新型甜味剂——木糖醇，本文主要内容关键词为：甜味剂论文,木糖醇论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、走入生活的木糖醇
近几年一种新型的甜味剂木糖醇悄悄地走入生活，进入人们的视野，许多进口或国产的口香糖都采用了木糖醇作为甜味剂，在其产品包装上注明“无糖型植物甜味剂——木糖醇”，随着木糖醇在生活、医药和化工生产中的广泛应用，人们不禁问我们已经有了蔗糖、果糖等甜味剂，为什么还要开发其代替品，木糖醇有什么优良的性能呢？要回答这个问题还得从蔗糖说起。
许多人对甜味情有独钟，甜味可以取悦口舌，使人心情愉快。人们在生活中获得甜味，大多依靠食糖，而蔗糖是最常用的一种食糖，因而蔗糖在人们的生活中有着非常重要的地位。蔗糖是人们喜爱的一种食品，它既可以改善主副食的风味，又能增进人体健康。世界各国蔗糖的消费量越来越大，但是过多吃蔗糖，会给身体带来坏处。吃蔗糖过多容易引起龋齿。高血压病人吃糖或含糖太高的食物，血脂上升加快。糖尿病患者更不能吃糖。基于这些原因，为了让人们毫无顾忌的吃到可口的甜味，并不担心患龋齿、血脂血糖升高，科研人员研究开发蔗糖替代品的工作一直没有停止。经过各国科研人员的辛勤努力，许多非糖甜味剂被开发出来，其中木糖醇是一种非常理想的替代品，木糖醇由此引起了人们的关注，越来越多的被广泛应用，悄然走进了人们的生活。
二、木糖醇的理化性质
1890年木糖醇被德国科学家发现，并首先用做糖尿病人的甜味剂。木糖醇广泛存在于各种水果和蔬菜中，只是含量很少。如按每100g干物质计算，香蕉和菠萝中含木糖醇21mg，胡萝卜中含86.5mg，洋葱含89mg，莴苣含131mg，南瓜含96.5mg，菠菜含107mg，卷心菜含94mg，草莓含360mg。1962年科学家证明人体中也存在木糖醇。它是糖类代谢过程的中间产物，通常每100mL血液中含有0.03mg～0.06mg的木糖醇。
木糖醇是白色粉末状结晶，外观像绵白糖。它的化学式为C[，5]H[，12]O[，5]，相对分子质量为152.15，结构式如图1所示。
图1
1.甜味度
木糖醇是所有健康糖醇中甜度最高的，相当于蔗糖，如图2所示。木糖醇在低温下甜度更高，随温度的下降，甜度有上升趋势，如图3所示。
图2
图3
2.溶解性
在人体体温附近时，木糖醇比蔗糖更易溶解（如图4所示）。木糖醇的溶解热较山梨醇更多（如图5所示），可产生强烈的清凉感。
图4
图5
3.水分活性
木糖醇的水分活性比山梨醇的水分活性低（如图6所示），能提高食品的保存性。
图6
木糖醇在口腔内不被细菌发酵利用，不产生酸，能有效防止龋齿。如图7所示。从木糖醇的理化性质上看，木糖醇是一种理想的蔗糖代替品，它具有甜味足，溶解性好，防龋齿，适合糖尿病患者的优点。
图7
三、木糖醇的医用价值
1.防止龋齿
据全国口腔健康流行医学抽样调查，我国有一半人患有龋齿。龋齿总数约为20亿颗，其中5岁儿童的龋齿发病率为77％，平均每个孩子有5颗坏牙，另有63％的35岁～44岁中年人患有龋齿，65％的65岁～74岁老年人患有龋齿，龋齿已成为口腔常见病、多发病之一。龋齿的产生是因为人们经常食用蔗糖或含糖高的食物，残余在口腔中的蔗糖在细菌的作用下产生酸性物质，从而使矿物质流失，腐蚀蛀坏牙齿，形成龋齿。经常食用木糖醇能有效的防止龋齿，医学工作者曾做过试验，把受试者分为食用木糖醇、蔗糖和果糖3个组，经过2年的试验，发现食用木糖醇的小组龋齿率比食用蔗糖的小组少90％，果糖组比蔗糖组少30％～40％，在此实验的基础上实验人员对早期龋齿患者进行食用木糖醇口香糖的试验，每天吃3～7片约10g木糖醇，经一年试验，龋齿的早期损坏恢复了，龋齿的发展停止了。木糖醇能防止龋齿是由于木糖醇在口腔中不会被细菌发酵利用，形成酸性物质使牙齿的矿物质流失，导致龋齿。它不能绐细菌提供生存的营养，能抑制细菌的增长，根据中华口腔医学会口腔预防专业委员会副主任委员、全国牙防组成员胡德渝教授介绍：含有木糖醇的无糖口香糖的护齿作用主要源于唾液，咀嚼无糖口香糖，可以大大增加唾液流量，而唾液能中和口腔内的酸性物质，其含有的丰富矿物质还可帮助牙齿的再矿化，参与牙齿脱矿部位——小龋斑的早期修复。
2.降低血糖
