CN105693791A - 甜菊双糖苷晶型a、其制备方法、食品组合物及应用 - Google Patents

甜菊双糖苷晶型a、其制备方法、食品组合物及应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于甜味剂技术领域，尤其涉及一种甜菊双糖苷晶型A、其制备方法、食品组合物及应用，所述甜菊双糖苷晶型A使用Cu-Kα射线测量得到的X-射线粉末衍射分析，以度表示的2θ值至少在以度表示的2θ角至少在4.72，7.20，12.24，13.40，14.16，14.74，16.54，17.04，18.18和18.98处有明显的特征衍射峰。本发明运用XRPD、DSC、TGA、DVS等固体化学分析手段对所述晶型A进行了全面表征，发现所述晶型A具有结晶度高，稳定性好、水溶性好、吸湿性小等优点，适于更加广泛的运用领域。本发明涉及的制备方法简单，易于操作，选择性多，重现性好，可以稳定地获得目标晶型。

Description

甜菊双糖苷晶型A、其制备方法、食品组合物及应用
技术领域
本发明属于甜味剂技术领域，尤其涉及一种甜菊双糖苷晶型A、其制备方法、食品组合物及应用。
背景技术
甜叶菊属于小菊科植物，原产于南美巴拉圭与巴西接壤的阿曼拜山脉。叶中含有糖甙甜度为蔗糖的150-300倍。用它做低热食品，代替合成糖料，并用于治疗糖尿病、肥胖病、心脏病及防治小儿虫齿等。甜菊糖是指从甜叶菊中提取生产的白色粉末状甜菊糖苷，是一种纯天然、高甜度、零卡路里(零热值)的食品添加剂(甜味剂)、天然代糖。甜菊糖在人体内并不被人体小肠吸收，而是转换为不会被人体吸收的甜菊糖醇。甜菊糖是继蔗糖、甜菜糖之后的“第三糖源”,同时也是如今国际高倍甜味剂的第三大畅销的高倍甜味剂产品。
现已确定的甜叶菊甜味成分有9种：甜菊苷、甜菊双糖苷、甜菊糖A苷-甜菊糖F苷和杜克苷G。它们均属苷类化合物，具有相同苷元—甜菊醇(steviol)；区别仅在于苷键上结合糖的种类、数量和构型。因为它们都是带有甜味的苷类化合物，统称为甜菊糖(SteviolGlycosides)。其中，甜菊双糖苷是一种甜度约为蔗糖100倍的甜菊糖苷类化合物。甜菊双糖苷(Steviolbioside，STB)，其结构式如下式所示:
甜叶菊干叶中含量最高的是甜菊苷，其次是甜菊糖A苷和甜菊糖C苷。当然，不同地区产的甜叶菊中这些甜味成分的比例会发生变化，但大体的趋势是如此的。由于甜菊糖A苷相对于甜菊苷来说口感更佳，而被作为甜味剂已经被广泛用于饮料、食品和保健品中。甜菊糖A苷的多晶型现象已经得到了广泛的研究，文献名为“SingleCrystalGrowthandStructureDeterminationoftheNatural“HighPotency”SweetenerRebaudiosideA”和专利US20070292582A1、WO2010118218A1、CN103739639A和CN103739640A对甜菊糖A苷的多晶型现象均有报道。通过对这些多晶型研究发现：不同晶型不仅会影响其物理稳定性、溶解度、外观，甚至会影响其口感和甜度。
甜菊双糖苷具有与甜菊糖A苷相似的母体结构，其可能存在不同的多晶型现象。多晶型现象的存在可能影响产品品质。本领域迫切需要提供一种性能很好的晶型，例如结晶度高、吸湿性小、稳定性高的新晶型。同时，迫切需要提供上述晶型的制备方法和用途。
发明内容
本发明的目的之一在于：提供一种结晶度高、稳定性高、吸湿性小的甜菊双糖苷晶型A。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
甜菊双糖苷晶型A，所述晶型A使用Cu-Kα射线测得的X-射线粉末衍射分析，以度表示的2θ角至少在4.72，7.20，12.24，13.40，14.16，14.74，16.54，17.04，18.18和18.98处有明显的特征衍射峰。
作为一种改进，所述晶型A使用Cu-Kα射线测量得到的X-射线粉末衍射分析，以度表示的2θ值、误差范围为±1°，以表示的晶面间距d和以百分数表示的衍射峰的相对强度具有如下特征：
2θ d 相对强度％
4.72 18.7 100
7.20 12.3 21
8.50 10.4 7
12.24 7.2 38
13.40 6.6 43
14.16 6.3 13
14.74 6.0 44
15.76 5.6 7
16.12 5.5 28
16.54 5.4 14
17.04 5.2 15
18.18 4.9 27
18.98 4.7 20
20.12 4.4 15
22.14 4.0 6
22.68 3.9 14
23.14 3.8 8
24.34 3.7 9
24.62 3.6 7
25.78 3.5 9
26.22 3.4 6
32.58 2.7 7
作为一种改进，所述晶型A的差示扫描量热分析在50-150℃和250-280℃范围内有特征吸热峰。
作为一种改进，所述晶型A的热失重分析在270±10℃开始分解。
作为一种改进，所述晶型A有如图4所示的动态水分吸附(DVS)图谱，在相对湿度为0-20％范围内，其吸收水分的质量百分数在0-4.2％，在相对湿度为20-40％范围内，其吸收水分的质量百分数在4.2-9.5％，在相对湿度40％以上，其吸收水分的质量百分数在9.5-11.5％，其吸收水分的质量百分数波动范围较小。
作为一种改进，所述晶型A有如图5所示形貌特征。
本发明的目的之二在于：提供一种工艺简单、易于操作、稳定性高和流动性好的甜菊双糖苷晶型A的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
