蔗糖酯的合成研究进展.
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蔗糖酯是一种性能优良的非离子表面活性剂,它广泛应用于医药、食品、生物工程酶制剂、日化、农业等领域,由于其用途不断被开发,市场潜力巨大,极具发展前景。
一、应用领域广泛食品工业方面蔗糖酯是一种可食用的表面活性剂,联合国粮农组织和世界卫生组织早在20世纪60年代和80年代分别批准它作为食品乳化剂用于多种食品中。
目前,蔗糖酯已成为全球仅次于单甘油酯、山梨醇酯和丙二醇酯的第四大食品乳化剂品种;作为糖果压片润滑剂可替代传统的滑石粉、硬酯酸镁、单甘酯、微晶纤维素等;根据蔗糖酯分子量不同,常与卵磷脂合用作为制造巧克力、糖果的粘度调节剂;蔗糖酯有促进和阻碍结晶的双重作用,可防止糖类及亲油性表面活性剂在水相结晶;蔗糖酯具有明显的抗老化功能,应用于多种食品中;另外,它还可以用作食品发泡剂、杀菌剂、抗氧剂等。
近年来研究发现,高酯化的蔗糖酯具有良好的保健作用。
高酯化蔗糖酯进入体内后,能以胶束的形式将血液中的胆固醇带出体外,因此可防治和治疗多种心血管疾病。
另外,蔗糖多酯具有食用油脂的表观性能和口感,食用后不产生热量,是理想预防和控制肥胖的食品。
作为理想的减肥和治疗与预防高胆固醇疾病的食品添加剂,该产品受到许多国家的重视并加以推广,如美国已研制出蔗糖多酯-维生素胶囊,推荐给各年龄段的人长期服用。
因此,蔗糖多酯作为一种功能性保健食品,具有非常光明的发展前景。
医药工业方面蔗糖酯不仅具有优良的表面活性,同时与药物有良好的配伍作用,可加快药物释放速度、促进分散均匀、防止结晶沉淀,并能延长药物保质期限。
因此,它可作为乳化剂、分散剂、增溶剂、稳定剂、增稠剂、粘合剂、润滑剂等用于多种药物的助剂,使肠溶包衣在胃液中稳定,并在肠液中可完全溶解。
另外,蔗糖酯作为静脉注射液,可降低血清中的胆固醇。
日化工业方面蔗糖酯具有良好的洗涤性能,尽管在常温下的去污能力不及十二烷基苯磺酸钠和聚氧乙醚类表面活性剂,但由于无毒、无臭,可配制蔬菜、水果的清洗剂或婴幼儿与孕妇用洗洁精等。
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1. 蔗糖酯化。
将蔗糖与脂肪酸反应,在酸性催化剂的作用下,生成蔗糖酯。
脂肪酶催化糖酯合成反应的研究进展摘要:脂肪酶催化糖酯的合成通常是在低水活度的有机溶剂中进行的,以使反应朝着合成方向而不是水解方向进行。
这篇综述主要讨论了在非水介质中脂肪酶催化糖酯合成的各种影响因素,主要有底物(糖和脂肪酸)的性质和浓度的影响;溶剂的影响;水活度的影响;温度的影响。
关键词:糖酯脂肪酶温度水活度非水介质1前言糖酯是一类无臭,无味,无刺激性,易被生物降解的非离子表面活性剂。
这些特性使其在食品,化工,医药等领域具有极其诱人的应用前景。
糖酯是通过糖和脂肪酸的酯化反应形成的,反应方程式如下:在工业生产中,在化学催化剂的作用下,可以通过酯交换反应来合成糖酯。
但是,这个反应需要100的温度和低压的环境。
而且催化反应的选择性差,有很多的副产物合成,包含有不同程度酯化和酰化的异构混合物。
整个合成反应的条件苛刻,产物需要困难的多步分离。
酶法合成克服了上述缺点,反应条件温和,由于酶具有高度的立体选择性,区域专一性,和位置选择性,可以合成光学纯的糖酯;产品易于纯化,色泽浅;耗能少,设备投资小,对环境无污染,产品质量好,产量高。
