新型超高甜度二肽甜味剂爱德万甜的研究进展
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新型超高甜度二肽甜味剂爱德万甜的研究进展
方聪,刘怡雪,黎四芳*
(厦门大学化学化工学院,厦门 361005)
摘要:爱德万甜是从阿斯巴甜衍生而来的超高甜度二肽甜味剂,比蔗糖还要甜20000倍。
本文介绍了爱德万甜的性质、甜味特征和应用,综述了近年来合成爱德万甜的研究进展。
爱德万甜的合成过程主要包括两步反应:中间体3-羟基-4-甲氧基肉桂醛的合成以及由该中间体或该中间体加氢后得到的3-羟基-4-甲氧基苯丙醛与阿斯巴甜进行临氢反应合成爱德万甜。
对于中间体的合成,有3条工艺路线:异香草醛-乙醛法、异香草醛-醋酸乙烯法和羧酸催化氢化法,其中异香草醛-乙醛法原料成本较低,但收率不高;异香草醛-醋酸乙烯法收率较高,但醋酸乙烯用量较大;羧酸催化氢化法原料价格昂贵且不易获得,收率也较低。
对于该中间体与阿斯巴甜的临氢反应合成爱德万甜,用铂-炭催化剂时爱德万甜的收率最高。
关键词:爱德万甜;阿斯巴甜;甜味剂;加氢;3-羟基-4-甲氧基肉桂醛
中图分类号:TS202.3/TQ281 文献标识码:A 文章编号:1006-2513(2021)02-0128-09
doi:10.19804/j.issn1006-2513.2021.02.020
Research progress in new ultra-high potency dipeptide
sweetener advantame
FANG Cong,LIU Yi-xue,LI Si-fang*
(College of Chemistry and Chemical Engineering,Xiamen University,Xiamen 361005)Abstract:Advantame is a new type of dipeptide sweetener with ultra-high potency,which is 20000 times sweeter than sucrose. In this paper,the properties,sweet taste characteristics and applications of advantame were introduced,and the recent research progress in the synthesis of advantame was reviewed. The synthesis process of advantame mainly includes two steps:the synthesis of intermediate 3-hydroxy-4-methoxy cinnamaldehyde and the synthesis of advantame by the reaction of the intermediate or its hydrogenated product 3-hydroxy-4-methoxy phenylpropyl aldehyde with aspartame and hydrogen. For the synthesis of the intermediate,there are three routes:isovanillin-acetaldehyde route,isovanillin-vinyl acetate route,and carboxylic acid catalytic hydrogenation route,in which isovanillin-acetaldehyde route has the advantage of lower raw material cost,but the yield is not high;isovanillin-vinyl acetate route achieves higher yield,but the amount of vinyl acetate used is large;and carboxylic acid catalytic hydrogenation route employs expensive raw material which is not readily available,and the yield is low. For the reaction of 3-hydroxy-4-methoxy cinnamaldehyde with aspartame and hydrogen,the yield of advantame is the highest when platinum-carbon catalyst is used.
