赤藓糖醇的特性和应用

赤藓糖醇的特性及应用：摘要：赤藓糖醇是一种低热量甜味剂，具有热值低、结晶性好、口感好、无致龋性、对糖尿病人安全等特点，其应用前景极为广泛。本文主要论述了赤藓糖醇的性质、特性、生产及在食品工业中的应用。关键词：赤藓糖醇；性质；特性；应用；生产赤藓糖醇是一种采用生物技术生产的新型发酵型低热量甜味剂，1999年6月国际食品添加剂专家委员会(JECFA)批准赤藓糖醇作为食用甜味剂，且无需规定ADI值。目前，赤藓糖醇在美国、日本、澳大利亚、新西兰、新加坡、韩国、墨西哥等国已用于食品生产。2007年6月19日我国卫生部公告批准赤藓糖醇作为甜味剂应用于口香糖、固体饮料、调制乳等食品中。1赤藓糖醇的性质赤藓糖醇在自然界分布十分广泛，海藻、蘑菇以及甜瓜、葡萄、桃等水果类中均含有赤藓糖醇。由于细菌、真菌和酵母也能产生赤藓糖醇，所以在发酵食品果酒、啤酒、酱油中也存在，另外还存在于人和哺乳动物的体液中。赤藓糖醇为白色结晶的四碳多元醇类化合物，化学名称为1，2,3,4-丁四醇，分子式为C4H10O4,分子量，熔点126°C，沸点329〜331°C，溶解热g，其化学性质与山梨糖醇、甘露糖醇和木糖醇等糖醇相类似。甜味纯正赤藓糖醇与蔗糖的甜昧特性十分接近，爽净且无后苦味，甜度约为蔗糖的70%〜80%。与其他甜味剂混合使用具有改善、协调味质作用，如赤藓糖醇与高甜味剂甜菊苷以1000:(1〜7)混合使用，可有效掩盖甜菊苷的后苦味；将20%以上的赤藓糖醇与白砂糖并用，其后味和甜味比白砂糖更为理想；溶液中1%〜3%的赤藓糖醇能有效掩饰刺激性口味，改善溶液的口感和风味。稳定性高赤藓糖醇在热、酸、碱条件下稳定，适用的酸碱范围为pH2〜12，符合一般食品对酸碱的要求，由于不含羰基，所以在与氨基酸共存的情况下无美拉德反应发生。试验表明，赤藓糖醇在160C高温条件下不会出现分解及热变色，避免高温加工过程食品出现的焦化。结晶性好赤藓糖醇吸湿性低，结晶性好，易粉碎制得粉状产品，其吸湿性在糖醇及蔗糖等甜味剂中是最小的。温度为20C、相对湿度为90%的环境中，放置5d后的吸湿增重，麦芽糖约为17%，蔗糖约为10%，而赤藓糖醇仅为2%左右。熔解热高其溶解热为g,由于溶解热较大，溶于水时会吸收较多的能量，有很强的制冷作用。实验表明，将10g赤藓糖醇溶解于90g水中，温度下降约C，用它添加生产的固体食品和糖果在食用时具有口感清凉特点。2赤藓糖醇的生物学特性低能量值赤藓糖醇分子能量值为g，而木糖醇kJ/g，异麦芽酮糖醇g，蔗糖kJ/g，故其热量值仅为蔗糖10%左右。同时由于赤藓糖醇分子小，被动扩散容易被小肠吸收，80%的赤藓糖醇可以进入血液循环，被人体吸收后的赤藓糖醇分子不能被机体内的酶系统分解，不为机体提供热量，不参与糖代谢引起血糖变化，只能透过肾脏从血液滤出，随尿液从人体排出。实验表明，一次性摄人赤藓糖醇25g，3h内有40%从尿液中排出，大约在24h内，有80%从尿液中排出，尿液总排出量达90%以上，没有被小肠摄入的20%赤藓糖醇进入大肠后，肠道细菌发酵成不饱和脂肪酸被机体利用的不到50%。因此被摄人赤藓糖醇中只有5%〜10%能为人体提供能量，故赤藓糖醇的实际能量值仅为g，是所有多元糖醇甜昧剂中能量最低的一种，也被称为'零”热值配料。高耐受性，无毒副作用赤藓糖醇的生物耐受性好，安全无毒，动物和临床实验中不会导致腹泻的山梨糖醇最大单次剂量是kg体重，而赤藓糖醇为g/kg体重，是木糖醇、麦芽糖醇、异麦芽糖醇和乳糖醇的2〜3倍，甘露醇的3〜4倍，与其他多元糖醇相比，赤藓糖醇在人体内的最大耐受量为50g/d。