CN1329381C - 糖精亚铁及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种新的化合物——糖精亚铁和及其制备方法。该方法以糖精和氧化亚铁或铁粉为原料，或以糖精钠和氯化亚铁或硫酸亚铁为原料，进行化学反应生成糖精亚铁，经热过滤之后，再进行结晶或重结晶过程，可生产出糖精亚铁结晶粉末或所要求大小(一定目数)的糖精亚铁晶体(六水合物)，烘干失水后为无水糖精亚铁。糖精亚铁属于食品添加剂中的甜味剂和铁质强化剂，可广泛用于各种加工食品中。

Description

糖精亚铁及其制备方法

本发明涉及一种新的化合物糖精亚铁及其制备方法。糖精亚铁包括无水糖精亚铁和糖精亚铁六水合物。无水糖精亚铁的化学命名为：邻磺酰苯(甲)酰亚胺亚铁，其结构式为

(I)，糖精亚铁六水合物的化学命名为：邻磺酰苯(甲)酰亚胺亚铁六水合物，其结构式为：

通常，糖精钠 作为食品添加剂中的甜味剂，它为无营养型甜味剂，并具有特征性的苦后味，使人对之望而生厌，难以接受。

糖精亚铁属于食品添加剂中的甜味剂和铁质强化剂，是营养型甜味剂，它既可以给人类补充机体所必需的微量元素铁，又具有极强的甜味。成人每天需要摄取16mg的铁元素，而糖精亚铁六水合物中铁元素含量为10.57％，无水糖精亚铁中铁元素的含量为13.29％，由此推算，成人每天食用糖精亚铁六水合物0.15g或无水糖精亚铁0.12g，即可满足人体正常生理的需求。按国家规定，糖精钠的最高使用量为每千克食品添加0.15g，按此规定类推，0.15g糖精亚铁六水合物可用于1.0千克食品，相当于45g蔗糖的甜度。可见，适量使用糖精亚铁作为营养强化剂和甜味剂，既能满足人体对铁的微量需求，又具有足够的甜味，因此，糖精亚铁是比糖精钠优越的营养型甜味剂。

本发明的目的在于提供一种新的化合物糖精亚铁，包括无水糖精亚铁和糖精亚铁六水合物。糖精亚铁具有营养价值，可作为食品添加剂中的铁质强化剂和甜味剂，能广泛用于各种加工食品、饮料中，并且，人们可直接含服，在含服时糖精亚铁可在口中缓慢溶解，有利于人体对微量元素铁的慢慢吸收且使用简单方便。

本发明的另一个目的在于提供一种制备糖精亚铁的方法。

本发明提供的糖精亚铁六水合物由含量不小于98％的糖精和氧化亚铁，或和铁粉进行化学反应；或由含量不小于98.5％的糖精钠和氯化亚铁，或和硫酸亚铁进行复分解反应而成。其结构式为

或烘干失水后为黄褐色粉末状的无水糖精亚铁

本发明提供的糖精亚铁采用如下的制备方法：

在反应釜中加水(或糖精亚铁母液)25-70份，再加氧化亚铁(FeO，以折纯计)1.3份，或铁粉(Fe，以折纯计)1份和糖精(C₇H₅O₃SN，以折纯计)6.5份，搅拌，加热、进行化学反应，然后进行结晶或重结晶而成糖精亚铁六水合物结晶粉末或所要求大小(一定目数)的糖精亚铁晶体(六水合物)，烘干，可得无水糖精亚铁。

或在反应釜中加水(或糖精亚铁母液)25-70份，再加氯化亚铁四水合物(FeCL₂·4H₂O，以折纯计)1份，或硫酸亚铁七水合物(FeSO₄·7H₂O，以折纯计)1.4份和糖精钠(C₇H₄O₃SNNa，以折纯计)2.4份，搅拌，加热，进行复分解反应，然后进行结晶或重结晶而成糖精亚铁六水合物结晶粉末或所要求大小(一定目数)的糖精亚铁晶体(六水合物)，烘干后可得无水糖精亚铁。

本发明糖精亚铁晶体(六水合物)为黄绿色单斜晶系晶体或结晶粉末，含量在98％以上，无味或略有芳香气味，甜味较强，其甜度约为食糖的300倍。  能溶于沸水，而在凉水中溶解缓慢。由于糖精亚铁具有营养价值，故人们可直接在口中含服，在含服过程中，糖精亚铁于口中缓慢溶化，有利于人体对微量元素的慢慢吸收，且使用方便简单。另外，在2000年5月15日美国政府发表最新致癌问题报告时，美国国家环境科学研究所指出，由于长期测试显示，高剂量的糖精导致老鼠患癌的情况并不适用于人类，所以，不再把糖精列为可能会致癌的物质。这样，糖精的食用安全性问题就获得了彻底解决。再则，因铁是有益于人体的必需微量元素，而糖精是无害的甜味剂，故此，它们的结晶——糖精亚铁是可以用作食品添加剂的，也就是说，它可用作食品添加剂中的甜味剂和铁质强化剂。