糖酯的合成既可以通过酶法合成,也可以通过化学方法合成。
综合各种因素来看,酶法合成有着更显著的优势。
这篇综述主要总结了在脂肪酶合成糖酯过程中,脂肪酶,温度,溶剂,水活度,反应物对于合成反应的影响。
2脂肪酶脂肪酶主要存在于植物种子,动物肝脏和微生物中。
脂肪酶通常在水相中催化甘油酯水解为甘油和脂肪酸,但是在非水介质中可以催化糖酯的合成。
不同种类的脂肪酶氨基酸序列可能有较大的差别,但是具有相似的三维构象(相似的折叠方式和活性中心)。
脂肪酶仅仅在疏水溶剂和水溶液的界面之间是有活性的,这与它的活性中心的构象有关。
脂肪酶拥有亲核试剂—组氨酸—酸式残基组成的三元集团,这个三元集团是Ser-His-Glu或者Ser-His-Asp。
脂肪酶的活性中性被一个螺旋片段所包围(又称为“盖子结构域”),使得脂肪酶的活性中心不易被溶剂和底物接近。
蔗糖脂肪酸酯(蔗糖酯;脂肪酸蔗糖酯)Sucrose fatty acid esters (SE)——————浙江迪耳有限公司郑海平一、蔗糖酯的制备蔗糖酯是由蔗糖和食用脂肪酸经过酯交换反应而制成。
蔗糖的—OH(羟基)亲水基,脂肪酸的碳链部分为亲油基制得的乳化剂,因蔗糖上有8个—OH基,故可接1—8个脂肪酸,其酯化的产物即有单酯、双酯、三酯、多酯。
单酯含量越多,HLB值越高;双酯、三酯、多酯含量越多,HLB值越低。
由此,我们可以知道,蔗糖酯具有广泛的HLB值,产品型号有S-1~S-16。
蔗糖酯作为一种安全高效的非离子型表面活性剂,在食品行业中得到广泛的应用。
蔗糖酯的制造流程如下:蔗糖酯化反应蔗糖酯脂肪酸化学结构式为:CH2COOR CH2OH* OH O H HOH H O H HO CH2OH*OHH OH OH H*能与脂肪酸结合成二酯或三酯的羟基位置。
分子式:(RCOO)nC12H12O3(OH)8-n,其中:R 脂肪酸的羟基;n 蔗糖的羟基酯化数。
(以蔗糖单硬脂酸酯计,R=C17H35,分子式为C30O12H56,分子量608.76)二、蔗糖酯S系列产品质量指标三、蔗糖酯S系列产品规格型号四、蔗糖酯的物化性能1、蔗糖酯是一种乳白色至黄褐色粉末。
无臭无味。
2、在水中分散或溶解,溶于氯仿,易溶于热的乙醇、丙二醇等有机溶剂。
3、弱酸、弱碱条件下稳定。
4、强酸强碱下易分解,在PH值低于4.2时不稳定,温度高于141℃时开始分解。
5、蔗糖酯属于非离子型表面活性剂,由于分子中有强亲水性的蔗糖残基团和亲油性的硬脂酸基团,因而是一种优良的食品乳化剂。
6、蔗糖酯对人具有极高的安全性,无毒,不刺激皮肤和黏膜。
而且,在人体内,经酶解作用,蔗糖酯可水解为蔗糖和脂肪酸,前者再进一步分解为葡萄糖和果糖,具有一定的营养作用。
五、蔗糖酯的作用1、乳化作用1.1蔗糖酯是一种非离子表面活性剂,可以在水油界面产生吸附,形成界面膜,在这种界面膜中,蔗糖酯按其分子内极性发生定向排列,即亲油部分伸向油,而亲水部分朝向水定向排列。