这是因为绝大部分赤藓糖醇能被小肠吸收，避免了高浓度碳水化合物不吸收引起的肠道内高渗现象，防止腹泻出现，也避免了不吸收物质在肠道细菌发酵中产生大量挥发性物质使肠胃胀气的副作用。实验还表明，赤藓糖醇无致畸毒性，不影响生殖和发育，不引起染色体变异，不致癌变，也不刺激肿瘤生长。抗龋齿性赤藓糖醇不被人口腔中变形链球菌利用，变形链球菌属于产酸细菌，它与食物成分中的碳水化合物作用时产生酸性物质，特别是含蔗糖丰富食物，细菌利用这些糖类可加速繁殖，产生大量的酸性物质（葡萄糖在口腔中8h，口腔pH值会降至5）。酸性物质与牙釉质发生反应，使牙表面脱钙、软化，出现了牙洞，引起龋齿，但由于赤藓糖醇不被这类微生物分解为酸性物质，同时还对口腔病原细菌有抑制作用，因此能起到护齿作用，具有抗龋齿性。3在食品工业中应用赤藓糖醇上述性质和生物学特性使其应用领域十分广泛，特别是在食品工业中作为低热量甜味剂和高甜度甜味剂的稀释剂，广泛应用于糖果（包括巧克力食品）、乳类饮料、焙烤制品、软饮料等，最大使用量为3%。糖果、巧克力类食品赤藓糖醇在糖果配方中用以替代砂糖，除可明显降低热量外，还可改善低热量糖果的消化耐受性，改善产品的风味、组织形态及贮存稳定性；在无糖糖果的制造中替代传统甜味剂，使热量降低约85%，用于巧克力中，可降低热量约30%；通过与阿斯巴甜、安赛蜜强力甜味剂混合使用，可以赋予食品类似砂糖的风味；高溶解热可制成有清凉感的糖果，易粉碎而不吸湿的特性，便于各种糖果的忌湿贮存；稳定性好，可以防止一般食品加工中出现褐变或分解现象，特别是硬糖生产时的高温熬煮下的褐变。赤藓糖醇的应用，解决了巧克力制造中大部分功能性甜味剂的吸湿性高造成的巧克力起霜现象。和其他甜味料并用制成的巧克力在食感、风味、口感等方面更优于蔗糖制品，而热稳定性的特点应用在80°C以上的环境中制造巧克力，能大大缩短加工时间，有益改善巧克力产品风味。焙烤类食品赤藓糖醇熔点低、吸湿性低特点应用于焙烤类食品，可防潮，延长食品的货架寿命。实验表明，煎饼在125C的赤藓糖醇溶液中浸渍1〜2s，室温下冷却，在相对湿度80%，温度30C下放置5d后，吸水率仅为％，未被覆的吸水率达18%。蔗糖、油脂对于形成焙烤食品特有的组织结构、口感和风味具有相当重要的作用，但高糖、高脂食品不符合现代人崇尚健康的理念，利用赤藓糖醇低能量值、甜味纯正及甜味协调作用替代蔗糖等，不仅有利健康，而且焙烤产品具有更好的结构紧密性和柔软性，且有着不同的口溶性，所以赤藓糖醇可以广泛应用在烘焙食品上。保健类食品赤藓糖醇具有不易被酶降解，不参与糖代谢，不导致血糖变化的特点，适合糖尿病患者保健食品的应用代替蔗糖制成低能量值的保健食品，适合肥胖人群、高血压病人及心血管病人食用；食用后在肠道中的代谢特点，适合肠胃功能不调人群；利用抗龋齿功能，可制成对口腔健康有益的糖果和口香糖。乳制品赤藓糖醇渗透压降低，抑制了乳酸发酵，控制酸味上升，可以延长产品的保质期及货架期，用脱脂乳10%，水90%进行乳酸发酵，pH值调至，乳酸菌X108的发酵乳，添加10%的赤藓糖醇，10C保持一个月后，pH值为，乳酸菌数为X108，达到了酸味上升少，乳酸菌数下降也少的效果。而用蔗糖取得同样效果需添加20%以上，且甜度上升，适口效果也不如前者；单独使用赤藓糖醇的冰淇淋质构坚硬，可生产硬质冰淇淋新产品。