一种高科技强力甜味剂.doc

1一种高科技强力甜味剂一种高科技强力甜味剂 ————三氯蔗糖的研制三氯蔗糖的研制所属领域：所属领域：生物技术应用工程项目名称：项目名称：一种高科技的强力甜味剂——三氯蔗糖的研制项目单位：项目单位：福建惠尔康乳业有限公司核心内容：核心内容：以蔗糖为原料，应用有机合成和生物技术研制出代表当今世界强力甜味剂最高成就的产品——三氯蔗糖，并实现产业化生产该项目技术含量高，经济效益和社会效益显著一、目的、意义、国内外概况一、目的、意义、国内外概况甜味是人类最喜爱的基本味，蔗糖为甜味之王，能提供最纯正的甜味刺激，是食品工业的大宗原料之一然而，蔗糖摄入量过多被现代医学认为是一个重要的不健康因子，是肥胖症、龋齿的直接原因，还与糖尿病、冠心病等有直接或间接的关系现代消费者对食品中的蔗糖含量十分敏感，但又向往那纯正愉快的甜味刺激，无法适应单纯的减糖或无糖食品，甜味剂正是这种矛盾的调和者甜味剂是一类重要的食品添加剂，约占世界食品添加剂总市场的 20%，强力甜味剂作为一种必不可少的关键基料，具有广阔的发展潜力与市场前景强力甜味剂的甜度通常都在蔗糖的 50 倍以上，代表着甜味剂工业的一个重要发展方向综观国内外已开发的各种强力甜味剂，除三氯蔗糖外无一例外地带有各种各样地不足之处，2诸如：①糖精（Saccharin，相对甜度是蔗糖的 300 倍，下同）——带有浓厚的金属味与苦后味，安全毒理方面尚有不少疑问。

②甜蜜素（Cyclamate，相对甜度 50 倍）——美国、日本国发现它有致膀胱癌特性而于 1970 年严禁使用至今③甜味素、蛋白糖（Aspartame，相对甜度 180 倍）——对热、酸很不稳定，应用范围大受限制④安赛蜜（A-K 糖，相对甜度 150 倍）——纯合成产品，有一定的异味与苦后味，与蔗糖的甜味有一定的差距，甜味不够纯正⑤甜菊糖（Stevioside，相对甜度 200 倍）——带有明显的苦涩味，甜味不够纯正⑥甘草甜素（Glycyrrhizin，相对甜度 50 倍）——甜味不够纯正，味觉绵长，有苦后味总的说来，国内外已开发的各种强力甜味剂均存在各种问题而无法令人满意，而只有三氯蔗糖一种例外三氯蔗糖以蔗糖为起始原料，通过高技术的化学和生物合成法而得，是迄今为止人类所开发的一种最为理想、最有竞争力的强力甜味剂，目前尚未发现它的任何不足之处经国外实际应用证实，并经联合国 FAO/WHO 组织世界食品添加剂联合专家委员会确认，三氯蔗糖具备以下无可比拟的优越性：①甜度大，是蔗糖的 650 倍②甜味特性好，甜味纯正，没有任何异味或苦涩味，甜味特性3曲线几乎与蔗糖重叠，这是其他任何产品所无法比拟的。

③绝对的安全性，没有任何安全毒理学方面的问题（我国卫生部于 1995 年批准该产品的进口与使用，美国 FDA 于 1998 年3 月 21 日批准使用） ④不被人体消化吸收、能量值为 0，不会引起肥胖，可供肥胖症、心血管疾病患者和老年人等特殊营养消费群食用⑤不参与机体代谢，不会引起血糖与血糖胰岛素水平的波动，可供糖尿病人食用⑥不是口腔微生物的作用底物，不会引起牙齿龋变，对牙齿健康十分有利⑦具有很好的溶解性与稳定性，可在任何食品配料系统与加工过程中使用，应用范围十分广泛⑧价格便宜，等甜度下只有蔗糖的 1/3-1/2 左右因此，三氯蔗糖是当今最理想的强力甜味剂，可供儿童、少年、青年、中年、老年及各种特殊营养消费者食用，没有任何营养学疑问改革开放以来，我国人民的膳食习惯已发生了很大的变化，大中城市特别是沿海经济比较发达城市的居民由于蔗糖摄入量过多、营养失衡而出现能量过剩，引起肥胖症并诱发一系列并发症，诸如高血脂、动脉硬化、冠心病、糖尿病等作为一种最为理想的蔗糖替代品，三氯蔗糖无疑具有极广阔的市场潜力，将创造出高额的经济效益，同时产生深远的社会效益4二、现有工作基础与条件二、现有工作基础与条件三氯蔗糖的全称是 4，1’ ，6’—三氯—三脱氧半乳蔗糖，是以英国 Leslie Hough 教授为首与 Tate & Lyle 公司合作的研究小组于1976 年首次发现并研制成功的。

