CN104672284A - 一种抑菌型蔗糖脂肪酸酯的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抑菌型蔗糖脂肪酸酯的生产方法。该方法以三种脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯和蔗糖为原料，碳酸钾为催化剂，蔗糖脂肪酸酯为乳化剂，通过装置有高速剪切分散乳化均质器的反应釜，采用无溶剂法合成抑菌型蔗糖脂肪酸酯。在高剪切分散乳化均质器的高速剪切乳化作用下，加速物料的混合，短时间内达到微乳状态，使蔗糖脂肪酸酯合成体系反应更加均匀，能很快地达到共熔状态，提高反应速度，缩短反应时间，从而有效地提高反应产物蔗糖脂肪酸酯的转化率以及产物中蔗糖单酯和总酯的含量。

Description

一种抑菌型蔗糖脂肪酸酯的生产方法

技术领域

本发明涉及一种抑菌型蔗糖脂肪酸酯的其生产方法，属于化工领域。

背景技术

蔗糖脂肪酸酯(简称蔗糖酯)是一种性能优良且十分安全的非离子型表面活性剂，它作为一种世界卫生组织，联合国粮食组织，欧共体及日本，中国，美国等国均已批准的食品添加剂，可在食品中作为乳化剂，稳定剂，润湿剂，抑菌剂，在农业中作为水果保鲜剂，农药助剂和植物生长助进剂。由于蔗糖酯无毒性且应用范围广泛，因此，它的合成和应用研究备受人们关注。

目前，蔗糖酯的工业化合成方法，大都采用酯交换方法。工业上酯合成蔗糖酯又可分为溶剂法和无溶剂法两大类。用无溶剂法合成蔗糖酯，虽然无毒性，时间短，成本低，但反应体系中的蔗糖与脂肪酸甲酯(或乙酯)在单一脂肪酸皂体的作用下很难达到共熔，引起合成反应体系不均匀，较难达到均相水平，导致反应产物中蔗糖单酯以及蔗糖总酯含量不高，转化率较低。而单酯含量高的蔗糖酯产品在食品，医药、化工等许多领域应用很广，市场需求最大，所以极大地限制了无溶剂合成法的推广应用。

随着人们生活质量的提高，人们对食品安全问题的关注日益加强。随着人们生活质量的提高，人们对食品安全问题的关注日益加强。对能够抑制各种造成食品变质的微生物的新型化合物的需求呈上升的趋势。蔗糖酯是一种无毒，非皮肤刺激性，无嗅，无味，通用可再生的和廉价的原料进行生产，并可完全生物降解的新型抗菌活性衍生物。蔗糖酯中的脂肪酸链作为疏水基赋予了蔗糖酯表面活性剂抗菌杀虫活性。

目前，我国抑菌性蔗糖酯尚处于初步研究阶段，商业抑菌性蔗糖酯主要集中在日本，大部分用作罐装饮料的乳化稳定剂和抑制细菌孢子生成的抑菌剂。蔗糖酯的抑菌性能可用于容器装饮料的抑菌剂，防止罐装饮料的变败，日本三菱公司生产的RYOTO蔗糖酯系列产品中P-1670、P-570型对乳饮料中的耐热性芽孢的发芽，生育等具有很强的抑制作用，可有效的防止乳饮料的平酸性变质。

Ferrer等报道，蔗糖月桂酸酯浓度为4mg／mL时有腊样芽孢杆菌15％被抑制；Habulin等发现蔗糖脂肪酸酯能有效地抑制兰氏阳性菌，而对酵母菌的生长无抑制作用。Soichi等报道，含有长链脂肪酸残基(>C12)的蔗糖酯能抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的形成，特别是蔗糖豆蔻单酯(C14：HLB16)和蔗糖单棕榈酸酯(C16：HLB16)能在较低的浓度：0.001％，w／w)下显著抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的形成，可见蔗糖酯，这个食品加工过程中的添加剂和乳化剂有望成为食品中有毒细菌抑制剂。刘巧瑜研究发现0.09％的蔗糖月桂单酯能有效抑制蜡状芽孢杆菌，凝结芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌，嗜热芽孢杆菌，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长。