饮料类赤藓糖醇对饮料主要感官特征的影响体现在提高甜度、厚重感和滑润感，降低苦涩感，掩饰异味，改善饮料的整体风味，如赤藓糖醇应用于茶饮料中可以明显减少其后苦味；利用赤藓糖醇溶解时吸热大的特点制成清凉性固体饮料；利用赤藓糖醇生产新型的低热量饮料中，添加赤藓糖醇的果汁饮料，可降低热量75%〜80%；稳定特性可以应用在需要巴氏、高温短时和超高温等杀菌工艺的饮料中。赤藓糖醇促进溶液中乙醇分子与水分子结合，可降低酒类饮料中酒精的异味和感官刺激，有益于改善蒸馏酒和葡萄酒的质量。4赤藓糖醇的生产方法赤藓糖醇的生产可分为化学合成法和生物合成法2种。化学合成法化学合成法可由丁烯二醇与过氧化氢反应，然后将其水溶液与活性镍催化剂混合并加入阻化剂氨水，在左右通氢气，氢化后得赤藓糖醇产品，但化学法的生产效率低，尚未实现工业化生产。微生物发酵法发酵法生产赤藓糖醇始于20世纪90年代，国际上均采用微生物发酵法大批量生产赤藓糖醇。生产赤藓糖醇的碳源有烷烃、单糖和双糖等，葡萄糖、果糖、甘露糖和蔗糖都是生产赤藓糖醇的良好碳源，其中D-甘露糖的转化率最高，达％。但是由于成本因素，目前主要以小麦或玉米等淀粉质原料，经酶降解生成葡萄糖，由耐高渗透酵母或其它菌株发酵生产，能生产赤藓糖醇的有假丝酵母属(Candida)、球拟酵母属(Torulopsis)、毛孢子菌属(trichosporum)、三角酵母属(Trigonopsis)、毕赤酵母属(Pichia)等。赤藓糖醇发酵法工业化生产流程如下：淀粉一液化一糖化一葡萄糖一生产菌株发酵一过滤一色层分离一净化一浓缩一结晶一分离一干燥，最后得到赤藓糖醇，平均收率约50%。研究表明，赤藓糖醇发酵法受多种因素影响，如渗透压的改变明显影响多元醇的生成，无机盐Mn2+、Cu2+能提高赤藓糖醇的产率，氧气、温度都对其产量有影响，与化学合成法相比，发酵法更具有生产优势。5应用前景赤藓糖醇除在食品工业中应用外，还可应用于医药、化妆品、化工等许多方面，其可部分替代甘油的作用生产化妆品，延缓化妆品变质；作为有机合成的中间体，用于制造油漆、炸药和医药等产品的原料；作为药品的矫味剂和片剂的赋形剂，有效改善药品的口感；作为高分子聚合物的组份和添加剂，生产聚醚多羟基化合物。目前，赤藓糖醇的用量逐年递增，市场需求量在不断提高，赤藓糖醇的应用前景极为广泛。◊摘要：赤藓糖醇是一种新型天然甜味剂，它可以广泛在各种食品中应用，并能带来良好的口感，给人美妙的味觉。本文主要对赤藓糖醇在无糖糖果应用方面作了介绍.关键词：赤藓糖醇;无糖糖果;应用、八刖言从饮食中摄入过多的碳水化合物、热量，常会给人带来某些疾患。例如龋齿、糖尿病、风湿性疾病和心血管病等。随着科学的普及，人们对于食品保健营养平衡日益重视，饮食对于人体健康的重要意义备受关切，市场上出现了低脂、低糖或无脂、无糖低热量功能食品，在糖果生产中也不例外，近年开发了无糖糖果。它采用低热量的甜味剂代替传统糖果制造中使用的蔗糖、葡萄糖等，使产品的热量降低，颇受消费者的喜爱。在低热量甜味剂中以糖醇等使用较常见。根据资料介绍目前欧美及日本市场无糖糖果产量呈逐年上升的趋向。其中又以胶姆糖及硬糖等发展较快。如以日本为例，无糖糖果（100g中所含单糖及双糖等糖类以下，糖醇不计）中无糖胶姆糖在1993年为传统胶姆糖2%左右，1995年增至12%，1997年为20%，1999年达36%，可见发展之迅速。无糖水果硬糖占传统糖果的比重1995年2-3%，1997年为5-6%，而1999年达10%以上，逐年也有增加。赤薛糖醇简介赤薛糖醇是21世纪流行的一种填充型甜味剂，号称“零”热值配料。