CN111072732A - 一种甜味剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种甜味剂及其制备方法，采用天然海藻糖结构为α,α,1,1‑对接的葡萄二糖；天然海藻糖两个葡萄糖残基的2位羟基被氯原子取代，且构型同时翻转为S‑构型；两个葡萄糖残基中一个残基上的6位羟基被氯原子取代。本发明中，甜味剂甜度测试优于砂糖和海藻糖，甜味剂提高甜度，减少食品食糖添加量，无促进肥胖等优点，可广泛应用于食品饮料等的甜味添加剂，健康食用，食用安全。本发明提供了一种可行的制备工艺，通过引入易结晶的三苯甲基保护基，使得制备工艺全程可通过重结晶技术完成产品纯化。

Description

一种甜味剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及食品添加甜味剂领域，尤其涉及一种甜味剂及其制备方法。
背景技术
海藻糖是一种安全的天然糖化合物,常见于蘑菇类、海藻类、豆类、和某些海产品类等日常食用品中。化学结构上，海藻糖是两分子葡萄糖通过1，1-糖苷键对接而成，理论上有四种可能的化合物结构，但传统意义上常说的海藻糖通常为白色结晶，是两个葡萄糖分子以alfa,alfa-糖苷键1，1连接而构成非还原性双糖，自身性质非常稳定，在高温、高寒、高渗透压及干燥失水等恶劣环境条件下能在细胞表面形成独特的保护膜，有效地保护蛋白质分子不变性失活，许多对外界恶劣环境表现出非凡抗逆耐受力的物种，都与它们体内存在的海藻糖有直接的关系。这一独特的功能特性，使得海藻糖可以作为蛋白质药物、酶、疫苗和其它生物制品的活性保护剂、作为保持细胞活性的保湿类化妆品的重要成分、以及作为保持食品新鲜风味的独特配料。
已经证明，海藻糖作为天然食用甜味糖，其广泛使用不会造成蛀牙，还可抑制由砂糖所产生的不溶性牙菌斑的附着，对牙齿无不良影响。但海藻糖的甜度约为砂糖的45％，实践中面临着用量过大，增加食品加工环节成本的挑战。本发明专利的目的，就是通过改造海藻糖结构，发现既能提高甜度，又能保持海藻糖物化特性的新物质。
因此，如何用海藻糖制作为食品添加剂，是需要解决的问题。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种甜味剂及其制备方法。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种甜味剂，采用天然海藻糖结构为α,α,1,1-对接的葡萄二糖；天然海藻糖两个葡萄糖残基的2位羟基被氯原子取代，且构型同时翻转为S-构型；两个葡萄糖残基中一个残基上的6位羟基被氯原子取代；
其化学结构式为：
Figure BDA0002319184560000021
本发明，还提出一种关于上述甜味剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：S1：采用天然海藻糖结构为α,α,1,1-对接的葡萄二糖作为原料，采用大位阻的三苯甲基来实现选择性保护两个葡萄糖分子的伯羟基；
S2：利用两个葡萄糖分子间的α-糖苷键，实现2位的选择性硅醚化；；
S3：采用烷基化的固体酸，定量选择性地脱除一个葡萄糖单元上的三苯甲基，过滤、实现产物分离；
S4：以二氯亚砜为氯化剂，对酸敏感基团Tr和TBS直接氯化。
优选的，在S1中，包括以下步骤：
S11：将天然海藻糖结构为α,α,1,1-对接的葡萄二糖溶于无水二甲基甲酰胺DMF中，加入30个当量的三乙胺Et3N后再加入2.5个当量重新结晶过的三苯甲基氯TrCl，在室温反应1-4小时；