甜菊双糖苷晶型A的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混悬：在0-100℃温度范围内，将甜菊双糖苷与溶剂混合0.1-48h，得到混悬溶液；
(2)过滤：在0-100℃温度范围内，将混悬溶液过滤或离心，得到白色固体，干燥，即得甜菊双糖苷晶型A；
(3)冷却：步骤(2)过滤或离心后的澄清溶液，冷却至0-50℃，析出白色固体，过滤，将所述白色固体干燥，即得甜菊双糖苷晶型A；
(4)挥发：步骤(2)过滤或离心后的澄清溶液，置于0-100℃温度范围内挥发，析出白色固体，过滤，将所述白色固体干燥，即得甜菊双糖苷晶型A。
作为一种改进，步骤(1)中，所述甜菊双糖苷晶型A的干物质纯度为50-100％。
作为一种改进，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、乙腈、丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、乙酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯、三丁甲基乙醚、四氢呋喃、硝基甲烷或甲苯中的一种或两种以上。
本发明的目的之三在于：提供一种含有所述甜菊双糖苷晶型A的食品组合物。
本发明的目的之四在于：提供所述甜菊双糖苷晶型A及其制备方法在食品、饮料及药品中的应用。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明提供的甜菊双糖苷晶型A的制备方法，其工艺简单、易于操作、可通过多种方法制得甜菊双糖苷晶型A，且制得的产品结晶度高、吸湿性低、稳定性高、水溶性好。
附图说明
图1是本发明提供的甜菊双糖苷晶型A的X-射线粉末衍射(XRPD)图；
图2是本发明提供的甜菊双糖苷晶型A的差示扫描量热分析(DSC)图；
图3是本发明提供的甜菊双糖苷晶型A的热失重分析(TG)图；
图4是本发明提供的甜菊双糖苷晶型A的动态水分吸附(DVS)图；
图5是本发明提供的甜菊双糖苷晶型A的偏光照片；
图6是本发明提供的甜菊双糖苷晶型A在干燥前后的X-射线粉末衍射(XRPD)比较图；
图7是本发明提供的甜菊双糖苷晶型A在40℃、湿度75％的条件下储存半年的X-射线粉末衍射(XRPD)比较图；
图8是本发明提供的甜菊双糖苷晶型A在40℃、湿度75％的条件下储存半年的高效液相(HPLC)比较图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
在室温条件下，将20g物质纯度为99.5％的甜菊双糖苷加入100mL甲醇中，搅拌12h后，过滤得到白色固体，白色固体于25℃下真空干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例二
在50℃条件下，将30g物质纯度为99.5％的甜菊双糖苷加入100mL甲醇中，搅拌12h后，过滤得到白色固体，白色固体于25℃下真空干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例三
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入100mL甲醇中，搅拌12h后，过滤得到白色固体，白色固体于25℃下真空干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例四
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入50mL乙醇中，搅拌12h后，过滤得到白色固体，白色固体于25℃下真空干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例五
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入50mL乙醇中，搅拌1h后，过滤得到白色固体，白色固体于25℃下真空干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例六
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入50mL乙醇中，搅拌1h后，过滤得到白色固体，白色固体于50℃下鼓风干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例七
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入600mL乙醇中，搅拌1h后，趁热过滤后的澄清溶液，快速冷却至室温，静置12h，析出大量晶体，过滤后于50℃下鼓风干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例八
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入1000mL乙醇-水(1:1，v:v)中，搅拌30min后，趁热过滤后的澄清溶液，快速冷却至室温，静置12h，析出大量晶体，过滤后于50℃下鼓风干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例九