综合实习报告专业:轻化工程学号:081058059 姓名:许雨田一、课题名称1、制造高品质白糖和精制糖的主要工艺方法研究2、在纸浆模塑中填加白泥的研究分析课题一:制造高品质白糖和精制糖的主要工艺方法研究主题词(关键词)——白糖、蔗糖、砂糖、精制糖、精糖、工艺、装置、制造编写检索式——(白糖+蔗糖+砂糖+精制糖+精糖)*(制造+工艺+装置)分析课题二:在纸浆模塑中填加白泥的研究主题词(关键词)——纸浆模塑白泥助留剂编写检索式——纸浆*模塑 *(白泥 +助留剂)(如果“纸浆模塑”是连在一起的专业表达,就不要拆成两个检索词,当然检索式中也不要多个“*”的)二、检索工具期刊:《中文科技期刊数据库》、《中国期刊全文数据库》、《数字化期刊》学位论文:中国优秀硕士论文数据库、中国学位论文数据库会议文献:中国重要会议论文全文数据库、中国会议论文全文数据库成果(科技报告):国家科技成果数据库、中国科技成果数据库图书:超星数字图书馆、馆藏图书目录、任一其他图书馆的图书目录专利、标准、搜索引擎:中国知识产权局专利数据库、国道标准库、百度或谷歌搜索引擎等三、检索结果(要求写出检索过程及检索结果;检索过程即检索策略的体现,具体为检索字段、检索式、检索时间限制、检中条数等方面;检索结果请选择与课题密切相关的文献,每一数据库列出3-5条)期刊:1、《中文科技期刊数据库》(维普,)检索过程:高级检索检索字段:M=题名或关键词检索式: 蔗糖*工艺检索时间限制:1989-2010检中条数:201条结果:(列出3-5条)1/3【题名】蔗糖酶的提取工艺及性质研究【作者】梁敏李楠楠邹东恢【机构】齐齐哈尔大学化学与化学工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006【刊名】湖北农业科学.【年】2010【卷】NO.49【期】09【页码】2218-22202/3【题名】O/A及电解催化藕合工艺在甘蔗糖厂酒精废液生物处理中的应用研究【作者】周盛罗济文【机构】玉林师范学院化学与生物系【刊名】玉林师范学院学报.【年】2009【期】053/3【题名】一种改进的甘蔗糖厂亚硫酸法新工艺【作者】高正卿陈勇何桂源李亚昆秦牧【机构】云南省轻工业科学研究院,昆明650034【刊名】中国糖料.【年】2010【卷】NO.125【期】03【页码】54-55+572、《中国期刊全文数据库》(cnki,)检索过程:高级检索检索字段:题名检索式:蔗糖*工艺检索时间限制:1989-2010年检中条数:73条结果:(列出3-5条)2/1【题名】一种改进的甘蔗糖厂亚硫酸法新工艺【作者】高正卿;陈勇;何桂源;李亚昆;秦牧;【机构】云南省轻工业科学研究院【刊名】中国糖科【年】2010【卷】NO.125【期】03【页码】54-55+572/2【题名】蔗糖生产过程中灰分脱除工艺研究【作者】李鑫;袁超;姜志红;李凯;曾庆轩;【机构】河南农业大学理学院;北京理工大学机电工程学院【刊名】食品科学【年】2009【卷】V.30;NO.351【期】02【页码】84-872/3【题名】微波辅助提取甘蔗糖分的工艺研究【作者】陈家权;穆星宇;廖子夙;秦波;【机构】广西大学机械工程学院;广西机械工业研究院;【刊名】食品与机械【年】2008【卷】NO.127【期】05【页码】57-59+663、《数字化期刊》(万方,)检索过程:高级检索检索字段:标题检索式:蔗糖*工艺检索时间限制:1989-2010年检中条数:149结果:(列出3-5条)3/1【题名】蔗糖多酯合成工艺的响应面法优化【作者】刘钟栋【机构】河南工业大学粮油食品学院【刊名】农业机械学报【年】2008【卷】NO.39【期】023/2【题名】超滤膜系统在甘蔗糖精炼工艺中的应用【作者】扶雄;于淑娟;周重吉【机构】华南理工大学,食品与生物工程学院【刊名】华南理工大学学报(自然科学版)【年】2003【卷】NO.31【期】113/3【题名】无溶剂法合成蔗糖硬脂酸酯的工艺研究【作者】章亚东;高晓蕾;蒋登高;刘诗飞;王自健; 