手機掃碼訪問本站
微信咨詢
異麥芽酮糖(6-O-α-D-吡喃葡糖基-D-果糖)，又名異構(gòu)蔗糖、巴糖、帕拉金糖，是蔗糖的同分異構(gòu)體，分子式為C12H22O11·H2O，相對分子質(zhì)量為342.32，是一種微量存在于甘蔗、甜菜和蜂蜜里的天然新型的功能性低聚糖，也是目前唯一沒有用量限定的甜味劑，是良好的食糖替代品。1957年生物化學家瓦伊登哈根首次在制糖母液里發(fā)現(xiàn)，20世紀70年代由西德南糖公司首先研究出來。因南糖公司位于帕拉金，后成立帕拉金糖公司，因而得名帕拉金糖(以下簡稱為帕糖)及帕拉金糖醇，被稱為“新世紀糖源”。美國FDA于2005年將異麥芽酮糖認證為公認安全(GRAS)的食品原料，可在食品生產(chǎn)中根據(jù)需要不限量地添加。我國國家食品藥品監(jiān)督管理局于2005年批準異麥芽酮糖為食品添加劑，2014年6月12日，國家衛(wèi)生計生委批準異麥芽酮糖擴大使用范圍或用量。
異麥芽酮糖是葡萄糖和果糖以a-1，6糖苷鍵相連的右旋糖（6-o-a-D吡喃葡糖基-D-果糖）是一種結(jié)晶狀的雙糖，含1mol的結(jié)晶水，失去結(jié)晶水后不成晶體狀。它的熔點為123-124℃，比蔗糖182℃要低很多。異麥芽酮糖沒有吸濕性，即使添加1.5%～15%的檸檬酸，其吸濕性也不會增加，而同樣條件下顆粒狀蔗糖的吸濕性卻大為增加。將異麥芽酮糖與檸檬酸混合，保溫貯藏22天也沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化糖生成。這些特性表明，對于含有機酸或維生素C的食品來說，用異麥芽酮糖作增甜劑比用蔗糖要穩(wěn)定。用異麥芽酮糖做糖果熬煮試驗表明，120℃時其甜味沒有變化，只出現(xiàn)了輕微的褐變；在高達140℃時，異麥芽酮糖開始出現(xiàn)褐變、分解和聚合等反應；繼續(xù)升溫至160℃以上，這些反應明顯加劇。因此，異麥芽酮糖的熱穩(wěn)定性要比蔗糖略差些。室溫下異麥芽酮糖的溶解度只有蔗糖的一半，但隨著溫度的升高，其溶解度會急劇增加，80℃時可達蔗糖的85%。因此，在相對高的溫度下生產(chǎn)的含有異麥芽酮糖的食品于常溫下保存時，可能會出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。濃度相同時異麥芽酮糖的黏度略小于蔗糖溶液。異麥芽酮糖具有與蔗糖類似的甜味特性，它對味蕾的最初刺激速度比蔗糖快，最強的甜味刺激與蔗糖一樣，終了時的甜味刺激則要比蔗糖弱。異麥芽酮糖無任何異味，其甜度是蔗糖的50%，而且不隨溫度變化而改變。將異麥芽酮糖應用在糖果和巧克力類食品中，沒有發(fā)現(xiàn)它與蔗糖間存在明顯的差異。
1）不會引起血糖和胰島素上升
攝取異麥芽酮糖后在體內(nèi)血糖值的累積增加數(shù)較糖低很多，血中胰島素和血糖值的變化幅相平衡，說明異麥芽酮糖較蔗糖吸收速度慢很多，故可做糖尿病患者食用。
2）非致齲齒性，特別適合兒童食用
齲齒的產(chǎn)生是由于附著牙齒表面的牙垢內(nèi)包藏著很多細菌，當食糖較多時，齒垢內(nèi)的細菌如變形鏈球菌發(fā)酵蔗糖產(chǎn)酸，致使鈣質(zhì)溶解，從而引起蛀蝕，此外變形鏈球菌還能將蔗糖合成不溶性、附著性很強的葡聚糖，該糖可附著牙齒，產(chǎn)生牙垢。異麥芽酮糖并不能被口腔引起蛀牙之微生物利用，當然也就不會產(chǎn)生不溶性葡聚糖。所以不會形成齒菌斑。造成蛀牙和引起牙周病問題。所以不會形成蛀牙。因此異麥芽酮糖不僅本身不會引起蛀牙，更有抑制由蔗糖引起的蛀牙效果。
