專利名稱：一種蔗糖酯的生產方法及其在調制油脂專用抗氧化劑中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種低HLB值的蔗糖酯的生產方法及其在調制油脂專用抗氧化劑中的應用。
背景技術：
蔗糖脂肪酸酯是以蔗糖和脂肪酸衍生物為主要原料生產的多元醇非離子型表面活性劑，是由蔗糖和脂肪酸酯化而成，主要產品為單酯、雙酯、三酯及多酯的混合物。習慣上，取代度或酯化度在1-4的蔗糖脂肪酸酯稱蔗糖酯；取代度在5以上的蔗糖脂肪酸酯稱蔗糖多酯。蔗糖酯糖殘基含有多個羥基和醚鍵的親水結構，而其脂肪酸基團則表現出一定的親油能力。無毒、無臭、無刺激、易生物降解，具有良好的乳化、分散、增溶、滲透、起泡、黏度調節、防止老化、抗菌等性能，已被廣泛地應用于食品、醫藥、化工、化妝品等領域，已先后被日本(1959年)、世界糧農及衛生組織(FA0/WH0，1969年，1980年)、歐盟(1974年)、美國 (1983年)及中國(1985年)批準為食品添加劑或藥品輔料。目前蔗糖酯系列產品已經在許多水基食品(即0/W型，水包油型)廣泛使用，例如，液體奶、乳飲料、醬料、米/面制品、糕點等，具有其它表面活性劑產品所無法替代的優點和性能。蔗糖酯作為0/W乳化體系的乳化齊U，其HLB值一般為5以上。在水包油型乳化體系中，HLB值越高，蔗糖酯的乳化能力越強， 且其乳化容量也越大。對于0/W乳化體系而言，高HLB (HLB 11-16)的蔗糖酯是最合適的。 隨著人們對蔗糖酯結構與性能認識的深入，蔗糖酯在油基食品(即W/0型，油包水型)中應用也嶄露頭角。蔗糖酯，特別是低HLB值蔗糖酯在黃油、人造奶油、起酥油、巧克力等固狀油脂制品中具有十分顯著的乳化穩定作用。低HLB值蔗糖酯在水的分散相和油脂的連續相界面上形成親水基向外側排列形狀，有助于W/0型乳化體系形成穩定的界面膜，防止破乳或析水現象發生。此外，由于低HLB值蔗糖酯還具有防止油脂結晶成長、粗大化的性能，即， 能夠防止起霜及粒狀脂肪塊產生等問題，從而對油脂制品的品質和口感起到極大的提升作用。低HLB值蔗糖酯系列產品將越來越廣泛地在油基食品領域中應用，其作用也越來越突顯和重要。另外，目前油脂工業和富油食品常用的抗氧化劑有天然和人工合成的兩大類，天然抗氧化劑由于價格昂貴，以及添加量大且具有特殊風味等沒有得到廣泛的應用。市場上油脂和含油食品添加的抗氧化劑90%以上均選用合成抗氧化劑，特別是TBHQ (叔丁基對苯二酚)。雖然目前我國仍然允許合成抗氧化劑在食用油脂中使用，但是由于合成抗氧化劑的潛在安全問題，日本于1982年5月起限令丁基羥基茴香醚(BHA)只準用于棕櫚油和棕櫚仁油，禁用至今；二丁基羥基甲苯(BHT)被希臘、土耳其、印尼、奧地利、牙買加、摩洛哥等國禁用；叔丁基對苯二酚(TBHQ)被歐洲、英國、挪威、丹麥、瑞典、瑞士、加拿大、日本等國禁止在食品中使用，美國不允許與沒食子酸丙酯復配使用。研制出一種安全、高效、性價比適宜的油脂抗氧化劑，已經成為在食品添加劑行業中的需要迫切解決的重要的項目。日本科學家研究發現，食用乳化劑蔗糖酯應用于許多油脂食品中，不僅有乳化功能，還有防止油脂食品因油脂氧化而引起食品劣化效果。因蔗糖酯能抑制油脂結晶成長，且與VE有抗油脂氧化增效作用。若VE (生育酚)與羥基值高的蔗糖酯配合使用，抗氧化性能更優，能有效防止豬油等氧化，而且一般羥基值高的蔗糖酯抗氧化性能比羥基值低的蔗糖酯強。說明蔗糖酯除了具有良好的乳化、分散、增溶、滲透、起泡、防止老化、抗菌等性能外， 還具有油脂抗氧化、增效性能。蔗糖酯可以在新型天然油脂抗氧化劑的設計和生產中發揮重要的作用。目前未見利用蔗糖酯生產油脂抗氧化劑的文獻報道。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種通過控制飽和脂肪酸/不飽和脂肪酸比例，以及酯化度和脂肪酸鏈長度來控制低HLB值蔗糖酯的HLB值和軟化點的蔗糖酯的生產方法及其在調制油脂專用抗氧化劑中的應用，解決了上述現有技術中存在的問題。解決上述技術問題的技術方案是一種蔗糖酯的生產方法，包括以下步驟
