苹果风味化合物及其制备方法和食品添加剂与流程

本发明涉及香料领域，特别是涉及一种苹果风味化合物及其制备方法和食品添加剂。

背景技术：

目前已知构成苹果的香味化合物达250种以上，其中醇类、酯类、醛类是特征香气成分，例如日本产红玉苹果的香气以丁醇、3-甲基丁醇、己醇等醇类为主；美国的delicious苹果的香气以丁酸乙酯、乙酸丁酯、2-甲基丁酸乙酯等酯类为主。然而传统的苹果香化合物的种类有限，分子量较低。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种新型的具有成熟的明显的苹果香味的化合物，以丰富苹果风味化合物的来源。

此外，还提供一种苹果风味化合物的制备方法和食品添加剂。

一种苹果风味化合物，具有如下结构式：

一种苹果风味化合物的制备方法，包括如下步骤：将甲基丙二酸二乙酯与药草醇在催化剂和加热的条件下进行酯交换反应，得到苹果风味化合物，所述甲基丙二酸二乙酯的结构式为所述药草醇的结构式为所述苹果风味化合物的结构式为

在其中一个实施例中，所述甲基丙二酸二乙酯与所述药草醇的摩尔比为1：1～1：1.5。

在其中一个实施例中，所述将甲基丙二酸二乙酯与药草醇在催化剂和加热的条件下进行酯交换反应的步骤中，反应的温度为100℃～120℃，反应的时间为3h～5h。

在其中一个实施例中，所述将甲基丙二酸二乙酯与药草醇在催化剂和加热的条件下进行酯交换反应的步骤之后，还包括：向反应后的试剂中加水进行水洗，静置分层，然后将上层有机相进行减压蒸馏，在280pa～450pa压强下，收集122℃～145℃的馏分，得到纯化后的所述苹果风味化合物。

在其中一个实施例中，还包括制备得到所述甲基丙二酸二乙酯的步骤，所述制备得到所述甲基丙二酸二乙酯的步骤包括：在0℃～20℃和碱性条件下，将丙二酸二乙酯和甲基化试剂进行甲基化取代反应，得到所述甲基丙二酸二乙酯。

在其中一个实施例中，所述甲基化试剂为硫酸二甲酯。

在其中一个实施例中，所述制备得到所述甲基丙二酸二乙酯的步骤具体为：将所述丙二酸二乙酯、环己烷和硫酸二甲酯混合搅拌，在0℃～20℃条件下，滴加氢氧化钠水溶液，滴加结束后，继续搅拌反应4h，放置分层，将上层有机相进行蒸馏，得到所述甲基丙二酸二乙酯。

在其中一个实施例中，还包括制备得到所述丙二酸二乙酯的步骤，所述制备得到所述丙二酸二乙酯的步骤包括：将丙二酸和乙醇在催化剂和加热的条件下进行酯化反应，得到所述丙二酸二乙酯。

一种食品添加剂，其特征在于，包括上述的苹果风味化合物或由上述的苹果风味化合物的制备方法制备得到的苹果风味化合物。

上述苹果风味化合物可命名为1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯。实验证明，上述化合物具有明显的成熟的甜苹果香气，能够用于苹果香味的食品添加剂中。

附图说明

图1为一实施方式的苹果风味化合物的制备方法的工艺流程图；

图2为实施例1制备得到的苹果风味化合物的核磁共振氢谱图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体实施方式对本发明进行更全面的描述。具体实施方式中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

一实施方式的苹果风味化合物，具有如下结构式：

上述苹果风味化合物的分子式为c16h28o4，分子量为284，可命名为：1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯。上述苹果风味化合物为淡黄色液体。

上述1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯的分子量较高，且具有明显的成熟的甜苹果香气，丰富了传统苹果香化合物的来源，能够用于苹果香味的食品添加剂中。

请参阅图1，一实施方式的苹果风味化合物的制备方法，包括如下步骤：

步骤s110：将丙二酸和乙醇在催化剂和加热的条件下进行酯化反应，得到丙二酸二乙酯。

在其中一个实施例中，催化剂为对甲苯磺酸。可以理解，在其他实施例中，催化剂还可以为其他催化剂，如浓硫酸等酸性催化剂或氢氧化钠等碱性催化剂。酯化反应的步骤中，反应的温度为78℃，反应的时间为4h。

具体地，步骤s110的反应过程如下：

在其中一个实施例中，步骤s110为：将丙二酸和乙醇在78℃加热和对甲苯磺酸催化的条件下，进行酯化反应4h，反应结束后减压蒸馏，得到丙二酸二乙酯。需要说明的是，丙二酸二乙酯的制备过程不限于步骤s110中的过程，还可以为本领域常用的其他制备方法。或者，丙二酸二乙酯也可以直接购买得到，此时步骤s110可以省略。

