赤藓糖醇的特性及其应用 食安081 刘婧
制糖工艺学综述
食安081班 刘婧 2083608107
摘要：赤藓糖醇是一种多元醇类甜味剂，具有酷似蔗糖的口味而发热量却接近零，而且其生理耐受性高，不致龋齿。本文综述了赤藓糖醇的物理化学及功能特性，并分析了工业中的应用现状。
关键词：赤藓糖醇 特性 应用
Abstract：Erythritol is a kind of sweetening agent which has a clean sweet taste and good flavor profile close to sucrose．At the same time，it offers additional salient advantages，such as：a status，at use levels．of a no-calorie sweetener；non-cariogenic；fully absorbed by the small intestine．never lead to tympanites，and etc. The major characteristics (physical, chemical and biological properties) of Erythritol are summarized. At the same time，the research and application status in quo have been analyzed，and analyzed the current situation of industrial application.
Key words：Erythritol characteristic application
赤藓糖醇的特性及其应用 食安081 刘婧
0 前言
赤藓糖醇为1，2，3，4一丁四醇，分子式为C4H10O4。赤藓糖醇在自然界中的分布非常广泛，地衣类植物、海藻、蘑菇类及各种植物果实中均含有。由于细菌、霉菌和酵母可以发酵产生赤藓糖醇，因此赤藓糖醇也存在于果酒、啤酒、酱油等发酵食品中。此外，它还存在于哺乳动物的体液中[1]。
赤藓糖醇是一种新型营养型甜味剂，其特点是对热稳定性好、吸湿性小、冰点较低，其应用领域十分广泛，如食品、医药、化妆品、化工等许多方面 [2]。2007年6月19日我国卫生部公告批准赤藓糖醇作为甜味剂应用于口香糖、固体饮料、调制乳等食品中。其生产方法主要有化学合成法和微生物发酵法，化学法是将淀粉用高碘酸法生成双全淀粉，再经氢化裂解成赤藓糖醇和其他衍生物，因此化学法的流程长，成本高。与化学合成法相比，微生物发酵法生产过程温和，容易控制，更具有生产优势。
1 赤藓糖醇的特性
1．1 物理化学性质[3-5]
赤藓糖醇是一种四碳多元醇，分子对称，以内消旋型形式出现。分子质量为122．12，熔点119℃ ，沸点329-331℃ ，溶解热为-96．86 kJ／kg。赤藓糖醇为白色、光亮粉末或结晶，能溶于水，水溶液为无色不粘稠的液体。其化学性质类似于其他多元醇，不含有还原性醛基，对热和酸稳定(适用pH2～12)，与山梨醇、甘露醇、木糖醇等糖醇相比较，分子质量较低，溶液渗透压高。
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1．1．1 甜味特性
赤藓糖醇甜度是蔗糖甜度的70％ ～80％ ，在口中有清凉感，甜味纯正，与蔗糖的甜味相似，无后苦味，与糖精、阿斯巴甜等其他甜味剂混合使用，甜味特性良好，能掩盖不良味感。
1．1．2 溶解热高
赤藓糖醇溶解热为-96．86kJ／kg，是葡萄糖的3倍，溶于水会吸收较多的能量，食用时有一种凉爽的口感特性。
1．1．3 吸湿性低
赤藓糖醇结晶性好，不吸潮，在20℃相对湿度为90%时仍不吸潮，适用于加工巧克力糖果等。
1．1．4 溶解性小
在20℃时溶解度仅为37%，大约是山梨醇溶解度的50%，在制作高甜度食品时，为防止结晶析出，保持食品的质构稳定，应和其他糖醇混合使用。
1．1．5 耐热耐酸性强，对热和酸稳定
赤藓糖醇耐热性很强，在高温条件下(160℃)也不分解，适用pH 值范围较宽，对酸和热稳定，不分解、不变色、不发生美拉德反应，特别适用于对色泽要求严格的食品加工。
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1．1．6 水分活度低与渗透压高
