文 献 综 述

一、三氯蔗糖概述

三氯蔗糖具有甜度大、甜味特性好、不被人体吸收、性质稳定及应用范围广等特点，是迄今性能最为优良的高甜度甜味剂。

三氯蔗糖（Trichlorosucrse），简称TGS，化学名称为4，1＇，6＇－三氯－4，1＇，6＇－三脱氧半乳蔗糖，是一种白色粉末状产品，极易溶于水，在20℃水中的溶解度为28．2g/dL，在酸性溶液中化学稳定性高，而且经过长期（10年）的药理、毒理、生理理化等严格试验，证明三氯蔗糖对人是安全的。由于甜味纯正，极类似于天然产品蔗糖，是蔗糖甜度的600倍，且没有其它甜味剂带来的不愉快后味；不被人体吸收，不产生热能，而且代谢不和胰岛素发生作用，可供糖尿病人、肥胖病人和老年人等食用；不会引起龋变，有助于牙齿健康等优点，使之具有广阔的应用优势[1]。

三氯蔗糖在1976年由英国 Tateamp;Lyle公司合成成功，于1988年投入市场，由于其优异的性能特点被认为是迄今为止人类已开发的一种最具竞争力的高甜度甜味剂，已被包括中国在内的30多个国家批准作为甜味剂使用，是目前高甜度甜味剂的研究热点之一。

二、三氯蔗糖的结构、性质

三氯蔗糖的结构、性质三氯蔗糖是卤代蔗糖衍生物的一种，又称”超甜蔗糖”，其化学名为4，1＇,6＇－三氯－4，1＇，6＇－三脱氧半乳蔗糖,是英国Hough L教授于20世纪70年代发现的一种强力甜味剂。三氯蔗糖的结构如图1：

图1

它的分子式为C12H19O8CL3，分子量为397.64.。具有优良的性能，属非营养型强力甜味剂。三氯蔗糖是一种白色粉末状产品，极易溶于水（溶解28.2g,20℃）。三氯蔗糖的甜度很高（是蔗糖的400～800倍），且甜味纯正，甜感的呈现速度，最大甜味的感受强度，甜味持续时间及后味等方面均非常接近蔗糖。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。三氯蔗糖是纯天然产物蔗糖的衍生物，对蔗糖的相对甜度随溶液浓度而变化，它对酸味和咸味有淡化效果，对涩味、苦味、酒味等味道有掩盖效果，对辛辣、奶味等有增效作用。三氯蔗糖在人体内不参与代谢，不被人体吸收，热量值为零，是糖尿病人理想的甜味代用品。1998年经FDA审核认证，它可作为所有食品的通用甜味剂，并且不影响血液中葡萄糖的浓度，可以为糖尿病患者接受。另外，三氯蔗糖不被龋齿病菌利用，能够减少口腔内病菌产生的酸量以及链球菌细胞在牙齿表面的黏附，有效的起到抗龋齿作用。动物研究表明，三氯蔗糖在超过人类使用水平几百倍的大剂量情况下，始终长期食用也很安全。在普通人类志愿者身上进行的长期实验表明，三氯蔗糖不会对人类健康产生不可逆作用。经长期安全性认证试验，美国FDA确认其为GRAS（安全）级添加物[2]。

三、三氯蔗糖合成技术的研究进展

3.1单基团保护法

三氯蔗糖是蔗糖分子中4,1＇，6＇位羟基被氯离子取代的产物。蔗糖分子中共有8个羟基，由于位置的不同，其化学反应活性有较大差异，三氯蔗糖合成的关键是如何进行选择性的氯化问题。蔗糖分子中的C-6位羟基对其甜度起重要作用，因此，应设法屏蔽C-6 位羟基使之不被氯化，而只氯化4,1＇，6＇位上的羟基。单基团保护法的原理就是设法将活泼的C-6位羟基进行单独保护，然后通过选择性氯化取代C-4,1＇，6＇位上的羟基，最后脱去C-6位上的保护基团生成三氯蔗糖。其关键技术有2个：一是如何提高蔗糖-6-酯的纯度和收率；二是如何提高选择性氯化的收率。整个制备过程需3步骤来完成：(1)利用适当的保护基团，在适宜的反应条件下，对蔗糖分子中的C-6位羟基进行单基团保护。(2)选用适当的氯化试剂，选择性氯化蔗糖C-4,1＇，6＇位羟基。(3)脱去C-6 位上的保护基团使其恢复为自由羟基，得到终产品三氯蔗糖。

