保國裕，常國煒，藍艷華

(1廣東省科學(xué)院生物與醫(yī)學(xué)工程研究所，廣東廣州 510316；2廣東省科學(xué)院南繁種業(yè)研究所/全國甘蔗糖業(yè)信息中心，廣東廣州 510316；3華南農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，廣東廣州 510642)

0 引言

蔗糖是應(yīng)用最廣泛的二糖，可產(chǎn)生甜味和為人體供能。蔗糖在自然界存量豐富，在甘蔗和甜菜中尤甚，是白砂糖、綿白糖、紅糖等食糖的主要成分。蔗糖在食藥領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是食品、化工行業(yè)不可替代的重要原料，在國民經(jīng)濟中具有舉足輕重的地位。食糖消費水平的高低與一個國家、民族的生活習(xí)慣有關(guān)，同時也是一個國家國民生活水平高低的體現(xiàn)。人工合成甜味劑畢竟是化學(xué)制品，大都低熱值或無熱值，一般不會被酶分解，也不會為人體所吸收，除了給人以甜味的感覺外，沒有任何營養(yǎng)價值，但恰恰是這一點卻成為推銷化學(xué)合成甜味劑產(chǎn)品時宣傳的“王牌”。當(dāng)前充斥著缺乏科學(xué)研究和罔顧事實的食糖有害論，本文主要從蔗糖的生理功能、醫(yī)藥價值和食品效用等方面介紹，旨在闡述蔗糖的功能性質(zhì)(指其在用途方面的性質(zhì))，以期大眾能科學(xué)認識食糖，合理消費食糖。

1 蔗糖的概念

蔗糖是植物光合作用的主要產(chǎn)物，是一種由葡萄糖和果糖構(gòu)成的非還原性二糖。蔗糖由一分子葡萄糖的半縮醛羥基與一分子果糖的半縮醛羥基彼此縮合脫水而成，在熱、酸、堿、酶等的作用下，會產(chǎn)生各種不同的生化反應(yīng)，可為人體供能，或生產(chǎn)各種蔗糖下游產(chǎn)品。蔗糖的分子式見圖1。提取蔗糖的原料主要是甘蔗和甜菜。蔗糖是最重要的調(diào)味食品， 98%以上用于食品工業(yè)。由于蔗糖結(jié)晶品含較純粹的碳水化合物和非還原物、多元醇等較復(fù)雜的有機結(jié)構(gòu)，故它還是理想的精細化工原料，可通過氧化、氫化、氯化、酯化、醚化、水解、縮醛等反應(yīng)過程，制取具廣泛用途、多種功能的添加劑產(chǎn)品[1]，如表面活性劑、保鮮劑、乳化劑、增稠劑、殺菌劑等[2-3]。

圖1 蔗糖的分子式

食糖以蔗糖為主要成分的可食用的糖。按食糖的主要加工工藝、品質(zhì)及風(fēng)味分類，主要分為白砂糖、赤砂糖、綿白糖、原糖、方糖、紅糖、冰片糖、冰糖等(見表1)。

表1 食糖分類

2 蔗糖的生理功能

2.1 蔗糖在體內(nèi)代謝過程及作用

在口腔環(huán)境中，由于缺乏蔗糖酶，蔗糖不會被消化或轉(zhuǎn)化。蔗糖進入胃部，雖然處于胃酸條件下(pH值為1左右)，但由于溫度不高，所以蔗糖基本不會被分解。蔗糖進入小腸后，由于分子較大，故不能被小腸上皮細胞直接吸收。蔗糖會在蔗糖酶的作用下，分解成葡萄糖和果糖。100 g蔗糖將分解成52.6 g葡萄糖和52.6 g果糖。葡萄糖和果糖按不同的途徑在體內(nèi)進行代謝，最后生成二氧化碳和水，并釋放出熱能。

從生化和生理角度看，葡萄糖在生命活動中具有重要作用，包括通過一系列的代謝途徑被分解生成ATP(三磷酸腺苷)提供機體所需能量(1 g葡萄糖可供能4 kcal，特別是為腦部供能)；通過糖原合成儲存能量；通過磷酸戊糖途徑提供NADPH和核糖，參與多種生物合成、轉(zhuǎn)化過程以及為DNA和RNA的合成提供原料；通過無氧酵解的中間代謝物提供脂類、氨基酸等的合成前體等。果糖則是一部分通過一定的代謝途徑并入與葡萄糖一致的糖酵解代謝過程中，另一部分轉(zhuǎn)化為合成脂肪所需的前體物質(zhì)[4]。

