甜味剂不仅可以改进食品的可口性和其它食用
性质,而且有的还能起到一定的预防及治疗作用,
已经成为人们日常生活所必须的调味品之一,甜味
剂工业已成为添加剂工业中产量比重最大的工业[1-2]。
目前世界上广泛使用的甜味剂有20余种,我国
已批准使用的约15种。根据来源,甜味剂可分为两
类:第一类为天然甜味剂,如葡萄糖、蔗糖、果糖及
木糖醇等;第二类为化学合成甜味剂,顾名思义该
类甜味剂完全是由化学方法合成的。糖精是最早食
用的化学合成甜味剂,此外,甜蜜素、天冬甜素等亦
属此类。由于天然甜味剂系天然提取物,通常安全
可靠,但也有缺点,如热值高、易引起肥胖症、糖尿
病、高血压病等,而且甜度低、成本高、其生产常受
自然条件的限制等。因此,随着精细化工工业的发
展,合成甜味剂在甜味剂中所占比重日益增大。另
外,甜味剂分为非营养性的高倍甜味剂和营养性的
低倍甜味剂两类,高倍甜味剂可分为化学合成和天
然提取物两类。天然的高倍甜味剂有甜菊苦、罗汉
果甜、索马甜、甘草甜,其中甘草甜(包括甘草酸铵
和甘草酸钾)已确认具有医疗功能。营养性甜味剂中
的糖醇,包括山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露醇、乳糖
醇,均系六元醇,普遍具有防龋齿和不影响血糖值
的功能,可作为糖尿病人的食糖替代品。
根据其相对甜度及功能,综合上述两方面因素,
甜味剂大体可分为糖类甜配料、强力甜味剂、功能
性甜味剂3大类。
1 糖类甜配料
这一类包括蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳
糖、木糖等天然糖类,以及以淀粉为原料生产的果
葡糖浆等。糖类甜配料均能提供人体所需的热量,
参与人体新陈代谢,属于营养型甜味剂。
姜 彬,冯志彪
(东北农业大学应用化学系,哈尔滨 150030)
摘要:甜味剂是目前广泛应用的食品添加剂,以其品种多样、用途广泛深受各食品生产厂家欢迎。概
述常见甜味剂的种类及其应用情况,分析当前甜味剂尤其是高倍甜味剂的开发和应用所面临的主要问
题,指出低热量营养型甜味剂和更高甜度的甜味剂是当前甜味剂的发展方向。
关键词:甜味剂;种类;应用;发展趋势
中图分类号: 文献标识码:B 文章编号:1005-9989(2006)01-0071-04
Reviewoftheresearchonsweeteners
JIANGBin,FENGZhi-biao
(DepartmentofAppliedChemistry,NortheastAgriculturalUniversity,Harbin150030)
Abstract:Sweetenerisoneofthemostimportantfoodadditivesthatarewidelyusedinmanykindsoffood.
andapplicationofsweetenersespeciallyofhighintensitysweetenerswereanalyzed,thetrendistodevelopthe
sweetenerswithhighsweetnessortrophicsweetenerswithnocalorie.
Keywords:sweetener;variety;application;developingtrend
甜味剂发展概况
收稿日期:2005-06-11
作者简介:姜彬(1977-),黑龙江哈尔滨人,硕士研究生,讲师,主要从事食品化学、食品分析与检验方向的研究工作。
近年来以淀粉为原料生产的淀粉糖发展迅猛,
其主要产品有葡萄糖、果糖、麦芽糖及果葡糖浆等。
其主要工艺过程是:淀粉在淀粉酶作用下水解,再
经葡萄糖淀粉酶糖化,提纯浓缩,得纯度较高的葡
