三氯蔗糖

三氯蔗糖是一种白色粉末状产品，极易溶于水、乙醇和甲醇，是目前唯一以蔗糖为原料生产的功能性甜味剂，其甜度是蔗糖的600倍，且甜味纯正，甜味特性十分类似蔗糖，没有任何苦后味；无热量，不龋齿，稳定性好，尤其在水溶液中特别稳定。经过长时间的毒理试验证明其安全性极高，是目前最优秀的功能性甜味剂，现已有美国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、中国等三十多个国家批准使用。目前，三氯蔗糖已广泛应用于饮料。

三氯蔗糖是目前世界上高甜度甜味剂开发研究最高水平的产物，具有优良的性能。 三氯蔗糖是一种白色粉末状产品，极易溶于水（溶解度28.2g，20℃），甜度为蔗糖的600倍，且甜味纯正，甜味特性曲线几乎与蔗糖重叠。三氯蔗糖属非营养型强力甜味剂，在人体内几乎不被吸收，热量值为零。三氯蔗糖性质稳定，其结晶产品在20℃的干燥条件下储藏4年也很稳定。在水溶液中，在软饮料的pH范围内（pH3-5）和通常温度下，三氯蔗糖是所有强力甜味剂中性质最为稳定的一种，可以储藏一年以上而不发生任何变化。

无营养甜味剂，广泛应用于饮料、食品、医药、化妆品等行业，由于三氯蔗糖是一种新型非营养性甜味剂，是肥胖症、心血管病和糖尿病患者理想的食品添加剂，因此，它在保健食品和医药中的应用不断扩大。近年来有医学研究将其用作测定结肠通透性的示踪分子，采用方法多为气象色谱分析。敏感性和特异性尚有待于进一步研究。该产品是当今最理想的强力甜味剂，可供儿童、少年、青年、中年、老年和各种疾病患者食用，没有任何营养学疑问。

三氯蔗糖又称蔗糖素，是一种强力食品甜味剂，商品名Splenda，简称TGS。三氯蔗糖是继糖精、甜蜜素、阿斯巴甜、安赛蜜之后的第五代人工合成甜味剂，是目前为止唯一的一种以蔗糖为原料的甜味剂，是国家批准允许使用在食品饮料里的添加剂。三氯蔗糖是人工甜味剂中最完美和最具竞争力的甜味剂，它具有高甜度、风味好、非营养性、贮存期长、低热值以及安全性高等优良性能。
三氯蔗糖由蔗糖4-,1′-和6′-位羟基被氯代而来，由英国伦敦大学教授Leslie Hough 和Tate & Lyle 公司在1976年合作研发成功，于1988 年投入市场。
三氯蔗糖是利用蔗糖制作的无热量高倍甜味剂物质，呈白色粉末状，具有无臭无吸湿性等特征，物质热稳定性较高，极易溶于水，能溶于乙醇以及甲醇等有机溶剂。28℃条件下其溶解度为28.2g。在光环境、热环境和pH值变化情况下的稳定性较高。