2.2 食糖中其他物質(zhì)在體內(nèi)的作用

大部分食糖的蔗糖含量達90%以上，其中紅糖等帶蜜糖還含有相對較多的還原糖、蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸、礦物質(zhì)、黃酮類物質(zhì)、多酚類物質(zhì)等非蔗糖成分[5]。紅糖、片糖、塊糖等一類非分蜜型的帶蜜糖(或用白糖再加工添加精糖蜜的帶蜜糖)含有相對較多的非糖份(這是由于甘蔗自帶的天然物質(zhì)仍保留在糖蜜內(nèi))，具有一定的抗氧化性，還能補充人體所需要的微量元素和氨基酸。其中，最值得關(guān)注的是多酚類物質(zhì)。多酚主要來源于植物，自然界中其含量僅次于糖類，與蛋白質(zhì)、脂肪、核酸、糖類等天然化合物一樣是重要的化合物。過去有關(guān)甘蔗多酚的研究，只關(guān)注到它是使食糖產(chǎn)生色澤的物質(zhì)，而忽視其功能。隨著近代對植物提取抗氧化物的研究與測定過程中，發(fā)現(xiàn)一些植物多酚類化合物中的花青素、黃酮類、兒茶素等具有免疫及抗衰老的“自由基”等功能。據(jù)美國蔗糖研究所所長克拉克撰文稱：甘蔗汁中水溶性色素多為“多酚(Polyphenols)”化合物，即花青素(Anthocyanidians)、黃酮類(Flavonoids)、兒茶素(CaTechins)這3類。這些多酚化合物與鐵形成墨綠色，使蔗汁呈深色。用石灰或堿性澄清劑不會破壞這類多酚化合物，仍保留于蔗汁及糖蜜中，故非離心分離的直出帶蜜糖就保留了大部分多酚化合物[6]。

民間認為，紅糖屬“滋補品”，是產(chǎn)婦必需的補品，具有去瘀生新、抗氧化免疾等作用。近代研究成果中發(fā)現(xiàn)，從食用植物(如茶葉、葡萄籽、銀杏葉、菊花、竹葉等)中提取多酚化合物作抗氧化劑，可抵御使人體衰老的“自由基”。美籍華人周重吉博士研究在粗糖煉糖過程從回溶糖漿中回收多酚化合物，并用作保健品和食品的抗氧化劑。至今，有關(guān)甘蔗多酚的提取和應(yīng)用研究已廣泛開展[7]。2022年5月11日，國家衛(wèi)健委2022年第2號公告正式將甘蔗多酚列為“三新食品”。

近年來，已有大量關(guān)于多酚類物質(zhì)生理功效的研究。多酚類物質(zhì)進入消化系統(tǒng)后，約5%～10%在小腸中被吸收，其余的將達到結(jié)腸并堆積。多酚類物質(zhì)將被結(jié)腸微生物群分解為可吸收的低分子量酚類代謝物，而且還能通過調(diào)節(jié)腸道菌群，從而改善代謝性疾病癥狀[8-9]。

2.3 蔗糖的甜味特點

甜味是人類4種基本味覺之一。蔗糖具有可口愉悅的甜味，這是其最重要的功能性質(zhì)。如今被學(xué)界廣泛采納的甜味產(chǎn)生機制為甜味物質(zhì)受體G蛋白偶聯(lián)機制[10]。蔗糖進入口腔后，在溶液狀態(tài)下，與舌頭的味蕾接觸，刺激味蕾，激發(fā)一系列化學(xué)反應(yīng)通路，產(chǎn)生電信號傳入神經(jīng)系統(tǒng)，從而產(chǎn)生甜味的感覺。愉悅的甜味要求味道純正、反應(yīng)速度快，很快達到最高強度，而強度的大小要適當(dāng)，還能迅速消失。蔗糖的甜味符合上述特點，蔗糖的甜味純正，刺激味蕾1 s內(nèi)產(chǎn)生甜味感覺，并很快達到最高強度，約30 s后甜味消失，這種愉悅的甜味是大家所熟悉的。通過口含固體糖果，蔗糖會逐漸溶于唾液并刺激味蕾，糖水咽下后，蔗糖繼續(xù)溶解，新溶解的蔗糖繼續(xù)刺激味蕾，所以能夠享受到持久的甜味。

