赤藓糖醇的特性及其应用研究进展

一、赤藓糖醇的理化性质

1、来源与种类

赤藓糖醇，又名原藻醇、赤丝草醇，是一种自然界中广泛存在的天然活性物质。海藻、地衣、蘑菇、甜瓜、葡萄以及常见的发酵食品酱油、葡萄酒、口香糖等中均有赤藓糖醇的存在。另外，动物的眼球、血浆、胎液中也能少量检测到。目前，赤藓糖醇的生产方法主要有三种，即生物提取法、化学合成法和微生物发酵法。相较而言，微生物发酵法因其生产条件温和、产品质量稳定、食品安全性高而成为最为理想的赤藓糖醇生产方法。目前，国内外均采用微生物发酵法大规模生产赤藓糖醇，所用微生物多为食品级高渗酵母，如假丝酵母属（Candida）、毕赤氏酵母属（Pichia）、三角酵母属（Trigonopsis）、丛梗孢酵母属（Moniliella）、球拟酵母属（Torulopsis）、丝孢酵母属（Trichospornides）、汉森（氏）酵母属（Hansenula）、耶氏酵母属（Yarrowia）等属。

2、结构及性质

赤藓糖醇，学名为1，2，3，4-四丁醇，分子式为C₄H₁₀O₄，分子量为122.1198，结构如图1。赤藓糖醇为无气味的白色结晶性粉末，相对甜度为0.65，易结晶，易溶于水，对酸和热的稳定性高，与强氧化剂不相溶。与木糖醇、山梨醇、甘露醇、麦芽糖醇等各类功能性糖醇相比较，具有分子量较低，溶液渗透压高，低吸湿性等特点。
 

3、安全性与法规

开发研究某种新食品资源时，其原材料以及添加剂的安全性是应该首要考虑的问题。国内外研究者已经对赤藓糖醇的安全性进行了一系列的动物和临床试验，其结果表明赤藓糖醇生物耐受性好，安全无毒，并且对糖尿病人安全，体内不发酵，不会引起肠胃不适。

日本食品法规早在1990年已批准赤藓糖醇可直接作为食品配料；美国食品与药品管理局（FDA）于1997年批准赤藓糖醇获得美国安全食品配料（GRAS）认证和允许在标签上标注“有益于牙齿健康”；世界粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）联合组成的食品添加剂专家委员会（JECFA）于1999年批准赤藓糖醇作为食用甜味剂，无需规定ADI值；1999年澳大利亚和新西兰食品监督局（AN、A）批准赤藓糖醇作为食用配料；我国卫生部也于2008年5月份正式发布了关于批准赤藓糖醇等新资源食品的公告，允许赤藓糖醇在各类食品中按生产需要适量使用。另外，加拿大卫生部于2016年公布批准赤藓糖醇作为甜味剂加入部分碳酸饮料。同年，欧盟发布委员会实施条例批准赤藓糖醇作为风味增强剂用于低能或无添加糖调味饮料，并允许赤藓糖醇作为食品添加剂用于有机食品中。

二、赤藓糖醇的应用赤藓糖醇有良好的理化特性和生物学活性，在食品加工业，医药行业、日化行业等诸多领域均有广泛应用及良好的前景。

1、食品加工业的应用由于赤藓糖醇熔点低，热量低，吸湿性低，甜味协调性好，溶解时吸热多，而且对酸、热的稳定性高等诸多优良特性，近年来被广泛应用于食品行业。

早在20世纪80年代，日本率先推出添加赤藓糖醇的无糖茶饮料，受到消费者的广泛认可。现在越来越多的低糖低热量型饮料以及糖果、口香糖、巧克力等甜食中使用赤藓糖醇以适应市场需要，满足消费者健康的要求。此外，赤藓糖醇还具有抗氧化性，可以清除自由基并抑制其生成。已有文献报道，在柠檬汁饮料中加入赤藓糖醇，不仅是提升饮料的口感，还可以对饮料中的维生素起到保护作用，延长上架期。

由于人体内没有代谢赤藓糖醇的酶系，赤藓糖醇进入人体后，不参与糖的代谢，几乎不会引起血糖的变化，大部分通过肾从尿液中排出体外。这一独特的代谢特点，使得赤藓糖醇对糖年病人等糖限量的特殊消费人群是安全的。因此，赤藓糖醇被广泛应用于糖尿病、葡萄糖不耐受症、肥胖病等特殊人群的功能食品和饮料中。

随着“绿色烘焙”理念的兴起，在烘焙产品中以赤藓糖醇代替部分蔗糖，保持良好的口感的同时，还可以防潮，延长食品保质期。卡夫公司在其奥利奥系列产品中添加赤藓糖醇，使饼干热量降低的同时还增加了独特的清爽口感。

赤藓糖醇具有较好的结晶性能，王海蓉等通过实验用熔融共结晶法制备赤藓糖醇-蜂蜜固态复配产品，保有蜂蜜的天然成分，解决了蜂蜜的加工、运输以及储藏方面的难题。另外，赤藓糖醇-蜂蜜共晶体还具有速溶性好、口味均一、食用方便等优点，更便于蜂蜜的应用。

