专利名称：异构麦芽糖醇的新型制备方法
技术领域：
本发明涉及异构麦芽糖醇(palatinitol)的新型制备方法。
更具体地，本发明涉及以异麦芽糖或α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-葡糖为原料制备异构麦芽糖醇的方法。
异构麦芽糖醇是一种迄今为止通过在中性pH下催化氢化异麦芽寡糖类或α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-果糖获得的具有低热量与低生龋性增甜剂。
异麦芽寡糖类本身是通过采用蔗糖、蔗糖转葡糖基酶或α-D-吡喃葡糖基-(1→2)-β-D-呋喃果糖苷进行酶性异构反应来获得。
因此，蔗糖构成了用于获得异构麦芽糖醇、一种由α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-山梨糖醇(GPS或异麦芽糖醇)与α-D-吡喃葡糖基-1-(1→6)-D-甘露糖醇(GPM)构成的大体上等分子比混合物的原料。
异构麦芽糖醇，还被称作异麦芽(isomalt)，具体地是由SuddeutscheZucker AG以商品名Palatinit出售的产品。
在涉及异构麦芽糖醇的制备及其特性的其它文献中，可以参考下列文献“替代型增甜剂”，1986年由LYN O′BRIEN NABORS出版，第11章，第217-244页。
关于开发由蔗糖以外的原料获取异构麦芽糖醇的方法，本申请人注意到可以通过一种采用异麦芽糖或α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-葡糖的方法来实现这一目的。
按照本发明，可以通过其特征如下的方法制备异构麦芽糖醇-在第一步骤中，在能够得到α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖与异麦芽糖的混合物的条件下进行异麦芽糖的差向异构化反应，-第二步骤，消耗经过差向异构化处理的混合物中的异麦芽糖以便得到含有大体上等分子量α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖与异麦芽糖的混合物，-第三步骤，对该混合物进行催化加氢处理。
如果设想异构麦芽糖醇可以由蔗糖得到是合理的，那么，本领域专业人员便无法预期这同一种异构麦芽糖醇可以由通过葡糖、进而从不同的淀粉得到的异麦芽糖获得。
事实上，在第一种情况下，其结构式中含有果糖单元的蔗糖会通过酶性异构以已知方式生成相应的酮糖即异麦芽寡糖。
本领域专业人员了解这类酮糖的氢化过程导致2种相应的糖醇以近似等分子比例生成。因此，蔗糖的分子式与异构麦芽糖醇的分子式相关这一事实使得这一结果被占先。
然而，本发明方法并未使用其分子式与目的产物异构麦芽糖醇相关的原料。事实上，异麦芽糖与葡糖和淀粉的结构不含果糖单元，因而与异构麦芽糖醇的结构毫无关系。
因此，由于异麦芽糖易于由葡糖与不同种无论是来自谷物或植物块茎的淀粉获得，所以，本发明方法能够不受使用蔗糖作为异构麦芽糖醇生产原料这一要求的限制。
举例来说，在法国专利申请2,515,186中描述了一种用于由葡糖或淀粉糖浆制备异麦芽糖的方法。
在本发明方法中，尽管在人们承认在异构麦芽糖醇中存在有异麦芽三糖醇或麦芽糖醇的条件下非常富含异麦芽糖的糖浆同样适用，但是优选采用结晶的异麦芽糖。麦芽糖醇与异麦芽三糖醇来自作为非常富含异麦芽糖的糖浆中主要杂质的麦芽糖或异麦芽三糖的氢化过程。
在本发明方法中，可以按照日本专利申请63-162698所述方法采用金属盐与胺、优选地按照日本专利申请63-96195所述方式进行异麦芽糖的差向异构化反应，其中包括使异麦芽糖的水溶液在pH＝2.5～4、在90-140℃、在钼酐或6价钼盐存在下发生反应。
优选地，钼酸铵相对于异麦芽糖的用量约为0.1-1.5％(重)。
更优选地，在含10～70％异麦芽糖的增甜水溶液中进行异麦芽糖的差向异构化反应。
调节差向异构化反应条件(尤其是催化剂含量、差向异构化反应时间与反应温度)以便获得由异麦芽糖与10-40％α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖组成的混合物。处理含有少于10％该化合物的混合物从经济上讲不合算，而含有40％以上该化合物的混合物则含有太多在差向异构化的极端条件下形成的杂质。
优选在能够获得20-35％、更优选地25～35％α-D-吡喃葡糖基-1(1→6)-D-甘露糖的条件下进行操作。
随后在离子交换树脂上对如此得到的混合物进行脱矿质处理以便脱除被用作催化剂的盐。
