專利名稱：微波合成麥芽糖脂肪酸酯的方法
微波合成麥芽糖脂肪酸酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種由麥芽糖與脂肪酸縮合 制備麥芽糖脂肪酸酯的新方法。背景技術(shù)：
麥芽糖脂肪酸酯是由麥芽糖與脂肪酸經(jīng)過酯化而成的一類高效乳化劑，因麥芽糖是由 淀粉經(jīng)淀粉酶催化水解得到，所以麥芽糖脂肪酸酯又被稱作為淀粉糖脂肪酸酯。其屬于多 元醇酯類化合物，以麥芽糖分子中的游離羥基為親水基，脂肪酸為親油基，由此形成一種 具有特殊性能的表面活性劑。由于其原料來源廣泛，性能優(yōu)越，故麥芽糖脂肪酸酯被認(rèn)為 是一類有待開發(fā)的新型非離子型食品乳化劑。由于脂肪酸酯具有良好的乳化性而被廣泛用 于食品業(yè)(如焙烤食品、飲料、香料、咖啡伴侶、奶制品、點(diǎn)心和肉制品等)化妝品業(yè)(如香 皂、洗面奶等)和洗滌業(yè)。目前作為脂肪酸低聚糖酯類的乳化劑國內(nèi)外僅有蔗糖脂肪酸酯 一種在唱獨(dú)角，對于麥芽糖脂肪酸酯僅在國外有學(xué)術(shù)報道，至今尚無產(chǎn)品上市。近年來， 美國、加拿大的科學(xué)家又通過實驗研究，發(fā)現(xiàn)麥芽糖脂肪酸酯還具有抑制腫瘤細(xì)胞的作用， 并在治療癌癥、提高機(jī)體免疫力方面有獨(dú)特的效果(CA1120399; US6525044; US5550225)。 由此看來，麥芽糖脂肪酸酯不論作為食品、藥品、日化品的乳化劑還是作為藥物制劑，都 具有很大的實用潛能，其合成與使用也將會引起更大的關(guān)注。目前，生產(chǎn)麥芽糖酯的傳統(tǒng) 合成方法是用油浴合成的，此方法不僅所需反應(yīng)時間長，而且產(chǎn)品的色澤較深一般為黃色 或棕黃色。
微波對化學(xué)反應(yīng)的促進(jìn)作用也正越來越受到人們的關(guān)注，利用微波的熱效應(yīng)和電磁效 應(yīng)可顯著的提高化學(xué)反應(yīng)的速率和改變反應(yīng)機(jī)制，在有機(jī)合成中得到了廣泛應(yīng)用。在電磁 波的作用下，帶電粒子的轉(zhuǎn)動或移動速度很快，可促進(jìn)單體或反應(yīng)液快速升溫，且加熱均 勻，避免了傳統(tǒng)加熱方式加熱速度慢、受熱不均勾等缺點(diǎn)。微波的使用大大縮短了反應(yīng)時 間，產(chǎn)品的色澤也有顯著的改善。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種微波合成麥芽 糖脂肪酸酯的新方法。
本發(fā)明提供的麥芽糖脂肪酸酯的合成方法是將麥芽糖漿與脂肪酸酯在堿性催化劑存
在下，微波進(jìn)行酯交換，最終生成相應(yīng)的麥芽糖脂肪酸酯，包括
1)、稱取50 150重量單位質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60% 100%的麥芽糖漿，與相對于脂肪酸酯的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% 35%的脂肪酸皂類物質(zhì)以及反應(yīng)溶劑混合，使其溶為均相液體，然后再 加入16 150重量單位的脂肪酸酯，搖晃成乳狀液，再加入相對于脂肪酸酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 60/0 2P/。的催化劑置于帶有攪拌器的微波反應(yīng)器中反應(yīng)10 30min結(jié)束，微波功率為 150W 400W。
