《食品添加剂》教案——第十章 甜昧剂.docx

食品添加剂教案（第10次课2学时）一、授课题目第十章甜昧剂二、学习目的与要求本章主要讲述甜味剂，甜味剂的品种与分类，甜味剂的功效和使用。通过本章的学习，应掌握甜味剂的概念，了解甜味剂的作用，建立起应用各类食品甜味剂的基础，具备在实际应用中把握甜味剂的特点与正确发挥甜味剂的功效的基本知识。三、教学重点和难点重点：各类甜味剂的作用，在实际应用中把握甜味剂的特点与正确发挥甜味剂的功效。难点：是化学合成甜味刑。五、教学过程1、教学方法：常规教学讲授方法和手段2、辅导手段：多媒体教学等手段3、学时分配：2学时；4教学内容：第十章甜味剂10.I甜味剂概述甜味剂作为食品添加剂的一大门类，是指赋予食品甜味的添加剂。食品甜味的作用是满足人们的嗜好要求，改进食品的可口性以及其他食品的工艺性质。甜味剂分为两类：一类是天然甜味剂，如砂糖或糖浆，是甜味调味品中有代表性的物质和常用的天然甜味剂。天然甜味剂又可分为糖与糖的衍生物以及非糖天然甜味剂。另一类是人工合成甜味剂，如采用淀粉或植物类原料r甚至以石油为原料r采取酸解、酶解或者萃取等方法，并用各种分离方法进行精制，可以得到各种具有不同特性的人工甜味剂。通常所说的甜味剂是指人工合成的非营养甜味剂、糖醇类甜味剂与非糖天然甜味剂3类。糖醇类甜味剂是指多羟醇结构、甜度低于蔗糖、低热能的一类甜味剂。非糖天然甜味剂是指从天然物（甘草、植物果实等）中提取其天然甜味成分而制成的一类天然甜味剂。至于葡萄糖、果糖、麦芽糖和乳糖等物质，虽然也是天然甜味剂,但因长期被人类食用，且是重要的营养素,所以通常被视为食品原料，不作为食品添加剂对待。一种理想的甜味剂应具备以下条件：具有生理安全性；有清爽、纯正、似糖的甜味；低热量；高甜度；化学和生物稳定性高；不会引起踽齿；价格合理。综合各方面考虑，功能性甜味剂以其既能满足人们对甜食的偏爱，又不会引起副作用，并能增强人体免疫力，对肝病、糖尿病具有一定辅助治疗作用。因此，随着社会经济的发展和人们健康意识的增强，开发满足人体健康需要的功能甜味剂将成为世界食品添加剂的发展方向。10.2化学合成甜味剂化学合成甜味剂，又称合成甜味剂，是人工合成的具有甜味的复杂有机化合物。化学合成甜味剂的主要优点为：化学性质稳定，耐热、耐酸和耐碱，不易出现分解失效现象，故使用范围比较广泛；不参与机体代谢，大多数合成甜味剂经口摄人后全部排出体外，不提供能量,适合糖尿病人、肥胖者和老年人等特殊营养消费群使用；甜度较高，一般都是蔗糖甜度的50倍以上；价格便宜，等甜度条件下的价格均低于蔗糖；不是口腔微生物的合适作用底物，不会引起牙齿制变。合成甜味剂的主要缺点为：甜味不够纯正，带有苦后味或金属异味，甜味特性与蔗糖还有一定的差距；不是食物的天然成分，有一种“不安全"感觉。10.2.1糖精钠糖精钠，又称可溶性糖精或水溶性糖精，分子式C7HQ3NSNa2H2O,相对分子质量241.21,结构式为（详见P2O2）10.3天然甜味剂10.3.1穗与犍醇类糖类是最有代表性的物质，糖可以单糖为基本单元进行聚合，但只有低聚糖有甜味，甜度随聚合度的增高而降低以至消失。在糖类中一般能形成结晶的都具有甜味。果葡糖浆是一种淀粉糖品。在其制备过程中，由于异构酶的作用使一部分葡萄糖转变成果糖，所以又称异构糖，其成分主要是果糖和葡萄糖，是一种液体甜味剂。虽然亚洲人对乳糖有某些不适应性，但是可适当地应用于食品中。乳糖易溶、风味清爽、甜度较低，可用于糖果、巧克力中，已在亚洲各国的食品中使用。