图I为糖精亚铁合成、结晶工艺流程图。

下面提供糖精亚铁单晶的X光衍射面探试验结果：

图2为X光衍射面探试验测试出的糖精亚铁晶体的晶胞图。图中六面体细线框表示一个晶胞。从图中可以看出糖精亚铁分子的空间排列和堆积状况。图中显示出了除氢原子外的所有原子及其空间立体位置。图中有4个糖精亚铁分子，  每个分子有一半在晶胞内，因此，每个晶胞包含1/2×4＝2个糖精亚铁分子，图中有2个水分子在晶胞内，有2个水在上面的晶面上，有2个水分子在下面的晶面上，由于两个晶胞共用一个晶面，因此晶面上的水分子只有1/2属于一个晶胞，  上下晶面上的共4个水分子中应有2个属于一个晶胞，加上一个晶胞内的2个水分子，  一个晶胞共拥有4个游离水分子，于是平均每个糖精亚铁分子拥有2个游离的结晶水分子，这样，加上4个与铁离子直接以化学键相连的结晶水分子，  每个糖精亚铁分子共拥有6个结晶水分子。由此可以证实糖精亚铁晶体为六水合物。

图3为X光衍射面探试验测试出的糖精亚铁晶体分子图。图中，以铁原子Fe1为中心，两边连接两个糖精根，并由氮原子N1、N1A连接，有4个水分子通过O4、O5、O4A、O5A与铁原子Fe1相连，另有两个水分子(O6、O6A为其氧原子)作为包裹水分子游离在附近，成为晶体分子的一部分。图中有14个碳原子、20个氢原子(因它是最小的原子，在图中未标注出元素符号)、2个氮原子、2个硫原子、12个氧原子、1个铁原子。从图中可以直观地看出，该图显示的糖精亚铁分子与本发明的糖精亚铁晶体的分子结构式 是一致的。也证实了糖精亚铁晶体为六水合物。

同时，由糖精亚铁晶体单晶的X光衍射面探结果表明，其分子式为C₁₄H₂₀O₁₂S₂FeN₂；分子量为528.29；晶格参数数据：a＝7.756(2)°A，b＝16.172(5)°A，c＝7.962(8)°A，β＝99.78(4)°，α＝γ＝90°，从而，可知糖精亚铁六水合物晶体为单斜晶系晶体。并且，该试验的优良指数为1.35，差数比为18.44，偏差R＝0.045，都是符合理论要求的实验参数。

图4为糖精亚铁晶体的差示扫描量热DSC图。

从该图中可以看出糖精亚铁在253.4℃时，开始融化，至282.4℃时完全融化，融程为253.4℃至282.4℃，在439.7℃时，开始氧化分解，于448.2℃时完全氧化分解。

下面结合实施例对本发明的内容进行详细的说明。

实施例1：

在玻璃反应釜中加入300ml蒸馏水，再加入99％的氯化亚铁(FeCl₂·4H₂O)20.1g，加热至沸腾，使氯化亚铁完全溶解，制成氯化亚铁溶液。在另一玻璃反应釜中加入100ml蒸馏水，再加入99％的糖精钠(C₇H₄O₃SNNa·2H₂O)48.7g，加热到沸腾，使糖精钠完全溶解，制成糖精钠溶液。将热糖精钠溶液全部倒入沸腾的氯化亚铁溶液中，搅拌一下，将盛热混合液的玻璃反应釜在室温下静置，并加盖玻璃片盖，自然放凉，则会自然结晶出黄绿色的糖精亚铁晶体。收集晶体(表面有附着水)52g，用水洗涤，在水中重结晶，所得晶体用水洗涤，真空抽滤后，将晶体离心甩干，使之失去表面附着水，得产品40.5g，经化验，  糖精亚铁六水合物的含量为99.1％，水份值为19.4％。预计糖精亚铁的价格比糖精钠的价格稍高，故从经济上来看，还是可行的。

采用同样的方法，用三氯化铁在溶液中与糖精钠反应，则形成橙黄色沉淀，干燥后可得粉末状的糖精铁，其结构式为 由于糖精铁为三价铁盐，二价铁易被人体吸收而三价铁不易被人体吸收，考虑到糖精铁实用性欠佳，故不作为本发明的特征加以保护。

