木糖醇的特性及其应用

木糖醇的特性及其应用

食品科学与工程092班谢巧奇200916020210

摘要：本文介绍了木糖醇的化学组成、理化性质及合成方法，重点分析了木糖醇的功能特性和它在各行业中的应用，并对其在未来的发展做出了合理的展望。

关键字：木糖醇；特性；合成；应用

1前言

随着经济的发展，生活水平的提高，人们的食品消费观念发生了极大改变，越来越注重饮食对自身健康水平的影响，消费趋势逐渐从色、香、味均佳的食品转向具有合理营养和保健功能的功能性食品。由于木糖醇具有独特的生理功能——可以作为糖尿病、肥胖病、儿童龋齿、老年性缺钙、心脑血管病等病人的良好食疗添加剂，故木糖醇已被广泛应用于食品生产中，另外，由于木糖醇的各种生理功能，它在各个行业中的应用也甚为广泛。本文将阐述木糖醇的各种生理功能及其特性，分析其应用。

2木糖醇的化学组成

木糖醇(Xylitol)，又称为戊五醇，是一种五碳糖醇。木糖醇的分子式为C5H12O5，分子量为152·15，外观为白色结晶状粉末，无臭味，沸点125℃(101·33 k Pa)，熔点为92~96℃，易溶于水，溶解度169 g·(100 g水)-1(20℃)，水解液pH=5~7[lg·（10 mL水)-1]，溶解热-145·6 J·g-1，热能16.99 J·g-1[1]。

虽然早在1890年，德国科学家Fisher，Stahe和法国科学家Betrand就发现了木糖醇，然而在自然界植物中首次发现木糖醇却是在1943年。木糖醇虽广泛地存在于多种植物如草莓、李子、梨、桦树等之中，但数量却非常少，只有0.014 %~0.9 %，不能满足现代生活人们对木糖醇日益增长的需求。近年来，国内外科学工作者们对木糖醇的生产合成工艺进行了坚持不懈的研究与开发，并不断地取得突破性的进展，如采用先进的生物化学法，木糖醇收率可达80 %，纯度99 %；以麦秆为原料，采用高温水解法，收率为63 %；芬兰、瑞士等国家采用原料处理木糖醇的理化性质水解及水解产物浸渍的连续生产工艺，效率高，产品纯度高且成本低。这些日新月异的先进生产工艺技术为木糖醇得以满足不断扩大的全球市场创造了积极而主动的有利条件。

3木糖醇的理化性质

3.1 木糖醇的清凉感

木糖醇放到嘴里有一种天然的清凉感，这是由于木糖醇比蔗糖的溶解热几乎大10倍。即木糖醇溶解时，吸收大量的热，使介质产生低温。所以在各类食品中，加入木糖醇结晶后，吃起来会感到清凉，可以增强薄荷、留兰香等食品的风味。

3.2 木糖醇加热时不产生“美拉德”褐变反应

木糖醇不会和氨基酸发生“美拉德”反应，使食品的色泽发暗。木糖醇在食品加工过程，比较稳定，这对某些需保持浅色的食品，有特别的意义[2]。

3.3木糖醇具有吸湿性

木糖醇在不同的相对湿度下有不同的吸湿性。由于木糖醇有吸湿性，故不适于制取脆和干的食品，如用来制作一些较软的点心时，木糖醇能比蔗糖使食品保留更长时间的柔软性。

3.4木糖醇不易发酵，是微生物不良的培养基

由于木糖醇具有这一特性，故所制食品能延长其保存期。

4木糖醇的合成

4.1化学合成

其基本原理为多缩戊糖经酸水解可得D-木糖，D-木糖在镍催化的作用下加氢制得木糖醇，此法工艺流程长，对设备要求高，生产不安全。目前研究较新的是将甘蔗渣或玉米芯酸水解后得到的木糖水解液，将电解液电解还原得到木糖醇制品[3]。木糖转化率可达95.0%以上。

