糖酒快讯

结晶果糖的制备技术与市场应用

    ------------------保龄宝生物股份有限公司 李兆河 庞明利

    【慧聪食品工业网】摘要:结晶果糖是一种天然营养甜味剂,具有高甜度、高保湿、非致龋齿性、不依赖于胰岛素等众多优良特性。过去由于技术的限制,国内结晶果糖的供应曾一度依赖进口,随着我国在关键技术上的突破,结晶果糖在国内得以工业化生产,生产成本也大幅降低,这必将推动结晶果糖在各食品领域的广泛应用。本文主要对结晶果糖的理化性质及功能特性,制备技术及关键工艺,应用领域和市场前景进行了介绍。

    关键词:结晶果糖功能特性制备技术应用领域市场前景

    1、引言

    果糖为单糖,是糖类中化学活性最高的糖,具有高甜度、风味强化、高保湿、低水分活性、美拉德反应等众多优良特性,可广泛应用于各类食品及医药保健品中[1]。目前国内市场上的果糖产品,主要以果葡糖浆等形式存在,高纯度的结晶果糖由于技术限制,价格较高,产量相对较少。近年来,大量的临床科学研究的证实,高纯度的结晶果糖在人体代谢上有着独特的功效。结晶果糖在人体内的代谢比葡萄糖快,容易被机体吸收,且不依赖胰岛素,对血糖影响很小,适于葡萄糖代谢及肝功能不全的患者补充能量,同时还具有不致龋齿的特性,因此结晶果糖是糖尿病人、肥胖病人、儿童食品的理想甜味剂。这些独特的代谢特性引起了全世界的广泛关注,在西方国家已经得到广泛应用,其市场应用前景广阔。

    美国20世纪50年代开始致力于高纯度果糖的工业化生产研究并取得了关键性突破,1981年在美国建成了世界上最大的结晶果糖生产基地,欧洲在60年代开始逐步出现了结晶果糖的工业化生产。国内由于结晶果糖生产技术的限制,曾一度依靠进口来满足结晶果糖的需要。近年来,国内科研院所和生产厂商加大了结晶果糖生产工艺研究的力度,各项关键工艺取得突破性进展,打破了国外的技术垄断,实现了我国结晶果糖的工业化生产[2]。随着生产技术的成熟及生产成本的降低,结晶果糖作为一种营养甜味剂应用也会越来越多。

    2、结晶果糖的理化性质及代谢特性

    1.甜度

    果糖是最甜的天然糖品,一般为蔗糖的1.2-1.8倍,温度、pH、浓度都会影响果糖的甜度,其中温度影响最为明显,温度降低,甜度升高,具有冷甜特性。结晶果糖是糖类产品中甜度最高的糖,因而在不降低产品的甜度的情形下,能减少产品的热量。

    2.吸潮性、保水性

    结晶果糖拥有较低的水分活度(如表1所示),保持分子结晶水后就很稳定,当结晶果糖吸收6%~12%水分后,不放出也不吸收水份,能抑制食品脱水和淀粉老化,保持产品柔软,延长货架寿命[3]。

  

1

    3.美拉德反应

    美拉德反应是非酶促褐变反应,是指含羰基(或醛基)化合物与氨基化合物反应,发生深色反应,生成深色物质。因结晶果糖含有醛基,能与含氨基化合物发生美拉德反应,使烘焙食品上色。