萄糖。由于葡萄糖甜度仅为蔗糖的70%,而果糖甜度
为蔗糖的倍,故用葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为
果糖可提高其甜度。当55%的葡萄糖转化为果糖时,
其甜度相当于蔗糖。由于果糖难以结晶,通常经异
构酶法生产的产品为含果糖42%、葡萄糖55%、低聚
糖8%的果葡糖浆,也称为高果糖浆。 刘建忠[3]等人
利用离子交换树脂制备固定化葡萄糖异构酶,可以
显著提高果糖产量。
2 强力甜味剂
这一类甜味剂顾名思义是其甜度高,一般相对
甜度均为蔗糖的50倍以上。依其产品来源不同,又可
分为天然提取物类和化学合成类。
天然提取物类强力甜味剂
甜菊糖:主要甜味成分为从甜菊叶子中提取的
甜菊糖甙(甜度为蔗糖的100~200倍);甘草甜素:主
要甜味成分是从甘草根中提取的甘草甙(甜度为蔗糖
的50~250倍);索马甜:即非洲竹竿甜素,是从竹竿
果实假种皮中提取的一种蛋白质甜味剂(甜度为蔗糖
的2000倍)。此外,以天然植物为原料的甜味剂还有
莫尼林蛋白(甜度为蔗糖的2000倍)、甜茶内酯(甜度为
蔗糖的600~800倍)、新橙皮苷、新柚苷(甜度为蔗糖
的2000~4000倍)以及我国广西特产罗汉果中提取的罗
汉果糖(甜度为蔗糖的150~400倍)等[4]。
化学合成类强力甜味剂
糖精(学名为邻磺苯甲酰亚胺):是以甲苯等为原
料、纯人工合成的强力甜味剂,已有100多年的历史。
有3种商品形式即糖精、糖精钠及糖精钙,糖精钠具
有优异的溶解度和稳定性,用途较广,精糖钙多用
于无钠制品[5]。食品工业上广泛使用的是其钠盐即糖
精钠,其甜度为蔗糖的350~500倍,对热不稳定,遇
酸分解并丧失甜味,产生苦锈味。
甜蜜素(化学成分为环己烷氨基磺酸的钠盐或钙
盐):甜度是蔗糖的50倍。甜蜜素的甜味呈现的较慢,
但持续时间长,并且甜味比较纯正,可以代替蔗糖
或和蔗糖混合使用。甜蜜素也可以和糖精一起使用,
以增强甜度并掩盖不良味觉特性,比例为10∶1时改良
风味效果比较好[6]。
阿斯巴甜:是天冬氨酸和苯丙氨酸与甲醇结合
的产物。其甜味特征几乎与蔗糖相同,甜度是蔗糖
的200倍,不耐高温及酸性条件,属高甜度、低热量
的蛋白质甜味剂。
安赛蜜(学名为乙酰磺胺钾):是以乙酰基乙烯酮为
原料合成的一种白色结晶粉末,由德国Hoechst公司于
1967年开发成功,甜度为蔗糖的150~200倍。易溶于
水,熔点225℃,用于酸性饮料稳定性好,而且安赛蜜
在人体内不代谢、不吸收、不蓄积,24h内可完全排出
体外。安赛蜜不仅可单独使用,而且同其它甜味剂有
协同作用,同山梨醇复配甜味更佳。除用于食品外,
还用于药品、化妆品等以掩盖某些组分的苦味。
三氯蔗糖:又名三氯丰乳蔗糖(简称TGS),是以
蔗糖为原料合成的一种蔗糖衍生物。外观为白色或
近白色结晶粉末,几乎无臭、无吸湿性、低热值,对
光、热、pH值均很稳定,极易溶于水、乙醇和甲醇,
微溶于乙酸乙酯。甜度为蔗糖的600倍,甜味品质好,
味觉类似于蔗糖。正是由于三氯蔗糖的甜味稳定性,
在烘烤、焙烧及贮存期味道保持不变[7],引起食品和
饮料生产商的兴趣。我国已批准使用三氯蔗糖,目
前尚无生产厂家。
纽甜:是一种通过美国FDA批准在美国食品和饮
料中使用的新型强力甜味剂。它是阿斯巴甜的衍生
物,其甜味比蔗糖甜7000~13000倍,比阿斯巴甜甜
30~60倍。但它能量值几乎为零,且甜味纯正。纽甜
不仅可以用于食品和饮料中,而且可以与其它强力
甜味剂或多糖混合使用[8]。在干燥或中性的条件下都
十分稳定,在含水的食品体系中比阿斯巴甜要相对
稳定。在铅(Pb/c)或铂(Pt/c)氢化催化剂存在下,用氢
气处理阿斯巴甜和3,3-二甲基丁醛的甲醇溶液也可以
