功能性甜味劑木糖醇在食品加工中的應用

摘 要：木糖醇作為一種天然、高效的甜味劑，因其獨特的理化性質和生理功能，在食品加工中具有廣泛的應用前景。基于此，本文介紹了木糖醇的理化性質，詳細闡述了木糖醇的制備方法，并重點探討了木糖醇作為功能性甜味劑在食品加工中的應用，旨在為功能性甜味劑在食品工業中的應用與發展提供理論依據。

關鍵詞：功能性甜味劑；木糖醇；制備；食品加工

Application of Functional Sweetener Xylitol in Food Processing

LIAO Qiong

（PureCircle （Jiangxi） Biotechnology Co.， Ltd.， Ganzhou 341100， China）

Abstract： Xylitol， as a natural and efficient sweetener， has broad application prospects in food processing due to its unique physicochemical properties and physiological functions. Based on this， this article introduces the physicochemical properties of xylitol， elaborates on the preparation methods of xylitol， and focuses on exploring the application of xylitol as a functional sweetener in food processing. Intended to provide theoretical basis for the application and development of functional sweeteners in the food industry.

Keywords： functional sweeteners; xylitol; preparation; food processing

隨著公眾健康意識的提升，消費者對低糖、無糖食品的需求日益增長，尤其是在糖尿病和肥胖癥等慢性疾病高發的背景下，尋找安全、有效的糖替代品已成為食品工業研究的重要方向。功能性甜味劑作為糖替代品，因具有低熱量、低升糖指數等特點，而受到廣泛關注。木糖醇作為一種功能性甜味劑，憑借著獨特的理化性質和預防齲齒、降低血糖、促進鈣吸收等多種保健功能，成為食品工業中備受青睞的糖替代品。基于此，本文深入探討木糖醇的理化性質、制備方法及其在食品加工中的應用，以期推動功能性甜味劑在食品工業中的廣泛應用，滿足消費者日益增長的健康需求。

1 木糖醇的理化性質

木糖醇是一種有機化合物，化學式為C5H12O5，屬于五碳糖醇。它是木糖代謝的正常中間產物，在多元醇中是最甜的甜味劑之一[1]。木糖醇的熱穩定性好，不易被酸堿分解，獨特的理化性質（詳見表1）使其在食品工業中具有多種應用優勢。①木糖醇甜度高且熱量低，適合作為低熱量甜味劑使用。②木糖醇不易被口腔細菌代謝產酸，因此具有預防齲齒的作用。③木糖醇在腸道內吸收率較低，不易引起血糖波動，適合糖尿病患者食用。

2 木糖醇的制備方法

2.1 直接提取法

直接提取法是從天然含有木糖醇的原料中，通過物理或化學方法直接提取木糖醇的方法，木糖醇含量較高的天然資源有某些水果、蔬菜和某些微生物發酵產物。木糖醇在自然界中廣泛存在于李子、櫻桃、草莓和蘋果等水果和蔬菜中，雖然含量較低，但理論上可以通過固液萃取法提取。該方法利用溶劑對原料中的木糖醇進行選擇性溶解，再通過蒸發、結晶等步驟分離純化木糖醇。然而，由于木糖醇在天然原料中的含量很低，這種方法通常經濟效益低，需要消耗大量原料和能源[2]。

2.2 微生物發酵法

微生物發酵法是一種利用微生物的代謝活動將原料轉化為木糖醇的方法。在特定的生長條件下，某些酵母和細菌能夠利用特定的碳源（如木糖）發酵產生木糖醇。例如，玉米芯、甘蔗渣等農業廢棄物是木糖醇提取的主要原料，在直接提取過程中，先將原料（如玉米芯）進行粉碎、干燥和篩分，以去除雜質并提高提取效率。將預處理后的原料在酸性條件下進行水解，使木聚糖等半纖維素成分分解為木糖。然后將水解液用堿中和至中性，并通過脫色處理去除雜質和色素。將脫色后的水解液進行濃縮，使其達到一定的濃度，并通過結晶獲得木糖醇晶體。

