一种包括罗汉果酸甲衍生物的食品防腐组合物及其制备方法与流程

1.本发明涉及食品添加剂领域，具体涉及一种包括罗汉果酸甲衍生物的食品防腐组合物 及其制备方法。


背景技术：

2.食品腐败变质是指食品由于受到各种内外因素的影响，其原有的化学性质、物理性质 或感观性状发生了一系列变化，降低或失去其原有的营养价值或商品价值的过程；或指食 品在一定环境因素影响下，由微生物作用而发生食品成分与感官性状的各种变化。食品腐 败变质的过程实质上是食品中蛋白质、碳水化合物、脂肪等被微生物代谢分解或自身组织 酶进行的某些生化过程。例如新鲜的肉、鱼类的后熟，粮食、水果的呼吸作用等都可以引 起食品成分的分解、食品组织溃破和细胞膜破裂，为微生物的广泛侵入提供条件，结果导 致各类食品的腐败变质。食品腐败变质是食品本身、环境因素和微生物作用三者相互影响、 相互作用的结果，其中微生物和食品中的酶起了主导作用。为了延长食品的保质期，人们 常常在食品加工中添加防腐剂，从而使微生物丧失活性、延缓或阻止其生长。目前，国内 外实际食用的食品防腐剂仍然以化学合成的防腐剂为主，如苯甲酸纳、山梨酸钾等等。这 些合成防腐剂在常规的使用量下，防腐效果并不十分理想，因此人们往往超量使用，长此 以往将对人体造成伤害。
3.在目前食品领域常用的防腐剂主要是酸型防腐剂，比如苯甲酸，山梨酸，丙酸等，其 防腐作用主要取决于它们的未解离的酸分子，因此其防腐的作用收到了ph的限制，在碱 性介质中防腐作用下降甚至消失。酯型的防腐剂相对在ph5-8的范围均有较好的效果，而 且副作用要低。常用的酯型防腐剂包括对羟基苯甲酸酯，富马酸酯，但是酯型防腐剂的问 有特殊气味，影响食物口感。
4.目前防腐剂研究的热点是来自于天然植物或动物中提取的成分，比如果胶分解物，儿 茶素，壳聚糖等。天然防腐剂对人体无副作用，而且一般都没有不良气味，是目前食品防 腐剂研究的热点。
5.cn109480146a公开了一种防腐剂，其中包括了罗汉果。cn105707642a公开了一种 天然防腐剂，也包含罗汉果成分。有文献报道，罗汉果提取物具有一定的防腐作用，但是 罗汉果提取物大部分成分是罗汉果甜苷，属于天然高倍甜味剂，直接以罗汉果提取物作为 视频防腐剂，会导致甜味过重，而且后甜味严重的现象，改变了食品本来的味道，并不适 合作为食品添加剂，或者防腐剂的成分。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术中防腐剂多为人工合成，大量食用有一定的安全隐患。本发明提供 了一种天然成分的防腐剂组合物，安全，无特殊味道，不会影响食物本身口感味道，能够 长久保持食物腐败变质，延长食品保质期。
7.本发明第一个目的是提供一种包括罗汉果酸甲衍生物的食品防腐组合物，包括以
下质 量份的原料：5-9份甜茶多酚、3-6份连翘提取物，0.6-1.1份肉桂提取物，0.3-0.5份式(i) 所示的罗汉果酸甲衍生物。
[0008][0009]
其中r为c1-c4的烷基，-(ch2)n-so3m，n为1-4的整数，m为k或na。
[0010]
所述c1-c4的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基。
[0011]
优选地，r为-ch
2-so3m，-(ch2)
2-so3m，-(ch2)
3-so3m或-(ch2)
4-so3m，m为na。
[0012]
罗汉果酸是从罗汉果根部的提取物成分，国内学者已经对分离出来的罗汉果酸进行分 离和坚定。国内学者王雪芬等从罗汉果根乙醇提取物的乙酸乙酯部位已分离了多种游离的 罗汉果酸，包括罗汉果酸甲、罗汉果酸乙、罗汉果酸丙、罗汉果酸丁、罗汉果酸戊(王雪 芬等，1996，1998；斯建勇等，1999)。
[0013]
罗汉果酸甲，罗汉果酸乙的化学结构如下所示：
[0014][0015]
罗汉果酸丙，罗汉果酸丁的化学结构如下所示：
[0016][0017]