2)、粗產(chǎn)品冷卻至10(TC以下，調(diào)酸為pH3 5，去除水層后再加入與剩余物等體積的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鈉鹽溶液后攪拌抽濾。
3)、再用1 3倍體積的丁酮和水混合溶劑侵洗抽濾所得物，然后蒸去丁酮得到麥芽糖 脂肪酸酯。
1)步中的脂肪酸酯可以是硬脂酸乙酯或硬脂酸甲酯，或軟脂酸乙酯或軟脂酸甲酯， 及其他碳數(shù)為12 24的脂肪酸乙酯或甲酯。
本發(fā)明提供的麥芽糖脂肪酸酯的合成是麥芽糖(M-OH)在堿性條件下與脂肪酸酯 (R-COOR')進(jìn)行酯交換，最終生成相應(yīng)的麥芽糖脂肪酸酯。反應(yīng)式如 M-OH + R-COOR' R'QM、 R-COO-M + R'誦OH
實驗中先把麥芽糖漿，乳化劑，丙二醇加入反應(yīng)器中，使其溶為均相液體，再加脂肪 酸酯，搖晃成乳狀液，再加催化劑置于帶有攪拌器的微波反應(yīng)器中反應(yīng)一定時間結(jié)束。粗 產(chǎn)品冷卻至10(TC以下，經(jīng)過調(diào)酸，鹽水洗滌，有機(jī)溶劑萃取后干燥得到麥芽糖硬脂酸酯
產(chǎn)品。整個制備過程可參照以硬脂酸乙酯體系為例的制備流程圖。
麥芽糖酯的酯交換反應(yīng)中使用的催化劑可以選擇氫氧化鈉或氫氧化鉀、醇鈉、醇鉀、 碳酸鈉、碳酸鉀、氧化鈣、氧化鎂等物質(zhì)，實驗中發(fā)現(xiàn)含醇鈉或醇鉀的反應(yīng)體系不僅產(chǎn)率 高，而且催化效果好，但是醇鈉或醇鉀的成本高，所以實驗中為了節(jié)約成本一般選用碳酸 鉀、氫氧化鈉或氫氧化鉀等其他堿性物質(zhì)。
粗產(chǎn)品調(diào)酸可以防止麥芽糖脂肪酸酯在堿性條件下水解，可選用的酸有檸檬酸和醋
酸，但是檸檬酸溶液酸性弱，pH易于控制，不像醋酸那樣容易揮發(fā)，并且食品應(yīng)用中允許 一定的擰檬酸殘留。
萃取劑在選擇丁酮或丁醇、戊醇、以及有機(jī)酯類溶劑時，選擇單一的溶劑效果不是很 好，選用丁酮和水效果比較好。
反應(yīng)時間影響酯交換反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率以及麥芽糖酯的產(chǎn)率，實驗中發(fā)現(xiàn)，麥芽糖脂酸酯 產(chǎn)率開始時隨反應(yīng)時間的延長而升高，但到一定時間后反而下降。反應(yīng)時間過長，會使產(chǎn) 品顏色變深。
麥芽糖脂酸酯開始時隨微波功率的增大而升高，但到一定功率后反而有所下降。反應(yīng) 功率過大，也會使產(chǎn)品顏色加深。
在該反應(yīng)體系中，麥芽糖漿是水溶性的，而脂肪酸酯是脂溶性，二者不相溶，為非均 相反應(yīng)，反應(yīng)速度慢，可加入脂肪酸皂類物質(zhì)使兩相經(jīng)乳化、分散而成均一相。實驗發(fā)現(xiàn)， 隨著乳化劑用量的增加麥芽糖脂肪酸酯產(chǎn)率增大，但是用量達(dá)到35%時，分離比較困難， 因此選乳化劑用量為35%以下。
隨著反應(yīng)時間的延長，糖脂的酯化度增大。
產(chǎn)品分析
l.產(chǎn)品的鑒別實驗
麥芽糖酯在乙醇溶液中與氫氧化鉀作用分解成硬脂酸鹽和麥芽糖，除去乙醇后入鹽酸 溶液與硬脂酸鹽作用生成硬脂酸，然后用乙醚萃取，水中的麥芽糖則用蒽酮試液檢驗。稱取lg試樣于250mL三角瓶中，加25mL氫氧化鉀乙醇溶液，裝上回流冷凝，在水浴 上加熱微沸l(wèi)h ，取下稍冷后加50mL蒸餾水，再濃縮近30mL后移出，加10mL鹽酸溶液， 充分振蕩，加入氯化鈉使之成為飽和溶液，搖勻置于分液漏斗中，每次用30mL乙醚抽提 兩次，將醚層與水層分離待測。
