蔗糖酯的合成与研究进展李昆昂1（西南大学化学化工学院，重庆市北碚区，400715）摘要：综述了蔗糖酯的合成方法及工艺的研究进展．并对其应用进行了阐述。

关键词：蔗糖酯；合成；应用中图分类号: O624.31 文献标志码：A1引言蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯(Sucrose Esters，简称SE)，是一种新型的多元醇型非离子型表面活性剂。

其外观为白色至黄褐色的粉末状、块状或无色至微黄色的粘稠树脂状。

蔗糖酯的蔗糖部分为亲水基，长链脂肪酸部分为亲油基。

蔗糖酯具有良好的乳化、分散、增溶、润滑、渗透、起泡、粘度调节、防老化、抗菌等性能。

同时，它还具有无毒、易生物降解等特性。

现已被批准作为食品添加剂。

蔗糖酯还广泛应用于医药、化工、石油开采、化肥、化妆品、制糖和果蔬保鲜等工业中。

我们通常所说的蔗糖酯是单、二、三酯组成的混合物。

蔗糖多酯(Sucrose Polyester，SPE)通常指的是三酯以上的蔗糖酯。

确切地讲，蔗糖多酯是蔗糖分子中8个羟1李昆昂(1992-)，男，重庆江津人，材料化学专业2011级本科生。

E-mail：2607548771@基有6个以上的羟基发生酯化反应时(即酯化度n=6—8)生成的一类蔗糖酯。

多酯具有许多特殊的性质，饱和度和脂肪酸链长都会对其有影响。

一般地，多酯在室温下是金黄色透明的油状液体，物理性质类似于食用油酯，其色、香、味均与植物油脂一样，但不被人体内的脂肪酶水解，不产生热量，不会被消化系统吸收，无毒、副作用，是一种理想的脂肪替代品和减肥剂。

，还可降低血清中的胆固醇，治疗冠心病[1]。

蔗糖多酯化学结构如图蔗糖酯的熔点范围为50~100℃，温度过高会使蔗糖残基焦糖化而发黑。

蔗糖酯在20℃以下水解作用较小，在120℃以下稳定，加热到145℃以上时则容易发生分解。

2蔗糖酯的合成方法2.1酰氯酯化法酰氯酯化法是指在催化剂存在下蔗糖和脂肪酸酰氯发生反应生成蔗糖酯。

目前，酰氯酯化法有两种：（1)在含氮有机化合物如二甲基甲酰胺(DMF)、氮杂苯、哇琳或吡啶中，使蔗糖和脂肪酸酰氯发生酯化反应生成蔗糖酯。

这种方法产率较高，但因需毒性较大的含氮有机化合物作溶剂及吡啶，使该法生产的产品很难达到食品、化妆品和药品用标准的要求，因此目前较多的用于蔗糖醋杀虫剂的生产。

（2）先把蔗糖悬浮于大量的无水醋酸中，然后滴加酞氯，在通氮气的条件下，使蔗糖发生酰基化反应生成蔗糖醋。

这种方法用无水乙酸代替毒性较大的含氮溶剂，不使用吡啶，而是用惰性的氮气驱除体系的酸，解决了产品中有毒溶剂的残留问题，且蔗糖酯的产率高达80％，但因用氮气驱酸，很难使HCl 驱除干净，因此产品中有较多的降解产品，产品质量差[2]。

2．2 直接脱水法直接脱水法是以强酸(对甲苯磺酸)为催化剂，极性非质子有机溶剂DMF作为溶剂，使蔗糖与脂肪酸直接反应，脱水生成蔗糖酷，该法过程简单，易于操作，但DMF毒性大，产品难于纯化，且酸性条件下蔗糖容易分解，导致产率低。