研究試驗表明：含糖濃度為10%～25%，這是大家喜愛的甜度，一般食品和飲料中的糖濃度常在這個范圍。在較低的溫度范圍內(nèi)，溫度對大多數(shù)糖的甜度影響不大；但果糖的甜度受溫度的影響卻十分顯著；在濃度相同的情況下，當(dāng)溫度低于40℃時,果糖的甜度較蔗糖大，而在大于50℃時，其甜度反比蔗糖小。蔗糖在50℃左右時甜味感最強。

3 蔗糖在醫(yī)藥中的應(yīng)用

3.1 蔗糖的民間醫(yī)用歷史

“甘蔗味甘平，無毒，主下氣和中，助脾氣，得大腸”，蔗糖對人體健康的裨益在古籍《名醫(yī)別錄》《本草綱目》等醫(yī)書早有記載。中國歷代醫(yī)書都肯定了蔗糖對人體的藥用療效及營養(yǎng)價值，中藥常用冰糖作藥引子。我國民間一直把蔗糖看作有益健康的補品，很多地方的婦女都有在產(chǎn)后用紅糖補養(yǎng)身體的習(xí)慣，民間長期的經(jīng)驗認為蔗糖具有解酒和解毒的作用。

3.1.1 蔗糖可促使口腔生津

早在20世紀(jì)70年代，就發(fā)現(xiàn)用蔗糖可以有效地解決人體脫水問題。在亞洲的印度、孟加拉、泰國，中美洲的哥斯達黎加和非洲等貧困地區(qū)，霍亂病仍然是十分嚴重的問題，尤以農(nóng)村為甚，估計每年約有500萬兒童因腹瀉脫水而死亡，特別是該地區(qū)霍亂流行時更是如此?？诤崽?，或蔗糖加上等量的食鹽，可以對嚴重脫水的兒童進行搶救，這是一個簡單易行，而又不花錢的有效方法。蔗糖對腹瀉引起的人體嚴重脫水，有著很好的理療作用。

3.1.2 蔗糖是維生素A的增強劑

在中美洲和南美洲的一些地區(qū)，缺乏維生素A的問題依然嚴重存在，缺乏維生素A會引起皮膚干燥、發(fā)育不良、夜盲癥以及對傳染病缺乏抵抗能力。20世紀(jì)60年代，中美洲巴拿馬的營養(yǎng)學(xué)家，為解決因缺乏維生素A對該地區(qū)人民健康產(chǎn)生的嚴重問題，企圖找到一種廉價、可行，又能使維生素A較長期地保留在體內(nèi)的辦法。研究人員發(fā)現(xiàn)：蔗糖是有效且實用的維生素A增強劑。為加強預(yù)防兒童因缺乏維生素A引起的疾病，有的國家甚至通過立法要求家庭必須消費一定量的蔗糖，以保證增強維生素A的作用。

3.1.3 蔗糖能增強人體對鐵質(zhì)的吸收

人體內(nèi)缺鐵，是全球普遍存在的健康問題，常導(dǎo)致缺鐵性貧血，會使進入人體組織中的氧氣量減少，因而使身體抵抗力減弱，體質(zhì)下降，影響工作效率，甚至還會使孕婦的死亡率增高。因此，采用一種簡單易行、價格低廉的辦法來提高對食品中鐵質(zhì)吸收是令人關(guān)注的問題。有營養(yǎng)學(xué)家在危地馬拉和委內(nèi)瑞拉進行過研究，發(fā)現(xiàn)蔗糖對鐵質(zhì)的吸收有明顯的增強作用，因而，可用于減少缺鐵性貧血。

3.1.4 蔗糖治療創(chuàng)傷的效果

蔗糖有著極好的治療傷口的功效。不少醫(yī)生早已發(fā)現(xiàn)，蔗糖不但能夠消除各種傷口的感染，而且在傷口愈合過程中也有良好的促進作用。不論對燒傷、潰瘍、槍傷、骨骼感染、傷口縫合、植皮手術(shù)等都有極好的療效。

