專利名稱：用作甜味劑的新化合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作甜味劑的N-[N-(3，3-二乙基丁基)-L-α-天冬氨?；鵠-L-六氫苯基丙氨酸1-甲基酯及其制備方法。
這種新化合物用作各種產(chǎn)品的甜味劑是特別有效的，尤其是用于飲料、食品、糖果、糕點、口香糖、衛(wèi)生產(chǎn)品和盥洗用品，以及化妝品、藥品和獸藥產(chǎn)品。
眾所周知，為了能夠用于工業(yè)化生產(chǎn)，甜味劑必須首先具有高甜度，從而可能控制其使用的成本，還需具有令人滿意的穩(wěn)定性，即能夠適應(yīng)使用條件的穩(wěn)定性。
在目前市場上的甜味劑中，廣泛采用的是二肽衍生物N-L-α-天冬氨?；?L-苯基丙氨酸1-甲基酯(US3492131)，叫做糖精并且其通式為 這種糖精的甜度比較低，以重量計小于蔗糖的200倍。盡管其具有良好的感官性能，此化合物主要的缺點是由于其較低的甜度而造成的成本較高，并且其在使用甜味劑的某些條件下穩(wěn)定性相當差，特別是在中性介質(zhì)中，這樣就限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。
因此，食品工業(yè)迫切需要一種新的甜味劑，它應(yīng)具有高甜度以降低其價格，并且至少和糖精一樣穩(wěn)定，甚至更加穩(wěn)定，尤其是在中性介質(zhì)中。
首先，本發(fā)明涉及一個新的甜味劑，其通式為 N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨?；鵠-L-六氫苯基丙氨酸1-甲基酯。
因此，這種新的甜味化合物是糖精的六氫化化合物(六氫化糖精)的N-烷基化衍生物。分子式為 的六氫化糖精已在文獻中作了描述，特別是在法國專利FR2013158中。其甜度與糖精非常相似，以重量計是蔗糖的約225倍。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的化合物的甜度以重量計出乎意料的比糖精甜50(五十)倍，比蔗糖(食糖)甜12,000(一萬兩千)倍。
而且，還已發(fā)現(xiàn)在食品加工的一般條件下，本發(fā)明化合物的穩(wěn)定性比糖精的更高。這個優(yōu)點是非常重要的，這是因為糖精在某些食品加工中應(yīng)用的限制之一是由于其在接近中性，即PH約為7的介質(zhì)中穩(wěn)定性非常低而造成的，所述的PH值在如乳制品、糕點或其他需要高溫加工的產(chǎn)品、口香糖和牙膏的生產(chǎn)中頻繁遇到。
盡管本發(fā)明的化合物是直接由糖精制得的，它仍具有優(yōu)點，即它不含L-苯基丙氨酸，此氨基酸上的苯基已在本發(fā)明化合物中被還原成環(huán)己基。而且由于本發(fā)明化合物具有很高的甜度，其用于食品中的濃度比糖精小60倍。因此在食品中，糖精中某些通常引起爭論的成份，即甲醇或L-苯基丙氨酸的存在量，通過采用本發(fā)明的化合物而會被大大的減少或省掉。
本專利申請的一個目的包括將本發(fā)明的化合物用作甜味劑，還包括通過以甜味組合物的形式與本發(fā)明的化合物結(jié)合的甜味組合物，以及此化合物在增甜前述各種產(chǎn)品方面的用途。
本發(fā)明的甜味劑以足以達到所需甜度的量加入為條件，它可以加入到任何需要具有甜味的食品中。甜味劑最佳使用濃度與各種因素有關(guān)，例如，貯存的條件和食品的用途、產(chǎn)品特定的組成和所需的甜度。任何有資格者，通過常規(guī)的感官分析都可以很容易的確定為制得食品所必須采用的甜味劑的最佳比例。本發(fā)明的甜味劑加入食品中的比例范圍一般是每公斤或每升食品加甜味劑0.5mg到50mg。顯然濃縮產(chǎn)品應(yīng)含有更大量的甜味劑，并且隨后可按照其最終的使用來稀釋。
本發(fā)明的甜味劑可以以純品形式加入需要甜化的產(chǎn)品中，但是由于其高甜度，通常是與適當?shù)妮d體或填充劑混合。
