《食品添加劑》教案-第十章 甜昧劑

《食品添加劑》教案（第10次課2學(xué)時(shí)）一、授課題目第十章甜昧劑二、學(xué)習(xí)目的與要求本章主要講述甜味劑，甜味劑的品種與分類，甜味劑的功效和使用。通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握甜味劑的概念，了解甜味劑的作用，建立起應(yīng)用各類食品甜味劑的基礎(chǔ)，具備在實(shí)際應(yīng)用中把握甜味劑的特點(diǎn)與正確發(fā)揮甜味劑的功效的基本知識(shí)。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：各類甜味劑的作用，在實(shí)際應(yīng)用中把握甜味劑的特點(diǎn)與正確發(fā)揮甜味劑的功效。難點(diǎn)：是化學(xué)合成甜味刑。五、教學(xué)過程1、教學(xué)方法：常規(guī)教學(xué)講授方法和手段2、輔導(dǎo)手段：多媒體教學(xué)等手段3、學(xué)時(shí)分配：2學(xué)時(shí)；4教學(xué)內(nèi)容：甜味劑10．1甜味劑概述甜味劑作為食品添加劑的一大門類，是指賦予食品甜味的添加劑。食品甜味的作用是滿足人們的嗜好要求，改進(jìn)食品的可口性以及其他食品的工藝性質(zhì)。甜味劑分為兩類：一類是天然甜味劑，如砂糖或糖漿，是甜味調(diào)味品中有代表性的物質(zhì)和常用的天然甜味劑。天然甜味劑又可分為糖與糖的衍生物以及非糖天然甜味劑。另一類是人工合成甜味劑，如采用淀粉或植物類原料，甚至以石油為原料，采取酸解、酶解或者萃取等方法，并用各種分離方法進(jìn)行精制，可以得到各種具有不同特性的人工甜味劑。通常所說的甜味劑是指人工合成的非營(yíng)養(yǎng)甜味劑、糖醇類甜味劑與非糖天然甜味劑3類。糖醇類甜味劑是指多羥醇結(jié)構(gòu)、甜度低于蔗糖、低熱能的一類甜味劑。非糖天然甜味劑是指從天然物(甘草、植物果實(shí)等)中提取其天然甜味成分而制成的一類天然甜味劑。至于葡萄糖、果糖、麥芽糖和乳糖等物質(zhì)，雖然也是天然甜味劑，但因長(zhǎng)期被人類食用，且是重要的營(yíng)養(yǎng)素，所以通常被視為食品原料，不作為食品添加劑對(duì)待。一種理想的甜味劑應(yīng)具備以下條件：具有生理安全性；有清爽、純正、似糖的甜味；低熱量；高甜度；化學(xué)和生物穩(wěn)定性高；不會(huì)引起齲齒；價(jià)格合理。綜合各方面考慮，功能性甜味劑以其既能滿足人們對(duì)甜食的偏愛，又不會(huì)引起副作用，并能增強(qiáng)人體免疫力，對(duì)肝病、糖尿病具有一定輔助治療作用。因此，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們健康意識(shí)的增強(qiáng)，開發(fā)滿足人體健康需要的功能甜味劑將成為世界食品添加劑的發(fā)展方向。10．2化學(xué)合成甜味劑化學(xué)合成甜味劑，又稱合成甜味劑，是人工合成的具有甜味的復(fù)雜有機(jī)化合物?；瘜W(xué)合成甜味劑的主要優(yōu)點(diǎn)為：①化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱、耐酸和耐堿，不易出現(xiàn)分解失效現(xiàn)象，故使用范圍比較廣泛；②不參與機(jī)體代謝，大多數(shù)合成甜味劑經(jīng)口攝人后全部排出體外，不提供能量，適合糖尿病人、肥胖者和老年人等特殊營(yíng)養(yǎng)消費(fèi)群使用；③甜度較高，一般都是蔗糖甜度的50倍以上；④價(jià)格便宜，等甜度條件下的價(jià)格均低于蔗糖；⑤不是口腔微生物的合適作用底物，不會(huì)引起牙齒齲變。