图2

3.1.1乙酸酐酯化法

郑建仙等通过降低温度对蔗糖C-6位活泼羟基进行单独保护，在-25℃条件下蔗糖与乙酸酐反应，生成蔗糖-6-乙酸酯(S-6-a)；而Navia等利用有机锡的选择性，采用二丁基氧化锡制备S-6-a。用Vils-meier试剂对蔗糖C-4,1＇，6＇位上的羟基进行选择性氯化，再用乙酸酐进行全乙酰化，以三氯－五乙酰基蔗糖酯(TGSPA)的形式结晶出来，最后采用甲醇/甲醇钠催化的醇解反应，脱去TGSPA上的5个乙酰基，制得三氯蔗糖[3]。

3.1.2 原乙酸三酯法

Simpson，Khan，马志玲等采用原乙酸三乙（甲）酯与蔗糖的反应保护蔗糖C-6位羟基，以对甲苯磺酸为催化剂，加入特丁胺使4-乙酰基转移到C-6位，生成C-6位乙酰蔗糖，此保护反应在室温下即可进行；然后采用亚硫酰氯/吡啶进行选择性的氯化，氯化产物用甲醇－甲醇钠脱去乙酰基制得三氯蔗糖。朱仁发等将乙酸乙酯与蔗糖在DMF中反应，制得蔗糖-6-乙酸酯，然后经Vilsmeier试剂氯化、脱乙酰基反应合成三氯蔗糖，改进后的方法操作简单，条件温和，原料价廉易得，总收率由文献方法的35％提高为41％。

3.1．3有机锡催化合成法

Navia等用二烃基氧化锡与醇反应得1,3-二烃氧基-1，1，3， 3-四烃基二锡氧烷，再使其与蔗糖作用生成1,3-二-（6-0-蔗糖）-1,1,3,3－四烃基二锡氧烷，然后酯化制得蔗糖-6-乙酸或苯甲酸酯，收率达88％～96％。但此法有机锡的回收困难，中间体不稳定，所用溶剂及反应物较多，生产成本高。Neiditch等将二烃基锡氧化物与蔗糖在DMF中直接反应，制取1,3-二-（6-0-蔗糖）-1,1,3,3－四烃基二锡氧烷，然后再酯化，从而减少了物料种类，简化了反应步骤且无需溶剂交换设备[4]。

3.2全基团保护法

全基团保护法的原理是利用蔗糖分子中8个羟基在空间位阻上的区别，用一个体积较大的基团选择性地保护（成醚）空间位阻相对较小的３个伯羟基，然后通过多步反应，使三个氯原子取代的位置符合特定的要求。常以三苯基氯甲烷/吡啶为试剂，选择性保护伯羟基，再以乙酐/吡啶为酰化剂，对其余仲羟基进行O－乙酰化，制得6,1＇，6＇-三氧-三苯甲基-五氧-乙酰基蔗糖(TRISPA)，然后脱去三苯甲基、C-4位乙酰基迁移到C-6 位，制得2,3,6,3＇，4＇-五氧-乙酰基蔗糖(6-PAS)，以备进一步的氯化。

Fairclough利用三苯基氯甲烷与羟基反应成醚来保护三个伯羟基，然后通过脱保护基、氯代、脱乙酰基等反应，合成了三氯蔗糖，总产率为14.6％。合成路线如图3：

图3

而在Jenner[11]的合成方法中，总产率可达28.8％，其中脱三苯甲基与乙酰基迁移是分二步进行的，合成路线如图4。郑建仙，段胜林[等采用三苯甲基化和乙酰基化反应来完全保护蔗糖的8个羟基，生成6,1＇,6＇－三氯－三苯甲基－五乙酰基蔗糖(TRISPA) [5]。

在0℃条件下，TRISPA与乙酸反应，脱去3个伯羟基的保护，生成2,3,4,3＇,4＇-五乙酸蔗糖酯(4-PAS)，采用乙酸在惰性溶剂中将4-PAS异构，得到6-PAS。然后采用Vilsmeier试剂进行选择性氯化，最后用甲醇－甲醇钠脱去保护基制得三氯蔗糖。该方法收率较高，但步骤较多。

图4

3.3酶法

酶法是利用酶的专一性将糖类物质中的C-6位羟基以酶法酰基化保护，再经氯化、脱酰基、分离等步骤合成[6]。Tate＆Lyle公司首先提出的双酶-化学联合法，是以葡萄糖和蔗糖为原料，在枯草杆菌和果糖转移酶的作用下，生成葡萄糖-6-乙酸酯(G-6-a)和蔗糖-6-乙酸酯(S-6-a)中间物，再经氯化、脱乙酰基得到三氯蔗糖。合成路线图5。