制得纽甜[9]。
强力甜味剂具有以下优点:甜度高,能量低,因
而不会引起人体血糖波动,也不会导致龋齿;一些
甜味剂具有明显的风味增强效果。其主要缺点是:
绝大多数甜味不纯正,有其它异味;因甜度高、用量
小,用于固体、半固体食品中需用填充剂;某些产品
安全性仍受到怀疑。
3 功能性甜味剂
功能性甜味剂指不仅能赋予食品甜味,还具有
某些特殊生理功能的甜味剂,主要为各种低聚糖和
多元糖醇。具体地说,符合下列条件之一者,可认为
属于功能性甜味剂:(1)不参与机体代谢,能量值近似
为零;(2)不被机体消化吸收,代谢方式类似膳食纤
维,能量值极低或为零;(3)虽可完全被机体消化吸
收,但因甜度较大或很大,在正常摄入范围内所提
供的能量值较低或很低;(4)在机体中的代谢途径与胰
岛素无关,进入体内后不会引起血糖波动,可供糖
食品添加剂
72
尿病人食用;(5)不是口腔微生物的适宜作用底物,不会
引起牙齿龋变,甚至具有抗龋齿活性;(6)具有某些特殊
的生理功能,如促进人体肠道中双歧杆菌的生长繁殖。
当然,作为一种甜味剂,它还必须是绝对安全的,有
良好的味觉特性以及有适宜的溶解度和稳定性。
低聚糖类
低聚糖产品目前多以淀粉、蔗糖等为原料经酶
法转化获得。产品主要有低聚异麦芽糖(甜度是蔗糖
的40%~50%,下同)、低聚果糖(甜度60%)、低聚半乳
糖(甜度40%)、乳果糖(甜度70%)、低聚木糖(甜度40%)、
乳酮糖(甜度50%~60%)、棉籽糖、水苏糖等。
低聚糖的主要功能:热量低,可改善肝功能、预
防高血脂、糖尿病、肥胖症及相关疾病,并具有增殖
双歧杆菌、优化人体内微生态平衡的功能。
多元糖醇类
糖醇是由相应的糖经镍催化加氢制得。主要产
品有赤藓糖醇(甜度70%~80%)、木糖醇(甜度10%)、山
梨糖醇(甜度60%~70%)、麦芽糖醇(甜度75%~95%)、甘
露糖醇(甜度50%)、乳糖醇等。其共同特点是甜度低、
热量低、黏度低,吸湿性较大。优点是:其代谢途径
与胰岛素无关,人体摄入不会引起血糖及胰岛素水平
波动,是糖尿病人理想的甜味剂;长期摄入不会引起
龋齿;部分糖醇具有膳食纤维功能,可预防便秘、结
肠癌等。其缺点是摄取过量会引起腹泻或肠胃不适。
赤藓糖醇 赤藓糖醇是一种重要的填充型甜味
剂,相对甜度是蔗糖的70%~80%,它的甜味纯净,
有凉爽感,与蔗糖的甜味特性十分接近,没有不适
味道。与糖精、阿斯巴甜、安赛蜜共用时的甜味特
性也很好,可掩盖强力甜味剂常有的不良味感或风
味。如赤藓糖醇与甜菊苷以1000∶1~1000∶7混合使用,
可掩盖甜菊苷的后苦味[10]。赤藓糖醇没有热量,摄入
后不会导致肥胖、龋齿及心血管疾病等,在人体内
很容易代谢而基本上不会蓄积在体内,尤其适用于
糖尿病、高血压及心脑血管患者使用。相对于其它
糖醇及蔗糖等甜味剂而言,它的吸湿性最小,特别
适用于许多易吸湿但要保持干燥的粉末饮品中。在
粉末饮料中添加1%的赤藓糖醇可以抑制咖啡和红茶
的苦涩味道,而且由于它吸湿性极低,不会影响这
些饮料的保存期[11]。
赤藓糖醇在日本已经被用于700多种食品和饮料
中,而且还可以用于合成多种医药,并有报道可以
合成新型树脂。目前消耗赤藓糖醇最多的是饮料行
业,广泛应用于控制热量的清凉饮料、美容饮料、保
健饮料和糖尿病人、心血管疾病患者的专用饮料中。
在酒类中,赤藓糖醇以较低的浓度就能促进乙醇水
合,用于象鸡尾酒这样的低酒精混合酒类中,调配
出圆满味道的高档次含醇饮料。另外,赤藓糖醇作
为低热量的甜味剂被广泛用于巧克力、口香糖、糖
果、糕点、果冻、酸奶、各种乳制品和各种糖尿病人
专用食品中。
赤藓糖醇与其它糖醇一样具有致腹泻特性,但对
赤藓糖醇而言,剂量要达到2g/kg时才会发生腹泻。以
健康成年人为对象,一次性摄入10g或20g赤藓糖醇不