S12：再向反应液中加入三丁基氯硅烷TBSCl，室温继续反应1-4小时后倒入水相，用乙酸乙酯萃取，产物可在乙酸乙酯-甲基叔丁基醚MTBE体系中经过多次重结晶来纯化，得到化合物A。
优选的，在S2中，包括以下步骤：
S21：将化合物A溶于二氯甲烷，加入20个当量的三乙胺，再在冰水浴下加入6个当量的乙酸酐，室温继续反应1-4小时后倒入水相；
S22：用乙酸乙酯萃取，其产物在乙酸乙酯-甲基叔丁基醚MTBE体系中经过多次重结晶纯化，得到化合物B。
优选的，在S3中，包括以下步骤：
S31：将化合物B溶于二氯甲烷，加入0.5个当量的固体酸；
S32：在0℃条件下，继续反应1-4小时后过滤；
S33：向母液中加入3个当量的三乙胺，再加入1.5个当量乙酸酐，室温反应1-4小时后倒入水相，用乙酸乙酯萃取；
S34：萃取产物在乙酸乙酯-甲基叔丁基醚MTBE体系中经过多次重结晶来纯化得到化合物C。
优选的，在S4中，包括以下步骤：
S41：将化合物C溶于二氯甲烷，再加入20个当量的蒸馏过的氯化亚砜SOCl2；
S42：在0℃条件下，继续反应4-8小时后倒入水相，用MTBE萃取掉混杂的三苯甲醇，用乙酸乙酯萃取水相，得到产物；
S43：产物用甲基叔丁基醚MTBE洗涤多次至洗涤液中无紫外显色物质，得到化合物D；
S44：将化合物D溶于无水甲醇；
S45：在0℃条件下，加入1M的甲醇钠甲醇溶液直至溶液的pH值达到9-10之间；
S46：室温反应1-4小时后。加入酸性树脂Dowex-50中和至pH 7，过滤掉树脂；
S47：母液减压蒸干，糖浆在乙醇中慢慢结晶，得到产品。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明中，甜味剂甜度测试优于砂糖和海藻糖，分别是砂糖的75倍，海藻糖的167倍，该甜味剂具有提高甜度，减少食品食糖添加量，无促进肥胖等优点，可广泛应用于食品饮料等的甜味添加剂，健康食用，食用安全。
本发明中，改造的海藻糖不具有还原性，不能被一般的酶所分解，甚至是特异性的海藻糖酶也不能分解。在pH值为3.5～10.0范围的溶液中，保持1000℃、24h，分解率小于1％；其中，改造的海藻糖与蔗糖、麦芽糖一样可被小肠消化、吸收，对血糖值或胰岛素分泌几乎没有影响。同时，基于3T3L1前脂肪细胞的分化实验，改造的海藻糖没有促进脂肪细胞分化的功能，可以作为理想的有甜味但不会促进肥胖的甜味剂。
本发明提供了一种可行的制备工艺，通过引入易结晶的三苯甲基保护基，使得制备工艺全程可通过重结晶技术完成产品纯化。
附图说明
图1为本发明中甜味剂对3T3L1前脂肪细胞诱导分化的影响的油红染色图。
附图说明：Vehicle:空白；RSG：阳性对照，放大倍数为20倍。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
本发明提出的一种甜味剂，采用天然海藻糖结构为α,α,1,1-对接的葡萄二糖；天然海藻糖两个葡萄糖残基的2位羟基被氯原子取代，且构型同时翻转为S-构型；两个葡萄糖残基中一个残基上的6位羟基被氯原子取代；
其化学结构式为：
Figure BDA0002319184560000051
本发明中，甜味剂甜度测试优于砂糖和海藻糖，分别是砂糖的75倍，海藻糖的167倍，该甜味剂具有提高甜度，减少食品食糖添加量，无促进肥胖等优点，可广泛应用于食品饮料等的甜味添加剂，健康食用，食用安全。
实施例2
本发明还提出一种关于上述甜味剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
S1：采用天然海藻糖结构为α,α,1,1-对接的葡萄二糖作为原料，采用大位阻的三苯甲基来实现选择性保护两个葡萄糖分子的伯羟基；
