第八章 功能性甜味料及其加工技术

功能性甜味剂的益处
1、功能性甜味料在体内代谢途径不受胰岛 素制约，供糖尿病患者食用； 2、不易被口腔微生物利用，对牙齿的损害 作用比较小； 3、低聚糖和糖醇不能被人体直接利用，有 类似膳食纤维的性质，有调节机体生理 功能作用。 4、低聚糖在肠道作为双歧杆菌等益生菌的 增殖因子。
第一节 功能性单糖
β-D-（-）-吡喃果糖
在水溶液中，由于变旋作用，果糖以三或四种互变异构 体共存的形式存在，它们是β-D-吡喃果糖、α-D-吡喃果糖、βD-呋喃果糖、α-D-呋喃果糖和开链果糖。其中β-D-吡喃果糖占 的比例最高，而开链式果糖很少。 在结晶状态下，果糖只以β-D-吡喃的形式存在。
2、果糖的生理功能



3、在运动饮料和低能量饮料中的应用
在欧、美、日等国家和地区，果糖是运动员饮料 的一种基本原料。 使用果糖的运动饮料，饮用后能量转化速度快， 但不会引起血液中血糖的升高，适用于人体疲 劳后恢复体力并及时补充水分和矿物质。
成本太高，无法满足大规模食品工业的需要

2、利用蔗糖转化
不易结晶，生产周期长

3、利用葡萄糖异构化 4、以淀粉为原料生产
由于酶工程技术的重大发展
利用蔗糖转化

蔗糖水解一般采用盐酸作催化剂，吸收一个水分子， 生成一个葡萄糖分子和一个果糖分子，加热能使水解 反应更快地进行，其反应式如下:


将定量蔗糖和定量水投入到溶解釜，并加热，使蔗糖 加速溶解，加入稀的盐酸，并搅拌加热至100℃以上， 当DE值≥95%时，降温、精制，得到无色透明的中性 果葡糖浆溶液，质量分数50%，含果糖48%以上和少量 蔗糖。 DE值也称为葡萄糖值，是指糖化液中还原糖全部以葡 萄糖计所占干物质的百分比。
功能性甜味剂的分类
甜味剂根据生理作用及甜度特性分类： 1、功能性单糖； 2、功能性低聚糖； 3、糖醇； 4、强力甜味剂。


强力甜味剂 环已基氨基磺酸钠(甜蜜素) 天门冬酰苯丙氨酸甲酯(阿斯巴甜) 乙酰磺胺酸钾(安赛蜜) 二氢查尔酮 甜菊苷 甘草甜素 三氯蔗糖
甘草甜素


其甜度约砂糖的250倍，从甘草中提取出来 的甘草酸钠盐，即使稀释4000倍的水溶液 也有甜味。 但直接作为食品的甜味剂，对某些食品不 合适，一般可与砂糖、葡萄糖、糖稀等天 然糖类并用或与糖精、甘氨酸、丙二醇等 适当配合，方可获得较为可口的甜味。
三氯蔗糖



三氯蔗糖是一种理想的半天然甜味剂，由英国 Tate&Lyle公司于1988年推出，是由蔗糖经氯化衍 生而来。其甜度是蔗糖的600倍，且甜味纯正，甜 味特性十分类似蔗糖，没有任何苦后味；无热量， 不龋齿，稳定性好，尤其在水溶液中特别稳定。 长时间的毒理试验证明其安全性极高，是目前最 优秀的功能性甜味剂，现已有美国、加拿大、澳 大利亚、俄罗斯、中国等三十多个国家批准使用。 目前，三氯蔗糖已广泛应用于饮料、食品、医药、 化妆品等行业，由于三氯蔗糖是一种新型非营养 性甜味剂，是肥胖症、心血管病和糖尿病患者理 想的食品添加剂，因此，它在保健食品和医药中 的应用不断扩大。


