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        功能性甜味劑的分類及研究進(jìn)展

        2017-12-28 04:15:00任劍豪吳衛(wèi)國
        關(guān)鍵詞:山梨糖赤蘚糖醇

        ◎任劍豪 吳衛(wèi)國

        功能性甜味劑的分類及研究進(jìn)展

        ◎任劍豪 吳衛(wèi)國

        隨著人們消費(fèi)觀念的改變,甜味劑取代蔗糖已成為食品行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。本文通過對糖醇類、低聚糖類等功能性甜味劑的分類和概述,闡明了相關(guān)甜味劑的研究進(jìn)展,為未來功能性甜味劑的發(fā)展方向提供了參考意見。

        《人類簡史》作者在書中表示,人類戒不掉對“甜”這種味覺享受的追求。糖類便是人們最簡單獲取甜味的方式,也是使用范圍最廣、應(yīng)用歷史最長的甜味劑。

        隨著人們生活水平的逐步提高和健康意識的逐漸發(fā)展,民眾對食品中的“糖”含量尤為敏感,市場上也出現(xiàn)了各種低糖或無糖的食品。因?yàn)樘穷愖鳛樘鹞秳┤菀滓l(fā)齲齒、導(dǎo)致肥胖、高血脂、動(dòng)脈硬化和糖尿病等病癥,增加血液酸度和血液粘度,故消費(fèi)者一直在尋找一類低熱量的天然甜味劑來滿足對甜味的追求。

        甜味劑

        甜味劑簡單來說是指賦予食品甜味的一類食品添加劑,可根據(jù)來源分為天然甜味劑和人工合成甜味劑兩種。據(jù)統(tǒng)計(jì),甜味劑貿(mào)易額高達(dá)100多億美元,近些年來,我國甜味劑由于市場需求量的增大,年產(chǎn)量也每年快速增長。甜味劑在全球食品添加劑產(chǎn)業(yè)中有著舉足輕重的地位,甜味劑工業(yè)已成為添加劑工業(yè)中產(chǎn)量比重最大的工業(yè)。

        目前世界范圍內(nèi)甜味劑的研究開發(fā)十分迅猛 , 不斷涌現(xiàn)出品種繁多的甜味劑。理想的甜味劑應(yīng)該具有與蔗糖相似的愉快、爽口甜味,有良好的加工性能且能和食品配料混合良好,性質(zhì)較穩(wěn)定且對人體無毒害,無色無異味且不會(huì)導(dǎo)致齲齒。目前我國甜味劑生產(chǎn)也已有數(shù)十年的歷史。

        根據(jù)我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)(GB2760-2014)的規(guī)定,山梨糖醇、甘露糖醇、甜蜜素、麥芽糖醇、赤蘚糖醇、乳糖醇、三氯蔗糖、阿斯巴甜等作為甜味劑可以用于糕點(diǎn)、餅干、飲料等多種不同的食品中。

        功能性甜味劑

        功能性甜味劑是指除了能賦予食品甜味之外,還具有某些特殊生理功能的甜味劑。

        通常具有如下特點(diǎn)之一的,都可認(rèn)為屬于功能性甜味劑:

        A.具有某些特殊的生理功能,如促進(jìn)人體腸道中雙歧桿菌的生長繁殖;

        B.能量值近似為零,不參與機(jī)體代謝;

        C.雖可完全被機(jī)體消化吸收,但因甜度較大或很大,在正常攝入范圍內(nèi)所提供的能量值較低或很低;

        D.在機(jī)體中的代謝途徑與胰島素?zé)o關(guān),進(jìn)入體內(nèi)后不會(huì)引起血糖波動(dòng),可供糖尿病人食用;

        E.不是口腔微生物的適宜作用底物,不會(huì)引起牙齒齲變,甚至具有抗齲齒活性。

        功能性甜味劑可分為強(qiáng)力甜味劑和填充型甜味劑兩類,填充型甜味劑又可分為功能性單糖、功能性低聚糖和多元糖醇三類。下文重點(diǎn)介紹多元糖醇類和低聚糖類功能性甜味劑。

        多元糖醇類。不同的糖醇是由其相應(yīng)的糖通過加氫從而制得的,其不易被消化吸收,有保濕功能,因其不能被微生物利用,故還有防齲齒的功能。常見的多元醇類功能性甜味劑包括木糖醇、麥芽糖醇、山梨糖醇、赤蘚糖醇等,具有純正的甜味,且安全無毒,我國已經(jīng)批準(zhǔn)列入食用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的糖醇就包括他們。很多是屬于不需要規(guī)定最高使用限量的。但國際糧農(nóng)和衛(wèi)生物質(zhì)食品添加劑組委會(huì)也指出如果食用較多的糖醇,會(huì)導(dǎo)致腹瀉問題的產(chǎn)生,停止食用后癥狀就會(huì)消失。

