前景广阔的食糖替代品木糖醇
近年来，国际上对木糖醇的需求增加，在国内，木糖醇作为无糖口香糖和各种无糖食品配料也有较快发展，无糖口香糖已成为家喻户晓的一种食品。尤新先生在本文介绍了木糖醇和蔗糖的物化性质、木糖醇作为食糖替代品的特殊性能以及制作各种食品的实例、食品级木糖醇的产品标准等，可作为拟研发木糖醇的食品业内人士参考。
木糖醇是被国际粮农和卫生组织食品添加剂法规专家(JECFA)委员会于上世纪七十年代批准为A类食品添加剂，并对ADI值不作规定的公认安全食品。国际食品法典委员会(CAC)于1999年6月通过为“在食品中可以按正常生产需要使用的食品添加剂”。由于它和其他糖醇比较，有较高的能量和甜度，经国内外研究证明，且具有防龋齿、改善糖尿病患者病情、消除血酮症、改善肝功能等某些特殊的生理功能。1999年，我国通过动物和人体试验，在国际上首次证明木糖醇和低聚糖一样，具有双歧杆菌的增殖功能，受到国内外各方关注。
一、自然界存在的木糖醇在自然界，木糖醇广泛存在于各种
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果蔬食物中，各种食物中木糖醇的含量，可以用薄层层析法或色谱法测出。wdahfiffl等人测得的结果如表1：
应该指出，在人体的血液中，即使不摄入外来的木糖醇，也存在着0.03～0.06mg/100mg的木糖醇。糖代谢一般由葡萄糖经由6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖、1牞6-二磷酸果糖、磷酸丙糖、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸而进入三羧循环，最终转化成二氧化碳和水。这是糖代谢的正常途径。此外还有一条葡萄糖醛酸-木酮糖侧路，这到1953年才被horowitz首次确定。它是由六个碳的葡萄糖醛酸，经由L-木酮糖、木糖醇、D-木酮糖、5-磷酸木酮糖和磷酸-戊糖侧路相联系。因而确认木糖醇是人体糖类代谢的正常中间体。一个正常健康的人，即使不摄入任何一点含木糖醇的食品，在其血液中也含有0.03-0.06mg/100ml的木糖醇。每个人的肝脏每天能合成木糖醇5-15g。据国外试验指出：人体肝脏代谢木糖醇的能力达0.37～0.5g/h/kgbw。服用木糖醇后，12小时内，有50%～60%转化成CO2，从肺部呼出体外；在尿及粪便中排出2%～10%；有20%～30%转化成肝糖或其他中间体储存于细胞中。由于木糖醇代谢不同于一般糖类，不需要胰岛素促进，能直接透过细胞膜，成为组织的营养，而且还能微量促进胰岛素的分泌。所以木糖醇成为糖尿病人理想的食糖替代品。木糖醇虽然进入人体在肠部吸收缓慢，但一旦进入血液和细胞后，代谢速度相当快，每小时每公斤体重达0.7g。每克木糖醇全部代谢产生4.06卡热量。
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由于在自然界含量太低，从天然物提取，将十分昂贵。所以世界上木糖醇生产，均以植物中提取的木糖氢化还原生成。但其化学结构和天然物完全相同，在体内能吸收并代谢，成为人体的营养来源，可称作视同天然物。
二、木糖醇和蔗糖的甜度、物理性质的比较
由于木糖醇能为人体代谢，作为能源供给人体吸收，所以是一种理想的营养性甜味料，木糖醇和其他天然的营养性甜味料的甜度比较如下：
(以蔗糖为100)蔗糖100、麦芽糖0.36、木糖醇105、甘露醇0.55、葡萄糖69、转化糖95、山梨醇48、木糖67、果糖120、乳糖39。
甜度的比较是指10%的水溶液在20℃时的甜度。但是由于浓度、温度等的影响，甜度也会有变化。例如在高于10%时，木糖醇比相同的蔗糖溶液甜度要大些，所以有些资料上认为木糖醇的甜度是蔗糖的100%，当浓度低于1.0%时，木糖醇的甜度不及蔗糖。当水溶液中有其他盐类时，也会改变其甜度，当木糖醇甜食含有0.06%的食盐时，显示有最高的甜度。温度升高也会影响甜度，例如冲一杯甜咖啡要用13克木糖醇代替10克蔗糖。
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木糖醇具有和蔗糖相似的甜度，外形亦相类似，具有某些食糖的属性，所以能作为食品加工的甜味料来利用。木糖醇和蔗糖在物理性质方面的差别列于表2：