可见，随着对效控制食源性微生物病原菌的需要呈上升趋势，采用安全，无毒，可生物降解，具有独特抗菌活性的蔗糖脂肪酸酯作为食品加工过程中的保鲜剂和防腐剂有着巨大的发展前景。

从以上前人研究的成果，可知，蔗糖脂肪酸酯对微生物有抑菌效果只是蔗糖单酯，而二酯，三酯，多酯则无抑菌作用。不同的蔗糖单酯抑菌强弱也是不一样，而且每一种蔗糖单酯只对相应一两种微生物有抑制作用，抑菌谱都较窄，而不同蔗糖单酯组成的蔗糖酯可提供更加的宽松的环境要求和更广的抑菌谱。这是因为利用不同的蔗糖单酯各自优点，避开缺点，同时发挥各单体之间的协同增效作用，提高其抑菌的高效性，使产品在尽可能低用量情况下发挥最大的效能。

因此，要提高蔗糖酯的抑菌效果，一是要筛选出抑菌功能强的合成蔗糖酯原料，二是要生产合成出高含量的蔗糖单酯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题的是利用不同的蔗糖单酯各自优点，同时发挥各单体之间的协同增效作用，提高其抑菌的高效性，提供一种原料配方巧妙，配方含量合理，产品单酯含量高，产品产率高的合成抑菌型蔗糖脂肪酸酯的原料配方。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种工艺设计先进，工艺步骤合理，产品收率高，蔗糖单酯和总酯含量高，应用范围广的蔗糖脂肪酸酯的合成工艺方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种合成蔗糖脂肪酸酯的原料配方，其配方的种类及重量份如下：

蔗糖：50-400，棕榈酸甲酯或棕榈酸乙酯：20-40，月桂酸甲酯或月桂酸乙酯：20-40，肉豆蔻酸甲酯或肉豆蔻酸乙酯：10-20，碳酸钾：0.8-40，蔗糖脂肪酸酯(HLB15-16)：3-100。

所述的蔗糖脂肪酸酯为HLB值15-16的蔗糖棕榈酸酯或蔗糖月桂酸酯。蔗糖脂肪酸酯是由蔗糖单酯、蔗糖双酯、蔗糖三酯、及少量蔗糖多酯组成。根据各成分含量高低，其HLB值为1到16，蔗糖单酯含量越高，HLB值就越高，而蔗糖双酯和蔗糖三酯含量高，HLB值就越低。HLB为15-16的蔗糖脂肪酸酯，其蔗糖单酯含量达70％。本发明强调蔗糖脂肪酸酯的抑菌性，而只有蔗糖单酯具有抑菌性。采用HLB为15-16的蔗糖棕榈酸酯或蔗糖月桂酸酯作为乳化剂有以下优点：①这两种物质已商品化，有利于生产；②其单酯含量高；③其成分和所合成的蔗糖脂肪酸酯一致；④在产品纯化时，其仍然留在产品中，可提高产品单酯含量。