罗汉果酸水溶性极差，限制了其使用方式。再加上罗汉果酸在天然植物中的含量稀少、 分离纯化难度较大、应用研究还处在初级阶段等原因，导致其在食品、保健品、化妆品及 药品等领域的应用都受到了局限。发申请人在前的专利cn202111078736.7公开了一种罗 汉果酸甲的磺酸酯的钠盐或钾盐，发现其具有很好的水溶性，抑菌性，并且没有毒性，
燥得到肉桂提取物。
[0025]
本发明还提供了式(i)所示的罗汉果酸甲衍生物的制备方法，是罗汉果酸甲和羟烷基磺 酸盐酯化反应得到。
[0026]
在本发明一个优选实施方案中，r为-(ch2)n-so3m。所述式(i)所述的罗汉果酸甲衍生 物的制备采用酰氯酯化法，合成路线如下：
[0027][0028]
进一步地，式(i)所示的罗汉果酸甲衍生物的制备方法，包括以下步骤：
[0029]
(s1)将罗汉果酸甲和过量二氯亚砜反应，反应完毕后蒸除过量氯化亚砜和有机溶剂；
[0030]
(s2)向(s1)体系中加入羟烷基磺酸盐和高极性有机溶剂，加热搅拌条件下反应，反应 结束后，加入液碱调节体系ph为弱碱性，经过后处理即得产物。
[0031]
步骤(s1)中是二氯甲烷，二氯乙烷，石油醚，乙酸乙酯等常规中低极性有机溶剂中进 行；反应温度40-60℃，反应时间4-6h，尾气用液碱吸收。溶剂加入量是罗汉果酸甲质量 的0.5-1倍；优选地。步骤(s1)中加入少量的dmf做催化剂。
[0032]
步骤(s2)中，所述高极性有机溶剂为dmf，反应温度30-50℃，反应时间8-15h，反应 结束后用碱液调节ph至8.5-10。所述碱液没有特别的限定，比如稀的naoh，koh，饱 和nahco3，饱和khco3中的至少一种。所述后处理没有特别的限定，在本发明一个具 体实施方式中，是加入液碱调节ph后，静置分层，取有机层，加入无水硫酸钠干燥，过 滤，蒸除溶剂，用乙醇重结晶，得白色晶体。
[0033]
进一步地，步骤(s1)二氯亚砜和步骤(s2)的羟烷基磺酸盐缓慢滴加，一般在0.5-1h内 滴加完毕即可。步骤(s1)和步骤(s2)都属于放热反应，缓慢滴加有利于控制反应平稳进行。
[0034]
进一步地，罗汉果酸甲，二氯亚砜和羟烷基磺酸盐的摩尔比为1:3-5：1-1.5。
[0035]
式(i)所示的罗汉果酸甲衍生物也可以通过常规的成酯方法制备，比如直接酯化法，酯 交换法，本发明优选酰氯酯化法。直接酯化法和酯交换法合成温度较高，产率较低；而先 将罗汉果酸甲和氯化亚砜反应转化为酰氯后，此步骤反应完全，收率高，所得罗汉果酸甲 的酰氯化衍生物反应活性高，反应温度低，收率高。
[0036]
按照上述比例的原料配制而得的防腐剂，可以有效保存食物，原料都是来自于天然产 物，绿色环保安全，在广泛的ph范围内都能保持足够的防腐、抑菌作用，并且无不良味 道，适合食品防腐剂使用。
[0037]
本发明还提供了所述食品防腐组合物的制备方法，包括以下步骤：将计量的甜茶多酚、 连翘提取物、肉桂提取物、式(i)所示的罗汉果酸甲衍生物按照比例混合均匀，加入混合物 总重量5-10倍重量的醇水溶液，置于90-100℃水浴中保温、搅拌2-3小时，制成混悬液， 将混悬液在温度60-80℃、真空度-0.03mpa至-0.08mpa条件下真空干燥至恒重，粉碎，过 80-150目筛，得食品防腐组合物。所述醇水溶液中醇的质量浓度为20-30wt％。
附图说明
[0038]
图1是式(i)所示的罗汉果酸甲衍生物的化学结构。
具体实施方式
[0039]
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0040]
甜茶多酚来自于湖南华诚生物资源股份有限公司，hplc纯度≥99.5％。
[0041]
连翘提取物是通过以下步骤的方法制得：将100份连翘粉碎后，加入800份乙醇，在 70℃下超声提取5h，提取液过滤，浓缩至无醇味，转入大孔吸附树脂d101，先用1.3bv 水洗，再用3bv的50％乙醇溶液洗脱，洗脱液浓缩，真空干燥得到连翘提取物。
[0042]
肉桂提取物是通过以下步骤的方法制得：
[0043]