三、木糖醇的防龋特性糖是广大群众喜爱的一种有营养的甜食品，特别是儿童最爱吃糖。除糖尿病人外，糖也是病人的保健食品，很多药剂中均含有糖。
但是，吃糖太多也没有好处，血液中的糖浓度升高，需要消耗更多的胰岛素。吃糖太多还有一个问题是产生龋齿。城市里的儿童，就是因为吃糖太多，牙齿很少是完好的。鉴于这些问题，多年来，很多科学工作者一直在寻求新的食糖代用品，以便使健康者吃了不长龋齿。国外比较成熟的营养性食糖代用品主要是山梨醇和甘露醇，这些多元醇外形和蔗糖相仿，但甜度太差，只及蔗糖的一半，所以并不理想。作为一种理想的营养性甜味料，除了不龋齿和不影响糖尿病人的血糖值外，最好是甜度和蔗糖相仿，并能和蔗糖一样地食用和应用于食品加工工业。很早以前，就有人作过用木糖醇代替食糖对老鼠的防龋齿试验，证明木糖醇是不龋齿的。比较全面和长期的通过人做试验，是芬兰、图尔库(Turku)大学牙科研究所，他们从1973年到1975年前后共进行了两年饮食试验及一年的口香糖试验。饮食试验有125人参加，分成三个组，分别食用普通食糖(蔗糖)、果糖、木糖醇制成的各种甜食品，包括烘烤食品，罐头、蜜饯、鲜汁、饮料、糖果等。125人中，用普通食糖饮食者35人，用果糖代替食糖者38人，用木糖醇完全代替食糖者52人。所有参加试验者均有不同程度的龋齿现象。试验过程，每人除保持原有正常的饮食习惯，免费供应以上食品，每天做记录，包括临床化学及生化的检验记录。经过两年的结果，令人信服的证明，木糖醇能比蔗糖减少龋齿发生率90%，果糖能比蔗糖减少30%。两年中，按人口计算，新的龋齿百分比为：糖组7.2，果糖组3.8，木糖醇组0。在取得上述试验结果的基础上，图尔库大学又进行了用口香糖对蛀牙的对照试验，参加试验的全是牙科的学生，在一年内，仍按他们的牙齿卫生和饮食习惯，每天平均增加4～5块口香糖，第一组50人吃含普通食糖的口香糖，第二组吃含木糖醇的口香糖。经过一年试验结果，吃普通食糖做口香糖的那一组，出现2.9个新的龋齿，而吃木糖醇口香糖的那一组，几乎没有新的龋齿，虽然平时也吃含糖的食物。而且，吃了木糖醇口香糖以后，有些原有的龋齿症状，有所减轻。试验表明，木糖醇所以有防龋功能，是由于木糖醇不被产生龋齿的细菌所利用；木糖醇在口腔中不产生酸，而是在口腔中转成中性，防止了牙齿被酸蚀。芬兰这一试验结果，可以说是一个突出的发现，说明果糖能减轻龋齿，而木糖醇能防止龋齿。我国于1986年由浙江开化华康药厂在当地184例小学生中开展了服用木糖醇防龋齿试验。试验期从1986年5月至1987年5月共一年。结果证明防龋率达76.43%。实验组和对照组保护指数为5.1∶1。国际上对于木糖醇作为甜味料应用于防龋食品，给予极大的注意。北欧无糖口香糖占90%的比例，西欧各国也达50%以上。美国在保健食品商店，出售含木糖醇的口香糖和其他食品。我国近年市场上也大量出现了含木糖醇的无糖口香糖，如益达(箭牌)无糖口香糖，标明含木糖醇50%以上，还有贝洁、乐天等品牌的含木糖醇无糖口香糖。
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四、木糖醇作为食糖替代品的特性和应用木糖醇和蔗糖比较，在物理性质方面还有不少特点，应该利用它的特点来制取各种可口的食品。
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。所以在各种食品中，加入木糖醇结晶以后，吃起来会感到清凉，可以增强薄荷、留兰香等食品的风味。但木糖醇溶解后制成的饮料，饮用时就没有清凉感了。
2.木糖醇加热时不产生“美拉德”褐变反应。蔗糖在食品加工受热时，会和氨基酸产生美拉德反应，即糖类的醛基和氨基酸反应，生成褐色并有焦糖味的物质。这对于面包生产是不可缺少的。但是对于绝大多数的食品加工是一个问题。因为美拉德反应会使食品的色泽发暗。木糖醇则不会和氨基酸发生反应，在食品加工过程，比较稳定，这就对某些需保持浅色的食品，以木糖醇代替蔗糖，有特别的意义。例如，番茄酱生产中加有蔗糖，会在加工过程甚至保存过程中，其色泽渐渐变深。当用木糖醇代替蔗糖制番茄酱时，其色鲜艳能保持较长的时间，甚至打开盖以后，也不容易变色。在生产白色的糕点时，用木糖醇代替蔗糖，通过加热熟制过程，不致表面产生褐变，保持洁白鲜艳。
