專利名稱：一種塔格糖的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種塔格糖的制備方法，屬于食品技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
糖的生產(chǎn)可以追溯到公元17世紀(jì)，從那時起制糖工業(yè)發(fā)展迅速。到2002 年，全球的糖產(chǎn)量達(dá)到每年13.3億噸。隨著食品、甜食、軟飲料中糖的添加量 的增加，健康問題也越來越受到人們的關(guān)注，糖尿病、肥胖、癌癥和心血管疾 病患者每年都在增加。但是甜味又是人們十分喜愛，日常飲食中不可缺少的一 種調(diào)味，如何讓人們在享受甜味的同時遠(yuǎn)離疾病已成為當(dāng)今關(guān)注的熱點(diǎn)。稀少 糖是指在自然界存在但含量極少的一類單糖及其衍生物。淀粉、乳清粉、半纖 維素等都可以作為工業(yè)化生產(chǎn)稀少糖的原材料，從這些原材料中得到的D-果糖、 D-半乳糖和D-木糖等一系列單糖，可以應(yīng)用于稀少糖的生產(chǎn)。
理論推測自然界約存在50種稀少糖,到目前為止已發(fā)現(xiàn)有34種稀少糖，L-型和D-型各占一半。主要研究的為D-型稀少糖，而多數(shù)稀少糖的結(jié)構(gòu)和功能仍 沒有研究清楚。稀少糖的生產(chǎn)方法需要運(yùn)用各種學(xué)科的知識，包括發(fā)酵技術(shù)、 分子生物學(xué)、酶技術(shù)和生物化學(xué)。另外，稀少糖的各種新穎的生理學(xué)功能己經(jīng) 被發(fā)現(xiàn)，例如D-阿洛糖能有效抑制活性氧元素的產(chǎn)生，這可以應(yīng)用于醫(yī)藥研究。 稀少糖具有應(yīng)用廣泛的特征。
功能性食品是指除營養(yǎng)(一次功能)和感覺(二次功能)之外，還具有調(diào) 節(jié)生理活動(三次功能)的食品，進(jìn)一步明確定義為"其成分對人體能充分顯 示身體防御功能、調(diào)節(jié)生理節(jié)律以及預(yù)防疾病和促進(jìn)康復(fù)等有關(guān)身體調(diào)節(jié)功能 的工程化食品"。
作為一種理想的功能性甜味劑，需要同時具備在機(jī)體中的代謝途徑與胰島 素?zé)o關(guān)，進(jìn)入體內(nèi)后不會引起血糖波動，可供糖尿病人食用；不是口腔微生物 的適宜作用底物，不會引起牙齒齲變，甚至具有抗齲齒活性；具有某些特殊的 生理功能，如促進(jìn)機(jī)體腸道中雙歧桿菌的生長繁殖；絕對的食用安全性；良好 的味覺特性，無不良口味或后味；適宜的溶解度與穩(wěn)定性，以便在食品工業(yè)中 的應(yīng)用；價格適宜，生產(chǎn)成本不能太高等條件。
塔格糖是一種罕見的天然己酮糖，是半乳糖的同分異構(gòu)體，也是果糖在C-4 手性碳原子上的對映異構(gòu)體，分子量為180.6，熔點(diǎn)132°C-135°C，同時它具有一 定耐酸、耐堿性。塔格糖是一種很好的低熱量食品甜味劑和填充劑，具有抑制 血糖升高，調(diào)節(jié)腸道菌群，抗齲齒、抑制齒蝕斑等生理功能。塔格糖的甜度可
以達(dá)到蔗糖的92%，甜味與蔗糖非常相似，沒有后味也不會產(chǎn)生任何不良風(fēng)味。 此外，塔格糖對強(qiáng)力甜味劑還有很好的協(xié)同增效作用，包括甜蜜素、糖精、阿 斯巴甜、安賽蜜、甜菊糖、紐甜和三氯蔗糖等。
研究人員在致力于功能性甜味劑開發(fā)的同時，也在尋找較具優(yōu)勢和發(fā)展前
途的生產(chǎn)方》去。Cheetham分另lj用AfycoZ^c/en'ww / /z/e"禾口丄acto6ac/〃us1 ga少cra7 產(chǎn)生的L-阿拉伯糖異構(gòu)酶成功轉(zhuǎn)化半乳糖生成塔格糖，首次提出利用乳酸菌生 產(chǎn)塔格糖的設(shè)想。Ibrahim申請專利利用一株乳酸菌轉(zhuǎn)化半乳糖生產(chǎn)塔格糖，轉(zhuǎn) 化率達(dá)43.9%。目前，對塔格糖的生物轉(zhuǎn)化主要應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)來提高L-阿拉伯 糖異構(gòu)酶的耐熱性和底物專一性。為了使酶能夠更加適用于工業(yè)化生產(chǎn)，對酶 的固定化也進(jìn)行了研究。有人用與瓊脂共價結(jié)合的方法將L-阿拉伯糖異構(gòu)酶進(jìn) 行固定，7天內(nèi)塔格糖的平均產(chǎn)量為每天7.5g/L，但這種固定化方法所需成本很 高并且需要很細(xì)心地維護(hù)。后來又有人對L-阿拉伯糖異構(gòu)酶的幾種固定化方法 進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)將此酶固定在用戊二醛處理過的藻酸鹽顆粒上是一種最穩(wěn)定 最經(jīng)濟(jì)的方法。但目前塔格糖的生物轉(zhuǎn)化研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，發(fā)展到工業(yè) 化階段，還需要進(jìn)行大量的基礎(chǔ)性研究?；瘜W(xué)法合成塔格糖是Beadle等人在1992 年的專利中報(bào)道的，用這種方法生產(chǎn)塔格糖是經(jīng)濟(jì)可行的，適用于大規(guī)模生產(chǎn)， 但已有的關(guān)于化學(xué)法合成塔格糖的方法，產(chǎn)生的副產(chǎn)物多，給分離純化造成很 大的困難，另外用無機(jī)酸來中和氫氧化物塔格糖復(fù)合物中間體，以此得到塔格 糖，容易給人以不安全的遐想，故用有機(jī)酸來中和，符合實(shí)驗(yàn)要求，更切合消 費(fèi)者的心理，有更大的開發(fā)前景。
