木糖醇的功能和发展以及在食品中的应用.doc

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1、木糖醇的特性和食品中应用以及发展前景罗义媛（重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆 ）摘要：介绍了木糖醇的各种特性；木糖醇广泛用于口香糖、糖果、巧克力、酸奶、饮料、焙烤食品、酒类等多种食品中，并可以替代食糖用于餐饮中；木糖醇的发展前景。关键词：木糖醇；特性；食品；应用；发展前景LUO Yi-yuan(College of Environmental and Biological Engineering,Chongqing Technology and Business University,Chongqing )Abstract: This article introduced xylitol

2、each characteristic. Therefore, xylitol can be widely used in chewing gums, candies, chocolate, yogurt, beverages, baking food and wines ect it can also be used in dishes instead of sugar . 木糖醇(Xylitol) , 又称为戊五醇, 是一种天然存在的五碳糖醇。外观为白色结晶或结晶性粉末,味甜,无臭味,极易溶于水,微溶于乙醇和甲醇。溶于水吸热 ,所以固体形式在口中会产生愉快的清凉感。木糖醇是一种天然功能性甜

3、味剂，它不仅甜度与蔗糖相近， 而且还具有一定的生理活性作用；木糖醇是人体葡萄糖代谢过程中的正常中间产物，成年人每天正常代谢可产生木糖醇 5 15 g，在水果蔬菜中也有少量存在；作为填充型甜味剂的木糖醇以其高甜度、可赋予食品结构和体积、具有多种功能特性而被作为蔗糖最佳代用品广泛应用于各类无糖糖果、低能量食品的加工中。1 木糖醇的特性1.1 是糖类代谢的中间体木糖醇是人体糖类代谢的正常中间体,它的代谢不同于一般糖类 ,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 h 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

4、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 ,并且不会增加血糖值1 。木糖醇还能适当的刺激胰脏少量分泌。研究表明 ,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 30 g ,可以补充体内糖份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、尿频等症状。1.2 有防龋齿的特性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。龋齿的产生是因为人们经常食用蔗糖或含糖高的食物 ,残

5、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。体外和小鼠中的初步实验已经证明:口腔中有木糖醇时 ,他不仅阻止菌落向龋齿斑的转化 ,而且选择性的削弱变形链球菌的毒素因子2 。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。它不能给细菌提供生存的营养 ,能抑制细菌的增长 ,研究证明木糖醇作为甜食品中糖的替代品时 ,其防龋齿率达90 %3。木糖醇的防龋齿特性在所有的甜味剂中效果最好，首先是木糖醇不能被口腔中产生龋齿的细菌发酵利用，抑制链球菌生长及酸的产生4;其次它能促进唾液分泌，减缓PH 值下降，减少

6、了牙齿的酸蚀，防止龋齿和减少牙斑的产生，可以巩固牙齿。与多羟基化合物甜味剂相比较 ,木糖醇最有效抑制龋齿的发生;并且 ,甜味剂的添加和加工方法其效果影响很大5但是 ,木糖醇对已经患有龋齿的成年人 ,不具有抑制细菌代谢物在牙齿上的沉积6 。1.3 作为能量来源木糖醇可作为非肠道营养的能量来源7,非肠道营养就是一种流动的能量、 营养和电解质平衡溶液 ,它能提供能量、 氨基酸和无机盐等。对于病人 ,特别是手术后的病人 ,其体内内分泌平衡系统被破坏 ,葡萄糖代谢减弱。因此 ,当非肠道注入葡萄糖液时 ,不能立即建立新的平衡体系 ,有时会使病人出现昏迷、 浮肿、 脱水等不良现象。而用木糖醇代替葡萄糖供给能

7、源 ,可避免这些不良现象。另外 ,木糖醇能促进肝糖的合成 ,改善患者的肝功能 ,具有抗脂肪肝、 双歧菌增殖及消除血中酮体等作用。木糖醇是人类代谢的正常中间体 ,它的生理功能有待于进一步研究8 。1.4 有缓泻作用口服木糖醇以后，其被肠壁吸收速度比其他糖类缓慢得多，因此初服者，特别一次服较多的，会产生轻度的腹泻。利用这个特性，木糖醇可作为缓泻药物使用9 ，只要每次口服木糖醇几十克，没有任何痛苦和副作用，就可以顺利通便。1.5 有改善肝功能特性木糖醇能促进肝糖元合成，血糖不会上升，对肝病患者有改善肝功能和抗脂肪肝的作用，治疗乙型迁延性肝炎、乙型慢性肝炎及肝硬化有明显疗效，是肝炎并发症病人的理想辅助