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3.木糖醇具有吸湿性。纯粹的蔗糖较少有吸湿性，但木糖醇则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，例如用木糖醇代替蔗糖制饼干，烘烤成后，在空气中放久，就会变软。但如用来制作一些较软的点心时，则木糖醇能比蔗糖保留更长时间的柔软性。
4.木糖醇不易发酵，对微生物是不良的培养基。由于木糖醇具有这一特性，故所制食品能延长其保存期。例如果酱生产时在储存期，特别是开罐以后，容易败坏，如果用木糖醇代替蔗糖作果酱，这种果酱能使一般果酱保存较长的时间。(上)
表1
食物 每100克干物质或每100毫升汁液中木糖醇的毫克数
香蕉 21
木莓 268
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草莓 362
菠萝 21
青梅 935
茅菜 258
胡萝卜 86.5
洋葱 89
莴苣 131
花椰菜 300
南瓜 96.5
菠菜 107
卷心菜 94
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茴香 92
白蘑菇 128
苹果汁 120
表2
木糖醇 蔗糖
分子式 C5H12O5 C12H22O11
分子量 152.15 342
熔点 93～94.5℃ 179～186℃
比重 1.5 1.59
溶液比重 10% 1.03 1.04
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20% 1.07 1.08
溶液黏度 10% 1.23(厘泊) 1.31
20% 1.67 2.03
溶解热 +34.8(卡/克) +4.34(卡/克)
比旋光度 (α)20/D 无 +66.50
热量 4.06卡/克 4.06卡/克
可发酵性 - +
结晶形状 白色斜方体 单斜品系
甜度 100 100
折射系数 10% 1.3471 1.3478
20% 1.3620 1.3638
2004.4.1, http://www.100md.com
木糖醇是被国际粮农和卫生组织食品添加剂法规专家(JECFA)委员会于上世纪七十年代批准为A类食品添加剂，并对ADI值不作规定的公认安全食品。国际食品法典委员会(CAC)于1999年6月通过为“在食品中可以按正常生产需要使用的食品添加剂”。由于它和其他糖醇比较，有较高的能量和甜度，经国内外研究证明，且具有防龋齿、改善糖尿病患者病情、消除血酮症、改善肝功能等某些特殊的生理功能。1999年，我国通过动物和人体试验，在国际上首次证明木糖醇和低聚糖一样，具有双歧杆菌的增殖功能，受到国内外各方关注。
一、自然界存在的木糖醇在自然界，木糖醇广泛存在于各种
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果蔬食物中，各种食物中木糖醇的含量，可以用薄层层析法或色谱法测出。wdahfiffl等人测得的结果如表1：
应该指出，在人体的血液中，即使不摄入外来的木糖醇，也存在着0.03～0.06mg/100mg的木糖醇。糖代谢一般由葡萄糖经由6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖、1牞6-二磷酸果糖、磷酸丙糖、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸而进入三羧循环，最终转化成二氧化碳和水。这是糖代谢的正常途径。此外还有一条葡萄糖醛酸-木酮糖侧路，这到1953年才被horowitz首次确定。它是由六个碳的葡萄糖醛酸，经由L-木酮糖、木糖醇、D-木酮糖、5-磷酸木酮糖和磷酸-戊糖侧路相联系。因而确认木糖醇是人体糖类代谢的正常中间体。一个正常健康的人，即使不摄入任何一点含木糖醇的食品，在其血液中也含有0.03-0.06mg/100ml的木糖醇。每个人的肝脏每天能合成木糖醇5-15g。据国外试验指出：人体肝脏代谢木糖醇的能力达0.37～0.5g/h/kgbw。服用木糖醇后，12小时内，有50%～60%转化成CO2，从肺部呼出体外；在尿及粪便中排出2%～10%；有20%～30%转化成肝糖或其他中间体储存于细胞中。由于木糖醇代谢不同于一般糖类，不需要胰岛素促进，能直接透过细胞膜，成为组织的营养，而且还能微量促进胰岛素的分泌。所以木糖醇成为糖尿病人理想的食糖替代品。木糖醇虽然进入人体在肠部吸收缓慢，但一旦进入血液和细胞后，代谢速度相当快，每小时每公斤体重达0.7g。每克木糖醇全部代谢产生4.06卡热量。