本发明为了解决上述问题，通过装置有高速剪切分散乳化均质机的反应釜，采用无溶剂法合成抑菌型蔗糖脂肪酸酯。其工艺步骤为：

①、将棕榈酸甲酯或棕榈酸乙酯、月桂酸甲酯或月桂酸乙酯、肉豆蔻酸甲酯或肉豆蔻酸乙酯加入装有高速剪切分散乳化均质器的反应釜，用电或蒸汽加热到60-100℃；

②、然后在搅拌下加入蔗糖脂肪酸酯，再加入碳酸钾，搅拌均匀，最后加入蔗糖，开动高速剪切乳化机至反应结束；

③、升温反应温度110-160℃，同时维持真空度在500-5000Pa，反应50-360分钟，得到蔗糖脂肪酸酯粗产品；

④、将蔗糖脂肪酸酯粗产品经水洗，有机溶剂萃取并去除皂体及催化剂等杂质，得到蔗糖脂肪酸酯纯化产品。

本发明同现有技术比具有以下优点及成果：1.本发明采用了三种脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯经一定配比组合而合成蔗糖酯，三种不同蔗糖脂肪酸单酯同时起作用，对环境的适应性大大增强，拓宽了抗菌谱，提高了蔗糖酯的抑菌能力。2.通过高剪切分散乳化均质器的高速剪切乳化作用，加速物料的混合，短时间内达到微乳状态，使蔗糖脂肪酸酯合成体系反应更加均匀，能很快地达到共熔状态，提高反应速度，缩短反应时间，有效地提高反应产物蔗糖脂肪酸酯的转化率以及产物中蔗糖单酯和总酯的含量，从而提高了蔗糖酯的抑菌能力。3.以蔗糖脂肪酸酯代替脂肪酸钾为乳化剂，解决了产品纯化难的问题。

具体实施方法

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释并不局限于以下实施例。

实施例1：

在装有高剪切分散乳化均质器的2升不锈钢反应釜中，加入棕榈酸甲酯30克、月桂酸甲酯30克、肉豆蔻酸甲酯15克，用电加热至70-90℃，并在搅拌下加入蔗糖棕榈酸酯(HLB15)50克，再加入碳酸钾10克，搅拌均匀后，启动高剪切分散乳化机，转速为5000转／分钟，最后加入蔗糖300克，升高温度至130℃，同时维持真空度700Pa，在高速乳化下反应120分钟，得到蔗糖酯粗产品。将粗产品降温到90℃，用丁酮和水作溶剂对蔗糖酯粗产物进行精制除去皂、蔗糖及少量残余的催化剂，提纯后的产品经80℃真空干燥3小时，得高纯蔗糖酯产品，产率为67.5％。经高效液相色谱分析，其蔗糖单酯含量为62.2％，蔗糖总酯含量为96.2％。

实施例2：

在装有高剪切分散乳化均质器的2升不锈钢反应釜中，加入棕榈酸甲酯20克、月桂酸甲酯20克、肉豆蔻酸甲酯10克，用电加热至70-90℃，并在搅拌下加入蔗糖棕榈酸酯(HLB16)20克，再加入碳酸钾18克，搅拌均匀后，启动高剪切分散乳化机，转速为8000转／分钟，最后加入蔗糖350克，升高温度至120℃，同时维持真空度1000Pa，在高速乳化下反应150分钟，得到蔗糖酯粗产品。将粗产品降温到90℃，用丁酮和水作溶剂对蔗糖酯粗产物进行精制除去皂、蔗糖及少量残余的催化剂，提纯后的产品经80℃真空干燥3小时，得高纯蔗糖酯产品，产率为63.4％。经高效液相色谱分析，其蔗糖单酯含量为68.3％，蔗糖总酯含量为97.7％。

实施例3：

在装有高剪切分散乳化均质器的2升不锈钢反应釜中，加入棕榈酸甲酯40克、月桂酸甲酯40克、肉豆蔻酸甲酯20克，用电加热至70-90℃，并在搅拌下加入蔗糖棕榈酸酯80克，再加入碳酸钾30克，搅拌均匀后，启动高剪切分散乳化机，转速为10000转／分钟，最后加入蔗糖400克，升高温度至125℃，同时维持真空度750Pa，在高速乳化下反应90分钟，得到蔗糖酯粗产品。将粗产品降温到90℃，用丁酮和水作溶剂对蔗糖酯粗产物进行精制除去皂、蔗糖及少量残余的催化剂，提纯后的产品经80℃真空干燥3小时，得高纯蔗糖酯产品，产率为58.5％。经高效液相色谱分析，其蔗糖单酯含量为69.7％，蔗糖总酯含量为96.8％。

实施例4：

在装有高剪切分散乳化均质器的2升不锈钢反应釜中，加入棕榈酸乙酯35克、月桂酸乙酯30克、肉豆蔻酸乙酯10克，用电加热至70-90℃，并在搅拌下加入蔗糖月桂酸酯(HLB15)40克，再加入碳酸钾25克，搅拌均匀后，启动高剪切分散乳化机，转速为3500转／分钟，最后加入蔗糖150克，升高温度至135℃，同时维持真空度1200Pa，在高速乳化下反应180分钟，得到蔗糖酯粗产品。将粗产品降温到90℃，用丁酮和水作溶剂对蔗糖酯粗产物进行精制除去皂、蔗糖及少量残余的催化剂，提纯后的产品经80℃真空干燥3小时，得高纯蔗糖酯产品，产率为75.2％。经高效液相色谱分析，其蔗糖单酯含量为58.4％，蔗糖总酯含量为96.3％。