Key words:advantame;aspartame;sweetener;hydrogenation;3-hydroxy-4-methoxy cinnamaldehyde
收稿日期:2020-11-29
作者简介:方聪(1993-),男,硕士研究生,研究方向为精细化工。
*通讯作者:黎四芳,教授,研究方向为精细化工。
E-mail:sfl*********.cn。
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当今世界,肥胖、糖尿病和龋齿等现象越来越普遍,人们已经认识到糖及含糖食品的过量食用对身体健康有害,因而非营养性和无热量的高甜度甜味剂得到了越来越广泛的使用。
爱德万甜(Advantame)是日本味之素公司开发的超高甜度的新型二肽甜味剂[1]。
它是阿斯巴甜的一种N-取代衍生物,其结构类似于阿斯巴甜的另一种N-取代衍生物—纽甜。
爱德万甜是人类开发出来并得到商业应用的最高甜度的甜味剂,其甜度是蔗糖的20000倍,比阿斯巴甜还要甜100倍。
爱德万甜的能量值为0,且甜味纯净,酷似蔗糖,没有苦后味,在低糖或无糖食品和饮料中具有很好的应用前景。
爱德万甜可用于部分替代食品和饮料中的糖类和其他高甜度甜味剂,同时保持原有口感不变。
由于爱德万甜能与热量和非热量甜味剂很好地复配,因此它为食品和饮料公司提供了减少卡路里并降低其甜味剂使用成本的机会。
此外,爱德万甜还是一种很好的增味剂,可增强乳制品、果汁和薄荷口香糖等多种产品的风味。
爱德万甜还是掩盖功能性成分(例如添加的蛋白质,维生素,矿物质等)的异味的绝佳工具。
目前爱德万甜已被美国、欧盟和日本等数十个国家批准使用。
中国已于2017年10月30日批准爱德万甜作为食品添加剂新品种使用。
1 爱德万甜的性质和甜味特征
爱德万甜的化学名为N-[N-3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙基]-L-α-天冬氨酸]-L-苯丙氨酸-1-甲基酯,通常以一水合物的型式存在,分子式为C24H30N2O7·H2O,分子量为476.52,化学结构式如图1所示。
爱德万甜的化学结构中含有3-羟基-4-甲氧基苯基官能团。
该官能团也存在于苷茶甜素(从虎耳草科植物八仙花叶子中提取的一种甜味剂)和新橙皮苷二氢查耳酮中,如图2所示。
3
H
3
·H
2
O
图1 爱德万甜的化学结构式
Figure 1 Chemical structure of advantame
H
3 CO
H 3CO
OCH
3OCH3
阿斯巴甜
爱德万甜
苷茶甜素新橙皮苷二氢查耳酮
OH
OH
H
3
CO
OH
OH
OH
HO HO
HO O-glc-rha
O
O
O
O
O
O
O
O O
N
H
H
N H N
H
2
N
图2 爱德万甜与其他几种甜味剂的结构比较
Figure 2 Comparison of the structure of advantame with some other sweeteners
129
爱德万甜为无气味的白色结晶性粉末,其熔点为101.5℃。
25℃下在水中的pH为5.51~6.25(浓度0.05%~0.0005%)。
其离解常数pKa1和pKa2分别为2.94和7.96。
分配系数(正辛醇/水)为1.945。
在25℃下,100mL水中可溶解爱德万甜0.099g,这大大高于达到10%蔗糖当量时所需的爱德万甜的量。
爱德万甜在常用溶剂中的溶解度如表1所示。
室温下爱德万甜的溶解速率低于阿斯巴甜,但是爱德万甜与阿斯巴甜的共晶体(爱德万甜∶阿斯巴甜=0.022∶1)的溶解速率与阿斯巴甜相同[2-4]。
表1 爱德万甜在常用溶剂中的溶解度Table 1 Solubility of advantame in common solvents
温度(℃)
溶解度(g/100 mL)
水乙醇乙酸乙酯150.0760.7980.165
250.099 1.3580.279
400.210 3.8270.796
500.3109.868 1.600
600.58632.277 2.271