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由于在自然界含量太低，从天然物提取，将十分昂贵。所以世界上木糖醇生产，均以植物中提取的木糖氢化还原生成。但其化学结构和天然物完全相同，在体内能吸收并代谢，成为人体的营养来源，可称作视同天然物。
二、木糖醇和蔗糖的甜度、物理性质的比较
由于木糖醇能为人体代谢，作为能源供给人体吸收，所以是一种理想的营养性甜味料，木糖醇和其他天然的营养性甜味料的甜度比较如下：
(以蔗糖为100)蔗糖100、麦芽糖0.36、木糖醇105、甘露醇0.55、葡萄糖69、转化糖95、山梨醇48、木糖67、果糖120、乳糖39。
甜度的比较是指10%的水溶液在20℃时的甜度。但是由于浓度、温度等的影响，甜度也会有变化。例如在高于10%时，木糖醇比相同的蔗糖溶液甜度要大些，所以有些资料上认为木糖醇的甜度是蔗糖的100%，当浓度低于1.0%时，木糖醇的甜度不及蔗糖。当水溶液中有其他盐类时，也会改变其甜度，当木糖醇甜食含有0.06%的食盐时，显示有最高的甜度。温度升高也会影响甜度，例如冲一杯甜咖啡要用13克木糖醇代替10克蔗糖。
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木糖醇具有和蔗糖相似的甜度，外形亦相类似，具有某些食糖的属性，所以能作为食品加工的甜味料来利用。木糖醇和蔗糖在物理性质方面的差别列于表2：
三、木糖醇的防龋特性糖是广大群众喜爱的一种有营养的甜食品，特别是儿童最爱吃糖。除糖尿病人外，糖也是病人的保健食品，很多药剂中均含有糖。
但是，吃糖太多也没有好处，血液中的糖浓度升高，需要消耗更多的胰岛素。吃糖太多还有一个问题是产生龋齿。城市里的儿童，就是因为吃糖太多，牙齿很少是完好的。鉴于这些问题，多年来，很多科学工作者一直在寻求新的食糖代用品，以便使健康者吃了不长龋齿。国外比较成熟的营养性食糖代用品主要是山梨醇和甘露醇，这些多元醇外形和蔗糖相仿，但甜度太差，只及蔗糖的一半，所以并不理想。作为一种理想的营养性甜味料，除了不龋齿和不影响糖尿病人的血糖值外，最好是甜度和蔗糖相仿，并能和蔗糖一样地食用和应用于食品加工工业。很早以前，就有人作过用木糖醇代替食糖对老鼠的防龋齿试验，证明木糖醇是不龋齿的。比较全面和长期的通过人做试验，是芬兰、图尔库(Turku)大学牙科研究所，他们从1973年到1975年前后共进行了两年饮食试验及一年的口香糖试验。饮食试验有125人参加，分成三个组，分别食用普通食糖(蔗糖)、果糖、木糖醇制成的各种甜食品，包括烘烤食品，罐头、蜜饯、鲜汁、饮料、糖果等。125人中，用普通食糖饮食者35人，用果糖代替食糖者38人，用木糖醇完全代替食糖者52人。所有参加试验者均有不同程度的龋齿现象。试验过程，每人除保持原有正常的饮食习惯，免费供应以上食品，每天做记录，包括临床化学及生化的检验记录。经过两年的结果，令人信服的证明，木糖醇能比蔗糖减少龋齿发生率90%，果糖能比蔗糖减少30%。两年中，按人口计算，新的龋齿百分比为：糖组7.2，果糖组3.8，木糖醇组0。在取得上述试验结果的基础上，图尔库大学又进行了用口香糖对蛀牙的对照试验，参加试验的全是牙科的学生，在一年内，仍按他们的牙齿卫生和饮食习惯，每天平均增加4～5块口香糖，第一组50人吃含普通食糖的口香糖，第二组吃含木糖醇的口香糖。经过一年试验结果，吃普通食糖做口香糖的那一组，出现2.9个新的龋齿，而吃木糖醇口香糖的那一组，几乎没有新的龋齿，虽然平时也吃含糖的食物。而且，吃了木糖醇口香糖以后，有些原有的龋齿症状，有所减轻。