功能性甜味剂木糖醇在食品加工中的应用

摘 要：木糖醇作为一种天然、高效的甜味剂，因其独特的理化性质和生理功能，在食品加工中具有广泛的应用前景。基于此，本文介绍了木糖醇的理化性质，详细阐述了木糖醇的制备方法，并重点探讨了木糖醇作为功能性甜味剂在食品加工中的应用，旨在为功能性甜味剂在食品工业中的应用与发展提供理论依据。

关键词：功能性甜味剂；木糖醇；制备；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

随着公众健康意识的提升，消费者对低糖、无糖食品的需求日益增长，尤其是在糖尿病和肥胖症等慢性疾病高发的背景下，寻找安全、有效的糖替代品已成为食品工业研究的重要方向。功能性甜味剂作为糖替代品，因具有低热量、低升糖指数等特点，而受到广泛关注。木糖醇作为一种功能性甜味剂，凭借着独特的理化性质和预防龋齿、降低血糖、促进钙吸收等多种保健功能，成为食品工业中备受青睐的糖替代品。基于此，本文深入探讨木糖醇的理化性质、制备方法及其在食品加工中的应用，以期推动功能性甜味剂在食品工业中的广泛应用，满足消费者日益增长的健康需求。

1 木糖醇的理化性质

木糖醇是一种有机化合物，化学式为C5H12O5，属于五碳糖醇。它是木糖代谢的正常中间产物，在多元醇中是最甜的甜味剂之一[1]。木糖醇的热稳定性好，不易被酸碱分解，独特的理化性质（详见表1）使其在食品工业中具有多种应用优势。①木糖醇甜度高且热量低，适合作为低热量甜味剂使用。②木糖醇不易被口腔细菌代谢产酸，因此具有预防龋齿的作用。③木糖醇在肠道内吸收率较低，不易引起血糖波动，适合糖尿病患者食用。

2 木糖醇的制备方法

2.1 直接提取法

直接提取法是从天然含有木糖醇的原料中，通过物理或化学方法直接提取木糖醇的方法，木糖醇含量较高的天然资源有某些水果、蔬菜和某些微生物发酵产物。木糖醇在自然界中广泛存在于李子、樱桃、草莓和苹果等水果和蔬菜中，虽然含量较低，但理论上可以通过固液萃取法提取。该方法利用溶剂对原料中的木糖醇进行选择性溶解，再通过蒸发、结晶等步骤分离纯化木糖醇。然而，由于木糖醇在天然原料中的含量很低，这种方法通常经济效益低，需要消耗大量原料和能源[2]。

2.2 微生物发酵法

微生物发酵法是一种利用微生物的代谢活动将原料转化为木糖醇的方法。在特定的生长条件下，某些酵母和细菌能够利用特定的碳源（如木糖）发酵产生木糖醇。例如，玉米芯、甘蔗渣等农业废弃物是木糖醇提取的主要原料，在直接提取过程中，先将原料（如玉米芯）进行粉碎、干燥和筛分，以去除杂质并提高提取效率。将预处理后的原料在酸性条件下进行水解，使木聚糖等半纤维素成分分解为木糖。然后将水解液用碱中和至中性，并通过脱色处理去除杂质和色素。将脱色后的水解液进行浓缩，使其达到一定的浓度，并通过结晶获得木糖醇晶体。

2.3 化学合成法

化学合成法是一种借助化学反应将木糖或其他前体化合物转化为木糖醇的方法，主要适用于木糖醇需求量大、原料来源有限的情况。其中，酸水解-加氢法是目前工业上最常用的木糖醇化学合成方法，该方法主要分为2个步骤。①将含有木聚糖或木糖的农业植物纤维废料（如玉米芯、甘蔗渣等）粉碎后，加入稀硫酸（如1%硫酸）进行水解，温度控制在100～120 ℃，时间2～4 h。水解后，经过过滤、中和、浓缩等步骤得到木糖溶液。②将木糖溶液在催化剂（如镍、钌等）存在的情况下，于一定压力（如4.0～4.5 MPa）和温度（如80～120 ℃）下进行加氢反应[3]。在这一过程中，木糖的羰基被氢化还原成羟基，生成木糖醇。加氢后的溶液通过离子交换、脱色、蒸发和结晶等步骤进行纯化，最终得到高纯度的木糖醇晶体。