干燥形式的爱德万甜在标准储存条件(温度25℃、相对湿度60%)下可稳定保存60个月。
此外,还测试了爱德万甜干粉的光稳定性,在测试的一到两周内暴露于光线下证明了爱德万甜干粉对光是稳定的。
爱德万甜在混合粉末配方应用中也具有很好的稳定性,在正常的储存和加工条件下其甜味不会降低。
在温度25℃、相对湿度60%的储存条件下,餐桌甜味剂混合物在储存25个月后,爱德万甜的保留率仍然为90%以上,而固体饮料在储存1年后,爱德万甜的保留率仍然达到96%以上。
在水溶液中,爱德万甜的稳定性高于阿斯巴甜,特别是在在相对较高温度和较高的pH下[2]。
科学家研究了浓度为50mg/L(浓度比预期用量高四倍)的模拟饮料中爱德万甜可能产生的降解作用。
爱德万甜主要的降解途径是水解生成爱德万甜酸和甲醇。
爱德万甜酸是爱德万甜产
品中的已知杂质,根据该产品的质量标准,其含量≤1%。
次要的降解途径包括环化和重排等反应,降解产物为β-爱德万甜、β-爱德万甜酸、爱德万甜-酰亚胺、L-苯丙氨酸和L-苯丙氨酸甲酯[2]。
爱德万甜的甜味纯净,其甜度一般认为是蔗糖的20,000倍。
实际上,甜味剂的甜度还与其使用浓度有关。
在甜味研究中,一般都是以蔗糖为基准,各种甜味剂的甜度均与等甜味的蔗糖溶液(甜度=1)相比较而得出。
与甜味剂溶液等甜味的蔗糖浓度也称作蔗糖当量。
图3显示了爱德万甜浓度与等甜味的蔗糖浓度的对应关系。
从图3中可以推得爱德万甜在水中最高可达到15.8%的蔗糖当量。
与之对照,其他高甜度甜味剂如阿斯巴甜、安赛蜜等、甜蜜素和糖精钠在水中最高可分别达到16.0%、11.6%、11.3%和9.0%的蔗糖当量。
一个高甜度甜味剂所能达到的最高蔗糖当量还可以作为评价该甜味剂甜味纯正的重要参考指标。
达到的最大蔗糖当量越大,则该甜味剂的甜味越纯正。
16
14
12
10
8
6
4
2
0510152025
爱德万甜浓度(mg/L)
等
甜
味
蔗
糖
浓
度
(
%
)
图3 爱德万甜浓度与等甜味的蔗糖浓度的对应关系Figure 3 Correspondence between the concentration of advantame and the concentration of sucrose with equal
sweetness
表2给出了不同浓度下爱德万甜的甜度。
与等甜味的3%的蔗糖水溶液相比较,爱德万甜的甜度大约是蔗糖的48000倍,它也比阿斯巴甜要甜120倍;而与14%的蔗糖水溶液相比较,爱德万甜的甜度大约是蔗糖的7000倍,是阿斯巴甜的70倍[1-4]。
虽然爱德万甜水溶液的蔗糖当量随着其浓度的增加而增加(图3),但是爱德万甜的甜度随着其使用浓度的上升而下降。
130
131
表2 不同浓度下爱德万甜的甜度
Table 2 Sweetenner potency of advantame at different
concentrations
爱德万甜浓度(mg/L )
相对甜度
相对于阿斯巴甜
相对于蔗糖0.628 120477780.908 119440741.239 118403701.636 116366672.124 114329632.734 112292593.522 109255564.576 105218526.061 100181488.308 941444412.103 851074119.895
70
7037
爱德万甜与阿斯巴甜的口味非常相似,二者的甜味均比较纯正,但爱德万甜的甜后味比阿斯巴甜略微持久一些。
爱德万甜还是一种增味剂,能够增强食品的风味。
即使在甜味阈值浓度以下,爱德万甜在诸如柠檬茶、橙汁和草莓酸奶等食品中均有风味增强的作用。
在9.56%的蔗糖水溶液中,爱德万甜的甜味差异阈值浓度(检测到甜味强度变化的最
小浓度)为1.46mg/L 。
在使用9.56%的蔗糖增甜的草莓酸奶中,分别添加爱德万甜1.0和1.46mg/L 时,草莓酸奶的草莓风味更加新鲜浓厚、令人愉悦。
在含有10%的蔗糖的香草酸奶中,添加爱德万甜0.4~1.0mg/L 时也增强了香草酸奶的风味。
在使用阿斯巴甜和安赛蜜的复配混合物增甜的薄荷味的口香糖中,加入爱德万甜也使风味得到增强。