【机构】郑州大学化工学院,【刊名】高校化学工程学报【年】2002【卷】NO.16【期】05学位论文:1、《中国优秀博士论文数据库》(cnki,)检索过程:标准检索检索字段:题名检索式:蔗糖*(制造+工艺+装备)检索时间限制:1989-2010检中条数:21条结果:(列出3-5条)1-1题名:蔗糖酯的区域选择性合成、结构分析与物化性能作者:王庆辉学位授予单位:大连理工大学导师:杨锦宗;张淑芬论文级别:博士学科专业名称:应用化学学位年度:20081-2题名:棉花蔗糖合成酶基因(Sucrose Synthase 3)启动子结构、功能及其调控分析作者:阮孟斌学位授予单位:海南大学导师:彭明论文级别:博士学科专业名称:植物分子遗传学位年度:20081-3题名:甜菜氮素同化与蔗糖代谢机理研究及其人工调控作者:陈志英学位授予单位:东北农业大学导师:马凤鸣论文级别:博士学科专业名称:作物栽培学与耕作学学位年度:20082、《中国学位论文数据库》(万方,)检索过程:高级检索检索字段:标题检索式:蔗糖*(制造+工艺+装备)检索时间限制:1989-2010检中条数:13条结果:(列出3-5条)2-1题名:三氯蔗糖的合成新工艺研究作者:董海;学位授予单位:郑州大学论文级别:硕士学位年度:2001作者专业:有机化学2-2题名:甜味剂三氯蔗糖的合成工艺研究作者:季红娟;学位授予单位:中国石油大学(华东)论文级别:硕士学位年度:2007作者专业:应用化学;2-3题名:三氯蔗糖的合成工艺研究作者:陆正清;学位授予单位:东南大学论文级别:硕士学位年度:2006作者专业:应用化学会议文献:1、《学术会议论文数据库》(万方)检索过程:高级检索检索字段:标题检索式:蔗糖*工艺检索时间限制:1989-2010检中条数:20条结果:作者:马雪平;冯光炷;何志伟;李和平;单位:河南工业大学化学化工学院,450052,河南,郑州题名:蔗糖脂肪酸酯合成工艺及其研究进展会议名称:2005'北京国际油脂研讨会暨中国粮油学会油脂专业分会成立20周年庆典(14届年会)论文选集会议地点:北京会议届次:第14届成果(科技报告):1、《国家科技成果数据库》(cnki,)检索过程:高级检索检索字段:题名检索式:蔗糖*制造检索时间限制:1989-2010检中条数:11条结果:(列出3-5条)1-1成果名称:三氯蔗糖生产新技术及产业化完成人员:王三永;李春荣;李华;李晔;曹敢星;刘培龙;黄文完成单位:广东省食品工业研究所完成时间:2004年5月1-2成果名称:克氏杆菌ISM生物转化蔗糖生产异麦芽酮糖的研究完成人员:李宪臻; 赵长新; 安庆大; 张春枝; 金朝霞完成单位:大连工业大学完成时间:2006-06-281-3成果名称:高收率三氯蔗糖生产技术及低卡糖系列产品开发应用技术完成人员:王非;何海兵;杨欣;余永柱;范枝松;赵西南;肖华.完成单位:厦门博傲科技有限公司,北京博泰世纪科技发展有限公司研发中心完成时间:2007-03-04图书:1、《超星数字图书馆》()检索字段:书名检索式: 纸浆造纸检中条数:12条结果:书名:《纸浆造纸工业废水处理》作者:杨学富出版地:北京出版社:化学工业出版社出版时间:2001年05月第1版2、《福建农林大学图书馆图书目录》检索字段:题名检索式: 制浆造纸检中条数:94条结果:书名:《制浆造纸分析检验》作者:李与文,王彗丽出版地:北京出版社:化学工业出版社出版时间:2005专利:(任选一个中国专利数据库,检索课题的相关专利,检索结果请列出专利名称、专利号、发明人、专利权人、申请日期和公告号。
