功能性甜味劑的分類及研究進(jìn)展

◎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。因為糖類作為甜味劑容易引發(fā)齲齒、導(dǎo)致肥胖、高血脂、動脈硬化和糖尿病等病癥，增加血液酸度和血液粘度，故消費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，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、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)后不會引起血糖波動，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)食品添加劑組委會也指出如果食用較多的糖醇，會導(dǎo)致腹瀉問題的產(chǎn)生，停止食用后癥狀就會消失。

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；其缺點是甜度低，且高濃度時容易產(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，溫度較低時和砂糖的甜味相近，但它的相對甜度在溫度較高時較低，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；其缺點是攝入會產(chǎn)生熱能且價格較為昂貴，木糖醇也容易結(jié)晶，所以不能單獨用以生產(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時穩(wěn)定，低于3時加熱緩慢分解；其缺點是生產(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，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、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，不會引起血糖值和胰島素水平變化等優(yōu)點，同時，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，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2000千卡熱量計算），而現(xiàn)實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）