8、药物10；加食木糖醇组在恢复肝功能等方面有一定的作用，对病人的脂肪肝、高脂血症也有改善作用，其临床症状、肝功能、血脂均有改善，说明木糖醇对辅助护肝调脂有着一定的作用.1.6 调节肠道的作用现在我国又发现木糖醇还具有双歧杆菌的增殖效果9，这必将对今后木糖醇扩大消费有良好的促进作用。北京联合大学组织进行的动物试验表明，木糖醇和低聚糖类相似，也有明显改善小鼠胃肠功能的效果。木糖醇在动物肠道中滞留，具有缓慢吸收作用，可促进肠道内有益菌群即双歧杆菌的增殖。按测算，每人每天服用木糖醇15g 左右，即可达到调节肠道功能作用11。2 木糖醇在食品中的应用12-16由于木糖醇在体内的代谢与胰岛素无关,故应用于糖

9、尿病患者食品的生产。木糖醇在口中有清凉感 ,同时在口中不被细菌发酵生成乳酸 ,对微 生物是不良的培养基 ,所以不龋齿 ,可用于制作口香糖。木糖醇做为食糖代用品具有独特的优点 ,木糖醇在食品加工时不会因加热而发生 “美拉德”褐变反应 ,这因为木糖醇与糖类不同 ,没有醛基 ,不会和氨基酸发生反应使食品色泽加深。木糖醇不受酵母菌和细菌的作用、 不霉变 ,可延长食品的保存期。所以木糖醇广泛应用在口香糖、糖果、 巧克力、酸奶、饮料、焙烤食品、酒类等制品中17- 18。2.1 在口香糖中的应用木糖醇的甜度与蔗糖一样 ,又能防止龋齿 ,现在流行世界的无糖口香糖就是用木糖醇等糖醇类替代蔗糖生产。口香糖中含有

10、50%70%的蔗糖 ,蔗糖既是甜味剂又是填充剂 ,用木糖醇代替蔗糖制作口香糖 ,吃时甜味相同 ,有明显的清凉感 ,但木糖醇黏度小于蔗糖 ,会使产品体积减小 ,故需要加入阿拉伯胶来调整。所用的木糖醇必须是粉末状的 ,需要颗粒大小均匀一致 ,与通常粉末状蔗糖粒度大致相同。由于木糖醇的熔点较低 ,在通常无冷却装置的粉碎机中粉碎时 ,有可能出现结块现象 ,必须注意克服。2.2 在糖果中的应用普通的硬糖通常含有蔗糖和葡萄糖浆 ,后者能阻止结晶的出现 ,而使产品成为一种非结晶透明的固体。低能量糖果已成为当今国际糖果市场的消费热点和开发重点 ,用木糖醇作为填充型甜味剂代替蔗糖生产糖果 ,无需另外添加阿斯巴甜

11、和糖精类强力甜味剂 ,制造过程中不会产生沸腾现象 ,且重结晶所需的空间、 设备、 时间和能量少 ,制成的糖果比其它“ 非蔗糖 ” 糖果的口感好 ,甜味纯正、 清爽冰凉、 无不良后味 ,由于特殊的分子结构 ,不会发生美拉德反应 ,熬糖时糖体色泽稳定 ,能够经受熬糖时的高温 ,不易发生分解 ,而强力甜味剂的热稳定性差 ,高温下易分解导致甜味丧失。木糖醇贮存性能良好 ,即使暴露在大气中也不会吸水潮湿 ,延长了产品货架寿命。单独使用木糖醇还不能制出可塑性产品 ,但如果与山梨醇混合使用则可以制作。2.3 在巧克力制品中的应用用木糖醇制造的巧克力可适合糖尿病患者食用 ,与果糖、 山梨醇或甘露醇一样 ,木糖