由于赤藓糖醇分子小，分子质量仅约为蔗糖的1／3，能大大地降低水分活度。25℃ 、36%的水溶液，水分活度为0．91；而赤藓糖醇渗透压高，20℃ 、15%的水溶液渗透压为461．5 KPa，是蔗糖的3．2倍，山梨醇的1．8倍，赤藓糖醇的这一特性有利于提高食品的防腐能力，延长食品的货价期。
1．1．7 冰点降低与粘度特征
赤藓糖醇分子小，有较明显的冰点下降效果，25℃ 、质量分数30% 的赤藓糖醇水溶液，冰点为-4.1℃ ，而与其他糖醇相比，赤藓糖醇冰点降低幅度较大，而此时的粘度仅为3．0×10-3 Pa·S。
1.2 生理功能及代谢特征
相比山梨糖醇、麦芽糖醇、木糖醇、异麦芽糖醇、甘露糖醇及乳糖醇等糖醇类甜味剂，赤藓醇有许多显著的优点。
1．2．1代谢独特，产能低
赤藓糖醇在小肠易于吸收，大部分能进入血液中循环，仅有少量直接进入大肠中作为碳源发酵。由于人体缺乏代谢赤藓糖醇的酶系，进入血液中的赤藓糖醇不能被消化降解，只能透过肾从尿液中排出体外，这一独特的代谢特征，决定了赤藓糖醇低热值的特性。据文献报道回，进入机体内的赤藓糖醇有约80％经小肠吸收并从尿液中排出，2O％左右进入大肠，进入大肠中的最多有50％被细菌利用，其他经由粪便排出体外。由此得知，摄入的
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赤藓糖醇只有5％-10％代谢产能，为人体提供能量，而赤藓糖醇的能量值为0．2kcal/g-4kcal/g，仅为蔗糖能量的5％～l0％，是所有多元糖醇甜味剂中能量最低的一种。根据日本厚生省的糖类热量评价法(平成3年卫新第71号)测定的结果，赤藓糖醇的热量值为0kcal／g。而且，1995年10月日本厚生省发表的“食品的营养表示基准”(素案)，赤藓糖醇热量换算系数(kcal／g)为0[6-7]。
1．2．2高耐受量，副作用小[8-10]
由于进入机体的赤藓糖醇进入大肠的量很少，因此不会造成不吸收物质可能带来的腹泻及肠胃胀气等副作用，所以赤藓糖醇具有很高的耐受性，是糖醇中耐受性最高的一种。
1．2.3对糖尿病人的适应性
由于人体缺乏代谢赤藓糖醇的酶系，进入机体的赤藓糖醇大部分由尿液排出，其代谢途径与胰岛素无关或很少依赖胰岛素，所以对糖代谢没有影响。食用含赤藓糖醇的食品对糖尿病患者等糖限量的特殊消费群体是安全的。
1．2．4非致龋齿特性
由于口腔中的细菌，特别是金黄链球菌(Strepto coccus mutans)不能利用和发酵赤藓糖醇，所以不会引起口腔牙表面pH值下降产生牙斑，导致龋齿。
1．2．5促进双歧杆菌增殖
研究肠内细菌对赤藓糖醇的利用情况表明，赤藓糖醇对肠道中双歧杆菌有明显地增殖作用[11]。
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2 赤藓糖醇的生产工艺方法
赤藓糖醇的生产方法主要有化学合成法和发酵法2种工艺路线。
2．1 化学合成法生产赤藓糖醇
化学合成法可以由丁烯二醇与过氧化氢反应，其中丁烯二醇是由乙炔和甲醛先制成2一丁一烯1，4一二醇，然后将其水溶液与活性镍催化剂混合并加入阻化剂氨水，在0．5MPa压力下通入H。氢化，得到赤藓糖醇产品。以淀粉为原料的化学合成法是将淀粉用高碘酸法生成双醛淀粉，再经氧化裂解生成赤藓糖醇和其他衍生物[12]。化学合成生产赤藓糖醇的工艺方法存在流程长、成本高、污染严重、条件要求高、产品安全性差等不足，无法与发酵法比拟，因此目前研究和应用最多的是以淀粉为原料的发酵法生产赤藓糖醇的工艺方法。
2．2 微生物发酵法生产赤藓糖醇
发酵法是以淀粉水解葡萄糖为原料，经耐高渗酵母菌株发酵产生赤藓糖醇及少量的核糖醇、丙三醇等副产物，经分离、提取、精制，获得高纯度的赤藓糖醇产品，产品得率大约50%。与化学合成法相比，具有条件温和、易于控制、环境友好、污染少、产品安全、原料来源丰富、成本低等优点，更易于实现规模生产。
3、 赤藓糖醇的应用
3.1赤藓糖醇在食品中的应用[13]
3.1.1 糖果生产
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赤藓糖醇具有吸湿性低、有清凉感、结晶性良好以及低热值、非致龋性等特性，加热不会引起美拉德反应。因此在一般食品加工条件下，几乎不会出现褐变或分解现象，十分适合应用于口香糖、糖果等忌湿食品中。
3.1.2 巧克力生产
精炼条件下，在巧克力浆料中加入赤藓糖醇，能使巧克力在80℃以上的环境中进行加工，大大缩短加工时间，又改善了产品的风味。由赤藓糖醇部分替代糖，能使巧克力的热量减少30％。
