功能性甜味剂——麦芽糖醇.pdf

中国食品添加剂 C h i n a F o o d A d d it i v e s 2 0 o 5 N O 1 功能性甜味剂 麦芽糖醇 翁利荣 罗发兴 黄 强 ( 华南理工大学食品与生物工程学院碳水化合物研究室， 广州5 1 0 6 4 0 ) 摘要 ： 麦芽糖醇是一种新型的功能性甜味剂 ， 由于其具有低热量 、 非龋齿性 、 难消化性 、 促进钙的吸收等多种 生理特性 ， 已经引起 了人们的广泛关注。本文阐述了麦芽糖醇的生理学性质 、 质量标准及其在食品工业 中的应用 ， 重点对麦芽糖醇的制备工艺及关键控制点作了详细探讨 ， 最后对其发展前景进行展望， 认 为麦芽糖醇作 为天然的 营养型糖类甜味剂具有广 阔的发展前景。 关键词： 麦芽糖醇 ； 性质 ； 工艺 中图分类号 ： T S 2 0 2 3 文献标识码 ： A 文章编号： 1 0 0 6 2 5 1 3 ( 2 0 0 5 ) 0 1 0 1 0 2 0 4 F u n c t i o n a I s we e t e n e r ma lt it o I V E NG L i - r o n g ， L UO F a - x i n g， HUANG Qi a n g ( C a r b o h y d r a t e L a b ，C o l l e g e o f f ood e n g i n e e r i n g a n d b i o t e c h n o l o g y ， S o u t h C h i n a U n i v e r s i t y O f T e c h n o l o g y ， G u a n g z h o u 5 1 0 6 4 0 ) Ab s t r a c t ： Malt i t o l i s a n e w f u n c t i o n a l s we e t e r I t h a s b e e n b roa y f o c u s e d o n b y ma n y p e o p l e bec a u s e o f i t s l o w q uan t i t y o f h e a t ，n o d e c a y e d t e e t h p r o p e r t y，d i ffi c u l t d i g e s t ，p r o mo t i n g a b s o r b o f c alc i u m an d many o t h e r p h y s i o l o g i c al p r o p e r t i e s I n t h i s t e x t ， t h e p h y s i o l o gic al p ropert i e s o f m alt i o l ， the quali t y c ri t e ri o n ， and i t s a p p l i c a t i o n s i n f o o d i n d u s t r y w e r e e x p l a i n e d F u rth e r mo r e，t h e p r e p a r a t i o n o f t e c h n i qu e s o f malt i o l an d the k e y c o n t r o l l i n g