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第 1 期                        李   媛，等:  研磨强化无溶剂法合成蔗糖脂肪酸酯                                  ·119·


                 (21703042); Key Project of Science and Technology Program of Guangzhou City (201804020004)


                 蔗糖脂肪酸酯（简称蔗糖酯，SE）是由蔗糖的                             Ultimate3000 高效液相色谱仪、Nicolet is10 红
            一个或多个羟基与脂肪酸（酯）合成的绿色非离子                             外光谱仪，赛默飞世尔科技公司；SEDEX60 蒸发光
            表面活性剂，具有优异的乳化、分散和增溶等性能，                            散射检测器，法国 Sedere 公司；Agilent7890A 气相
            易生物降解      [1-2] 。随着人们对健康理念的推崇，高品                  色谱仪，安捷伦科技有限公司；Mastersizer3000 激
            质蔗糖酯在食品、医药、化妆品等领域的需求日益                             光粒度分析仪，马尔文仪器公司。
            倍增。由于蔗糖与脂肪酸酯相溶性差，且其结构中                             1.2   蔗糖脂肪酸酯的合成与精制
            固有多个活性羟基，二者的接触反应和蔗糖羟基的                                 将 1 kg 干燥蔗糖和脂肪酸甲酯混合物（糖、酯
            选择酯化是蔗糖酯合成面临的关键问题                   [3-4] 。        物质的量比为 1∶2）、乳化剂（质量分数为 2%~10%，
                 目前，已研究开发了溶剂法、微乳法和无溶剂                          乳化剂分别为硬脂酸钾、硬脂酸锌、硬脂酸镁和
            法等合成蔗糖酯        [5-7] 。日本企业主要采用溶剂法，该                S-1570）置于研磨机中，加入 200 mL（堆体积）研
            法较好地解决了蔗糖与脂肪酸酯的混溶问题，产品                             磨锆珠，在 40 ℃、1000 r/min 下研磨 10~90 min，
            颜色浅且纯度高，但有机溶剂的使用增加了产品纯                             研磨后混合物呈现均一的白色乳状物。取上述研磨
                   [8]
            化成本 ；中国厂家主要采用无溶剂法，通常用脂                             液于三口 瓶中，加 入 K 2 CO 3 （质量分 数为
            肪酸钾做乳化剂，提高反应原料相溶性，但存在产                             0.2%~3.0%），于 135 ℃，0.5、2.0 或 101.3 kPa 下反
            品颜色深且品质较低，蔗糖酯收率低等问题                      [9-11] 。  应 2~8 h，得到棕色蜡状固体，称重。取部分物料进
            近年来，超声、微波等技术被用于强化蔗糖酯合成                             行水洗（含碱土金属盐）、醇提精制，以除去残留蔗
            过程，能使蔗糖和脂肪酸甲酯形成良好的乳化状态，                            糖、催化剂、脂肪酸皂等杂质，旋蒸、干燥后得到
            提高产品收率，但难以实现工业化                [10] 。              乳白色的蔗糖脂肪酸酯粉末。
                 机械活化化合物的有机合成技术引起广泛关                           1.3   蔗糖脂肪酸酯的合成与精制
            注。机械活化能有效地提高氢键能量和自由羟基含                                 采用高效液相色谱-蒸发光散射仪器（HPLC-
            量，将部分机械能转变为化学能储存起来，明显地                             ELSD）分析蔗糖脂肪酸酯           [14] 。样品用乙醇-四氢呋
            提高了无溶剂酯化反应活性             [12] ；机械活化还能通过            喃〔V（乙醇）∶V（四氢呋喃）=70∶30〕溶解，
            外力作用使物料的粒径变小，物料间的接触面积增                             配制成 2 g/L 溶液，色谱分析条件为：色谱柱
            大，能够参与反应的活性中心增多，从而加大反应                             Symmetry C18（4.6 mm×75 mm，3.5 μm），采用梯
            速率  [13] 。                                         度洗脱的方法，流动相为甲醇-四氢呋喃〔V（甲醇）∶
                 针对蔗糖酯无溶剂法合成中糖/酯相溶性差、反                         V（四氢呋喃）=80∶20〕-水二元溶剂，V（甲醇-
            应速率低、产品质量差等问题，本文研发了研磨强                             四氢呋喃）∶V（水）=90∶10~99∶1，流速控制为
            化的蔗糖脂肪酸酯无溶剂合成方法，以蔗糖、脂肪                             1 mL/min，样品自动进样量为 20 μL。蔗糖脂肪酸单
            酸甲酯（简称甲酯，FAME）、乳化剂和催化剂为反                           酯、二酯和三酯（多酯）标准品是通过柱层析法分
            应混合物，通过研磨强化的方式预处理混合物，形                             离日本三菱商品 S-370 得到，洗脱液为氯仿-甲醇-
            成活化乳液，合成得到蔗糖酯。以期将研磨强化无                             乙酸-水〔V（氯仿）∶V（甲醇）∶V（乙酸）∶V
            溶剂合成蔗糖酯方法拓展应用到工业生产中。                               （水）=75∶15∶3∶2〕。采用外标法对产物中蔗糖
                                                               单酯、多酯进行定量，以样品浓度对数与面积对数
            1   实验部分                                           建立标准曲线，蔗糖单酯标准曲线为 y = 1.4284x +

                                                                                  2
                                                               5.1324，相关系数为 r  = 0.9993；蔗糖多酯标准曲线
            1.1   试剂与仪器
                                                                                                2
                                                               为 y = 0.8675x + 4.6377，相关系数为 r  = 0.9880。蔗
                 蔗糖酯 S-370、S-1570，食品级，日本 Mitsubishi-
                                                               糖单酯、蔗糖二酯、蔗糖三酯和蔗糖总酯收率按下
            Chemical 食品公司；蔗糖，质量分数 99%，工业品，
                                                               式（1~4）计算：
            东莞市宝象食品有限公司；脂肪酸甲酯，工业品（食
                                                                             单酯中脂肪酰基物质的量
            品级），海盐县精细化工有限公司；K 2 CO 3 、硬脂酸                       单酯收率     /%                          100 （1）
                                                                             脂肪酸甲酯起始物质的量
            钾、硬脂酸镁、硬脂酸锌、碱土金属盐（均为 AR）、                                        二酯中脂肪酰基物质的量
            溴化钾（光谱纯），国药集团化学试剂有限公司；三                             二酯收率    / %                          100 （2）
                                                                             脂肪酸甲酯起始物质的量
            甲基氯硅烷、N，O-双三甲硅基乙酰胺，AR，Alfa                                       三酯中脂肪酰基物质的量
            试剂公司；四氢呋喃、乙醇，色谱纯，美国 Honeywell                       三酯收率    /%                           100 （3）
                                                                             脂肪酸甲酯起始物质的量
            Brudick&jackson 公司。                                  总酯收率 = 单酯收率 + 二酯收率 + 三酯收率 （4）
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