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蔗糖-6-乙酸酯是合成超级甜味剂三氯蔗糖的关键中间体。三氯蔗糖具有甜度高、无能量、安全性强、稳定性高以及甜味纯正等优点,是一种极具竞争力的完美甜味剂。在蔗糖酯合成工艺的研究中,生物催化合成法因其温和的反应条件和高度的区域选择性而备受关注。本文研究了非水介质中以脂肪酶作为催化剂,催化酰基供体与蔗糖进行转酯反应生成蔗糖-6-乙酸酯的反应体系,并对产物蔗糖-6-乙酸酯进行了分离与鉴定;初步尝试了用酶-化学法合成三氯蔗糖,并采用相似的催化体系合成蔗糖-6-月桂酸酯。
本文首先建立了一套用于鉴定蔗糖-6-乙酸酯的高效液相色谱分析方法,分析条件为:HPLC(Agilent1100系列),色谱柱(Diamonsil C185μm250×4.6mm);蒸发光散射检测器(Alltech公司);流动相为甲醇:水(10:90,V/V,),流速0.8 mL/min,柱温35℃,进样量1μL。该检测方法能够有效分辨和定量分析蔗糖-6-乙酸酯与蔗糖-4-乙酸酯等同分异构体。
然后,对非水相脂肪酶催化合成蔗糖-6-乙酸酯的各因素条件进行了考察。通过对比实验,发现以DMSO/叔丁醇为反应介质,以固定化脂肪酶Lipozyme TLIM为催化剂,可以高效率的催化乙酸乙烯酯和蔗糖进行转酯反应;对反应体系中各因素用量和影响反应的参数进行优化,得出:DMSO与叔丁醇的体积比为1:4,蔗糖与酰基供体乙酸乙烯酯的摩尔比为1∶10,Lipozyme TLIM用量为1.0 IUN/(mg·蔗糖),转酯反应的最适温度、转速、底物蔗糖的浓度分别为:30℃、200 r/min,0.06 mmoL/mL,反应9 h蔗糖-6-乙酸酯的产率达到89.3％。
转酯反应结束后,通过离心、蒸发除去固体物质和低沸点液体,加入3倍体积二氯甲烷,过滤得到的蔗糖-6-乙酸酯粗品沉淀;经柱层析法纯化后蔗糖-6-乙酸酯纯度达到99.7％;通过液质联用、红外光谱和核磁共振进行结构鉴定,确定反应产物为蔗糖-6-乙酸酯。
尝试了以蔗糖为原料,先用酶法合成蔗糖-6-乙酸酯,再通过化学手段进行氯代和脱乙酰基反应生成三氯蔗糖,该酶-化学法合成三氯蔗糖的总收率为31.7％。
尝试使用酶法合成蔗糖-6-乙酸酯的相似体系制备蔗糖-6-月桂酸酯。以DMSO/叔丁醇为反应介质,在30℃、200 r/min下,加入1.0 IUN(mg·蔗糖)的Lipozyme TLIM和10倍蔗糖摩尔浓度的月桂酸乙烯酯,反应9 h,蔗糖-6-月桂酸酯产率达到97.1％。说明该系统在酶法合成蔗糖-6-酯中有一定的适用性。