会出现腹泻,若一次性摄入50g,有33%的人出现了
腹泻[12]。总的来说,赤藓糖醇的耐受量是比较大的。
木糖醇 木糖醇甜度是蔗糖的65%~100%,当
温度较低时显示同等于砂糖的甜味,但当温度较高
时它的相对甜度较低。木糖醇发热量稍高于其它糖
醇,虽然有近似于砂糖的甜味度,但在口中呈现出
冷凉感和爽快感的味质。木糖醇能抑制引发龋齿的
变形杆菌的活动,因而可以预防龋齿。木糖醇可以
用作酒类添加剂以改善酒的品质,日本研究认为加
入%~3%的木糖醇能改进酒的色香味。例如在白酒
中加入%的木糖醇可使白酒口味滑爽、醇厚,香
味比调制前浓郁饱满,后味甜而长。木糖醇也被应
用在糖果方面,但由于木糖醇易于结晶,不生成玻璃
状体,故不能单独用来制取硬糖。有报道以甜蜜素、
木糖醇作为甜味剂取代蔗糖生产膳食纤维软糖[13-15]。
膳食纤维软糖以壳聚糖、魔芋精粉作为膳食纤维原
料,以甜蜜素、木糖醇作为甜味剂,采用一定工艺研
制而成,它具有良好的风味且色泽自然、块形完整、
体态饱满、质地细腻、甜酸适口。国外报道有加入天
然高聚物和山梨醇制造硬糖的专利。在软糖生产方
面,国外有加入氢化淀粉制取太妃糖的报道。
最近,木糖醇被发现有新的药理作用。医学研
究人员发现,经常吃含木糖醇甜味剂的食品或饮料
的纤维囊肿病人从不患肺部感染,而那些不爱吃甜
食,当然也就不接触木糖醇的病人则无一例外的都
发生过肺部细菌感染。今后,木糖醇有望开发成为
一种可预防年老体弱者、婴儿或病人等易感人群肺
部感染的新型保健食品原料。
4 甜味剂开发与应用所面临的主要问题
甜味剂开发的初衷是作为蔗糖代用品,满足甜
味食品的需要,它们具有许多优点,如甜味剂的甜
度高、能量低、对身体基本无影响、且多数可防龋齿
和产品稳定性好等。当然也存在一定的缺陷,如很
多产品具有苦涩味和金属味,味道不纯等,且很多
时候需要多种甜味剂配合使用等[16-19]。尽管如此,世
界各国和一些大公司仍然热衷于新型甜味剂的开发。
食品添加剂
73
现阶段新型甜味剂必须符合以下几个方面的要求。
安全问题
甜味剂是一种食品添加剂,安全因素至关重要,
各国食品卫生部门对此也十分重视,每种新型甜味
剂都要经过毒理学验证,无毒才可食用。世界卫生
组织(WHO)、美国食品与药物管理局(FDA)及世界食
品添加剂联合专家委员会(JECFA)是权威机构,这些
机构一般对甜味剂的安全情况及最大日摄入量(ADI)
有规定,具有指导作用。
甜味特性
甜味剂的甜味如果不能受到消费者的喜爱,产
品的开发将没有任何意义。比如糖精有一定的苦涩
味道,其竞争力就不如纽甜。随着甜味品质较高产
品的工艺改进和开发,味道不很好的甜味剂将退出
食品领域。
稳定性
好的稳定性也是甜味剂生产商必须注意的问题。
合成甜味剂一般稳定性较好,但也有一些甜味剂只
能在一定领域使用,如阿斯巴甜不能用于长时间加
热的焙烤食品,某些甜味剂不能用于酸性食品等。
成本
如果甜味剂的价格能降下来,该种甜味剂才可
能具有生命力。正是由于价格问题,三氯蔗糖在世
界范围难以被广泛接受。因此,如何降低生产成本,
是一个值得大力开展的研究课题,比如一些糖醇的
生产就是使用玉米芯、甘蔗渣等廉价易得的原料以
进一步提高产品的竞争力[20]。
食品工业现在在世界范围内已成为第一大工业,
添加剂行业中甜味剂的研发比重最大,新型甜味剂
也将陆续被研发出来。基于人们对健康的关注,低
热量营养型甜味剂和更高甜度的甜味剂将是发展趋
势。从生产上来讲,从天然产物中直接提取的甜味
剂也会被继续使用,化学合成甜味剂仍将占主导地
位,以微生物为基础利用重组DNA技术生产甜味剂
也将日益受到重视。
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