2.4 生物转化法

生物转化法是一种利用微生物或酶将木糖转化为木糖醇的方法。该方法具有反应条件温和、环境污染小等优势，但其存在微生物培养复杂、酶成本高等问题。因此，生物转化法目前仍处于研究阶段，尚未应用于大规模工业化生产。生物转化法的主要工艺流程如下。①微生物培养。选择具有高效转化木糖能力的微生物菌株进行培养，常用的微生物包括酵母、细菌等。②发酵。将培养好的微生物接种到含有木糖的培养基中，进行发酵反应。在适宜的温度、pH值和氧气条件下，微生物能将木糖转化为木糖醇。③提取。将发酵液进行过滤、离心等处理，去除微生物细胞和固体杂质，得到含有木糖醇的发酵上清液。④纯化。采用离子交换、色谱分离等技术对发酵上清液进行纯化，以去除其中的杂质和副产物，得到高纯度的木糖醇。

3 木糖醇在食品加工中的应用

木糖醇作为一种功能性甜味剂，具有低热量、防龋齿、不会引起血糖波动等特性。这些特性使得木糖醇在食品加工中具有广泛的应用，并成为许多食品中理想的蔗糖替代品。

3.1 在糖果中的应用

木糖醇在糖果加工中的应用极为广泛，尤其是在低能量糖果的生产中。传统糖果通常含有较多的蔗糖和葡萄糖浆，这些成分不仅热量高，还可能引发龋齿和血糖波动等问题。而木糖醇作为一种填充型甜味剂，其甜度与蔗糖相似，但热量较低，因此成为糖果行业的优选替代品。在糖果制造过程中，木糖醇的使用能够明显改善产品的口感和质地。①木糖醇在糖果中的溶解度较高，易于与其他成分混合均匀，从而确保糖果的甜度分布一致。②木糖醇在加热过程中不会与可溶性氨基化合物发生美拉德反应，避免了糖果色泽变暗和风味变差等问题[4]。

木糖醇糖果不仅口感纯正、清爽冰凉，还具有良好的保健功能。例如，木糖醇能够有效预防龋齿，特别适合儿童食用；木糖醇不会导致血糖大幅升降，适合糖尿病患者及需要控制体重的人群食用。因此，木糖醇糖果在市场上受到广泛欢迎，成为健康食品的重要组成部分。

3.2 在口香糖中的应用

口香糖是一种广受欢迎的休闲食品，其主要成分包括甜味剂、胶基和香精等。传统口香糖生产中大量使用蔗糖作为甜味剂，但蔗糖不仅热量高，还容易引发龋齿。因此，用木糖醇代替蔗糖制作口香糖成为行业内的普遍趋势。

木糖醇口香糖具有多种优点。①木糖醇的甜度与蔗糖相似，因此能够保持口香糖的甜味口感。②木糖醇不仅能够有效预防龋齿，还能抑制口腔中突变链球菌的生长，从而保护牙齿健康。③木糖醇具有清凉口感，能够提升口香糖的食用体验。然而，在木糖醇口香糖的制造过程中也存在一些挑战。例如，木糖醇的黏度小于蔗糖，可能导致木糖醇口香糖的体积减小。为了解决这个问题，通常需要在配方中加入适量的阿拉伯胶等增稠剂来调整口香糖的质地和体积。此外，由于木糖醇具有较低的熔点，在缺乏冷却设备的粉碎过程中容易发生结块情况，因此需要在生产过程中严格控制温度和设备条件。尽管在生产过程中存在这些挑战，木糖醇口香糖还是凭借其独特的保健功能和良好的口感体验，在市场上具有广阔的应用前景。随着消费者对健康食品需求的不断增加，木糖醇口香糖有望成为口香糖市场的主流产品。