Knutson R A及其同事在1981年發(fā)表的論文表明，通過5年時間研究了3000病例，結(jié)果是利用蔗糖和聚乙烯吡咯烷酮碘(Povidone-Iodine)能夠很好地治愈創(chuàng)傷包括嚴重的燒傷病人。蔗糖具有的這一功效是因為蔗糖能夠溶于傷口的組織中，降低水分活度，干預(yù)滲透作用，使微生物無法生長，從而抑制細菌生長，有助于傷口愈合。有些醫(yī)生還認為：蔗糖會提供傷口組織再生的營養(yǎng)成分，因此，經(jīng)蔗糖處理的傷口愈合之后，皮膚會恢復(fù)光滑。當(dāng)時，蔗糖是容易獲得且價格低廉的純凈物質(zhì)，人體容易適應(yīng)，不像抗菌素等藥物易產(chǎn)生過敏反應(yīng)。當(dāng)然，蔗糖治療創(chuàng)傷也不是萬能的，還需要根據(jù)實際病情，由醫(yī)生診斷，在缺醫(yī)少藥的情況可作應(yīng)急治療。

3.2 作為藥用輔料的應(yīng)用

藥用輔料是指生產(chǎn)藥品和調(diào)配處方時使用的賦形劑和附加劑，是除活性成分或前體以外，在安全性方面已進行合理的評估，一般包含在藥物制劑中的物質(zhì)。在作為非活性物質(zhì)時，藥用輔料除了賦形、充當(dāng)載體、提高穩(wěn)定性外，還具有增溶、助溶、調(diào)節(jié)釋放等重要功能，是可能會影響到制劑的質(zhì)量、安全性和有效性的重要成分[11]。

蔗糖是收錄在各國藥典中的藥用輔料，常作為甜味劑和黏合劑使用。蔗糖在藥用輔料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，常用于制備多種制劑，其中，用量最大的是糖漿劑。糖漿劑是指含有原料藥物的濃蔗糖水溶液，含蔗糖量不低于45%。此外，片劑中的口服普通片、咀嚼片、含片等，中藥制劑中的合劑、茶劑(塊狀茶劑)等都應(yīng)用了可觀數(shù)量的蔗糖。值得一提的是：蔗糖還作為凍干保護劑使用。在冷凍干燥中，通常需在凍干藥液中加入某些輔料以提高凍干制品的質(zhì)量，所加入的輔料統(tǒng)稱為凍干保護劑[11]。蔗糖常作為生物大分子藥物(如蛋白質(zhì)[12]等)的凍干保護劑使用。

3.3 作為生產(chǎn)藥用輔料的原料

3.3.1 蔗糖八醋酸酯

蔗糖八醋酸酯是由蔗糖在催化劑存在下與醋酸酐酯化制得，是一種苦味劑。它的作用是添加于某些不能口服的藥物中，使藥物產(chǎn)生強烈的苦味，以防誤服。例如，某些兒童用外用藥，兒童會因好奇而舔舐用藥后的部位，在添加蔗糖八醋酸酯后，兒童就會感受到苦味而不再舔舐。

3.3.2 蔗糖丸芯

蔗糖丸芯是由蔗糖和淀粉及其他輔料制成的白色或類白色球形小丸，是一種載體材料，常用于緩釋、控釋、腸溶等微丸制劑載體，其主要參數(shù)是蔗糖含量和粒徑。

3.3.3 蔗糖硬脂酸酯

蔗糖硬脂酸酯為蔗糖的硬脂酸酯混合物，為白色至淡黃褐色塊狀固體或粉末，無臭或略有臭。按單酯在總酯中的相對含量，主要成分為蔗糖硬脂酸酯S-3、S-7、S-11和S-15，常作增溶劑和乳化劑等使用，特別適用于配制脂溶性難溶物質(zhì)制劑和對皮膚黏膜無刺激的軟膏等[13]。

3.3.4 三氯蔗糖

三氯蔗糖是以蔗糖為原料，用三個氯原子選擇性取代三個羥基而制得，為白色或類白色結(jié)晶性粉末，常作為甜味劑使用。與蔗糖不同的是，三氯蔗糖沒有黏合性，只能作為甜味劑使用，其甜度是蔗糖的600倍。另一方面，三氯蔗糖在人體內(nèi)不參與代謝，不被人體吸收，更適合作為治療心血管病和糖尿病藥物的甜味劑。

3.3.5 可壓性蔗糖

可壓性蔗糖是由蔗糖與其他輔料(如麥芽糊精、淀粉、轉(zhuǎn)化糖和適當(dāng)?shù)闹鲃?共結(jié)晶或干法制粒制得的白色或類白色結(jié)晶性粉末或微小顆粒，其蔗糖含量為95%～98%，常作為甜味劑或稀釋劑使用。由于蔗糖晶體顆粒大，不易壓縮，流動性差，硬度大，如果用于壓制片劑則會出現(xiàn)片劑斷裂、片重不均勻等問題[14]。通過物理改性的方式，將蔗糖加工成可壓性蔗糖，將易于直接壓縮壓制片劑。

