生产管理知识_甜味剂及其生产工艺课件

第四章天然甜味剂及其生产工艺 第一节甜味剂概述 甜味剂 Sweeteners 是指赋予食品或饲料以甜味的食物添加剂 目前世界上允许使用的甜味剂约有20种 甜度的基础物质是蔗糖 以蔗糖的甜度为1时 可得到其他甜味剂的相对甜度 例如 木糖醇 甜度 1 1 4 果糖 甜度 1 14 1 75 阿斯巴甜 甜度 200 糖精 甜度 200 700 一 甜味剂甜度 理想的甜味剂应具备以下特点 很高的安全性 良好的味觉 较高的稳定性 较好的水溶性 较低的价格 按来源分为 天然甜味剂和人工合成甜味剂 按营养价值分为 营养性甜味剂和非营养性甜味剂 按化学结构和性质分为 糖类和非糖类甜味剂 二 甜味剂的种类与特点 天然甜味剂 葡萄糖 果糖 蔗糖 麦芽糖 淀粉糖和乳糖等糖类物质 因长期被人食用 且是重要的营养素 通常视为食品原料 在我国不作为食品添加剂 一 天然甜味剂 按来源分 人工合成甜味剂主要产品有 糖精 糖精钠 环己基氨基磺酸钠 甜蜜素 天门冬氨酰苯丙氨酸甲酯 甜味素或阿斯巴甜 乙酰磺胺酸钾 安赛蜜 三氯蔗糖等 二 人工合成甜味剂 按来源分 1 人造甜味剂 糖精 糖精 是一种传统的甜味剂 甜度为蔗糖的200 700倍 糖精钠进入人体内 不分解 不吸收 随尿排出 无营养价值 人造甜味剂 糖精 为最早的人造甜味剂 1879年发现的一种合成化学物质 已有百年的应用历史 由约翰斯 霍普金斯大学的两名化学家发现 当时他们正在实验室中通过煤焦油衍生物制作新化学染料 在此过程中一种煮沸的液体从容器中溢出并溅到他们的手上 就餐前 其中一名化学家忘了洗手 在就餐过程中无意间尝到手指有甜味 结果便发现了糖精 糖精的甜度为糖分的300倍 糖精曾是一种饱受争议的甜味剂 研究人员曾对它做过一些动物实验 实验结果表明该物质具有致癌作用 主要引发膀胱癌 还可能引发子宫癌 卵巢癌和皮肤癌等 因此FDA于1977年明令禁用该物质 但因餐饮行业 以及节食者 的坚持 糖精至今仍在市场上出售 到了20世纪90年代末 包含糖精的产品包装上均贴有警告标签 指出糖精对实验室动物具有致癌作用 而美国热量控制委员会指出 人们不会像老鼠一样患上膀胱癌 因此应该除去这个警告标签 人吃糖精有害吗 2000年 美国国家癌症研究所 NCI 指出 食用糖精的人群膀胱癌的患病率并不比整体人群高 但对于那些大量食用糖精 每天摄取六份或六份以上糖精或者两份或两份以上227克的膳食饮料 的人群而言 有迹象表明 这些人群患膀胱癌的几率会增加 特别是那些通过餐桌甜味剂或膳食碳酸饮料而摄取大量糖精的人群 根据此项研究以及对实验室动物所做的其他研究 人们认为糖精并不是人类膀胱癌的主要致癌因素 因此 美国国立卫生研究院从致癌物质黑名单中删除了糖精 美国国会同意从含有糖精的产品上除去警告标签 具体内容请参加本页 如今 只有很少的几种产品含有糖精 FountainDietCoke 健怡可口可乐 和Pepsi 百事可乐 均采用了糖精和阿斯巴甜的混合物 Tab 以女性为对象的补充体力的饮品 也一样 Sweet NLow产品也同样含有糖精 它是一种大家熟悉的采用粉红色包装的餐桌甜味剂 糖精的研究 蔗糖素生成过程中 一个糖分子中的三个氢 H 和氧 O 基团被三个氯 Cl 原子取代 这时 蔗糖素就不再属于糖类了 而成为了人造甜味剂 其甜度是糖的600倍 蔗糖素不会被人体代谢 因此不含热量 