取100份肉桂树皮，粉碎后，在60℃下用600份的50％乙醇水溶液浸提6h，浸提液 冷却至室温后，过滤，用1000份乙醚分三次萃取，合并有机层，真空干燥得到肉桂提取 物。
[0044]
制备例1
[0045]
(s1)取罗汉果酸甲4.72g(0.01mol)，4g乙酸乙酯和石油醚混合溶剂(v/v＝1:1)，0.05g 无水dmf投入反应容器，在50℃搅拌条件下缓慢滴加3.57g二氯亚砜(0.03mol)，在1h内 滴加完毕，保持50℃恒温反应5h，反应期间尾气用10％naoh水溶液吸收，反应结束后 蒸除过量的氯化亚砜和溶剂；
[0046]
(s2)向(s1)反应容器中缓慢加入1.61g羟甲基磺酸钠(0.012mol)和5g无水dmf的混合 溶液，在1h内滴加完毕，控制体系温度在40℃反应12h，反应结束后用饱和nahco3调 节ph至9-9.5范围内，静置分层，取有机层，加入3g无水硫酸钠，静置3h除去溶剂中的 水后，过滤，蒸出溶剂，用50℃无水乙醇重结晶，得到白色晶体5.06g，hplc纯度99.2％， 收率85.3％。为式(i)结构中n＝1的化合物，为化合物1。
[0047]
产物经过1hnmr(cdcl3)：0.76(3h，s，c28)，0.93(3h，d，c21),1.18(3h，d，c29),1.22 (3h，s，c18),1.38(1h，m，c20)，1.45(1h，d,c8),1.56(2h，m，c2)，1.61(1h，t， c17),1.85(3h，s，c26)，2.13(1h，d，c10)，2.52(1h，d，c12-ha)，2.62(1h，d，c4), 2.70(1h，d，c12-hb)，3.55(1h，d，c19-ha)，3.81(1h，t，c3)，4.65(1h，d，c19-hb)， 5.63(2h，s)，6.87(1h，t，c24)。部分h的化学位移，特别是亚甲基上h呈多重峰，混在 在一起，难以标引。esi:ms(m-na):565.3。
[0048]
制备例2
[0049]
其他操作和条件和制备例1相同，区别在于步骤(s2)1.61g羟甲基磺酸钠替换为
1.78g 羟乙基磺酸钠(0.012mol)。最终得到白色晶体5.23g，hplc纯度99.0％，收率86.0％。为 式(i)结构中n＝2的化合物，为化合物2。
[0050]1hnmr(cdcl3)：0.76(3h，s，c28)，0.93(3h，d，c21),1.18(3h，d，c29),1.22(3h， s，c18),1.38(1h，m，c20)，1.45(1h，d,c8)，1.56(2h，m，c2)，1.61(1h，t，c17)， 1.85(3h，s，c26)，2.13(1h，d，c10)，2.52(1h，d，c12-ha)，2.62(1h，d，c4)，2.70(1h， d，c12-hb)，3.24(2h，t)，3.55(1h，d，c19-ha)，3.81(1h，t，c3)，4.18(2h，t)， 4.65(1h，d，c19-hb)，6.87(1h，t，c24)。esi:ms(m-na):551.3。
[0051]
制备例3
[0052]
其他操作和条件和实施例1相同，区别在于步骤(s2)1.61g羟甲基磺酸钠替换为2.11g 的4-羟基丁基磺酸钠(0.012mol)。最终得到白色晶体5.49g，hplc纯度99.1％，收率86.3％。 为式(i)结构中n＝4的化合物，为化合物3。
[0053]1hnmr(cdcl3)：0.76(3h，s，c28)，0.93(3h，d，c21),1.18(3h，d，c29),1.22(3h， s，c18)，1.38(1h，m，c20)，1.45(1h，d,c8)，1.61(1h，t，c17),1.85(3h，s，c26)， 2.13(1h，d，c10)，2.52(1h，d，c12-ha)，2.62(1h，d，c4)，2.70(1h，d，c12-hb)， 3.26(2h，t)，3.55(1h，d，c19-ha)，3.81(1h，t，c3)，4.02(2h，t)，4.65(1h，d， c19-hb)，6.87(1h，t，c24)。璜丁基上-o-ch