3.3.6 卡波姆均聚物

卡波姆均聚物是以非苯溶劑為聚合溶劑的丙烯酸鍵合烯丙基蔗糖或季戊四醇烯丙醚的高分子聚合物，含羧酸基為56%～68%，為有特征性微臭的白色疏松粉末，是作為軟膏基質(zhì)和釋放阻滯劑使用。黏度是其主要的參數(shù)，決定了其具體的適用制劑。

3.3.7 焦糖

焦糖是以碳水化合物(如蔗糖、葡萄糖等)為主要原料，經(jīng)加熱處理制得，是微有特臭的暗棕色稠狀液體，作為著色劑使用。根據(jù)依從性需要或其他考慮，可在片劑、顆粒劑、散劑等制劑中添加焦糖將顏色變深變黑。

3.4 作為生產(chǎn)藥物的原料[15]

3.4.1 硫糖鋁

硫糖鋁是蔗糖硫酸酯的堿式鋁鹽，是一種抗酸藥、胃黏膜保護劑，其劑型包括口服混懸液、分散片、咀嚼片和膠囊。在酸性環(huán)境下，硫糖鋁可解離出硫酸蔗糖復(fù)合離子，復(fù)合離子聚合成不溶性的帶負電荷的膠體，能與潰瘍或炎癥處帶正電荷的蛋白質(zhì)滲出物相結(jié)合，形成一層保護膜，促進潰瘍的愈合。硫糖鋁還具有吸附胃蛋白酶、中和胃酸、膽汁酸的作用，并能促進內(nèi)源性前列腺素E的合成以及吸附表皮生長因子，使之在潰瘍或炎癥處濃集，有利于黏膜再生。主要用于像胃潰瘍、十二指腸潰瘍、慢性胃炎等消化系統(tǒng)疾病。

3.4.2 右旋糖酐

右旋糖酐是蔗糖經(jīng)腸膜狀明串珠菌L-M-1226號菌(Leuconostoc mesenteroides)發(fā)酵后生成的高分子葡萄糖聚合物，是一種血漿代用品。根據(jù)其重均分子量(Mw)范圍分為右旋糖酐20、40、70，其范圍分別是16000～24000、32000～42000、64000～76000。主要制劑是葡萄糖注射液和氯化鈉注射液，常用于糾正或預(yù)防血漿、全血容量缺乏引起的循環(huán)功能不全，也能用于治療休克、預(yù)防手術(shù)后靜脈血栓形成、血管栓塞性疾病等。

3.4.3 右旋糖酐鐵

右旋糖酐鐵是氫氧化鐵與重均分子量為5000～7500的右旋糖酐的絡(luò)合物，其含鐵(Fe)應(yīng)不少于25%，是一種抗貧血藥，主要制劑是右旋糖酐鐵片和注射液。鐵是紅細胞中血紅蛋白的組成元素。缺鐵時，紅細胞合成血紅蛋白量減少，致使紅細胞體積變小，攜氧能力下降，形成缺鐵性貧血。使用右旋糖酐鐵可補充鐵元素，糾正缺鐵性貧血。

4 蔗糖在食品中的應(yīng)用

4.1 作為食品或食品配料的效用

食糖/蔗糖是常用的食品或食品配料。蔗糖是一種可發(fā)酵的糖類，100份蔗糖可轉(zhuǎn)化為105.3份可發(fā)酵單糖，工業(yè)上可生產(chǎn)酒精、朗姆酒、味精、檸檬酸、酵母等眾多發(fā)酵產(chǎn)品。蔗糖可用于賦形劑或膨松劑，能夠增加食品的風(fēng)味。如蔗糖用于制面包——降低水的活性——改善保藏性能——減慢霉菌的侵入——改進松軟度——轉(zhuǎn)化糖使面包表面呈棕色；用于制餅和曲奇——提高蛋白的凝結(jié)溫度——延遲淀粉膠化——使成品松化大塊——控制水化和結(jié)構(gòu)——控制水分含量(濕潤劑)；在制軟飲料中，蔗糖可改進口感——增加香味——保持香味。蔗糖的主要功能是提供能量、提供甜味、保鮮作用、美拉德反應(yīng)與斯特勒克降解和焦糖化反應(yīng)等。