该物质中含有的氯元素不仅可防止其为人体所吸收 同时还使其具备了足够的抗热性 因此可用于烘焙食物中 而其他甜味剂在烘焙的过程中就失去了甜味 1998年 FDA批准将该物质用于食物和饮料 2 蔗糖素 一 糖精钠的检测糖精是应用较为广泛的人工甜味剂其学名为邻 磺酰苯甲酰亚胺其结构式为 难溶于水 故生产中常用糖精钠 糖精钠 水溶性好 在酸性条件下溶于乙醚 热稳定性比糖精好 甜度为蔗糖的200 700倍 糖精钠 糖精对人体无营养价值 不分解 不吸收 随尿排出 致癌性有争议 ADI值0 2 5 4 人造甜昧剂的检测 婴幼儿食品 病人食品 主食中禁用 果酒 露酒 黄酒 啤酒 白酒 肉类 水产类 水果蔬菜类罐头中禁止使用糖精 食品添加剂使用卫生标准 规定 酱菜类 复合调味料 蜜饯 配料酒 雪糕 冰淇淋 冰棍 糕点 饼干和面包 糖精汁 果汁 味 型饮料按稀释倍数的80 加入用于瓜子用于话梅 陈皮类可与规定的其他甜味剂混合使用 最大用量为0 15g kg 1 2g kg5 0g kg 美国香味和萃取物制造者协会规定 糖精最高参考用量为 软饮料72mg kg 冷饮150mg kg 糖果2100 2600mg kg 焙烤食品12mg kg HPLC薄层色谱离子选择电极 GB T5009 28 2003 营养甜味剂是指某甜味剂与蔗糖甜度相同时 其热值在蔗糖热值的2 以上 非营养型甜味剂是指热值低于蔗糖热值的2 三 营养甜味剂 按营养价值分 主要包括蔗糖 果糖 淀粉糖 糖醇以及寡果糖 异麦芽酮糖等 蔗糖 果糖和淀粉糖通常视为食品原料 在我国不作为食品添加剂 糖醇类的甜度与蔗糖差不多 因其热值较低 或因其和葡萄糖有不同的代谢过程 而有某些特殊的用途 一般被列为食品添加剂 主要品种有 山梨糖醇 甘露糖醇 麦芽糖醇 木糖醇等 四 糖类甜味剂 按营养价值分 非糖类甜味剂包括天然甜味剂和人工合成甜味剂 一般甜度很高 用量极少 热值很小 有些又不参与代谢过程 常称为非营养性或低热值甜味剂 是甜味剂的重要品种 1 非糖天然甜味剂主要产品有 甜菊糖 甘草 甘草酸二钠 甘草酸三钠 钾 竹芋甜素等 2 非糖人工合成甜味剂主要产品有 糖精 糖精钠 环己基氨基磺酸钠 甜蜜素 天门冬氨酰苯丙氨酸甲酯 甜味素或阿斯巴甜 乙酰磺胺酸钾 安赛蜜 三氯蔗糖等 五 非糖类甜味剂 按化学结构和性质分 从天然物 甘草 植物果实等 提取其天然甜味成分 并制成天然甜味剂 由于其安全性较人工合成的甜味剂高 其应用前景将会代替合成甜味剂 可分为两类 一类是从植物中提取其甜味物质 如从甘草中提取甘草酸等 另一类是将天然物质加工精制成甜昧剂 六 非糖天然甜味剂 按化学结构和性质分 1 甜味菊苷为甜叶菊中所含的一种强甜味成分 甜度为蔗糖的300倍 有甘草味及后味 我国1997年从外国引种成功并用以提取甜叶菊苷 我国生产甜叶菊苷的工厂有60多家 年产量1500吨 低热量甜味剂 2 甘茶叶素为甘茶 土常山 甜茶 中所含的甜味成分 栽培生叶抽提 制成水溶液的浓缩物 甜度为糖精的2倍 有甘草似的后味 且有防腐作用 3 天门冬酰苯丙氨酸甲酯为二肽衍生物 甜度比蔗糖大100 200倍 食用后在体内分解为相应的氨基酸 ADI为o 40mg kg 4 二氢查耳酮桔类中发现 二种 一种为新橙皮苷二氢查耳酮 甜度为糖精的7 10倍 为低热能甜味剂 另一种为柚苷二氢查耳酮 甜度为糖精的3 5倍 用化学方法很容易转化为新橙皮苷二氢查耳酮 安全性较高 ADI无需规定 