作者：梁 智

摘要:蔗糖具有产量大、纯度高、可再生等特点,经不同途径深加工使蔗糖改性可以得到各类食品添加剂,使蔗糖的附加值升高,适用性拓广,功能性增强,越来越引起重视。

关键词:蔗糖,深加工,衍生物,食品添加剂

蔗糖是大自然恩赐给人们的*丰富的双糖,它广泛存在于植物的茎、根、叶、花、果、籽中,蔗糖含量高的植物是人们*为熟知的甘蔗(10～16%)、甜菜(15～20%),已成为工业上大量生产糖品的原料。蔗糖不仅成为全世界生产量*大的高纯度碳水化合物,也是工业生产量*多的仅由碳、氢、氧三元素组成的有机化合物。我国年产量达800万吨左右,其中98%食用。

由于各种甜味剂的开发利用,蔗糖在当前错综复杂的甜味剂领域已越来越占不到优势,一些食品添加剂来源于蔗糖的衍生物,其价格、风味、甜度、功能远在蔗糖之上。因此必须在蔗糖为主构成的市场激烈竞争中,转变策略,开辟蔗糖新途径、新学科、新市场,以拉动制糖业的发展。所谓新途径、新学科就是要立足眼前,着眼未来,应使蔗糖摆脱传统食品工业的用途,拓展到更宽范围,一切从实际出发开创蔗糖化学工业。这需要以科技为基础,采用新技术进行深加工,向纵深领域拓展,发展蔗糖的衍生物化工工业,使蔗糖成为生产活动的原料,当然这有一定的难度,却是蔗糖工业走出困境,保持长期稳定多样化发展的重要途径之一。

1 蔗糖深加工的途径

蔗糖是一种相对稳定、纯度高、产量大、廉价,种植面积广的可再生的天然有机化合物之一。蔗糖具有独特的结构,含有多元羟基,有8个羟基及糖甙键(由二个半缩醛羟基间形成),在一定条件下能发生一系列反应,通过这些基团,在理论上可与其他化合物或自身发生氧化、还原、分解、酯化、缩聚、醚化、取代、降解、美拉德反应,生成蔗糖衍生产品。现已有数百种蔗糖化工产品获得,其中通过酯化途径得到的蔗糖酯类;通过降解途径得到的产物有机酸、醛、色素类;通过发酵途径得到的产物有机酸、氨基酸;通过氢化还原途径得到的产物山梨醇、甘露醇;通过水解途径得到的产物果葡糖浆,通过酶工程得到的低聚糖等均已成功地工业化生产,这些都是蔗糖深加工的成功途径。这些成功的产品中大部分是食品添加剂。形成食品添加剂中蔗糖衍生物一族。总体来说,这些蔗糖化学工业制品都是产值较高的产品,即通过深加工,可使价值低廉的普通蔗糖升值成为昂贵的食品添加剂、医药品和精细化工产品。昔日传统食品加工业中的配料,成为其他行业中具有特殊作用的原料,使蔗糖———这种可再生资源的用途得以向更宽的利用领域辐射。

利用蔗糖的物理、化学和生物特性与功能,人们现在已经开发出的部分蔗糖衍生物中的食品添加剂种类及用途见表1及表2。

以蔗糖为原料经过物理、化学和生物途径不仅对蔗糖进行了改性,改善了其致龋性、热量大、甜度高等特点,同时开拓了蔗糖在食品添加剂领域的用途所占的比例,并正在逐渐增大,且深加工产品附加值高,适用性广,功能性强,越来越受到重视。蔗糖经多级深加工后用途由较单一延伸到多种用途,可形成一产业网,重要的是不仅抓住研制蔗糖的衍生物开发利用,也要重视蔗糖衍生物下游产品的研制,使每转化的物质既是直接产品又是下一步转化的原料,转化逐级化,品种多样化,应用普及化,其自身的生产链能得以一环扣一环地延续或分枝延续下去,构成一个独特的蔗糖衍生物产业网,只要牢牢把握市场,坚持科技,刻意进取就能将产业网越编越大。