4.2生物合成

生物法的基本原理为农业废弃物如稻草、蔗渣、玉米芯等所含的多缩戊糖经稀酸水解后得主产物是木糖的水解液，然后利用微生物发酵水解中的木糖可得木糖醇。目前以葡萄糖为原料发酵生产木糖醇成为研究热点，因为葡萄糖来源广泛，价格较低，但在自然界中尚未发现可以直接发酵葡萄糖产生木糖醇的微生物，混合发酵法是解决这个问题的方法之一。将催化由葡萄糖起始生产木糖醇的途径整合到一株菌中，利用这种工程菌可以直接发酵葡萄糖生产木糖醇，这样既可以减少反应步骤，简化工艺，又可以利用价廉易得的葡萄糖作底物。我国目前工业生产主要采用化学合成法。生物合成法是利用微生物中的还原酶来生产木糖醇，它可有效降低木糖醇的生产成本。发酵法不仅有可能省去木糖纯化步骤，还可以简化木糖醇的分离步骤，是一种很有前途的生产方法。酶法合成木糖醇，则是通过木糖还原酶辅酶因子的代谢平衡来实现连续高效生产。

5木糖醇的特性

5.1是糖类代谢的中间体

木糖醇是人体糖类代谢的正常中间体，它的代谢不同于一般糖类，木糖醇进入人体内不需要胰岛素的帮助就可以透过细胞膜被吸收利用，并且不增加血糖和尿糖食用木糖醇后12 h 以内，有50%~60%的木糖醇氧化生成二氧化碳和水，放出热量，被人利用。有2%~10%从尿和粪便排出，有20%~30%以肝糖元或其他中间产物存在体内，并且不会增加血糖值[4]。木糖醇还能适当的刺激胰脏少量分泌。研究表明，木糖醇能代替部分降糖药物单独使用。国外临床实验证明，糖尿病患者每天将木糖醇调入牛奶、豆浆等食品或用温水冲服30 g，可以补充体内糖份用木糖醇加工的奶糖、巧克力、果干等食品，既可以解决糖尿病患者不能吃糖或甜食的精神痛苦，减轻疾病，增强体力，调节饮食，同时还能减轻口渴、饥饿、尿频等症状。

5.2有防龋齿特性

据全国口腔健康流行医学抽样调查，我国有一半人患有龋齿。龋齿的产生是因为人们经常食用蔗糖或含糖高的食物，残余在口腔中的蔗糖在细菌的作用下产生酸性物质，从而使矿物质流失，腐蚀蛀坏牙齿，形成龋齿。木糖醇能防止龋齿是由于木糖醇在口腔中不会被细菌发酵利用，形成酸性物质使牙齿的矿物质流失，导致龋齿。它不能给细菌提供生存的营养，能抑制细菌的增长，研究证明木糖醇作为甜食品中糖的替代品时，其防龋齿率达90%[5]。5.3作为能量来源

木糖醇可作为非肠道营养的能量来源[6]，非肠道营养就是一种流动的能量、营养和电解质平衡溶液，它能提供能量、氨基酸和无机盐等。对于病人，特别是手术后的病人，其体内内分泌平衡系统被破坏，葡萄糖代谢减弱。因此，当非肠道注入葡萄糖液时，不能立即建立新的平衡体系，有时会使病人出现昏迷、浮肿、脱水等不良现象。而用木糖醇代替葡萄糖供给能源，可避免这些不良现象。另外，木糖醇能促进肝糖的合成，改善患者的肝功能，具有抗脂肪肝、双歧菌增殖及消除血中酮体等作用。木糖醇是人类代谢的正常中间体，它的生理功能有待于进一步研究。

6木糖醇的应用

由于木糖醇以上的特性，从而决定了木糖醇在食品、医药、化工等很多领域有着广泛的用途。

6.1在食品工业中的应用

由于木糖醇在体内的代谢与胰岛素无关，故应用于糖尿病患者食品的生产。木糖醇在口中有清凉感，同时在口中不被细菌发酵生成乳酸，对微生物是不良的培养基，所以不龋齿，可用于制作口香糖。木糖醇做为食糖代用品具有独特的优点，木糖醇在食品加工时不会因加热而发生“美拉德”褐变反应，这因为木糖醇与糖类不同，没有醛基，不会和氨基酸发生反应