三氯蔗糖性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
三氯蔗糖是一種白色粉末狀產(chǎn)品，極易溶于水、乙醇和甲醇，是目前唯一以蔗糖為原料生產(chǎn)的功能性甜味劑，其甜度是蔗糖的600倍，且甜味純正，甜味特性十分類似蔗糖，沒有任何苦后味；無熱量，不齲齒，穩(wěn)定性好，尤其在水溶液中特別穩(wěn)定。經(jīng)過長時間的毒理試驗證明其安全性極高，是目前最優(yōu)秀的功能性甜味劑，現(xiàn)已有美國、加拿大、澳大利亞、俄羅斯、中國等三十多個國家批準(zhǔn)使用。目前，三氯蔗糖已廣泛應(yīng)用于飲料。
三氯蔗糖是目前世界上高甜度甜味劑開發(fā)研究最高水平的產(chǎn)物，具有優(yōu)良的性能。
三氯蔗糖是一種白色粉末狀產(chǎn)品，極易溶于水（溶解度28.2g，20℃），甜度為蔗糖的600倍，且甜味純正，甜味特性曲線幾乎與蔗糖重疊。三氯蔗糖屬非營養(yǎng)型強(qiáng)力甜味劑，在人體內(nèi)幾乎不被吸收，熱量值為零。三氯蔗糖性質(zhì)穩(wěn)定，其結(jié)晶產(chǎn)品在20℃的干燥條件下儲藏4年也很穩(wěn)定。在水溶液中，在軟飲料的pH范圍內(nèi)（pH3-5）和通常溫度下，三氯蔗糖是所有強(qiáng)力甜味劑中性質(zhì)最為穩(wěn)定的一種，可以儲藏一年以上而不發(fā)生任何變化。
無營養(yǎng)甜味劑，廣泛應(yīng)用于飲料、食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)，由于三氯蔗糖是一種新型非營養(yǎng)性甜味劑，是肥胖癥、心血管病和糖尿病患者理想的食品添加劑，因此，它在保健食品和醫(yī)藥中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。近年來有醫(yī)學(xué)研究將其用作測定結(jié)腸通透性的示蹤分子，采用方法多為氣象色譜分析。敏感性和特異性尚有待于進(jìn)一步研究。該產(chǎn)品是當(dāng)今最理想的強(qiáng)力甜味劑，可供兒童、少年、青年、中年、老年和各種疾病患者食用，沒有任何營養(yǎng)學(xué)疑問。
三氯蔗糖又稱蔗糖素，是一種強(qiáng)力食品甜味劑，商品名Splenda，簡稱TGS。三氯蔗糖是繼糖精、甜蜜素、阿斯巴甜、安賽蜜之后的第五代人工合成甜味劑，是目前為止唯一的一種以蔗糖為原料的甜味劑，是國家批準(zhǔn)允許使用在食品飲料里的添加劑。三氯蔗糖是人工甜味劑中最完美和最具競爭力的甜味劑，它具有高甜度、風(fēng)味好、非營養(yǎng)性、貯存期長、低熱值以及安全性高等優(yōu)良性能。
三氯蔗糖由蔗糖4-,1′-和6′-位羥基被氯代而來，由英國倫敦大學(xué)教授Leslie Hough 和Tate & Lyle 公司在1976年合作研發(fā)成功，于1988 年投入市場。
三氯蔗糖是利用蔗糖制作的無熱量高倍甜味劑物質(zhì)，呈白色粉末狀，具有無臭無吸濕性等特征，物質(zhì)熱穩(wěn)定性較高，極易溶于水，能溶于乙醇以及甲醇等有機(jī)溶劑。28℃條件下其溶解度為28.2g。在光環(huán)境、熱環(huán)境和pH值變化情況下的穩(wěn)定性較高。
三氯蔗糖已廣泛應(yīng)用于飲料、餐桌甜味劑、冰淇淋、烘焙食品、口香糖、咖啡、乳制品、甜點心、果汁、明膠食品、布丁、甜沙司、糖漿、醬油、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)。美國、加拿大等國已在多種食品中替代蔗糖和其他甜味劑。三氯蔗糖不損壞牙齒，不像蔗糖、果糖和麥芽糖那樣可導(dǎo)致疾病，也不像其他營養(yǎng)型甜味劑那樣低甜高價。三氯蔗糖可供肥胖、心血管病和糖尿病患者食用。
聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織的食品添加劑專業(yè)委員會（FAO/WHO）規(guī)定其每日允許攝入量為0-15mg/kg體重。
