麦芽糖醇

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麦芽糖醇(maltitol)又名氢化麦芽糖,化学名1,4-o-α-D-吡喃葡萄糖基-D-山梨糖醇,是由1分子葡萄糖通过α-1,4-键连接一个山梨醇所组成的二糖。分子式为C12H24O11相对分子质量为344.31。麦芽糖醇为无色透明晶体,易溶于水,难溶于甲醇和乙醇。 [1] 
麦芽糖醇是一种新型的甜味剂,广泛用于糖味食品加工中。以往人们食用的甜味剂基本上都是热量高、甜度大的糖类,易引起糖尿病、肥胖症、动脉硬化心脏衰弱等疾病。麦芽糖醇甜度高、热量低、安全性好,原料也比较充足,制造工艺简单,具有其他甜味料所不具备的独特性能。 [2] 
中文名
麦芽糖醇 [1] 
外文名
Maltitol [1] 
别    名
氢化麦芽糖 [1] 
化学式
C12H24O11
分子量
344.31 [1] 
CAS登录号
585-88-6 [3] 
EINECS登录号
209-567-0 [3] 
熔    点
135 ℃ [1] 
水溶性
易溶于水 [1] 
密    度
1.36 g/cm³ [1] 
化学名
1,4-o-α-D-吡喃葡萄糖基-D-山梨糖醇

麦芽糖醇简介

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麦芽糖醇由麦芽糖氢化而获得,是较早应用于低热量甜味剂的糖醇,有两种个产品:一为无色结晶性产品;二为无色粘稠状液体。其他还有麦芽全糖醇粉,系麦芽糖醇喷雾干燥制得,仅水分≤0.1%外,其余指标同液体麦芽糖醇。 [4] 
麦芽糖的半缩醛羟基被还原成羟基,转变成麦芽糖醇,甜度增高,相对甜度约为蔗糖的0.9倍,味道纯正,接近蔗糖,但不被消化,又不被口腔微生物代谢,不会引起龋齿病,为无热量的食品甜味料,特别适于糖尿病、肥胖病患者食用。 [4] 

麦芽糖醇功能特性

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非腐蚀性:麦芽糖醇不是产酸的基质,几乎完全不会导致细菌合成不溶性聚糖,所以麦芽糖醇是极难形成龋齿的非腐蚀性新糖质。 [5] 
促进钙的吸收:通过动物实验表明麦芽糖醇有促进肠道对钙吸收的作用和增加骨量及提升骨强度的性能。 [5] 
不刺激胰岛素的分泌:麦芽糖醇由于难以消化吸收,血糖值上升少,故而对葡萄糖代谢所必须的胰岛素的分泌,没有什么刺激作用,这样一来减少了胰岛素的分泌。由此可见,麦芽糖醇可以作为供糖尿病患者食用的甜味剂。 [5] 
抑制体内脂肪过多积聚:如果同时摄入高脂肪和砂糖后,由于刺激了胰岛素的分泌,脂蛋白分解酶活性提高,故而很容易增加体内脂肪的积聚。若用麦芽糖醇替代砂糖制造如冰淇淋、蛋糕巧克力之类的高脂肪食品,由于不会刺激胰岛素分泌,因此可以期望减少体内脂肪的过度积聚。 [5] 
难消化性:麦芽糖醇在人体内几乎完全不能为唾液、胃液、小肠膜酶等分解,除肠内细菌可利用一部分外,其余均无法消化而排出体外。 [5] 
摄入体内的麦芽糖醇中,约10%在小肠分解吸收后作为能源利用;余下的90%在大肠内的细菌作用下分解为短链脂肪酸,其余一部分在大肠吸收后作为能源利用。因而将麦芽糖醇在小肠内的吸收量加上大肠内短链脂肪酸的吸收量,可以计算出麦芽糖醇的热量值约为2Kal/g。 [5] 

麦芽糖醇储存与安全性

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麦芽糖醇具有较好的温度和化学稳定性。当加热到200℃以上时,发生降解(依赖于时间、温度和其他主要条件)。麦芽糖醇与氨基酸反应变成褐色。在20℃下只有相对湿度等于或高于89%时才吸湿。 [6] 
麦芽糖醇用于口服制剂、糖果、食品、无龋蚀性、无毒性、无过敏性及无刺激性。 [6] 
麦芽糖醇消化有两条代谢途径:小肠吸收、在大肠发酵(结肠)。在计算能量值时,采用哪条途径应予以考虑。麦芽糖醇具有较低的血糖量,因此在医学监测下,糖尿病人是可以从饮食中摄取的,但在计算每天允许摄入糖量时,麦芽糖醇必须计算在内。 [6] 
FDA认定麦芽糖醇可安全使用。1985年,FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会决定对麦芽糖醇的最大允许日采食量ADI值不做规定,可根据各种不同的实际需要决定其示意添加量。 [1]  尽管麦芽糖醇非常安全,但是也不能无限制地食用,因为麦芽糖醇和其他糖醇一样,大量食用将会导致腹泻,一般规定每日摄人以不超过100g为佳。 [7] 