第18卷第1期分析测试学报V ol.18N o.1 1999年1月FENXI CESHI XUE BAO(Journal of Instrum ental Anal y sis)Jan.1999高效液相色谱及薄层色谱分析蔗糖脂肪酸酯杨勤萍徐国梁施邑屏袁长贵3李祖义33(中国科学院上海有机化学研究所上海200032)摘要采用薄层色谱(T LC)扫描法和高效液相色谱法(HP LC)定性及定量地分析了蔗糖脂肪酸酯的组分。
这两种方法的测定结果基本一致,而HP LC与T LC相比,则更具快速、灵敏、准确性。
关键词高效液相色谱,薄层色谱,蔗糖脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯(蔗糖酯,SE)是一种有效的非离子型表面活性剂,其良好的表面性能和广泛的适用范围受到了人们的欢迎。
日本、美国、欧洲共同体、联合国粮农组织(FAO)及世界卫生组织(WHO)等均已批准蔗糖酯为食品添加剂。
蔗糖酯的合成方法可分为溶剂法、微乳化法、丙二醇酯法、相溶法等。
但不论采用何种合成方法,产物都含有蔗糖单酯(M ono)、蔗糖双酯(Di)、蔗糖多酯(P ol y)以及未反应的残糖和脂肪酸酯(FA ester)等杂质[1]。
蔗糖酯的这些杂质如未能有效除去,将会影响其表面活性和使用。
因此我国和世界各国都制订了蔗糖酯的国家标准,以控制蔗糖酯产品质量。
在蔗糖酯的分析测定中,用得较多的是薄层色谱法(T LC),它可进行定性及定量测定,但定量测定步骤较繁[2]。
也有用气相色谱进行蔗糖酯水解产物的分析[3]。
高效液相色谱(HP LC)是一种快速定量方法,国外70年代开始已应用到蔗糖酯的分析中[4]。
我们采用均相无溶剂法合成了蔗糖酯,为了跟踪产品的含量与质量,我们采用了薄层色谱扫描法与高效液相色谱法分析了蔗糖脂肪酸酯的成分与含量。
1实验部分1.1主要试剂与仪器蔗糖脂肪酸酯样品用均相无溶剂酯交换反应制得,包括小试、中试样品;标准样品F140、F70为日本Dai lchi ko gy o S ei y abu公司的不同型号的蔗糖酯样品;十六酸甲酯、蒽酮为分析纯。
盐酸盐用蔗糖脂肪酸酯化反应
一、蔗糖脂肪酸酯化反应的原理
蔗糖脂肪酸酯化反应是一种酯化反应,通过酯化反应可以将蔗糖与脂肪酸进行化学反应,生成蔗糖脂肪酸酯。
盐酸盐作为催化剂能够加速该反应的进行。
二、蔗糖脂肪酸酯化反应的过程
1. 原料准备:将蔗糖和脂肪酸按一定的摩尔比例混合,形成反应物。
2. 添加催化剂:向反应物中加入适量的盐酸盐作为催化剂,促进反应的进行。
3. 反应进行:将反应物加热并搅拌,使反应快速进行。
在反应过程中,蔗糖与脂肪酸发生酯化反应,生成蔗糖脂肪酸酯。
4. 反应停止:当反应达到一定程度后,停止加热并冷却反应液,反应结束。
三、蔗糖脂肪酸酯化反应的应用
1. 食品工业:蔗糖脂肪酸酯是一种常用的食品添加剂,可用于调节食品的口感和质地,并增加食品的稳定性和保存期。