在本发明方法中，可以按照不同方式消耗差向异构混合物中的异麦芽糖。
举例来说，差向异构混合物可以受到能够将异麦芽糖水解成为2个葡糖分子的淀粉葡糖苷酶的作用。随后，借助能够将葡糖转化为葡糖酸的葡糖氧化酶的作用将葡糖以葡糖酸的形式消耗掉，而葡糖酸则通过阴离子树脂进行离子交换被脱除。还可以借助酵母或细菌消耗葡糖。
然而，优选地通过色谱法脱除差向异构混合物中的异麦芽糖。
通常情况下，当采用色谱步骤分离二元混合物中的双组分时，色谱法的操作方式导致两种组分以尽可能彻底的方式得到分离以便得到仅含很少量化合物B的馏分A与仅含很少量化合物A的馏分B。
在本发明方法中，与此相反，脱除差向异构混合物中异麦芽糖的操作方式致使得到含有大体上等分子比例异麦芽糖与α-D-吡喃葡糖基-1(1→6)-D-甘露糖的馏份和由非常纯的异麦芽糖构成的另一种馏份。大体等分子比例意味着2种化合物之一相对于两种化合物的总量为40-60％、更优选地为45-55％。这种操作方式的优点在于无须重新混合纯馏分直接得到在氢化反应之后会以大体上等分子比例提供2种异构麦芽糖醇即异麦芽糖醇与GPM的混合物。
有利地，在差向异构化步骤中循环通常含量为85-95％的异麦芽糖，其余为α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖。
这种操作方式可以得到相对于所用的异麦芽糖接近100％有待获得的异构麦芽糖醇，从而构成了本发明方法的优选实施方式。
通过在装有交联磺化聚苯乙烯-二乙烯基苯型阳离子交换树脂的柱子上应用差向异构化混合物能够非常容易地以工业规模进行色谱分离步骤。为了适用于进行色谱分离，这些树脂必须具备非常细小与均匀的粒度，有利地为150-400μm，为了使用，以碱金属或碱土金属形式被置换。被应用于柱上的混合物随后通过用水洗提树脂而被分馏。
出人意料地发现，异麦芽糖与α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖具有相似的结构与完全相同的分子量，异麦芽糖在树脂中的迁移速度要快得多。
于洗提周期开始时刻足以从树脂中提取所需量异麦芽糖以便得到待色谱分离的其中各组分以等分子量比例存在的混合物。
可以按照非连续方式在单一树脂柱或数个平行操作的柱中进行色谱分离步骤。但是更有利的是在一连接成环的、按照模拟流化床原理工作的多柱系统中进行该步骤。这些系统的优点是能够获得更好的树脂性能并且进行连续操作。
通常，为了获得最佳的色谱树脂操作性能，优选在60-90℃进行该色谱分离。优选地，色谱分离干物质含量为7-70％、以10-50％为佳的差向异构化混合物。如上所示，于洗脱周期开始时刻被清除出的富含异麦芽糖的馏分有利地在差向异构化步骤中循环。随后将表示洗脱周期完成并且含有大体上以化学计量比例存在的残余量异麦芽糖与α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖的被吸附馏分出于在经济合算的条件下进行催化加氢的考虑被浓缩至于物质含量约为30-60％。
该加氢过程在氢压为30-200巴、80-150℃和在镍或钌基催化剂存在下在接近于中性的pH值下以已知方式连续或非连续地进行。在pH值小于4.0时进行加氢会导致异麦芽糖部分水解成为葡糖，α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖部分水解成葡糖与甘露糖，伴随有在异构麦芽糖醇中有山梨糖醇与甘露糖醇出现。在pH值大于9时进行加氢导致异构麦芽糖醇中2种组分之间的化学计量发生变化。
该加氢反应按照通常方式进行直至以Bertrand法测定的还原糖含量低于1％，且优选低于0.5％为止。
氢化步骤之后，通过过滤、随后在离子交换树脂上脱矿质提纯所得到的糖浆以便脱除催化剂。
随后浓缩、结晶与干燥经过氢化与提纯的糖浆以便得到事实上成为无水异麦芽糖醇与GMP二水合物以大体上等分子比例形成的晶体混合物的异构麦芽糖醇工业粉末。
下列非限制性实施例用于说明本发明，申请人仅仅是希望以此说明实施本发明方法的最佳方式之一。
实施例第一步将4g结晶异麦芽糖和16mg即相对于异麦芽糖0.4％(重)钼酸铵(NH4)6Mo7O24，加至36g水中形成溶液，随后用盐酸将该溶液的pH值调至3.5。
随后将溶液加热至130℃，历时15分钟。
冷却后，在强阳离子与阴离子树脂的混合床上对溶液进行脱矿质处理，得到差向异构混合物，其电阻率大于2×106欧姆·厘米。
该差向异构混合物的HPLC色谱法结果表明存在35％α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖和65％异麦芽糖。还观察到存在有痕量葡糖与甘露糖。