2 蔗糖的深加工产物

2.1 酯化产物

在蔗糖分子中有8个羟基,其中3个伯羟基较易与有机酸发生酯化,形成蔗糖单酯、二酯、三酯。使用不同的有机酸可得到性质各异的蔗糖酯。合成食品添加剂时,为保持氧化稳定性和避免出现苦味,常使用长链饱和脂肪,一般形成的不是单一的蔗糖酯,而是一至三酯的混酯。

蔗糖酯的种类较多,如蔗糖脂肪酸酯、乙酸异丁酸蔗糖酯、蔗糖甘油脂等。蔗糖脂肪酸酯用于肉制品、鱼糜制品,可改善水分含量及制品的口感;用于饼干、糕点,可使脂肪乳化稳定,防止结晶析出,改善制品品质;用于焙烤食品,可增加面团韧性,增大制品体积,使气孔细密、均匀,质地柔软,防止老化;用于巧克力,可抑制结晶,防止起霜;用于泡泡糖,使之易于捏合,提高咀嚼感,改善风味和软度;用于冰淇淋,增加乳化及分散性,提高比体积,改进热稳定性、成形性和口感;用于炼乳、掼奶油以稳定乳液,可防止水分分离,提高奶油膨胀率;用于人造奶油,可改善奶油和水的相溶性,对防溅有效;用于乳化香精、固体香精,*适合于柠檬油、桔子油、葡萄油的稳定乳化,防止制品中的香料损失;用于禽、蛋、水果、蔬菜的涂膜保鲜,具有作用,保持果蔬新鲜,延长贮存期。蔗糖多酯(ｓｐｅ,脂化度6～8)具有食品用油的表现性和口感,用来代替食品油不会产生热量,是理想的“医疗食用油”和剂。ｓｐｅ具有两种重要用途:(1)作为降低体重的脂肪代用品;(2)降低血清胆固醇水平,ｓｐｅ是一种不吸收的类脂肪物。

2.2 水解产物

蔗糖中葡萄糖基与果糖基之间的糖甙键(由二个半缩醛羟基间形成),经酸或生物(蔗糖酶)水解可得果葡糖浆。果葡糖浆具有蜂蜜的组成和风味(见表3),且甜味也接近天然水果汁。

果葡糖浆在食品添加剂中属营养型甜味剂。用于软饮料、焙烤食品、冷饮、水果罐头、果酱、果冻、色拉裱花、糖食品及谷类早餐制品。90%的果葡糖浆还可用于果酒、低热量食品及冷冻食品等。果葡糖浆经分离可得葡萄糖和高纯果糖、结晶果糖等。在食品添加剂中仍属营养型甜味剂、加工助剂、赋型剂。是甜味强而纯的优良甜味剂,适合于各种食品。由于有良好的吸湿性,故特别适用于需要保湿的食品和糖果,以防止结晶发砂。在国外,结晶果糖主要用于:蛋糕预混合粉、甜食(明胶类和布丁食物)、糖果、运动员用食品、桌用甜味剂、冷冻甜食、饮料等。

2.3 降解产物

蔗糖在121℃以上高温下加热或加压使其水解,再脱水缩合,进一步处理制得焦糖色素,焦糖色素是当今世界使用量*大的一种天然食用色素,占食用色素总量的90%。它是性质稳定的红褐色或黑褐色的水溶性物质,还有特殊的香味,作食品添加剂具有色、香、味的强化功能,故广泛用于食品工业。见表4。

2.4 氢化产物

蔗糖经水解得果葡糖(又称转化糖),转化糖加氢还原得同分异构体山梨糖醇和甘露糖醇。在食品添加剂中同属低热量、低甜度、营养性功能甜味剂,特适合于糖尿病、肝病、胆囊炎患者食用食品甘露糖醇用于糕点及胶姆糖等防粘剂、营养增补剂、品质改良剂。山梨糖醇则在食品中大量应用山梨糖醇用于蜜饯、软糖、巧克力,可防止产品表面析出糖结晶;加入饼干中可防止脆硬,制糕点时加入可使糕点更松软;能防止经深度过冷冻后的蛋白质变质;用于肉类产品,能起湿度稳定剂的作用;在酱类、油脂等中加入,可延长保藏期,抑制腐败;大量使用于口香糖、口含片等无糖糖果中。