在口香糖中加入爱德万甜,还可以增加甜味持续时间,以提供更长的咀嚼时间。
2 爱德万甜的合成
爱德万甜合成过程包括中间体3-羟基-4-甲氧基肉桂醛或3-羟基-4-甲氧基苯丙醛的合成以及由该中间体与阿斯巴甜临氢反应合成爱德万甜。
2.1 中间体的合成
合成爱德万甜的中间体3-羟基-4-甲氧基肉桂醛(CAS :333754-86-2),别名3-羟基-4-甲氧基苯丙烯醛,分子式为C 10H 10O 3,为柠檬黄晶体,熔点为147℃。
目前,合成该中间体的工艺路线有3条:异香草醛-乙醛法,异香草醛-醋酸乙烯法和相应的羧酸催化氢化法。
2.1.1 异香草醛-乙醛法
在-15℃~15℃的条件下,异香草醛与乙醛在NaOH 催化下进行缩合反应,得到该中间体。
反应式如下:
HO
CHO+H 3C
O H 3C
HO
O CHO
H 3C
C
O H
异香草醛分子结构中没有α-H ,不会发生自缩合反应。
然而,乙醛分子结构中含有α-H ,能发生自缩合反应。
因此,采用异香草醛一次全部投加,而乙醛在反应过程中缓慢滴加的加料方式,使反应体系中乙醛分子被大量异香草醛分子包围,从而抑制了副反应。
Mori 等[5]在30℃下将异香草醛和NaOH (摩尔配比为1∶10)溶于水中,在-10℃下,向其中连续滴加28%乙醛水溶液,45h 滴完,继续反应1h ,然后用36%的盐酸中和反应液以终
止反应,析出黄色固体即为该中间体粗品,反应收率可达74%。
而在5℃下进行反应时收率只有64%。
上述反应中所需的氢氧化钠用量很大,其摩尔用量为异香草醛的10倍,反应结束时也需用大量的盐酸来中和反应液,这无疑会增加生产成本和后处理负担。
为此,吴美红等[6]采用5% KOH 和相转移催化剂PEG -200进行催化反应,所得该中间体收率为49.8%。
刘怡雪[7]探索了在反应体系中添加十六烷基三甲基溴化铵,有效地
132
减少了氢氧化钠的用量,合成收率为64.9%。
该中间体粗品的纯度一般只有70%~80%(质量分数),必须进行分离提纯才能用于制备爱德万甜。
提纯方法一是利用目标产物和杂质在甲醇中的溶解度差异,先用甲醇对粗产品进行洗涤,然后在甲醇或甲醇和水的混合溶剂中结晶。
方法二是将该中间体粗产品溶于NaOH 水溶液中,将3-羟基-4-甲氧基肉桂醛转变为对应的酚盐,再加入活性炭以吸附除去杂质,过滤除去活性炭后,将溶液酸化而析出固体,然后在甲醇或甲醇和水的混合溶剂中重结晶,最终得到该中间体精品。
陈博儒等[8-9]采用制备型液相色谱进行分离纯化,得到了该中间体纯品,并进行了分析鉴定。
他们还采用不同的溶剂体系对该中间体粗品进行了结晶分离研究,认为甲醇-水体系(体积比2∶1)是重结晶的最佳溶剂体系。
2.1.2 异香草醛-醋酸乙烯法
异香草醛与乙醛反应的副反应较多,影响了所得中间体的收率和纯度。
为了解决这一问题,Divi 等[10]用醋酸乙烯代替乙醛,与异香草醛在NaOH 溶液中于-10±5℃下反应24h 。
醋酸乙烯与异香草醛的摩尔配比为3∶1,在反应过程中分
3批加入。
反应结束后用浓盐酸调pH 为2.0,过滤反应液,所得固体用乙醇重结晶,即得到该中间体精品,总收率为90.1%,纯度为99.6%。
化学反应式如下:
HO
CHO O O
HO
O O NaOH
+
CHO
2.1.3 羧酸催化氢化法
Nagashima 等[11]将3-羟基-4-甲氧基肉桂酸溶于四氢呋喃,在催化剂体系醋酸钯-三苯基膦-叔戊酸酐的作用下与氢气在压力3.4MPa 、温度80℃下反应24h ,所得反应液经蒸发溶剂四氢呋喃而浓缩后,再经柱层析精制(流动相为甲苯∶醋酸乙酯=4∶1),得到该中间体,收率为49%。
将该中间体分散于甲醇中,加入钯负载量为5%钯-氧化铝催化剂,在0.1MPa 、35℃下反应7h ,碳碳双键转变为饱和键,生成3-羟基-4-甲氧基苯丙醛(CAS :333754-84-0),收率为78%。
化学反应过程如图4所示。
3-羟基-4-甲氧基苯丙醛粗产品可用甲苯为溶剂进行重结晶提纯,得到白色晶体,熔点为71℃,结晶收率为85%。
MeO
HO
HO
COOH
MeO
HO
CHO
MeO
HO
CHO
MeO
COOH
H 2
2
2
H 2