3）適合高血壓、高血脂、肥胖及害怕肥胖的人群食用
低熱量，異麥芽酮糖可以像蔗糖一樣被消化吸收，它的熱量值大約為4Kacl/g，更加適合高血壓、高血脂、肥胖及害怕肥胖的人群食用。
4）適合體育運動員食用
緩慢的水解和吸收速度，比較適合體育運動員食用。運動員為了維持耐力減輕疲勞，需要補充長效能源。異麥芽酮糖進入人體后，可在小腸處由糖酶-異麥芽糖酶復合催化水解成與蔗糖分解物相同的葡萄糖和果糖，從而被消化吸收，由于其水解速度是蔗糖的五分之一，由此可推測異麥芽酮糖的吸收速度要比蔗糖慢得多，此外異麥芽酮糖能夠全部被消化吸收轉(zhuǎn)化為能量，故特別適合于給長時間的體育運動遠提供能量。
5）適合大眾人群
異麥芽酮糖是一種優(yōu)良的雙歧桿菌增殖因子，雖然異麥芽酮糖不能被人體和絕大多數(shù)微生物的酶系所利用，但卻可以被人體腸道中的雙歧桿菌所分解利用，促進雙歧桿菌的生長繁殖，維持腸道的微生態(tài)平衡，有利于人體的健康，故異麥芽酮糖也適合大眾人群。
1）應用于運動食品開發(fā)：利用異麥芽酮糖不致齲齒、腸道唯一吸收、血糖值和胰島素較恒定、持續(xù)均衡提供能量的特性，使用它作為新糖源，加入植酸、K+、Na+、Cl-等主劑以及抗壞血酸、氨基乙磺酸、精氨酸等助劑，開發(fā)運動員飲料，以保持運動員電解質(zhì)的平衡及疲勞的恢復，可在較長時間內(nèi)保持運動員及重體力勞動者的能量供應。應用于調(diào)節(jié)血糖水平、調(diào)節(jié)膽固醇食品的開發(fā)：利用異麥芽酮糖可抑制其他二糖對血糖波動的影響，抑制血糖上升的特性，與其他具有調(diào)節(jié)血糖、調(diào)節(jié)膽固醇的食品原料搭配，可開發(fā)功能強化食品。
2）應用于學生食品、白領(lǐng)人士營養(yǎng)補充食品的開發(fā)：正常情況下，中小學生上課的時間為上午8～12點，下午3～5點半。食用一般的普通食品，在上課2.5～3小時后，相當多的學生就會由于大腦血糖不足而導致注意力不夠集中、思考能力下降，尤其是對于體能儲備不足的小學生而言更為明顯，影響了學習效果。如果采用課間餐的形式補充營養(yǎng)，也會由于課間餐后很快就開始上課而效果不好。利用異麥芽酮糖改善大腦功能、保持注意力集中的特性，與一些營養(yǎng)品合理搭配，可開發(fā)專門適用于中小學生的食品，幫助提高學習效果。對于需要持續(xù)、長時間進行腦力工作的白領(lǐng)而言，這一類的功能食品也是非常有益的。
3）應用于瘦身食品的開發(fā)：利用異麥芽酮糖抑制脂肪積累、促進脂肪氧化分解的特性，可把異麥芽酮糖作為原料之一，與一些健康而且具有瘦身作用的植物提取物搭配，開發(fā)出非常健康、有益于身體的瘦身食品。在日本已經(jīng)有實際應用案例，在中國若采用大家公認的具有減肥功能的植物提取物來搭配，將有可能開發(fā)出口感良好的瘦身飲品。
4）應用于開發(fā)低G.I.和低I.I.的新健康概念功能食品：現(xiàn)在，人們已經(jīng)較為充分的認識到高升糖指數(shù)G.I.和高胰島指數(shù)I.I.食物對人體健康的危害。低G.I.值食物可以有效防止肥胖、糖尿病、高血壓和心臟病的發(fā)生；高I.I.值食物會導致胰島素分泌過多，促使中性脂肪吸入脂肪組織，致使脂肪積累而發(fā)胖。目前國外已經(jīng)測定了1000多種食物的G.I.值，中國有關(guān)機構(gòu)已經(jīng)測定了200多種，對I.I.值的研究和測定也在進行中。追求低G.I.、低I.I.特性的食品，正在逐漸成為新的健康流行趨勢。根據(jù)有關(guān)研究結(jié)論，異麥芽酮糖不僅能夠提供營養(yǎng)，而正是這樣一種具有平衡偏低的G.I.和I.I.值的糖，同時還可以平抑其它糖類的G.I.和I.I.值。因此，應用異麥芽酮糖為糖源，將有可能開發(fā)出符合“低G.I.和低I.I.”這一新健康概念的功能食品。澳大利亞和新西蘭以批準異麥芽酮糖作為食糖的替代品。