有利的是，適當?shù)妮d體或填充劑可選自聚糊精、淀粉、麥芽糖糊精、纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素和纖維素的其他衍生物、藻朊酸鈉、果膠、樹膠、乳糖、麥芽糖、葡萄糖、亮氨酸、甘油、甘露醇、山梨醇、碳酸氫鈉、磷酸、檸檬酸、酒石酸、富馬酸、苯甲酸、山梨酸和丙酸，以及它們的鈉、鉀和鈣鹽，及其等效物。
本發(fā)明的甜味劑可以在食品中單獨或者與其他甜味劑結(jié)合使用，其他甜味劑是例如蔗糖、玉米糖漿、果糖、糖二肽類似物或衍生物(糖精、縮二氨酸基酰胺)、新橙皮苷二氫查耳酮、氫化的異麥芽寡糖、甜葉菊苷、左旋糖、甘草酸苷、木糖醇、山梨醇、甘露醇、雙氧惡噻嗪、糖精和其鈉、鉀、銨和鈣鹽，環(huán)己烷氨基磺酸和其鈉、鉀和鈣鹽、氯化蔗糖衍生物、蒙那靈、非洲竹芋甜素和其類似物。
另一方面，本發(fā)明涉及制備前述化合物的方法，其特征在于其中糖精和3，3-二甲基丁醛的溶液是在室溫用相對壓力為3巴(0.3MPa)的氫在存在基于鉑的催化劑情況下進行處理。
在本發(fā)明的一個有效的實施方案中，前述催化劑選自鉑黑和氧化鉑。
通過取樣和通過用高性能液相色譜(H.P.L.C.)來評價制得產(chǎn)品而對反應(yīng)過程進行的監(jiān)控能夠使本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易確定合適于所用條件的氫化反應(yīng)時間。
在本發(fā)明的優(yōu)選方法中，糖精和3，3-二甲基丁醛的溶液是PH4.5-5的水/醇溶液，它是通過將0.1M的乙酸溶液和甲醇混合制得的，糖精在水/醇溶液中的濃度是在50和60g/l之間，3，3-二甲基丁醛的濃度在20和30g/l之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利的特征，制得的產(chǎn)物是在將溶液中的醇部分真空蒸發(fā)之后，通過沉淀和過濾純化的。
本發(fā)明的化合物也可以通過其他途徑制備。N-L-α-天冬氨?；?L-六氫苯基丙氨酸1-甲基酯可特別用于在氰氫硼化鈉的作用下用3，3-二甲基丁醛，或者在催化劑存在情況下用氫(例如參見Ohfune等在Chem.Letters，1984，pp.441-444和P.N.Rylander，“CatalyticHydrogenation in Organic Synthesis”，Academic Press，SanDiego，1993，pp.165-174)進行還原N-烷基化的反應(yīng)。
本發(fā)明的方法能夠直接和以一個步驟由糖精制得新的甜味化合物，因而明顯地更加有利。這種方法能夠使由3，3-二甲基丁醛進行的還原N-烷基化和糖精上苯基的氫化產(chǎn)生環(huán)己基的反應(yīng)同時進行。
但是，同時進行還原N-烷基化和苯基的氫化反應(yīng)已經(jīng)被證明在限定的催化劑種類和非常特定的試驗條件下是可能的，所說的限定的催化劑種類和非常特定的試驗條件能夠使本發(fā)明化合物獲得食品用途需要的高分析純度。
應(yīng)該注意的是采用糖精作為制備本發(fā)明化合物的原料必須解決一些與糖精性質(zhì)有關(guān)的困難。
實際上，糖精在大多數(shù)有機溶劑中的溶解度都很低；其溶解度通常小于每升幾克。
另一方面，如果糖精的溶解度在水介質(zhì)中較大，其在這些介質(zhì)中的穩(wěn)定性就比較低。
而且，任何為提高糖精溶解度而將溫度升高的方法，都會加劇其降解反應(yīng)。
考慮到主要目的是用于食品的化合物所需的純度限定，本發(fā)明的方法可以采用糖精作為原料。
實際上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明產(chǎn)品的質(zhì)量與在方法的操作過程中所采用的試驗條件密切相關(guān)。已經(jīng)證明催化劑的性質(zhì)，在較小程度上的氫化時間和壓力、反應(yīng)介質(zhì)的性質(zhì)和PH值都是基本參數(shù)。