图4 羧酸催化氢化合成3-羟基-4-甲氧基肉桂醛或3-羟基-4-甲氧基苯丙醛
Figure 4 Synthesis of 3-hydroxy -4-methoxy cinnamaldehyde or 3-hydroxy -4-methoxy phenylpropyl
aldehyde by catalytic hydrogenation of carboxylic acid
异香草醛-乙醛法原料成本较低,但合成收率不太理想。
羧酸催化氢化法所采用的原料价格昂贵且不易获得,催化剂体系复杂,反应收率也较低,不适合工业化。
异香草醛-醋酸乙烯法的收率和纯度均较高,但醋酸乙烯的用量为理论量
的3倍,单耗较大,造成原料成本上升,如果在今后的研究中能加以改进,有效地降低醋酸乙烯的用量,则该工艺路线将具有很好的工业应用价值。
2.2 爱德万甜的合成
在钯炭或铂炭催化剂的作用下,该中间体与
阿斯巴甜进行临氢反应,同步发生还原烷基化反应和选择性加氢反应,生成爱德万甜。
也可以先把该中间体选择性加氢,生产3-羟基-4-甲氧基苯丙醛,然后再与阿斯巴甜进行临氢反应,生成爱德万甜。
反应过程如图5所示。
3
图5 爱德万甜的合成反应过程
Figure 5 Synthetic reaction process of advantame
Nagashima等[11]将3-羟基-4-甲氧基苯丙醛和阿斯巴甜加入到甲醇中,溶解、混合均匀后加入10%Pd/C催化剂,在温度40℃、压力0.1MPa下进行临氢反应,爱德万甜的收率为78.9%。
Mori等[5]将3-羟基-4-甲氧基苯丙醛的甲醇溶液和阿斯巴甜加入到甲醇和水的混合溶剂(体积比为4∶1)中,然后在混合物中加入钯负载量为10%的Pd/C催化剂,在35℃、0.1MPa下通氢气反应2d,得到爱德万甜,收率为71%。
若采用Pt/C催化剂,则反应收率更高。
例如,将阿斯巴甜和铂负载量为10%的Pt/C催化剂加入甲醇中,在常温常压下通入氢气,同时滴加3-羟基-4-甲氧基苯丙醛的甲醇溶液,持续6h,得到爱德万甜,收率为91%。
Kawahara等[12]在反应之前预先降温搅拌混合一段时间,并将加氢烷化反应分两个阶段进行,并在第二阶段开始之前加入定量的冰醋酸。
在室温下将NaOH和中间体加入到甲醇中,待全部溶解并形成均匀溶液后,再加入阿斯巴甜,然后降温至10℃并在保持该温度搅拌混合3h。
随后加入钯负载量为10%的Pd/C催化剂,在温度10℃、压力0.1MPa下通氢气反应6h。
然后,加入约为氢氧化钠摩尔量1.37倍的冰醋酸,升温至35℃,在压力0.1MPa下继续通氢气反应17h,得到爱德万甜,收率为70.1%。
若在反应前没有预先在10℃下搅拌混合3h,反应收率明显降低。
如果反应中间不加冰醋酸,则反应收率也会明显降低。
甘水锋等[13]在0.7MPa、35℃以及钯负载量为10%的Pd/C催化下进行中间体与阿斯巴甜的临氢反应4h,反应收率为60%。
Divi等[10]将NaBH4加入乙酸中,降温至10℃,混合20min。
然后加入中间体和阿斯巴甜,升温至25℃反应120min。
将溶液转入加氢反应器,加入乙醇、水和钯炭催化剂,通入氢气,在
133
室温(25℃)和压力0.3~0.4MPa下反应10h。
反应结束后,反应液分离催化剂后,减压下蒸发溶剂,得到黏稠的油状物。
将其溶于水,并用甲苯萃取以除去杂质。
水相再用正丁醇萃取3次,合并有机相,在减压下蒸发正丁醇,得到粘稠的油状物粗品。
最后用甲醇和水混合溶剂结晶,得到爱德万甜精品,收率为66%,纯度为99.7%。
Amino等[14]将该中间体的羟基以苄基的形式保护起来,即以3-苄氧基-4-甲氧基肉桂醛与苄基保护的阿斯巴甜反应,得到的中间体经分离提纯后,再进行催化氢化反应从而脱离苄基,并且选择性地与烯键发生反应。
该工艺要求肉桂醛的酚羟基和阿斯巴甜的羧基通过苄基化进行保护和后期的脱除,增加了工艺步骤和成本。
除了爱德万甜,用这个方法还合成了一系列具有与爱德万甜相似结构(图6)的其他阿斯巴甜衍生物,合成物及甜度总结于表3。
这些化合物中,只有爱德万甜得到开发和应用。
R
3
R
2
R
1
C
2
H C
2
