合成甜味剂在食品工业中的应用概述

2017-02-18郝涤非

生物学教学 2017年10期

郝涤非

(江苏食品药品职业技术学院食品学院淮安 223003)

合成甜味剂是指人工合成的、呈甜味的食品添加剂。由于甜度大、成本低、能量小或无，合成甜味剂在当前食品工业中的应用也日益广泛，了解合成甜味剂种类、特点、安全性以及作为食品添加剂的意义显得越来越重要。

1 甜味物质的种类及其相互关系

人的基本味感有苦、甜、酸、咸，甜味能给人带来愉悦，是人们最喜好的基本味感，常用来改善产品的可口性和风味。甜味剂是指能赋予食品甜味的物质，按其来源可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂；按其甜度分为低甜度甜味剂和高甜度甜味剂；按其营养价值分为营养性甜味剂和非营养性甜味剂；按其化学结构和性质分为糖类和非糖类甜味剂。

自然界的单糖(如葡萄糖、果糖)、低聚糖(如蔗糖、麦芽糖)虽然都是天然甜味剂，但因其是重要的营养物质，通常被视为食品原料，在我国不作为食品添加剂。

食品添加剂中的甜味剂有天然甜味剂和人工合成甜味剂。天然甜味剂有甜菊糖苷、甘草、甘草酸二钠、甘草酸三钾和甘草酸三钠等。人工合成甜味剂有糖精、环己基氨基磺酸钠(甜蜜素)、天门冬酰苯丙氨酸甲酯(阿斯巴甜)、阿力甜、安赛蜜、纽甜以及三氯蔗糖等。

一般将甜度、热值与蔗糖相近的甜味剂称为能量型甜味剂或热量型甜味剂，能量型甜味剂可为人体提供大量热能；而将与蔗糖等甜度，而热值低于蔗糖发热值2% 的甜味剂称为非能量型甜味剂或无热量型甜味剂。非能量型甜味剂均为高倍强力甜味剂，但其不被人体代谢吸收，不含能量，因此非能量型甜味剂得到人们越来越多的关注。非能量型非糖类甜味剂包括甜蜜素、糖精和阿斯巴甜；非能量型糖类甜味剂包括安赛蜜、纽甜、阿力甜和三氯蔗糖。

2 合成甜味剂的常见种类、特点及安全性

2.1 糖精、糖精钠糖精是邻苯甲酰磺酰亚胺的俗名，它是最古老的甜味剂，于1878年由美国科学家发现，为白色结晶性粉末。糖精钠是邻苯甲酰磺酰亚胺的钠盐的俗名，易溶于水，稀水溶液的甜味约为蔗糖的300～500倍。不含能量，在各种食品生产过程中都很稳定。

其缺陷是风味差，食用后会有轻微的苦味和金属味残留在舌头上；浓度大于0.026%时味苦；酸性条件下加热，甜味消失。

我国的食品添加剂使用标准(GB2760-2014)规定糖精一般可用于腌制的蔬菜、冷冻饮品、复合调味料、配制酒等等食品中，最大使用量不得超过0.15 g/kg。

糖精不被人体代谢吸收，在体内不被分解，由肾排出体外。1977年，加拿大研究人员发现，大量的糖精可导致雄性大鼠患膀胱癌。为此，美国提议禁止使用糖精，但未被采纳[1]。

制造糖精的主要原料有甲苯、氯磺酸、邻甲苯胺等，均为石油化工产品。短时间内食用大量糖精，会引起血小板减少而造成急性大出血、多脏器损害等，引发恶性中毒。目前，其毒害机理尚不明确，还有待进一步研究。

世界卫生组织和联合国粮农组织规定了每天的用量(acceptable daily intake,ADI)不得超过2.5 mg/kg体重。

2.2 甜蜜素(环己基氨基磺酸钠) 甜蜜素，化学名为环己基氨基磺酸钠，其甜度是蔗糖的30～50倍。加热后略有苦味，浓度大于0.4%时带苦味。具有非吸湿性，不支持霉菌或其他细菌生长。它不产生能量，属于非能量型合成甜味剂。

而且它不像糖精那样用量稍多时有苦味，因而作为国际通用的食品添加剂，可用于清凉饮料、果汁、冰激凌、蜜饯、糕点等食品中。

我国食品添加剂使用标准规定水果罐头、冷冻饮品、配制酒、果冻、饼干、腐乳类等食品中，最大用量不得超过0.65 g/kg。超标使用，对肝脏、神经系统有危害，但具体毒害机理尚待研究。甜蜜素每天的食用量不得超过11 mg/kg体重。