總的來說，本發(fā)明描述了一個新的化合物，它與糖精相比甜度增大了60倍，并且在中性介質(zhì)和酸性介質(zhì)中具有更大的穩(wěn)定性。而且，這種新化合物是以高產(chǎn)量和高純度直接和以一個步驟由糖精制備的。
本發(fā)明將借助于下述制備的實施例進行更全面的說明，這些實施例不被認為是對本發(fā)明的限定。實施例1在攪拌的同時，按順序?qū)⑾铝形镔|(zhì)加入到裝有能夠確保氫氣良好的進入液相的攪拌器的反應(yīng)器中60毫升的0.1M的乙酸水溶液、1克鉑黑(Aldrich No.20，591-5鉑黑)、2.55克的3，3-二甲基丁醛、30毫升的甲醇和5克的糖精。
在將反應(yīng)器用氮氣流清洗之后，將混合物在相對壓力為3巴(0.3MPa)、室溫下進行氫化反應(yīng)。通過取出粗樣品，并采用高性能液相色譜(H.P.L.C)來分析生成的產(chǎn)品來監(jiān)控反應(yīng)的過程。所需產(chǎn)品的濃度是通過與預(yù)先已準備好的標準曲線進行對比來確定的。氫化反應(yīng)進行72小時之后，觀察到產(chǎn)生了97％所需產(chǎn)品。
接著將反應(yīng)中斷，用氮氣流清洗反應(yīng)器，并用精制過濾器(0.5微米)過濾分離催化劑。如果需要，加入幾滴1M的氫氧化鈉溶液將濾液調(diào)整到PH5。接著通過溫度保持在40℃以下，真空蒸餾去除甲醇。很快沉淀出一種白色固體。為了能夠完全沉淀，將混合物在室溫下繼續(xù)攪拌幾小時。將產(chǎn)品過濾、干燥并用約50毫升的己烷洗滌。最終得到4.5克白色粉末狀的高純度(由H.P.L.C.測得純度高于98％)的N-N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨?；?L-六氫苯基丙氨酸1-甲基酯(產(chǎn)率是69％)。實施例2采用與實施例1所述的一樣的儀器、溶劑和同樣濃度的反應(yīng)物，不同的是采用1克氧化鉑(Aldrich product No.20，603-2氧化鉑(IV)，Adams’催化劑)作催化劑，氫化反應(yīng)在相對壓力為3巴(0.3MPa)，通常在室溫下進行，反應(yīng)進行72小時之后停止(生成96％的產(chǎn)品)。按照實施例1所述的方法進行沉淀純化之后，得到4.5克非常純(H.P.L.C.純度大于98％)的白色粉末狀的所需產(chǎn)品(產(chǎn)率是69％)。
通過本發(fā)明的方法制備的化合物的純度是通過薄層色譜法、紅外光譜法、紫外光譜法、高性能液相色譜法(H.P.L.C.)、熱分析法、旋光度、核磁共振和元素分析法的常規(guī)技術(shù)測定的。
下面列出由根據(jù)本發(fā)明制備的化合物獲得的物理常數(shù)。分子式C20H30N2O5分子量384.51含水量(費歇爾方法)3到5％。薄層色譜法60 F254硅膠/鋁片(Merek No.5554)，洗脫液丁醇-乙酸-水(8∶2∶2)，采用茚三酮檢測，Rf0.62。紅外光譜(KBr)cm-13514(HOH)，3367，3195(NH)，2957，2920，2850(CH)，1755(COOCH3)，1659(CONH)，1620-1593(COO-)，1450，1388，1199，1177，773。紫外光譜在222nm最大。高性能液相色譜，在“Lichrospher100 RP-18 endcapped”型Merck色柱，長度為244mm，直徑為4mm，洗脫液為65mM的乙酸銨-乙腈(50∶50)，流速1ml/min，檢測器折射儀，保留時間4.9分鐘。從40到350℃以10℃/分鐘進行差熱分析熔點88℃，在200℃以下無分解。旋光度[α]D20＝-40°±1.25(c＝2，甲醇)。核磁共振譜(H，200MHz，DMSO-d6)0.86(s，9H)，1.12-1.62(m，12H)，2.3-2.45(m，5H)，2.9(m，2H)，3.55(m，1H)，3.61(s，3H)，4.4(m，1H)，8.5(d，1H)。元素分析實測值(含4.5％水的理論值)C59.63(59.78)，H9.15(9.51)，N6.66(6.97)，O23.35(23.72)。