H C
2
H
R
4
R
5
H
CH
2
OC
COOH
CH
2
3
R
6图6 具有与爱德万甜相似结构的阿斯巴甜衍生物
Figure 6 Aspartame derivative having a structure
similar to advantame
表3 各衍生物的结构和甜度(与4%蔗糖水溶液比较)
Table 3 Structure and sweetener potency of each derivatives(compared with 4% sucrose in water)
衍生物R1R2R3R4R5R6甜度1H OH OCH3H H H20000 2H OCH3OCH3H H H2500 3H OCH2O H H H5000 4H H OH H H H5000 5H H OCH3H H H6500 6H H OCH2CH3H H H1500 7H OH H H H H8000 8H OCH3H H H H3500 9H OH OCH3H H OH16000 10OH H OCH3H H H20000 11OH OCH3H H H H10000 12OH H H OCH3H H1500 13OH H CH3H H H30000 14OCH3H OCH3H H H4000 15OCH2CH3H OCH3H H H2500 16H CH3OH H H H35000 17H OH CH3H H H15000 18H CH3OCH3H H H8000 19H OCH3H OCH3H H800 20H H OCH2CH3H H H1000
OH
21H H CH3H H H4000
134
3 爱德万甜的安全性
在安全性和毒理学方面,已经对爱德万甜进行了一系列广泛的研究,以确定爱德万甜在各种物种中的代谢和药代动力学、大鼠和狗的亚慢性和慢性毒性、大鼠和小鼠的致癌性、遗传毒性、生殖和发育毒性以及人类耐受性研究[15-25]。
摄入的爱德万甜在胃肠道中迅速水解成爱德万甜酸,但胃肠道内腔仅吸收少量的爱德万甜或相应的酸。
口服爱德万甜后,约87%~93%以爱德万甜酸的形式从粪便中排出,其余的从尿液中排泄。
爱德万甜或相应酸不会在组织中蓄积。
在动物中进行的毒性研究提供了广泛的数据,即使以极高的剂量饲喂,爱德万甜也不显示出遗传毒性的证据,也不会引起副作用或器官毒性。
在动物的慢性毒性研究中,未观察到有害作用水平(NOAEL)在小鼠中为5700~7350mg/kg体重/天,在大鼠中为2600~3450mg/kg体重/天,而在狗中为2000mg/kg体重/天。
爱德万甜对人类均也具有良好的耐受性。
动物毒理学和人类试验数据的结果充分表明在食品中使用爱德万甜的安全性。
2013年FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会(JECFA)评估了爱德万甜作为食品添加剂的安全性,确定了其ADI为0~5mg/kg体重[25]。
JECFA还确认该ADI也适用于苯丙酮尿症患者。
美国食用香料和提取物制造商协会(FEMA)对爱德万甜用作增味剂的安全性进行了评估,确认爱德万甜为公认安全(GRAS)。
4 爱德万甜的应用
爱德万甜是超高甜度的甜味剂和增味剂,能量值为0。
它的甜味纯正、没有苦后味。
因此,可广泛应用于各种食品和饮料中[1-2,26]。
爱德万甜既可以单独使用,以生产无糖产品;它也可以部分替代食品和饮料中的营养型甜味剂,以生产低糖产品。
通常它的应用是发酵乳、饮料、冷冻甜品、复合调味料、果冻和口香糖等。
对于使用蔗糖或高果糖玉米糖浆增甜的食品,爱德万甜可以代替其中20%~40%的蔗糖或高果糖玉米
糖浆,而不改变食品原有的口味。
使用爱德万甜代替蔗糖或高果糖玉米糖浆将有效减少糖的摄入和热量,消除过量食用蔗糖带来的危害,保护消费者的健康。
爱德万甜还可以用来替代一部分其他高甜度甜味剂,以改善总体口味特征并增强风味,同时还能显著降低产品成本。
爱德万甜的分子结构中虽含有苯基丙氨酸,但是极小剂量的爱德万甜便可以达到期望甜度,因此它可应用于苯丙酮尿症患者。
爱德万甜在稳定性方面也优于阿斯巴甜,因而其应用前景将会更加广阔。