p o i n t s we r e i n t r o d u c e d i n d e t a i l e d Ke y wo r d s： malt i t o l ；p r o perti e s ；t e c h n i q u e s 麦芽糖醇( m a l t it o 1 ) ， 化学名为 1 ， 4 0一 dD 一 吡喃葡萄糖基 一 D葡萄糖醇 ， 其结构式如下 ： H 麦芽糖醇是由一分子葡萄糖和一分子山梨糖 醇结合而成的二糖醇 ， 由麦芽糖氢化而得 ， 有液体 状和结晶状两种产品。麦芽糖醇 的甜度为蔗糖的 0 8 0 9 倍 ， 摄入后不产生热量 ， 也不会合成脂肪 和刺激胆固醇的形成。纯净的麦芽糖醇的化学性质 十分稳定， 耐热性、 耐酸性均比蔗糖、 山梨糖醇和木 收稿日期 ： 2 0 0 4一 O 8 2 8 作者简介： 翁利荣( 1 9 7 9一) ， 女， 硕士 ， 主要从事糖生物化学的研究。 1 0 2 糖醇好 ， 尚没有发现人体消化系统的正常微生物菌 群和人体所分泌 d一1 ， 4糖苷酶类对麦芽糖醇分 子中的糖苷键有分解作用， 这就表明麦芽糖醇在人 体消化过程中能够抵抗胃液的消化作用 、 小肠酶类 的水解作用以及大肠微生物的分解。这种特殊的 生理学性能 ， 使麦芽糖醇成为口感优良、 无热量的 高档保健甜味剂。麦芽糖醇极易溶解于水， 与蔗糖 甜度相同、 甜味温和、 没有杂味 ， 有显著的吸湿性 ， 不易被霉菌、 酵母及乳酸菌利用 ， 在动物体 内很难 被消化代谢， 血糖不会迅速升高 ， 不刺激胰岛素分 泌， 热量低 、 能抑制脂肪在人体中的贮存 ， 具有乳化 稳定性。 卜J 、 维普资讯 中国食品添加剂 C h i n a F o o d A d d it iv e s 2 o 0 5 N o 1 1 麦芽糖醇的生理学特性【 2 】 非腐蚀性： 由于麦芽糖醇不是产酸的基质， 几 乎完全不会导致细菌合成不溶性聚糖， 故而麦芽糖 醇是极难形成龋齿的非腐蚀性新糖质。 促进钙的吸收： 通过动物实验表明麦芽糖醇有 促进肠道对钙吸收的作用和增加骨量及提升骨强 度 的性能 。 刺激胰岛素的分泌： 麦芽糖醇 由于难以消化吸 收， 血糖值上升少 ， 故而对葡萄糖代谢所必须的胰 岛素的分泌， 没有什么刺激作用 ， 这样一来减少了 胰岛素的分泌。由此可见 ， 麦芽糖醇可以作为供糖 尿病患者食用的甜味剂。 抑制体内脂肪过多积聚： 如果同时摄入高脂肪 和砂糖后 ， 由于刺激了胰 岛素的分泌 ， 脂蛋白分解 酶活性提高 ， 故而很容易增加体内脂肪的积聚。若 用麦芽糖醇替代砂糖制造如冰淇淋、 蛋糕、 巧克力 之类的高脂肪食品， 由于不会刺激胰岛素分泌 ， 因 此可 以期望减少体内脂肪的过度积聚。 难消化性 ： 麦芽糖醇在人体内几乎完全不能为 唾液、 胃液、 小肠膜酶等分解 ， 除肠内细菌可利用一 部分外 ， 其余均无法消化而排出体外。 摄人体内的麦芽糖醇 中， 约 1 0 在小肠分解 吸收后作为能源利用； 余下的 9 0 在大肠内的细 菌作用下分解为短链脂肪酸 ， 其余一部分在大肠吸 收后作为能源利用 J 。因而将麦芽糖醇在小肠内 的吸收量加上大肠内短链脂肪酸的吸收量 ， 可以计 算 出麦芽糖醇的热量值约为 2 K e a l g 。 2 麦芽糖醇的生产工艺 麦芽糖醇是 由麦芽糖经氢化还原制成的双糖 醇。