2-ch
2-ch
2-ch
2-so3na中间的两个亚甲基上 h和罗汉果酸甲中其他亚甲基的h混在一起，无法分辨。esi:ms(m-na):579.3。
[0054]
经过测试，化合物1在水中的溶解度为1.43g/100g水，化合物2在水中的溶解度为 1.36g/100g水，化合物3在水中的溶解度为1.27g/100g水，而罗汉果酸甲在水中溶解度仅 为0.13g/100g水。说明本发明得到的罗汉果酸甲和羟烷基磺酸钠酯化得到的衍生物溶解度 明显改善，主要在分子结构中引入了高亲水性的磺酸钠基团。
[0055]
应用例1抑菌率的测试
[0056]
培养基为牛肉膏5g，蛋白胨10g，葡萄糖10g，氯化钠5g，加水煮沸使各成分充分溶 解，定容至1000ml，冷却至常温后，用稀的naoh或hcl调节ph分别为5
±
0.1，6
±
0.1， 7
±
0.1，8
±
0.1，9
±
0.1，所得培养基在121℃灭菌15min，用于细菌的培养。
[0057]
细菌：采用大肠杆菌(escherichia coli)。
[0058]
细菌接种于培养基，进行活化，具体是在37℃摇床培养至560nm出吸光度为0.2，分 装到无菌试管中，每个无菌试管中有10ml培养基，分别加入2mg和5mg的式(i)化合物(分 别是实施例1，实施例2，实施例3制备得到)，以及罗汉果酸甲，并用hcl或者naoh调 节至不同的ph值，在37℃水浴恒温振荡器器中进行培养，为实验组；以保存在4℃冰箱 中不加入式(i)化合物的无菌培养基作为空白对照组，测试t时刻560nm处的吸光度。抑菌 率(i)计算公式如下：
[0059][0060]
其中
△at
为空白对照和实验组在t时刻在560nm处吸光度(a
560
)的增量，
△
a0为空白 对照和实验组在接种时(t＝0)时a
560
的增量。
[0061]
抑菌率每个数据平行测试5组，取平均值，结果如下表1(罗汉果酸甲衍生物添加量 5mg/10ml)和表2(罗汉果酸甲衍生物添加量2mg/10ml)所示：
[0062]
表1
[0063][0064][0065]
表2
[0066][0067]
安全性测试
[0068]
(1)毒理学安全评估：采用12周龄雌性小鼠30只，随机分分为5组，每组6只，分别 是实验组(灌胃实施例化合物1-3，以及罗汉果酸甲，灌胃剂量按照0.1g/kg)，和空白对照 组(灌胃相同剂量生理盐水)，一天一次，连续灌胃30天后，观察小鼠体征，排卵期周期， 血液指标，生化指标，肝肾功能，蛋白，脂肪，代谢，均未发现明显影响，表明小鼠食用 后没有明显的毒性反应。说明本发明对罗汉果酸甲进行酯化改性后得到的衍生物并没有显 示出毒性。
[0069]
(2)急性毒性评估：对20只12周龄小鼠，雌雄各半，灌胃剂量5g/kg，持续一周，未 发现小鼠有中枢兴奋或抑制状态，未见肌张力改变或肌震颤症状，小鼠活动、进食、睡眠 正常，未见呼吸异常，一周后未发现小鼠死亡。
[0070]
实施例
[0071]
按照以下方法将组分配制为防腐剂：将计量的甜茶多酚、连翘提取物、肉桂提取物、 式(i)所示的罗汉果酸甲衍生物按照比例混合均匀，加入混合物总重量8倍重量的20wt％醇 水溶液，置于90℃水浴中保温、搅拌2-3小时，制成混悬液，将混悬液在温度80℃、真空 度-0.08mpa条件下真空干燥至恒重。粉碎，过80目筛，得食品防腐组合物。配方重量份 如下表3所示。
[0072]
以市场购入的卤制豆腐作为食材，加入0.02wt％的表3中配方的防腐剂，请10名受
试 者品尝加入防腐剂的卤制豆腐和不加入防腐剂的卤制豆腐，进行感官评价，从气味和滋味 两个指标进行评价，每个指标满分为5分，表示感官评价最优，最低分为0份，表示感官 评价最差，每项指标取平均值。防腐性能是将卤制豆腐置于25
±
1℃，70rh％的恒温恒湿 箱中，以出现肉眼可见的菌斑出现的时间长短来表示，出现肉眼可见菌斑的时间越长，说 明防腐效果越好。感官评价和防腐性能结果和配方份数一起如下表3所示：
[0073]
表3
[0074]