采用高壓液相色譜法。流動相由150ml乙腈加于850ml水中，過濾后脫氣而成。標(biāo)準(zhǔn)液由英國Tate &Lyle公司生產(chǎn)的氯化蔗糖參比標(biāo)準(zhǔn)樣100mg(We)，用流動相液定容至100ml，記錄參比標(biāo)準(zhǔn)的量為Ws。流動相壓力101.325kPa，流速1.5ml/min。用紫外檢測器檢測在190nm處的吸光率。試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣注入量為20μ1，三氯蔗糖的滯留時間約9min，最后計算試樣的峰面積(Ac)和標(biāo)準(zhǔn)樣的峰面積(As)，按下式計算試樣的純度%率：
純度(%)=Ac×Ws/As×We×100
最后按質(zhì)量指標(biāo)中水分和甲醇含量的測定結(jié)果求得無水、無甲醇基的純度百分率。
ADI 0～15mg/kg(FAO/WHO，2001)。
GB 2760—1997(g/kg)：餐桌甜味劑，0.05g/包、片；果汁(味)型飲料、醬菜類、復(fù)合調(diào)味料、配制酒、雪糕、冰淇淋、冰棍、糕點、餅干、面包、不加糖的甜罐頭水果、飲料，0.25；改性口香糖、蜜餞，1.5。
美國于1998年4．1．批準(zhǔn)用于焙烤制品及預(yù)混合料、飲料及其基料、口香糖、咖啡、茶、仿乳制品等15類食品。
GB 2760—2002(g/kg)：固體飲料、濃縮果蔬汁、色拉醬，1.25；芥末醬，0.4；早餐谷物、甜乳粉，1.0；糖果，1.5；風(fēng)味或果料酸奶0.3；發(fā)酵酒0.65；果醬0.45；水果餡0.25；熱加工過的水果或脫水水果0.15。
添加劑中文名稱
允許使用該種添加劑的食品中文名稱
添加劑功能
最大允許使用量（g/kg）
最大允許殘留量（g/kg）
三氯蔗糖
飲料類（14.01包裝飲用水類除外）
甜味劑
0.25（固體飲料按沖調(diào)倍數(shù)增加使用量）
三氯蔗糖
復(fù)合調(diào)味料
甜味劑
0.25
三氯蔗糖
冷凍飲品（03.04食用冰除外）
甜味劑
0.25
三氯蔗糖
調(diào)制乳粉和調(diào)制奶油粉（包括調(diào)味乳粉和調(diào)味奶油粉）
甜味劑
1.0
三氯蔗糖
調(diào)味和果料發(fā)酵乳
甜味劑
0.3
化學(xué)性質(zhì)
白色或近白色結(jié)晶性粉末;無臭，味甜。對光，熱，酸均穩(wěn)定，易溶于水，乙醇，甲醇。
用途
用作食品甜味劑，營養(yǎng)增補(bǔ)劑，必需氨基酸之一
用途
無營養(yǎng)甜味劑。
用途
無營養(yǎng)型甜味劑。
用途
三氯蔗糖廣泛應(yīng)用于飲料、口香糖、乳制品、蜜餞、果凍布丁、面包、糕點、餅干、冰淇淋和果醬等加工食品中
用途
用作食品甜味劑 上游原料： 蔗糖
用途
合成甜味劑，激活腸內(nèi)分泌細(xì)胞（enteroendocrine cells）上的T1R2/T1R3甜味受體，誘發(fā)胰升糖素樣肽1(glucagons-like peptide-1,GLP-1)和葡萄糖依賴性insulinotrophic肽（肽）的分泌。
用途
三氯蔗糖是我國新批準(zhǔn)使用的甜味劑。我國規(guī)定可用于醬菜、復(fù)合調(diào)味料、配制酒、飲料、冰淇淋、冰棍、糕點、水果罐頭、餅干和面包，最大使用量2.5g/kg；在蜜餞、改性口香糖中最大使用量1.5g/kg；還可作為餐桌甜味劑，最大用量0.05g/包、片。
生產(chǎn)方法
三氯蔗糖的合成路線大體可分為3類：單酯法、化學(xué)一酶法和基團(tuán)遷移法。
化學(xué)一酶法
6位基團(tuán)保護(hù)法 該法是Tate-Lyle公司開發(fā)的。首先利用芽孢桿菌屬的菌株在30℃下發(fā)酵葡萄糖，生成葡萄糖-6-乙酸，葡萄糖-6-乙酸的最高濃度可達(dá)15g/L，收率可達(dá)理論收率的85%。然后采用甲醇抽提及硅膠柱層析分離相結(jié)合的方法提純葡萄糖-6-乙酸，提純收率為80%～85%。
在由枯草桿菌產(chǎn)生的β-果糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，葡萄糖-6-乙酸與蔗糖混合反應(yīng)生成蔗糖-6-乙酸，蔗糖-6-乙酸的濃度可達(dá)120g/L，該步收率為58%。采用層析的方法可分離得到70%純度的蔗糖-6-乙酸。蔗糖-6-乙酸與由五氯化磷和DMF制成的Vilsmeier試劑反應(yīng)，即可得到4，1’，6’，-三氯-4，1’，6’-三脫氧半乳蔗糖五乙酸，該步收率為39%。三氯蔗糖五乙酸脫去乙酸基后即得三氯蔗糖，脫乙酸的收率為90%。該法中葡萄糖-6-乙酸的發(fā)酵代價較高，蔗糖-6-乙酸的提純較困難，總收率約20%。合成路線如下：