合成甜味劑的主要缺點(diǎn)為：甜味不夠純正，帶有苦后味或金屬異味，甜味特性與蔗糖還有一定的差距；不是食物的天然成分，有一種“不安全”感覺。10．2．1糖精鈉糖精鈉，又稱可溶性糖精或水溶性糖精，分子式C7H4O3NSNa·2H2O，相對(duì)分子質(zhì)量241．21，結(jié)構(gòu)式為(詳見P202)10．3天然甜味劑10．3．1糖與糖醇類糖類是最有代表性的物質(zhì)，糖可以單糖為基本單元進(jìn)行聚合，但只有低聚糖有甜味，甜度隨聚合度的增高而降低以至消失。在糖類中一般能形成結(jié)晶的都具有甜味。果葡糖漿是一種淀粉糖品。在其制備過程中，由于異構(gòu)酶的作用使一部分葡萄糖轉(zhuǎn)變成果糖，所以又稱異構(gòu)糖，其成分主要是果糖和葡萄糖，是一種液體甜味劑。雖然亞洲人對(duì)乳糖有某些不適應(yīng)性，但是可適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于食品中。乳糖易溶、風(fēng)味清爽、甜度較低，可用于糖果、巧克力中，已在亞洲各國的食品中使用。乳糖還可作為湯料的載體、天然著色劑的填充料等。由于糖既是天然甜味劑，又是食品原料，在這里就不再介紹。糖醇是世界上廣泛采用的甜味劑之一，它可由相應(yīng)的糖加氫還原制成。這類甜味劑口味好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被消化吸收，屬于低熱量甜味劑；不被口腔微生物利用，具有防齲齒功能；屬于水溶性膳食纖維，具有纖維素的部分功能，可調(diào)理腸胃，防止便秘。此外，還具有保濕功能。一般常以多種糖醇混用，代替部分或全部蔗糖。糖醇產(chǎn)品有糖漿、結(jié)晶、溶液3種形態(tài)。1)木糖醇木糖醇分子式C5H12O5，相對(duì)分子質(zhì)量152．15，結(jié)構(gòu)式為(詳見P204)10．3．2非糖天然甜味劑非糖天然甜味劑是從一些植物的果實(shí)、葉、根等提取的物質(zhì)，也是當(dāng)前食品科學(xué)研究中正在極力開發(fā)的甜味劑，主要為糖苷類物質(zhì)。具有較高甜味的糖苷在自然界中數(shù)量不多，可作為甜味劑資源加以開發(fā)的種類就更少。這里介紹的糖苷化合物都具有較大的使用價(jià)值或應(yīng)用前景。1)甜菊糖甜菊糖又稱甜菊苷，它是從甜葉菊的葉子中提取出來的一種糖苷。分子式為C38H80O18,相對(duì)分子質(zhì)量為805．00，結(jié)構(gòu)式為(詳見P208)10．4功能性低聚糖低聚糖又稱寡糖，是由2～10個(gè)單糖通過糖苷鍵連接形成直鏈或支鏈的低度聚合糖，有功能性低聚糖和普通低聚糖兩大類。蔗糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖和麥芽三糖等屬于普通低聚糖，它們可被機(jī)體消化吸收，不是腸道有益菌雙歧桿菌的增殖因子。功能性低聚糖包括水蘇糖、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、低聚異麥芽糖、低聚帕拉金糖和低聚龍膽糖等。人體腸胃道內(nèi)沒有水解這些低聚糖(除帕拉金糖之外)的酶系統(tǒng)，因此它們不被消化吸收而直接進(jìn)入大腸內(nèi)優(yōu)先為雙歧桿菌所利用，是雙歧桿菌的增殖因子。功能性低聚糖中，除了低聚龍膽糖沒有甜味反而具有苦味之外，其余的均帶有甜度不一的甜味，可作為功能性甜味劑用來替代或部分替代食品中的蔗糖。低聚龍膽糖因具有特殊的苦味，只能用在咖啡飲料、巧克力之類食品中及作為某些特殊調(diào)味料的增味成分。功能性低聚糖因具獨(dú)特的生理功能而成為一種重要的功能性食品基料，已引起全世界的廣泛關(guān)注。