步骤s120：在0℃～20℃和碱性条件下，将丙二酸二乙酯和甲基化试剂进行甲基化取代反应，得到甲基丙二酸二乙酯。

在其中一个实施例中，甲基化试剂为硫酸二甲酯。在其他实施例中，甲基化试剂还可以为碘甲烷或溴甲烷等。

具体地，步骤s120中所用到的碱性试剂为氢氧化钠水溶液。在其中一个实施例中，氢氧化钠水溶液的质量浓度为44％。可以理解，在其他实施例中，氢氧化钠水溶液的质量浓度不限于为44％，还可以为其他浓度，碱性试剂也不限于为氢氧化钠水溶液，还可以为醋酸钠等。

具体地，步骤s120的反应过程如下：

在其中一个实施例中，步骤s120为：将苯、丙二酸二乙酯、硫酸二甲酯和teba(苄基三乙基氯化铵)混合搅拌，在0℃～20℃条件下，滴加氢氧化钠水溶液，滴加结束后，继续搅拌反应3h～5h，放置分层，将上层有机相进行蒸馏，得到甲基丙二酸二乙酯。

需要说明的是，甲基丙二酸二乙酯的制备过程不限于步骤s120，还可以为本领域常用的制备方法，如以2-氯丙酸为原料经中和、氰化、碱水解、酸化酯化等步骤制备得到。或者，甲基丙二酸二乙酯也可以直接购买得到，此时步骤s110和步骤s120也可以省略。

步骤s130：将甲基丙二酸二乙酯与药草醇在催化剂和加热的条件下进行酯交换反应，得到苹果风味化合物。

其中，药草醇的结构式为甲基丙二酸二乙酯与药草醇的摩尔比为1：1～1：1.5。通过控制甲基丙二酸二乙酯与药草醇的摩尔比，使得甲基丙二酸二乙酯与药草醇仅进行单边酯交换反应，得到结构式为的化合物。若药草醇的含量较多，甲基丙二酸二乙酯两边的酯基均会与药草醇进行酯交换反应，所得到的物质分子量太大，香气不明显，而不具有苹果香味。因此，在本实施方式中需要控制甲基丙二酸二乙酯与药草醇的摩尔比以得到结构式为的苹果风味化合物。

具体地，步骤s130中所用到的催化剂为对甲苯磺酸。可以理解，在其他实施例中，催化剂不限于为对甲苯磺酸，还可以为其他常用做酯交换反应的催化剂，如浓硫酸等酸性催化剂或者氢氧化钠、氢氧化钾等碱性催化剂。

具体地，步骤s130中加热的温度为100℃～120℃，反应时间为3h～5h。

酯交换反应的步骤之后，还包括纯化的步骤。具体地，纯化的步骤为：反应结束后，向反应后的试剂中加水进行水洗，静置分层，将上层有机相进行减压蒸馏，在280pa～450pa压强下，收集122℃～145℃的馏分，得到纯化后的1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯，即为本实施方式的苹果风味化合物。

具体地，步骤s130的反应过程如下：

进一步地，步骤s130中还包括药草醇的制备步骤。在其中一个实施例中，药草醇的制备步骤包括：将阿弗曼酯在碱性条件下进行水解反应，然后纯化，得到药草醇，其中，阿弗曼酯的结构式如下所示：

具体地，将阿弗曼酯在碱性条件下进行水解反应的步骤中，反应温度为90℃～100℃。反应的时间为2h～4h。

具体地，将阿弗曼酯在碱性条件下进行水解反应的步骤中加入了氢氧化钠，以形成碱性条件。可以理解，在其他实施例中，氢氧化钠还可以用氢氧化钾等替换。将阿弗曼酯在碱性条件下进行水解反应的步骤中，还加入了水和乙醇，以使阿弗曼酯和氢氧化钠均溶解。

纯化的步骤包括：向反应后的溶液中加入甲酸水溶液萃取，除去水相，然后向有机相中加入碳酸氢钠溶液继续萃取，除去水相，最后将有机相干燥，得到纯化后的药草醇。在其中一个实施例中，甲酸水溶液的质量浓度为5％，碳酸氢钠水溶液的质量浓度为6％。可以理解，在其他实施例中，甲酸水溶液的质量浓度不限于为5％，还可以为其他浓度；碳酸氢钠水溶液的质量浓度也不限于为6％，还可以为其他浓度。