4.1.1 提供甜味

食糖/蔗糖是最常用的甜味料，應(yīng)用非常廣泛，有關(guān)對蔗糖甜味的研究也較全面系統(tǒng)，包括與其他糖類的相對甜度比對(表2)、與其他糖類的濃度和甜度的相對關(guān)系(表3)等。蔗糖是工業(yè)上產(chǎn)量最大的甜味料，但不是最甜的糖，甜度不及果糖。表1數(shù)據(jù)為相對甜度，蔗糖的甜度為1.0，果糖的甜度為蔗糖的1.5倍。

表2 幾種糖的相對甜度

表3 相等甜度的糖溶液濃度

蔗糖的甜度受到若干因素的影響，影響最大的是濃度。糖液的濃度高，則甜度高，這是大家熟知的，但是不同品種的蔗糖，其甜度隨著濃度增高而增高的程度存在差別，蔗糖甜度隨濃度增高的程度低于其他糖品。表2為幾種糖溶液具有相等甜度的濃度(重量百分率)比較，如表中數(shù)據(jù)所表示，蔗糖溶液甜度隨濃度增加的程度小于葡萄糖，在較低的濃度，蔗糖的甜度大于葡萄糖；但隨著濃度的增加，而差別有所減少。

濃度為10.0%的蔗糖溶液的甜度等于濃度為12.7%的葡萄糖溶液；濃度為20.0%的蔗糖溶液的甜度等于濃度為21.8%的葡萄糖溶液；濃度為30.0%的蔗糖溶液的甜度等于濃度為31.5%的葡萄糖溶液；在40.0%及以上濃度的，二者的甜度相等。所以，一般常說的蔗糖甜度比葡萄糖高只是低濃度范圍內(nèi)的情況。

4.1.2 食品保藏

糖漬是一種食品保藏技術(shù)，是食品原料排水吸糖過程，糖液中糖分依賴擴散作用進入組織細胞間隙，在通過滲透作用進入細胞內(nèi)，最終達到要求含糖量。糖漬所用的糖一般是蔗糖，可加工出蜜餞類、果脯類、涼果類、話梅類、果糕類等蜜餞食品[16]。高濃度蔗糖溶液是微生物的脫水劑，具有較高的滲透壓(見表4)，可使微生物細胞脫水收縮，發(fā)生生理干燥而無法活動。蔗糖溶液可降低平衡相對濕度(ERH)，降低水的活性增加滲透壓。蔗糖濃度要超過50%才具有脫水作用而抑制微生物活動，但對有些耐滲透壓強的微生物，如霉菌和酵母菌，糖濃度要提高到75%以上時，才能抑制其生長。同時，氧氣在高濃度蔗糖溶液的溶解度較純水中的低，糖濃度越高，氧的溶解度越低，所以，原料在糖液中浸漬會因氧含量少而有利于制品的色澤、風(fēng)味等的保存，同時增強對好氧微生物的抑制能力。

表4 蔗糖溶液的滲透壓

4.1.3 美拉德反應(yīng)與斯特勒克降解

美拉德反應(yīng)是指食品中的氨基化合物(蛋白質(zhì)、各種氨基酸)和羰基化合物(還原糖類)在加熱時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成類黑色素，使食品變?yōu)楹稚?。而食品的風(fēng)味(香味)則是美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物——還原酮類物質(zhì)與食品中未受損的氨基酸反應(yīng)，使氨基酸經(jīng)過脫羧、脫氨作用成為少一個碳原子的醛，即斯特勒克降解作用，就是這些醛決定著食品的特殊風(fēng)味[17]。

蔗糖不能發(fā)生美拉德反應(yīng)，但有部分蔗糖會在食品加工過程中被水解成葡萄糖和果糖，而這兩種糖都能發(fā)生美拉德反應(yīng)。研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)：食品中含的游離氨基酸種類及其含量不同，每一種氨基酸與糖一起加熱，都會分別產(chǎn)生各自特殊的醛，而形成特有的風(fēng)味，并且已在模擬體系中成功地得到了與真實食品相似的香味，表5列舉了一種氨基酸與糖在簡單的條件下加熱時所產(chǎn)生的風(fēng)味類型。