责任编辑:张慧琳

【慧聪资讯手机客户端下载

1234

    4.冰点降低能力

    结晶果糖有很强的冰点降低的能力,因而适用于冷冻食品,能增进口感及可舀性。

    5.抑制龋齿的特性

    实验证明,结晶果糖不易被口腔内链球菌转化为酸,能抑制该菌产生葡聚糖,从而抑制了龋齿的产生。

    6.不易结晶性

    结晶果糖一旦在产品中应用并溶解,就很难再结晶。这种特性,使得其在高水分软糕点具有明显的应用优势。

    7.货架期的稳定性

    结晶果糖与蔗糖不同,不会在酸性条件下分解,所以,成品的甜味和风味在延期贮存过程中不易走味。

    8.增强风味

    结晶果糖的甜味独特,舌味蕾对果糖甜味的感觉比对葡萄糖和蔗糖快,消失的也快(如图1所示)。果糖甜味的快速消退,不会遮蔽食品的其它风味,利于保持食品的原有风味。

 图2果糖与葡萄糖代谢途径对比

    9.与其它配料的协同作用

    结晶果糖如果与其它糖类或甜味剂协同使用,能使甜味的感觉增强,起到提高食品和饮料的甜度,同时保持烘烤食品松软度和饮料的低粘度。

    10.独特的生理代谢途径

    果糖优于其他甜味剂最重要的是其生理代谢特性。果糖在体内的代谢不受胰岛素控制,在肝脏内果糖首先磷化生成1-磷酸果糖,然后分解生成丙糖,丙糖进一步合代为葡萄糖和甘油三酯活着进入酵解途径(如图2所示)。身体正常的人只有极少量葡萄糖从肝脏释放出来,因此人体摄入果糖不会引起摄入蔗糖和葡萄糖容易引起的严重的饭后血糖高峰和低血糖[4]。果糖的这个特性使得果糖可作为糖尿病患者的食物甜味剂,并广泛用于老人和儿童食品中。

责任编辑:张慧琳

【慧聪资讯手机客户端下载

1234

   

图2果糖与葡萄糖代谢途径对比

图2果糖与葡萄糖代谢途径对比

    3、结晶果糖的制备技术

    1.水解蔗糖法生产结晶果糖

    蔗糖是工业化生产果糖较为丰富的原料,将蔗糖进行水解、分离、结晶,来生产结晶果糖是一种较为直接、廉价的方法。首先将蔗糖分解,接着采用离子排斥技术进行分离与纯化,再控制果糖的结晶。以蔗糖为原料生产结晶果糖,不易带人其他低聚糖杂质,产品纯度较高,适合药用级果糖的生产。

    2.水解淀粉法生产结晶果糖

    目前工业生大规模生产结晶果糖多采用淀粉水解制葡萄糖,再经固定化葡萄糖异构酶转化,转化糖含有42%果糖的果糖和58%的葡萄糖,然后经树脂分离或络合分离或氧化分离、结晶的技术,工业化生产结晶果糖。

    3.关键技术

    结晶果糖的高纯度要求以及果糖本身的难以结晶性,使得高效的分离技术和稳定的结晶技术成为结晶果糖目前工业化生产上的难点和关键点。

    (1)分离技术

    工业化生产果糖溶液中,存在着葡萄糖和低聚糖等杂质,需要分离出来,以提高结晶果糖纯度。主要分离方法有硼酸盐分离、氧化葡萄糖酸钙分离、果糖钙沉淀分离、液-液萃取分离、参数泵分离、反渗透分离、离子交换树脂分离、色谱分离等。我国学者也研究出了适合我国国情的化学分离法和冷却结晶分离法,但目前国际上普遍采用色谱分离技术。该技术1978年起,用于第二代、第三代果葡糖浆的工业化生产。这种方法的原理是根据果糖和葡萄糖与载体结合程度不同,先后从分离柱被水冲洗出来而达到分离的目的。该方法果糖的提取率可达92%,果糖纯度可达94%以上。工业上采用的载体是钙或阳离子交换树脂的色谱分离柱,成为模拟流动床。该工艺具有很多优点,如树脂用量少,用水少,自动化程度高,连续操作,损失少,分离效率高等。但该法也有缺点,如技术复杂、操作要求严格(要求计算机全自动精确控制,一旦平衡破坏,难以恢复正常操作)、设备投资大、生产耗能高、分离组分稀和有大量的物料回流等。

    (2)结晶技术

    分离后的果糖液中仍含有少量葡萄糖和低聚糖,应用结晶方法可使果糖结晶析出,而葡萄糖和低聚糖则留在母液中,达到进一步分离精制的目的,从而制取含果糖99.0%以上的无水结晶果糖。影响结晶的因素很多,果糖的溶解度随着温度的变化很大,因此,采用冷却结晶是可行的,果糖在低温下仍有很高的溶解度,因而结晶的起始浓度要求很高。研究表明,结晶宜在pH3.5-4.0下进行,且温度不宜过高,温度过高(超过70℃)则会引起果糖的分解或聚合。据数据研究分析表明pH值为显著因素,降温速度和果糖浆的纯度为高度显著因素。