3.1.3 乳制品、饮料以及酒的生产[15]
发酵乳中添加10％ 赤藓糖醇，能延长产品的保质期。利用赤藓糖醇溶解时的吸热作用，可生产出自冷性的固体粉末饮料。计算值是10g赤藓糖醇溶解于90g水中，温度下降约4．8℃ ，在100ml 22℃ 的自来水中溶解17g赤藓糖醇时，实测约有6℃的冷却效果。在含酒精饮料中，由于糖类能促进酒精与水的结合，具有缓和酒精刺激性的效果。故可作为蒸馏酒的缓冲剂，提高发酵产品的天然风味。
除此之外，赤藓糖醇也广泛用于其他食品领域，如冰淇淋、糕点等等。
3．2赤藓糖醇在医药、保健品生产中的应用[14]
赤藓糖醇的热量很低，有“零”热值甜味剂之称，因而可用于生产各种低热量保健食品、减肥食品和饮料：由于赤藓糖醇特殊的生理代谢机理，可用于开发糖尿病及葡萄糖不适症等人群的功能食品或饮料 赤藓糖醇的抗龋齿性，不能被变形链球菌等病原菌利用，故
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由赤藓糖醇制成的糖果和专用洁齿用品对保护儿童的口腔健康有积极的作用。在医药行业，赤藓糖醇可作为药品的矫味剂和片剂的赋型剂，可有效改善药品的口感。最近的研究还表明，赤藓糖醇的衍生物—— 二脱氧赤藓糖具有抗HIV活性。赤藓糖醇硝化后生成的硝基赤藓糖醇，可用于治疗心脑血管疾病和气喘病人的药物。
3．3赤藓糖醇在其他行业的应用[14]
在化工行业，赤藓糖醇作为有机合成的中间体，在醇酸树脂、聚酯、聚醚的合成以及油漆、造等方面具有广阔的应用前景。在化妆品方面，赤藓糖醇可以代替甘油的部分作用，由于多数微生物不能够利用赤藓糖醇，可以防止化妆品变质。另外以赤藓糖醇为原料合成一些稀有产物，如以赤藓糖醇作为底物生产稀有的L-赤藓糖。日本RahmanMD．Mizanur等介绍了利用赤藓糖醇由微生物氧化和L-核糖异构化酶的异构化生产L-赤藓糖的技术，得率为18％，然后通过离子交换色谱柱纯化，10g的赤藓糖醇可以得到1．7g纯品L-赤藓糖。
结论：由于赤藓糖醇溶解度小，结晶性高，虽可满足一般食品的加工需要，但在高浓度的果酱、果子冻类食品及有结晶析出的食品体系中，必须与其他糖类或糖醇混合使用。另一方面，其结晶性还能提高产品的硬度，所以必须根据需要，将赤藓糖醇与具有不同特性的其他糖质原料配合使用，既调整了产品的硬度及甜度，又丰富了产品的口味。
参考文献：
[1] 郑建仙．功能性食品生物技术[M]．北京：中国轻工业出版社， 2004：168—170．
赤藓糖醇的特性及其应用 食安081 刘婧
[2] 杨海军．赤藓糖醇的发展及应用[J]．中国食品添加剂，2004 (1)：100—102．
[3] 尤新．尤新食品发酵论文选[M]．北京：中国轻工业出版社，2005．272～274
[4] 徐莹，李景军.赤藓糖醇的研究进展及在食品工业中的应用[J]．中国食品添加剂，2005，(3)：92～95
[5] 刘建军，赵祥颖.低热值甜味剂---赤藓糖醇[M].食品与发酵工业，2007,133～137
[6] 康维民．赤藓糖醇在食品工业中的应用前景[J]．中国食品添加剂，1997．(3)：17-18．
[7] 王乃强，李克文．赤藓糖醇[c]．中国发酵工业协会多元醇分会学术交流论文集，2006，6．
[8] 曹强．葡萄糖发酵甜昧剂赤藓糖醇的特性与应用[J]．四川制糖发酵，1992，19(1)：62-65．
[9] MMRRO I C，BERET W O，BORZELECA J F，eta1．Erythritol：An interpretive summary of biochemical，metabolic，toxicological and clinical data[J]．Food Chem Toxicol，1998，36：1 139-1 174．
[10] 郑建仙．低能量食品[M]．北京：中国轻工业出版社，2001．
赤藓糖醇的特性及其应用 食安081 刘婧
[11] 蒋世琼，马丽．淀粉糖新产品的开发与研究[J]．食品工业科技，2002，22(3)：83-85．
[12] 朱 明．赤藓糖醇生产技术与在食品工业中的应用[J]．淀粉与淀粉糖，2005，(2)：5～6
[13] 徐莹，李景军.赤藓糖醇研究进展及在食品中的应用[J].中国食品添加剂，2005:92-96
[14] 刘建军，赵祥颖，田延军. 低热值甜昧剂赤藓糖醇的研究现状及应用[J].中国酿造.2006(12):1-3
[15] 吴国峰，李国全，马永强. 工业发酵分析. 2006.
