糖和不带电物质等杂质,然后改用1mol/L的HCl水溶液洗,并用特定方法随时监测洗脱液,当监测液变蓝时,表明有目标产物洗脱出,然后开始收集馏分直至检测液不变蓝时为止,合并洗脱液并减压浓缩,然后在乙醇中进行重结晶得白色目标产物。
实施例2
1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的制备方法,其包括如下步骤:
称取D-甘露糖0.06mol于500mL三口烧瓶中,加入200mL无水甲醇,磁力搅拌并回流30min,然后依次加入0.06mol色氨酸和0.0024mol柠檬酸,然后再次回流反应5.5h后结束反应。待反应液冷却至室温后过滤掉未反应的D-甘露糖和氨基酸,然后经减压浓缩、强酸性离子交换树脂柱层析分离和重结晶得到白色目标产物14.834g,产率为67.52%。
分离时先将合成样品水溶液加到树脂柱中,随后,先用蒸馏水洗脱掉未反应的D-甘露糖和不带电物质等杂质,然后改用1mol/L的HCl水溶液洗,并用特定方法随时监测洗脱液,当监测液变蓝时,表明有目标产物洗脱出,然后开始收集馏分直至检测液不变蓝时为止,合并洗脱液并减压浓缩,然后在乙醇中进行重结晶得白色目标产物。
实施例3
1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的制备方法,其包括如下步骤:
称取D-甘露糖0.06mol于500mL三口烧瓶中,加入240mL无水甲醇,磁力搅拌并回流40min,然后依次加入0.072mol色氨酸和0.003mol柠檬酸,然后再次回流反应7h后结束反应。待反应液冷却至室温后过滤掉未反应的D-甘露糖和氨基酸,然后经减压浓缩、强酸性离子交换树脂柱层析分离和重结晶得到白色目标产物10.032g,产率为45.66%。
分离时先将合成样品水溶液加到树脂柱中,随后,先用蒸馏水洗脱掉未反应的D-甘露糖和不带电物质等杂质,然后改用1mol/L的HCl水溶液洗,并用特定方法随时监测洗脱液,当监测液变蓝时,表明有目标产物洗脱出,然后开始收集馏分直至检测液不变蓝时为止,合并洗脱液并减压浓缩,然后在乙醇中进行重结晶得白色目标产物。
(一)中间产物及目标产物的结构表征
通过红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振碳谱(13C-NMR)、高分辨质谱(HR-MS)分别对实施例所得产物进行结构表征,具体结果如下:
(1)红外光谱
对所合成的产品采用美国Nicolet公司ThermoNicoletAvatar370型红外光谱分析仪进行分析,结果见图1。如图所示,3014cm-1、2929cm-1和2880cm-1为苯环C-H伸缩振动吸收峰,1556cm-1、1491cm-1和1457cm-1是苯环共轭双键的伸缩振动,再结合苯环C-H面外弯曲振动谱带786cm-1和750cm-1,表明了苯环的存在;由于受氨基影响,羰基吸收峰向高场的方向移动,即1608cm-1为氨基酸的羰基特征吸收峰,1703cm-1为羧酸负离子吸收峰,说明了羧酸的存在;3250cm-1和3184cm-1处的吸收峰表明了氨基或羟基的存在;1233cm-1为C-O-C反对称伸缩振动,1119cm-1的C-O-C对称伸缩振动;1177cm-1、1097cm-1、1069cm-1和1027cm-1为吡喃果糖环上的C-O-C键振动偶合。由上所述,可知此红外光谱与1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的结构相吻合。
(2)高分辨质谱
由于该化合物极性比较强,并且对热比较敏感,故采用电喷雾离子源(ESI)高分辨率质谱(HR-MS)进行质谱分析(高分辨率质谱仪ExactiveOrbitrap,美国Thermo公司)。溶剂选用50%的甲醇水溶液为流动相,结果见图2。
通过对其正离子模式图分析,可以得到样品分子离子峰[M+H]+为367.48053,加氢分子式为C17H23N2O7,可判断其准分子为C17H22N2O7,其相对分子量为366.47259,而1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的理论分子式为C17H22N2O7,其理论相对分子量366.47288,因此,样品分子元素组分与1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的元素组分一致。根据N规律,分子中含有偶数个氮原子,符合理论氮原子个数。
(3)核磁共振氢谱