表4 爱德万甜单独使用时在各种食品和饮料中的
估计用量
Table 4 Estimated amounts of advantame used alone in
various foods and beverage
食品或饮料爱德万甜用量
餐桌甜味剂
500mg/kg或每小袋(1.3g)含0.65mg
(摄入时:2~4mg/kg)
固体饮料110~600mg/kg(摄入时:2~7mg/kg)
碳酸软饮料4~7mg/L
热灌装饮料 2.5~3.5mg/L
口香糖35~50mg/L
酸奶4~7mg/L
蛋糕10~14mg/kg
爱德万甜单独使用时,其用量如表4所示。
由于它用量很少,带来计量上的不便,因此常与麦芽糊精复配在一起。
日本味之素推出两款含有爱德万甜的产品,一款是5%的爱德万甜+95%的麦芽糊精,另一款是1%的爱德万甜+99%的麦芽糊精,以方便使用。
5 结语
爱德万甜具有超高的甜度、优良的甜味特征和极低的使用成本,必将得到市场的广泛青睐。
目前国内还没有爱德万甜的生产企业,利用价廉易得的阿斯巴甜为原料开发生产爱德万甜,填补国内空白,无疑具有光明的前景和较好的经济效益。
参考文献:
[1]AMINO Y,MORI K,TOMIYAMA Y,et al. Development
135
of new,low calorie sweetener:New aspartame derivative [M]//WEERASINGHE D K,DUBOIS G E. Sweetness and sweeteners:Biology,chemistry,and psychophysics.
Washington DC:ACS,2008:463-480.
[2]BISHAY I E,BURSEY R G. Advantame [M]// O’Brien-Nabors Lyn. Alternative sweeteners,4th edition. Boca Raton:CRC Press,2012:31-45.
[3]DuBois G E,Prakash I. Non-caloric sweeteners,sweetness modulators,and sweetener enhancers [J]. Annual Review of Food Science and Technology,2012,3:353-380.
[4]Kay O. Aspartame,neotame and advantame[M]//Sweeteners and Sugar Alternatives in Food Technology. Oxford,UK:Wiley-Blackwell,2012:117-136.
[5]MORI K,FUJITA S,FUNAKOSHI N,et al. Process for producing cinnamylaldehyde derivatives,use thereof and the like [P]. US 7141263B2,2006-11-28.
[6]吴美红,郑建仙. 超高倍甜味剂N-[3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙基]-阿斯巴甜的合成研究 [J]. 食品与发酵工
业,2009,35(6):1-5.
[7]刘怡雪. Advantame的合成 [D]. 厦门:厦门大学,2017.[8]陈博儒. Advantame中间体3-羟基-4-甲氧基苯丙烯醛的合成纯化以及性质研究[D]. 广州:华南理工大学,2018.[9]C h e n B R,L i u Q,Wa n g H,e t a l.P u r i f i c a t i o n,characterization,and identification of 3-hydroxy-4-methoxy benzal acrolein-an intermediate of synthesizing advantame [J].
Food Science & Nutrition,2020,8(2):744-753.