赤薛糖醇具有结晶性好，吸湿性低，易于粉碎等特点。在相对湿度90%以上环境中也不吸湿，比蔗糖更难吸湿；赤薛糖醇对热和酸十分稳定，在一般食品加工条件下，几乎不会出现褐变或分解现象，能耐硬糖生产时的高温熬煮而不褐变。赤薛糖醇的性质目前用于制造无糖糖果的非糖甜味剂虽然为数不少，但它们存在一些不足之处：①降低热量不甚明显②可能引起消化系统不适③风味不理想④贮存稳定性差⑤影响产品组织、增量性质不明显。赤薛糖醇是一种天然的四碳糖醇，它存在于许多微生物、植物及动物中，许多食品中也含天然存在的赤薛糖醇。它是含四个碳原子的直链碳水化合物，每个碳含一烃基，它与山梨糖醇、甘露糖醇和木糖醇一样，同属于单糖多元醇，它是一个对称分子，所以仅以一种内消旋型出现。赤薛糖醇为白色、光亮粉末或结晶，能溶于水，成为无色不黏稠的液体。它的化学性质类似其他多元醇，具体如下：⑴耐热性赤薛糖醇的耐热性很强，即使在高温条件下也不会产生分解及加热变色；不含还原性端基，即使在于氨基酸共存的情况下，也不会发生麦拉德反应。⑵吸湿性赤藓糖醇的吸湿性在糖醇及蔗糖等甜味剂中是最小的。在温度为20。。、相对湿度为90%的环境中，放置五天后的吸湿增重，山梨醇约为40%，麦芽糖醇约为17%，蔗糖约为10%，而赤藓糖醇为2%以下。⑶溶解热赤藓糖醇在结晶状态下食用时，会在口腔内产生清凉的感觉，在水中的溶解热约为葡萄糖的3倍，山梨醇的2倍。⑷渗透压与水分活度与其他糖醇比较，赤藓糖醇的分子量较低，仅为蔗糖的1/3左右，因此其溶液渗透压高，水分活性低，单位重量对水分活性的降低作用效果很大。20°C、15%(W/W)的赤藓糖醇水溶液的渗透压为1861mosm/kg，是砂糖的倍，山梨醇的倍。25C、36%(W/W)的赤藓糖醇水溶液的水分活性为，添加于食品中不易被微生物利用，可有效地提高食品的保存期。⑸粘性赤藓糖醇的粘度较低，25C、30%(W/W)的赤藓糖醇水溶液的粘度仅为，易于在食品加工中使用。赤藓糖醇与其他糖醇的物理化学性质比较品/I'项目日赤觥-醍『木糖醇』甘露糖醇q山梨"麦芽糖醇『碳原子数―\":*分子量在12为:152二18服:1泠:熔点O!： 9仙,* 9"溶液热量-23.3^-36.5^:-28.5^:-2即：；-18.舞热稳定性>160^>160^>163:>160^>160^PHp2-12p2-1Op'2-10^' 2-13溶薜度％:6如：:2眼:7服汕(一)甜味特性赤藓糖醇甜度是蔗糖的60%-70%。溶于水时会吸收较多的能量，溶解热/g,使用时有一种凉爽的口感特性。其甜味纯正，甜味特性良好，与蔗糖的甜味特性十分接近，无不良后苦味。与糖精、阿斯巴甜、安赛蜜共用时的甜味特性也很好，可掩盖强力甜味剂通常带有的不良味感或风味。如赤藓糖醇与甜菊苷以1000：（1-7）混合使用，可掩盖甜菊苷的苦后味。（二）赤藓糖醇的营养及功能特性虽然它在化学上属于多元醇，但由于分子量小，它与其他多元醇的人体中的消化情况不同，因而使之在健康食品配方设计中具有独特地位。赤藓糖醇具有如下几种营养性质：①含非常低的热量，几乎接近于零②优异的消化耐受性③对糖尿病适合④非致龋齿性它在小肠中能迅速地被吸收，80%从尿中很快排出，残留的分解物极少，它不影响血糖值，因此可被糖尿病患者所接受。由于它不能被口腔中微生物所利用，所以不会引起龋齿。赤藓糖醇及某些糖醇的最大无作用量名称炉最大无作用量卜资料来源-男怎/kg体重"女Cg/kg体重）*山梨岬、0.此0.注小泉等⑴《麦芽糖醇F0.0.防 ....