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木糖醇是五碳糖醇，主要存在于水果、蔬菜及各類食物中，甜度相當(dāng)于蔗糖。木糖醇在體內(nèi)是6～磷酸葡萄糖經(jīng)糖醛酸途徑代謝的中間產(chǎn)物，由L～木酮糖加氫還原而成，其主要代謝途徑是在脫氫酶的作用下，氧化成木酮糖，在ATP的參與下轉(zhuǎn)變成5～磷酸D～木酮糖而進(jìn)入磷酸戊糖旁路進(jìn)行代謝。少量轉(zhuǎn)變成果糖、葡萄糖、乳酸或三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物進(jìn)行代謝。
代謝終產(chǎn)物是二氧化碳和水，產(chǎn)生的能量與碳水化合物相同(4千卡/克)。木糖醇還具有以下特點(diǎn)：無毒，人體可以有效利用；代謝不依賴胰島素；有抗生酮作用。木糖醇已被廣泛用于食品添加劑和糖尿病患者的甜味劑。但大量攝入時(shí)，可引起滲透性腹瀉和水平衡失調(diào)。每日木糖醇的攝入量應(yīng)低于50～70克。工業(yè)上通常采用水解木質(zhì)半纖維素或還原木酮糖來生產(chǎn)木糖醇。
1.是糖類代謝的中間體
木糖醇是人體糖類代謝的正常中間體，它的代謝不同于一般糖類，木糖醇進(jìn)入人體內(nèi)不需要胰島素的幫助就可以透過細(xì)胞膜被吸收利用，并且不增加血糖和尿糖食用木糖醇后12h以內(nèi)，有50%～60%的木糖醇氧化生成二氧化碳和水，放出熱量，被人利用。有2%～10%從尿和糞便排出，有20%～30%以肝糖元或其他中間產(chǎn)物存在體內(nèi)，并且不會增加血糖值。木糖醇還能適當(dāng)?shù)拇碳ひ扰K少量分泌。研究表明，木糖醇能代替部分降糖藥物單獨(dú)使用。
2. 有防齲齒特性
據(jù)全國口腔健康流行醫(yī)學(xué)抽樣調(diào)查，我國有一半人患有齲齒。齲齒的產(chǎn)生是因?yàn)槿藗兘?jīng)常食用蔗糖或含糖高的食物，殘余在口腔中的蔗糖在細(xì)菌的作用下產(chǎn)生酸性物質(zhì)，從而使礦物質(zhì)流失，腐蝕蛀壞牙齒，形成齲齒。木糖醇能防止齲齒是由于木糖醇在口腔中不會被細(xì)菌發(fā)酵利用，形成酸性物質(zhì)使牙齒的礦物質(zhì)流失，導(dǎo)致齲齒。它不能給細(xì)菌提供生存的營養(yǎng)，能抑制細(xì)菌的增長，研究證明木糖醇作為甜食品中糖的替代品時(shí)，其防齲齒率達(dá)90%。
3. 作為能量來源
木糖醇可作為非腸道營養(yǎng)的能量來源，非腸道營養(yǎng)就是一種流動的能量、營養(yǎng)和電解質(zhì)平衡溶液，它能提供能量、氨基酸和無機(jī)鹽等。對于病人，特別是手術(shù)后的病人，其體內(nèi)內(nèi)分泌平衡系統(tǒng)被破壞，葡萄糖代謝減弱。而用木糖醇代替葡萄糖供給能源，可避免這些不良現(xiàn)象。另外，木糖醇能促進(jìn)肝糖的合成，改善患者的肝功能，具有抗脂肪肝、雙歧菌增殖及消除血中酮體等作用。木糖醇是人類代謝的正常中間體，它的生理功能有待于進(jìn)一步研究。
由于木糖醇以上的特性，從而決定了木糖醇在食品、醫(yī)藥、化工等很多領(lǐng)域有著廣泛的用途。