    目前一条较为成熟的工艺路线为:将分离出的果糖液精制,分步浓缩至80%以上,以稀酸调节pH值呈微酸性,并于60度以上加入高浓度乙醇,混合均匀,送入结晶罐,调整物料温度低于60度,并加入少量晶种,再次使物料温度降至室温以下,结晶8-60h,可出料将结晶洗涤,分离、干燥可得大于99%的无水结晶果糖,收率大于90%[5]。

责任编辑:张慧琳

【慧聪资讯手机客户端下载

1234

    4、结晶果糖的市场应用

    结晶果糖有着高甜度、低热量、非致龋齿性、特有风味等众多的功能特性,使其能够广泛的应用于各食品领域中[6]。

    运动饮料

    结晶果糖甜度高、热值低,健康饮品常使用果糖。果糖与其他甜味剂混合使用具有强化甜味的效果,同时增强饮品清甜风味。作为一种单糖,它的粘度不会太高,这将使得运动饮料更加美味可口。果糖的渗透压也较高,也就是说与其他的碳水化合物相比,在运动饮料中只需使用一点点果糖就能达到等渗。通常,在运动饮料中使用矿物质和盐时会带来不良口感,而通过使用果糖去覆盖掉原料带来的不良口味可以削弱这种负面的影响。

    焙烤食品

    水分活度是影响焙烤食品货架期和口感的关键因素。果糖的低水活性和高保湿性能延缓食品陈化,防止霉变。加快美拉德反应速度,形成诱人色泽和香味。烘焙和烘烤类食品最吸引人的特色就是棕黄色的表面以及原糖和氨基酸发生化学反应所释放出的诱人的香味。结晶果糖的着色效果要高于其他糖类。

    3.功能食品

    果糖对于运动员来说是很好的能量来源,不引起血糖水平的急剧升高,提供能量的同时有助于糖原的消耗,对耐力提高极有好处。对酒精分解速度高,适合解酒产品需求。

    4.特殊医学用途食品

    由于果糖的血糖生成指数低,摄入后血糖上升缓慢,需要胰岛素比其他糖类少,对Ⅱ型糖尿病人和肥胖者有很好的帮助作用。因为机体对结晶果糖的生理反应与蔗糖、葡萄糖之类的其它糖类的反应有所不同,溶液中的果糖能更快的从胃部通过小肠,更易促使产生饱腹感,并能迅速提供能量,然而对血糖和胰岛素水平的影响却很少。

    5.冷冻食品

    糖对冰激淋等冷冻食品的质构与溶化有重要的影响,糖的浓度越高,冰激淋的溶点降的越多。果糖代替蔗糖后,冰激淋的外观、质构和风味差别不大,但存储3个月后,用果糖的冰激淋溶化情况仍然令人满意,而蔗糖的却不好。

    另外,结晶果糖通过控制水分,且预防形成可能毁坏脆弱水果组织的破坏性冰结晶,从而保持冷冻水果的完整性。

    6.医疗方面

    果糖在欧、美、日均已列入药典,作为口服或注射用,作为营养剂用,特别是葡萄糖代谢障碍者(糖尿病人)适用。结晶果糖是一种左旋性的六碳糖,果糖进入人体后可与肠粘膜上皮细胞载体蛋白结合吸收进入人体内,在肝、肾、小肠中与特异性果糖激酶作用参与体内代谢。果糖口服比葡萄糖吸收慢,但吸收后或静脉给药后在体内代谢却比葡萄糖快,易被机体吸收利用,且不依赖胰岛素,对血糖影响小,适用于葡萄糖代谢及肝功能不全的患者补充能量。