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入1000mL乙醇-水(1:1，v:v)中，搅拌30min后，趁热过滤后的澄清溶液，以0.1℃/min的降温速率降至室温，静置10h，析出大量晶体，过滤后于50℃下鼓风干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例十
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入1000mL乙醇-水(1:1，v:v)中，搅拌30min后，趁热过滤后的澄清溶液，以0.1℃/min的降温速率降至室温，静置10h，析出大量晶体，过滤后于50℃下鼓风干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例十一
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入1000mL乙醇-水(1:1，v:v)中，搅拌30min后，趁热过滤后的澄清溶液，以0.5℃/min的降温速率降至室温，静置10h，析出大量晶体，过滤后于50℃下鼓风干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例十二
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入1000mL乙醇-水(1:1，v:v)中，搅拌30min后，趁热过滤后的澄清溶液，于50℃条件下自然挥发，析出大量晶体，过滤后于50℃下鼓风干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例十三
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入1000mL乙醇-水(1:1，v:v)中，搅拌30min后，趁热过滤后的澄清溶液，于25℃减压挥发，析出大量晶体，过滤后于50℃下鼓风干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例十四
在50℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入1000mL乙醇-水(1:1，v:v)中，搅拌30min后，趁热过滤后的澄清溶液，于25℃减压挥发，析出大量晶体，过滤后于50℃下鼓风干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例十五
在80℃条件下，将100g物质纯度为99％的甜菊苷加入1000mL水中，逐渐滴入1M的氢氧化钠水溶液，水解1h，用1.33M柠檬酸中和到pH6，析出白色固体，搅拌2h后，冷却至室温，过滤，过滤后的固体于25℃真空干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例十六
在0℃条件下，将20g物质纯度为99.5％的甜菊双糖苷加入100mL甲醇中，搅拌12h后，过滤得到白色固体，白色固体于25℃下真空干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
实施例十七
在100℃条件下，将40g物质纯度为80％的甜菊双糖苷加入600mL乙醇中，搅拌0.1h后，趁热过滤后的澄清溶液，快速冷却至室温，静置12h，析出大量晶体，过滤后于50℃下鼓风干燥，得甜菊双糖苷晶型A。
对上述实施例制得的甜菊双糖苷晶型A进行X-射线粉末衍射分析(XRPD)、差示扫描量热分析(DSC)、热失重分析(TG)、动态水分吸附分析(DVS)等。
XRPD分析：其采用德国布鲁克仪器有限公司BrukerD8GdvGnce型的衍射仪于室温进行检测，采用Cu–Kα射线2θ角扫描从3度到40度，扫描速度为0.2度/秒。其分析结果见图1，XRPD谱图显示上述实施例制得的甜菊双糖苷晶型A具有良好的结晶度。
在样品粉末X-射线粉末衍射图谱中，由特定晶型得到的衍射谱图往往是特征性的。因为结晶条件、粒径、混合物的相对含量和其它测试条件的差异，衍射谱图可能会产生择优取向效果，从而导致谱图中某些谱带(尤其是在低角度)的相对强度发生变化。因此，衍射峰的相对强度对所针对的晶体并非是特征性的，判断是否与已知的晶型相同时，更应该注意的是峰的位置而不是它们的相对强度。另外，判断晶型是否一样时应注意保持整体观念，因为并不是一条衍射线代表一个物相，而是一套特定的“d-I/I1”数据才代表某一物相。还应指出的是，在混合物的鉴定中，由于含量下降等因素会造成部分衍射线的缺失，此时，无需依赖高纯试样中观察到的全部谱带，甚至一条谱带也可能对给定的晶体是特征性的。
DSC分析：其采用美国铂金埃尔默公司的DSC8500型差示扫描量热仪进行检测，气氛为氮气，加热速度为10摄氏度/分钟。其分析结果见图2。
TG分析：其采用德国耐驰公司的NetzschTG209F3型热重分析仪检测，温度范围：30-400℃，扫描速率：10K/min，吹扫气：25mL/min。其分析结果见图3。
DVS分析：其采用英国SMS仪器公司DVSIntrinsic型动态水分吸附仪进行测定，测定温度：25℃；相对湿度：0-95％。其分析结果见图4。上述实施例制得的甜菊双糖苷晶型A略有吸湿性，在正常储存(40％-80％RH)条件下吸湿性仅为1％，相对于其他糖类来说，吸湿性较低。