第二步将340cm3PUROLITE公司以商品名PCR 532出售的树脂导入在85℃下恒温控制的2米高、内径为15mm的双夹套玻璃柱中。该树脂的特性如下-骨架交联磺化聚苯乙烯-二乙烯基苯-交联比5％-粒径180-280μm-适用的离子形式Ca++将具有10％干物质的2.5cm3差向异构化混合物导入柱顶，随后渗滤通过树脂，用流速210cm3/小时的水洗脱。
经过140cm3水洗脱之后，收集27cm3异麦芽糖馏分。
气相色谱分析表明该异麦芽糖馏分中含89％异麦芽糖和11％α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖。
于得到此异麦芽糖馏分之后，立即回收由贫异麦芽糖的混合物组成的64cm3馏分，其气相色谱分析结果表明其中含47％异麦芽糖与52％α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖，分析还表明有痕量葡糖与甘露糖存在。
该步骤进行15次以便得到异麦芽糖平均含量为90％的馏分和含有近似等量异麦芽糖与α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖混合物的馏分。
真空下浓缩富含异麦芽糖的色谱分离馏分直至干物质含量达10％为止。
另外加入相对于色谱分离馏分的估评干物质含量为0.4％的钼酸铵，该反应介质在差向异构化步骤1所述条件下再次进行差向异构化反应。又一次得到35％α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖。
其中异麦芽糖含量与α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖含量同样多的被吸附色谱分离馏份被浓缩至干物质含量为40％，以便对其进行加氢处理。
这一不包括在差向异构化步骤中循环的异麦芽糖馏分在内的馏分占64％经过色谱分离分馏的干物质。
第三步将经过吸附的馏分导入具有5％(重)糖与阮内镍的加氢反应器中。在反应器内氢压达到50巴之后，将反应器内物料加热至125℃。在氢化反应期间，始终保持该压力不变。在整个加氢过程中采用NaHCO3溶液将反应介质的pH值保持在8.0。8小时后停止加氢，此时借助Bertrand法测量的反应介质中还原糖的含量小于0.1％。
随后，滤除加氢反应器物料中的催化剂，在树脂的混合床上如第一步所述去除糖浆中的矿物质。这样得到完全清澈与无色的糖浆，其气相色谱分析组成如下异麦芽糖醇49.1％，GPM49.4％。
随后浓缩该糖浆以便使其2个组分呈结晶态，将其干燥以便得到湿度为5.1％的白色非吸湿性异构麦芽糖醇粉末。
权利要求
1.异构麦芽糖醇的制备方法，其特征在于-在第一步骤中，在能够得到α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖与有待制备的异麦芽糖的混合物的条件下进行异麦芽糖的差向异构化反应，-第二步骤，消耗经过差向异构化处理的混合物中的异麦芽糖以便得到含有大体上等分子量α-D-吡喃葡糖基-(1→6)-D-甘露糖与异麦芽糖的新型混合物，-第三步骤，对该大体上等分子比例混合物进行催化加氢处理。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于差向异构化反应在6价钼盐存在下进行。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于通过在呈碱金属或碱土金属形式的阳离子树脂上进行色谱分离来消耗差向异构化混合物中的异麦芽糖。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于阳离子树脂呈钙形式。
5.按照权利要求3或4的方法，其特征在于由色谱分离步骤被脱除的异麦芽糖馏分在差向异构化步骤中被循环。
全文摘要
异构麦芽糖醇的制备方法,其中包括:－在第一步骤中,在能够得到α－D－吡喃葡糖基－(1→6)－D－甘露糖与有待制备的异麦芽糖的混合物的条件下进行异麦芽糖的差向异构化反应,－第二步骤,消耗经过差向异构化处理的混合物中的异麦芽糖以便得到含有大体上等摩尔量α－D－吡喃葡糖基－(1→6)－D－甘露糖与异麦芽糖,－第三步骤,对该混合物进行催化加氢处理。
文档编号C07H15/04GK1173870SQ9619182
公开日1998年2月18日 申请日期1996年11月14日 优先权日1995年11月17日
发明者P·杜夫鲁特, C·福奇 申请人:火箭兄弟公司