目前，日本在這方面的研究、開發(fā)與應(yīng)用位居前列，已形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的低聚糖品種多達(dá)十幾種，1990年的總產(chǎn)值就達(dá)4．6億美元，成為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廣泛應(yīng)用于飲料、糖果、糕點(diǎn)、冰淇淋、乳制品及調(diào)味料等450多種食品。已經(jīng)確認(rèn)功能性低聚糖的主要生理功能包括以下四個(gè)方面：(1)很難或不被人體消化吸收，所提供的能量值很低或根本沒有?？稍诘湍芰渴称分邪l(fā)揮作用，最大限度地滿足了那些喜愛甜品卻又擔(dān)心發(fā)胖者的要求，還可供糖尿病人、肥胖病人和低血糖病人食用。(2)活化腸道內(nèi)雙歧桿菌并促進(jìn)其生長(zhǎng)繁殖。雙歧桿菌是人體腸道內(nèi)的有益菌，其菌數(shù)會(huì)隨年齡的增大而逐漸減少。嬰兒出生后3～5天腸道內(nèi)雙歧桿菌數(shù)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，可達(dá)90％以上，之后逐漸減少，直至老年人臨死前完全消失。因此，腸道內(nèi)雙歧桿菌數(shù)的多少成了衡量人體健康與否的指標(biāo)之一。隨著醫(yī)藥科學(xué)的飛速發(fā)展，廣譜和強(qiáng)力的抗菌素廣泛應(yīng)用于治療各種疾病，使人體腸道內(nèi)正常的菌群平衡受到不同程度的破壞，有目的地增加腸道中有益菌的數(shù)量顯得十分必要。攝取雙歧桿菌活菌制品固然簡(jiǎn)便可靠，但這類產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售都受到許多條件的限制，而通過攝人功能性低聚糖來促使腸道內(nèi)雙歧桿菌自然增殖顯得更加切實(shí)可行。(3)不會(huì)引起牙齒齲變，有利于保持口腔衛(wèi)生。齲齒是由于口腔微生物特別是突變鏈球菌侵蝕而引起的，功能性低聚糖不是這些口腔微生物的合適作用底物，因此不會(huì)引起牙齒齲變。(4)由于功能性低聚糖不被人體消化吸收，屬于水溶性膳食纖維，具有膳食纖維的部分生理功能，如降低血清膽固醇和預(yù)防結(jié)腸癌等。功能性低聚糖與通常為高分子的膳食纖維不同，它屬于小分子物質(zhì)，添加到食品中基本上不會(huì)改變食品原有的組織結(jié)構(gòu)及物化性質(zhì)。1)大豆低聚糖大豆低聚糖廣泛存在于各種植物中，以豆科植物含量居多。除大豆外，紅豆、扁豆、豌豆、綠豆和花生等均有存在。典型的大豆低聚糖是從大豆籽粒中提取出的可溶性低聚糖的總稱，主要成分為水蘇糖、棉籽糖和蔗糖，各自在成熟大豆中的干基含量分別為3．7％、1·3％和5％。水蘇糖和棉籽糖都是由半乳糖、葡萄糖和果糖組成的支鏈雜低聚糖，是在蔗糖的葡萄糖基一側(cè)以o(1—6)糖苷鏈連接1個(gè)或2個(gè)半乳糖，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下所示。性狀與性能：大豆低聚糖的甜味特性接近于蔗糖，甜度為蔗糖的70％，能量值僅8．36kJ／g(為蔗糖的1／2)。如果是單由水蘇糖和棉籽糖組成的改良大豆低聚糖，則其甜度為蔗糖甜度的22％，能量值更低。等濃度下，大豆低聚糖的粘度低于麥芽糖而略高于蔗糖，保濕性和吸濕性比蔗糖低但比高果糖漿高，水分活度接近于蔗糖。大豆低聚糖具有良好的熱穩(wěn)定性，即使在140℃的高溫下也不會(huì)分解，對(duì)酸的穩(wěn)定性也略優(yōu)于蔗糖。