表5 氨基酸與糖1:1混合物加熱到不同溫度產(chǎn)生的香型

一般食品不經(jīng)過任何預(yù)處理，產(chǎn)生的香味比較弱，因為原料中游離的氨基酸往往不多或糖分也不足。通過以上研究發(fā)現(xiàn)，為加強食品的風(fēng)味，可以通過發(fā)酵或添加蛋白水解酶類物質(zhì)，或直接在食品中添加氨基酸、蔗糖，控制好加熱的條件來增強食品的香味與色澤，從而改變或改善食品的風(fēng)味。因而是食品工業(yè)重要的添加劑，并已制訂了相關(guān)的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。近年來，隨著計算機技術(shù)在食品工業(yè)的普及，電子模擬調(diào)控技術(shù)的不斷完善，為生產(chǎn)特殊風(fēng)味食品提供了適用于規(guī)模化、系列化生產(chǎn)的配套技術(shù)。

4.1.4 焦糖化反應(yīng)

焦糖化反應(yīng)是糖類在沒有含氨基化合物存在的情況下，加熱到熔點以上的高溫，因糖類發(fā)生脫水與降解產(chǎn)生的褐變反應(yīng)。蔗糖在高溫下，隨著反應(yīng)進程會產(chǎn)生糖酐、焦糖酐、焦糖烯和焦糖素等物質(zhì)，其色澤會逐步加深，并產(chǎn)生一定的苦味。

4.2 作為生產(chǎn)食品添加劑的原料

蔗糖能作為八乙酸蔗糖酯、蔗糖脂肪酸酯、三氯蔗糖、焦糖色、蔗糖聚丙烯醚、異麥芽酮糖等6種GB 2760收錄的食品添加劑的生產(chǎn)原料。這些食品添加劑和中國藥典收錄的藥用輔料有部分重合。

4.2.1 八乙酸蔗糖酯

即藥典收錄的蔗糖八醋酸酯，在食品添加劑中屬于食品用合成香料，未有單獨的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在《GB 29939-2020 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品用香料通則》中要求含量≥97%，而藥典則詳細規(guī)范其多項指標(biāo)。八乙酸蔗糖酯作為苦味劑，僅在食品中少量使用。

4.2.2 蔗糖脂肪酸酯

與藥典收錄的蔗糖硬脂酸酯類似，但不完全相同。食品添加劑蔗糖脂肪酸酯是以蔗糖和食用油脂或脂肪酸為主要原料經(jīng)酯化并精制而成[18]，并未要求脂肪酸的具體成分。而藥典則要求必須是硬脂酸，即十八烷酸，是一種具體的物質(zhì)。蔗糖脂肪酸酯常作為乳化劑使用，同時也可以在制糖工藝或豆制品加工工藝中作消泡劑使用[19]。

4.2.3 三氯蔗糖

食品添加劑三氯蔗糖要求鉛含量≤1 mg/kg[20]，而藥用級則要求重金屬≤10 mg/kg[11]。這里的重金屬是指在規(guī)定實驗條件下能與硫代乙酰胺或硫化鈉作用顯色的金屬雜質(zhì)，所以不僅能檢測出鉛，還能檢測出鎘、汞等多種重金屬。三氯蔗糖是唯一一種以蔗糖為原料的化學(xué)合成甜味劑，已在食品中廣泛應(yīng)用。

4.2.4 焦糖色

與藥典中的焦糖類似，兩者均通過多項指標(biāo)保證其質(zhì)量[11，21]。焦糖色根據(jù)不同生產(chǎn)方法分為4種，分別是加氨生產(chǎn)、苛性硫酸鹽、普通法和亞硫酸銨法，均為著色劑[19]，在醬油、飲料、酒類等食品中廣泛應(yīng)用。

4.2.5 蔗糖聚丙烯醚

蔗糖聚丙烯醚是以蔗糖和環(huán)氧丙烷為原料加工制得[22]，是發(fā)酵工藝和制糖工藝的消泡劑。在制糖過程中，其具體用法是添加在丙糖膏煮制過程，以增加罐內(nèi)糖膏流動度，降低糖膏和糖分子晶體之間界面能量，較容易與糖晶體結(jié)合，加快結(jié)晶、縮短煮糖時間，提高出糖率。

4.2.6 異麥芽酮糖

異麥芽酮糖是以白砂糖為原料，經(jīng)蔗糖異構(gòu)酶轉(zhuǎn)化，再經(jīng)濃縮、結(jié)晶、分離而得[23]，是一種甜味劑，甜度約蔗糖的一半，甜味風(fēng)格與蔗糖基本相同，幾乎不能被口腔內(nèi)引起蛀牙的微生物利用，而分解吸收速率緩慢，GI值僅32，是適合糖尿病人使用的甜味劑。