2. 化妆品工业:蔗糖脂肪酸酯具有良好的乳化性能,可用于化妆品中的乳化剂和稳定剂,提高产品的质地和稳定性。
3. 药品工业:蔗糖脂肪酸酯可作为药物的载体,用于制备胶囊和乳剂等制剂,提高药物的溶解度和稳定性。
4. 生物医学研究:蔗糖脂肪酸酯可以作为细胞培养的辅助剂,用于
调节细胞培养液的渗透压和营养成分,提高细胞的生长和存活率。
盐酸盐用蔗糖脂肪酸酯化反应是一种重要的化学反应。
通过该反应,可以制备出蔗糖脂肪酸酯,广泛应用于食品工业、化妆品工业、药品工业和生物医学研究中。
对于了解和应用该反应具有重要意义。
蔗糖酯的合成研究进展综述 李国兴 (西南大学化学化工学院, 重庆 400715) 摘要:蔗糖酯是一种高效乳化剂和表面活性剂,在工业上具有广泛的用途。对蔗糖酯的合成和分析方法研究进展进行综述,其合成方法主要有溶剂法、无溶剂法、微乳化法和酶催化法4种。其中溶剂法和酶催化法需用有毒溶剂,限制了产品在食品等行业的应用;无溶剂法反应温度较高,易产生焦化,产品质量得不到保证;微乳化法以丙二醇或水代替有毒溶剂,利用乳化剂使反应体系成为近似均相,是无毒高效的生产工艺。介绍薄层色谱、柱层析、高效液相色谱、红外色谱等在蔗糖酯分析中的应用,并总结了各自的特点。 关键词:蔗糖酯;合成;分析;表面活性剂 中图分类号:TS202.3 文献标志码:A 0. 前言 蔗糖酯(SE)又称蔗糖脂肪酸酯,是一种无毒、易生物降解、具有良好表面活性的非离子表面活性剂,有着广泛的用途。蔗糖酯在食品工业中可用作乳化剂、发泡剂、黏度调节剂、润滑光泽剂、抗老化剂、润湿与分散剂、抗菌剂;在日化工业中作洗净剂和化妆品;在医药工业中作增溶剂、分散剂、渗透剂、乳化剂、包覆剂、崩解剂等[1-12]。近年来蔗糖酯作为生理活性物质,在抗癌、增强免疫力和抗菌性方面的研究也引起科学界的关注。 —————————— 作者简介:李国兴(1990-),男,四川成都人,在校本科生,研究方向高分子材料 蔗糖酯按蔗糖中羟基与脂肪酸酯化度的不同可分为单酯、双酯和 多酯,单酯溶于温水,双酯、三酯及多酯难溶于水。蔗糖酯的熔点范围为50~100℃,温度过高会使蔗糖残基焦糖化而发黑。蔗糖酯在20℃以下水解作用较小,在120℃以下稳定,加热到145℃以上时则容易发生分解。 蔗糖单酯结构式如图1所示。当蔗糖酯结构中的羟基氢原子进一
步被取代时获得双酯、三酯及多酯。
1. 蔗糖酯合成原理 蔗糖酯的合成采用酯交换法,即蔗糖与脂肪酸低碳醇酯在碱性催化剂作用下发生酯交换反应,得到蔗糖酯和低碳醇。蔗糖酯是蔗糖(亲水)和脂肪酸(亲油)的酯化产物。其中的蔗糖是二糖,含1个葡萄糖吡喃环、1个果糖呋喃环和8个自由羟基。如图1所示,8个自由羟基中位于6,6’,1’位置上的3个伯羟基最容易被酯化,然后是5个仲羟基。一般认为3个伯羟基被酯化的难易程度是l’>6’>6位,即蔗糖单酯一般是6位上的羟基被酯化,但它们的差别不大。5个仲羟基酯化的难易程度基本相同。蔗糖酯合成一般采用碱催化反应。反应机理[13]可解释为:蔗糖与碱作用生成蔗糖化物(Sucrate),由它离解成的阴离子进攻带有阳电荷的脂肪酸酯(以硬脂酸甲酯为例)的羧基碳,发生亲核取代反应,从而生成蔗糖酯。对此可用下列反应式表示:
