木糖醇特性及應用研究進展

趙 偉，劉 晶，徐 麗，生慶海

（1. 河北經貿大學生物科學與工程學院，河北石家莊 050061；2. 譜尼測試集團深圳有限公司，廣東深圳 518054）

木糖醇是一種天然存在的功能糖醇，科學研究已經證實了木糖醇具有很多保健功能，如降低血糖、預防齲齒等功能[1-2]。作為蔗糖這一甜味劑的替代品，木糖醇已經廣泛應用在食品的研究與開發中[3-7]。

1 木糖醇生產

木糖醇由于其特殊的理化性質在眾多領域被廣泛應用，全球需求量日益增多。富含多縮戊糖的農業廢棄物用來生產木糖醇，如玉米芯、麥稈、棉籽皮等[8-10]。

目前，木糖醇的生產多采用生物轉化法，生物轉化法需要的條件溫和、質量穩定、安全性高，因此成為生產木糖醇理想的方法[7]。生物轉化法分為微生物發酵法、酶催化法，其中用微生物發酵法生產木糖醇，因為酶的底物專一性和酵母的專一性，可以不使用高壓設備、不添加大量催化劑加快反應速率，同時還可以節約一部分開支，減少能耗[9-10]。

2 木糖醇的生物特性

2.1 糖尿病人的甜味劑和輔助治療劑

木糖醇能參與人體代謝，本身是糖代謝的中間體，不需要胰島素就能透入細胞，代謝速度要比其他糖醇快，因此不會引起血糖值的升高，特別適合作為糖尿病患者的蔗糖替代品。

2.2 防止齲齒的發生

木糖醇防止齲齒發生的原因，一是木糖醇不被產生齲齒的細菌發酵利用；二是木糖醇在口腔中不產生酸，抑制鏈球菌的生長，能夠緩解口腔內的pH值，從而防止了牙齒被酸蝕[2]。

2.3 預防呼吸道感染

呼吸道感染患者黏膜黏液鹽度比正常人高出2 倍以上，美國衣阿華州立大學的研究成果表明，呼吸道感染患者在服用木糖醇后，其呼吸道黏膜黏液的鹽度很快就恢復至正常水平[11]，這一研究表明木糖醇雖然不是抗菌物質，但能使患者呼吸道表面黏液層中鹽度下降。

2.4 預防骨質疏松

攝入人體的木糖醇與體內游離的鈣離子形成糖醇復合物，從而使人體內鈣不容易流失，還促進了對鈣的吸收。除了促進對鈣的吸收，木糖醇還可以引起血清中促骨質吸收激活劑二羥膽鈣化醇濃度的降低，減緩機體對自身骨礦物質的吸收[12]。

2.5 抗氧化性能

木糖醇可以清除自由基并抑制其生成。Chukwuma Chika Ifearyi 等人[13]通過測量非糖尿病和Ⅱ型糖尿病大鼠的各種抗氧化酶，證明了木糖醇可以改善糖尿病相關的氧化應激，清除有關自由基。

2.6 其他功能

近年來也發現了木糖醇一些新的功能特性，如抑制和減少內耳的感染、護膚、穩定胰島素、改善口腔健康、減少來自口腔生物的血液感染等。

3 木糖醇的應用

3.1 食品加工業的應用

1970 年之前，木糖醇替代蔗糖作為甜味劑。從20 世紀70 年代開始，木糖醇逐漸用于預防和治療齲齒。現在越來越多的低糖飲料、糖果、口香糖、巧克力等甜食中使用木糖醇用來適應市場需要，滿足消費者健康的要求，同時也可供糖尿病等特殊人群食用，且資源豐富，可操作性與可生產性強，具有較好的市場前景[14-18]。

3.1.1 在烘烤加工上的應用

在烘焙產品中以木糖醇代替部分蔗糖，保持良好色澤的同時還可以防潮、延長食品保質期。王超等人[14]用木糖醇代替蔗糖，并加入綠茶作為配料，研究出一種木糖醇綠茶餅干，具備低卡路里、高營養功能。田曉玲等人[15]以木糖醇作為甜味劑，以葡萄皮粉和低筋小麥粉為主要原料，制作無糖戚風蛋糕，供糖尿病人食用。