实施例5：

在装有高剪切分散乳化均质器的2升不锈钢反应釜中，加入棕榈酸乙酯25克、月桂酸乙酯35克、肉豆蔻酸乙酯15克，用电加热至70-90℃，并在搅拌下加入蔗糖月桂酸酯(HLB15)90克，再加入碳酸钾35克，搅拌均匀后，启动高剪切分散乳化机，转速为15000转／分钟，最后加入蔗糖300克，升高温度至140℃，同时维持真空度650Pa，在高速乳化下反应100分钟，得到蔗糖酯粗产品。将粗产品降温到90℃，用丁酮和水作溶剂对蔗糖酯粗产物进行精制除去皂、蔗糖及少量残余的催化剂，提纯后的产品经80℃真空干燥3小时，得高纯蔗糖酯产品，产率为55.8％。经高效液相色谱分析，其蔗糖单酯含量为70.1％，蔗糖总酯含量为98.1％。

实施例6：

在装有高剪切分散乳化均质器的2升不锈钢反应釜中，加入棕榈酸乙酯35克、月桂酸甲酯30克、肉豆蔻酸乙酯20克，用电加热至70-90℃，并在搅拌下加入蔗糖月桂酸酯(HLB16)60克，再加入碳酸钾30克，搅拌均匀后，启动高剪切分散乳化机，转速为12000转／分钟，最后加入蔗糖250克，升高温度至125℃，同时维持真空度690Pa，在高速乳化下反应120分钟，得到蔗糖酯粗产品。将粗产品降温到90℃，用丁酮和水作溶剂对蔗糖酯粗产物进行精制除去皂、蔗糖及少量残余的催化剂，提纯后的产品经80℃真空干燥3小时，得高纯蔗糖酯产品，产率为68.6％。经高效液相色谱分析，其蔗糖单酯含量为69.7％，蔗糖总酯含量为97.5％。

Claims (4)

1.一种抑菌型蔗糖脂肪酸酯的生产方法，其配方的种类及重量份如下：

蔗糖：50-400，棕榈酸甲酯或棕榈酸乙酯：20-40，月桂酸甲酯或月桂酸乙酯：20-40，肉豆蔻酸甲酯或肉豆蔻酸乙酯：10-20，碳酸钾：0.8-40，蔗糖脂肪酸酯(HLB15-16)：3-100。

2.根据权利要求1所述的一种抑菌型蔗糖脂肪酸酯的生产方法，其特征是：所述的蔗糖脂肪酸酯是HLB为15-16的蔗糖棕榈酸酯或蔗糖月桂酸酯。

3.一种抑菌型蔗糖脂肪酸酯的生产方法，其工艺步骤如下进行：

①、将棕榈酸甲酯或棕榈酸乙酯、月桂酸甲酯或月桂酸乙酯、肉豆蔻酸甲酯或肉豆蔻酸乙酯加入装有高速剪切分散乳化均质器的反应釜，用电或蒸汽加热到60-100℃；

②、然后在搅拌下加入蔗糖脂肪酸酯，再加入碳酸钾，搅拌均匀，最后加入蔗糖，开动高速剪切乳化机至反应结束；

③、升温反应温度110-160℃，同时维持真空度在500-5000Pa，反应50-360分钟，得到蔗糖脂肪酸酯粗产品；

④、将蔗糖脂肪酸酯粗产品经水洗，有机溶剂萃取并去除皂体及催化剂等杂质，得到蔗糖脂肪酸酯纯化产品。

4.根据权利要求3所述的一种抑菌型蔗糖脂肪酸酯的生产方法，其特征是：所述的步骤②中，高速剪切乳化均质机转速在2500-30000转／分钟。