专利名称：微波合成麦芽糖脂肪酸酯的方法
微波合成麦芽糖脂肪酸酯的方法
技术领域：
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种由麦芽糖与脂肪酸縮合 制备麦芽糖脂肪酸酯的新方法。背景技术：
麦芽糖脂肪酸酯是由麦芽糖与脂肪酸经过酯化而成的一类高效乳化剂，因麦芽糖是由 淀粉经淀粉酶催化水解得到，所以麦芽糖脂肪酸酯又被称作为淀粉糖脂肪酸酯。其属于多 元醇酯类化合物，以麦芽糖分子中的游离羟基为亲水基，脂肪酸为亲油基，由此形成一种 具有特殊性能的表面活性剂。由于其原料来源广泛，性能优越，故麦芽糖脂肪酸酯被认为 是一类有待开发的新型非离子型食品乳化剂。由于脂肪酸酯具有良好的乳化性而被广泛用 于食品业(如焙烤食品、饮料、香料、咖啡伴侣、奶制品、点心和肉制品等)化妆品业(如香 皂、洗面奶等)和洗涤业。目前作为脂肪酸低聚糖酯类的乳化剂国内外仅有蔗糖脂肪酸酯 一种在唱独角，对于麦芽糖脂肪酸酯仅在国外有学术报道，至今尚无产品上市。近年来， 美国、加拿大的科学家又通过实验研究，发现麦芽糖脂肪酸酯还具有抑制肿瘤细胞的作用， 并在治疗癌症、提高机体免疫力方面有独特的效果(CA1120399; US6525044; US5550225)。 由此看来，麦芽糖脂肪酸酯不论作为食品、药品、日化品的乳化剂还是作为药物制剂，都 具有很大的实用潜能，其合成与使用也将会引起更大的关注。目前，生产麦芽糖酯的传统 合成方法是用油浴合成的，此方法不仅所需反应时间长，而且产品的色泽较深一般为黄色 或棕黄色。
微波对化学反应的促进作用也正越来越受到人们的关注，利用微波的热效应和电磁效 应可显著的提高化学反应的速率和改变反应机制，在有机合成中得到了广泛应用。在电磁 波的作用下，带电粒子的转动或移动速度很快，可促进单体或反应液快速升温，且加热均 匀，避免了传统加热方式加热速度慢、受热不均勾等缺点。微波的使用大大縮短了反应时 间，产品的色泽也有显著的改善。
发明内容本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种微波合成麦芽 糖脂肪酸酯的新方法。
本发明提供的麦芽糖脂肪酸酯的合成方法是将麦芽糖浆与脂肪酸酯在碱性催化剂存
在下，微波进行酯交换，最终生成相应的麦芽糖脂肪酸酯，包括
1)、称取50 150重量单位质量分数为60% 100%的麦芽糖浆，与相对于脂肪酸酯的 质量分数为15% 35%的脂肪酸皂类物质以及反应溶剂混合，使其溶为均相液体，然后再 加入16 150重量单位的脂肪酸酯，摇晃成乳状液，再加入相对于脂肪酸酯的质量分数为 60/0 2P/。的催化剂置于带有搅拌器的微波反应器中反应10 30min结束，微波功率为 150W 400W。
2)、粗产品冷却至10(TC以下，调酸为pH3 5，去除水层后再加入与剩余物等体积的质量分数为15%的钠盐溶液后搅拌抽滤。
3)、再用1 3倍体积的丁酮和水混合溶剂侵洗抽滤所得物，然后蒸去丁酮得到麦芽糖 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，或软脂酸乙酯或软脂酸甲酯， 及其他碳数为12 24的脂肪酸乙酯或甲酯。
本发明提供的麦芽糖脂肪酸酯的合成是麦芽糖(M-OH)在碱性条件下与脂肪酸酯 (R-COOR')进行酯交换，最终生成相应的麦芽糖脂肪酸酯。反应式如 M-OH + R-COOR' R'QM、 R-COO-M + R'誦OH
实验中先把麦芽糖浆，乳化剂，丙二醇加入反应器中，使其溶为均相液体，再加脂肪 酸酯，摇晃成乳状液，再加催化剂置于带有搅拌器的微波反应器中反应一定时间结束。粗 产品冷却至10(TC以下，经过调酸，盐水洗涤，有机溶剂萃取后干燥得到麦芽糖硬脂酸酯