图5

Bornemann先将蔗糖羟基全部乙酰化得八乙酰基蔗糖，再利用一个酶选择性地脱去三个乙酰基，得到所希望的中间体6-PAS，最后进行氯化和脱乙酰基得到三氯蔗糖[7]。合成路线如下所示。Bennet，Rathbone，郑建仙等采用以棉籽糖为原料的化学－酶法合成三氯蔗糖，由于棉籽糖的半乳糖残基正好位于蔗糖C-6位上，充当着蔗糖C-6位上天然保护基团的角色，以棉籽糖为原料，只需2步反应即可得到三氯蔗糖。具体操作步骤：棉籽糖在氧化三苯膦的存在下，采用亚硫酰氯氯化，经脱乙酸作用后生成4,1＇,6＇, 6＇-四氯-4，1＇，6＇，6＇-四脱氧半乳糖棉籽糖(TCR)。30℃时，TCR在α－半乳糖苷酶的作用下水解即可生成三氯蔗糖。该方法工艺简单，可操作性强。

图6

四、薄层分析方法在三氯蔗糖制备中的建立

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[8]。在水溶液中，在软饮料的pH范围内（pH=3－5）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。三氯蔗糖是纯天然产物蔗糖的衍生物，安全性极高。在我国允许使用的各种甜味剂中，三氯蔗糖是各方面优点最多的一种。

在合成三氯蔗糖的过程中，蔗糖的酯化比较复杂，产物较多，若采用化学分析方法测定有一定的难度。经过查阅一些相关的资料，确定采用薄层层析的方法，该方法不需特殊的仪器，成本低廉，能迅速、直观地反映各产物的生成进程[9]。

五、三氯蔗糖在食品工业中的应用

三氯蔗糖的优良品质能代表目前甜味剂开发的最高水平，它在食品中的应用也越来越广泛。三氯蔗糖作为新一代的高甜度甜味剂，由于其优异的性能特点，应用前景将十分广阔，在美国、加拿大等国在多种食品中替代蔗糖[10]。

美国于1998年批准三氯蔗糖用于焙烤制品及预混合料、饮料及其基料、口香塘、咖啡等15类食品[11]。三氯蔗糖和其他甜味剂复配使用效果非常明显。这些甜味剂有果糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖、木糖醇，尤其在软饮料中三氯蔗糖和果糖的复配非常有效。果糖有它特别的香味和令人愉快的口感，他们的结合使用不仅使饮料中的卡路里大大降低，又可使三氯蔗糖和果糖用量多降低到所希望的水平[12]。

把三氯蔗糖的应用归纳为以下几个方面：用于高温食品，如焙烤类糕点食品、糖果类食品的生产中；用于发酵食品，如面包类、酸乳酪类等食品的生产中；用于低糖类健康食品中，如月饼等带糖馅类食品的生产中；利用三氯蔗糖渗透性能好的特点，用于水果罐头类、蜜饯类食品的生产中；在农、畜、水产品的生产加工中，利用三氯蔗糖的稳定性能，将其作为调味品，使食品的咸味、酸味等口感更加柔和[13]。

骆希明介绍了三氯蔗糖作为一种功能型甜味剂在牙膏中的应用前景，指出由于它所固有的特性，能使我国牙膏的质量和风味更上一个台阶[14]。黄文、贝惠玲等对三氯蔗糖溶液的甜度和口感进行了评价，介绍了在食品中三氯蔗糖和蔗糖配合使用的优越性，指出三 氯蔗糖部分取代蔗糖时，生产出的菠萝米罐头口感更加醇和饱满，优于完全使用蔗糖的产品；在饮料中用三氯蔗糖部分取代蔗糖也可生产出口感优于完全使用蔗糖的产品[15]。

六、三氯蔗糖在我国的开发前景

目前，我国蔗糖供大于求，价格呈下降趋势。从蔗糖生产高科技含量、高附加值的三氯蔗糖产品，以满足人民群众的生活和健康需要，具有重要的社会意义和经济价值[16]。三氯蔗糖价廉物美，目前的售价只相当于等甜度下蔗糖的1/3～1/2左右，并且通过适当的复配，还能增加甜度，从而进一步为用户节省使用费用。因此，三氯蔗糖具有较强的市场竞争力。用户所需产品需要大多依赖进口解决，限制了该产品在国内市场的推广应用。但是三氯蔗糖由于其优秀品质，尽管生产技术难度较大，发展前景十分广阔[17]。

七、参考文献

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