(1)油茶籽油脂肪酸甲酯的合成在反應容器中，按茶籽油、甲醇及濃硫酸的體積比為 1 (0. 5 1. 5) (0. 015 0. 020)加入茶籽油、甲醇及濃硫酸，在攪拌下升溫回流，溫度控制在80 90°C，反應時間6 8h，反應結束將反應容器中的產品用水洗至PH值為6. 5 7. 5，得無色或極淡黃色產品，在115 125°C，-90. 0 -101. OKPa條件下脫除水分0. 5 1. 5小時，得到油茶籽油脂肪酸甲酯備用；
(2)蔗糖酯的合成
A、在反應容器中加入KOH溶液、硬脂酸、蔗糖、催化劑、棕櫚酸甲酯和油茶籽油脂肪酸甲酯，KOH 硬脂酸的質量比為1 4 6，蔗糖催化劑棕櫚酸甲酯油茶籽油脂肪酸甲酯的質量比為1 (0. 08 0. 20): (0.4 1.3): (0.8 1.8)，蔗糖的加入量為硬脂酸質量的 3 10倍，混合后升溫到75 85°C后再攪拌25 35min，開啟真空抽提水分，同時加熱， 在溫度不降的情況下盡量提升真空，直至溫度升至106 132°C、壓力-0. 095 -0. IOOMPa 下進入反應，反應時間2 14h ；所述的催化劑是碳酸鉀；
B、反應結束后停止加熱，待產物冷卻至90 95°C時加入無水乙醇，第一次回流15 25min,再加入冰醋酸調節PH值至6. 5 7. 5，過濾，濾餅再用無水乙醇第二次回流15 25min，過濾，合并2次濾液；
C、將步驟B得到的濾液蒸出乙醇，得到不揮發褐色油狀物用石油醚加熱洗滌2 3次， 除去石油醚后得到低HLB值蔗糖酯。本發明的進一步技術方案是(2)蔗糖酯的合成中，步驟A中，先加入0.01 0. 10g/ml的KOH溶液與硬脂酸，在攪拌下升溫至65 75°C，再加入蔗糖、碳酸鉀、棕櫚酸甲酯和油茶籽油脂肪酸甲酯。(2)蔗糖酯的合成中，步驟C中，濾液在78. 5 90°C溫度下蒸出乙醇，用褐色油狀物重量2 8倍的石油醚加熱至60 70°C洗滌褐色油狀物2 3次，然后再在溫度為 100 110°C，真空度為-0. 095 -0. IOOMPa條件下蒸餾1 2小時除去石油醚。(2)蔗糖酯的合成中，步驟B中，第一次回流加入無水乙醇的量為產物重量的2 8倍，第二次回流加入無水乙醇的量為濾餅重量的2 8倍，無水乙醇回流時溫度為78. 5 90 "C。本發明的另一技術方案是采用上述方法制備得到的蔗糖酯在調制油脂專用抗氧化劑中的應用，將蔗糖酯與組分A復配調制油脂專用抗氧化劑，所述的組分A是維生素E、鼠尾草酸或茶多酚中的一種，蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的0. 005% 0. 030%，組份A 的使用量為待保存物質重量的0. 005% 0. 030%。本發明的進一步技術方案是蔗糖酯與維生素E復配調制油脂專用抗氧化劑，蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的0. 020 0. 025%，維生素E的使用量為待保存物質重量的 0. 005 0. 010%ο本發明的進一步技術方案是蔗糖酯與鼠尾草酸復配調制油脂專用抗氧化劑，蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的0. 020 0. 030%，鼠尾草酸的使用量為待保存物質重量的0. 020% 0. 030%，優選蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的0. 