天然的单糖一般是能直接被代谢提供能量 的化合物，很少有功能性一说。但是，有 些单糖确实具有符合功能性的一些特点， 因而可作为功能性基料来应用。 目前被列入功能性单糖主要是D-果糖、人 工合成的L-果糖。
一、功能性单糖的物化特性及生理功能 （一）果糖 1、果糖的结构及物化性质 果糖与葡萄糖互为同分异构体，是己酮糖，富 含于菊芋等菊科植物和蜂蜜、水果中。 结晶果糖为白色无臭晶体或粉末，密度为1590 kg/m3，熔点为103~105℃，吸湿性很强，易溶 于甲醇、乙醇及丙酮等有机溶剂，极易溶于水。

纯净果糖为无色针状或三棱形结晶；能使偏振 光面左旋，在水溶液中有变旋现象。
果糖的结构及物化性质


结晶果糖在pH3.3最稳定，热稳定性较蔗糖和葡 萄糖低；具还原性，能与可溶性氨基化合物发生 美拉德反应；净能量值为15.5 kJ/g，低于蔗糖和 葡萄糖。 果糖的甜度是蔗糖的1.6倍，是最甜的天然营养型 甜味剂。
乙酰磺胺酸钾

别名 安赛蜜、双氧哑噻嗪钾、A-K糖。它 的甜度是蔗糖的200倍。 我国《食品添加剂使用卫生标准》（GB 2760-2011）规定：可用于胶基糖果用量为 4.0g/kg；熟制坚果与籽类3.0g/kg；糖果 2.0g/kg；酱油1.0g/kg；果汁（果味）型饮 料、果冻、八宝粥罐头、冰淇淋、糕点、 糖果、果酱（不含罐头）、酱菜、蜜饯、 加工食用菌和藻类、焙烤食品等，用量为 0.3g/kg；用于餐桌用甜味料（片状、粉 状），0.04g/份。
（柚皮苷）二氢查尔酮


柚皮苷二氢查尔酮，作为一种新型的甜味剂，其 甜度与蔗糖相比，为蔗糖的500-700倍，并且具有 高甜度、低热值、无毒、安全等特点，可应用于 食品、医药和日化工业。 柚皮苷二氢查尔酮特别适用于奶制品、脂肪和油 脂、冷冻食品、加工蔬菜、果冻、果酱、无醇饮 料、口香糖、牙膏及口含药片中。柚皮苷二氢查 尔酮作为糖的代用品，还可以减少人体对糖的摄 入量，这对防止肥胖和不宜食糖的病人无疑是一 福音。
甜菊苷


甜叶菊提取物（Stevia Extract）甜菊苷是菊科草 本植物最主要的一种甜味成分，它的甜度是蔗糖 的300倍，热值仅为蔗糖的1/300。 甜菊苷没有获得欧美等国家的认可，目前世界上 仅中国、日本、韩国、巴西、巴拉圭、泰国、马 来西亚等8个国家批准使用，甜菊苷的ADI值为 5.5mg/kg。
果糖的互变异构体
CH2OH O H OH OH H
OH H
CH2OH
CH2OH O OH OH CH2OH
OH OH
OH H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
α-D-（-）-呋喃果糖
H H H H OH OH H O OH OH CH2OH
β-D-（-）-呋喃果糖
H H H H OH OH H O OH CH2OH OH
α-D-（-）-吡喃果糖
环已基氨基磺酸钠


甜蜜素，化学名称是环已基氨基磺酸钠，其 甜度是蔗糖的30～50倍，口味极似蔗糖。 由于20世纪70年代甜蜜素曾发现对动物有致 癌的现象，被禁用过，后来解禁。 目前我国甜蜜素生产主要集中在华南地区。可 作为甜味剂替代糖精钠和蔗糖用，而且在农业中 把甜蜜素用于苹果、梨、蕃茄等农作物，以增加 果实甜味，缩短果实成熟期，是很有发展前途的 果实催熟剂；在医药中甜蜜素代替蔗糖用于药物 制剂中，用于治疗糖尿病、肥胖病患者。
（二） L-单糖 1、L-单糖的物化性质 L-单糖与其对应的D-单糖物化性质如沸点、 熔点、可溶性、黏度、吸湿性、密度、颜 色、外观和甜味特性相似。
2、L-单糖的生理功能 不能作为细菌培养基的碳源，口腔微生物 不能发酵L-单糖，不会引起牙齿龋变； 不能被人体利用，不能提供能量； 适合糖尿病或其他糖代谢紊乱病人食用。