木糖醇进入人体内不需要胰岛素的帮助就可以透过细胞膜被吸收利用，并且不增加血糖和尿糖。食用木糖醇后12小时以内，有50％～60％的木糖醇氧化生成二氧化碳和水，放出热量，被人利用。有2％～10％从尿和粪便排出，有20％～30％以肝糖元或其他中间产物存在体内，不会增加血糖值。木糖醇还能适当地刺激胰脏少量分泌。临床实验表明，木糖醇能代替部分降糖药物单独使用。国外临床实验证明，糖尿病患者每天将木糖醇调入牛奶、豆浆等食品或用温水冲服30g，可以补充体内糖分。用木糖醇加工的奶糖、巧克力、果干等食品，既可以解决糖尿病患者不能吃糖或甜食的精神痛苦，减轻疾病，增强体力，调节饮食，同时还能减轻口渴、饥饿、尿频的“三多”症状。
3.木糖醇的其他保健功能
木糖醇能调节人体脂肪代谢，降低血液中游离脂肪酸的含量，从而减少脂肪组织的形成，其低热性不会提高人体脂肪贮存的脂蛋白脂肪酶的活性，可降低体内脂肪的积蓄。实验证明长期食用木糖醇能降低体重，在美国木糖醇已经用于治疗肥胖症，并取得了一定的疗效。
木糖醇还能促进肝糖元的合成，降低转氨酶，提高葡萄糖的氨基酸利用率，使肝脏受到保护和修复。木糖醇还能消除血液中有害酮体的生成，可以作为抗酮药物。木糖醇可以促进肠道内有益菌群的增殖，达到调节肠胃功能的作用，木糖醇作为新型改善肠胃功能的功能因子，有很高的功能活性，是一种有前途的功能性添加因子。
由于木糖醇的优良性能，它被广泛应用于食品、酒类、饮料等，1973年被国际食品添加剂会议正式列为A级食品添加剂。
四、木糖醇的生产
目前木糖醇的生产主要是从玉米芯中提取，其过程为：
（1）玉米芯的选择：选用白色玉米芯做原料。
（2）水解：玉米芯含多缩戊糖36％～40％，水解就是将以多缩戊糖为主组成的纤维素，在酸的催化作用下裂解并与水结合生产糖的过程。水解作用的设备主要是水解釜。首先进行预处理，将玉米芯投入水解釜内，然后加水在100℃的温度下，蒸60min，把水排除，再用0.1％稀硫酸处理。
经酸预处理后的玉米芯，进入水处理阶段（即水解）。工业生产上多采用低压水解法。低压水解法的控制条件为硫酸浓度1％，水解温度120℃，水解时间4h。玉米芯的水解产糖率可高达33％以上。
（3）中和：水解液含硫酸约0.6％～0.8％，pH为1左右。中和处理的目的是除去水解液中的无机酸。中和方法一般采用碳酸钙法。首先把水解液注入中和缸，然后加温，当温度升到75℃～80℃时，边搅拌，边加入碳酸钙乳液，直到pH为2.3～3.0为中和点（控制适当中和点是本工序的关键所在）。为使中和后生成的硫酸钙充分沉淀，需保温养晶1h，最后通过压滤机滤除硫酸钙渣。
（4）蒸发：中和脱酸后的糖液浓度为5％，需通过减压蒸发，使糖液浓度提高到30％～35％，蒸发周期为7h～9h。
（5）脱色：浓缩后的糖浆色泽较深，需要进行脱色处理。常压操作采用活性炭脱色法，活性炭用量一般为糖液的10％。脱色时先把糖浆温度提高到75℃～80℃，pH控制在2.5左右，然后加活性炭，活性炭在酸性条件下脱色效果很好，脱色后物料透明度可达30％～40％。
（6）离子交换：这道工序的目的是为了进一步净化糖浆，处理后物料纯度可达95％～97％，使糖浆呈五色透明状，净化周期约为28h。
（7）加氢处理：离子交换后的净化糖液，需进行加氢处理。加氢处理即为木糖的醛基在催化剂的作用下，升温加压氢化，转变为羟基的反应，从而使木糖转化为木糖醇。
（8）浓缩、结晶、分离：氢化液含醇浓度一般低于15％，并带有少量催化剂细末，需先过滤，再蒸发浓缩。浓缩到含醇为86％即可出料，压入结晶机。当温度降到64℃左右加入适当晶种，慢慢搅拌助晶，每小时降温1℃，直到比室内温度稍高时，即可分离取得成品。
（9）母液的回收：母液为结晶分离出成品后的副产品。每吨成品可得母液1吨。母液含杂质较多，纯度低，粘度大，呈褐黄色，其中除大部分为木糖醇外，还含有少量的阿拉伯醇、山梨醇、甘露醇等杂醇，仍有一定的经济价值。母液再经净化处理，重新浓缩结晶，收率可达到母液的25％～30％，其纯度符合质量要求，只是养晶时间长，晶粒细。
中国自60年代起，相继在吉林市、保定市、铜川市、开化市建设了木糖醇生产设备。随着人民生活水平的提高和多样化食品的出现，国外、国内对木糖醇将有较大的需求，开发木糖醇的生产是很有前途的。