偏光照片：其采用上海长方光学仪器有限公司的XPV-400E偏光显微镜进行实验，测试放大倍数：5倍。其分析结果见图5。偏光照片显示，上述实施例制得的甜菊双糖苷晶型A为柱状晶体，具有良好的形貌特征。
对上述实施例制得的甜菊双糖苷晶型A，在105℃干燥一天后进行XRPD分析，其分析结果见图6。从图6中可以看出其晶型不变，晶型稳定性好。
对上述实施例制得的甜菊双糖苷晶型A，在40℃、RH75％条件下储存半年，其分析结果见图7。从图7中可以看出其晶型不变，说明该晶型在高湿条件下物理稳定性好。
HPLC分析：其采用美国安捷伦科技有限公司的1260infinity液相色谱仪测定。样品溶液配制方法：精确称量25-50毫克甜菊双糖苷晶型A样品，放入25毫升的容量瓶中，然后加入水-乙腈(7：3，v/v)溶液，进行溶解并定容至刻度。磷酸钠缓冲液(规格：10mmol/L，pH值：2.6)的配置方法：将2.76克磷酸二氢钠溶解到2升水中，加入磷酸，将pH值调至2.6。色谱柱：Phenomenex公司的LunG5μC18(2)100A型色谱柱。进样量：5μl。流速：1.0mL/min。柱温：40℃。检测器：210nm紫外检测。流动相：乙腈和磷酸钠缓冲液(规格：10mmol/L，pH值：2.6)的比例为32：68。分析结果见图8，上述实施例制得的甜菊双糖苷晶型A，具有好的化学稳定性，HPLC分析显示在40℃、RH75％条件下储存半年后，其纯度仍高达98.8％，说明该晶型在高湿条件下化学稳定性好。
上述实施例制得的甜菊双糖苷晶型A，具有很好的重现性，并且水溶性稳定，约为0.1583mg/mL。
上述实施例中所用的甜菊双糖苷原料由山东诸城浩天药业有限公司提供。
本发明提供的甜菊双糖苷晶型A可作为甜味剂应用于食品、饮料及药品中。
本发明提供的甜菊双糖苷晶型A的制备方法可应用于食品、饮料及药品的制备工艺中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.甜菊双糖苷晶型A，其特征在于，所述晶型A使用Cu-Kα射线测得的X-射线粉末衍射分析，以度表示的2θ角至少在4.72，7.20，12.24，13.40，14.16，14.74，16.54，17.04，18.18和18.98处有明显的特征衍射峰。
2.如权利要求1所述的甜菊双糖苷晶型A，其特征在于，所述晶型A使用Cu-Kα射线测量得到的X-射线粉末衍射分析，以度表示的2θ值、误差范围为±1°，以表示的晶面间距d和以百分数表示的衍射峰的相对强度具有如下特征：
2θ d 相对强度％ 4.72 18.7 100 7.20 12.3 21 8.50 10.4 7 12.24 7.2 38 13.40 6.6 43 14.16 6.3 13 14.74 6.0 44 15.76 5.6 7 16.12 5.5 28 16.54 5.4 14 17.04 5.2 15 18.18 4.9 27 18.98 4.7 20 20.12 4.4 15 22.14 4.0 6 22.68 3.9 14 23.14 3.8 8 24.34 3.7 9 24.62 3.6 7 25.78 3.5 9 26.22 3.4 6 32.58 2.7 7
3.如权利要求1所述的甜菊双糖苷晶型A，其特征在于，所述晶型A的差示扫描量热分析在50-150℃和250-280℃范围内有特征吸热峰。
4.如权利要求1所述的甜菊双糖苷晶型A，其特征在于，所述晶型A的热失重分析在270±10℃开始分解。
5.如权利要求1所述的甜菊双糖苷晶型A，其特征在于，所述晶型A的动态水分吸附分析在相对湿度为0-20％范围内，其吸收水分的质量百分数在0-4.2％，在相对湿度为20-40％范围内，其吸收水分的质量百分数在4.2-9.5％，在相对湿度为20-40％范围内，其吸收水分的质量百分数在9.5-11.5％。
6.甜菊双糖苷晶型A的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混悬：在0-100℃温度范围内，将甜菊双糖苷与溶剂混合0.1-48h，得到混悬溶液；
(2)过滤：在0-100℃温度范围内，将混悬溶液过滤或离心，得到白色固体，干燥，即得甜菊双糖苷晶型A；
(3)冷却：步骤(2)过滤或离心后的澄清溶液，冷却至0-50℃，析出白色固体，过滤，将所述白色固体干燥，即得甜菊双糖苷晶型A；
(4)挥发：步骤(2)过滤或离心后的澄清溶液，置于0-100℃温度范围内挥发，析出白色固体，过滤，将所述白色固体干燥，即得甜菊双糖苷晶型A。
7.如权利要求6所述的甜菊双糖苷晶型A的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述甜菊双糖苷的干物质纯度为50-100％。
8.如权利要求6所述的甜菊双糖苷晶型A的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、乙腈、丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、乙酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯、三丁甲基乙醚、四氢呋喃、硝基甲烷或甲苯中的一种或两种以上。
9.食品组合物，其特征在于，所述食品组合物含有权利要求1-3任一项所述的甜菊双糖苷晶型A。
10.如权利要求1-3任一项所述的甜菊双糖苷晶型A及其制备方法在食品、饮料及药品中的应用。
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