3.3 在巧克力中的应用

巧克力是一种深受消费者喜爱的甜食，其高糖、高热量的特性让许多人在享受美味的同时，也担心可能对健康造成的影响。木糖醇作为一种功能性甜味剂，在巧克力加工中具有显著的应用优势。①木糖醇的甜度与蔗糖相似，能够保持巧克力的甜味口感。②由于木糖醇的热量较低，使用木糖醇制作的巧克力热量更低，适合需要控制体重和血糖的人群食用。③木糖醇还具有良好的稳定性，不易与巧克力中的其他成分发生反应，确保了巧克力的品质稳定。在巧克力制造过程中，木糖醇通常作为填充型甜味剂使用，为了获得理想的口感和质地，需要对木糖醇的颗粒大小、溶解度和甜度等因素进行精确控制。同时，木糖醇对空气湿度较为敏感，因此需要在生产过程中严格控制生产环境的湿度条件，避免巧克力出现“沙质”结构等问题[5]。

3.4 在酸奶中的应用

酸奶是一种营养丰富、口感独特的乳制品，其加工过程中通常需要添加甜味剂来提升口感。传统酸奶加工中通常使用蔗糖作为甜味剂，但蔗糖的高热量和易引发龋齿等问题限制了其在健康食品中的应用。木糖醇作为功能性甜味剂，在酸奶加工中具有显著的应用优势。①木糖醇的甜度与蔗糖相似，能够保持酸奶的甜味口感，且木糖醇的热量较低，适合需要控制体重和血糖的人群食用。②木糖醇还具有促进肠道益生菌生长的功能，能够改善肠道健康，提升酸奶的保健价值。

在酸奶生产过程中，木糖醇的添加量通常需要根据产品的口感需求和营养成分进行调整，此外，由于木糖醇对酸奶的质地和口感有一定影响，还需要在生产过程中严格控制木糖醇的添加量和搅拌时间等工艺参数。

3.5 在饮料中的应用

饮料是日常生活中常见的饮品之一，其口感和营养成分对消费者的选择具有重要影响。然而，使用蔗糖作为甜味剂进行饮料生产加工时，由于蔗糖的高热量和易引发龋齿等问题，限制了其在健康饮品中的应用。而木糖醇的甜度与蔗糖相似，但热量较低，这使得它成为糖尿病患者和需要控制体重的消费者的理想选择。同时，木糖醇不能被口腔中的细菌利用来产生酸性物质，有助于预防龋齿的发生。这一特性使得含有木糖醇的饮料特别适合儿童和关注口腔健康的消费者。此外，木糖醇还可以与其他甜味剂复配使用，提供清爽宜人的口感。例如，在低温环境下，将木糖醇与麦芽糖醇以1∶1的比例混合使用，可以使制得的饮料口感柔和且醇厚，无须加入任何高强度甜味添加剂。另外，木糖醇也可与其他糖醇类成分及果糖结合调配，适用于无糖茶饮、果汁饮品及保健饮料的生产。木糖醇饮料的推出，不仅满足了消费者对健康饮品的需求，也为饮料行业带来了新的发展机遇。

4 结语

木糖醇作为一种功能性甜味剂，在食品加工中是替代传统蔗糖的理想选择。它不仅能够降低食品的热量和减少血糖波动，还能预防龋齿并提升产品的口感和质地。在糖果、口香糖、巧克力、酸奶及饮料等食品加工中，木糖醇的应用不仅能提升产品的品质和保健功能，还能为消费者提供更多健康、美味的食品选择。未来，随着人们对健康饮食的不断追求和食品加工技术的不断进步，木糖醇在食品加工领域的应用前景将更加广阔。

参考文献

[1]赵伟，刘晶，徐丽，等.木糖醇特性及应用研究进展[J].农产品加工，2021（3）：90-92.

[2]蔡路昀，年琳玉，李秀霞.低热量甜味剂对鳕鱼皮明胶理化及功能性质的影响[J].中国食品学报，2020，20（11）：85-96.

[3]林少梅，林冰君，黄桂颖，等.木糖醇的制备工艺及在食品中的应用[J].中国食品添加剂，2023，34（8）：10-18.

[4]王梦，李晓永，秦利.糖醇类甜味剂及其对机体影响的研究进展[J].中华临床营养杂志，2024，32（3）：186-192.

[5]江敏玲，何田，尹守春.知甜味百剂，享“甜蜜”人生[J].大学化学，2022，37（9）：223-229.

作者简介：廖琼（1994—），女，江西赣州人，本科，助理工程师。研究方向：甜味剂的加工与研发。