2.5 生化产物

蔗糖能被微生物利用,在发酵工业上作为原料,可生产有机酸如苹果酸、柠檬酸、黄原胶、乳酸等,氨基酸如谷氨酸、赖氨酸等;经酶工程可得异麦芽酮糖、低聚果糖、低聚乳果糖。苹果酸广泛用于食品,是目前国际食品界公认的性食品添加剂,是加工果酱、果冻、各式饮料、罐头、糖果及糕点等食品的优良酸味剂和保鲜剂。作酸味剂口感柔和,风味别致,消渴爽口,谐调丰满,质地稳定。在酿造葡萄酒时如添加少量苹果酸可促进酒的陈化。另因该酸可降低ｐｈ值,加上其本身具有抑制作用,因此有一定的作用,可广泛地用于食品保鲜。

其他有机酸和氨基酸是都是人们熟悉常见常用的食品添加剂。黄原胶(又称汉生胶)是经发酵制成的一种水溶液性阴离子多糖胶,具有独特的流变性,使饮料具有爽口性。它在低ｐｈ时不完全溶解而不会水解,使不溶成分良好地悬浮在液体中,具有良好稳定性,是*佳悬浮稳定剂。在肉制品中黄原胶用作凝结粘合剂,不受产品固形物和ｐｈ值限制,适用范围大,可改善风味、口感、提高出品率和产品档次。黄原胶可作冰淇淋、冰牛奶等乳制品的有效稳定剂。少量黄原胶与变性淀粉混合使用,可代替阿拉伯胶,亦可减缓变性淀粉老化,延长货架期,使产品质量长期处于稳定状态。蛋糕、面包加入黄原胶后,可使制品体积增大、孔隙均匀、富有弹性,并能延迟老化,延长蛋糕的货架期。它做为增稠剂、悬浮剂、乳化稳定剂广泛应用于食品行业。在国际上黄原胶是异的生物胶,因其具有独特的理化性质,集增稠、悬浮、乳化稳定于一身,是一种被广泛使用的食品添加剂。

异麦芽酮糖、低聚果糖和低聚乳果糖是以蔗糖为原料生产的一类新型功能性甜味剂,它们不易被人体消化吸收,代谢不需要胰岛素,所提供的能量较低,甜度也较蔗糖低,在低能低甜食品中,可*大限度地满足喜甜人群的要求,可满足糖尿病、肥胖症、低血糖等人群需要。低龋齿性,不易引起牙齿龋变。低聚果糖、低聚乳果糖还是双歧杆菌的增殖因子,可促进肠道内有益菌群———双歧杆菌的生长繁殖,是保健用品基料的一大支柱。

2.6 氯化产物

蔗糖能与它卤素起反应生成卤代衍生物,目前食品工业上能利用的是三氯蔗糖,其具有高强甜度(蔗糖的815倍),甜味的性质与人们喜爱的蔗糖相同,多用于食品中,如烘烤食品、饼干、汽水、饮料、果汁、乳制品、油制品、果酱、果胶冻等甜味效果很好,且对于其他香料和添加剂无任何不利影响。由于三氯蔗糖甜度高,用量少,因此可减少发热量。三氯蔗糖的水解稳定性比蔗糖高60倍,不能被龋齿病菌利用,所以不会引起龋齿病。因代谢不用胰岛素,故适合糖尿病等患者食用。

2.7 聚合产物

蔗糖和环氧乙烷为原料,在高压釜内聚合而成的高分子聚醚型非离子表面活性剂。另据报道福建三明高等专科学校和华南理工大学共同研究开发,用蔗糖与丙烯酸松香、聚乙二醇合成了一种非离子表面活性剂,以蔗糖为原料该种表面活性剂尚属。为非离子表面活性剂族增添了新的品种。

3 结束语

蔗糖作为食品添加剂主要是用作甜味剂,经化学和生物改性后,分子结构发生了变化其性能也有变化,大部分不再具有甜味,有些则仍具有甜味,但甜度不论是超过蔗糖或低于蔗糖,功能性却大大优于蔗糖,用途远宽于蔗糖,适合食用的人群更多。蔗糖的深加工产业前途十分广阔,以蔗糖为原料生产食品添加剂,是蔗糖深加工的重要途径,加工的多级化,产品的多样化,不仅可以满足社会各领域的需要,还可促进我国蔗糖工业及相关行业的发展。

参考文献

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