在食品加工行业中，常需添加一些天然糖醇类化合物，不仅可以改善脱水食品和蛋白质的部分功能特性，还可以可稳定和保护溶液中的生物大分子、抑制大分子聚集体形成、抑制空气—水界面的蛋白质变性以及提高蛋白乳化液在不同环境因素条件下的稳定性等。赤藓糖醇作为一种极具应用前景的天然甜味剂，受到食品行业越来越多的关注。周向军等人研究发现在豌豆蛋白的分离提取中适度添加赤藓糖醇，不仅可以有效的改善豌豆分离蛋白的结构，还可以改善其起泡性、持水性、乳化性和表面疏水性等功能特性，为豌豆提取蛋白在食品行业的大规模，深度应用提供了理论基础。

赤藓糖醇能够促进乙醇分子和水分子在溶液中的结合，不仅可以较大程度地缩短发酵周期，还可以有效地降低酒类饮品中酒精的异味和感官上的刺激，提升酒类饮品的品质。赤藓糖醇还可以明显改善植物提取物、胶原蛋白、肽类等物质的不良异味。因此，目前已有部分胶原蛋白类的产品配方中添加赤藓糖醇改善口感。

2、医药行业的应用赤藓糖醇的防龋特性是近年来赤藓糖醇的一个应用热点。张帆等通过体外的人工龋实验证实，赤藓糖醇和牛奶的混合液具有抑制变异链球菌在生物膜中黏附生长，促进脱矿牙釉质再矿化的作用，可以在一定程度是阻止龋病的发展。未来，赤藓糖醇-牛奶混合液，作为一种安全、营养的食品，极有可能成为替代加氟牛奶成为另一条防龋的有效途径。李维丹实验表明，赤藓糖醇对牙周炎的主要致病菌牙龈卟啉单胞菌有明显抑制作用，并能降低其在牙骨质表面的黏附作用，为牙周病的防治提供了新的方向。此外，赤藓糖醇还能抑制多种龋病致病链球菌及耐氟菌的生长和产酸。目前，越来越多的防龋产品使用赤藓糖醇代替传统的氟化物和抗生素。

赤藓糖的抗氧化性，不仅是添加到柠檬汁饮料中保护VC，还可以应用为一种体内抗氧化剂，防止身体的氧化应激损伤。韩春妮等通过设计实验表明，赤藓糖醇可减轻H2O2对PC12细胞的氧化损伤程度，具有体外抗氧化损伤的作用，为赤藓糖醇应用于预防和治疗机体氧化应激引起的糖尿病及其并发症提供了理论基础。在链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠实验中，赤藓糖醇不仅是一种极好的自由基清除剂和抑制剂，还具有保护内皮细胞层的作用。此外，研究还表明，赤藓糖醇对2，2’-偶氮二异丁基脒二盐酸盐引起的大鼠溶血有抑制作用，对减轻高血糖症引起的血管损伤起到积极作用。

此外，赤藓糖醇的吸湿性低、分散性好、口感优良、与各种药物兼容性好等特性，正越来越多的应用于药片包衣、药剂辅料、吸入剂药物载体或赋形剂等诸多领域。

3、日化行业的应用

赤藓糖醇因其防龋齿性，促进牙菌斑分解，有利于维持口腔健康等优势已被应用于牙膏中，KAO（花王）、LG竹盐炫润白系列牙膏都添加有赤藓糖醇。另外，赤藓糖醇不仅具有和甘油相同的保湿及改善肌肤粗糙的效果，而且黏稠性低、有清凉效果，已被日本资生堂用于多个系列的护肤品中。

4、其他领域的应用糖醇类物质是一种来源广泛的不可燃材料，Guex和Hormansdorfer等人在专利中首次描述了将糖醇用作热能存储的相变材料。在这些多元糖醇中，赤藓糖醇受到的关注最多，已经被广泛应用于废热回收利用、太阳灶、吸收式制冷机、汽车冷却液废热回收系统等。沈世乐以赤藓糖醇作为相变材料主体，添加多壁碳纳米管、己二酸、尿素、甘露醇等材料，改良赤藓糖醇基有机相变材料的性能，扩展了赤藓糖醇复合相变材料的使用范围。此外，赤藓糖醇可以做高分子聚合物的组分和添加剂，生产聚醚多羟基化合物、醇酸树脂、聚酯等。在化工方面，赤藓糖醇还可作为有机合成的中间体，以及制造油漆、炸药等产品的原料。

三、展望

前些年，由于赤藓糖醇的价格较高，出于生产成本的考虑，使得很多领域上赤藓糖醇的应用受到了很大的限制。但随着近年来国内外赤藓糖醇生产及提取技术的不断更新，使其价格大幅度降低，为赤藓糖醇大范围的应用提供了基础。另外，因此，相信在不久的将来，赤藓糖醇必将深入我们的生活，应用于我们生活中的各个方面。

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