尋找合適的塔格糖生產(chǎn)工藝，摸索出成熟的工藝條件，對以后大規(guī)模生產(chǎn) 塔格糖至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種新的塔格糖制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案所述的生產(chǎn)塔格糖的方法，是用有機(jī)酸或混合酸中和 金屬氫氧化物-塔格糖復(fù)合物中間體制備塔格糖，步驟為
(l)異構(gòu)化以半乳糖為原料，以可溶性堿金屬鹽或堿土金屬鹽為催化劑， 使半乳糖與金屬氫氧化物發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，生成金屬氫氧化物-塔格糖復(fù)合物中 間體沉淀，金屬氫氧化物與半乳糖的摩爾用量比為0.5 20: 1，堿金屬鹽或堿
土金屬鹽催化劑采用CaCl2或NaCl，摩爾用量為半乳糖摩爾數(shù)的0.5% 10%，異 構(gòu)化反應(yīng)在堿性控制pH〉9，室溫條件下進(jìn)行，反應(yīng)時間為5 300min;
(2)酸中和:異構(gòu)化產(chǎn)物金屬氫氧化物-塔格糖復(fù)合物中間體用有機(jī)酸或混 合酸進(jìn)行中和，中和過程反應(yīng)體系溫度控制在25t:以下，當(dāng)pH〈5.4時，中和 反應(yīng)結(jié)束，分離純化得到塔格糖。
金屬氫氧化物反應(yīng)物采用Ca(OH)2， Ca(OH)2和NaOH的混合物，或Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物。
所用Ca(OH)2為Ca(OH)2混合水而成的水溶漿，或者為生石灰CaO和水發(fā) 生水合作用后的產(chǎn)物。
中和所用的酸為醋酸、蘋果酸、乳酸、檸檬酸、酒石酸、富馬酸、葡萄糖 酸溶液、葡糖酸-S-內(nèi)酯或者是其中幾種酸的混合酸。
以半乳糖為原料，以可溶性堿金屬鹽或堿土金屬鹽為催化劑，使半乳糖與 金屬氫氧化物發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，生成金屬氫氧化物-塔格糖復(fù)合物中間體沉淀。 然后用乳酸、醋酸、檸檬酸、蘋果酸或混合酸中和復(fù)合物中間體，根據(jù)反應(yīng)體 系的pH值來控制酸中和反應(yīng)的進(jìn)程。當(dāng)pH〈5.4時，'中和反應(yīng)結(jié)束。最后，將 塔格糖從反應(yīng)液中結(jié)晶過濾出來。
利用不同的有機(jī)酸中和，塔格糖得率如表1所示
表1不同酸中和時塔格糖的得率
酸的種類檸檬酸蘋果酸乳酸醋酸磷酸鹽酸 co2
塔格糖得率/%45.5940.5242.3648,8240.8637.60 42.54
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明自行設(shè)計(jì)了化學(xué)法合成塔格糖的模型，以半乳 糖為原料，以有機(jī)酸或混合酸中和金屬氫氧化物-塔格糖復(fù)合物中間體。通過
HPLC法分析，塔格糖得率達(dá)到49%，即100g半乳糖可生成49g塔格糖。用本 發(fā)明設(shè)計(jì)的方法合成塔格糖，由于提供了一個比較緩和的環(huán)境，副反應(yīng)發(fā)生機(jī) 率小，隨之產(chǎn)生的副產(chǎn)物少，塔格糖得率較高；另外，使用有機(jī)酸中和金屬氫 氧化物一塔格糖復(fù)合物中間體時，安全性能可靠，成本低；同時可以回收有機(jī) 酸鈣，獲得副產(chǎn)品，帶來新的收益。此方法適用于大規(guī)模生產(chǎn)塔格糖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將0.111 g(O. 001 mol)的CaCl2溶解在100ml (0.4mol) Ca(OH)2溶漿中，緩 緩倒入等體積(O.lmol)的半乳糖溶液中，調(diào)節(jié)混合液的pH值在9以上，室溫 下攪拌60min，立即用檸檬酸滴定直到pH至5.4以下。約10 30min后，有沉 淀產(chǎn)生，將反應(yīng)后的溶液轉(zhuǎn)移到離心管，在5000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 20 min， 倒出上清夜，測其體積。通過HPLC法分析，計(jì)算塔格糖含量，塔格糖得率為 45.59%。