口服比葡萄糖吸收慢，但吸收后或静脉给药 后在体内代谢却比葡萄糖快，易被机体吸收 利用，且不依赖胰岛素，对血糖影响小，适 用于葡萄糖代谢及肝功能不全的患者补充能 量。 糖尿病患者的一种较好的功能性甜味剂。


果糖，与传统的天然糖之间最大的区别就是升糖 指数低，即GI值低，GI(Glycemic Index)是反映 食物引起人体血糖升高程度的指标。 实验证明，在同等条件下，如果将食用葡萄糖后 所产生的血糖升高指数当作100的话，那么食用果 糖后，人体的血糖升高指数仅为23，甚至有的能 低至19，而蔗糖则高达65。因此，果糖以及相关 制品被广泛应用于糖尿病患者与肝功能不全者的 饮食结构中。

2、工艺流程（简化图，原图见P209）
耐高温 α -淀粉 酶 葡萄糖 淀粉酶, 葡萄糖异 构化酶,
淀粉→酶法液化→糖化→酶柱异构化→高果糖浆精制
水解为 糊精和 低聚糖 水解为 葡萄糖 葡萄糖 异构为 果糖
→色谱分离→高果糖浆→蒸发浓缩→冷却结晶
分离葡 萄糖 97% 果糖
→洗涤→干燥→结晶果糖
果糖和葡萄糖的分离， 目前工业上主要采用色谱分 离法。分离依据是果糖与强 酸性离子交换树脂或分子筛 上的钙离子亲合力较强，而 葡萄糖的亲合力相对较弱。
1、果糖在糖果制造业中的应用

结晶果糖最成功的应用例子是在糖果制造 业上，用来生产高质量的巧克力或角豆糖 衣，果糖约占糖衣总量的35%左右，由于 果糖的甜度大，因此可在不降低总体甜度 的前提下把糖衣制得薄些。


2、果糖在低能量蛋糕中的应用
传统蛋糕含有高糖、高脂，是高能食品，易导致 喜爱甜食的消费者肥胖。 果糖代替蔗糖，配合高效复合乳化物减少起酥油 用量，生产出低能蛋糕。 低能蛋糕用结晶果糖为甜味料，用N-Flate(混合乳 化物)代替起酥油，蛋糕的能量比一般蛋糕减少 33%以上。 有研究者做过试验，果糖蛋糕存放30天后仍然松 软而蔗糖蛋糕在数天后即干硬，再长一些时间， 表层破碎，而且在贮存中果糖蛋糕的重量减轻程 度比蔗糖蛋糕低。
天门冬酰苯丙氨酸甲酯


别名甜味素、阿斯巴甜、APM 甜味近似蔗糖，甜度为蔗糖的150～200倍， 1974年美国食品药品管理局(FDA)批准用作食品添 加剂，甜味素以其无毒、低热、高甜、不致肥胖、 不引起龋齿，不致心血管疾病等优点而被广为使用， 并被收入美国药典22版及美国食品化学药典（1983) 。 在美国，阿斯巴甜是唯一的一种被FDA批准使用 的营养型强力甜味剂。在我国，阿斯巴甜是唯一的 一个没有限量使用规定的强力甜味剂。
功能性食品
食品营养与工程学院
第八章 功能性甜味料及其加工技术


了解功能性甜味料的种类和生理功能； 掌握常用功能性低聚糖和多元糖醇的制备 工艺技术； 掌握果糖、低聚果糖和异麦芽糖醇等常用 功能性甜味料物化性质和在功能食品中的 应用特性。