工业上其生产工艺可分为两大部分， 第一部分 是将淀粉水解制成高麦芽糖浆 ， 第二部分是将制得 的高麦芽糖浆加氢还原制成麦芽糖醇。整个工艺 流程如下： 淀粉一调浆( 浓度 1 0 2 0 ， p H 6 0 6 4 ) 一液化 ( 1 0 0 ， D E 1 01 2 ) 一 糖 化 ( 4 55 0 ， p H 5 8 6 0 ) 一压滤一 脱色 ( p H 4 5 5 0 ， 8 0 ， 3 0 ra i n ， 2 02 5转 分 ) 一 压滤一 离子交换 ( 流速 7 0 0 k g h ， 4 0 c I=左 右 )一 真 空 浓 缩 ( 0 0 8 6 0 0 9 2 M p a ， 5 0 5 3 C) 一高麦芽糖浆一备料 ( 浓度 1 2 1 5 ) 一调 p H( 7 5 8 0 )一进料反应( 温 度 1 2 0 C1 3 0 C， 压力 8 Mp a ) 一过滤脱色一离子 交换一蒸发浓缩一成品。 操作要点： 高麦芽糖浆制备。 ( 1 ) 调浆： 先将一定量的水加入调浆罐中， 开 动搅拌器 ， 逐渐加入淀粉 ， 将淀粉调成浓度为 1 0 2 0 的淀粉乳 ， 调粉时充分搅拌 ， 防止结团。待 淀粉完全调匀后 ， 加入 0 1 左右的纯碱， 将 p H调 至 6 0 6 4 ， 为提高淀粉酶的活力 ， 加入 0 2 0 5 ( 对淀粉而言) 的氯化钙， 搅拌均匀。 ( 2 ) 液化 ： 该工序对提 高麦芽糖 的产率很关 键 ， 应严格操作。将调好 的淀粉乳打入贮罐 ， d一 淀粉酶的加入量按 5 U g 淀粉计 ， I O 0 C 液化至 D E 值 1 O1 2 。同时立即升温 1 0 0 以上， 保持 5 m i n ， 进行高温灭酶。经过高温处理后的淀粉液化液 ， 分 散性好 ， 不易发生凝沉 ， 利于糖化操作。 ( 3 ) 糖化 ： 将液化冷却至4 5 5 0 ， 调节 p H至 5 8 6 0 ， 加异淀粉酶 2 0 U g淀粉和鲜麸皮 ， 13 一 淀粉酶 1 0 U g 淀粉 ， 糖化 3 O 4 0 h ， 得到含 8 0 9 5 麦芽糖 ， 5 1 5 麦芽三糖的糖化液。 ( 4 ) 压滤： 其作用是除去糖化液 中的杂质 ， 保 证后面工序的顺利进行。用板框式压滤机压滤 ， 以 硅藻土或压碎珍珠石为助滤剂 ， 至得到澄清的滤液 为止。 ( 5 ) 脱色 ： 按滤液干物质的0 5 1 0 加入粉 末活性炭 ， 加入前先将活性炭与等量滤液混合 ， 这 样易于活性炭的混合。脱色操作条件 ： p H 4 5 5 0 ， 8 0 ， 3 0 m i n ， 以2 0 2 5 r p m的速度搅拌 ， 然后 以硅藻土为助滤剂( 用量为 0 3 0 5 k g m 2 ) ， 用 板框式压滤机压滤。先用少量糖化液把硅藻土调 匀， 然后用泵打入加滤机， 压力要求在 0 1 M P a以 下， 使硅藻土均匀地沉积在滤面上 ， 开始滤 出的滤 液不清 ， 将其 回流到脱色罐 ， 直至液澄清为止 ， 关闭 回流管 ， 将滤液送至贮缸 ， 过滤压力应控制在 0 2 0 3 MP a 。 ( 6 ) 离子交换 ： 通过离子交换除去滤液 中的金 属离子、 离子型色素以及残留的可溶性含氮物等杂 质， 可进一步提高糖液的纯度和热稳定性， 使其无色 透明。离子交换流程： 糖化液一阳柱一 阴柱一 阳柱 一阴柱。