    结晶果糖功能特性显著,在欧、美、日等发达国家中,已广泛应用于运动饮料、功能食品、医药保健食品等领域。我国结晶果糖的应用市场拥有十分广阔的发展前景,饮料和食品领域的糖源健康化,使得果糖有替代蔗糖的趋势;医药行业对果糖的需求也不断扩大。果糖注射液属于新一代不依赖胰岛素的高能量营养注射液,在有些国家和地区已经发展成为仅次于葡萄糖注射液的第二代注射液品种。另外,据不完全统计,我国糖尿病患者总数在3600万左右,按每人每天25g计,仅糖尿病患者对结晶果糖的年需求量就在30万吨[7]。

    随着我国经济社会的不断发展,人们生活水平逐渐提高,消费能力得到有效提升,对自身的健康也更加关注,果糖的生产和应用将进一步得到扩大。国内相关的生产厂家将加大结晶果糖的推广力度,提高技术,降低成本,共同培育出一个健康的结晶果糖市场。结晶果糖作为一种天然营养甜味剂在食品中的应用将跨人一个新的发展阶段。

参考文献

1.蒋世琼,果糖的应用特性及生产工艺,四川食品与发酵,1997,(2):11-12

2.高振鹏,岳田利,袁亚宏,果糖生产技术和应用研究进展,西北农林大学学报(自然科学版).2003(31):187-190.

3.Lindley M G, Birch G C,J. Food and Agric, 1975,26:117-124.

4.李洁,赵明,王燕燕,果糖对糖尿病病人血糖影响的临床研究,肠外与肠内营养,2005,12(5):277-281.

5.赵锡武,我国果糖生产及市场发展趋势.化工科技市场,2004,(6):14-17.

6.李伟,王非,何玉梅.一种新型糖源---结晶果糖.中国食品工业.2006,(10):52-53.

7.刘宗利,袁卫涛,结晶果糖特性及制备技术,中国淀粉糖发展战略研讨会,2008:122-125.

责任编辑:张慧琳

【慧聪资讯手机客户端下载

1234

    4.冰点降低能力

    结晶果糖有很强的冰点降低的能力,因而适用于冷冻食品,能增进口感及可舀性。

    5.抑制龋齿的特性

    实验证明,结晶果糖不易被口腔内链球菌转化为酸,能抑制该菌产生葡聚糖,从而抑制了龋齿的产生。

    6.不易结晶性

    结晶果糖一旦在产品中应用并溶解,就很难再结晶。这种特性,使得其在高水分软糕点具有明显的应用优势。

    7.货架期的稳定性

    结晶果糖与蔗糖不同,不会在酸性条件下分解,所以,成品的甜味和风味在延期贮存过程中不易走味。

    8.增强风味

    结晶果糖的甜味独特,舌味蕾对果糖甜味的感觉比对葡萄糖和蔗糖快,消失的也快(如图1所示)。果糖甜味的快速消退,不会遮蔽食品的其它风味,利于保持食品的原有风味。

 图2果糖与葡萄糖代谢途径对比

    9.与其它配料的协同作用

    结晶果糖如果与其它糖类或甜味剂协同使用,能使甜味的感觉增强,起到提高食品和饮料的甜度,同时保持烘烤食品松软度和饮料的低粘度。

    10.独特的生理代谢途径

    果糖优于其他甜味剂最重要的是其生理代谢特性。果糖在体内的代谢不受胰岛素控制,在肝脏内果糖首先磷化生成1-磷酸果糖,然后分解生成丙糖,丙糖进一步合代为葡萄糖和甘油三酯活着进入酵解途径(如图2所示)。身体正常的人只有极少量葡萄糖从肝脏释放出来,因此人体摄入果糖不会引起摄入蔗糖和葡萄糖容易引起的严重的饭后血糖高峰和低血糖[4]。果糖的这个特性使得果糖可作为糖尿病患者的食物甜味剂,并广泛用于老人和儿童食品中。

责任编辑:张慧琳

【慧聪资讯手机客户端下载

1234

分享到
更多
【安徽糖酒快讯网整理】

相关新闻

    无相关信息
  • 糖酒快讯版权所有 本站点信息未经允许不得复制或镜像
  • www.ahtjkx.com copyright© 2000 - 2013
  • 新闻热线:0551-63665499 广告热线:0551-63665499 新闻投诉:0551-63665499
  • 皖ICP备09047539号-1