2.3 酯交换法酯交换法是指在催化剂存在下蔗糖和脂肪酸酯发生酯交换反应生成蔗糖酯，根据具体的合成工艺不同，酯交换法又分为有溶剂法和无溶剂法。

2.3.1 有溶剂法溶剂法是早期合成蔗糖多酯的方法，采用的溶剂主要有DMF、二甲基亚砜(DMSO)、吡啶等。

溶剂法的优点是产品纯度高、副产物少；缺点是溶剂有毒，易在成品中残留，精制成食品级设备投资大，生产成本高，所以到目前为止溶剂法在工业上基本已被淘汰。

2.3.2无溶剂法无溶剂法是在加热条件下，蔗糖与脂肪酸酯直接反应合成蔗糖多酯。

第一阶段在脂肪酸钾皂存在下脂肪酸甲酯与蔗糖进行反应生成主要含蔗糖低酯的熔融物，这种低酯物能大大促进蔗糖多酯的生成，第二阶段，向反应体系中加入过量的脂肪酸甲酯继续反应，进而生成蔗糖多酯，第三阶段，精制纯化蔗糖多酯以去除未反应的甲酯，脂肪酸皂和色素等杂质。

该法的特点是反应温度低、产率高、安全无毒、符合食用要求。

2.4相转移催化法由于无溶剂法缺少了溶剂的参与，蔗糖多酯的反应物高级脂肪酸酯与蔗糖属固液两相，存在传质阻力，反应很难进行，使得无溶剂法需要在很高的温度下使反应物达到熔融的状态。

为了解决这个问题，Corrigan等采用加入相转移催化溶剂，它是近几年在有机化学合成中发展起来的一种新方法。

它是利用相转移催化剂在两相界面的特殊运输作用，将反应物从一相运输到另一相，从而使反应在均相中进行，大大提高了反应速率[3]。

与无溶剂法相比，相转移催化法可有效降低反应温度，完全避免或部分使用脂肪酸皂，同时还能加快反应进行。

但目前工业化应用还很少，主要是因为目前真正适用于蔗糖多酯的相转移催化剂还不多。

常用的催化剂如季铵盐化合物、冠醚、聚乙二醇或它的醚、酯等。

季铵盐类相转移催化剂具有价廉、低毒、反应后容易分离等优点，但是季铵盐类相转移催化剂不够稳定，在高温下容易发生霍夫曼降解冠醚类催化剂效果好，但成本高，毒性大。

聚乙二醇虽然无毒，价格低廉，但是催化效果不如季铵盐类相转移催化剂。

因此，寻找一种性能更好的相转移催化剂成为相转移催化法亟需解决的一个问题。

2.5微乳化法此方法是对溶剂法的改进。

采用丙二醇或水代替溶剂法所使用的DMW和DMSO有毒溶剂，并加入乳化剂，使反应体系形成近似均相体系的乳化液。

根据替代溶剂的不同，微乳化法又分为丙二醇法和水溶剂法。

2.5.1丙二醇法丙二醇法以丙二醇为溶剂，脂肪酸钠做乳化剂，将蔗糖和脂肪酸酯在丙二醇溶液中加热、搅拌形成微乳化液。

然后适当升温减压，在短时间内可完成反应。

方法不含有毒溶剂，丙二醇可回收，且残存不妨碍在食品中应用。

缺点是容易产生焦糖化，蔗糖损失量较大，产品可能被着色。

孙果宋等[4]进行了由蔗糖和脂肪酸乙酯在丙二醇溶剂中经酯交换合成蔗糖脂肪酸酯的研究，他们不仅进行了小试、中试试验，而且完成了300 t／a规模的工业性技术开发实验。