020%,鼠尾草酸的使用量為待保存物質重量的0. 030%。本發明的進一步技術方案是蔗糖酯與茶多酚復配調制油脂專用抗氧化劑，蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的0. 020 0. 030%，茶多酚的使用量為待保存物質重量的 0. 020 0. 030%，優選蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的0. 030%，茶多酚的使用量為待保存物質重量的0. 020%。蔗糖酯的HLB值大小受到酯化度和脂肪酸鏈長度影響，即，酯化度越高，其HLB值就越小，脂肪酸鏈越長，其HLB值也越小。因此，通常情況下，高HLB值蔗糖酯產品較低HLB 值產品容易得到。為了得到低HLB值蔗糖酯產品，首先得提高酯化度，同時還得使用長鏈脂肪酸衍生物作為原料。這就加大了蔗糖酯的合成和制造難度。通常情況下，通過控制酯化度和脂肪酸鏈長度，蔗糖酯的HLB值可控制在1-16范圍內。由于長鏈飽和脂肪酸的軟化點比長鏈不飽和脂肪酸的要高，因此，可通過控制飽和脂肪酸/不飽和脂肪酸比例，以及酯化度和脂肪酸鏈長度來控制低HLB值蔗糖酯的HLB值和軟化點。本發明所指的低HLB值蔗糖酯的合成方法是按酯交換法反應完成，其HLB值應控制在< 7以下。具體如下
(1)先將富含不飽和脂肪酸的植物油水解，使用尿素包埋法去除部分飽和脂肪酸，富集不飽和脂肪酸，得到的不飽和脂肪酸進行甲酯化反應，生成不飽和脂肪酸甲酯。(2)以不飽和脂肪酸甲酯和蔗糖為原料，在催化劑存在下，通過酯交換法制備高取代度的蔗糖脂肪酸酯。(3)對蔗糖脂肪酸酯進行分離提純，將催化劑及未反應的原料去除干凈，得到可供使用的蔗糖脂肪酸酯。本發明之蔗糖酯合成路線如下
權利要求
1.一種蔗糖酯的生產方法，其特征在于包括以下步驟(1)油茶籽油脂肪酸甲酯的合成在反應容器中，按茶籽油、甲醇及濃硫酸的體積比為 1 (0. 5 1. 5) (0. 015 0. 020)加入茶籽油、甲醇及濃硫酸，在攪拌下升溫回流，溫度控制在80 90°C，反應時間6 8h，反應結束將反應容器中的產品用水洗至PH值為6. 5 7. 5，得無色或極淡黃色產品，在115 125°C，-90. 0 -101. OKPa條件下脫除水分0. 5 1. 5小時，得到油茶籽油脂肪酸甲酯備用；(2)蔗糖酯的合成A、在反應容器中加入KOH溶液、硬脂酸、蔗糖、催化劑、棕櫚酸甲酯和油茶籽油脂肪酸甲酯，KOH 硬脂酸的質量比為1 4 6，蔗糖催化劑棕櫚酸甲酯油茶籽油脂肪酸甲酯的質量比為1 (0. 08 0. 20): (0.4 1.3): (0.8 1.8)，蔗糖的加入量為硬脂酸質量的 3 10倍，混合后升溫到75 85°C后再攪拌25 35min，開啟真空抽提水分，同時加熱， 在溫度不降的情況下盡量提升真空，直至溫度升至106 132°C、壓力-0. 095 -0. IOOMPa 下進入反應，反應時間2 14h ；所述的催化劑是碳酸鉀；B、反應結束后停止加熱，待產物冷卻至90 95°C時加入無水乙醇，第一次回流15 25min,再加入冰醋酸調節PH值至6. 5 7. 5，過濾，濾餅再用無水乙醇第二次回流15 25min，過濾，合并2次濾液；C、將步驟B得到的濾液蒸出乙醇，得到不揮發褐色油狀物用石油醚加熱洗滌2 3次， 除去石油醚后得到低HLB值蔗糖酯。
2.根據權利要求1所述的一種蔗糖酯的生產方法，其特征在于(2)蔗糖酯的合成中， 步驟A中，先加入0. 01 0. 10g/ml的KOH溶液與硬脂酸，在攪拌下升溫至65 75°C，再加入蔗糖、碳酸鉀、棕櫚酸甲酯和油茶籽油脂肪酸甲酯。