實(shí)施例2
將0.333 g (0.003 mol)的CaCl2溶解在100 ml (0.6mol) Ca(OH)2溶漿中， 緩緩倒入等體積(O.lmol)的半乳糖溶液中，調(diào)節(jié)混合液的pH值在12以上， 室溫下攪拌30min，立即用醋酸滴定直到pH至5.4以下。約10 30min后，有 沉淀產(chǎn)生，將反應(yīng)后的溶液轉(zhuǎn)移到離心管，在5000r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 20
min，倒出上清夜，測其體積。通過HPLC法分析，計(jì)算塔格糖含量，塔格糖得 率為48.82%。 實(shí)施例3
將0.2925 g—(0.005 mol)的NaCl溶解在100 ml (0.5 mol) Ca(OH)2溶漿中， 緩緩倒入等體積(O.lmol)的半乳糖溶液中，調(diào)節(jié)混合液的pH值在ll以上， 室溫下攪拌45min，立即用乳酸滴定直到pH至5.4以下。約10 30min后，有 沉淀產(chǎn)生，將反應(yīng)后的溶液轉(zhuǎn)移到離心管，在5000r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 20 min,倒出上清夜，測其體積。通過HPLC法分析，計(jì)算塔格糖含量，塔格糖得 率為42.36%。
實(shí)施例4
將0.15g乂0.0025mo1)的NaCl溶解在100 m1(0.5 mol)Ca(OH)2和(1.5 mol) NaOH的混合溶液中，緩緩倒入等體積(O.lmol)的半乳糖溶液中，調(diào)節(jié)混合液 的pH值在14，室溫下攪拌5min，立即用乳酸和醋酸的混合酸滴定直到pH至 5.4以下。約10 30min后，有沉淀產(chǎn)生，將反應(yīng)后的溶液轉(zhuǎn)移到離心管，在 5000r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 20min，倒出上清夜，測其體積。通過HPLC法分 析，計(jì)算塔格糖含量，塔格糖得率為45.36%。
權(quán)利要求
1.一種塔格糖的制備方法，其特征是用有機(jī)酸或混合酸中和金屬氫氧化物-塔格糖復(fù)合物中間體制備塔格糖，步驟為(1)異構(gòu)化以半乳糖為原料，以可溶性堿金屬鹽或堿土金屬鹽為催化劑，使半乳糖與金屬氫氧化物發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，生成金屬氫氧化物-塔格糖復(fù)合物中間體沉淀，金屬氫氧化物與半乳糖的摩爾用量比為0.5～20∶1，堿金屬鹽或堿土金屬鹽催化劑采用CaCl2或NaCl，摩爾用量為半乳糖摩爾數(shù)的0.5％～10％，異構(gòu)化反應(yīng)在堿性控制pH＞9，室溫條件下進(jìn)行，反應(yīng)時間為5～300min；(2)酸中和異構(gòu)化產(chǎn)物金屬氫氧化物-塔格糖復(fù)合物中間體用有機(jī)酸或混合酸進(jìn)行中和，中和過程反應(yīng)體系溫度控制在25℃以下，當(dāng)pH＜5.4時，中和反應(yīng)結(jié)束，分離純化得到塔格糖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔格糖的制備方法，其特征是金屬氫氧化物反應(yīng) 物采用Ca(OH)2， Ca(OH)2和NaOH的混合物，或Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的塔格糖的制備方法，其特征是所用Ca(OH)2為 Ca(OH)2混合水而成的水溶漿，或者為生石灰CaO和水發(fā)生水合作用后的產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔格糖的制備方法，其特征是中和所用的酸為醋 酸、蘋果酸、乳酸、檸檬酸、酒石酸、富馬酸、葡萄糖酸溶液、葡糖酸-S-內(nèi)酯 或者是其中幾種酸的混合酸。
全文摘要
一種塔格糖的制備方法，屬于食品技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明根據(jù)醛酮異構(gòu)理論，以可溶性堿金屬鹽或堿土金屬鹽為催化劑，使半乳糖與金屬氫氧化物發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，生成金屬氫氧化物-塔格糖復(fù)合物中間體沉淀，再用有機(jī)酸或混合酸與其中和得到目標(biāo)化合物塔格糖，得率接近50％。本發(fā)明提供了一種新的途徑制備塔格糖，塔格糖得率高，安全性能可靠，可用于大規(guī)模生產(chǎn)。塔格糖產(chǎn)品無毒，是一種很好的功能性食品配料和填充劑，具有抑制高血糖、改善腸道菌群、不致齲齒等多種生理功效。
文檔編號A23L1/236GK101095479SQ20071002383
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者波 江, 沐萬孟, 黃聞霞 申請人:江南大學(xué)