三氯蔗糖已广泛应用于饮料、餐桌甜味剂、冰淇淋、烘焙食品、口香糖、咖啡、乳制品、甜点心、果汁、明胶食品、布丁、甜沙司、糖浆、酱油、医药、化妆品等行业。美国、加拿大等国已在多种食品中替代蔗糖和其他甜味剂。三氯蔗糖不损坏牙齿，不像蔗糖、果糖和麦芽糖那样可导致疾病，也不像其他营养型甜味剂那样低甜高价。三氯蔗糖可供肥胖、心血管病和糖尿病患者食用。联合国粮农组织和世界卫生组织的食品添加剂专业委员会（FAO/WHO）规定其每日允许摄入量为0-15mg/kg体重。采用高压液相色谱法。流动相由150ml乙腈加于850ml水中，过滤后脱气而成。标准液由英国Tate &Lyle公司生产的氯化蔗糖参比标准样100mg(We)，用流动相液定容至100ml，记录参比标准的量为Ws。流动相压力101.325kPa，流速1.5ml/min。用紫外检测器检测在190nm处的吸光率。试样和标准样注入量为20μ1，三氯蔗糖的滞留时间约9min，最后计算试样的峰面积(Ac)和标准样的峰面积(As)，按下式计算试样的纯度%率：
纯度(%)=Ac×Ws/As×We×100
最后按质量指标中水分和甲醇含量的测定结果求得无水、无甲醇基的纯度百分率。ADI 0～15mg/kg(FAO/WHO，2001)。GB 2760—1997(g/kg)：餐桌甜味剂，0.05g/包、片；果汁(味)型饮料、酱菜类、复合调味料、配制酒、雪糕、冰淇淋、冰棍、糕点、饼干、面包、不加糖的甜罐头水果、饮料，0.25；改性口香糖、蜜饯，1.5。
美国于1998年4．1．批准用于焙烤制品及预混合料、饮料及其基料、口香糖、咖啡、茶、仿乳制品等15类食品。
GB 2760—2002(g/kg)：固体饮料、浓缩果蔬汁、色拉酱，1.25；芥末酱，0.4；早餐谷物、甜乳粉，1.0；糖果，1.5；风味或果料酸奶0.3；发酵酒0.65；果酱0.45；水果馅0.25；热加工过的水果或脱水水果0.15。白色或近白色结晶性粉末;无臭，味甜。对光，热，酸均稳定，易溶于水，乙醇，甲醇。用作食品甜味剂，营养增补剂，必需氨基酸之一无营养甜味剂。无营养型甜味剂。三氯蔗糖广泛应用于饮料、口香糖、乳制品、蜜饯、果冻布丁、面包、糕点、饼干、冰淇淋和果酱等加工食品中用作食品甜味剂 上游原料： 蔗糖合成甜味剂，激活肠内分泌细胞（enteroendocrine cells）上的T1R2/T1R3甜味受体，诱发胰升糖素样肽1(glucagons-like peptide-1,GLP-1)和葡萄糖依赖性insulinotrophic肽（肽）的分泌。三氯蔗糖是我国新批准使用的甜味剂。我国规定可用于酱菜、复合调味料、配制酒、饮料、冰淇淋、冰棍、糕点、水果罐头、饼干和面包，最大使用量2.5g/kg；在蜜饯、改性口香糖中最大使用量1.5g/kg；还可作为餐桌甜味剂，最大用量0.05g/包、片。三氯蔗糖的合成路线大体可分为3类：单酯法、化学一酶法和基团迁移法。
化学一酶法
6位基团保护法 该法是Tate-Lyle公司开发的。首先利用芽孢杆菌属的菌株在30℃下发酵葡萄糖，生成葡萄糖-6-乙酸，葡萄糖-6-乙酸的最高浓度可达15g/L，收率可达理论收率的85%。然后采用甲醇抽提及硅胶柱层析分离相结合的方法提纯葡萄糖-6-乙酸，提纯收率为80%～85%。
在由枯草杆菌产生的β-果糖基转移酶的作用下，葡萄糖-6-乙酸与蔗糖混合反应生成蔗糖-6-乙酸，蔗糖-6-乙酸的浓度可达120g/L，该步收率为58%。采用层析的方法可分离得到70%纯度的蔗糖-6-乙酸。蔗糖-6-乙酸与由五氯化磷和DMF制成的Vilsmeier试剂反应，即可得到4，1’，6’，-三氯-4，1’，6’-三脱氧半乳蔗糖五乙酸，该步收率为39%。三氯蔗糖五乙酸脱去乙酸基后即得三氯蔗糖，脱乙酸的收率为90%。该法中葡萄糖-6-乙酸的发酵代价较高，蔗糖-6-乙酸的提纯较困难，总收率约20%。合成路线如下：