5 罗汉果甜苷为葫芦科植物罗汉果中提取的天然甜味剂 含有比蔗糖甜300倍的强甜天然物质 安全性高 ADI无需规定 6 甘草及甘草酸钾为甘草酸 甘草甜素 易溶水 甜度为蔗糖的200倍 且甜味残留时间长 安全性高 ADI无需规定 我国民间用于酱及酱制品 1 乙酰磺胺酸钾 安赛蜜 我国 食品添加剂使用卫生标准 GB2760 86 规定 可用于果汁 果味 型饮料 冰淇淋 糕点 糖果 果酱 不含罐头 酱菜 蜜饯 胶姆糖等 用量为0 3g kg 用于餐桌调味料 用量为40mg 包 片 2 天门冬氨酰苯丙氨酸甲酯 我国 食品添加剂使用卫生标准 GB2760 86 规定 可按正常生产需要用于各类食品中 罐头食品除外 FAO WHO 1984 规定 可配制适用于糖尿病 高血压 肥胖症 心血管病的低糖 低热量的保健食品 用量视需要而定 3 环己基氨基磺酸钠 我国 食品添加剂使用卫生标准 GB2760 86 规定 可在酱菜 调味酱汁 配制酒 糕点 饼干 面包 雪糕 果汁 味 型饮料 碳酸饮料中使用 最大使用量为0 65g kg 蜜饯1 0g kg 陈皮 话梅8 0g kg 三 常见甜味剂的行业标准 4 糖精 我国 食品添加剂使用卫生标准 GB2760 86 规定 可用于酱菜类 复合调味汁 蜜饯 配制酒 雪糕 冰淇淋 冰棍 糕点 饼干和面包 最大用量为0 15g kg 瓜子中最大用量为1 2g kg 用于话梅 陈皮类为5 0g kg 特别需要说明的是在婴幼儿食品中不得添加糖精 5 木糖醇 我国 食品添加剂使用卫生标准 GB2760 86 规定 可按正常生产需要用于糖果 糕点 果汁 味 型饮料等 用木糖醇代替糖的产品 可以在标签上说明适用于糖尿病人食用 无糖或低糖低热食品的需要日益增加 例 糖尿病患者 1500 2000万 高血脂病人 9500万 龋齿患者3亿 肥胖人口 美国约有61 的成年人体重超标 每年花在减肥上的费用至少在300亿美元 我国的肥胖人群也呈现惊人的增长势头 无糖食品成为这些人的首选 巨大经济价值 无糖食品中的无糖糖果一类的产值就有200亿元的市场空间 第二节新型甜味剂 发展背景 指除了能赋予食品以甜味外 还有某些特殊生理活性的甜味剂 一 功能性甜味剂 功能性甜味剂 功能性单糖 高果糖浆 结晶果糖和L 阿拉伯糖等 功能性低聚糖 异麦芽酮糖 乳酮糖 棉子糖 大豆低聚糖 低聚果糖 低聚乳果糖 低聚木糖和低聚异麦芽糖等 多元糖醇 赤藓糖醇 木糖醇 山梨糖醇 甘露糖醇 麦芽糖醇 异麦芽糖醇 氢化淀粉水解物等 二肽 包括甜味素和阿力甜等 蛋白质 索吗甜 莫奈林和奇异果素等 蔗糖衍生物 三氯蔗糖等 1 病人专用食品低热量 难消化 人体肠道内难以被消化吸收 不进入人体代谢或代谢时产生热量值少 能量值很低或为零 且代谢途径与胰岛素无关 摄入后不会引起血液葡萄糖与胰岛素水平的变动 可用于糖尿病 高血压 肥胖病人的专用食品 1 生理作用及用途 2 改善肠道功能功能对肠道内的有益菌 双歧杆菌有明显的增殖作用 被称为双歧因子 该菌可发酵产生短链脂肪酸和一些抗菌素物质 而抑制外源致病菌和腐败菌的生长繁殖 而短链脂肪酸能刺激肠道蠕动 增加粪便湿润度并保持一定的渗透压 改善便秘 改善肠道功能 3 抗龋齿口腔微生物 特别是突变链球菌 引起龋齿的主要微生物 的不能分解 可抑制突变链球菌的生长繁殖 长期摄入不会引起牙齿龋变 4 降低血清胆固醇 改善脂质类似膳食纤维 具有膳食纤维的部分功能 