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甜味剂研究进展

来源:未知 发布日期:2014-08-18 17:57:43作者:admin 点击次数:
摘要:概述了常见甜味剂的种类和应用情况,分析了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,指出当前甜味剂的发展方向是低热量营养型甜味剂和更高甜度的甜味剂。
甜味是 5 种基本味觉之一,在日常的膳食消费中也占了很大的比重,甜味剂是人们日常生活所必须的调味品之一。
他不仅可以改进食品的可口性和其他食用性质,而且有的还能起到一定的预防及治疗作用。近年的研究表明,过多的糖类摄入是导致与某些疾病如糖尿病产生的原因之一,人们对食用糖类物质特别是营养型甜味剂如蔗糖有所顾忌,因而现在多致力于非营养型和低热量甜味的开发,甜味剂工业已成为添加剂工业中产量比重最大的工业。
目前世界上广泛使用的甜味剂有 20 余种,我国已批准使用 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,合成甜味剂的品种、产量、应用及开发研究将日益重要。
其发展趋势是开发低热量、非营养、高甜度及具有特殊功能的甜味剂。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糖、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味剂、强力甜味剂、功能性甜味剂 3 大类。
1 糖类甜味剂
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。糖类甜味剂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。
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 1.8 倍。 故用葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为果糖可提高其甜度: 当总质量 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以质量计含果糖 42%,葡萄糖 55%,低聚糖 8%的果葡糖浆。 也称为高果糖浆: 高果糖浆再经离子交换树脂分离技术分离出葡萄糖。 得果糖质量分数90%的果糖浆: 质量分数 90%的果糖浆再和适量质量分数 42%果糖产品混合。可得到果糖质量分数 55%的糖浆。
工业称上述 3 种高果糖浆分别为F – 42、F - 90 和 F - 55。 刘建中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。
由于高果糖浆含较多的果糖, 因而甜度高:风味好:热量低,特别适用于饮料;在肝脏中代谢快,对肝脏具有保护作用;代谢中对胰岛素依赖小,不会引起血糖升高, 是糖尿病人理想的甜味剂; 在人体小肠吸收缓慢, 并有抑制体内蛋白质消耗作用, 适合运动员: 体力劳动者及手术患者使用;对心脏供血及防治龋齿有辅助保健作用等。
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。
2.1 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 倍 ~ 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 倍 ~ 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 2 000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 2 000 倍:甜茶内酯(甜度为蔗糖的 600 倍 ~ 800 倍): 新橙皮苷: 新柚苷(甜度为蔗糖的 2 000 倍 ~ 4 000 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 倍 ~400 倍)等等。
2.2 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: 经人工合成的强力甜味剂, 已有 100 多年的历史。 有三种商品形式即糖精: 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。
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 倍~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,质量比为 10:1 时改良风味效果比较好。阿斯巴甜、 是天冬氨酸和苯丙氨酸与甲酯结合的二肽甲酯。
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H oechst公司于 1967 年开发成功, 甜度为蔗糖的150 倍 ~ 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, 24 h 内可完全排出体外。
安赛蜜不仅可单独使用, 而且同其他甜味剂有协同作用,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 TG S,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,无臭、无吸湿性、低热值,对光、热、酸碱值均很稳定,甜度为蔗糖的 600 倍, 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,在烘烤、焙烧及贮存期味道保持不变,引起食品和饮料生产商用其取代蔗糖和高果糖浆的特殊兴趣。
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 FD A 批准在美国食品和饮料中使用的新型强力甜味剂。 他是阿斯巴甜的衍生物,其甜味比蔗糖甜 7 000 倍 ~ 13 000 倍,比阿斯巴甜甜 30 倍 ~ 60 倍。
但其能量值几乎为零, 且甜味纯正。 纽甜不仅可以用于食品和饮料中, 而且可以与其他强力甜味剂或多糖混合使用。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。
纽甜可以通过还原 N - 烷基化反应,由阿斯巴甜和 3,3 - 二甲基丁醛制得。 纽甜广泛应用于食品工业的生产中,如各类饮料、乳品、焙烤食品、口香糖、冰棋淋、餐桌甜味剂等。
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。 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, 进入人体后将原原本本地排出体外,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,能量值最低或为零。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,不会引起牙齿踊变, 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,他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。 主要为各种低聚糖和多元糖醇。
3.1 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 %)、 棉子糖、 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。
3.2 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(甜度是蔗糖 70% ~ 80%,下同)、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。
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, 其具有许多优点, 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。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。 现阶段新型甜味剂必须符合以下几个方面的要求。
4.1 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、美国食品与药物管理局及世界食品添加剂联合专家委员会是权威机构, 这些机构一般对甜味剂的安全情况及最大日摄入量有规定,具有指导作用。
4.2 甜味特性
甜味剂的甜味如果不能受到消费者,如饮料企业和个人的喜爱,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, 味道有缺陷的甜味剂将退出食品领域。
4.3 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, 但也有一甜味剂只能在某一定领域使用, 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。
4.4 成本
成本也是必须考虑的因素之一, 如果甜味剂的价格能降下来, 从食品生产商到消费者都将受益, 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。
有许多甜味剂是以微生物产生的酶催化生产的,如何对菌株改造提高酶活力和酶分离工艺都将最终影响成品的价格,使用的原料如能高价和易得, 该产品将更有竞争力, 比如一些糖醇的生产就是使用的玉米芯- 甘蔗渣等廉价原料。
来源:惠合制药设备厂
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