试验表明，木糖醇所以有防龋功能，是由于木糖醇不被产生龋齿的细菌所利用；木糖醇在口腔中不产生酸，而是在口腔中转成中性，防止了牙齿被酸蚀。芬兰这一试验结果，可以说是一个突出的发现，说明果糖能减轻龋齿，而木糖醇能防止龋齿。我国于1986年由浙江开化华康药厂在当地184例小学生中开展了服用木糖醇防龋齿试验。试验期从1986年5月至1987年5月共一年。结果证明防龋率达76.43%。实验组和对照组保护指数为5.1∶1。国际上对于木糖醇作为甜味料应用于防龋食品，给予极大的注意。北欧无糖口香糖占90%的比例，西欧各国也达50%以上。美国在保健食品商店，出售含木糖醇的口香糖和其他食品。我国近年市场上也大量出现了含木糖醇的无糖口香糖，如益达(箭牌)无糖口香糖，标明含木糖醇50%以上，还有贝洁、乐天等品牌的含木糖醇无糖口香糖。
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四、木糖醇作为食糖替代品的特性和应用木糖醇和蔗糖比较，在物理性质方面还有不少特点，应该利用它的特点来制取各种可口的食品。
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。所以在各种食品中，加入木糖醇结晶以后，吃起来会感到清凉，可以增强薄荷、留兰香等食品的风味。但木糖醇溶解后制成的饮料，饮用时就没有清凉感了。
2.木糖醇加热时不产生“美拉德”褐变反应。蔗糖在食品加工受热时，会和氨基酸产生美拉德反应，即糖类的醛基和氨基酸反应，生成褐色并有焦糖味的物质。这对于面包生产是不可缺少的。但是对于绝大多数的食品加工是一个问题。因为美拉德反应会使食品的色泽发暗。木糖醇则不会和氨基酸发生反应，在食品加工过程，比较稳定，这就对某些需保持浅色的食品，以木糖醇代替蔗糖，有特别的意义。例如，番茄酱生产中加有蔗糖，会在加工过程甚至保存过程中，其色泽渐渐变深。当用木糖醇代替蔗糖制番茄酱时，其色鲜艳能保持较长的时间，甚至打开盖以后，也不容易变色。在生产白色的糕点时，用木糖醇代替蔗糖，通过加热熟制过程，不致表面产生褐变，保持洁白鲜艳。
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3.木糖醇具有吸湿性。纯粹的蔗糖较少有吸湿性，但木糖醇则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，例如用木糖醇代替蔗糖制饼干，烘烤成后，在空气中放久，就会变软。但如用来制作一些较软的点心时，则木糖醇能比蔗糖保留更长时间的柔软性。
4.木糖醇不易发酵，对微生物是不良的培养基。由于木糖醇具有这一特性，故所制食品能延长其保存期。例如果酱生产时在储存期，特别是开罐以后，容易败坏，如果用木糖醇代替蔗糖作果酱，这种果酱能使一般果酱保存较长的时间。(上)
表1
食物 每100克干物质或每100毫升汁液中木糖醇的毫克数
香蕉 21
木莓 268
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草莓 362
菠萝 21
青梅 935
茅菜 258
胡萝卜 86.5
洋葱 89
莴苣 131
花椰菜 300
南瓜 96.5
菠菜 107
卷心菜 94
, 百拇医药
茴香 92
白蘑菇 128
苹果汁 120
表2
木糖醇 蔗糖
分子式 C5H12O5 C12H22O11
分子量 152.15 342
熔点 93～94.5℃ 179～186℃
比重 1.5 1.59
溶液比重 10% 1.03 1.04
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20% 1.07 1.08
溶液黏度 10% 1.23(厘泊) 1.31
20% 1.67 2.03
溶解热 +34.8(卡/克) +4.34(卡/克)
比旋光度 (α)20/D 无 +66.50
热量 4.06卡/克 4.06卡/克
可发酵性 - +
结晶形状 白色斜方体 单斜品系
甜度 100 100
折射系数 10% 1.3471 1.3478
20% 1.3620 1.3638
2004.4.1, http://www.100md.com