选用强酸性阳树脂和强碱性阴树脂， 使用 前离子树脂经浸泡膨胀后 ， 分别装入阴、 阳柱中， 再 经酸洗、 碱洗、 水选后即可使用 ， 交换时控制流速约 】 0 3 维普资讯 中国食品添加剂 C h i n a F o o d A d d i t i v e s 2 o 0 5 N o 1 7 0 0 k g h ， 温度为4 0 左右。树脂使用周期的长短视 糖浆中杂质含量而定， 杂质量高则使用周期短。 ( 7)真 空 浓 缩： 真 空 度 维 持 在 0 0 8 6 0 0 9 2 M P a ， 糖液温度约为 5 0 5 3 ， 真空度不低于 0 0 6 6 M P a ， 蒸汽压力控制在 0 2 0 3 M P a 。浓缩 至固形物含量4 0 6 0 ， 停汽放空， 即可作为制备 麦芽糖醇的原料。 注意事项 ： 液化时要特别注意 D E值必须控制 在最低范围。及时灭酶处理 ， 防止 D E值过高影响 麦芽糖的产率。 麦芽糖醇的制备。将 固形物含量 为 4 0 6 0 的无色纯净的高麦芽糖浆在碱性条件下， 按淀 粉投入量的 8 加入镍催化剂。在高压釜中通入 5 1 8 M P a 氢气， 在此条件下麦芽糖开始吸收 H 进 行加氢反应。氢化结束后 ， 即得麦芽糖醇液。然后 过滤除去糖液中的催化剂， 再经活性碳和离子交换 处理( 操作要求及步骤与前述操作相同) ， 便可得 到澄清的麦芽糖醇。最后经真空浓缩 、 喷雾干燥等 工序即可制成麦芽糖醇浆或粒状产品。 影响麦芽糖醇 质量 的因素 有： 液化后 的 D E 值 ； 糖化后麦芽糖的含量 ， 含量大于 9 0 的高含量 麦芽糖才能产出高含量的麦芽糖醇 ； 氢化后麦芽糖 3 麦芽糖醇的质量标准 ( I 结晶品； F A O WH O。 1 9 9 6 ) 醇的含量 ， 氢化效果对后续的结晶有很大影响， 提 高氢化转化率 ， 降低残糖的含量 ， 将大大增加麦芽 糖醇的结晶能力， 通常氢化后应保证麦芽糖醇含量 大于 8 5 。 目前， 市场上销售的麦芽糖醇主要 以固形物 7 5 的麦芽糖醇糖浆为主， 麦芽糖醇的含量普遍在 5 0 左右 ， 由于麦芽三糖醇之类的高级糖醇含量 高， 使麦芽糖醇溶液的黏度增大， 抑制结晶的出现 ， 因此生产结晶麦芽糖醇就 比较困难。要生产高纯 度的麦芽糖醇必须先生产高纯度的麦芽糖， 由于麦 芽糖醇产品中对山梨醇含量有限制， 因此在选择糖 化时要提高麦芽糖的含量 ， 还要控制葡萄糖 的生 成 ， 糖化酶的选择十分重要。离交和反应的控制对 最终生成麦芽糖醇的含量影响较大， 离交后物料 p H偏低会使部分麦芽糖分解成葡萄糖 ， 使反应后 产品山梨醇含量过高。反应过程还要注意控制人 料浓度、 p H值、 反应时间、 反应温度。 由于麦芽糖醇熔点较高， 可以选择较高的干燥 温度， 但由于麦芽糖醇黏度大， 必须在瞬间干燥 ， 因 此可以采用全结晶工艺生产结 晶麦芽糖醇 J ， 即 以液体麦芽糖醇为原料在融化状态下喷雾干燥来 生产粉末状固体产品。 1 0 4 维普资讯 中国食品添加剂 C h in a F o o d A d d it i v e s 2 o 0 5 N o 1 4 安全性 A D I 不作特殊规定 ( 包括干态和糖浆， F A O WH O， 2 0 0 1 ) 。 G R A S ( F D A， 2 0 0 0 ) ， 一般公认安全物质。 