以棉子糖為原料合成該法也是Tate-Lyle公司開發(fā)的。棉子糖甜菜和棉子等植物中，目前尚無大量商品供應(yīng)，可由半乳糖和蔗糖的飽和溶液在30℃、鏟半乳糖苷酶的作用下合成，產(chǎn)物濃度可達(dá)7.5g/L。
棉子糖在三苯磷的存在下，用亞硫酰氯氯化生成4，1’，6’，6’’-四氯-4，1’，6’，6’’-四脫氧半乳糖棉子糖庚乙酸。后者脫乙酸后即得4，1’，6’，6’’-四氯-4，1’，6’，6’’-四脫氧半乳糖棉子糖(TCR)，以棉子糖計，生成TCR的收率為32.6%。TCR在30℃和α-半乳糖苷酶的作用下，水解反應(yīng)24h，生成三氯蔗糖，水解收率80%～90%?？?收率為26%～29%。單酯法
該法是Khan R A和Muyti K S于1982年提出的。利用醇酸酯化的反應(yīng)原理，設(shè)法將蔗糖分子中的某個羥基屏蔽起來，通過控制條件，盡可能獲得高的單酯含量。然后再進(jìn)行分離、氯代、脫酯、提純而得產(chǎn)品。該法較難控制酯化位置和程度，收率僅5%～7%。
基叫遷移法
以蔗糖為原料，經(jīng)三苯甲基化(屏蔽三個伯位羥基)、乙?；?屏蔽五個仲位羥基)、脫三苯甲基、乙?；w移、氯化、脫乙?；炔襟E得三氯蔗糖。
三苯甲基化和乙?；?在50℃下，將50g蔗糖和60g N-甲基嗎啉溶入100mL二甲基甲酰胺中。半小時后分三次共加入141.8g三苯甲基氯(純度97%)，繼續(xù)加熱3.5h。再加入42.7g碳酸氫鈉，在50℃下恒溫1h。將溶液抽真空干燥，然后溶于96.6mL乙酸酐中，再加入15.6g乙酸鉀，加熱至115℃并恒溫3h。冷卻后加入400mL乙醇，可得183.2g結(jié)晶物質(zhì)，其中含124.6g6，1，6’-三氧-三苯甲基-五乙?；崽?TRISPA)，得率68.6%。
脫三苯甲基將200g TRISPA溶予800mL甲苯中，并冷卻至0℃，通人氯化氫氣體1.7g，4.5h后有沉淀物生成。將其在氮氣中凈化1h，除去殘余的氯化氫氣體，過濾后用65mL甲苯清洗，成為顆粒狀，將它重新溶解于120mL1%的三乙胺甲苯溶液中，再次過濾混合物，用65mL甲苯清洗干凈，干燥得81g 2，3，3’，4，4’-五氧-乙?；崽?4-PAS)，得率為80%。
乙?；w移將50g 4-PAS溶于100mL水中，加熱至60℃，趁熱過濾，并冷卻至室溫。加入2.5mL吡啶，并在室溫下攪拌2.5h。用2.5mL濃鹽酸酸化此溶液，再用二氯甲烷(2×125mL)進(jìn)行萃取。將萃取液濃縮至50mL，加入庚烷(3×50mL)攪拌，使之析出結(jié)晶。20min后過濾，用30mL庚烷沖洗結(jié)晶，并在真空條件下干燥16h，得2，3，3’，4’，6-五乙酰基蔗糖(6- PAS)34g，得率為58%。
氯化將50g 6-PAS和50.3g氧化三苯基磷(TPPO)攪拌加入150mL甲苯溶液中制成漿液，在室溫下加入亞硫酰氯32.8mL，將此溶液回流2.5h后冷卻至40℃。再加入200mL水進(jìn)一步冷卻至0℃，強(qiáng)烈攪拌此混合液1h后過濾，用75mL甲苯：水(1：2)沖洗，得粗制的4，1’，6’-三氯-4，1’，6’-三脫氧-乙?；?半乳蔗糖(TOSPA)。將其溶解于200mL熱甲醇中，在20℃下攪拌1h，重結(jié)晶后再次過濾得純凈的TOSPA 40g，得率為75%。
脫乙?；鶎?0g TOSPA和0.5g甲醇鈉溶于125mL甲醇中，真空條件下攪拌1.5h。加入Amberlite IRC50(H
+)樹脂后再次攪拌中和此溶液，過濾，濾液經(jīng)2g活性炭和2g硅藻土脫色后濃縮。加入100mL乙酸乙酯，三氯蔗糖即結(jié)晶析出，沖洗干燥后產(chǎn)物重26g，純度為92%。
生產(chǎn)方法
由蔗糖用氯選擇性地取代蔗糖上的三個羥基而成，基本反應(yīng)見圖02346—1。
三氯蔗糖
上下游產(chǎn)品信息
上游原料
下游產(chǎn)品