这项成果于 1980 年投入中试，并于 1988 年投放市场，立即受到全世界消费者的热烈欢迎，但其生产技术（化学合成法）被专利所严格保护有鉴于 Tate & Lyle 公司专利技术使用的化学合成法存在副产物多、反应步骤长、需用高效的工业色谱分离技术才能得以精制等缺陷为此，本项目在传统的全基团保护法和单基团保护法合成三氯蔗糖的研究基础上，引入生物合成法，通过各种具有专一反应特性的酶催化剂的使用，保护蔗糖分子上较治泼的 C-6 羟基，活化不活泼的 C-4 羟基，极大提高氯离子在蔗糖分子中脱氧基上的定位结合率，从而提出一条全新的三氯蔗糖高效制备新方法并在实验室成功地制得三氯蔗糖产品，各项性能指标完全达到 Tate & Lyle 公司的标准三、研究内容、技术关键点与技术经济指标三、研究内容、技术关键点与技术经济指标（一）研究总目标以蔗糖为原料，在化学合成基础上引入生物合成法制得三氯蔗糖新产品，该产品甜度是蔗糖的 600~650 倍、甜味纯正、稳定性溶解性好，可替代蔗糖应用在一切需甜味配料的食品（特别是保健食品） 、医药品和烟草制品中在实验室成功研制的基础上进行中试，5最终实现产业化二）研究内容本项目是在大量的前期工作基础上申请的，目前已完成实验室的研制，产品得率为 28.7%，纯度为 89%。

本项目拟就这些前期工作进行进一步完善，并解决三氯蔗糖新产品在产业化过程中的关键技术问题，随后进行中试并在中试成功的基础上力争早日实现产业化生产具体研究内容包括：⑴ 三氯蔗糖新法制备路线的进一步完善，优化工艺参数，提高产品得率通过高效酶催化剂的引入，攻克氯离子同时在蔗糖分子C-4、C-1’与 C-6’上的定位脱氧结合等技术难题，解决其中所包含的反应基团屏蔽、活化与迁移等问题，完善产品的分离精制操作，优化各步骤的工艺参数，提高终产品的得率⑵ 完成产品的中试任务，实现日产 10kg 中试规模的成功，通过中试试验为产业化生产收集相关的参数，优化各步反应的工艺路线和反应条件，提出实现工业化生产的合理化建议⑶ 在中试成功的基础上进行工艺改造、设备选型和生产线布置等工作，实现产业化生产，确保生产出合格的三氯蔗糖商业化产品，实现该项目的经济效益和社会效益⑷ 将三氯蔗糖替代蔗糖添加到各种食品中进行系统的应用研究，包括各类保健食品、低能量食品，以及各类普通食品（如饮料、冰淇淋、糖果巧克力、烘烤食品、乳制品等） ，解决可能出现的产品质构、品感等方面的变化6（三）技术关键点本项目的关键问题在于筛选合适的酶以提高氯离子在蔗糖分子C-4，C-1’上的定位结合率，这是影响终产品质量、甜味特性与得率的核心问题。