其中:R"OH代表蔗糖;R"O代表蔗糖化离子; 代表脂肪酸低碳醇酯;R'OH代表甲醇。 2、蔗糖酯的合成方法 以蔗糖为化工原料的研究始于1948年,美、英为首的西方制糖工业并为此成立了国际性的研究机构,从而开辟了一个新的领域——糖化学。从此科学家们不断致力于研究各种合成蔗糖酯的新方法,合成原料、合成途径和催化剂的选择等都在不断地创新。到目前为止蔗糖酯的合成已有溶剂法、无溶剂法、微乳化法和相转移催化法等各种方法。 2.1溶剂法 溶剂法最早是在20世纪50年代由Snell[14]提出的,其合成的表面活性剂蔗糖酯是这一领域的第一批产品。溶剂法生产蔗糖酯1959年在日本实现工业化生产。溶剂法主要是以二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)作溶剂,碳酸钾为催化剂,使蔗糖与脂肪酸酯发生酯化反应生成蔗糖酯。溶剂法的主要缺点是所采用的溶剂有毒,不利于食品和生活用品方面应用。提纯精制产品需要的设备投资大,成本高。 2.2无溶剂法 无溶剂法是通过高温使反应物成为熔融相,蔗糖和脂肪酸酯在熔融相中发生酯化反应。无溶剂法反应温度较高,蔗糖易焦化结块,反应常无法正常进行。有人通过在无溶剂反应体系中加入乳化剂、表面活性剂或其它助剂获得低温相溶相或低温固液非均相,使反应得以改进。 有文献报道,以硬脂酸甲酯和蔗糖为原料无溶剂合成蔗糖酯,用恒温仪通过控制石蜡浴温度使原料熔化,保持反应温度在120℃,用硬脂酸单甘酯为乳化剂,SrO为催化剂,在磁力搅拌作用下使反应以恒温进行,该方法在无溶剂体系中合成蔗糖酯的最高产率为42.2%[15]。 章亚东等[16]用乙醇代替有毒的甲醇在酸催化下与硬脂酸反应制出了硬脂酸乙酯。以合成硬脂酸乙酯和蔗糖为原料在催化剂和乳化剂的作用下,控制压力4.35 kPa,温度120℃,用无溶剂酯交换法合成蔗糖硬脂酸酯,产率可达到75.2%。硬脂酸乙酯和蔗糖的反应属于可逆反 应,为了反应有利于向正方向进行,要不断蒸出反应生成的乙醇,破坏反应的平衡,使酯交换反应趋向完全。降低压力也可促进反应向产物方向进行,加快反应速率,同时有隔绝空气作用,可防止蔗糖氧化,保持反应体系良好的熔融状态。胡健华等[17]以蔗糖、硬脂酸甲酯为原料,用硬脂酸钾作助溶剂,控制反应温度135℃,压力1.33 kPa,以非均相无溶剂体系合成蔗糖酯的产率达到82%。 以食用油酯为原料,无溶剂法合成蔗糖酯的研究也进行了许多[18-20],研究主要用K2CO3和硬脂酸钾作为催化剂和助溶剂,获得低温
相溶相或固液混合相,合成蔗糖酯的产率大都超过70%。以油脂为原料,直接经醇解、预皂化后以无溶剂法合成蔗糖酯的生产工艺也有研究,但后序产品纯化工艺非常复杂[18]。孙庶冬等[21]以蔗糖、棉籽油为原料直接合成蔗糖酯。首先使苛性钾与脂肪酸乙酯反应生成部分中性皂作为乳化剂,再加入一定量的蔗糖,使蔗糖和脂肪酸乙酯在较低温度下达到相溶状态,进而在均相下发生酯交换反应合成蔗糖酯。用这种工艺合成蔗糖酯时,在形成均匀熔融物系所需的乳化剂(脂肪酸皂)不是直接加入,而是反应物脂肪酸乙酯在体系内部分皂化自然生成中性皂。反应物系稳定,熔融状态良好,操作条件要求不高。毛逢银等[22]采用微波加热技术以无溶剂法合成蔗糖酯,与传统加热技术相比,
