1 走入生活的木糖醇
近幾年一種新型的甜味劑木糖醇悄悄地走人生活，進(jìn)人人們的視野，許多進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)的口香糖都采用了木糖醇作為甜味劑，在其產(chǎn)品包裝上注明“無(wú)糖型植物甜味劑——木糖醇”，隨著木糖醇在生活、醫(yī)藥和化工生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，人們不禁問(wèn)我們已經(jīng)有了蔗糖、果糖等甜味劑，為什么還要開(kāi)發(fā)其代替品，木糖醇有什么優(yōu)良的性能呢?要回答這個(gè)問(wèn)題還得從蔗糖說(shuō)起。
許多人對(duì)甜味情有獨(dú)鐘，甜味可以取悅口舌，使人心情愉快。人們?cè)谏钪蝎@得甜味，大多依靠食糖，而蔗糖是最常用的一種食糖，因而蔗糖在人們的生活中有著非常重要的地位。蔗糖人們喜愛(ài)的一種食品，它既可以改善主副食的風(fēng)味，又能增進(jìn)人體健康。世界各國(guó)蔗糖的消費(fèi)量越來(lái)越大，但是過(guò)多吃蔗糖，會(huì)給身體帶來(lái)壞處。吃蔗糖過(guò)多容易引起齲齒。高血壓病人吃糖或含糖太高的食物，血脂上升加快。糖尿病患者更不能吃糖。基于這些原因，為了讓人們毫無(wú)顧及的吃到可口的甜味，并不擔(dān)心患齲齒、血脂血糖升高，科研人員研究開(kāi)發(fā)蔗糖替代品的工作一直沒(méi)有停止。經(jīng)過(guò)各國(guó)科研人員的辛勤努力，許多非糖甜味劑被開(kāi)發(fā)出來(lái)，其中木糖醇是一種非常理想的替代品，木糖醇由此引起了人們的關(guān)注，越來(lái)越多的被廣泛應(yīng)用，悄然走進(jìn)了人們的生活。
2 木糖醇的理化性質(zhì)
1890年木糖醇被德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，并首先用作糖尿病人的甜味劑。木糖醇廣泛存在于各種水果和蔬菜中，只是含量很少。如按每100 g干物質(zhì)計(jì)算，香蕉和菠蘿中含木糖醇21 mg，胡蘿卜中含86．5mg，洋蔥含89 mg，萵苣含131 mg，南瓜含96．5 mg，菠菜含107 mg，卷心菜含94 mg，草莓含360 mg。1962年科學(xué)家證明人體中也存在木糖醇。它是糖類(lèi)代謝過(guò)程的中間產(chǎn)物，通常每100 mL血液中含有0．03 mg～0．06 mg的木糖醇。木糖醇是白色粉末狀結(jié)晶，外觀象綿白糖。
2．1 甜昧度
木糖醇是所有健康糖醇中甜度最高的，相當(dāng)于蔗糖。木糖醇在低溫下甜度更高，隨溫度的下降，甜度有上升趨勢(shì)。
2．2 溶解性
在人體體溫附近時(shí)，木糖醇比蔗糖更易溶解。木糖醇的溶解熱較山梨醇更多，可產(chǎn)生強(qiáng)烈的清涼感。
2．3 水分活性
木糖醇的水分活性比山梨醇的水分活性低，能提高食品的保存性。
木糖醇在口腔內(nèi)不被細(xì)菌發(fā)酵利用，不產(chǎn)生酸，能有效防止齲齒。從木糖醇的理化性質(zhì)上看，木糖醇是一種理想的蔗糖代替品，它具有甜味足，溶解性好，防齲齒，適合糖尿病患者的優(yōu)點(diǎn)。
3 木糖醇的醫(yī)用價(jià)值
3．1 防止齲齒