实施例2：

在玻璃反应釜中加入300ml蒸馏水，再加入99％的硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)28.1g，加热至沸腾，使硫酸亚铁完全溶解，制成硫酸亚铁溶液。在另一玻璃反应釜中加入100ml蒸馏水，再加入99％的糖精钠(C₇H₄O₃SNNa·2H₂O)48.7g，加热至沸腾，使糖精钠完全溶解，制成糖精钠溶液。将热糖精钠溶液倒入沸腾的硫酸亚铁溶液中，搅拌一下，将盛热混合液的玻璃反应釜在室温下静置，并加盖玻璃片盖，自然放凉，则会自然结晶出黄绿色的糖精亚铁晶体。用水洗涤，真空抽滤后，将晶体离心甩干，使之失去表面附着水，得产品47.1g，经化验，  糖精亚铁六水合物的含量为98.6％，水份为19.3％。

实施例3：

在玻璃反应釜中加400ml蒸馏水，再加入折干89％的糖精50g和200目的铁粉9g，搅拌并加热，进行置换反应，当温度升至8D℃时，可以看到有许多微小气泡生成。该气体为氢气。保持温度80-90℃半小时，使大部分的物料进行反应，再加热并保持90-100℃半小时，使铁粉与糖精充分反应，反应液变为淡黄绿色，PH值为6.0，加活性炭2g，继续搅拌20分钟，保温85℃进行热过滤，将滤液移入结晶釜中，糖精亚铁溶液在PH＝6.0的微酸性状态下，湿度降到75℃时，降温速度减缓至每8-10分钟降温1℃，使糖精亚铁晶粒析出并生长，一直持续到温度下降为20℃时，把晶体与糖液分离，离心甩干，去除晶体表面附着水，可得糖精亚铁晶体51g，经化验，含量为99.2％，水份为：19.3％。

下面给出糖精亚铁的普通化学鉴定方法及其含量的测定方法：

糖精亚铁的鉴定方法：

取20mg糖精亚铁，40mg间苯二酚，置于烧杯中。加入0.5ml浓硫酸，  将该混合物在200℃的液体中加热3分钟，冷却后，加10ml蒸馏水和100ml4％的NaOH溶液，则形成有绿色荧光的液体，由此可以证明糖精的存在。

取糖精亚铁试样1g，加入100ml蒸馏水中，加热溶解，放凉，制成溶液。取糖精亚铁溶液5ml，加数滴硫化铵试液(TS-27)则产生黑色沉淀，该沉淀可溶于冷的稀盐酸试液(TS-117)中，并产生硫化氢气泡。取糖精亚铁溶液5ml，加铁氰化钾试液(TS-187)，即产生深蓝色沉淀，该沉淀不溶于稀盐酸(TS-117)，但可被氢氧化钠试液(TS-224)分解。取糖精亚铁溶液10ml，加氢氧化钠试液(TS-224)。即产生青白色沉淀，摇动后呈色迅速变为青色，进而变为棕色。由以上试验可以证明糖精亚铁溶液中有亚铁离子存在。

糖精亚铁的含量测定法：

准确称取经烘干的糖精亚铁试样500mg，置入一分液漏斗中，加10ml水和稀盐酸试液(TS-117)2ml，然后用由9份氯仿和1份乙醇(v/v)配成的混合溶剂，萃取沉淀的糖精，第一次用30ml溶剂，其余五次均用20ml，萃取液在蒸汽浴上蒸发至干(用吹风帮助干燥)，将残渣溶于75ml热水中，冷却，加酚酞试液(TS-167)3滴后，用0.1N的NaOH标准溶液进行滴定，同时，进行空白试验，  并应尽量避免各种误差，每1ml0.1N的NaOH标准溶液相当于无水糖精亚铁21.01mg。

Claims (3)

1、下述结构式(I)的无水糖精亚铁或结构式(II)的糖精亚铁六水合物：

2、一种制备如权利要求1所述结构式(I)的糖精亚铁或结构式(II)的糖精亚铁六水合物的方法，其特征包括以下步骤：

(1)在反应釜中加水或糖精亚铁母液25-70份，再加糖精6.5份和铁粉1份，搅拌并加热，进行化学反应。

(2)热过滤，

(3)进行结晶或重结晶，

(4)分离晶粒与母液，去除晶粒表面附着水，制得结构式(II)的糖精亚铁六水合物，

(5)将结构式(II)的糖精亚铁六水合物烘干，制得结构式(I)的糖精亚铁。

3、权利要求1化合物用作甜味剂和铁质强化剂。

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