如降低血清胆固醇 改善脂质的作用 5 其它活性某些功能性甜味剂还具有一些特殊的生理活性 如 大豆低聚糖具有促进生长发育 提高智商 低聚果糖具有美容作用 在化妆品中用于面部及皮肤护理以抑制皮肤表面有害菌的生长 也可作为保健品服用 可防止面疱 黑斑 雀斑 老年斑的产生 使皮肤靓丽 也可抑制口臭 木糖醇具有保肝护肝 降血糖 减肥 预防和改善皮肤粗糙的功能 1 L 阿拉伯糖 生产成本高 逐渐被认知又称树胶醛糖 果胶糖 是一种戊醛糖 在自然界中通常与其他单糖结合 以杂多糖的形式存在于胶质 半纤维素 果胶酸 细菌多糖及某些糖苷中 主要作用是可减少蔗糖吸收 人食用后可控制体重 被应用于食品添加剂 保健品 医药 有机合成等领域 2008年 全球L 阿拉伯糖的产量达到1500吨 是2002年的4 0倍 平均年增长率为26 未来几年市场需求量将会以40 的速度递增 预计2011年全球市场需求量将达到3500吨 2013年将达到5000吨以上 2 具有开发前景新型天然甜味剂 山东协力生物科技有限公司 市场前景 美国 作为一种低热量的甜味剂 已被美国食品药品监督局 FDA 列为食品添加剂日本厚生省将其列入调节血糖的特定保健用食品和健康食品添加剂 日本 在日本的应用已经比较普遍 日本的三和淀粉是全球最大的生产厂家 基本垄断着L 阿拉伯糖的市场 中国 列入新资源食品 目前只有 厦门唐传 济南唐和唐 禹城福田等少数公司生产L 阿拉伯糖产品 总产能很小 每年需要进口一定量的L 阿拉伯糖产品 满足人们对该产品的需求 总体来说L 阿拉伯糖的市场缺口还很大 发展前景十分看好 2 甜菊糖 甜度高 市场应用广泛从菊科草本植物甜叶菊中精提的新型天然甜味剂 色泽纯白 口感适宜 无异味 具有甜度高 热能低的特点 是发展前景广阔的新糖源 其甜度是蔗糖的200 300倍 热值仅为蔗糖的1 300 无毒副作用 无致癌物 食用安全 经常食用可预防高血压 糖尿病 肥胖症 心脏病 龋齿等病症 是一种可替代蔗糖非常理想的甜味剂 甜菊糖是经我国卫生部 轻工业部批准使用的最接近蔗糖口味的天然低热值甜味剂 是继蔗糖 甜菜糖之外的第三种有开发价值和健康推崇的天然甜味剂 被国际上誉为 世界第三糖源 广泛应用于食品 饮料 医药 日用化工 酿酒 化妆品 调味品等行业 并且较使用蔗糖可节省成本60 我国是甜菊糖的主要生产国和出口国 甜菊种植面积约25万亩 大多集中在华东和东北地区 公司 基地 为主要的经营模式 年生产甜菊叶原料约40000吨 中国甜菊产业经历了三落三起 从 甜叶菊泛滥种植 到 甜菊糖风波 再到 螺旋状上升 企业挺进欧美市场仍需要克服诸多瓶颈 FDA法规限制 欧盟准入条例和食用安全性评估等 从中长期来看 甜菊产业依然充满前景 仍是一个朝阳产业 3 罗汉果 传统产品 需要更多的数据支持世界90 的罗汉果出自广西 几千年来 中国人民将罗汉果泡水饮用 中国传统医学用其治疗高血压 肺结核 胃炎 哮喘 百日咳 急慢性气管炎和急慢性扁桃体炎等 现代罗汉果只是用作高甜度的甜味剂使用 而且多是出口 主要用于饮料和保健品中 罗汉果是主要活性成分是天然甜味物质 罗汉果苷 即 葫芦素烷三萜 具有爽口的甜味 甜度约为白糖的300倍 热量极低 并且不像甜叶菊苷那样有特殊的苦味或 青草味 是口感最好的天然甜味剂之一 由于罗汉果苷还含锌等微量元素以及氨基酸等物质 又被称作 天然营养型甜味剂 罗汉果在北美市场罗汉果还是一种新产品 