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高倍甜味剂作为重要的食品添加剂广泛应用于食品工业的各个方面,而其中最有代表性的就是以阿斯巴甜为首的二肽甜味剂,具有低热值、非营养、高甜度等优点。随着对甜味机理的深入研究,科研工作者对二肽分子进行了许多改性和筛选实验,并已成功推出纽甜等新产品。本论文就是在充分分析甜味机理的基础上,借鉴合成三氯蔗糖和纽甜的经验,在阿斯巴甜合适位置上引入卤代疏水性基团,使之向甜度更高、甜味特性更好的衍生物转变,制备出三种新型含卤素高效甜味肽。
实验以阿斯巴甜和含卤素的醛(对氯苯甲醛、邻氯苯甲醛、间氯苯甲醛)为主要原料,选择Pd/C作为催化剂,通过选择性加氢的方法成功制备三种含卤素高效甜味肽:N-(对氯苯甲基)-阿斯巴甜、N-(邻氯苯甲基)邛可斯巴甜、N-(间氯苯甲基)-阿斯巴甜,甜度分别是蔗糖的1500、1000和800倍。
实验在Pd/C催化加氢条件下制备含卤素高效甜味肽过程中,主要考察了原料比例、反应时间、反应温度、Pd/C催化剂用量、反应pH值、催化剂活性等对产率的影响。通过正交实验得出产物合成最佳工艺条件:合成N-(对氯苯甲基)-阿斯巴甜最佳工艺条件为温度30℃、反应时间20h、对氯苯甲醛邝可斯巴甜摩尔比0.8:1、反应pH5.5,产率最高可达60.3%;合成N-(邻氯苯甲基)-阿斯巴甜最佳工艺条件为室温、反应时间16h、邻氯苯甲醛/阿斯巴甜摩尔比0.8:1、反应pH5.5,产率最高可达52.5%;合成N-(间氯苯甲基)-阿斯巴甜最佳工艺条件为室温、反应时间20h、间氯苯甲醛/阿斯巴甜摩尔比0.8:1、反应pH5.5,产率最高可达54.9%。
在产物的结晶提纯过程中,主要探讨溶剂中无水乙醇体积比例、溶剂用量、溶液pH值三个因素的影响,得出三种产物的最佳结晶条件。N-(对氯苯甲基)-阿斯巴甜最佳结晶条件为:无水乙醇体积比为30%、溶剂用量400mL、溶液pH值5.0。N-(邻氯苯甲基)-阿斯巴甜和N-(间氯苯甲基)-阿斯巴甜最佳结晶条件相同:无水乙醇体积比为40%、溶剂用量600mL、溶液pH值6.0。
实验还对产物的反应机理、化学结构、稳定性、理化性质、甜味特性与实际应用进行分析研究。三种产物虽然具体的溶解度、熔点等性质有所差别,但都微溶于水、易溶于乙醇,pH值都呈弱酸性,对水溶液体系的酸碱度影响很小,吸光度与浓度呈良好的线性关系。三种产物都具有高倍的甜味,尤其是N-(对氯苯甲基)-阿斯巴甜甜味纯正自然,甜度高、热量低和不易发生龋齿,不会引起肥胖症和血压升高,适合于糖尿病、肥胖症患者使用,可以广泛应用于现代食品工业中。