本發(fā)明化合物的甜度是由八位專家小組評定的。為此，將這種在水溶液中以各種濃度存在的化合物與濃度為2％、5％或10％的蔗糖對照溶液進行口感方面的比較。這種試驗化合物與蔗糖相比所具有的甜度與具有相同甜度的此化合物和蔗糖的重量比是相應(yīng)的，即這種試驗化合物的溶液和蔗糖的對照溶液的甜味被大多數(shù)人認為具有相同的甜度。
本發(fā)明化合物的甜度基于重量，通過與2％的蔗糖溶液相比約是蔗糖的12，000倍，通過與5％的蔗糖溶液相比是蔗糖的10,000倍，通過與10％的蔗糖溶液相比是蔗糖的5，000倍。
本發(fā)明化合物和糖精的穩(wěn)定性是通過采用高性能液相色譜確定產(chǎn)品的量而測定的，這種產(chǎn)品的量是在通過在中性介質(zhì)(PH7的磷酸鹽緩沖溶液)或酸性介質(zhì)(PH3的磷酸鹽緩沖溶液)中在70℃延長加熱而將溶液加速老化之后保留的量。這樣測定的化合物的穩(wěn)定性是通過其半衰期(與50％降解相應(yīng)的時間)來評估的。
所附的

圖1給出的是糖精(曲線a)與本發(fā)明化合物(曲線b)在PH3的酸性介質(zhì)中的穩(wěn)定性曲線對比圖；本發(fā)明化合物的半衰期是約60小時，而糖精在同樣條件下的半衰期只有24小時，與此相應(yīng)的是，本發(fā)明化合物的穩(wěn)定性比糖精大2.5倍。
所附的圖2給出的是糖精(曲線a)與本發(fā)明化合物(曲線b)在PH7的介質(zhì)中的穩(wěn)定性曲線對比圖；本發(fā)明化合物的半衰期是約11小時，而糖精在同樣條件下的半衰期只有10分鐘，與此相應(yīng)的是，本發(fā)明的化合物的穩(wěn)定性比糖精大66倍。
權(quán)利要求
1.一種甜味化合物，其特征在于它是通式為 的N-N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨?；?L-六氫苯基丙氨酸1-甲基酯。
2.一種通式為 的N-N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨?；?L-六氫苯基丙氨酸1-甲基酯的制備方法，其特征在于糖精和3，3-二甲基丁醛的溶液，在室溫下用相對壓力為3巴的氫在基于鉑的催化劑存在下進行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于催化劑是鉑黑或氧化鉑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的方法，其特征在于糖精和3，3-二甲基丁醛的溶液是通過混合0.1M的乙酸和甲醇制得的PH4.5-5的水/醇溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4所述的方法，其特征在于其中糖精在水/醇溶液中的濃度在50和60g/l之間，3，3-二甲基丁醛的濃度在20和30g/l之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5所述的方法，其特征在于制得的產(chǎn)品是在將溶液的醇部分真空蒸發(fā)之后，通過沉淀和過濾純化的。
全文摘要
新的甜味化合物，其特征在于它是通式如下的N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨?；鵠-L-六氫苯基丙氨酸1-甲基酯和其制備方法，該方法特征在于糖精和3，3-二甲基丁醛的pH4.5-5的水/醇溶液是在室溫用壓力為3巴的氫、在存在基于鉑的催化劑如鉑黑或氧化鉑的情況下處理的，并且在將溶液的醇部分真空蒸發(fā)之后，通過沉淀和過濾將制得的產(chǎn)品純化。
文檔編號C07K1/107GK1147818SQ9519297
公開日1997年4月16日 申請日期1995年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月9日
發(fā)明者C·諾弗里, J·M·廷逖 申請人:C·諾弗里, J·M·廷逖