12、醇可以代替巧克力制品中的蔗糖。但原料木糖醇必须是经过精磨的粉末料,在生产过程中要调节好空气的相对湿度以及调整好木糖醇粘度低的问题。若空气相对湿度超过 80%,则制出的产品贮存一段时间后会出现粗糙的“ 沙质 ” 结构，所以巧克力生产场所的相对湿度应不超过80%。2.4 在酸奶中的应用木糖醇作为一种新型的 ,可改善胃肠功能的功能性因子 ,具有很高的功能特性 ,是一种很有前途的功能性添加因子。用木糖醇制成的无糖酸奶 ,由于具有奶的营养价值 ,可促进双歧杆菌增殖和营养物质的消化吸收以及提高人体免疫力等保健功能 ,越来越成为中老年人及儿童喜爱的乳制品。而且由于有减肥作用 ,所以特别受女士青睐。若添加果酱

13、、 果块、天然色素和香精制成不同口味的酸奶 ,可满足不同嗜好消费者对营养和保健功能性酸奶的需求。2.5 在饮料中的应用以木糖醇、 麦芽糖醇、 砂糖和果糖等作为复合甜味剂制得的维生素饮料中 ,木糖醇主要改善饮料的甜味及赋予其清凉感 ,麦芽糖给予饮料以质体感；无糖饮料可以在低温条件下用木糖醇和麦芽醇以 1 1的比例复配联用 ,实现饮料成品柔和醇厚的味质 ,无需添加任何高倍甜味剂 ,成品清爽宜人。木糖醇除了可以和其它糖醇、 果糖复合配制 ,也可以单独使用于无糖茶饮料、 果汁饮料和保健饮料中。此外 ,木糖醇还可以控制热量值 ,稳定和保护营养成分不受破坏 ,改善饮料后味、质体和清凉感受，并解决了长期以来

14、糖尿病患者在宴会或者夏季无饮料的难题。2.6 在焙烤食品中的应用无糖焙烤甜味剂木糖醇的添加 ,不仅改善产品的口味 ,而且可提高产品的综合品质。其热量值比蔗糖小 ,属于低热量原料。由于木糖醇的热稳定性好 ,不与可溶性氨基化合物发生美拉德褐变反应 ,以其为原料制成的奶油类焙烤制品色泽更洁白 ,但若要加工无糖深色的焙烤食品，木糖醇与果糖配合使用可以很好的解决上色问题。2.7 在酒类中的应用木糖醇可以作为酒类添加剂 ,以改善酒类的品质。日本研究认为 ,加入 0 . 13% 3%的木糖醇 ,能改进酒的色、 香、 味。例如合成酒精中加入0 . 13%的木糖醇以代替葡萄糖 ,可使清酒香味芳醇 ,甜味柔和 ,

15、并有减轻微生物败坏的特性。威士忌酒中加入 0 . 15%2%的木糖醇 ,也取得了类似结果。在白酒中加入1.15%的木糖醇 ,可使白酒口味滑爽、 醇厚。我国保定酒厂将木糖醇应用于红粮大曲作为调香剂,用量 1%。经品评，认为比调制前香味浓郁饱满 ,味醇厚,后味甜而长。3 木糖醇的发展前景3.1木糖醇与其它多羟基化合物一样 ,是目前较有潜力的糖类替代品甜味剂。截至 2000 年 1 月全球消费了1. 4 万吨的多羟基化合物 ,消费额为 1. 3 亿美金 ,预计五年内每年的增长率为 23 % ,其中木糖醇占了 12 %19。随着社会的发展，木糖醇的应用广泛 ,需求日益增长 ,且价值较高 ,利用农产品废

16、弃料生产木糖醇 ,具有良好的发展前景。我国是农业大国 ,原料资源丰富易得 ,有很好的发展优势。随着我国经济发展和环保意识的提高 ,研究、 开发木糖醇应用新领域已成为新潮 ,其应用价值和潜在能力会得到更好的体现。木糖醇生产、 销售和发展的前景是十分广阔的。20 3.2随着现代生活水平的提高和许多富贵病的出现, 人们愈来愈趋向于食用健康有益的食品。 而木糖醇的特殊功效恰好能满足这一种需要。木糖醇在食品中的安全性能已经得到了包括美国、 加拿大、 欧盟等 38 个以上的国家的认可。联合国粮农组织(FAO )和世界卫生组织(WHO )联合食品规格委员会也认可木糖醇是一种最安全的甜味剂。如今在欧美、 日本