乳糖还可作为汤料的载体、天然着色剂的填充料等。由于糖既是天然甜味剂，又是食品原料，在这里就不再介绍。糖醇是世界上广泛采用的甜味剂之一，它可由相应的糖加氢还原制成。这类甜味剂口味好，化学性质稳定，不易被消化吸收，属于低热量甜味剂；不被口腔微生物利用，具有防踽齿功能；属于水溶性膳食纤维，具有纤维素的部分功能,可调理肠胃，防止便秘。此外，还具有保湿功能。一般常以多种糖醇混用，代替部分或全部蔗糖。糖醇产品有糖浆、结晶、溶液3种形态。1）木糖醇木糖醇分子式C5H12O5,相对分子质量152.15,结构式为（详见P204）10.3.2非糖天然甜味剂非糖天然甜味剂是从一些植物的果实、叶、根等提取的物质，也是当前食品科学研究中正在极力开发的甜味剂，主要为糖昔类物质。具有较高甜味的糖昔在自然界中数量不多，可作为甜味剂资源加以开发的种类就更少。这里介绍的糖昔化合物都具有较大的使用价值或应用前景。1）甜菊糖甜菊糖又称甜菊昔，它是从甜叶菊的叶子中提取出来的一种糖昔。分子式为C38H8o018,相对分子质量为805.00,结构式为(详见P208)10.4功能性低聚糖低聚糖又称寡糖，是由2IO个单糖通过糖昔键连接形成直链或支链的低度聚合糖，有功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。蔗糖、麦芽糖、乳糖、海藻糖和麦芽三糖等属于普通低聚糖，它们可被机体消化吸收，不是肠道有益菌双歧杆菌的增殖因子。功能性低聚糖包括水苏糖、棉籽糖、帕拉金糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖、低聚异麦芽糖、低聚帕拉金糖和低聚龙胆糖等。人体肠胃道内没有水解这些低聚糖(除帕拉金糖之外)的酶系统，因此它们不被消化吸收而直接进入大肠内优先为双歧杆菌所利用，是双歧杆菌的增殖因子。功能性低聚糖中，除了低聚龙胆糖没有甜味反而具有苦味之外，其余的均带有甜度不一的甜味，可作为功能性甜味剂用来替代或部分替代食品中的蔗糖。低聚龙胆糖因具有特殊的苦味，只能用在咖啡饮料、巧克力之类食品中及作为某些特殊调味料的增味成分。功能性低聚糖因具独特的生理功能而成为一种重要的功能性食品基料，已引起全世界的广泛关注.目前，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多达十几种，1990年的总产值就达4.6亿美元，成为功能性食品基料的一大支柱。在日本，功能性低聚糖已替代或部分替代蔗糖而广泛应用于饮料、糖果、糕点、冰淇淋、乳制品及调味料等450多种食品。已经确认功能性低聚糖的主要生理功能包括以下四个方面：(1)很难或不被人体消化吸收，所提供的能量值很低或根本没有。可在低能量食品中发挥作用，最大限度地满足了那些喜爱甜品却又担心发胖者的要求，还可供糖尿病人、肥胖病人和低血糖病人食用。(2)活化肠道内双歧杆菌并促进其生长繁殖。双歧杆菌是人体肠道内的有益菌，其菌数会随年龄的增大而逐渐减少。婴儿出生后35天肠道内双歧杆菌数占绝对优势，可达90%以上，之后逐渐减少，直至老年人临死前完全消失。因此，肠道内双歧杆菌数的多少成了衡量人体健康与否的指标之一。随着医药科学的飞速发展，广谱和强力的抗菌素广泛应用于治疗各种疾病，使人体肠道内正常的菌群平衡受到不同程度的破坏，有目的地增加肠道中有益菌的数量显得十分必要。摄取双歧杆菌活菌制品固然简便可靠，但这类产品从生产到销售都受到许多条件的限制，而通过摄人功能性低聚糖来促使肠道内双歧杆菌自然增殖显得更加切实可行。