2.3 化學合成法

化學合成法是一種借助化學反應將木糖或其他前體化合物轉化為木糖醇的方法，主要適用于木糖醇需求量大、原料來源有限的情況。其中，酸水解-加氫法是目前工業上最常用的木糖醇化學合成方法，該方法主要分為2個步驟。①將含有木聚糖或木糖的農業植物纖維廢料（如玉米芯、甘蔗渣等）粉碎后，加入稀硫酸（如1%硫酸）進行水解，溫度控制在100～120 ℃，時間2～4 h。水解后，經過過濾、中和、濃縮等步驟得到木糖溶液。②將木糖溶液在催化劑（如鎳、釕等）存在的情況下，于一定壓力（如4.0～4.5 MPa）和溫度（如80～120 ℃）下進行加氫反應[3]。在這一過程中，木糖的羰基被氫化還原成羥基，生成木糖醇。加氫后的溶液通過離子交換、脫色、蒸發和結晶等步驟進行純化，最終得到高純度的木糖醇晶體。

2.4 生物轉化法

生物轉化法是一種利用微生物或酶將木糖轉化為木糖醇的方法。該方法具有反應條件溫和、環境污染小等優勢，但其存在微生物培養復雜、酶成本高等問題。因此，生物轉化法目前仍處于研究階段，尚未應用于大規模工業化生產。生物轉化法的主要工藝流程如下。①微生物培養。選擇具有高效轉化木糖能力的微生物菌株進行培養，常用的微生物包括酵母、細菌等。②發酵。將培養好的微生物接種到含有木糖的培養基中，進行發酵反應。在適宜的溫度、pH值和氧氣條件下，微生物能將木糖轉化為木糖醇。③提取。將發酵液進行過濾、離心等處理，去除微生物細胞和固體雜質，得到含有木糖醇的發酵上清液。④純化。采用離子交換、色譜分離等技術對發酵上清液進行純化，以去除其中的雜質和副產物，得到高純度的木糖醇。

3 木糖醇在食品加工中的應用

木糖醇作為一種功能性甜味劑，具有低熱量、防齲齒、不會引起血糖波動等特性。這些特性使得木糖醇在食品加工中具有廣泛的應用，并成為許多食品中理想的蔗糖替代品。

3.1 在糖果中的應用

木糖醇在糖果加工中的應用極為廣泛，尤其是在低能量糖果的生產中。傳統糖果通常含有較多的蔗糖和葡萄糖漿，這些成分不僅熱量高，還可能引發齲齒和血糖波動等問題。而木糖醇作為一種填充型甜味劑，其甜度與蔗糖相似，但熱量較低，因此成為糖果行業的優選替代品。在糖果制造過程中，木糖醇的使用能夠明顯改善產品的口感和質地。①木糖醇在糖果中的溶解度較高，易于與其他成分混合均勻，從而確保糖果的甜度分布一致。②木糖醇在加熱過程中不會與可溶性氨基化合物發生美拉德反應，避免了糖果色澤變暗和風味變差等問題[4]。

木糖醇糖果不僅口感純正、清爽冰涼，還具有良好的保健功能。例如，木糖醇能夠有效預防齲齒，特別適合兒童食用；木糖醇不會導致血糖大幅升降，適合糖尿病患者及需要控制體重的人群食用。因此，木糖醇糖果在市場上受到廣泛歡迎，成為健康食品的重要組成部分。

3.2 在口香糖中的應用

口香糖是一種廣受歡迎的休閑食品，其主要成分包括甜味劑、膠基和香精等。傳統口香糖生產中大量使用蔗糖作為甜味劑，但蔗糖不僅熱量高，還容易引發齲齒。因此，用木糖醇代替蔗糖制作口香糖成為行業內的普遍趨勢。

木糖醇口香糖具有多種優點。①木糖醇的甜度與蔗糖相似，因此能夠保持口香糖的甜味口感。②木糖醇不僅能夠有效預防齲齒，還能抑制口腔中突變鏈球菌的生長，從而保護牙齒健康。③木糖醇具有清涼口感，能夠提升口香糖的食用體驗。然而，在木糖醇口香糖的制造過程中也存在一些挑戰。例如，木糖醇的黏度小于蔗糖，可能導致木糖醇口香糖的體積減小。為了解決這個問題，通常需要在配方中加入適量的阿拉伯膠等增稠劑來調整口香糖的質地和體積。此外，由于木糖醇具有較低的熔點，在缺乏冷卻設備的粉碎過程中容易發生結塊情況，因此需要在生產過程中嚴格控制溫度和設備條件。盡管在生產過程中存在這些挑戰，木糖醇口香糖還是憑借其獨特的保健功能和良好的口感體驗，在市場上具有廣闊的應用前景。隨著消費者對健康食品需求的不斷增加，木糖醇口香糖有望成為口香糖市場的主流產品。