并没有得到广泛的应用 还需要更长的时间来培养市场 让北美客户认可 高强度甜味剂 highintensesweetness 主要是指那些甜度较高 用量较少 不给予食品以体积 黏度和质地 它们常常要与营养型甜味剂或增容剂混合使用 二 高强度甜味剂 依据来源不同 天然提取物和化学合成产品两大类 天然提取物 甜叶菊提取物 罗汉果提取物和索马甜等 化学合成产品 阿斯巴甜 纽甜 三氯蔗糖 安赛蜜 阿力甜等 到目前为止 世界各国已获批准的高倍甜味剂约20种 其中得到多数国家批准允许使用的品种主要有甜蜜素 三氯蔗糖 AK糖 安赛蜜 阿斯巴甜 阿力甜 纽甜 糖精 甘草甜素 甜菊苷 罗汉果甜苷和索马甜等 当前人工合成高倍甜味剂能够占据较大的市场份额主要因为具备诸多优点 如合成高倍甜味剂甜度高 体积小 使用量少 能量值为0或几乎为0 有利于厂家降低成本 提高效益 为了保证甜味剂的使用安全 国际 国内都制定了严格标准 成立已40多年的JECFA是国际上对食品添加剂安全性评价的最高权威机构 该委员会的专家要对所有的甜味剂进行毒性试验 包括急性 亚慢性 致突变性 致癌性 生殖毒性 慢性毒性 代谢途径和代谢动力学的研究 在此基础上提出ADI值 每人每天每公斤使用毫克量 为安全起见 在制定ADI值时已将人种 性别 年龄等各种因素考虑进去 可以说按照ADI值正常摄入甜味剂 不存在安全问题 3 高倍甜味剂的安全性 我国 食品添加剂使用卫生标准 GB2760 2007 参照国际标准 明确规定了我国允许使用食品添加剂的品种 使用范围和最大使用量 目前被广泛接受结论是 在我国 只要按照国家标准正确使用甜味剂 就不会对健康造成损害 第三节甜味剂的发展方向 1 严格控制糖精等高倍甜味剂的生产使用糖精等高倍甜味剂在各类食品饮料中超范围 超量使用 形成了消费领域的一股暗流 由于经济效益的驱使 50元左右的糖精可替代3000元左右的食糖甜度 糖精产量一直居高不下 而我国目前糖精的使用量比国际水平高出14倍 2 开发复配型甜味剂复配是利用各种甜味剂之间的协同效应和味觉的生理特点达到 1 减少不良口味 增加风味 2 缩短味觉开始的味觉差 3 提高甜味的稳定性 4 减少甜味剂总使用量 降低成本 人工合成甜味剂 天然甜味剂在甜度 甜味 稳定性诸方面各有其优缺点 复配是发挥甜味剂的最佳功效 降低成本 3 开发新型功能性甜味剂我国目前有3000万糖尿病患者 9500万高血脂病人 有3亿人患龋齿 这些病人需无糖食品 作为无糖食品的甜味剂 功能性甜味剂应为首选 功能性甜昧剂是指除了能赋予食品以甜味外 还有某些特殊生理功能的甜味剂 包括低聚糖和多元糖醇两类 4 开发天然甜味剂是必然的发展趋势天然植物中提取出来的 在安全性和营养功能方面远好于人工合成的 甜味剂 当今的绿色食品必须以天然的添加剂为保证 天然甜味剂的开发应用显得十分重要 开发新型功能甜味剂 天然甜味剂以及复配型甜味剂是21世纪发展的方向 它对于发展食品工业和保健食品工业 提高人们的健康水平 丰富人们的物质生活起着重要的作用 名称 木糖醇 Xylitol 外形 为结晶性白色粉末来源 木糖的还原而来 广泛存在于果品 蔬菜 谷类 蘑菇之类食物和木材 稻草 玉米芯等植物中 分子立体模型 第三节甜味剂生产工艺 一木糖醇 1 木糖醇做糖尿病人的甜味剂 营养补充剂辅助治疗剂2 可以改善肝功能3 预防呼吸道感染4 维持正常骨密度5 木糖醇可以防龋齿6 可