(3)不会引起牙齿龈变，有利于保持口腔卫生。幽齿是由于口腔微生物特别是突变链球菌侵蚀而引起的，功能性低聚糖不是这些口腔微生物的合适作用底物,因此不会引起牙齿龈变。(4)由于功能性低聚糖不被人体消化吸收，属于水溶性膳食纤维，具有膳食纤维的部分生理功能，如降低血清胆固醇和预防结肠癌等。功能性低聚糖与通常为高分子的膳食纤维不同，它属于小分子物质，添加到食品中基本上不会改变食品原有的组织结构及物化性质。1)大豆低聚糖大豆低聚糖广泛存在于各种植物中，以豆科植物含量居多。除大豆外,红豆、扁豆、豌豆、绿豆和花生等均有存在。典型的大豆低聚糖是从大豆籽粒中提取出的可溶性低聚糖的总称，主要成分为水苏糖、棉籽糖和蔗糖，各自在成熟大豆中的干基含量分别为3.7%、13%和5%。水苏糖和棉籽糖都是由半乳糖、葡萄糖和果糖组成的支链杂低聚糖，是在蔗糖的葡萄糖基一侧以。(1一6)糖昔链连接1个或2个半乳糖，其化学结构如下所示。性状与性能：大豆低聚糖的甜味特性接近于蔗糖，甜度为蔗糖的70%,能量值仅8.36kJ/g（为蔗糖的1/2）。如果是单由水苏糖和棉籽糖组成的改良大豆低聚糖，则其甜度为蔗糖甜度的22%,能量值更低。等浓度下，大豆低聚糖的粘度低于麦芽糖而略高于蔗糖，保湿性和吸湿性比蔗糖低但比高果糖浆高，水分活度接近于蔗糖。大豆低聚糖具有良好的热稳定性，即使在140的高温下也不会分解，对酸的稳定性也略优于蔗糖。10.5甜味剂的开发与应用前景10.5.1甜味剂的发展方向在经济发达国家，近年来人口进入老龄化社会，生活习惯病如肥胖病、糖尿病、心血管病和龈齿等的产生都与饮食习惯和膳食结构有关。人们发现控制营养过剩，限食高脂肪、高糖和高盐食物应该引起重视。因此，无营养、无热量的高甜味剂就备受青睐。其次为安全性。高甜味剂的特点是用量少，甜度高，相对之下，应用的安全性就越高，而且使用成本也低，这也是拉动开发新的高甜味剂的动力之一。我国食糖产量居世界第三位，为850880万吨/年，如果再发展就必须扩大耕地，与粮、油争地。而我国人口众多，耕地面积少，所以发展食糖不可取，今后的发展重点应该是合成高甜味剂。同时也应考虑我国现有的甜味剂工业基础,向复配型甜味剂发展，以提高甜度,减少用量和改进口感,结合国情发展甜味剂。许多甜味剂都有一种特性，即相互配合使用可以取长补短，改进口味，并且又可相互起到协同效应，提高甜度等。如日本，以糖精钠和廿草甜素、阿斯巴甜、甜菊糖等的复配型甜味剂在市场上品种很多，十分普遍，颇受用户欢迎。有些甜味剂，如甜蜜素具有优良的特性，与糖精钠复配使用能掩盖糖精钠的苦味，与蔗糖或其他甜味剂复配使用，其甜度增加,与蔗糖复配可提高甜度（为蔗糖的80倍），与蔗糖和柠檬酸复配可提高甜度100倍.因此，如采用复配使用高甜味剂可改善口感和风味，减少后味，提高甜度，减少甜味剂的使用量，提高经济效益等。但是复配时应注意其过程只能是物理过程，而且复配品专用性很强，只适用于某一品种的食品。每一新型的复配甜味剂都须经国家批准，才能生产、销售、使用。在以高甜味为基础发展复配甜味剂方面，从世界市场各种甜味剂的消费量发展情况看，低热值、高甜度的甜味剂已有较快的增长。在研究与开发上，高甜度甜味剂今后将继续受到食品行业的青睐，但会对其提出更高的要求。这种要求包括新开发的甜味剂除必须具有高甜度、低热量外,还需具有加工稳定性、安全性、甜味的风味和价格等方面的优势。近年来国外利用氨基丙二酸和D-丙氨酸为原料，使用标准的肽化学合成和偶合等反应，开发出甜味剂D,L氨基丙二酸单酰基一D-丙氨酸异丙酯。