蔗糖脂肪酸酯的合成及检测方法

上海昨非

2013/03/28 08:53

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蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯，是一种多元醇型乳化剂，由蔗糖和羧酸反应制备，由于蔗糖亲水，长碳链羧酸（如脂肪酸）亲油，所以这一“矛盾”的原料“统一”于蔗糖酯后使其具有了“两性特性”，一般以HLB（亲水、亲油平衡值）值来评估这种两性特性。蔗糖分子具有8个羟基，根据蔗糖羟基所酯化的脂肪酸数，可以获得由亲油性到亲水性的蔗糖脂肪酸酯系列产品，其HLB在2～16之间，一般的反应条件下，蔗糖酯所酯化的脂肪酸数目通常少于5。蔗糖酯的HLB值在3．5～6．0时，适合用于W／O型的乳化系统，而当HLB值在8～16时，则适合用于O／W型的乳化系统。蔗糖酯具有高低、HLB，而且其HLB分布的范围很宽，根据HLB与乳化剂的性能关系，蔗糖酯具有良好的乳化、分散、增溶、润滑、渗透、起泡、黏度调节、防止老化、抗菌等性能；同时，它还具有无毒、易生物降解等特性。联合国粮农组织（FAO）以及世界卫生组织（WHO）分别在1969年和1980年批准蔗糖酯为食品添加剂。目前蔗糖酯已在欧洲、美国及日本等国得到普遍使用。作为一种非离子型表面活性剂，可以广泛应用于食品、医药、化工、石油开采、化肥、化妆品、制糖和果蔬保鲜等工业中。蔗糖多酯（所结合的脂肪酸数在6以上）可以用来治疗血胆固醇病症，另外，蔗糖多酯还具有食用油脂的表观性能和口感，可代替食用油但不会产生热量，因此是目前理想的减肥剂。
　　□蔗糖酯的合成蔗糖酯的合成方法很多，根据化学反应的“碰撞”机理，人们首先能想到的是在某种溶剂介质中完成这种碰撞，利用二甲基亚砜、苄胺、环己胺、丙二醇、二甲基甲酰胺等可以作为溶剂。
　　将蔗糖、脂肪酸甲酯和催化剂、碳酸盐、脂肪酸盐，在减压加热条件下进行酯交换反应，反应结束后除去溶剂和未参与反应的原料及副产物，并结晶、干燥、粉碎而得。
　　随着“绿色化学”、“绿色化工”的发展，使许多化学工业采用了环境友好的条件，如反应所用的溶剂等。在蔗糖酯的合成中也可以采用相应思路。
　　水溶剂法，亦称水乳化法，先用水溶解蔗糖和脂肪酸盐（钾、钠或钙皂），使之成为均一的蔗糖肥皂溶液，然后提供反应温度条件，加入催化剂和硬脂酸甲酯，进行减压酯交换反应，所用温度和压力应保证硬脂酸甲酯不发生水解。本法的特点是反应条件温和，不含有毒溶剂，反应时间较短，原料转化率约为85％～95％。
　　1975年，英国最大的砂糖公司Tate＆Lyle公司将蔗糖脂肪酸在催化和氮气保护下，无溶剂合成了蔗糖酯。
　　20世纪60年代以来，随着生物工程技术的发展，人们发现某些微生物也能产生蔗糖酯，它不仅具有乳化、润湿和增溶等作用，还具有增强免疫、抗肿瘤等性能。用根霉、肠杆菌、曲霉、假单胞菌、色杆菌、念珠菌、黏液菌和青霉属的脂肪酶，可使蔗糖和硬脂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸等反应生成蔗糖酯。酶法克服了化学合成法的许多缺点：首先，该法反应条件温和，产品易于纯化；其次，生物转化的蔗糖酯临界胶束浓度值低，表面张力大，乳化性能、助溶性、泡沫性能等均优于化学合成的蔗糖酯。□蔗糖酯含量的检测方法蔗糖酯的国标中目前没有蔗糖酯含量指标，但不论是起乳化效果还是起保健效果，蔗糖酯是最主要的有效成分，所以对蔗糖酯产品中各种酯的含量一定要心中有数。
　　据文献报道，蔗糖酯含量的检测方法很多，根据目前国情分析，建议应用高效液相色谱法和柱色谱法。
　　高效液相色谱法是一种准确、快速的定量方法，国际上70年代已应用到蔗糖酯的分析中。
　　高效液相色谱分析可以采用国产高效液相色谱仪或岛津GC－6A、9A、12A等型号的高效液相色谱仪（配岛津SPD－6AV紫外可见波长检测器）；柱子为不锈钢填充柱，直径5mm，长30mm，填料LichrosorbRP－185（5μM）。
　　高效液相色谱的流动相通常是采用V（甲醇）：V（水）＝80：20的混合液，溶剂为四氢呋喃，质量浓度80～120g／L。样品进样量5μL，用紫外检测器在220mm检测，若用岛津高效液相色谱，可采用其C－R3A数据处理系统进行峰面积相对含量计算。
　　由于高效液相色谱需要大型精密仪器，仪器使用、维护费也需投入许多资金，尤其是国外仪器公司，他们相当大的一部分业务量在仪器的服务和配件方面，那么对于国内一些蔗糖酯生产企业还不能承担或不愿承担的情况下，用柱色谱法分析蔗糖酯是完全可行的，因为柱色谱法也是工业上常用的化学分离、分析手段之一。柱色谱分析蔗糖酯时1克左右蔗糖酯样品就足够，测定时，用20克硅胶H上柱，精确称取蔗糖酯，洗脱溶剂使用二氯甲烷－甲醇，按溶剂极性由小到大依次洗脱，收集采用15mL一支的试管由自动收集仪分段收集，并在薄层层析板（事先做好）上与标样比较，定性确定单、双、多脂，以确定组分。相同组分合并后，蒸干洗脱溶剂，在分析天平上即可测得蔗糖酯的组分含量。
　　蔗糖酯的总含量＝各蒸干物部分蔗糖酯的量／进样量×100％。
　　柱色谱法虽然相对来说耗时较多，但测定成本低，由于企业产品品种相对较少，化验人员的检测工作重复性较大，所以经过短期实践，其准确性与高效液相色谱可以达到基本一致。