合成分2步进行：首先将脂肪酸与乙醇反应生成脂肪酸乙酯，第二步蔗糖与脂肪酸酯的酯化。

该工艺合成蔗糖酯收率在78％以上，总酯质量分数在91％以上。

2.5.2水溶剂法水溶剂法是对丙二醇法的进一步改善，以水代替丙二醇作为溶剂。

水乳化法反应的关键是控制反应过程始终维持在微乳化状态。

必须在油水分散体系中加入足够量表面潘陛剂时，使油、水、蔗糖和表面活性剂组成的体系界面张力下降到难以测量的程度，甚至达到负值，但负的界面张力是不稳定的。

要保持体系的稳定，必然要增大分散度，扩大界面积，使体系的界面张力由负值变为零，从而自发达到微乳化状掖的稳定体系。

因而可以通过加入多量的表面活性剂，控制反应体系处于透明的微乳化状态，以使反应过程中蔗糖小滴不致聚集而析出结晶，保证酯交换反应顺利进行。

另外水的引入可能导致水解，因此必须控制水的用量以及适宜的反应温度与压力，避免脂肪酸酯的水解。

此方法合成产品单酯含量高，反应条件温和，反应时间短，成本低，原料转化率较高，是蔗糖酯合成史上的较大突破。

韦异[5]等以蔗糖和硬脂酸甲酯为原料，蔗糖：硬脂酸甲酯(摩尔比)=4：1，乳化剂用量30％，催化剂用量5％，反应时间2.5 h。

压力0．07--0．14 Pa，水溶剂法合成蔗糖酯的重量产率105．9％。

2.6蔗糖酯的生物法(酶法)合成与化学法相比，具有催化活性高、反应条件温和、选择性强、产物分离简单等优点，为蔗糖酯的合成开辟了一条新途径。

生物法合成的蔗糖酯不仅具有乳化、润湿和增溶等表面活性，而且具有增强免疫、抗肿瘤的性能[6]。

生物法合成蔗糖酯的关键在于酶和反应介质的选择。

酶促合成蔗糖酯反应中酶的选择至关重要，为了找到合适的酶，不仅要了解酶的结构特征、催化机制，而且要进行大量的实验[9]。

研究发现：蛋白酶、脂肪酶、抗体酶均能用来合成蔗糖酯。

酶催化剂选择性高，通过不同酶催化得到的区域选择性产物具有特殊的用途。

不同酶的区域选择性不同，归纳起来有如下特征：(1)来自枯草杆菌的蛋白酶的区域选择性体现在蔗糖的l’-OH，另外还有其它几种蛋白酶表现2一OH的选择性，但蛋白酶通常不接受长链(>C12)脂肪酸作为酰基供体，因此限制了蛋白酶在表面活性剂制备方面的适用性；(2)与蛋白酶相比较，脂肪酶可催化宽范围的蔗糖酯的合成，其酰化一般发生在6一OH；(3)最近研究发现抗体酶也能催化合成蔗糖酯。

这不仅增加了合成蔗糖酯的酶的种类，而且由抗体酶可得到更纯的6一D蔗糖单酯。

生物法催化蔗糖酯所用的酶见表3展望蔗糖酯作为一种重要的乳化剂和表面活性剂在食品、医药、化妆品等行业的应用越来越广泛，消耗量也快速增加，在国际上已成为重要的食品添加剂。

目前世界上生产蔗糖酯的国家主要有美国、英国、日本、法国、意大利等，其中日本年产量居世界首位，用量也较大。

我国从20世纪80年代起开始研制蔗糖酯，但由于生产工艺等方面的原因，生产成本以及产品质量与日本产品都有较大的差距。

目前我国的蔗糖酯产量还远远不能满足市场的发展需要，而合成蔗糖酯的原料蔗糖和脂肪酸国内资源十分丰富。

因此，今后蔗糖酯工业的发展关键是要研究和采用先进的合成工艺，提高产品质量，降低生产成本，扩大生产规模。

发展蔗糖酯工业将不仅满足国内不同行业的需求也为国民经济的增长作出贡献[7]。

参考文献[1] 邱华，齐暑华，王劲. 蔗糖酯的合成研究进展[J].高分子通报，2007,10:47-51.[2] 高金玲王鉴张成林. 蔗糖多酯的合成应用及研究进展[J].化工科技市场，2010，33（11）.[3] Carrigan J P，Keeney H J．Phase transfer catalyst for use in the manufacture of fatty acid poly ester with pelyols：WO，9821219[P]．1998—05—22．[4] 孙果来，杨宏汉，李德昌，等．丙二醇法合成蔗糖脂肪酸酯工业性实验[J].精细化工，2007，24(5)：454-465．[5] 周莉，刘波，王玮，等．水乳化法合成蔗糖酯[J].深圳大学学报：理,工版1994,11(3／4)：87-91．[6] 赵洪娥，崔励.蔗糖酯的生物合成与提取[J].化学与生物工程，2011，28（5）:10-12[7] 赵静，柴成文，李文军.蔗糖酯合成与分析[J].中国科技论文在线，2010,5（3）：207—211.Research of the Synthesis of Sucrose EstersKun ang Lee(Department of Chemistry and Chemical Engineering,Southwest University ,Beibei ,Chonqing，China 400715) Abstract：This paper reviews the synthesis and procedure of sucrose esters，also presents its applicationKey words：Sucrose esters；Sucrose polyesters；synthesis；Application。