产品。整个制备过程可参照以硬脂酸乙酯体系为例的制备流程图。
麦芽糖酯的酯交换反应中使用的催化剂可以选择氢氧化钠或氢氧化钾、醇钠、醇钾、 碳酸钠、碳酸钾、氧化钙、氧化镁等物质，实验中发现含醇钠或醇钾的反应体系不仅产率 高，而且催化效果好，但是醇钠或醇钾的成本高，所以实验中为了节约成本一般选用碳酸 钾、氢氧化钠或氢氧化钾等其他碱性物质。
粗产品调酸可以防止麦芽糖脂肪酸酯在碱性条件下水解，可选用的酸有柠檬酸和醋
酸，但是柠檬酸溶液酸性弱，pH易于控制，不像醋酸那样容易挥发，并且食品应用中允许 一定的拧檬酸残留。
萃取剂在选择丁酮或丁醇、戊醇、以及有机酯类溶剂时，选择单一的溶剂效果不是很 好，选用丁酮和水效果比较好。
反应时间影响酯交换反应的转化率以及麦芽糖酯的产率，实验中发现，麦芽糖脂酸酯 产率开始时随反应时间的延长而升高，但到一定时间后反而下降。反应时间过长，会使产 品颜色变深。
麦芽糖脂酸酯开始时随微波功率的增大而升高，但到一定功率后反而有所下降。反应 功率过大，也会使产品颜色加深。
在该反应体系中，麦芽糖浆是水溶性的，而脂肪酸酯是脂溶性，二者不相溶，为非均 相反应，反应速度慢，可加入脂肪酸皂类物质使两相经乳化、分散而成均一相。实验发现， 随着乳化剂用量的增加麦芽糖脂肪酸酯产率增大，但是用量达到35%时，分离比较困难， 因此选乳化剂用量为35%以下。
随着反应时间的延长，糖脂的酯化度增大。
产品分析
l.产品的鉴别实验
麦芽糖酯在乙醇溶液中与氢氧化钾作用分解成硬脂酸盐和麦芽糖，除去乙醇后入盐酸 溶液与硬脂酸盐作用生成硬脂酸，然后用乙醚萃取，水中的麦芽糖则用蒽酮试液检验。称取lg试样于250mL三角瓶中，加25mL氢氧化钾乙醇溶液，装上回流冷凝，在水浴 上加热微沸lh ，取下稍冷后加50mL蒸馏水，再浓縮近30mL后移出，加10mL盐酸溶液， 充分振荡，加入氯化钠使之成为饱和溶液，摇匀置于分液漏斗中，每次用30mL乙醚抽提 两次，将醚层与水层分离待测。
醚层液用20mL氯化钠饱和溶液洗涤后，加2g无水硫酸钠脱水，取乙醚液置于通风 橱内浓縮，残留物是白色柔软晶片。
取2mL水层于试管，在水浴上加热赶尽乙醚，冷却后沿管壁加lmL蒽酮硫酸溶液后 呈蓝绿色，证明麦芽糖酯的存在。
2. 产品的红外分析
3. 产品的熔点测定
4产率(以单酯计)=实际产量/理论产量 m2=M2xmi><0.75織
式中m2----------------糖脂的质量
M2----------------糖脂的分子量
M1----------------脂肪酸酯的分子量
0.75--------------麦芽糖浆的百分质量
本发明的优点和积极效果
1、 本发明运用微波加热对传统的加热方式做了改进。本发明在微波催化作用下进行 酯交换反应合成麦芽糖脂肪酸酯。
2、 本发明使用微波催化，不仅縮短了反应时间和改善了产品色泽，而且还解决了传 统加热对原料糖浆的脱水处理的问题，用微波催化，麦芽糖浆中的水份不影响合成，因此 不需要脱水，这样不仅简化了工艺，而且节省了能源。
3、 整个制备过程与传统的合成方法比，微波反应条件温和，具有操作简单、原料成 本低、无污染排泄，因此得到的麦芽糖脂肪酸酯产品色泽纯度高(色泽浅)，食用安全性 好。
图1是以硬脂酸乙酯体系为例的制备流程图。
具体实施方式
实施例l:制备麦芽糖硬脂酸酯
先把糖浆，乳化剂，丙二醇加入反应器中，使其溶为均相液体，再加硬脂酸乙酯，摇 晃成乳状液，再加催化剂置于带有搅拌器的微波反应器中反应一定时间结束。粗产品冷却 至100'C以下，经过调酸，盐水洗涤，丁酮萃取后干燥得到麦芽糖硬脂酸酯产品。具体操