據(jù)全國(guó)口腔健康流行醫(yī)學(xué)抽樣調(diào)查，我國(guó)有一半人患有齲齒。齲齒總數(shù)約為2O億顆，其中5歲兒童的齲齒發(fā)病率為77％ ，平均每個(gè)孩子有5顆壞牙，另有63％ 的35歲一44歲中年人患有齲齒，65％的65歲一74歲老年人患有齲齒，齲齒已成為口腔常見(jiàn)病、多發(fā)病之一。齲齒的產(chǎn)生是因?yàn)槿藗兘?jīng)常食用蔗糖或含糖高的食物，殘余在口腔中的蔗糖在細(xì)菌的作用下產(chǎn)生酸性物質(zhì)，從而使礦物質(zhì)流失，腐蝕蛀壞牙齒，形成齲齒。經(jīng)常食用木糖醇能有效的防止齲齒，醫(yī)學(xué)工作者曾作過(guò)試驗(yàn)，把受試者分為食用木糖醇、蔗糖和果糖3個(gè)組，經(jīng)過(guò)2年的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)食用木糖醇的小組齒率比食用蔗糖的小組少9O％ ，果糖組比蔗糖組少3O％ 一4o％ ，在此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上實(shí)驗(yàn)人員對(duì)早期齲齒患者進(jìn)行食用木糖醇口香糖的試驗(yàn)，每天吃3—7片約10 g木糖醇，經(jīng)一年試驗(yàn)，齲齒的早期損壞恢復(fù)了，齲齒的發(fā)展停止了。木糖醇能防止齲齒是由于木糖醇在口腔中不會(huì)被細(xì)菌發(fā)酵利用，形成酸性物質(zhì)使牙齒的礦物質(zhì)流失，導(dǎo)致齲齒。它不能給細(xì)菌提供生存的營(yíng)養(yǎng)，能抑制細(xì)菌的增長(zhǎng)，根據(jù)中華口腔醫(yī)學(xué)會(huì)口腔預(yù)防專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任委員、全國(guó)牙防組成員胡德渝教授介紹：含有木糖醇的無(wú)糖口香糖的護(hù)齒作用主要源于唾液，咀嚼無(wú)糖口香糖，可以大大增加唾液流量，而唾液能中和口腔內(nèi)的酸性物質(zhì)，其含有的豐富礦物質(zhì)還可幫助牙齒的再礦化，參與牙齒脫礦部位——小齲斑的早期修復(fù)。
3．2 降低血糖
木糖醇進(jìn)人人體內(nèi)不需要胰島素的幫助就可以透過(guò)細(xì)胞膜被吸收利用，并且不增加血糖和尿糖。食用木糖醇后12小時(shí)以?xún)?nèi)，有5O％ 一60％ 的木糖醇氧化生成二氧化碳和水，放出熱量，被人利用。有2％ 一10％從尿和糞便排出，有20％ 一30％ 以肝糖元或其他中間產(chǎn)物存在體內(nèi)，不會(huì)增加血糖值。木糖醇還能適當(dāng)?shù)拇碳ひ扰K少量分泌。臨床實(shí)驗(yàn)表明，木糖醇能代替部分降糖藥物單獨(dú)使用。國(guó)外臨床實(shí)驗(yàn)證明，糖尿病患者每天將木糖醇調(diào)人牛奶、豆?jié){等食品或用溫水沖服30 g，可以補(bǔ)充體內(nèi)糖份。用木糖醇加工的奶糖、巧克力、果干等食品，既可以解決糖尿病患者不能吃糖或甜食的精神痛苦，減輕疾病，增強(qiáng)體力，調(diào)節(jié)飲食，同時(shí)還能減輕口渴、饑餓、尿頻的“三多”癥狀。
3．3 木糖醇的其他保健功能
木糖醇能調(diào)節(jié)人體脂肪代謝，降低血液中游離脂肪酸的含量，從而減少脂肪組織的形成，其低熱性不會(huì)提高人體脂肪貯存的脂蛋白脂肪酶的活性，可降低體內(nèi)脂肪的積蓄。實(shí)驗(yàn)證明長(zhǎng)期食用木糖醇能降低體重，在美國(guó)木糖醇已經(jīng)用于治療肥胖癥，并取得了一定的療效。
木糖醇還能促進(jìn)肝糖元的合成，降低轉(zhuǎn)氨酶，提高葡萄糖的氨基酸利用率，使肝臟受到保護(hù)和修復(fù)。木糖醇還能消除血液中有害酮體的生成，可以作為抗酮藥物。木糖醇可以促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌群的增殖，達(dá)到調(diào)節(jié)腸胃功能的作用，木糖醇作為新型改善
腸胃功能的功能因子，有很高的功能活性，是一種有前途的功能性添加因子。由于木糖醇的優(yōu)良性能，它被廣泛應(yīng)用于食品、酒類(lèi)、飲料等，1973年被國(guó)際食品添加劑會(huì)議正式列為A級(jí)食品添加劑。