对所合成的产品采用美国Bruker公司BrukerAvanceAMX-400型核磁共振仪,得到产物的1H-NMR图谱(D2O为溶剂)如图3所示。由于1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖存在多种同分异构体,但主要成分仍为其中一种,因此在1H-NMR图谱中含量极少的其他同分异构体对主峰有轻微的杂峰干扰,但对图谱解析基本无影响。由图4可知,由低场到高场,积分简比为1:1:1:1:1:1:1:1:1:2:1:1:1:1,由于1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖中的羟基、亚氨基和羧基中所含的7个氢均为活泼氢,在溶剂D2O中与D进行交换,因此其在图谱中未能显现,而1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖分子式中剩余氢原子数目为15,恰同图谱中显示的15个氢的积分比数字之和一致,故积分比等于质子数目之比。δ:7.752-7.713ppm由H4与邻位碳原子上H5偶合裂分而得,其J54=1.9Hz,δ=7.733ppm;7.521-7.556ppm由H7与邻位碳原子上H6偶合裂分而得,其J=1.5Hz,δ=7.539ppm;7.348ppm和7.338ppm为H1,δ=7.343ppm;7.298-7.261ppm和7.215-7.177ppm为H5和H6与邻位碳原子偶合裂分而形成的三重峰,其J均为1.8Hz,化学位移分别为δ=7.280ppm及δ=7.196ppm;4.063-4.093ppm为H10与邻位碳原子上H9偶合而裂分的三重峰,其J=1.5Hz,δ=4.078ppm;3.861-3.933ppm为D-果糖环上2H6′与相邻碳原子上的H5′偶合裂分而形成的多重峰,其J=4.0Hz,δ=3.897ppm;3.772-3.805ppm为D-果糖环上H4′与相邻碳原子上的氢偶合裂分而形成的四重峰,其J=1.7Hz,δ=3.789ppm;3.484-3.552ppm为D-果糖环上H3′与相邻碳原子上的H4′偶合裂分而形成的多重峰,其J=1.5Hz,δ=3.518ppm;3.394-3.449ppm为D-果糖环上H5′与相邻碳原子上的氢偶合裂分而形成的四重峰,其J=1.7Hz,δ=3.422ppm;3.599-3.661ppm为D-果糖环上H1′与相邻碳原子上的氢偶合裂分而形成的多重峰,其J=1.7Hz,δ=3.630ppm;3.163-3.204ppm和3.308-3.361ppm为H8与相邻碳原子上的氢偶合裂分而形成的多重峰。由以上的核磁共振氢谱所述,可认为该物质与1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的化学结构吻合。
(4)核磁共振碳谱
图4为所合成的产品的13C-NMR,图中给出的17条谱峰代表了分子中17种化学环境不同的碳原子,根据谱峰强度判断δ由低场到高场碳原子数目简比为1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1,其数字之和为17,与1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖分子式中碳原子数目一致。由图可初步将碳归属为:173.379ppm为C11,136.642ppm为C8,126.911ppm为C3,125.357ppm为C1,122.492ppm为C5,119.818ppm为C6,118.846ppm为C4,112.231ppm为C7,107.268ppm为C2,95.341ppm为C2′,70.573ppm为C4′,69.531ppm为C5′,69.075ppm为C3′,64.059ppm为C10,63.357ppm为C6′,53.245ppm为C1′以及26.124ppm为C9。由上所述,此13C-NMR基本同目标物1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的结构吻合。
综上所述,结合红外光谱(IR)、高分辨率质谱(HR-MS)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和核磁共振碳谱(13C-NMR)可确定所得化合物即为1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖。
(二)1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖在烟草中的应用研究
1、1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的物理保润性能测试