S2：利用两个葡萄糖分子间的α-糖苷键，实现2位的选择性硅醚化；；
S3：采用烷基化的固体酸，定量选择性地脱除一个葡萄糖单元上的三苯甲基，过滤、实现产物分离；
S4：以二氯亚砜为氯化剂，对酸敏感基团Tr和TBS直接氯化。
在一个可选的实施例中，在S1中，包括以下步骤：
S11：将天然海藻糖结构为α,α,1,1-对接的葡萄二糖溶于无水二甲基甲酰胺DMF中，加入30个当量的三乙胺Et3N后再加入2.5个当量重新结晶过的三苯甲基氯TrCl，在室温反应1-4小时；
S12：再向反应液中加入三丁基氯硅烷TBSCl，室温继续反应1-4小时后倒入水相，用乙酸乙酯萃取，产物可在乙酸乙酯-甲基叔丁基醚MTBE体系中经过多次重结晶来纯化，得到化合物A。
其中，化合物A的特征13C核磁数据如下(单位：ppm)：18.4，25.9，64.5，70.0，71.8，74.4，77.2，86.8，100.0，126.2，128.2，129.2，143.9。
4、在一个可选的实施例中，在S2中，包括以下步骤：
S21：将化合物A溶于二氯甲烷，加入20个当量的三乙胺，再在冰水浴下加入6个当量的乙酸酐，室温继续反应1-4小时后倒入水相；
S22：用乙酸乙酯萃取，其产物在乙酸乙酯-甲基叔丁基醚MTBE体系中经过多次重结晶纯化，得到化合物B。
其中，化合物B的特征13C核磁数据如下(单位：ppm)：18.4，21.0，25.7，64.6，70.1，71.8，74.4，77.2，86.8，100.1，126.0，128.2，129.5，144.1，170.2。
在一个可选的实施例中，在S3中，包括以下步骤：
S31：将化合物B溶于二氯甲烷，加入0.5个当量的固体酸；
S32：在0℃条件下，继续反应1-4小时后过滤；
S33：向母液中加入3个当量的三乙胺，再加入1.5个当量乙酸酐，室温反应1-4小时后倒入水相，用乙酸乙酯萃取；
S34：萃取产物在乙酸乙酯-甲基叔丁基醚MTBE体系中经过多次重结晶来纯化得到化合物C。
其中，化合物C的特征13C核磁数据如下(单位：ppm)：18.4，20.7，21.0，25.9，62.7，64.4，69.2，71.4，71.5，73.1，75.1，86.8，99.9，126.2，128.0，129.2，143.9，170.2。
在一个可选的实施例中，在S4中，包括以下步骤：
S41：将化合物C溶于二氯甲烷，再加入20个当量的蒸馏过的氯化亚砜SOCl2；
S42：在0℃条件下，继续反应4-8小时后倒入水相，用MTBE萃取掉混杂的三苯甲醇，用乙酸乙酯萃取水相，得到产物；
S43：产物用甲基叔丁基醚MTBE洗涤多次至洗涤液中无紫外显色物质，得到化合物D；
S44：将化合物D溶于无水甲醇；
S45：在0℃条件下，加入1M的甲醇钠甲醇溶液直至溶液的pH值达到9-10之间；
S46：室温反应1-4小时后。加入酸性树脂Dowex-50中和至pH 7，过滤掉树脂；
S47：母液减压蒸干，糖浆在乙醇中慢慢结晶，得到产品。
其中，化合物D的特征13C核磁数据如下(单位：ppm)：20.7，21.0，44.3，58.8，62.7，68.2，68.7，69.1，70.2，70.6，71.1，94.3，94.9，170.2。
产品的特征13C核磁数据如下(单位：ppm)：44.4，61.9，62.2，70.4，73.3，74.1，74.5，77.0，94.4，95.2。