5 麦芽糖醇的应用 麦芽糖醇在体内几乎不分解 ， 所以可用做糖尿 病人 、 肥胖病人的食品原料 ； 由于麦芽糖醇的风味 口感好 ， 具有 良好的保湿性和非结晶性， 可用来制 造各种糖果 ， 包括发泡 的棉花糖 、 硬糖、 透明软糖 等； 麦芽糖醇有一定的粘稠度 ， 且具难发酵性 ， 所以 在制造悬浮性果汁饮料或乳酸饮料时， 添加麦芽糖 醇代替一部分砂糖， 能使饮料 口感丰满润滑 ； 在冷 冻食品中使用麦芽糖醇 ， 能使产品细腻稠和， 甜味 可 口， 并延长保存期。 5 1 在面包中的应用 面包在人们饮食生活中占有重要地位， 深受人 们的喜爱。目前， 世界各国都有以面包为主食的发 展趋势 ， 如英 国、 美国、 法国等发达国家 ， 人们的主 食 中2 3以上是面包。面包在我国也逐渐发展成 为人们的主食 ， 如果把巧克力加入面包 中， 再用无 糖多功能性甜味剂麦芽糖醇代替蔗糖制作成 无糖巧克力面包 ， 更是当今人们喜爱的一种食品。 因为麦芽糖醇难 以被面包酵母 、 霉菌等菌类利用 ， 属于难发酵性糖质， 可以延长面包的保质期 ， 同时， 加入麦芽糖醇后， 面包更加柔软， 口感细腻 ， 更能防 止龋齿 ， 在肠 胃内吸收缓慢， 抑制脂肪的形成， 促进 钙的吸收， 非常适合肥胖和糖尿病患者等特殊人群 食用， 所以无糖面包食用人群广泛 ， 市场潜力巨大。 5 2 在乳制品中的应用 添加麦芽糖醇的乳制品， 不但对乳制品的风味 无影响 ， 更使其具有独特的色香味， 营养丰富， 而且 甜度低 ， 热能低 ， 稳定性和水溶性好 ， 其蛋 白质、 乳 脂 、 矿物质等主要营养素的配比完全符合中老年人 和糖尿病患者的生理特点 ， 不会增加代谢负担。其 代谢途径独特， 在患者缺乏胰岛素时， 麦芽糖醇能 透过细胞膜调整代谢 ， 供给细胞以营养和能量 ， 起 到葡萄糖加胰岛素的功能 ， 同时 ， 麦芽糖醇还具有 增加消化液分泌 ， 预防便秘的功效。 麦芽糖醇乳制品其甜味纯正 ， 能增加人体内的 双歧杆菌， 增强人体免疫力， 对降低血糖， 减少脂肪 酸的形成 ， 促进人体内钙的吸收， 具有较明显的作 用 。 5 3 在冰淇淋， 饮料中的应用 冰淇淋中使用麦芽糖醇 ， 能使产品细腻稠和， 甜味可口， 并延长保存期。通过使用脂肪替代品和 无糖甜味剂麦芽糖醇 ， 并适 当增加水的添加 量 ， 可制出质量 良好的无糖冰淇淋产品。麦芽糖醇 具有一定的粘稠度 ， 具有难发酵性 ， 所以在制造悬 浮性果汁饮料或乳酸饮料时 ， 添加麦芽糖醇替代砂 糖， 能使饮料 口感丰满润滑。麦芽糖醇能给人一种 质体感， 无需再加任何高倍甜味剂 ， 成品清爽宜人。 6 麦芽糖醇的发展展望 近年来随着人们健康饮食和生活观念的变化 ， 麦芽糖醇的低热特性能满足不少人们对于甜昧的 需求 ， 用作冰淇淋 、 奶油糕点等高脂肪食品的甜昧 剂 ， 可抑制体内脂肪积蓄， 在预防肥胖方面显示 出 极为重要的功能特性。此外， 麦芽糖醇还具有很多 加工上的优越性 ， 如耐热耐酸性好 ， 可制造合成树 脂表面活性剂、 接触剂 ； 加热时不发生美拉德反应， 适于加工高档糖果 ； 具有低吸潮、 难发酵性等， 用于 面包、 糕点中可延长货架期。 当前各类甜味剂品种繁多， 但均因味感及副作 用等因素影响而各有优缺点 ， 从其发展趋势来看 ， 天然的营养型糖类甜味剂是发展的主导方向之一。 随着人们保健意识的提高及肥胖病、 糖尿病等现代 病问题的 日益突出， 对安全性高 、 口感好、 不龋齿 、 不影响血糖值的各种糖醇的需求量将会越来越大， 其研究发展和开发应用 日益受到重视 ， 市场前景十 分广阔。 