17、及韩国等国的市场上有很多含木糖醇的口香糖、 饮料等龋齿预防食品, 亚洲的木糖醇口香糖市场正在迅猛发展, 如韩国的木糖醇口香糖市场占市场总份额的50 %以上。 世界各国包括中国在内的牙医学会都在积极地推荐使用木糖醇含量占糖份 50%以上的产品。在中国, 木糖醇的特殊功效还未得到大众的广泛认识, 但随着近年来医学界对其宣传力度的加大,越来越多的老百姓认识到木糖醇对糖尿病和肝病特有的生理功能, 尤其是它的防龋建齿的特性。 据全国牙防组织1995 年完成的 “第二次全国口腔健康流行病学抽样调查” 结果显示, 目前我国人口的龋齿状况十分严重, 全国有一半人口患有龋齿, 其中五岁儿童的龋齿率高达77 %

18、, 而在开展口腔保健活动比较广泛的芬兰, 没有龋齿的 5 岁儿童超过 70 % , 对比十分鲜明。全国牙防组织副组长张博学教授建议大众经常咀嚼木糖醇口香糖, 以更好地防止龋齿。此外,在中国糖尿病患者占人口的7 %以上。由此可见木糖醇在中国市场大有用武之地。目前, 世界上只有俄罗斯、 美国、 日本、 芬兰、 意大利和中国等少数国家生产木糖醇, 每年产量约 5万 t, 其中俄罗斯产量为 2 万多 t。我国是一个农业大国, 生产木糖醇的原料十分丰富, 但是目前我国木糖醇的生产企业规模偏小, 一般为 300 ta- 1的生产装置, 稍大的企业年产量也不过1500 t。而在国外如俄罗斯、 芬兰等国木糖醇

19、生产厂一般年产都在3000 t 以上。随着木糖醇产品应用领域的不断扩大, 预计国内外市场木糖醇年总需求量为 10 万 t, 这就要求国内木糖醇生产企业积极改变现有的落后生产工艺和技术装备, 借鉴国外同行的经验和教训, 努力提高产品收率, 降低生产成本,跟上国际市场的步伐, 为国家创造更多的经济效益和社会效益。213.3木糖醇存在于许多水果和蔬菜中,但含量都很低,直接提取困难而且费用昂贵。木糖化学催化加氢法是目前工业生产木糖醇的主要方法,虽然经过了不断的探索与改进,取得了不错的进展, 但这一生产工艺需要单独制氢,并要在高温高压下反应,工艺复杂,安全性差,成本较高, 污染也比较严重。生物发酵法制备

20、木糖醇能够节省能耗,简化工艺,减少环境污染,提高产品质量。这些年,研究者在发酵法制备木糖醇方面做了大量的工作,也取得了重要的理论研究成果。目前应用最多、 转化能力较强的菌种为热带假丝酵母 22- 23,但伴随基因工程的发展,将进一步筛选转化效果更好的微生物。许多酵母菌株具有在胞外将木糖转化为木糖醇的正常代谢能力24 。发酵设备也应进一步改进,以便扩大生产,提高生产率。有报道称 2009年唐传生物科技 (厦门)有限公司利用生物发酵法制取木糖醇生产线第一期工程成功投产, 这是全世界第一家采用生物发酵法制取木糖醇的企业,它标志着生物发酵法制备木糖醇逐渐迈向产业化道路,但其工业应用才刚刚起步, 尚需探

21、索和完善。木糖醇工业是一个新兴工业,发展迅速,原料易得, 产品用途广泛,市场前景广阔,是一个很有发展前途的工业,但生产工艺落后, 很大程度上制约了木糖醇工业的发展。努力探索生物发酵法制备木糖醇工艺,进而产业化,将是今后木糖醇生产发展的方向。应掌握行业发展趋势, 积极开发新品种、 高档产品,促进企业技术进步,提升产品质量,降低生产成本,并参与国际竞争,与国际惯例接轨, 发挥行业协会的作用,走联合发展的道路。总而言之, 木糖醇工业是一个朝气蓬勃、 充满潜力的行业, 我们有理由相信木糖醇的明天会更美好。1 尤新.木糖醇及其功能J .食品工业科技,2003 ,24 (8) :87- 88.2 Trah

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