为考察1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖对卷烟的物理保润性能,以“黄金叶”品牌空白卷烟为载体,将实施例3所得1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖同丙二醇、甘油、D-甘露糖和山梨醇一起分别进行物理保润性能对比测试研究,分别配制成质量分数为10%的上述化合物水溶液。先将1000g混合均匀空白卷烟烟丝置于温度22±1℃、相对湿度60±2%环境中平衡48h。然后等量称取6份烟丝,每份100g,分别向五份烟丝中分别均匀施加2g上述多羟基化合物水溶液,对照空白样为烟丝施加2g水。然后将6份烟丝分别置于22±1℃,相对湿度40±2%的环境下考察其解湿过程,并对即时含水率的变化进行分析,考察其物理保润效果。1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖、丙二醇、甘油、D-甘露糖和山梨醇的物理保润性能效果见图5。
由图5可以看出,添加1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖、丙二醇、甘油、山梨醇和D-甘露糖五种多羟基化合物的烟丝与空白烟丝相比,水分散失速率较缓慢,这是由于多羟基化合物所含有的亲水基团羟基可以和水形成氢键而将水束缚起来,延缓了水分的散失,提高了烟丝的物理保润性能;其中添加1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的物理保润性能最好,其次是丙二醇和甘油、最后是山梨醇和D-甘露糖。
2、1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的感官保润性能测试
以20%乙醇水溶液作溶剂,将1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖配成质量分数1%的溶液。分别取0.100g、0.500g、1.000g、5.000g、10.000g和20.000g上述含1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的溶液,然后均匀喷加到六份未加香加料的100g“黄金叶”品牌空白卷烟烟丝中,手工卷制,各挑选出100支同一重量卷烟,置于温度22℃±1℃,湿度60%±2%的恒温恒湿箱中平衡48h,评吸。对照样为“黄金叶”品牌空白卷烟,对照样同样在相同温、湿度条件下平衡48h。
表11-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的加香评吸结果
Ⅲ添加量(‰) | 评吸结果 |
0.01 | 烟气略变柔和,甜度稍提高,其它作用不明显。 |
0.05 | 烟气略变柔和,甜度略提高,口感舒适性略有提升 |
0.30 | 烟气略变圆润、柔和,口感舒适性略有提升,杂气略降低。 |
0.50 | 烟气明显变得圆润、柔和,口感舒适性提升,甜度明显提升,杂气和刺激性明显降低。 |
1.00 | 烟气明显变得圆润、柔和,口感舒适性提升,但略有尖刺感。 |
2.00 | 烟气明显变得圆润、柔和,杂气明显减少,但尖刺感有增加,浓度略有降低。 |
表1评吸结果表明,1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖对卷烟的主要作用表现为使烟气明显变得圆润、柔和,口感舒适性提升,甜度明显提升,杂气和刺激性明显降低。当其用量较小时,其对卷烟作用不是很明显;当其用量超过0.5‰时,出现尖刺感;当其用量为0.5‰时吸食品质最好。因此,在100g“黄金叶”品牌卷烟中添加0.05g的1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖时效果最佳,即最适宜用量为0.5‰。
Claims (4)
1.一种烟用增香保润剂1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将D-甘露糖在无水甲醇中回流20-40min,接着加入色氨酸和柠檬酸回流反应4-7h,反应结束经后处理得产物;其中,投料比按照每1molD-甘露糖添加0.8-1.2mol色氨酸、0.02-0.05mol柠檬酸和2800-4000mL无水甲醇计。
2.如权利要求1所述一种烟用増香保润剂1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的制备方法,其特征在于,后处理的方法为将反应液冷却至20-30℃后,过滤掉未反应的D-甘露糖和氨基酸,减压浓缩后经柱层析得产物。
3.权利要求1或2所述烟用保润剂1-L-色氨酸-1-脱氧-D-果糖的制备方法制备的化合物作为烟用保润剂的应用。
4.如权利要求3所述的应用,其特征在于:添加量为0.01‰、0.05‰、0.30‰、0.50‰、1.00‰或2.00‰。
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