由于木糖醇在體內(nèi)的代謝與胰島素?zé)o關(guān)，故應(yīng)用于糖尿病患者食品的生產(chǎn)。木糖醇在口中有清涼感，同時(shí)在口中不被細(xì)菌發(fā)酵生成乳酸，對微生物是不良的培養(yǎng)基，所以不齲齒，可用于制作口香糖。木糖醇做為食糖代用品具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，木糖醇在食品加工時(shí)不會因加熱而發(fā)生“美拉德”褐變反應(yīng)，這因?yàn)槟咎谴寂c糖類不同，沒有醛基，不會和氨基酸發(fā)生反應(yīng)使食品色澤加深。木糖醇不受酵母菌和細(xì)菌的作用、不霉變，可延長食品的保存期。所以木糖醇廣泛應(yīng)用在口香糖、巧克力、飲料、糖果等制品中。
1)在口香糖中的應(yīng)用
木糖醇的甜度與蔗糖一樣，又能防止齲齒，現(xiàn)在流行世界的無糖口香糖就是用木糖醇等糖醇類替代蔗糖生產(chǎn)。
2)在巧克力制品中的應(yīng)用
木糖醇可以替代巧克力制品中的蔗糖，原料木糖醇必須是經(jīng)過精磨的粉末料，這種用木糖醇代替蔗糖的巧克力適合糖尿病患者食用。
3）在飲料制品中的應(yīng)用
以木糖醇、麥芽糖醇、砂糖和果糖等作為復(fù)合甜味劑制得的維生素飲料中，木糖醇主要改善飲料的甜味及賦予其清涼感，麥芽糖給予飲料以質(zhì)體感，在飲料制品中木糖醇的使用控制了熱量值，同時(shí)穩(wěn)定了維生素的功效。
4）在食用軟糖中的應(yīng)用
以甜蜜素、木糖醇作為甜味劑取代蔗糖生產(chǎn)膳食纖維軟糖，膳食纖維軟糖以殼聚糖、魔芋精粉作為膳食纖維原料，以甜蜜素、木糖醇作為甜味劑，采用一定工藝研制而成。它具有良好的風(fēng)味且色澤自然、塊形完整、體態(tài)飽滿、質(zhì)地細(xì)膩、甜酸適口。
木糖醇能降低轉(zhuǎn)氨酶，是治療糖尿病和護(hù)肝的良好藥物。有補(bǔ)充熱量，改善糖代謝，不增加糖負(fù)荷、消除酮血癥作用。木糖醇在人體的代謝中不但不經(jīng)過胰島素，而且還能促進(jìn)胰島素的分泌，所以木糖醇是糖尿病人良好的營養(yǎng)劑和輔助治療劑。它能增加糖尿病患者的體力，減輕饑餓感及多飲、多食、多尿等癥狀，減少胰島素及其它降糖藥物的用量。同時(shí)也有抑制口腔細(xì)菌，防止牙酸蝕的作用，在醫(yī)藥工業(yè)中用于制造各種藥物。
另外它能能增加肝中的肝糖元，降低轉(zhuǎn)氨酶，改善肝功能，起到護(hù)肝保肝作用。木糖醇有較強(qiáng)的抗酮體作用，靜脈注射木糖醇對搶救酮體病人有較好的療效，并且是這些病人的熱量補(bǔ)給劑。木糖醇能仰制人體脂肪的生長，所以長期服用木糖醇能起到減肥的效果。在外科手術(shù)的麻醉劑中加入木糖醇可起到葡萄糖不能起的作用。木糖醇在醫(yī)藥領(lǐng)域還有其他很多的應(yīng)用價(jià)值有待于進(jìn)一步研究。
木糖醇可用于生產(chǎn)有抑菌性質(zhì)的表面活性劑；在合成樹脂工業(yè)中，用于生產(chǎn)多種醇酸樹脂；在皮革鞣制行業(yè)，木糖醇與苯酚、甲醛、磷酸等反應(yīng)制得無色皮革鞣劑，具有良好的水溶性及鞣性，且存放穩(wěn)定，不會氧化發(fā)暗，用于鞣制白色皮革。
木糖醇可替代甘油，應(yīng)用于造紙、日用化工產(chǎn)品及國防工業(yè)中經(jīng)硝化可制爆炸物質(zhì)；與合成脂肪酸作用可制得不易揮發(fā)的增塑劑；木糖醇本身還具有乳化、分散、消泡等作用；它比六元醇的耐熱性和抗腐蝕性能優(yōu)異，是應(yīng)用前景較佳的重要乳化劑。隨著木糖醇在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和生產(chǎn)的發(fā)展，木糖醇需求量將有較大的增長。
1）在塑料工業(yè)中的應(yīng)用
