随着生活水平的提高,肥胖和糖尿病开始逐渐成为很多人的困扰,戒糖,低碳的理念深入人心,饮料和各种食物中开始在配料中用甜味剂来替代糖,三氯蔗糖就是其中最常见的一种。正如很多著名的化学品的发现一样,三氯蔗糖(TGS)的发现,也是一个妙不可言“实验事故”,在一次研究将蔗糖改造成杀虫剂的实验中,研究人员尝试将蔗糖的三个氢氧基团替换成三个氯原子,之后让自己的印度学生测试的时候,由于误会,学生把test理解成了taste,真的尝了一下,发现非常甜。
这就是三氯蔗糖,俗称蔗糖素,它的甜度是蔗糖的600倍,白砂糖的400-700倍左右,据化源网资料,三氯蔗糖是白色至近白色结晶性粉末,实际无臭,不吸湿,易溶于水,甲醇和乙醇中。由于采用了氯原子替代了氢氧基团,不是碳水化合物,不会被人体吸收,由于它的性质十分稳定,可以无损地通过人体代谢排出体外,不会给人体提供任何能量,可以用于无糖饮料中,给糖尿病人和其他戒糖人士带来福音。
作为一种甜味剂,在允许使用之前,需要进行严格的安全评估。过去20年,有超过100多项关于三氯蔗糖的安全性研究,涉及毒性、致癌性、生殖健康、肾脏健康、大脑健康和血液健康、儿童健康和营养等。研究表明,一般人群(含儿童、怀孕或哺乳妇女)将三氯蔗糖作为食品成分使用是安全的。因此,我国于1997年就允许三氯蔗糖在食品工业中使用,美国则是在1998年批准,并在1999年进一步扩大了使用范围,2004年,欧盟也批准了三氯蔗糖。
当然,最近也有一些研究表明,三氯蔗糖在使用不当或者过量使用的情况下,还是有一定危险的,据化源网资料,三氯蔗糖诱导暴露于2,000(p≤0.01)和16,000 ppm(p≤0.01)的雄性小鼠中所有造血系统肿瘤的发生率显着增加,具有显着的剂量相关关系(p≤0.01)。在显微镜下,用30%至16,000ppm的三氯蔗糖处理的雄性小鼠中的大多数瘤形成是涉及肺,肝,脾,淋巴结和骨髓的白血病,其具有弥漫性血管渗透和邻近组织的广泛浸润[1]。但是也有人指出这个研究存在缺陷,研究对象是老鼠而非人,其次用量过高,而且使用的三氯蔗糖中含有麦芽糖糊精和葡萄糖,实际造成实验结果的原因很可能是这些物质。
另外就是由于在烘培普遍会采用高温,而三氯蔗糖在高温中可能会发生热降解,生成有潜在毒性的化合物氯丙醇(参考化源网数据,可知氯丙醇燃烧或者受热时会分解生成有毒的气体),因此谨慎起见,不宜过多使用三氯蔗糖。
日常研究或者科学研究,可以尝试在化源商城寻找品牌产品,也可以自制,这里介绍三种制备方法,仅供参考:
1. 单脂法:这是目前研究最活跃的合成方法,不同的反应物和分离分法,效果不一
(1) 蔗糖与酰化剂反应,生成蔗糖-6-酯,常用的酰化剂有原乙酸三甲酯,乙酸酐,安息香酸酯和丙酐(都对氯化剂稳定且易溶于水,参见化源网),不同酰化剂,所需反应条件不一样,乙酸酐-吡啶体系需要将反应温度控制在零下20度左右,且需要较长的反应时间,但是蔗糖-6-酯的收率高达40%;原乙酸三甲酯在强酸催化剂(对甲苯磺酸或吡啶盐酸)作用下,反应条件则比较温和,反应先生成蔗糖-4,6-原乙酸酯,酸性条件下水解生成蔗糖-6乙酸酯和蔗糖-4-乙酸酯的混合物,加入足量的碱,跟蔗糖-4-乙酸酯反应生成蔗糖-6-乙酸酯,真空下脱去溶剂
(2) 氯化,氯化剂与蔗糖-6-乙酸酯反应后生成4,1’,6’-三氯蔗糖-6-酯,光气氯化效果最好,但是因为光气剧毒,不合适生产操作,氯化亚砜是比较好的选择,除了所需产品外,只会生成部分氯化氢和硫化氢,容易提纯,没有副作用,收率也不错。实际生产中,为了提高反应速率和选择性,经常会和二甲基甲酰胺及少量吡啶配合使用
(3) 除去溶剂,加入氢氧化钠,提升溶液的PH值至11,控制反应温度在15-35度,反应半小时至2小时左右,反应结束后,加入盐酸,中和至PH值为7,之后通过萃取和结晶进行三氯蔗糖的提纯。
2. 化学合成法:
(1) 以蔗糖为原料,首先将蔗糖的6,1’和6’三个伯碳位上的烃基三苯甲基化乙酰化,使得蔗糖分子的八个烃基全部发生反应,
(2) 脱去三苯甲基基团形成五乙酰基蔗糖
(3) 迁移4位上的乙酰基至6位,并进行氯化
(4) 脱乙酰基得三氯蔗糖
3. 化学酶--合成法(主要采用了6位的基团保护法)
(1) 葡萄糖发酵生成葡萄糖-6-乙酸
(2) 层析分离提纯
(3) 和蔗糖一起在酶的作用下生成蔗糖-6-乙酸
(4) 氯化后得到三氯蔗糖-6-乙酸
(5) 脱去乙酰基后得到三氯蔗糖
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