大幅缩短了反应时间,提高了产率。 无溶剂法合成蔗糖酯的方法还包括相转移催化法,即利用相转移催化剂在两相界面的特殊运输作用,将反应物从一相运输到另一相,从而使反应顺利进行。刘慧娟等[23]采用相转移催化法以硬脂酸甲酯和蔗糖合成蔗糖酯,温度控制在95~100℃就可很好地进行反应。用相转移催化法合成蔗糖硬脂酸甲酯较与其它无溶剂法相比,设备简单,反应在常压和较低温度的温和条件下就可进行,且反应时间短,反应产率较高。 2.3微乳化法 此方法是对溶剂法的改进。采用丙二醇或水代替溶剂法所使用的DMF和DMSO有毒溶剂,并加入乳化剂,使反应体系形成近似均相体系的乳化液。根据替代溶剂的不同,微乳化法又分为丙二醇法和水溶剂法。丙二醇法以丙二醇为溶剂,脂肪酸钠做乳化剂,将蔗糖和脂肪酸酯在丙二醇溶液中加热、搅拌形成微乳化液。然后适当升温减压,在短时间内可完成反应。方法不含有毒溶剂,丙二醇可回收,且残存不妨碍在食品中应用。缺点是容易产生焦糖化,蔗糖损失量较大,产品可能被着色。孙果宋等[24]进行了由蔗糖和脂肪酸乙酯在丙二醇溶剂中经酯交换合成蔗糖脂肪酸酯的研究,他们不仅进行了小试、中试试验,而且完成了300t/a规模的工业性技术开发实验。合成分2步进行:首先将脂肪酸与乙醇反应生成脂肪酸乙酯,第二步蔗糖与脂肪酸酯的酯化。该工艺合成蔗糖酯收率在78%以上,总酯质量分数在91%以上。水溶剂法是对丙二醇法的进一步改善,以水代替丙二醇作为溶剂。水乳化法反应的关键是控制反应过程始终维持在微乳化状态。必须在油水分散体系中加入足够量表面活性剂时,使油、水、蔗糖和表面活性剂组成的体系界面张力下降到难以测量的程度,甚至达到负值,但负的界面张力是不稳定的。要保持体系的稳定,必然要增大分散度,扩大界面积,使体系的界面张力由负值变为零,从而自发达到微乳化状液的稳定体系。因而可以通过加入多量的表面活性剂,控制反应体系处于透明的微乳化状态,以使反应过程中蔗糖小滴不致聚集而析出结晶,保证酯交换反应顺利进行[25]。另外水的引入可能导致水解,因此必须控制水的用量以及适宜的反应温度与压力,避免脂肪酸酯的水解。此方法合成产品单酯含量高,反应条件温和,反应时间短,成本低,原料转化率较高,是蔗糖酯合成史上的较大突破。韦异等[26]以蔗糖和硬脂酸甲酯为原料,蔗糖:硬脂酸甲酯(摩尔比)=4∶1,乳化剂用量30%,催化剂用量5%,反应时间2.5 h。压力0.07~0.14 Pa,水溶剂法合成蔗糖酯的重量产率105.9%。 2.4酶催化法 人们还发现了用生物技术合成蔗糖酯的方法[21],将脂肪酶在疏水相催化酯交换反应,通过酯交换反低廉的油脂转化为具有特殊功用的油脂。根霉菌、肠杆菌、曲霉菌、假单胞菌、念球菌和青霉菌属的 脂肪酶可使蔗糖与脂肪酸反应生成蔗糖酯。与化学催化剂相比,酶催化法具有催化活性高、反应条件温和、选择性强、产物分离简单等优点[26]。生物法合成的蔗糖酯不仅具有乳化、润湿和增容等表面活性,而且居有增强免疫抗肿瘤的性能[27]。吴洪达等[28]以蔗糖八乙酸酯和油酸乙酯为原料,以脂肪酶Novo435为催化剂,以叔戊醇为溶剂,通过转酯化反应合成了同时含有油酸酰基和乙酸酰基的混合型糖。Patil[28,29]用杆菌碱性蛋白酶Proleather,以无水吡啶为介质,通过蔗糖2,2,2-三氟乙基己二酸酰化反应催化合成长链线性蔗糖多酯,这种蔗糖多酯具有高度的水溶性,还可以溶于其它极性有机溶剂。利用这个特点,它可以用来作吸水剂,生物降解塑料用作尿布和卫生产品,水处理化学试剂以及药物载体。Park[30]用两步法酶催化合成线性蔗糖多酯, 其产物具有较高的分子量和快速的反应时间,均超过了一步法酶催化