因为蔗糖分子中有 5 个仲位羟基，3 个伯位羟基，各基团的活泼性与反应性并不相同，要确保氯离子的定位结合是一件很困难的事我们通过引入生物和成法，利用高效专一的酶催化剂，能比较有效地攻克这一难题，缩短制备路线，提高产品的率，简化分离精制操作，体现出本项目鲜明的特色与创新，与国外报道的专利方法明显不同，具有明显的一越性我们已在实验室成功地研制出三氯蔗糖新产品，各方面性能指标达到英国产品标准，且产品的物化性质优越、性质稳定，甜味特性几乎与蔗糖相同，表明研究路线切实可行，技术先进以蔗糖为原料，研制当今最理想的强力甜味剂三氯蔗糖，将极大提高原料的附加值，产生高额的经济利润，这也是本项目的鲜明特色之一四）技术经济指标1． 终产品三氯蔗糖纯度>98%2． 溶解度、稳定性等物化性质相似于蔗糖，要求在各类食品中应用是没有任何技术困难3． 相对甜度是蔗糖的 600~650 倍，甜味特性与蔗糖相似，甜味纯正，没有任何异味与不良口感7四、技术路线与实施方案四、技术路线与实施方案以蔗糖为原料，借助于高效专一的酶催化技术，屏蔽 3 个伯位羟基，让 5 个仰位羟基乙酰化，消化伯位羟基的屏蔽之后通过C-4 乙酰基迁移至 C-6 位置后，使用特定的氯化试剂在特定催化剂作用下在蔗糖分子的 C-4、C-1’和 C-6’上进行定位脱氧与氯化，然后脱除乙酰化后制得 4，1’ ，6’—三氯—4，1’ ，6’—三脱氧半乳蔗糖，即三氯蔗糖。

通过引入生物合成法，可提高氯离子在蔗糖分子上的定位结合率对各步骤所涉及的工业参数进行优选与优化，以达到终产品最高的纯度与最大的转化率提出一条成熟的生物和成法制备三氯蔗糖的新工艺路线，确定优化的工艺参数在实验室研制成功的基础上实现日产 10kg 中试规模的成功，并提出产业化的合理化建议与实施步骤，力争早日实现产业化生产实施路线方案为：蔗糖——生物合成路线的确认与完善——优化工艺参数——三氯蔗糖——物化性质分析——应用研究——中试——产业化五、完成后的技术水平五、完成后的技术水平本项目完成后，将达到国际先进水平三氯蔗糖目前仅英国Tate & Lyle 集团公司系统内有生产（其中一个厂家在美国） ，使用的是纯化学合成法，生产技术受专利严格保护本项目建议者首次引入生物合成法制备三氯蔗糖，可提高氯离8子在蔗糖分子中 C-4,C-1’与 C-6’位上的定位结合率，提高产品的率、简化分离精制操作、缩短制备路线我们已在实验室成功的制出三氯蔗糖新产品，各项性能指标达到 Tate & Lyle 公司产品标准在这些工作基础上，经过本申请项目攻关，对生物合成路线进行完善与优化，实现日产 10kg 中试规模的成功，最终实现产业化。

本项目完成后，优先在福建省实现产业化，而且很可能是全国第一条生产线由于三氯蔗糖市场前景极其广阔，投产后可获得高额利润；而且其生产过程的技术含量高，属高投入、高产出、高利润的技术密集型产品六、效益分析与推广应用前景六、效益分析与推广应用前景以蔗糖为原料，制得三氯蔗糖终产品的综合成本小于 700 元/kg，销售价暂定 1300 元/kg这个定价非常适中，仅是等甜度蔗糖价格的一半，是国际公认比较适宜的强力甜味剂定价例如，目前国内蛋白糖（Aspartame）甜度约 80 倍、销售价 380 元/kg，A-K 糖（Acesulfame-K）甜度 150 倍、售价 360 元/kg这样，三氯蔗糖的净利润为 600 元/kg，若以日产 10kg 的中试规模计，每年生产 250 天净利润高达 600×250×10=150 万元若能建成日产 300kg 年产 75 吨规模的生产工厂，则每年净利润高达600×300×250=4500 万元而日 300kg 规模的工厂，总投资仅约需1000 万元由此可见，本项目的经济效益十分可观，属高投入、高产出、高利润的高科技项目9随着人民生活水平的提高，蔗糖及高能量食品的摄入量过多现象已是事实，肥胖症、高血脂、糖尿病等已成为危害我国人民健康的主要疾病。

利用理想的强力甜味剂替代蔗糖生产各种低能量食品、功能保健食品，其市场潜力十分巨大，经济效益明显，社会效益更是长远就是作为一种普通的食品添加剂，也是一种最理想的强力甜味剂，它可代替蔗糖应用到各种食品中，用途十分广泛，市场潜力也十分巨大。