麦芽糖醇生产工艺

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麦芽糖醇是以淀粉为原料,采用α-淀粉酶、β-淀粉酶、脱支酶协同水解淀粉,将大分子淀粉降解为以麦芽糖为主要成分的麦芽糖浆,再经氢化还原后,将麦芽糖浆转化为麦芽糖醇浆。 [1] 
1.配料
根据生产经验,淀粉经调浆后配成固形物含量为28%-32%的淀粉浆。 [1] 
2.液化
加入α-淀粉酶,采用喷射液化,液化深度控制在DE值8%-12%。 [1] 
3.糖化
加入β-淀粉酶、麦芽糖生成酶和支链淀粉酶进行糖化,糖化温度55-60℃、时间36-48h,生成麦芽糖液,如果采用膜技术对糖化液中的麦芽糖进行截留,那么,麦芽糖含量96%以上的产品对淀粉收率可达到75%-80%,甚至更高,副产物为附加值很高基本溶于水的低DE值(<10%)麦芽糊精。 [1] 
4.制氢
采用甲醇裂解变压吸附制取氢气。 [1] 
5.氢化
氢化工序是麦芽糖醇生产的关键工序之一。与木糖、葡萄糖的氢化工艺相比,麦芽糖的相对分子质量较高,使得氧化难度加大。因此为了获得高氢化转化率的麦芽糖醇浆,适当调整包括催化剂、反应压力、反应温度在内的若干氢化条件是十分必要的。 [1] 
将麦芽糖浆稀释到需要的浓度,一般在12%-15%,也有采用25%-30%的,但最后需以单位催化剂能反应的糖总量为依据。将糖浆用NaOH调pH至7.5-8.0,调好的糖浆进入加氢反应釜进行加氢,加氢反应催化剂为骨架镍,间歇反应用粉状催化剂( Ni、Al、Mo),连续反应用块状催化剂,用量为10% -12%。加氢反应压力7.5-8.0MPa,反应温度115-125℃;也可以适当将氢化反应釜压力升至8-12MPa,反应温度120- 140℃。 [1] 
6.精制
氢化液先经过滤,滤框中加入活性炭,一方面滤去杂质,另一方面除去氢化液中的色素,然后进行离子交换,主要目的是除去金属离子,最后可在负压下,用刮板式或薄膜式蒸发器一次浓缩到含麦芽糖醇70%以上的成品。 [1] 
结晶麦芽糖醇的生产工艺中,对原料麦芽糖的要求较高,麦芽糖的纯度越高,加氢后的麦芽糖醇纯度就越高。当麦芽糖醇的纯度在90%左右时,其结晶过程才能顺利进行。这就要求原料麦芽糖的纯度达到90%以上,而以目前麦芽糖的生产工艺,要得到高纯度的麦芽糖,成本会大幅增加。采用色谱分离技术制备超高麦芽糖醇,将会使运行成本显著降低。麦芽糖醇液经色谱分离后,得到山梨醇、其他杂糖醇和纯度95%以上的麦芽糖醇三种组分,收集纯度为95%以上的麦芽糖醇组分,经浓缩、结晶、离心、干燥等工序得到晶体麦芽糖醇产品。 [1] 
聚苯乙烯大孔型树脂为固定相,以水为洗脱剂,当进料的麦芽糖醇纯度为85%左右,进料浓度为25%左右,色谱分离温度为60℃,麦芽糖醇色谱分离收率达70%以上。以此工艺条件试制小高纯度结晶麦芽糖醇样品,纯度达98%,熔点大于148℃,产品质量达到国外同类产品水平。 [1] 
由于结晶麦芽糖醇生产难度大,工艺技术要求严格,国内外能够生产该产品的厂家极少。2009年全球能够生产结晶麦芽糖醇的企业只有罗盖特、嘉吉公司、绿健公司、华康药业四家公司。按目前的应用领域来看,国内市场的麦芽糖醇需求量已经达到近5万t,然而实际的供应量却不足2万t,存在极大的供应缺口,而且随着需求量的不断增加,这一缺口会进一步扩大。现在整个国际市场的麦芽糖醇的供应,全年总的产量不足20万t,远远不能满足现有40余万t的需求。华康药业已推出了结晶麦芽糖醇,并正在开发压片级的麦芽糖醇及粉末状的麦芽糖醇产品,使产品线更加全面及系列化。 [1] 