麦芽糖醇虽然在国外应用很广， 但在中国应用 开发较晚， 前期需从国外进 口， 价位很高 ， 影响了麦 芽糖醇作为功能性甜味剂的开发应用。目前 ， 国内 已经正式投入生产的有山东禹城绿健生物技术有 限公司， 年产量达 5 0 0 0吨； 此外还有： 江西广 昌温 氏淀粉糖业有限公司， 上海达盛食品有限公 司， 南 海市松岗健之源食品有限公司， 寿光市金阳光化工 有限公司 ， 广东省怀集县威通糖醇产品有 限公司 ， 山东保龄宝生物技术有限公司， 广东省怀集县成通 糖醇产品有限公司 ， 天津市工业微生物研究所， 建 湖县东大油米厂 ， 南宁市化工研究设计院广西南宁 木薯技术开发中心等。国外主要有意大利 、 日本、 ( 下转 1 0 1 页) 】 0 5 维普资讯 中国食品添加剂 C h i n a F o o d A d d i t iv e s 2 0 0 5 N o 1 3 5 软糖粉浸泡时间的确定 以砂糖 2 5 、 葡萄糖浆 5 0 、 软糖粉 1 5 、 余水为基本配方 ， 将软糖粉用冷水浸泡若干时间 ， 得出软糖粉最佳浸泡时间 具体分析见表 1 。 表 1 浸泡时间对软糖品质的影响 时间( m i n ) 1 5 4 5 7 5 1 0 5 1 3 5 1 6 5 1 8 0 软糖感官评分 9 8 9 8 9 7 9 7 9 8 9 8 9 8 注 a ： 总分为 l O分， 表 2同。 从表 1 可看出软糖粉随浸泡时间的增加 ， 感官 评分并未随之增加， 浸泡 3个多小 时后与只浸泡 1 5分钟类似 ， 之后随着浸泡时间的延长 ， 感官评分 随之降低， 因此 ， 软糖粉浸泡时间最好控制在 1 5 3 0分钟。 3 6 软糖熬糖温度的确定 以砂糖 2 5 、 葡萄糖浆 5 0 、 软糖粉 1 5 、 余水为基本配方 ， 以不同的熬糖温度熬煮， 并得出 较佳的熬糖温度 ， 具体分析见表 2 。 表 2 熬糖温度对软糖品质的影响 由表 2得出随着熬糖温度的升高感官评分也 随着上升， 但上升幅度随之下 降， 当熬糖温度达到 1 0 6 o C 以上时感官评分趋于稳定， 而且 因为此时蒸 发的水量过多， 使得软糖固形物含量增加 ， 糖液流 动性差 ， 浇模 困难 ， 进而使软糖表面不平整。再者 熬糖温度越高耗费的能量也越多。所 以从多方面 因素考虑 ， 熬糖温度应控制在 1 0 4 1 0 6 C 之间。 4 产品质量标准 4 1 感官指标 组织及形态： 光滑细腻， 有 良好弹性； 色泽 ： 晶 莹透亮 ； 滋味： 有咬劲 ， 不粘牙。 4 2 理化指标 固形物含量不低于 6 5 ， 不含杂质， 食 品添加 剂符合 G B 2 7 6 0 4 3 卫生指标 细菌总数( 个 g ) 3 0 0 0 ； 大肠菌数 ( 个 1 0 0 g ) 2 5 ； 致病菌 ， 不得检出。 5 结论 实验证 明用含卡拉胶的复合胶 6 7 、 氯化钾 7 、 三聚磷酸钠 7 、 乳酸钙 1 3 、 柠檬酸钠 7 作为不预溶型软糖粉的配 比， 浸泡时间只需 1 5分 钟左右 ， 熬糖温度控制在 1 04 1 o 6 的情况下生 产出来的软糖效果较好。 参考文献 ： 1 孙晓波等 凝胶软糖及软糖粉的研制 食品工业 ， 2 0 0 1 ， ( 6 ) ： 5 2 张东华等 ， 魔芋水晶软糖生产工艺 食品科学 ， 1 9 9 8 ， ( 1 9 ) l O ： 4 l 3 许水旱， 果胶软糖制作工艺及常见质量问题分析 杭州食