醚層液用20mL氯化鈉飽和溶液洗滌后，加2g無水硫酸鈉脫水，取乙醚液置于通風(fēng) 櫥內(nèi)濃縮，殘留物是白色柔軟晶片。
取2mL水層于試管，在水浴上加熱趕盡乙醚，冷卻后沿管壁加lmL蒽酮硫酸溶液后 呈藍(lán)綠色，證明麥芽糖酯的存在。
2. 產(chǎn)品的紅外分析
3. 產(chǎn)品的熔點(diǎn)測定
4產(chǎn)率(以單酯計)=實際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量 m2=M2xmi><0.75織
式中m2----------------糖脂的質(zhì)量
M2----------------糖脂的分子量
M1----------------脂肪酸酯的分子量
0.75--------------麥芽糖漿的百分質(zhì)量
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1、 本發(fā)明運(yùn)用微波加熱對傳統(tǒng)的加熱方式做了改進(jìn)。本發(fā)明在微波催化作用下進(jìn)行 酯交換反應(yīng)合成麥芽糖脂肪酸酯。
2、 本發(fā)明使用微波催化，不僅縮短了反應(yīng)時間和改善了產(chǎn)品色澤，而且還解決了傳 統(tǒng)加熱對原料糖漿的脫水處理的問題，用微波催化，麥芽糖漿中的水份不影響合成，因此 不需要脫水，這樣不僅簡化了工藝，而且節(jié)省了能源。
3、 整個制備過程與傳統(tǒng)的合成方法比，微波反應(yīng)條件溫和，具有操作簡單、原料成 本低、無污染排泄，因此得到的麥芽糖脂肪酸酯產(chǎn)品色澤純度高(色澤淺)，食用安全性 好。


圖1是以硬脂酸乙酯體系為例的制備流程圖。
具體實施方式

實施例l:制備麥芽糖硬脂酸酯
先把糖漿，乳化劑，丙二醇加入反應(yīng)器中，使其溶為均相液體，再加硬脂酸乙酯，搖 晃成乳狀液，再加催化劑置于帶有攪拌器的微波反應(yīng)器中反應(yīng)一定時間結(jié)束。粗產(chǎn)品冷卻 至100'C以下，經(jīng)過調(diào)酸，鹽水洗滌，丁酮萃取后干燥得到麥芽糖硬脂酸酯產(chǎn)品。具體操
作過程和步驟-稱取20g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%麥芽糖漿在燒瓶中與3g的硬脂酸鈉(相當(dāng)于脂肪酸酯的 30%)、丙二醇混合后使其溶為均相液體，再加入10g硬脂酸乙酯后，加入1.5g的碳酸鉀 (或碳酸鈉、氧化鈣、氧化鎂等)(相當(dāng)于脂肪酸酯的15%),微波功率為250W下，反應(yīng) 20min 。粗產(chǎn)品冷卻至10(TC以下時用5o/。的檸檬溶液調(diào)pH封4.0左右，分層后去除水層 后再加入與剩余物等體積的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的氯化鈉溶液攪拌10至15分鐘后抽濾，繼續(xù) 用氯化鈉溶液洗滌2到3次，再用3倍體積丁酮和水混合溶劑在53'C充分溶解，倒入分 液漏斗，靜置分層，去除水層，取上層液體減壓蒸去丁酮，經(jīng)干燥得到乳白色或白色的麥 芽糖酯產(chǎn)品。
實施例2:制備麥芽糖軟脂酸酯
稱取15g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%麥芽糖漿在燒瓶中與2.5g軟脂酸鈉(相當(dāng)于脂肪酸酯的 25%)、丙二醇混合后使其溶為均相液體，再加入10g軟脂酸乙酯后，加入1.5g的氫氧化 鉀(相當(dāng)于脂肪酸酯的15%)，微波功率為200W下，反應(yīng)25min。余下操作同實例1， 經(jīng)干燥得到乳白色或白色的麥芽糖酯產(chǎn)品。