        張碧宇利用配有蒸發(fā)光散射檢測器的高效液相色譜儀,對準(zhǔn)確測量食品中的多元糖醇的色譜條件和前處理方法進(jìn)行了研究。

        山梨醇。又稱山梨糖醇,分子式為C6H14O6,相對分子質(zhì)量為182.1,熱值為2.6kcal/g,相對甜度0.6。山梨糖醇十分穩(wěn)定,溶解性好,吸濕性強(qiáng),因其具有清涼的口感而常被用于口香糖、薄荷糖等產(chǎn)品中;它也可以作為食品保濕劑,還可以作為糖尿病人的甜味劑,提高糖尿病人忍耐碳水化合物的量;其缺點(diǎn)是甜度低,且高濃度時(shí)容易產(chǎn)生結(jié)晶,大量服用易導(dǎo)致腹瀉。

        自然界中山梨糖醇廣泛存在于水果、蔬菜中,梨、桃中的含量達(dá)到10%以上。工業(yè)上,山梨糖醇常由葡萄糖觸媒氫化制得,張曉英等在他們的研究中也明確了工藝條件,但能耗較大;朱建良研究了生物法制備山梨糖醇的可行性,相較傳統(tǒng)方法而言,生物法條件溫和,能耗少。

        有研究稱,預(yù)計(jì)到2020年,全球山梨糖醇市場總值將達(dá)到近40億美元,全球需求總量將達(dá)兩百多萬噸。

        木糖醇。熱值為2.4kcal/g,相對甜度1.0。木糖醇溶解性好,吸濕性低,溫度較低時(shí)和砂糖的甜味相近,但它的相對甜度在溫度較高時(shí)較低,有清涼感;體內(nèi)代謝和胰島素?zé)o關(guān),不影響血糖濃度,故糖尿病人可以食用,常用于制造無糖食品;其缺點(diǎn)是攝入會(huì)產(chǎn)生熱能且價(jià)格較為昂貴,木糖醇也容易結(jié)晶,所以不能單獨(dú)用以生產(chǎn)硬糖。

        木糖醇應(yīng)用范圍和山梨糖醇類似,除了無糖口香糖外,含有木糖醇的食品還有奶糖、豆乳、飲料等;由于木糖醇具有一定的防齲齒和潤喉的功效,故也常被用在口含片中。

        木糖醇主要是利用玉米芯等中的木糖氫化出的五碳糖,工業(yè)上是通過水解含木聚糖物質(zhì)生產(chǎn)木糖醇的,但是由于生產(chǎn)價(jià)格和應(yīng)用范圍,產(chǎn)量一直不高;我國北方主要是以玉米芯為原料,南方以甘蔗渣為原料生產(chǎn),迄今全國木糖醇生產(chǎn)能力已接近萬噸。有報(bào)道稱用甜蜜素、木糖醇為甜味劑配方可以在膳食纖維軟糖生產(chǎn)中取代蔗糖。

        麥芽糖醇。分子式C12H24O11,其相對分子質(zhì)量為344,熱值為2.1kcal/g,相對甜度為0.9。麥芽糖醇不易結(jié)晶,具有顯著吸濕性,非致齲齒性,可抑制體內(nèi)脂肪過量積聚,吸收率低;其在pH3到7時(shí)穩(wěn)定,低于3時(shí)加熱緩慢分解;其缺點(diǎn)是生產(chǎn)所需條件較復(fù)雜,對生產(chǎn)設(shè)備要求較高。

        麥芽糖醇可由淀粉經(jīng)酶水解后加氫反應(yīng)獲得,生產(chǎn)成本較高;孫永泰研究的碎米制備麥芽糖醇工藝,可使麥芽糖醇干基含量達(dá)到近八成。

        目前,國際上糖醇年需求量為300多萬噸,而總產(chǎn)量僅為260余萬噸,供需關(guān)系十分突出,其中麥芽糖醇的需求量排第四位,我國作為農(nóng)業(yè)大國,麥芽糖醇生產(chǎn)原料充足,為發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供了有利條件。

        赤蘚糖醇。又稱赤蘚醇,熱值為0.2kcal/g,相對甜度為0.7。無臭、通常為白色結(jié)晶粉末,可在122 ℃融化形成無色、無粘性的液體;其高溫時(shí)穩(wěn)定,熔解熱高,水分活度低,有爽口甜味和清涼感;赤蘚糖醇攝入后不會(huì)導(dǎo)致肥胖且易于代謝,由于其吸濕性差,故適用于干燥的粉末飲品中。除此之外,赤蘚糖醇副作用小,且是糖醇里耐受性最好的一種。

