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DMAP在食品添加剂中的应用及制备方法!

2024-05-24 15:54阅读:
DMAP在食品添加剂中的应用及制备方法!



一、背景及概述

酰化反应是化学反应中最常见的一种反应。对于羟基化合物与酸酐的酰化反应,用吡啶作催化剂反应进行温和且可靠,但是当空间位阻较大的醇类进行酰化反应时,反应进行困难,并且产率也比较低。1967年,Litvinenko和Kirichenko在研究间氯苯胺的苯甲酰化动力学时发现,用4-二甲氨基吡啶(DMAP)作催化剂代替吡啶时,反应速度增加约104-105倍。1969年Steglich和Hofie也发现用4-二甲氨基吡啶作催化剂对酰化反应进行有着极强的催化作用。近年来,4-二甲氨基吡啶作为一种广泛应用于化学合成的新型高效酰化催化剂,在医药、农药、染料、香料、功能材料等精细化学工业领域有着广泛的研究,并且已经取得相关实验成果,催化效果显著。

二、应用

近年来,随着我国食品工业的迅速增长,食品添加剂的需求量越来越大,研究安全健康的食品添加剂已成为人们的主要目标。

1、甜味剂

甜味剂是一类能
赋予食品甜味的添加剂。甜叶菊是一种天然的甜味剂,甜叶菊甙是甜叶菊中的一种强甜味物质,甜度约为蔗糖的300倍,但是甜叶菊甙的口感差,高浓度时有苦味,尤其是在一定条件下会生成有毒的甜叶菊醇。在糖尿病、肥胖症、高血脂为多发病、常见病的时代,研究低能量、味道好并且安全健康的甜味剂刻不容缓。利用甜叶菊醇与氨基酸反应,合成了新的甜味剂———甜叶菊醇活性酯。它通过在DMAP的催化下,甜叶菊醇与含羟基化合物生成活性酯,再与氨基酸反应生成新的甜味剂。此反应利用DMAP作催化剂,催化合成甜叶菊醇活性酯,虽然反应速率慢,产率比较低,但是作者通过不使用催化剂作对比实验,发现甜叶菊醇与p-硝基苯酚基本不反应。由此可见,DMAP对催化合成甜叶菊醇活性酯有一定的作用。4,1',6'-三氯-4,1',6'-脱氧半乳蔗糖也是一种甜味剂。它是一种半合成品,其甜度是蔗糖的600-800倍。因为其无毒、低热量、甜度高、抗龋、稳定性好的特点,被用作各种食品的甜味剂,市场前景十分广阔。

2、食用香精

食用香精是一类能够增加食品香气和香味的食品添加剂。O-乙酰基乳酸酯作为一类有浓郁酯香味的食用香精化合物,被用作调制各种饮料,并且用来制作高品质的香精。有关O-乙酰基乳酸酯的合成,传统的合成方法是采用浓硫酸作催化剂,由于在合成过程中,易发生氧化、脱水、聚合等副反应,使产物颜色较深,引起异味,导致产品质量差,并且浓硫酸对设备有腐蚀性。采用DMAP为催化剂合成O-乙酰基乳酸酯,并且利用正交试验的实验方法,探究了该反应的优化条件。最后探究结果表明,通过气相色谱分析,乙酸酯的转化率达到95%,其中的O-乙酰基乳酸乙酯的产率为88%,O-乙酰基乳酸丁酯的产率为85%。而合成O-乙酰基乳酸酯的优化条件是DMAP为60mg,n(乳酸乙酯或乳酸丁酯):n(乙酸酐)=1:2,温度60-70,时间5h,最终产品产率都达到了80%以上。O-乙酰基乳酸乙酯精馏后,纯度可达97%,满足配制高品质香精的要求。由于DMAP催化效果好、用量少、产品产率高的优势,为我国的香精合成产业的发展开辟了新的途径。

3、防腐剂

防腐剂是一类具有抑制微生物增殖或杀死微生物的化合物。防腐剂中具有抗菌作用的基团是α,β-不饱和羰基结构。由于富马酸分子中有两个对称不饱和羰基结构,所以富马酸的衍生物也具有抑菌活性。其中富马酸二甲酯(DMF)具有很好的抗菌防霉作用,但是由于DMF有刺激性气味,而且易升华,容易过敏,使其在食品领域的发展受到了限制。

4、凉味剂

琥珀酸单薄荷酯是一种具有清凉、新鲜的薄荷特征的新型凉味剂。我国已经把它作为一种食品添加剂,市场前景良好。琥珀酸单薄荷酯的合成方法有很多种,利用新型的催化剂DMAP直接催化薄荷醇与琥珀酸酐合成琥珀酸单薄荷酯。当反应条件温度50,时间24h,n(薄荷醇):n(琥珀酸)=1:1。5,n(DMAP):n(薄荷醇)=0。128:1时,产品的产率为92。50%,纯度达99。70%。所以用此方法制备琥珀酸单薄荷酯,原料简单易得,操作简便,产品的产率高。

5、增稠剂

瓜尔胶是工业上广泛应用的多糖,其结构中主要含有半乳糖和甘露糖,多用于食品、制药、化妆品、保健、石油、造纸和纺织印染等行业。作为食品添加剂的应用,主要是利用瓜尔胶在水中呈现高黏性而用作食品增稠剂。

6、功能食品添加剂

植物甾醇酯是一种新型的功能性食品基料,可以克服游离植物甾醇在水和油脂中的低溶解性,大大增加植物甾醇的脂溶性,能比较方便地添加到油脂或含油脂食品中,起到具有降低血清胆甾醇水平的功效,被广泛用于功能保健食品,预防冠心病。

三、制备方法

将溴素滴入吡啶液,再投入二甲胺盐酸盐,80保温反应半小时,再加入15%的氢氧化钠水溶液,加入的氢氧化钠水溶液与溴素、吡啶、二甲胺盐酸盐的重量比为5-61.61-1.52-2.5。搅拌溶解静置分层后降温到0进行固液分离,干燥后即制得成品4-二甲氨基吡啶。本工艺的收率以吡啶计可高达85%以上,产品含量可高达99.5%以上。


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