實施例3:使用麥芽糖粉制備麥芽糖硬脂酸酯
稱取20g麥芽糖粉在燒瓶中與2g的硬脂酸鉀(相當(dāng)于脂肪酸酯的20%)、丙二醇混合 后使其溶為均相液體，再加入10g硬脂酸甲酯后，加入1.8g的碳酸鉀(相當(dāng)于脂肪酸酯 的18%)，微波功率為250W下，反應(yīng)15min。余下操作同實例1，經(jīng)干燥得到乳白色或 白色的麥芽糖酯產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1、一種微波合成麥芽糖脂肪酸酯的方法，其特征在于該方法是將麥芽糖漿與脂肪酸酯在堿性催化劑存在下，微波進(jìn)行酯交換，最終生成相應(yīng)的麥芽糖脂肪酸酯，包括1)、稱取50～150重量單位質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％～100％的麥芽糖漿，與相對于脂肪酸酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～35％的脂肪酸皂類物質(zhì)以及反應(yīng)溶劑混合，使其溶為均相液體，然后再加入16～150重量單位的脂肪酸酯，搖晃成乳狀液，再加入相對于脂肪酸酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％～21％的催化劑置于帶有攪拌器的微波反應(yīng)器中反應(yīng)10～30min結(jié)束，微波功率為150W～400W；2)、粗產(chǎn)品冷卻至100℃以下，調(diào)酸為pH3～5，去除水層后再加入與剩余物等體積的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的鈉鹽溶液后攪拌抽濾；3)、再用1～3倍體積的丁酮和水混合溶劑侵洗抽濾所得物，然后蒸去丁酮得到麥芽糖脂肪酸酯。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于l)步中所述的脂肪酸酯是硬脂酸乙酯或 硬脂酸甲酯，或軟脂酸乙酯或軟脂酸甲酯，及其他碳數(shù)為12 24的脂肪酸乙酯或甲酯。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第1)步中所述的催化劑為氫氧化鈉、 氫氧化鉀、醇鈉、醇鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氧化鈣或氧化鎂的一種或幾種。
全文摘要
一種微波合成麥芽糖脂肪酸酯的方法。該方法是將麥芽糖漿與脂肪酸酯在堿性催化劑條件下，微波進(jìn)行酯交換反應(yīng)，最終生成麥芽糖脂肪酸酯。本發(fā)明采用微波催化不僅縮短了反應(yīng)時間和改善了產(chǎn)品色澤，還解決了傳統(tǒng)加熱對原料糖漿的脫水處理問題，簡化了工藝，節(jié)省了能源，降低了成本，且無污染排泄，因此得到的麥芽糖酯產(chǎn)品色澤淺、純度高、食用安全性好。產(chǎn)品可廣泛用于食品、化妝品、洗滌業(yè)和藥品的生產(chǎn)加工等。
文檔編號C07H13/00GK101450957SQ20081015474
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者卜慶珍, 平 孫, 張津鳳, 楊俊霞, 潔 高 申請人:天津科技大學(xué)