3.根據權利要求1或2所述的一種蔗糖酯的生產方法，其特征在于(2)蔗糖酯的合成中，步驟C中，濾液在78. 5 90°C溫度下蒸出乙醇，用褐色油狀物重量2 8倍的石油醚加熱至60 70°C洗滌褐色油狀物2 3次，然后再在溫度為100 110°C，真空度為-0. 095 -0. IOOMPa條件下蒸餾1 2小時除去石油醚。
4.根據權利要求3所述的一種蔗糖酯的生產方法，其特征在于(2)蔗糖酯的合成中， 步驟B中，第一次回流加入無水乙醇的量為產物重量的2 8倍，第二次回流加入無水乙醇的量為濾餅重量的2 8倍，無水乙醇回流時溫度為78. 5 90°C。
5.如權利要求1-4所述的方法制備得到的蔗糖酯在調制油脂專用抗氧化劑中的應用， 其特征在于蔗糖酯與組分A復配調制油脂專用抗氧化劑，所述的組分A是維生素E、鼠尾草酸或茶多酚中的一種，蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的0. 005% 0. 030%，組份A的使用量為待保存物質重量的0. 005% 0. 030%。
6.根據權利要求5所述的蔗糖酯在調制油脂專用抗氧化劑中的應用，其特征在于 蔗糖酯與維生素E復配調制油脂專用抗氧化劑，蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的 0. 020 0. 025%，維生素E的使用量為待保存物質重量的0. 005 0. 010%。
7.根據權利要求5所述的蔗糖酯在調制油脂專用抗氧化劑中的應用，其特征在于 蔗糖酯與鼠尾草酸復配調制油脂專用抗氧化劑，蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的 0. 020 0. 030%,鼠尾草酸的使用量為待保存物質重量的0. 020% 0. 030%。
8.根據權利要求7所述的蔗糖酯在調制油脂專用抗氧化劑中的應用，其特征在于蔗糖酯與鼠尾草酸復配調制油脂專用抗氧化劑，蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的 0. 020%,鼠尾草酸的使用量為待保存物質重量的0. 030%。
9.根據權利要求5所述的蔗糖酯在調制油脂專用抗氧化劑中的應用，其特征在于蔗糖酯與茶多酚復配調制油脂專用抗氧化劑，蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的0. 020 0. 030%，茶多酚的使用量為待保存物質重量的0. 020 0. 030%。
10.根據權利要求9所述的蔗糖酯在調制油脂專用抗氧化劑中的應用，其特征在于蔴糖酯與茶多酚復配調制油脂專用抗氧化劑，蔗糖酯的使用量為待保存物質重量的0. 030%, 茶多酚的使用量為待保存物質重量的0. 020%。
全文摘要
本發明涉及一種低HLB值的蔗糖酯的生產方法及其在調制油脂專用抗氧化劑中的應用。本發明的生產方法包括以下步驟(1)加入茶籽油、甲醇及濃硫酸合成油茶籽油脂肪酸甲酯，(2)加入KOH溶液、硬脂酸、蔗糖、催化劑、棕櫚酸甲酯和油茶籽油脂肪酸甲酯混合，通過酯交換法制備高取代度的蔗糖脂肪酸酯；再加入無水乙醇回流對蔗糖脂肪酸酯進行分離提純，然后用石油醚將催化劑及未反應的原料去除干凈，去除石油醚后得到可供使用的蔗糖酯。本發明制備得到的低HLB值的蔗糖酯復配維生素E、鼠尾草酸或茶多酚，生產性能優越的天然油脂抗氧化劑，可以取代即將被禁用的化學合成油脂抗氧化劑。
文檔編號C11C3/10GK102533454SQ20111045758
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者葉麗, 李軍生, 李蔭展, 覃仲堯, 韋盛孫 申請人:柳州高通食品化工有限公司