小泉等⑴J木糖醇〃0•保 ,,小泉等C2）中-+10.75P ,,奥等⑶平乳糖醇―0.0. ,.小泉等C4）始0.0.3Tr「奥等⑶甲赤弱6£户0.6关■0.8腿；奥等⑸，0.5卯■0.奥等⑹,(1)Chemosphere12(1)45-53(1983)(2)未发表资料(3)The2ndAsianCongressDietetics讲演要旨集220-227(1998)(4)日本食品化学学会志4(1)27-32(1997)(5)NutritionResearch16(4)557-589(1996)(6)日研化学株式会社社内资料（三）代谢特性赤藓糖醇是小分子物质，通过被动扩散很容易被小肠吸收，大部分都能进入血液循环中，只有少量直接进入大肠中作为碳源发酵。然而，进入血液的赤藓糖醇又不能被机体内的酶系统所消化将解，而只能透过肾从血液中滤去，经尿排出体外。就因为它独特的代谢特性，决定了它的极低能量值。进入机体内的赤藓糖醇中有80%通过尿排出，这部分显然不提供能量。另有20%进入大肠中，假设其中有半数（已是最大估计量）被肠道细菌发酵成不饱和脂肪酸，并被重新吸收和代谢。这样分析得知，被摄入的赤藓糖醇中最多只有5-10%的有能量价值，为人体提供能量来源。赤藓糖醇的能量值仅为g是所有多元糖醇甜味剂中能量值最低的一种。四）高耐受量由于进入机体内的赤藓糖醇中有80%会迅速彻底地被小肠所吸收，避免了不吸收物质可能带来的副作用。小肠内壁高度的不吸收碳水化合物会产生很高的渗透压，这样导致小肠壁粘膜表面产生水流，故引起了腹泻。而不消化吸收的碳水化合物进入大肠中，被肠道细菌发酵产生大量挥发性物质，超出了能通过血液重新吸收和随粪便排出的数量极限，故而产生了肠胃胀气。这两种副影响的程度大小还与摄取者个人的具体身体素质有关，严重者有时还会出现腹部痉挛和肠内翻滚现象。对于赤藓糖醇现象来说，由于大多能被小肠所吸收，故其耐受量很高，副作用很小。一般人服用30-50g/d不会对身体产生副作用。赤藓糖醇对热和酸稳定性良好，它溶解于水时具有明显的吸热冷却效应，这种性质使它适用于胶姆糖及方登糖等。它的优异热稳定性使它在170^时不致分解或变色，它在酸碱性环境中不易分解，在ph2-12放置一定时间仍能保持稳定。它在25r时溶解度为37%，具有良好的结晶性质，如果加入高黏度麦芽糖将时，则可抑制其结晶。（五）使用赤薛糖醇制造无糖糖果由于赤藓糖醇的特殊营养、功能特性及物理、化学性质，目前在国外已被用于无糖糖果的制造。赤藓糖醇用于糖果可使产品热量降低；例如用于胶姆糖中替代传统甜味剂，可是热量降低约85%，在巧克力中可降低热量约30%……赤藓糖醇在糖果配方中用以替代砂糖等除可明显降低热量外，它并可改善低热量糖果的消化耐受性，同时改善产品风味、组织及贮存稳定性。强力甜味剂如阿斯巴甜、安赛蜜等由于甜度过高，在食品制造中用量极少，不能具有增量性质，赤藓糖醇与它们混合使用就可改变这种情况，同时赋予非常类似砂糖的风味。1、巧克力用赤藓糖醇替代配方中的砂糖时，仅需在传统制造中作极小调整即可。它的热稳定性好，吸湿性低，使其可在较高温度下（80°C）进行精炼，从而减少操作时间，改善产品风味。配方示例原朴赤建糖醇■制巧^力户蔗糖制巧克力「名称江热量Kcal/g^谿Kcal/lOOg-^.加Kcal/lOOg^可可液块er6.Ip,rj3舞237.9^256.2*--1口」可脂中9.如120.9羊13. 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