異麥芽酮糖和異麥芽酮糖醇屬于健康飲食發(fā)展趨勢下的前沿產(chǎn)品，具有非常大的市場潛力，同時由于經(jīng)濟發(fā)展帶動健康飲食迅速發(fā)展的原因，這2款產(chǎn)品已經(jīng)開始贏得發(fā)揮本身作用的市場，并將迎來快速的增長期。
異麥芽酮糖的生產(chǎn)可以通過幾種途徑來實現(xiàn)，但就目前的文獻報導化學方法生產(chǎn)異麥芽酮糖還是很困難的。也有少量文獻報導采用轉(zhuǎn)基因法生產(chǎn)異麥芽酮糖，如：將Erwininarhapontici中的蔗糖異構(gòu)酶基因（palI）在植物中表達，從而將植物中的蔗糖轉(zhuǎn)化為異麥芽酮糖。但其技術(shù)尚不成熟，研究中還需要解
決很多問題，諸如：在轉(zhuǎn)基因的煙草植物中，蔗糖在成功轉(zhuǎn)化為異麥芽酮糖的同時，也造成了植物生產(chǎn)的停滯等[3]，因此這種方式生產(chǎn)異麥芽酮糖也還不太可行。目前為止生產(chǎn)異麥芽酮糖的途徑主要還是通過來源于微生物的蔗糖異構(gòu)酶轉(zhuǎn)化蔗糖，將蔗糖轉(zhuǎn)化成相同分子量的異麥芽酮糖的方式來實現(xiàn)的。
1. 產(chǎn)蔗糖異構(gòu)酶的微生物
自1950年德國南糖公司從甜菜廠的排水中分離到Protaminobacterrubrum，.顯示出很高的蔗糖異構(gòu)酶活性，能高效的將蔗糖轉(zhuǎn)化為異麥芽酮糖，并發(fā)明了以蔗糖生產(chǎn)異麥芽酮糖的方法。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的具有蔗糖異構(gòu)酶活性的的微生物有沙雷氏桿菌屬（Serrati）、歐文氏桿菌屬（Erwinina）、克萊伯氏桿菌屬（Klebsiella）、泛生菌屬（Pantoeadispers）等這些菌都表現(xiàn)較高的蔗糖異構(gòu)酶活性。
2. 蔗糖異構(gòu)酶轉(zhuǎn)化蔗糖生產(chǎn)異麥芽酮糖的生產(chǎn)工藝蔗糖異構(gòu)酶轉(zhuǎn)化蔗糖生產(chǎn)異麥芽酮糖需要經(jīng)過轉(zhuǎn)化和結(jié)晶等幾步，其簡要的工藝流程如下：
1）發(fā)酵生產(chǎn)細胞
不同的微生物菌種所用培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件不同，所產(chǎn)酶活也有差別，需采用較優(yōu)的培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件，現(xiàn)分別敘述如下：
（1）大黃歐文氏桿菌（ErwiniarhaponticiNCPPB1578）培養(yǎng)基為：蔗糖4%、蛋白胨1%，牛肉浸膏0.4%120轉(zhuǎn)/min，震蕩培養(yǎng)，30℃培養(yǎng)；
（2）紅色精朊桿菌（ProtanminobacterrubrumCBS574.77）培養(yǎng)基為：蔗糖5%玉米漿2%，（NH4）2HPO40.1%(w/v），29℃培養(yǎng)；