在其中一个实施例中，药草醇的制备步骤具体为：向反应容器中加入水、氢氧化钠、乙醇以及阿弗曼酯混合，再加热至90℃～100℃，反应2小时～4小时，得到反应后的溶液，然后向反应后的溶液中加入质量浓度为5％的甲酸水溶液进行萃取，除去水相，向有机相中加入质量浓度为6％的碳酸氢钠水溶液继续萃取，除去水相，最后将有机相干燥，得到药草醇。

通过上述步骤能够制备得到结构式为的药草醇。需要说明的是，药草醇的制备步骤不限于为上述步骤，还可以为其他常用的制备步骤。

采用甲基丙二酸二乙酯和药草醇为原料，通过步骤s130进行酯交换反应，能够制备得到具有明显的苹果香气的化合物，为苹果香化合物提供了一种新的来源。该苹果风味化合物的结构式为分子式为c16h28o4，分子量为284，可命名为1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯。该苹果风味化合物为淡黄色液体。在本实施方式中，若直接以丙二酸二乙酯和药草醇为原料进行酯交换反应，所得到的化合物具有麝香和木香香气，不具有苹果香气。因此，在本实施方式中，以甲基丙二酸二乙酯和药草醇为原料制备得到结构式为的苹果风味化合物。

传统苹果香气化合物以丁酸乙酯、乙酸丁酯、2-甲基丁酸乙酯等酯类为主，这些化合物本身气味具有水果香气，但是没有明显的苹果香气，需复配来达到苹果香气的效果，而本实施方式的化合物本身具有明显的成熟甜苹果香气。

上述实施方式的苹果风味化合物的制备方法至少具有以下优点：

(1)上述苹果风味化合物的制备方法能够制备得到具有明显的甜苹果香气的化合物1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯，丰富了苹果香化合物的来源。

(2)上述苹果风味化合物的制备方法工艺简单，易于工业化生产。

一实施方式的食品添加剂，包括上述实施方式的苹果风味化合物或由上述实施方式的苹果风味化合物的制备方法制备得到的苹果风味化合物。上述食品添加剂具有苹果香味，能够用于制备具有苹果香味的食品。

以下为具体实施例部分：

实施例1

本实施例的苹果风味化合物的制备过程具体如下：

(1)丙二酸二乙酯的制备：

向1l反应釜中加入丙二酸(210g)、无水乙醇(460g)和对甲苯磺酸(2g)，然后升温至78℃，搅拌反应4小时后，减压蒸馏，得到丙二酸二乙酯(215g)。

(2)甲基丙二酸二乙酯的制备：

依次向1l反应釜中加入苯(500ml)、丙二酸二乙酯(215g)、硫酸二甲酯(330g)和teba(322g)，然后冷却至0℃，在400r/min的转速搅拌下，缓慢滴加质量浓度为44％的氢氧化钠水溶液(172g)，在滴加过程中，反应温度不超过20℃，约在1小时内滴加完，然后在15℃下继续搅拌反应4小时。反应结束后，放置分层，得到上层有机相和下层水相。将上层有机相进行减压蒸馏，得到甲基丙二酸二乙酯(240g)。

(3)1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯的制备：

依次向1l反应釜中加入甲基丙二酸二乙酯(147g，0.84mol)、药草醇(160g，1.03mol)和对甲苯磺酸(1g)，然后加热至110℃，反应4小时。反应结束后，冷却至室温，加入500ml水，水洗10分钟，放置分层，得到上层有机相和下层水相。将上层有机相进行减压蒸馏，在380pa压力下，收集沸点126℃～135℃的馏分，得到1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯(116g)，即为本实施例的苹果风味化合物。

对实施例1所制备得到的苹果风味化合物1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯的结构特征进行表征测试，得到如下数据：

(1)nmr光谱特征：

¹hnmr(400mhz,cd3cl):4.23(m,2h),4.12(m,1h),3.38(m,1h),2.06(m,1h),1.61(t,2h),1.57(m,2h),1.56(t,2h),1.48(d,2h),1.37(d,3h),1.27(t,3h),0.98(s,6h),0.97(d,3h).

氢核磁谱图如图2所示。

¹³cnmr(100mhz,cd3cl):169.9,169.8,79.2,61.3,45.6,40.5,39.2,38.5,31.7,31.5,30.4,28.6,20.8,19.5,14.5,13.9.