[10]Divi M K P,Rao M A N,Nowshuddin S. Process for the preparation of advantame:US9512063[P]. 2016-12-06.[11]Nagashima K,Aoki Y,Takemoto T,et al. Process for production of aspartyl dipeptide ester derivative,novel
production intermediate therefor,and process for production
thereof:US6794531[P]. 2004-09-21.
[12]KAWAHARA S,NAGASHIMA K,TAKEMOTO T. Process for producing aspartyl dipeptide ester derivatives[P]. US
6822111,2004-11-23.
[13]甘水锋,晏日安,李爱军. N-[N-3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙基-L-α-天冬氨酸]-L-苯丙氨酸-1-甲酯
的合成研究 [J]. 食品工业科技,2011(8):336-339.[14]AMINO Y,YUZAWA K,TAKEMOTO T,et al. Aspartyl dipeptide ester dervatives and sweeteners[P]. US 6548096 B1
[P]. 2003-04-15.
[15]Ubukata K,Nakayama A,Mihara R. Pharmacokinetics and metabolism of N-[N-[3-(3-hydroxy-4-
methoxyphenyl)propyl]-α-aspartyl]-L-phenylalanine
1-methyl ester,monohydrate(advantame)in the rat,dog,
and man [J]. Food and Chemical Toxicology,2011,49
(Suppl 1):S8-S29.[16]Otabe A,Fujieda T,Masuyama T,et al. Advantame:an overview of the toxicity data [J]. Food and Chemical
Toxicology,2011,49(Suppl 1):S2-S7.
[17]Otabe A,Fujieda T,Masuyama T. A two-generation reproductive toxicity study of the high-intensity sweetener
advantame in CD rats [J]. Food and Chemical Toxicology,
2011,49:S70-S76.
[18]Renwick A G. Postscript on advantame:A novel high-potency low-calorie sweetener [J]. Food and Chemical Toxicology,
2011,49(Suppl 1):S1.
[19]Warrington S,Lee C,Otabe A,et al. Acute and multiple-dose studies to determine the safety,tolerability,and
pharmacokinetic profile of advantame in healthy volunteers
[J]. Food and Chemical Toxicology,2011,49(Suppl 1):
S77-S83.
[20]Otabe A,Fujieda T,Masuyama T. In vitro and in vivo assessment of the mutagenic activity of N-[N-[3-
(3-hydroxy-4-methoxyphenyl)propyl]-α-aspartyl]-L-
phenylalanine 1-methyl ester,monohydrate(advantame)
[J]. Food and Chemical Toxicology,2011,49(Suppl 1):
S30-S34.
[21]Otabe A,Fujieda T,Masuyama T. Evaluation of the teratogenic potential of N-[N-[3-(3-hydroxy-4-
methoxyphenyl)propyl]-α-aspartyl]-L-phenylalanine
1-methyl ester,monohydrate(advantame)in the rat and
rabbit [J]. Food and Chemical Toxicology,2011,49(Suppl
1):S60-S69.
[22]Otabe A,Fujieda T,Masuyama T. Chronic toxicity and carcinogenicity of N-[N-[3-(3-hydroxy-4-
methoxyphenyl)propyl]-α-aspartyl]-L-phenylalanine
1-methyl ester,monohydrate(advantame)in the rat [J].
Food and Chemical Toxicology,2011,49(Suppl 1):
S35-S48.
[23]Otabe A,Fujieda T,Masuyama T. Chronic oral toxicity of N-[N-[3-(3-hydroxy-4-methoxyphenyl)propyl]-
α-aspartyl]-l-phenylalanine 1-methyl ester,monohydrate
(advantame)in the dog [J]. Food and Chemical Toxicology,
2011,49:S49-S59.
[24]Food Safety Commission of Japan. Advantame:Summary [R]. Tokyo:FSCJ,2013.
[25]European Food Safety Authority. Scientific Opinion on the safety of advantame for the proposed uses as a food additive
[J]. EFSA Journal,2013;11(7):3301-3368.
[26]ZHANG Jiyue,ZHANG Jianbo,YU Hangyu,et al.
Theoretical risk assessment of dietary exposure to advantame
among the chinese population [J]. Biomed Environ Sci,2019,
32(12):930-933.
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