10.5甜味劑的開發(fā)與應(yīng)用前景10.5.1甜味劑的發(fā)展方向在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，近年來人口進(jìn)入老齡化社會(huì)，生活習(xí)慣病如肥胖病、糖尿病、心血管病和齲齒等的產(chǎn)生都與飲食習(xí)慣和膳食結(jié)構(gòu)有關(guān)。人們發(fā)現(xiàn)控制營(yíng)養(yǎng)過剩，限食高脂肪、高糖和高鹽食物應(yīng)該引起重視。因此，無營(yíng)養(yǎng)、無熱量的高甜味劑就備受青睞。其次為安全性。高甜味劑的特點(diǎn)是用量少，甜度高，相對(duì)之下，應(yīng)用的安全性就越高，而且使用成本也低，這也是拉動(dòng)開發(fā)新的高甜味劑的動(dòng)力之一。我國食糖產(chǎn)量居世界第三位，為850～880萬噸／年，如果再發(fā)展就必須擴(kuò)大耕地，與糧、油爭(zhēng)地。而我國人口眾多，耕地面積少，所以發(fā)展食糖不可取，今后的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是合成高甜味劑。同時(shí)也應(yīng)考慮我國現(xiàn)有的甜味劑工業(yè)基礎(chǔ)，向復(fù)配型甜味劑發(fā)展，以提高甜度，減少用量和改進(jìn)口感，結(jié)合國情發(fā)展甜味劑。許多甜味劑都有一種特性，即相互配合使用可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，改進(jìn)口味，并且又可相互起到協(xié)同效應(yīng)，提高甜度等。如日本，以糖精鈉和甘草甜素、阿斯巴甜、甜菊糖等的復(fù)配型甜味劑在市場(chǎng)上品種很多，十分普遍，頗受用戶歡迎。有些甜味劑，如甜蜜素具有優(yōu)良的特性，與糖精鈉復(fù)配使用能掩蓋糖精鈉的苦味，與蔗糖或其他甜味劑復(fù)配使用，其甜度增加，與蔗糖復(fù)配可提高甜度(為蔗糖的80倍)，與蔗糖和檸檬酸復(fù)配可提高甜度100倍。因此，如采用復(fù)配使用高甜味劑可改善口感和風(fēng)味，減少后味，提高甜度，減少甜味劑的使用量，提高經(jīng)濟(jì)效益等。但是復(fù)配時(shí)應(yīng)注意其過程只能是物理過程，而且復(fù)配品專用性很強(qiáng)，只適用于某一品種的食品。每一新型的復(fù)配甜味劑都須經(jīng)國家批準(zhǔn)，才能生產(chǎn)、銷售、使用。在以高甜味為基礎(chǔ)發(fā)展復(fù)配甜味劑方面，從世界市場(chǎng)各種甜味劑的消費(fèi)量發(fā)展情況看，低熱值、高甜度的甜味劑已有較快的增長(zhǎng)。在研究與開發(fā)上，高甜度甜味劑今后將繼續(xù)受到食品行業(yè)的青睞，但會(huì)對(duì)其提出更高的要求。這種要求包括新開發(fā)的甜味劑除必須具有高甜度、低熱量外，還需具有加工穩(wěn)定性、安全性、甜味的風(fēng)味和價(jià)格等方面的優(yōu)勢(shì)。近年來國外利用氨基丙二酸和D—丙氨酸為原料，使用標(biāo)準(zhǔn)的肽化學(xué)合成和偶合等反應(yīng)，開發(fā)出甜味劑D，L—氨基丙二酸單酰基—D—丙氨酸異丙酯。以氨基酸為基礎(chǔ)利用“逆轉(zhuǎn)化”肽變體的方法進(jìn)行合成，開發(fā)出甜味劑N—(L—天冬氨酚)—1，1—二氨基烷烴基。1，1—二氨基烷烴衍生物類甜味劑的甜度范圍在300～l000倍蔗糖，對(duì)高溫很穩(wěn)定，并適用于各種pH值范圍。而L—天冬氨酚—3—(雙環(huán)烷基)—L—丙氨基酸烷基酯，其甜度約為蔗糖的1900倍。以植物為原料的新型高甜度甜味劑的開發(fā)與研究在食品工業(yè)發(fā)展過程中，一直被科學(xué)研究者所關(guān)注，并在實(shí)際工作中占據(jù)十分重要的位置，取得很大的進(jìn)展。