（3）普利茅斯沙雷氏菌（serratiaplymuthicaATCC15928誘變菌SG5）培養(yǎng)基為蔗糖4%蛋白胨1%，牛肉膏0.4%，30℃
（4）泛生菌屬（PantocadispersaUQ68J）蔗糖4%蛋白胨1.2%酵母粉2.4%甘油0.4%0.09mol/L磷酸鉀調(diào)PH7.4，30℃
（5）克萊伯氏桿菌屬（K.planticolaMX-I）蔗糖2.5%，玉米漿1.5%，酵母0.25%，磷酸鈉0.1%，氯化鈉0.15%PH6.5-7.0，28℃
2）固定化細胞
因產(chǎn)酶的微生物菌種不同，所用固定化細胞的工藝技術(shù)也就有較大差別。已報導的蔗糖異構(gòu)酶固定化方法主要有以下幾種方法
（1）使用離心后的大黃歐文氏桿菌（ErwiniarhaponticiNCPPB1578）其固定化方法為海藻酸鈉5%，0.1mol/lCaCl2；
（2）單寧吸附，加入聚乙烯亞胺（PE1）絮凝，再加入鹵醇/多胺聚合物和戊二醛于培養(yǎng)液中，得到反應物，過濾和離心收集濕菌濾餅，于55℃下干燥即得固定化細胞酶制劑；
（3）將具有變位酶的固定化細胞包埋于海藻酸鈣后，再用聚乙烯亞胺和戊二醛處理；
（4）將高嶺土或硅藻土作為吸附劑或固定化細胞的支撐劑加入菌種對數(shù)生產(chǎn)即將結(jié)束的發(fā)酵液中，然后離心分離吸附于高嶺土或硅藻土上的細胞，再用海藻酸鈣包埋固定化，最后用戊二醛交聯(lián)處理[4]。
3）轉(zhuǎn)化
將蔗糖制成40%濃度的溶液，調(diào)pH=5.5，溫度25℃，以一定速度通過充填酶制劑的固定化細胞的填充塔[7]。通過調(diào)整流速得到含異麥芽酮糖的轉(zhuǎn)化液。也有把蔗糖濃度調(diào)成50%或55%的[1]。蔗糖異構(gòu)酶將蔗糖轉(zhuǎn)化成異麥芽酮糖因菌種的不同，轉(zhuǎn)化率也有很大的不同ProtanminobacterrubrumCBS574.77在30℃轉(zhuǎn)化24h異麥芽酮糖的轉(zhuǎn)換率最高能達到94.5%[8]；而PantocadispersaUQ68J37℃，25%蔗糖溶液PH6.0轉(zhuǎn)化20-40min其溶液中異麥芽酮糖的比率就可以達到80.1%[5]；美國專利4359531采用大黃歐文桿菌轉(zhuǎn)化蔗糖，大約有70%-95%的蔗糖轉(zhuǎn)化成異麥芽酮糖；專利CN1434862涉及新加坡Klebsiellasp.LX3及LX2異麥芽酮糖的轉(zhuǎn)化最高達87%。
4）純化
蔗糖異構(gòu)酶將蔗糖轉(zhuǎn)化成異麥芽酮糖的同時也會伴隨有副產(chǎn)物：海藻酮糖以及水解產(chǎn)物葡萄糖和果糖的產(chǎn)生，因此要得到高純度的異麥芽酮糖需經(jīng)過純化及脫色、壓濾、離交、濃縮、結(jié)晶。活性炭脫色加入的活性炭量為物料總量的0.1-1.0%，攪拌30-60min，脫色溫度50-80℃陰離子和陽離子的交換溫度為25-40℃。經(jīng)真空濃縮到溶液濃度為60-75%，然后開始結(jié)晶。加入異麥芽酮糖晶種，其加入量為濃縮體積的0.1-1.0%，結(jié)晶溫度10-40℃，結(jié)晶時間10-30小時。
[1] 食品添加劑手冊
[2] 生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)技術(shù)異麥芽酮糖的研究與應用
[3] 異麥芽酮糖的功能與應用