以棉子糖为原料合成该法也是Tate-Lyle公司开发的。棉子糖甜菜和棉子等植物中，目前尚无大量商品供应，可由半乳糖和蔗糖的饱和溶液在30℃、铲半乳糖苷酶的作用下合成，产物浓度可达7.5g/L。
棉子糖在三苯磷的存在下，用亚硫酰氯氯化生成4，1’，6’，6’’-四氯-4，1’，6’，6’’-四脱氧半乳糖棉子糖庚乙酸。后者脱乙酸后即得4，1’，6’，6’’-四氯-4，1’，6’，6’’-四脱氧半乳糖棉子糖(TCR)，以棉子糖计，生成TCR的收率为32.6%。TCR在30℃和α-半乳糖苷酶的作用下，水解反应24h，生成三氯蔗糖，水解收率80%～90%。总$收率为26%～29%。单酯法
该法是Khan R A和Muyti K S于1982年提出的。利用醇酸酯化的反应原理，设法将蔗糖分子中的某个羟基屏蔽起来，通过控制条件，尽可能获得高的单酯含量。然后再进行分离、氯代、脱酯、提纯而得产品。该法较难控制酯化位置和程度，收率仅5%～7%。
基叫迁移法
以蔗糖为原料，经三苯甲基化(屏蔽三个伯位羟基)、乙酰化(屏蔽五个仲位羟基)、脱三苯甲基、乙酰基迁移、氯化、脱乙酰基等步骤得三氯蔗糖。
三苯甲基化和乙酰化 在50℃下，将50g蔗糖和60g N-甲基吗啉溶入100mL二甲基甲酰胺中。半小时后分三次共加入141.8g三苯甲基氯(纯度97%)，继续加热3.5h。再加入42.7g碳酸氢钠，在50℃下恒温1h。将溶液抽真空干燥，然后溶于96.6mL乙酸酐中，再加入15.6g乙酸钾，加热至115℃并恒温3h。冷却后加入400mL乙醇，可得183.2g结晶物质，其中含124.6g6，1，6’-三氧-三苯甲基-五乙酰基蔗糖(TRISPA)，得率68.6%。
脱三苯甲基将200g TRISPA溶予800mL甲苯中，并冷却至0℃，通人氯化氢气体1.7g，4.5h后有沉淀物生成。将其在氮气中净化1h，除去残余的氯化氢气体，过滤后用65mL甲苯清洗，成为颗粒状，将它重新溶解于120mL1%的三乙胺甲苯溶液中，再次过滤混合物，用65mL甲苯清洗干净，干燥得81g 2，3，3’，4，4’-五氧-乙酰基蔗糖(4-PAS)，得率为80%。
乙酰基迁移将50g 4-PAS溶于100mL水中，加热至60℃，趁热过滤，并冷却至室温。加入2.5mL吡啶，并在室温下搅拌2.5h。用2.5mL浓盐酸酸化此溶液，再用二氯甲烷(2×125mL)进行萃取。将萃取液浓缩至50mL，加入庚烷(3×50mL)搅拌，使之析出结晶。20min后过滤，用30mL庚烷冲洗结晶，并在真空条件下干燥16h，得2，3，3’，4’，6-五乙酰基蔗糖(6- PAS)34g，得率为58%。
氯化将50g 6-PAS和50.3g氧化三苯基磷(TPPO)搅拌加入150mL甲苯溶液中制成浆液，在室温下加入亚硫酰氯32.8mL，将此溶液回流2.5h后冷却至40℃。再加入200mL水进一步冷却至0℃，强烈搅拌此混合液1h后过滤，用75mL甲苯：水(1：2)冲洗，得粗制的4，1’，6’-三氯-4，1’，6’-三脱氧-乙酰基-半乳蔗糖(TOSPA)。将其溶解于200mL热甲醇中，在20℃下搅拌1h，重结晶后再次过滤得纯净的TOSPA 40g，得率为75%。
脱乙酰基将50g TOSPA和0.5g甲醇钠溶于125mL甲醇中，真空条件下搅拌1.5h。加入Amberlite IRC50(H⁺)树脂后再次搅拌中和此溶液，过滤，滤液经2g活性炭和2g硅藻土脱色后浓缩。加入100mL乙酸乙酯，三氯蔗糖即结晶析出，冲洗干燥后产物重26g，纯度为92%。由蔗糖用氯选择性地取代蔗糖上的三个羟基而成，基本反应见图02346—1。