4.3 作為生產(chǎn)食品營養(yǎng)強化劑、益生元的原料

通過生物催化轉(zhuǎn)化技術(shù)或微生物發(fā)酵技術(shù)可將蔗糖轉(zhuǎn)化為多種高附加值產(chǎn)品[24]。以下將介紹部分較成熟的產(chǎn)品。

4.3.1 低聚果糖

低聚果糖是一種食品營養(yǎng)強化劑，是以菊苣(或菊芋)為原料，經(jīng)部分酶水解或膜分離、提純、干燥等工藝制得的蔗果三糖(GF2)至蔗果八糖(GF7)以及果果二糖(F2)至果果八糖(F3)的混合物，或以蔗糖為原料經(jīng)來源于黑曲霉或米曲霉的β-果糖基轉(zhuǎn)移酶作用，經(jīng)提純、干燥等工藝制得的蔗果三糖(GF2)至蔗果六糖(GF3)的混合物[25]。所謂食品營養(yǎng)強化劑，是指為了增加食品的營養(yǎng)成分(價值)而加入到食品中的天然或人工合成的營養(yǎng)素和其他營養(yǎng)成分。低聚果糖作為食品營養(yǎng)強化劑僅能用于調(diào)制乳粉(僅限兒童用乳粉和孕產(chǎn)婦用乳粉)中，使用量應(yīng)≤64.5 g/kg[26]。

4.3.2 低聚異麥芽糖

低聚異麥芽糖是一種不易被人體消化的葡萄糖基通過不規(guī)則連接構(gòu)成的短鏈低聚糖，是公認的具有益生元潛力并對健康有益的功能性食品成分。按現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)來看，低聚異麥芽糖是一種淀粉糖產(chǎn)品[27]，但已有研究表明可通過右旋糖酐蔗糖酶和右旋糖酐酶雙酶轉(zhuǎn)化蔗糖制備低聚異麥芽糖[28]。

4.3.3 肌醇

肌醇，別名維生素B8，具有調(diào)節(jié)離子通道通透性、轉(zhuǎn)錄-翻譯、代謝通量等方面的多種生物學(xué)功能，是一種營養(yǎng)強化劑。根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)，可在調(diào)制乳粉(僅限兒童用乳粉)、果蔬(肉)汁飲料、風(fēng)味飲料、特殊膳食用食品等添加。肌醇一般由植酸鈣鎂水解生成[29]，但近年來有研究利用包含嗜熱蔗糖磷酸化酶、葡萄糖磷酸變位酶、肌醇1-磷酸合成酶和肌醇單磷酸酶的四酶途徑，將蔗糖轉(zhuǎn)化為肌醇[30]。

5 結(jié)語

蔗糖是天然綠色營養(yǎng)食品，對人類的營養(yǎng)和健康起了重要作用。在物資匱乏、醫(yī)學(xué)落后的年代和地區(qū)，蔗糖為人們提供大量能量，甚至作為藥物輔助治療多種疾病。隨著醫(yī)藥科學(xué)的發(fā)展，蔗糖仍作為藥用輔料和原料發(fā)揮著重要作用。除了提供能量和令人愉悅甜味外，蔗糖也作為食品保藏、風(fēng)味物質(zhì)前體等特殊作用被廣泛應(yīng)用。蔗糖的下游產(chǎn)品，包括多種食品添加劑、食品營養(yǎng)強化劑、益生元等，進一步擴大了蔗糖在食品領(lǐng)域的應(yīng)用廣度和深度。

適量吃糖有益健康。但常言道：“過猶不及”，任何再好的食物也不能多吃，吃糖也并不例外。2015年世界衛(wèi)生組織發(fā)布《指南：成人和兒童糖攝入量(Guideline: sugars intake for adults and children)》對游離糖(指在食品中添加的單糖和雙糖以及天然存在于蜂蜜、糖漿、果汁和濃縮果汁中的糖分)攝入量提供建議[31]，成人和兒童每天游離糖攝入量必須控制在當(dāng)日攝入總能量的10%以下，推薦目標(biāo)是5%以下。以輕體力勞動健康成年男子每日能量推薦攝入量2400 kcal為例，達到5%目標(biāo)，則每天食糖攝入量控制在30 g以下。2022年出版的《中國居民膳食指南（2022）》[32]推薦控制添加糖的攝入量，每天不超過50 g，最好控制在25 g以下。