3.1.2 在酸奶加工上的應用

在人體代謝中，木糖醇不會受到胰島素的調節作用，也不會被口腔中的細菌發酵造成齲齒，能減少牙斑的形成，但同樣具備蔗糖的甜味，可以用來代替蔗糖作為甜味劑應用于酸奶發酵，更加適于糖尿病患者和口腔易齲齒的兒童食用[19-23]。

陳艾嘉等人[19]開發木糖醇酸奶，發現適宜的木糖醇添加量能降低酸奶的色差、降低酸度值、促使菌種發酵良好，能形成各種良好的風味物質并改變酸奶的組織狀態。

3.1.3 在糖果加工上的應用

用木糖醇代替蔗糖作為填充型甜味劑生產的糖果，口感較好、甜味純正、清爽冰涼、無不良后味。另外，木糖醇有較強吸濕性、熔點低、可壓性差的特點，在應用于壓片糖果中不容易將其硬度增大，在口腔中快速溶解或崩解的壓片糖果，存在物料流動性不夠、硬度小、片子松散等問題，今后生產糖果的生產中需要尋找解決此弊端的方法[24-28]。

趙玉國等人[24]通過試驗研究發現，將木糖醇晶體粉碎，與適量的輔料混合制成顆粒，然后經壓片制成木糖醇糖果，該糖果具有質量穩定、口感清涼、硬度大、崩解時間快及攜帶方便等優點。

3.2 醫藥行業的應用

木糖醇被應用到眼藥水的生產中，可以有效地降低眼壓、緩解眼部疲勞；木糖醇還可以顯著降低轉氨酶的活性，避免肝細胞受到損失，可以保護肝臟。此外，作為甜味劑添加到止咳糖漿中[29]。

Nahoko Tomonobu 等人[30]通過研究首次證明，誘導谷胱甘肽降解酶CHAC1 是木糖醇誘導癌細胞凋亡死亡的主要原因。CHAC1 的誘導是由木糖醇在癌細胞中引發內質網（ER） 應激所必需的，并與第2 次誘導氧化應激有關，凋亡細胞最終死亡。另外，體內研究也表明，靜脈注射木糖醇對小鼠有抑瘤作用，木糖醇引發內質網應激也對腫瘤的抑制有重要作用。同時，還觀察到木糖醇能有效地使癌細胞對化療藥物敏感。根據學者的發現，木糖醇聯合化療策略可能會改善癌癥患者的預后。

3.3 日化行業的應用

木糖醇不能被口腔中微生物發酵利用，可以抑制鏈球菌的生長，緩解口腔內pH 值，減少牙齒的酸蝕等，因此被應用于牙膏中。另外，木糖醇有良好的保濕力，又具清爽感，可取代甘油使用，卻沒有甘油似的黏膩感，溶于水時吸熱，可用于潤膚乳液。木糖醇可用作牙膏、化妝品的保濕乳液、抗凍劑，如自然堂的純粹滋潤冰肌水、一葉子品牌中清顏凈膚的一款炭黑面等。

3.4 其他領域的應用

在國防工業中，木糖醇是生產炸藥和液體炸藥的乳化劑；在塑料工業中，木糖醇不僅可作為添加劑、增塑劑，還可以作為生產硬質聚氨酯泡沫塑料的原料。因為木糖醇具有黏附性，尤其是跟其他原料融合度更強，可以取代酚醛樹脂這一黏合劑，用來生產膠合板。此外，還可以用在皮革和涂料行業中[7]。

4 結語

隨著肥胖病、糖尿病等發病率的持續升高，人們對營養健康特別重視，市場對木糖醇的需求越來越大，所以生產木糖醇的方法需要不斷改善，以低成本獲得最大產量[31-35]。另外，可采用生物法生產木糖醇，使木糖醇的產量有了很大的提高，轉化率幾乎達到理論值，但是底物成本還是較高，是一種值得探索的成本低、產量高的方法。