木糖醇與5～9個(gè)碳的脂肪酸經(jīng)過酯化可制得耐熱的增塑劑，產(chǎn)品中三酯含量高，相溶性好，可用于鞋底、農(nóng)用薄膜、人造革和電纜料等。聚醚樹酯是一種新型的高分子聚合物，它是泡沫塑料、橡膠、粘合劑等的主要原料，木糖醇可做為起始劑制聚醚，是進(jìn)一步合成硬質(zhì)泡沫塑料的基本原料。木糖醇做為聚氯乙烯電纜線的添加劑，可提高絕緣性能。
2） 在油漆涂料工業(yè)中的應(yīng)用
醇酸樹脂是性能良好、用途廣泛、價(jià)格便宜、合成油漆的重要原料。但制備這種原料要耗費(fèi)大量甘油和食用油，利用木糖醇具有五個(gè)羥基的特點(diǎn)，做為代用品可節(jié)約大量甘油和食用油。木糖醇和塔爾油可制得較好的深色油漆。
3）在表面活性劑中的應(yīng)用
表面活性劑是一種新興工業(yè)，用量較大，是化工、石油、輕工、食品、醫(yī)藥、紡織等部門的重要化學(xué)助劑。它對促進(jìn)反應(yīng)、改善性能、提高質(zhì)量有重要作用。多元醇類非離子表面活性劑中的山梨醇脂肪酸酯，主要合成原料是山梨醇。木糖醇和山梨醇都是多元醇，物化性質(zhì)極其相似。所以木糖醇同樣可以和山梨醇一樣生成上述物質(zhì)，與山梨醇的化合物性質(zhì)一樣，也是非離子表面活性劑[7]。
4）在牙膏中的應(yīng)用
目前木糖醇應(yīng)用在口香糖中比較多，且技術(shù)相對比較成熟，通過咀嚼口香糖，可以有效預(yù)防齲齒。
早在1890年，德國科學(xué)家Fisher、Stahe和法國科學(xué)家Betiand就發(fā)現(xiàn)了木糖醇，然而在自然界植物中首次發(fā)現(xiàn)木糖醇卻是在1943年。木糖醇廣泛存在于各種果蔬食物中，其含量(以每100g干物質(zhì)或每100mL汁液中木糖醇的毫克數(shù)計(jì))分別為(mg)：香蕉21.0、青梅925.0、草莓362.0、蘋果汁120.0、菠蘿21.0、南瓜96.5、菠菜107.0、萵苣131.0、卷心菜94.0、茴香92.0、花椰菜300.0、胡蘿卜86.5、洋蔥89.0、白蘑菇128.0等。
提取法制備木糖醇，就是用固液萃取的方法將木糖醇從果蔬食物中提取出來。雖然木糖醇廣泛存在于各種果蔬食物中，但含量都較低。花椰菜中木糖醇含量相對較高，但也只有干質(zhì)量的0.3%，大量生產(chǎn)較困難且不經(jīng)濟(jì)。芬蘭、俄羅斯等歐洲國家擁有及其豐富的白樺樹資源，因此成為木糖醇生產(chǎn)大國。直至今日，這些國家仍沿用傳統(tǒng)的樺木蒸煮法來生產(chǎn)木糖醇，即用白樺木片經(jīng)水蒸氣蒸煮后得到粗糖液，再經(jīng)精制即可得到結(jié)晶木糖醇產(chǎn)品。不過，該法不僅要消耗大量森林資源，而且產(chǎn)品收率低。
1）傳統(tǒng)化學(xué)合成法 在稀酸催化劑的作用下，植物纖維原料(如稻草、玉米芯等)中的木聚糖經(jīng)水解可制得木糖，木糖在一定壓力下，以鎳為觸媒，加氫制得木糖醇。傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)路線為：
主要反應(yīng)式為：
這是現(xiàn)今工業(yè)化應(yīng)用最普遍的方法，但此法需高溫(115～135℃)、高壓(約6.5MPa)、易燃易爆的高壓氫氣及對溶液純度要求很高的鎳催化劑、繁雜的分離和凈化工序。該法基本建設(shè)投資和操作費(fèi)用高，污染較嚴(yán)重，而且很難生產(chǎn)出高純度的成品。
[1] 運(yùn)動解剖學(xué)、運(yùn)動醫(yī)學(xué)大辭典
[2] 木糖醇的特性及應(yīng)用
[3] 木糖醇的生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展