        赤蘚糖醇廣泛存在于天然動(dòng)植物的體內(nèi),人體的眼球、血精中亦有存在。英國公司Cerester利用水解發(fā)酵和酵母法生產(chǎn)出赤蘚糖醇,赤蘚糖醇也是目前國際上唯一采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的功能性糖醇。唐梨花等的研究表明從赤蘚糖醇廢棄母液中回收赤蘚糖醇是可行的,在進(jìn)樣溫度為40~50℃,進(jìn)樣流速為2BV/h時(shí),赤蘚糖醇母液脫鹽率可達(dá)98.5%,赤蘚糖醇回收率達(dá)95%以上。

        赤蘚糖醇作為低熱量甜味劑廣泛應(yīng)用在糖果、糕點(diǎn)、乳制品及糖尿病人專用食品等多種食品中,目前,消耗赤蘚糖醇最多的是飲料行業(yè)。

        低聚糖類

        寡糖,即低聚糖,是由2~10個(gè)相同或不同的單糖通過糖苷鍵聚合而構(gòu)成的糖類的總稱,包括功能性低聚糖和普通低聚糖。由于如麥芽糖等此類低聚糖不具備預(yù)防齲齒、降血壓及促雙歧桿菌增殖等生理功能,故不屬于功能性低聚糖。常見的功能性低聚糖包括偶聯(lián)糖和果低聚糖等,均為低熱能的新型甜味劑,其中,果低聚糖有增加腸道內(nèi)雙叉乳桿菌和降低膽固醇的作用,對健康有利。

        功能性低聚糖有生理安全,有清爽似糖的甜味,熱量低,非致齲,不會(huì)引起血糖值和胰島素水平變化等優(yōu)點(diǎn),同時(shí),它們是雙歧桿菌的增殖因子,能有效調(diào)整腸道菌群,從而有維持腸道正常環(huán)境、調(diào)節(jié)腸道功能的作用,對提高機(jī)體健康水平具有重要意義。因其幾乎無副作用,且能提高人體免疫,對肝病、糖尿病等疾病有一定輔助作用,從而受到廣大消費(fèi)者的歡迎。

        一般功能性低聚糖的生理活性主要有:

        A.低甜度,低熱量,難以被人體消化,食用后基本上不增加血糖血脂;

        B.?dāng)z人低聚糖對人體大腸內(nèi)雙歧桿菌有增殖作用,能抑制腸內(nèi)有害菌群的繁殖,提高機(jī)體免疫力,潤腸通便;

        C.不會(huì)被引起齲齒的鏈球菌所利用,防齲齒;

        D.可以促進(jìn)鈣鐵吸收和間接調(diào)節(jié)血脂。

        一般而言,低聚糖制備方法大致分為從天然原料中提取、化學(xué)法制取、生物法制取三大類。低聚糖產(chǎn)品目前多以淀粉、蔗糖等為原料經(jīng)酶法,即生物法轉(zhuǎn)化獲得,常見酶類包括各種糖苷水解酶、糖基轉(zhuǎn)移酶以及磷酸化酶等。我國的開發(fā)起步雖然較日本和歐洲市場晚,但開發(fā)新型低聚糖也列入我國21世紀(jì)食品工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn),目前,功能性低聚糖的應(yīng)用研究除了防治疾病、營養(yǎng)保健之外,也在向畜牧養(yǎng)殖和植物生長等領(lǐng)域發(fā)展。

        WHO制定的《成人和兒童糖攝入量指南》建議,成人每日精制糖的攝入需控制到50g(按照成年人每日需要2000千卡熱量計(jì)算),而現(xiàn)實(shí)生活中的攝入往往很容易超標(biāo),故甜味劑部分代替糖的攝入是一種發(fā)展趨勢,但食糖仍然占據(jù)著甜味劑市場的大部分,因此,功能性甜味劑的發(fā)展前景十分可觀。

        雖然前途光明坦蕩,但目前甜味劑的發(fā)展和應(yīng)用也存在很大的問題。近些年來,從國家食品藥品監(jiān)督管理總局的監(jiān)督抽查結(jié)果中我們不難發(fā)現(xiàn),超范圍、超劑量使用甜味劑的不合格食品樣品比重還是不小,個(gè)別生產(chǎn)廠家技術(shù)管理水平不高,安全意識也不到位。

        因此,相關(guān)措施的實(shí)施刻不容緩:一、政府要加大相關(guān)法律法規(guī)的宣傳,并進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)管力度;二、食品生產(chǎn)企業(yè)必須嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī),合理合法地使用甜味劑;三、消費(fèi)者要正確認(rèn)識甜味劑等食品添加劑,理性看待,并通過正規(guī)途徑購買合法的正規(guī)產(chǎn)品。

        消費(fèi)者合理膳食、均衡營養(yǎng),企業(yè)嚴(yán)格自律、合法生產(chǎn),政府加強(qiáng)宣傳、嚴(yán)格監(jiān)管,相信中國的食品行業(yè)會(huì)越變越好。

        (作者單位:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院)

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