需要说明的是，本发明中，改造的海藻糖不具有还原性，不能被一般的酶所分解，甚至是特异性的海藻糖酶也不能分解。在pH值为3.5～10.0范围的溶液中，保持1000℃、24h，分解率小于1％；其中，改造的海藻糖与蔗糖、麦芽糖一样可被小肠消化、吸收，对血糖值或胰岛素分泌几乎没有影响。同时，基于3T3L1前脂肪细胞的分化实验，改造的海藻糖没有促进脂肪细胞分化的功能，可以作为理想的有甜味但不会促进肥胖的甜味剂。
综上，本发明提供了一种可行的制备工艺，通过引入易结晶的三苯甲基保护基，使得制备工艺全程可通过重结晶技术完成产品纯化。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种甜味剂，其特征在于，采用天然海藻糖结构为α,α,1,1-对接的葡萄二糖；天然海藻糖两个葡萄糖残基的2位羟基被氯原子取代，且构型同时翻转为S-构型；两个葡萄糖残基中一个残基上的6位羟基被氯原子取代；
其化学结构式为：
Figure FDA0002319184550000011
2.根据权利要求1所述的甜味剂，还提出一种关于上述甜味剂的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
S1：采用天然海藻糖结构为α,α,1,1-对接的葡萄二糖作为原料，采用大位阻的三苯甲基来实现选择性保护两个葡萄糖分子的伯羟基；
S2：利用两个葡萄糖分子间的α-糖苷键，实现2位的选择性硅醚化；；
S3：采用烷基化的固体酸，定量选择性地脱除一个葡萄糖单元上的三苯甲基，过滤、实现产物分离；
S4：以二氯亚砜为氯化剂，对酸敏感基团Tr和TBS直接氯化。
3.根据权利要求2所述的甜味剂制备方法，其特征在于，在S1中，包括以下步骤：
S11：将天然海藻糖结构为α,α,1,1-对接的葡萄二糖溶于无水二甲基甲酰胺DMF中，加入30个当量的三乙胺Et3N后再加入2.5个当量重新结晶过的三苯甲基氯TrCl，在室温反应1-4小时；
S12：再向反应液中加入三丁基氯硅烷TBSCl，室温继续反应1-4小时后倒入水相，用乙酸乙酯萃取，产物可在乙酸乙酯-甲基叔丁基醚MTBE体系中经过多次重结晶来纯化，得到化合物A。
4.根据权利要求3所述的甜味剂制备方法，其特征在于，在S2中，包括以下步骤：
S21：将化合物A溶于二氯甲烷，加入20个当量的三乙胺，再在冰水浴下加入6个当量的乙酸酐，室温继续反应1-4小时后倒入水相；
S22：用乙酸乙酯萃取，其产物在乙酸乙酯-甲基叔丁基醚MTBE体系中经过多次重结晶纯化，得到化合物B。
5.根据权利要求4所述的甜味剂制备方法，其特征在于，在S3中，包括以下步骤：
S31：将化合物B溶于二氯甲烷，加入0.5个当量的固体酸；
S32：在0℃条件下，继续反应1-4小时后过滤；
S33：向母液中加入3个当量的三乙胺，再加入1.5个当量乙酸酐，室温反应1-4小时后倒入水相，用乙酸乙酯萃取；
S34：萃取产物在乙酸乙酯-甲基叔丁基醚MTBE体系中经过多次重结晶来纯化得到化合物C。
6.根据权利要求5所述的甜味剂制备方法，其特征在于，在S4中，包括以下步骤：
S41：将化合物C溶于二氯甲烷，再加入20个当量的蒸馏过的氯化亚砜SOCl2；
S42：在0℃条件下，继续反应4-8小时后倒入水相，用MTBE萃取掉混杂的三苯甲醇，用乙酸乙酯萃取水相，得到产物；
S43：产物用甲基叔丁基醚MTBE洗涤多次至洗涤液中无紫外显色物质，得到化合物D；
S44：将化合物D溶于无水甲醇；
S45：在0℃条件下，加入1M的甲醇钠甲醇溶液直至溶液的pH值达到9-10之间；
S46：室温反应1-4小时后。加入酸性树脂Dowex-50中和至pH 7，过滤掉树脂；
S47：母液减压蒸干，糖浆在乙醇中慢慢结晶，得到产品。
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