作过程和步骤-称取20g质量分数为75%麦芽糖浆在烧瓶中与3g的硬脂酸钠(相当于脂肪酸酯的 30%)、丙二醇混合后使其溶为均相液体，再加入10g硬脂酸乙酯后，加入1.5g的碳酸钾 (或碳酸钠、氧化钙、氧化镁等)(相当于脂肪酸酯的15%),微波功率为250W下，反应 20min 。粗产品冷却至10(TC以下时用5o/。的柠檬溶液调pH封4.0左右，分层后去除水层 后再加入与剩余物等体积的质量分数为15%的氯化钠溶液搅拌10至15分钟后抽滤，继续 用氯化钠溶液洗涤2到3次，再用3倍体积丁酮和水混合溶剂在53'C充分溶解，倒入分 液漏斗，静置分层，去除水层，取上层液体减压蒸去丁酮，经干燥得到乳白色或白色的麦 芽糖酯产品。
实施例2:制备麦芽糖软脂酸酯
称取15g质量分数为85%麦芽糖浆在烧瓶中与2.5g软脂酸钠(相当于脂肪酸酯的 25%)、丙二醇混合后使其溶为均相液体，再加入10g软脂酸乙酯后，加入1.5g的氢氧化 钾(相当于脂肪酸酯的15%)，微波功率为200W下，反应25min。余下操作同实例1， 经干燥得到乳白色或白色的麦芽糖酯产品。
实施例3:使用麦芽糖粉制备麦芽糖硬脂酸酯
称取20g麦芽糖粉在烧瓶中与2g的硬脂酸钾(相当于脂肪酸酯的20%)、丙二醇混合 后使其溶为均相液体，再加入10g硬脂酸甲酯后，加入1.8g的碳酸钾(相当于脂肪酸酯 的18%)，微波功率为250W下，反应15min。余下操作同实例1，经干燥得到乳白色或 白色的麦芽糖酯产品。
权利要求
1、一种微波合成麦芽糖脂肪酸酯的方法，其特征在于该方法是将麦芽糖浆与脂肪酸酯在碱性催化剂存在下，微波进行酯交换，最终生成相应的麦芽糖脂肪酸酯，包括1)、称取50～150重量单位质量分数为60％～100％的麦芽糖浆，与相对于脂肪酸酯的质量分数为15％～35％的脂肪酸皂类物质以及反应溶剂混合，使其溶为均相液体，然后再加入16～150重量单位的脂肪酸酯，摇晃成乳状液，再加入相对于脂肪酸酯的质量分数为6％～21％的催化剂置于带有搅拌器的微波反应器中反应10～30min结束，微波功率为150W～400W；2)、粗产品冷却至100℃以下，调酸为pH3～5，去除水层后再加入与剩余物等体积的质量分数为15％的钠盐溶液后搅拌抽滤；3)、再用1～3倍体积的丁酮和水混合溶剂侵洗抽滤所得物，然后蒸去丁酮得到麦芽糖脂肪酸酯。
2、 根据权利要求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，或软脂酸乙酯或软脂酸甲酯，及其他碳数为12 24的脂肪酸乙酯或甲酯。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于第1)步中所述的催化剂为氢氧化钠、 氢氧化钾、醇钠、醇钾、碳酸钠、碳酸钾、氧化钙或氧化镁的一种或几种。
全文摘要
一种微波合成麦芽糖脂肪酸酯的方法。该方法是将麦芽糖浆与脂肪酸酯在碱性催化剂条件下，微波进行酯交换反应，最终生成麦芽糖脂肪酸酯。本发明采用微波催化不仅缩短了反应时间和改善了产品色泽，还解决了传统加热对原料糖浆的脱水处理问题，简化了工艺，节省了能源，降低了成本，且无污染排泄，因此得到的麦芽糖酯产品色泽浅、纯度高、食用安全性好。产品可广泛用于食品、化妆品、洗涤业和药品的生产加工等。
文档编号C07H13/00GK101450957SQ20081015474
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者卜庆珍, 平 孙, 张津凤, 杨俊霞, 洁 高 申请人:天津科技大学