4 木糖醇的生產(chǎn)
目前木糖醇的生產(chǎn)主要是從玉米芯中提取，其過(guò)程為：
(1)玉米芯的選擇：選用白色玉米芯作原料。
(2)水解：玉米芯含多縮戊糖36％ 一4O％ ，水解就是將以多縮戊糖為主組成的纖維素，在酸的催化作用下裂解并與水結(jié)合生產(chǎn)糖的過(guò)程。水解作用的設(shè)備主要是水解釜。首先進(jìn)行預(yù)處理，將玉米芯投入水解釜內(nèi)，然后加水在100℃ 的溫度下，蒸6omin，把水排除，再用0．1％稀硫酸處理。經(jīng)酸預(yù)處理后的玉米芯，進(jìn)入水處理階段(即水解)。工業(yè)生產(chǎn)上多采用低壓水解法。低壓水解法的控制條件為硫酸濃度l％ ，水解溫度120℃ ，水解時(shí)間4 h。玉米芯的水解產(chǎn)糖率可高達(dá)33％ 以上。
(3)中和：水解液含硫酸約0．6％ 一0．8％ ，pH為1左右。中和處理的目的是除去水解液中的無(wú)機(jī)酸。中和方法一般采用碳酸鈣法。首先把水解液注人中和缸，然后加溫，當(dāng)溫度升到75℃ 一8O℃ 時(shí)，邊攪拌，邊加入碳酸鈣乳液，直到pH為2．3—3．0為中和點(diǎn)(控制適當(dāng)中和點(diǎn)是本工序的關(guān)鍵所在)。為使中和后生成的硫酸鈣充分沉淀，需保溫養(yǎng)晶1h，最后通過(guò)壓濾機(jī)濾除硫酸鈣渣。
(4)蒸發(fā)：中和脫酸后的糖液濃度為5％ ，需通過(guò)減壓蒸發(fā)，使糖液濃度提高到3O％ 一35％ ，蒸發(fā)周期為7 h一9 h。
(5)脫色：濃縮后的糖漿色澤較深，需要進(jìn)行脫色處理。常壓操作采用活性炭脫色法，活性炭用量一般為糖液的1O％ 。脫色時(shí)先把糖漿溫度提高到75℃ 一8O℃ ，pH控制在2．5左右，然后加活性炭，活性炭在酸性條件下脫色效果很好，脫色后物料透明度可達(dá)3O％ 一40％ 。
(6)離子交換：這道工序的目的是為了進(jìn)一步凈化糖漿，處理后物料純度可達(dá)95％ 一97％ ，使糖漿呈無(wú)色透明狀。凈化周期約為28 h。
(7)加氫處理：離子交換后的凈化糖液，需進(jìn)行加氫處理。加氫處理即為木糖的醛基在催化劑的作用下，升溫加壓氫化，轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基的反應(yīng)。從而使木糖轉(zhuǎn)化為木糖醇。
(8)濃縮、結(jié)晶、分離：氫化液含醇濃度一般低于15％ ，并帶有少量催化劑細(xì)末，需先過(guò)濾，再蒸發(fā)濃縮。濃縮到含醇為86％ 即可出料，壓人結(jié)晶機(jī)。當(dāng)溫度降到64℃左右加入適當(dāng)晶種，慢慢攪拌助晶，每小時(shí)降溫1℃ ，直到比室內(nèi)溫度稍高時(shí)，即可分離取得成品。
(9)母液的回收：母液為結(jié)晶分離出成品后的副產(chǎn)品。每噸成品可得母液1噸。母液含雜質(zhì)較多，純度低，粘度大，呈褐黃色，其中除大部分為木糖醇外，還含有少量的阿拉伯醇、山梨醇、甘露醇等雜醇，仍有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。母液再經(jīng)凈化處理，重新濃縮結(jié)晶，收率可達(dá)到母液的25％ 一3O％，其純度符合質(zhì)量要求，只是養(yǎng)晶時(shí)間長(zhǎng)，晶粒細(xì)。中國(guó)自60年代起，相繼在吉林市、保定市、銅川市、開(kāi)化市建設(shè)了木糖醇生產(chǎn)設(shè)備。隨著人民生活水平的提高和多樣化食品的出現(xiàn)，國(guó)外、國(guó)內(nèi)對(duì)木糖醇將有較大的需求，開(kāi)發(fā)木糖醇的生產(chǎn)是很有前途的。