例如，從白紫蘇中提取的萜類紫蘇，從齊墩果中提取的二萜糖苷類齊墩果烷，從繡球中提取的二氫異香豆素類葉甜素，從肉桂中提取的芳香醛類的肉桂醛等，這類物質(zhì)都具有很高的甜味。10．5．2功能性低聚糖的開發(fā)應(yīng)用前景我國已把滿足不同人群需要的特殊營(yíng)養(yǎng)品作為21世紀(jì)食品工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)，新型低聚糖將是這些特殊營(yíng)養(yǎng)食品的一類重要的功能強(qiáng)化劑。低聚糖獨(dú)特的生理功能使得研究開發(fā)和生產(chǎn)新型低聚糖具有很好的市場(chǎng)需求。在日本和歐美已有多種新型低聚糖的商業(yè)化生產(chǎn)，廣泛用于各種功能保健品、嬰幼兒食品中，而且產(chǎn)量、生產(chǎn)品種和應(yīng)用范圍都迅速增加。獲得低聚糖的途徑主要有五個(gè)：①從天然原料中提??；②利用轉(zhuǎn)移酶、水解酶催化的糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)合成；③天然多糖的酶水解反應(yīng)；④天然多糖的酸水解；⑤化學(xué)合成。從食品工業(yè)的角度看低聚糖作為一種大量使用的功能性基料，必須考慮到生產(chǎn)成本。因此，較好的方法是利用生物技術(shù)，即酶法水解或酶法轉(zhuǎn)移來生產(chǎn)各種低聚糖。新型低聚糖的生產(chǎn)過程，一般包括酶的發(fā)酵生產(chǎn)、低聚糖的酶法合成、分離精制三個(gè)過程，每個(gè)過程都與生物技術(shù)和化學(xué)工程技術(shù)密切相關(guān)；可利用現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)酶進(jìn)行基因工程改造，以提高酶的活力和產(chǎn)量；運(yùn)用現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)和新型生物反應(yīng)器，達(dá)到最優(yōu)化控制來提高發(fā)酵酶的產(chǎn)量；可利用固定化酶或固定化細(xì)胞技術(shù)來連續(xù)化生產(chǎn)，降低成本；利用膜分離技術(shù)和層析技術(shù)來分離純化低聚糖，使低聚糖產(chǎn)品增多。生物工程技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用將使工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)低聚糖成為可能。只有成本降低了，低聚糖產(chǎn)品才能走進(jìn)百姓人家。而廣大消費(fèi)者購買低聚糖產(chǎn)品的能力提高了，反過來會(huì)促進(jìn)低聚糖的開發(fā)和應(yīng)用范圍。大豆仍具有很大的研究開發(fā)空間，將有助于大豆低聚糖的提取。大豆將是21世紀(jì)食品，目前在美國，大豆食品行業(yè)是美國增長(zhǎng)最快的食品企業(yè)之一。大豆食品在美國等西方國家逐漸暢銷的原因就是對(duì)其功能的逐步發(fā)現(xiàn)。大豆含有多種活性組分，有必要對(duì)大豆進(jìn)行綜合開發(fā)，以期物盡其用，如進(jìn)行組分提取時(shí)，可依次提取。例如，大豆蛋白(大豆蛋白粉、大豆蛋白濃縮物、大豆蛋白分離物、組織化大豆蛋白)在生產(chǎn)過程中將產(chǎn)生大量的大豆乳清，使用高新技術(shù)(膜分離技術(shù))來處理這些大豆乳清，可以提取大豆低聚糖，不但變廢為寶，而且符合環(huán)保要求。現(xiàn)有的食品分析技術(shù)可檢測(cè)低聚糖的結(jié)構(gòu)和含量，低聚糖的保健功效比較明顯，因此有助于定