(2)质谱特征：ms(esi,m/z)：307.1(m+na⁺)；高分辨电喷雾电离质谱理论计算数据为[c16h28nao4]⁺(m+na⁺)：307.1886，实际测得数值为307.1529。

从上述实验数据中可以看出，实施例1中成功地制备得到了苹果风味化合物1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯。

实施例2

本实施例的苹果风味化合物的制备过程具体如下：

(1)丙二酸二乙酯的制备：

向1l反应釜中加入丙二酸(210g)、无水乙醇(460g)和对甲苯磺酸(2g)，然后升温至78℃，搅拌反应4小时后，减压蒸馏，得到丙二酸二乙酯(215g)。

(2)甲基丙二酸二乙酯的制备：

依次向1l反应釜中加入苯(500ml)、丙二酸二乙酯(215g)、硫酸二甲酯(330g)和teba(322g)，然后冷却至15℃，在400r/min的转速搅拌下，缓慢滴加质量浓度为44％的氢氧化钠水溶液(172g)，在滴加过程中，反应温度不超过20℃，约在1小时内滴加完，然后在15℃下继续搅拌反应5小时。反应结束后，放置分层，得到上层有机相和下层水相。将上层有机相进行减压蒸馏，得到甲基丙二酸二乙酯(240g)。

(3)1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯的制备：

依次向1l反应釜中加入甲基丙二酸二乙酯(174g，1mol)、药草醇(155g，1mol)和对甲苯磺酸(1g)，然后加热至100℃，反应5小时。反应结束后，冷却至室温，加入500ml水，水洗10分钟，放置分层，得到上层有机相和下层水相。将上层有机相进行减压蒸馏，在280pa压力下，收集沸点136℃～145℃的馏分，得到1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯(113g)，即为本实施例的苹果风味化合物。

实验证明，实施例2所制备得到的苹果风味化合物与实施例1所制备得到的苹果风味化合物相同，在此不再赘述。

实施例3

本实施例的苹果风味化合物的制备过程具体如下：

(1)丙二酸二乙酯的制备：

向1l反应釜中加入丙二酸(210g)、无水乙醇(460g)和对甲苯磺酸(2g)，然后升温至78℃，搅拌反应4小时后，减压蒸馏，得到丙二酸二乙酯(215g)。

(2)甲基丙二酸二乙酯的制备：

依次向1l反应釜中加入苯(500ml)、丙二酸二乙酯(215g)、硫酸二甲酯(330g)和teba(322g)，然后冷却至10℃，在400r/min的转速搅拌下，缓慢滴加质量浓度为44％的氢氧化钠水溶液(172g)，在滴加过程中，反应温度不超过20℃，约在1小时内滴加完，然后在15℃下继续搅拌反应3小时。反应结束后，放置分层，得到上层有机相和下层水相。将上层有机相进行减压蒸馏，得到甲基丙二酸二乙酯(240g)。

(3)1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯的制备：

依次向1l反应釜中加入甲基丙二酸二乙酯(174g，1mol)、药草醇(233g，1.5mol)和对甲苯磺酸(1g)，然后加热至120℃，反应3小时。反应结束后，冷却至室温，加入500ml水，水洗10分钟，放置分层，得到上层有机相和下层水相。将上层有机相进行减压蒸馏，在450pa压力下，收集沸点122℃～126℃的馏分，得到1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯(142g)，即为本实施例的苹果风味化合物。

实验证明，实施例3所制备得到的苹果风味化合物与实施例1所制备得到的苹果风味化合物相同，在此不再赘述。

以下为测试部分：

1、10位5年以上工作经验的调香师对1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯和传统的一种苹果香化合物2-甲基丁酸乙酯同时进行评价，评价方法具体如下：使用(i)0至10的香气强度(其中0＝无，1＝非常弱，5＝中度，10＝非常强)和(ii)复杂性水平(其中0＝无，1＝非常低，5＝中度，10＝非常高)评价上述化合物的香味性质，得到如下表1所示的数据。表1中的数据为10位5年以上工作经验的调香师对香气评价的平均分数。

表1实施例1所制备得到的苹果风味化合物的香气评价数据

从表1中可以看出，实施例1所制备得到的化合物具有较强的苹果香味，且香气复杂性高。

2、取1条闻香试纸，蘸取1.0g1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯，标号a。另取1条闻香试纸，蘸取1.0g传统的一种苹果香化合物乙酸丁酯，标号b。将两条试纸分别放置在闻香架上，由5位调香师每8小时嗅闻一次，当有大于等于2位调香师无法感知闻香试纸的香气时，记录留香时间。

留香测试表明，标号a的1-(1-(1-(3,3-二甲基环己基)乙基)3-乙基丙二酸丙二酸酯，留香时间为16小时。标号b的传统的一种苹果香化合物乙酸丁酯留香时间为8小时。

需要说明的是，上述进行测试所采用的均为实施例1中所制备得到的苹果风味化合物，实施例2～实施例3所制备得到的苹果风味化合物与实施例1中的苹果风味化合物的性质相同，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。