功能性食品

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可供糖尿病人和低血糖病人食用; (2)活化肠道内双歧杆菌并促进其增殖,
而双歧杆菌则对保护人体健康起着十分 重要的作用; (3)不易为腐败菌发酵,具防腐和抗龋齿 的功能; (4)具有膳食性纤维的部分生理功能。
二、国内外研究现状
日本在这方面的研究、开发与应用位居前 列,已形成工业化生产规模的低聚糖品种 达十九种。
(三)低聚果糖
低聚果糖热值仅为6.28J/g. 当环境pH为中性时,低聚果糖在120℃条件下非常稳定, 在pH3的酸性的条件下,温度达到70℃以后,极易分解, 稳定性明显降低。低聚果糖耐高温,抑制淀粉老化,保 水性很好。
Fra Baidu bibliotek
(四)低聚乳果糖
低聚乳果糖无色无味,极易溶于水,在 空气中易吸潮。纯的低聚乳果糖甜度为 蔗糖的30%。
已报导,果糖的甜度是蔗糖的1.2-1.8倍。 但随温度有变化。凉,甜;热,不甜。 主要与互变异构平
衡体系的移动有关。
二、功能性单糖的代谢特性
(一)果糖在人体中的代谢途径 果糖→果糖激酶(与胰岛素无关)→1-磷
酸-果糖→进一步代谢 Olefsky和Crapo研究指出:50g果糖服用,
胰岛素水平和血糖值变化小。 糖尿病学家和食品工艺学家一致认为果糖
是糖尿病患者一种较好的功能性甜味剂。
(二)L-糖的代谢特性
化学法制备L-糖、D-糖,培养细菌,发现D-糖被 消化吸收而L-糖完整地保留,可知L-糖无能量。
L-糖的代谢特性: 能量为0 与D-糖的口感一样 不引起牙齿龋变 对细菌引起的腐败、腐烂具有免疫力 作为D-糖的替代品,不需另加填充剂 在水溶液中稳定 热处理食品加工中稳定 能发生美拉德褐变,用于焙烤食品中 适于糖尿病或其他糖代谢紊乱病人
品中应用。 (2)代谢途径与胰岛素无关,可供糖尿病人食用。 (3)不易被口腔微生物利用,不易造成龋齿。
D-果糖:美国50年代开始系统深入的研究。 芬兰、法国、德国,60年代工业化生产 目前,仅少数国家有工业生产技术。 L-糖:自然界很少,研究这类糖目的在于利
用其不被人体代谢而没有能量的特性。 D-和L-糖: 化学组成,化学性质一样 生化特性截然不同,人体内的酶只对D-糖
2、生产方法: 化学合成:糖精,甜蜜素(Cydamate),
化玉米糖浆,最高可达50%以上的葡萄 糖、麦芽糖及其他糖类,国内生产(安 徽蚌埠,湖南长沙) 果糖易吸湿、操作上不便,但可保持以 其加工的食品如蛋糕、面包的新鲜度和 水分
(三)L-糖加工
L-糖可通过化学合成法、酶法、化学异构化 法(使D-型转化成L-型)和遗传工程法等来制 备,可以由这些方法合成包括L-葡萄糖和L果糖在内的十几种L-糖。
第四章 功能性甜味剂
功能性甜味剂(Functional Sweeteners)是指 具有特殊生理功能或特殊用途的食品甜味剂,也 可理解为可代替蔗糖应用在功能性食品中的甜味。
蔗糖:甜味纯正,16.7KJ/g,粘度、质构、体积适于食品加工。 蔗糖与健康:肥胖症、龋齿(直接),糖尿病、冠心病 新型甜味剂应运而生。 功能性甜味剂(三种): 功能性低聚糖→促双歧杆菌,低能量 果糖、L-糖和多元糖醇→与胰岛素无关,能量值低,不龋齿 强力甜味剂→甜度很大,用量极小,能量值为0。 特点:低能量
(4)强力甜味剂,包括三氯蔗糖、阿斯巴甜、纽 甜、二氢查耳酮、甘草甜素、甜菊苷、罗汉果精、 甜蜜素、安赛蜜等。
第一节 功能性单糖
单糖:葡萄糖,果糖,木糖,甘露糖和半乳糖。 根据不对称碳原子所形成的立体异构体,分为左旋糖
L-;右旋糖D-。 通常所见的糖都是D-糖,其中D-果糖为功能性单糖。 特点: (1)甜度大,等甜度下的能量值低,可在低能量食
功能性甜味剂分为四大类
(1)功能性单糖,包括结晶果糖、高果糖浆和L糖等。
(2)功能性低聚糖,包括低聚异麦芽糖、异麦芽 酮糖、低聚半乳糖、低聚果糖、乳酮糖、棉子糖、 大豆低聚糖、低聚乳果糖、低聚木糖等。