以氨基酸为基础利用"逆转化”肽变体的方法进行合成，开发出甜味剂N一（L一天冬氨酚）1,1-二氨基烷炫基。1,I-二氨基烷烽衍生物类甜味剂的甜度范围在300100O倍蔗糖，对高温很稳定，并适用于各种PH值范围。而L天冬氨酚一3一（双环烷基）一L一丙氨基酸烷基酯，其甜度约为蔗糖的1900倍。以植物为原料的新型高甜度甜味剂的开发与研究在食品工业发展过程中，一直被科学研究者所关注，并在实际工作中占据十分重要的位置,取得很大的进展。例如，从白紫苏中提取的菇类紫苏，从齐墩果中提取的二菇糖昔类齐墩果烷，从绣球中提取的二氢异香豆素类叶甜素，从肉桂中提取的芳香醛类的肉桂醛等，这类物质都具有很高的甜味。10.5.2功能性低聚糖的开发应用前景我国已把满足不同人群需要的特殊营养品作为21世纪食品工业的发展重点,新型低聚糖将是这些特殊营养食品的-类重要的功能强化剂。低聚糖独特的生理功能使得研究开发和生产新型低聚糖具有很好的市场需求。在日本和欧美已有多种新型低聚糖的商业化生产，广泛用于各种功能保健品、婴幼儿食品中，而且产量、生产品种和应用范围都迅速增加。获得低聚糖的途径主要有五个：从天然原料中提取；利用转移酶、水解酶催化的糖基转移反应合成；天然多糖的酶水解反应；天然多糖的酸水解；化学合成。从食品工业的角度看低聚糖作为一种大量使用的功能性基料，必须考虑到生产成本。因此，较好的方法是利用生物技术，即酶法水解或酶法转移来生产各种低聚糖。新型低聚糖的生产过程，一般包括酶的发酵生产、低聚糖的酶法合成、分离精制三个过程，每个过程都与生物技术和化学工程技术密切相关；可利用现代生物技术对酶进行基因工程改造，以提高酶的活力和产量；运用现代发酵技术和新型生物反应器，达到最优化控制来提高发酵酶的产量；可利用固定化酶或固定化细胞技术来连续化生产，降低成本；利用膜分离技术和层析技术来分离纯化低聚糖，使低聚糖产品增多。生物工程技术在食品工业中的应用将使工业上大规模生产低聚糖成为可能。只有成本降低了，低聚糖产品才能走进百姓人家。而广大消费者购买低聚糖产品的能力提高了，反过来会促进低聚糖的开发和应用范围。大豆仍具有很大的研究开发空间，将有助于大豆低聚糖的提取。大豆将是21世纪食品，目前在美国，大豆食品行业是美国增长最快的食品企业之一。大豆食品在美国等西方国家逐渐畅销的原因就是对其功能的逐步发现。大豆含有多种活性组分，有必要对大豆进行综合开发，以期物尽其用，如进行组分提取时，可依次提取。例如，大豆蛋白（大豆蛋白粉、大豆蛋白浓缩物、大豆蛋白分离物、组织化大豆蛋白）在生产过程中将产生大量的大豆乳清，使用高新技术（膜分离技术）来处理这些大豆乳清，可以提取大豆低聚糖，不但变废为宝，而且符合环保要求。现有的食品分析技术可检测低聚糖的结构和含量，低聚糖的保健功效比较明显，因此有助于定性和定量揭示低聚糖的结构、含量与功效的关系。许多新型低聚糖具有神奇的加工保臧特性，能延长食品的货架寿命，这将有利于低聚糖在方便食品、保鲜食品中的应用。我国农副产品资源较为丰富，功能性低聚糖的开发和生产具有得天独厚的原料优势，低聚糖的生产原料，如蔗糖、玉米、薯类、玉米芯、蔗渣等农副产品，价格低廉、产量大、产地集中，从综合考虑，将使农产品实现产后增值，提高农村的经济效益。总之，功能性低聚糖附加值高，市场前景好，有极大的开发价值和应用潜力。五、思考与练习1.食品甜味剂的功效是什么？2.我国允许使用的甜味剂有哪些种类？3.举例说明一种甜味剂在食品中的应用。六、课后记