3.3 在巧克力中的應用

巧克力是一種深受消費者喜愛的甜食，其高糖、高熱量的特性讓許多人在享受美味的同時，也擔心可能對健康造成的影響。木糖醇作為一種功能性甜味劑，在巧克力加工中具有顯著的應用優勢。①木糖醇的甜度與蔗糖相似，能夠保持巧克力的甜味口感。②由于木糖醇的熱量較低，使用木糖醇制作的巧克力熱量更低，適合需要控制體重和血糖的人群食用。③木糖醇還具有良好的穩定性，不易與巧克力中的其他成分發生反應，確保了巧克力的品質穩定。在巧克力制造過程中，木糖醇通常作為填充型甜味劑使用，為了獲得理想的口感和質地，需要對木糖醇的顆粒大小、溶解度和甜度等因素進行精確控制。同時，木糖醇對空氣濕度較為敏感，因此需要在生產過程中嚴格控制生產環境的濕度條件，避免巧克力出現“沙質”結構等問題[5]。

3.4 在酸奶中的應用

酸奶是一種營養豐富、口感獨特的乳制品，其加工過程中通常需要添加甜味劑來提升口感。傳統酸奶加工中通常使用蔗糖作為甜味劑，但蔗糖的高熱量和易引發齲齒等問題限制了其在健康食品中的應用。木糖醇作為功能性甜味劑，在酸奶加工中具有顯著的應用優勢。①木糖醇的甜度與蔗糖相似，能夠保持酸奶的甜味口感，且木糖醇的熱量較低，適合需要控制體重和血糖的人群食用。②木糖醇還具有促進腸道益生菌生長的功能，能夠改善腸道健康，提升酸奶的保健價值。

在酸奶生產過程中，木糖醇的添加量通常需要根據產品的口感需求和營養成分進行調整，此外，由于木糖醇對酸奶的質地和口感有一定影響，還需要在生產過程中嚴格控制木糖醇的添加量和攪拌時間等工藝參數。

3.5 在飲料中的應用

飲料是日常生活中常見的飲品之一，其口感和營養成分對消費者的選擇具有重要影響。然而，使用蔗糖作為甜味劑進行飲料生產加工時，由于蔗糖的高熱量和易引發齲齒等問題，限制了其在健康飲品中的應用。而木糖醇的甜度與蔗糖相似，但熱量較低，這使得它成為糖尿病患者和需要控制體重的消費者的理想選擇。同時，木糖醇不能被口腔中的細菌利用來產生酸性物質，有助于預防齲齒的發生。這一特性使得含有木糖醇的飲料特別適合兒童和關注口腔健康的消費者。此外，木糖醇還可以與其他甜味劑復配使用，提供清爽宜人的口感。例如，在低溫環境下，將木糖醇與麥芽糖醇以1∶1的比例混合使用，可以使制得的飲料口感柔和且醇厚，無須加入任何高強度甜味添加劑。另外，木糖醇也可與其他糖醇類成分及果糖結合調配，適用于無糖茶飲、果汁飲品及保健飲料的生產。木糖醇飲料的推出，不僅滿足了消費者對健康飲品的需求，也為飲料行業帶來了新的發展機遇。

4 結語

木糖醇作為一種功能性甜味劑，在食品加工中是替代傳統蔗糖的理想選擇。它不僅能夠降低食品的熱量和減少血糖波動，還能預防齲齒并提升產品的口感和質地。在糖果、口香糖、巧克力、酸奶及飲料等食品加工中，木糖醇的應用不僅能提升產品的品質和保健功能，還能為消費者提供更多健康、美味的食品選擇。未來，隨著人們對健康飲食的不斷追求和食品加工技術的不斷進步，木糖醇在食品加工領域的應用前景將更加廣闊。

參考文獻

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[2]蔡路昀，年琳玉，李秀霞.低熱量甜味劑對鱈魚皮明膠理化及功能性質的影響[J].中國食品學報，2020，20（11）：85-96.

[3]林少梅，林冰君，黃桂穎，等.木糖醇的制備工藝及在食品中的應用[J].中國食品添加劑，2023，34（8）：10-18.

[4]王夢，李曉永，秦利.糖醇類甜味劑及其對機體影響的研究進展[J].中華臨床營養雜志，2024，32（3）：186-192.

[5]江敏玲，何田，尹守春.知甜味百劑，享“甜蜜”人生[J].大學化學，2022，37（9）：223-229.

作者簡介：廖瓊（1994—），女，江西贛州人，本科，助理工程師。研究方向：甜味劑的加工與研發。