(3)多元糖醇,包括赤藓糖醇、木糖醇、山梨糖 醇、甘露糖醇、麦芽糖醇、异麦芽糖醇、氢化淀 粉水解物等。
L-糖的研究方向:
①人体是否有酶能使L-糖穿过肠酶或转变成 可代谢的D-糖
②肠中是否有微生物能分解L-糖至人体可消 化吸收的中间产物
③完全彻底的毒理实验。急性、慢性、遗 传
三、功能性单糖的制备
(一)果糖的制备
(二)果糖与高果糖浆的比较
结晶果糖:固体,优越的加工性能 高果糖浆(42%、55%、90%):异构
特征表现
甜度较低; 粘度较低; 吸湿性较大; 不参与美拉德褐变、焙烤食品须配合其他
甜味剂使用; 能量值较低。 问题:过量摄取会引起肠胃不适或腹泻。
一、木糖醇的生理功能、生产及应用
(一)生理功能 不引起血糖水平波动; 可作为非肠道营养的能量来源:木糖醇
取代葡萄糖用于静脉注射(研究中); 防龋齿特性 不仅不致龋齿,还可预防龋齿;
果;
(三)应用
1、在糖果中的应用 硬糖:熔融的无水木糖醇+粉末状木糖醇浇铸成型 甜度与蔗糖一样,无须加强力甜味剂; 口感:清爽冰凉,贮存性能良好,在空气中不吸水。 2、在口香糖中的应用 以粉末状木糖醇为原料生产口香糖,专用设备; 问题:木糖醇熔点低,粉碎设备须有冷却。 3、在巧克力中的应用 精磨粉末,RH≤85% 4、在医药品及其他产品的应用 在医药品上用作赋形剂或甜味剂 咳嗽糖浆、滋补剂,不会发酵变质或霉变 木糖醇制糖衣
第三节 多元糖醇
概论
种类:木糖醇、山梨醇、甘露醇、麦芽糖醇、乳糖醇、异麦芽酮 糖、氢化淀粉水解物等。 功能: 代谢与胰岛素无关、摄入不会引起血糖水平波动,适用于糖尿病 人; 不是口腔微生物的适宜底物,如木糖醇甚至可抑制突变链球队菌 的生长繁殖,不引起牙齿龋变; 部分多元糖醇代谢类似膳食纤维,可预防便秘、结肠癌的发生;
(六)水苏糖
水苏糖溶于水,不溶于乙醚、乙醇等有机溶剂,有弱甜味, 甜度比蔗糖低。水苏糖的保湿性和吸湿性均小于蔗糖但大 于果葡糖浆,渗透压接近于蔗糖。水苏糖没有还原性。 水苏糖是一种功能性低聚糖,具有良好的热稳定性,但在 酸性条件下热稳定性有所下降,因此,水苏糖可用于需热 压反应处理的食品;当用于酸性饮料时,只要pH值不太低, 在l00℃的杀菌条件下足够稳定;它在酸性环境中的贮藏稳 定性和温度有关,温度低于20℃时相当稳定。
补充由于流汗造成的水分、能量、糖分和矿物质的短缺。 要补充矿物质、糖分,需在与人体体液相同渗透压混压下即
等渗状态下补充。 使用果糖的运动饮料,能量转化快,血糖不升高。 美国:Active 8,意大利:Enervit G 等都添加了结晶果糖。
第二节 功能性低聚糖
一、生理功能 (1)难消化性,低热值而不会导致肥胖,
目前投入工业化生产规模的仅L-山梨糖一种。
(四)果糖在功能性食品中的应用
美国1975年应用于低能量蛋糕,明胶点心,布丁,口香糖, 冰冻甜点心,软饮料,餐桌甜味剂,固体粉末饮料等。
结晶果糖成功地应用于生产高质量的角豆糖衣(Carob coatmys)
果糖占糖衣总量的35%,由于甜度大,可制得很薄 重点:在运动饮料中的应用 在欧美:果糖是运动员饮料的一种基本原料,又叫等渗饮料:
(二)低聚半乳糖
图 低聚半乳糖的化学结构
低聚半乳糖甜味比较纯正,热值较低(1.7kcal/g), 甜度为蔗糖的20%~40%,保湿性极强。在pH为 中性条件下有较高的热稳定性,100℃下加热1h 或120℃下加热30min后,低聚半乳糖无任何分 解。低聚半乳糖同蛋白质共热会发生美拉德反应, 可以用于特殊性质的食品如面包、糕点等的加工。
五、低聚糖加工
1. 加工方法 获得功能性低聚糖的途径主要有三个:从
天然原料中提取、用化学合成法制得或酶 学方法生产。 (1)低聚异麦芽糖
(2)低聚半乳糖
(3)低聚果糖
蔗糖(50%~60%)固定化酶柱或固定化床生 物反应器(24h,50~60℃) → 糖液→脱色 (活性炭)→脱盐(离子交换树脂)→ 真 空浓缩 →产品
起作用,而对L-糖无效。 L-糖分子与酶分子不匹配。