麦芽糖醇主要用途

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1. 食品工业
(1)低热量功能性甜味剂
通过对糖尿病患者进行急性试验共38例,服用麦芽糖醇餐后1h及2h的血糖和对照组相比无显著差异。4例糖尿病患者, 每日服麦芽糖醇20g,连续服用40天 (二个疗程) ,检查血糖、血脂、肾功、肝功未见变化,说明糖尿病患者可食用麦芽糖醇。麦芽糖醇对热及酸都比较稳定,粘度比木糖醇、山梨醇大2倍。因此麦芽糖醇可代替蔗糖广泛应用于无糖馅料、无糖食品中。 [8] 
(2)用作脂肪替代品
糖醇是蛋糕和奶油有效的乳化剂和发泡剂,利用糖醇的乳化稳定性,生产的油、水型乳化人造奶油,不仅质量高,用于食品生产中还可以使食品产生油脂感和光滑结构的特性, 因而用麦芽糖醇做脂肪代用品, 生产低热量食品, 能保持原有脂肪食品的风味和组织。 [8] 
(3)用作冰淇淋、奶油糕点、奶糖等高脂肪食品的甜味剂, 可抑制体内脂肪积蓄, 防止肥胖。 [8] 
(4)用于加工口香糖、糖果、糕点、饮料及儿童、老年食品等, 可促进人体对钙的吸收, 并可预防龋齿及老年疏松症。 [8] 
(5)麦芽糖醇甜味柔和纯正, 加热至150℃不着色, 与氨基酸一起加热不引起美拉德反应, 适于加工高档硬糖、奶糖、水晶奶糖等。另外, 麦芽糖醇具有极好的护色作用, 用于加工果脯、果冻、腌渍物等, 能延长果蔬的保鲜期。 [8] 
(6)麦芽糖醇具有良好的保湿性, 非发酵性, 用于面包、糕点中, 可延长货架期。 [8] 
2. 化学工业
麦芽糖醇对酸、热稳定, 在化学工业中, 可作为合成化学的原料, 用于制造合成树脂表面活性剂、接触剂等。 [8] 
3. 医药工业
从代谢物性分析, 人体对麦芽糖醇的吸收率较低, 被吸收的麦芽糖醇首先水解生成葡萄糖或山梨糖醇, 进入各自的代谢途径中。由于麦芽糖醇在体内的水解速度很慢, 所释放出的葡萄糖不足以引起血糖水平的波动, 同时水解释放出的山梨糖醇的吸收更为缓慢, 在某种程度上还会抑制葡萄糖的吸收, 因此, 人体摄入麦芽糖醇后血糖水平和血液胰岛素水平增加幅度很小, 此外还能促进钙的吸收, 因此可作成药用饮料等产品, 专用于糖尿病、肝病、心血管病动脉硬化、高血压、肥胖病以及骨质疏松症患者。 [8] 
4. 化妆品
由于麦芽糖醇具有良好的吸湿性、保湿性, 可作为化妆品的某种成分, 用作湿润调节剂。 [8] 

麦芽糖醇发展展望

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近几年, 随着经济发展、生活水平的提高, 我们的食品消费观念发生了极大的改变, 已越来越注意饮食对自身健康水平的影响, 消费趋势渐渐从色香味均佳的食品转向具有合理营养和保健功能的食品, 无糖食品有着广阔的市场潜力。 [8] 
麦芽糖醇是一种重要的食品添加剂和功能性甜味剂, 因其具有独特的生理功能和防龋齿作用, 是糖尿病患者的专用食品的甜味剂, 对糖尿病患者起着营养剂和辅助治疗的作用。我国有近3000万糖尿病患者, 7000万肥胖者, 9500万高血脂病人, 有3亿人患龋齿, 对麦芽糖醇的需求量是相当可观的;我国又有近4亿儿童, 儿童的专用食品和保健食品发展迅速, 这都是麦芽糖醇发展的潜在市场, 为麦芽糖醇的发展提供了契机。目前, 麦芽糖醇已被列入美国药典, 其在医药上的用途正不断被开发。因国内麦芽糖醇的应用刚刚起步, 麦芽糖醇作为食品添加剂, 我国已将其列入GB2760标准, 允许在雪糕、糕点、果汁、饼干、面包、酱菜、糖果中使用。制药行业的应用尚为空白, 也未列入药典。麦芽糖醇的发展潜力巨大, 随着我国经济的发展和人民生活水平的提高, 对含麦芽糖醇的食品、化妆品和卫生用品的消费将逐步扩大, 麦芽糖醇的销售量将会增加, 我国麦芽糖醇市场将呈增长趋势。 [8] 
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参考资料
  • 1.    姜锡瑞,霍兴云,黄继红,孙中涛.生物发酵产业技术.北京:中国轻工业出版社,2016:300-303
  • 2.    杜连启.甘薯综合加工技术.北京:中国轻工业出版社,2014:61
  • 3.    麦芽糖醇  .中国化工制造网
  • 4.    张力田,高群玉.淀粉糖 第3版.北京:中国轻工业出版社,2011:217
  • 5.    李朝霞.中国食材辞典.太原:山西科学技术出版社,2012:28-29
  • 6.    R.C.罗,P.J.舍斯基,P.J.维勒,郑俊民.药用辅料手册(原著第四版).北京:化学工业出版社,2004:418
  • 7.    赵光辉. 麦芽糖醇的生产与应用[C]. 中国食品添加剂和配料协会、《中国食品添加剂》杂志社、中国国际贸易促进委员会轻工行业分会.第十四届中国国际食品添加剂和配料展览会学术论文集.中国食品添加剂和配料协会、《中国食品添加剂》杂志社、中国国际贸易促进委员会轻工行业分会:中国食品添加剂生产应用工业协会,2010:219-223.
  • 8.    贺东海,修秀红,方春雷.麦芽糖醇的功能特性、应用及生产[J].山东轻工业学院学报(自然科学版),2012,26(01):31-34.