1981.4.14美国专利4262032,报导了可应 用于食品、饮料和医药品中的L-糖:11种
L-左洛糖(L-gluose)、L-果糖、L-葡萄 糖、L-半乳糖、L-阿洛糖(L-allose)、L艾杜糖(L-idose)、L-塔罗糖(Ltalose)、L-塔格糖(L-tagatose)、L-阿 洛酮糖(L-allulosse)、L-阿单糖
1999年的消费量为3万吨。 2000年我国功能性低聚糖总产量约3万吨,
主要品种是低聚异麦芽糖。 目前,功能性低聚糖替代或部分替代蔗糖
而广泛应用在饮料、糖果、糕点、乳制品 及调味料等多种食品中。
三、功能性低聚糖的摄入剂量和副作用
功能性低聚糖纯品日摄入有效剂量是低聚 果糖3.0g,低聚半乳糖2.0~2.5g,大豆低 聚糖2.0g,低聚木糖0.7g。
二、山梨醇、甘露醇的生理功能、生产及应用
(一)生理功能 不引起血糖水平波动; 不引起牙齿龋变。
(二)生产
1、以葡萄糖为原料
2、以淀粉为原料
3、天然提取 海藻为原料,上半部约含有10%的甘露醇 青岛黄海公司有商业化生产
4、发酵法生产甘露醇
以果葡糖浆为原料,4000元/吨,法国收 率可到75%,我们实验室到53%。
一、功能性单糖的物化性质与甜味特性
1792.德国Löwity发现果糖阻碍葡萄糖结晶。 1843.Mitscherlich进行了系统的研究,发现这
种糖在水果中较多。“水果糖” →“果糖” 果糖:180,C6H12O6,葡萄糖的同分异构,
α、β异构体
(一)果糖的物化特性
结晶果糖:无色针状或三棱形结晶。吸湿性,强 吸湿后是粘稠状。
乳酸菌发酵,离子交换精制纯化,结晶, 产品
很有前途。无副产物山梨醇出现。
(三)应用
美国FDA批准可使用山梨醇和甘露醇,但 规定剂量:
山:50克/天;甘:20克/天 世界上共有20多个国家允许使用,主要是
发达和中等发达国家。
第四节 强力甜味剂
1、甜度:蔗糖的50倍以上,最高达2000 至2500倍
结晶果糖在pH3.3时最稳定,热稳定性较蔗糖、 葡萄糖差。
具有还原性,能与可溶性氨基化合物发生美拉德 褐变。
可被酵母发酵,故可用于焙烤食品。 果糖不是口腔微生物的合适底物,不易造成龋齿。 净能量值15.5KJ/g,等甜度下,能量值较低。
(二)果糖的甜味特性
甜味评价受专门训练的人通过感觉器官 的感觉评价而确定的,以蔗糖为参比。
(五)棉子糖
无水呈长针状结晶体,为白色或淡黄色。缓慢加热100℃ 以上逐渐失去结晶水。棉子糖微带甜味,溶于水,微溶于 酒精,熔点为80℃。 棉子糖晶体不会吸湿结快,是非还原糖,发生美拉德反应 的程度较低;热稳定几乎与蔗糖相同,即使加热至140℃ 时仍保持稳定;加热至180℃棉子糖会分解成蜜二糖和果 糖,蜜二糖可能会进一步分解;在酸性条件下也很稳定。
Hata等报道大豆低聚糖最大的不引起腹泻 剂量为男人0.64g/kg、女人0.96g/kg。
Spiesel等报道低聚果糖引起腹泻的最小剂 量男人44g、女人49g。
低聚半乳糖急性中毒的LD50>15g/kg(对 兔) 。
四、功能性低聚糖的种类
(一)低聚异麦芽糖
低聚异麦芽糖甜味温和,甜度是蔗糖的30%~50%,粘度、 水分活度、冰点下降情况与蔗糖相近,食品加工比饴糖易 操作。耐酸耐热性较强,浓度为50%的糖浆在pH3、 120℃下长时间加热也不分解。
(二)木糖醇生产
1、分类 ①天然提取,不经济,目前发现黄梅中含
量最高仅达1%; ②化学合成,1891,Ficher Seahel,,提出
合成法,人们不愿吃; ③木糖催化加氢法(目前常用的方法) ④发酵法 (大趋势)但尚未工业化生产,
收率与成本
2、方法 (1)玉米芯酸水解制取木糖; (2)从水解液中分离出木糖; (3)在镍催化下氢化木糖成木糖醇; (4)木糖醇结晶析出。 也可用(1)、(3)、(4)再加上分离纯化制取; 国内木糖醇行业,30家,不景气,恶性竞争的结
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