2.3 阿斯巴甜(天门冬酰苯丙氨酸甲酯) 阿斯巴甜的化学名为天门冬酰苯丙氨酸甲酯。常温下，为白色结晶性的粉末。

阿斯巴甜的甜度约为蔗糖的200倍，又比一般蔗糖含更少的热量，一克的阿斯巴甜约有4千卡的热量。人感到甜味时所需的阿斯巴甜量非常少，以致于可忽略其所含的热量，因此也被广泛地作为蔗糖的代替品。阿斯巴甜的味道和一般蔗糖的味道有所不同。阿斯巴甜的甜味与糖相比较，可延缓及持续较长的时间。因阿斯巴甜甜味高且热量低，故主要添加于饮料、维生素含片或口香糖代替糖的使用。许多糖尿病患者、减肥人士都以阿斯巴甜作为糖的代用品。

因高温会使其分解而失去甜味，所以阿斯巴甜不适合用于烹煮和热饮。

阿斯巴甜包含三大组成部分：甲醇、苯丙氨酸、天门冬氨酸。阿斯巴甜中含有苯丙氨酸，苯丙酮尿症患者不适合使用，因其会造成苯丙氨酸无法代谢，从而导致智能弱化的危险。

我国食品添加剂使用标准规定腌制的蔬菜、水产品罐头、盐渍水果等食品中，最大用量不得超过0.3 g/kg，水果罐头、冷冻饮品、果冻等食品中，最大用量不得超过1.0 g/kg。

阿斯巴甜每天的食用量不得超过40 mg/kg体重。

2.4 安赛蜜安赛蜜的化学名为乙酰磺胺酸钾。它易溶于水，没有营养，口感好，无热量，在人体内不代谢、不吸收；安赛蜜具有强烈的甜味，甜度约为蔗糖的200～250倍；呈味性质与糖精相似，高浓度时有苦味；安赛蜜对光、热(能耐225℃高温)稳定，pH适用范围较广(pH 3～7)。它是目前世界上稳定性最好的甜味剂之一，适用于焙烤食品和酸性饮料。

安赛蜜的安全性高，甜味纯正而强烈，甜味持续时间长，与阿斯巴甜1∶1混合使用有明显增效作用。安赛蜜的生产工艺不复杂、价格便宜、性能优于阿斯巴甜，被认为是最有前途的甜味剂之一。

我国食品添加剂使用标准规定水果罐头、冷冻饮品、果冻等食品中，最大用量不得超过0.3 g/kg。超标使用，对肝脏和神经系统造成危害；如果短时间内大量食用，会引起血小板减少导致急性大出血。其毒害机理尚不明确，还需进一步研究。

联合国FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会(JECFA)同意安赛蜜用作A级食品添加剂，并推荐日均摄入量不得超过15 mg/kg。

2.5 阿力甜阿力甜是一种二肽类甜味剂，化学名为L-天冬氨酰-N-(2,2,4,4-四甲基-3-硫化三亚甲基)-D-丙氨酰胺。甜度为蔗糖的2000倍以上，在酸、热等条件下均十分稳定，室温下pH为5～8的水溶液贮存半衰期为5年，5%的水溶液pH为5.6。阿力甜无后苦味和金属碱味、涩味，且口感与蔗糖接近，甜味迅速、持久、安全。

阿力甜甜味清爽、耐热耐酸耐碱，具有优越的贮存和加工稳定性，可广泛用于食品工业。我国食品添加剂使用标准规定饮料、果冻、冷饮、餐桌甜味剂等食品中，最大用量不得超过0.1 g/kg，餐桌甜味料最大用量不得超过0.15 g/份。

其缺点是因分子结构中含有硫原子而稍带硫味。不可与氧化还原物质及强酸强碱配伍。1996年JECFA确定的ADI值为1 mg/kg。

2.6 纽甜纽甜的化学名称是：N-[N-(3，3一二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸-1-甲酯，是白色结晶粉末，含约4.5%的结晶水。具有纯正的甜味，没有苦味和金属味。甜度是蔗糖的8000～12000倍，是阿斯巴甜的40～60倍。能量值几乎为零。可在瞬时高温的条件下保持稳定，可用于蛋糕等焙烤食品生产，耐高温。

纽甜对人体健康无不良影响，起有益的调节或促进作用。适用于包括儿童、孕妇、哺乳期妇女和糖尿病患者以及苯酮尿症患者在内的所有人群。2002年纽甜通过美国食品添加物审核，允许其应用在所有食品及饮料。欧盟也于2010年批准其应用。我国食品添加剂使用标准规定水果罐头、果蔬汁类饮料、加工蔬菜、干酪类似品等食品中，最大用量不得超过0.033 g/kg。

不同于甜蜜素、糖精和安赛蜜，纽甜适用于所有人群。因此纽甜被认为是当前市面上最安全的甜味剂之一。

需要注意的是，纽甜粉末直径非常小，在处理时要避免吸入。

2.7 三氯蔗糖三氯蔗糖又名蔗糖素，化学名为4, 1, 6,-三氯-4, 1, 6,-三脱氧半乳型蔗糖。它是唯一以蔗糖为原料的功能性甜味剂。具有无能量，甜度高，甜味纯正，高度安全等特点。

在不同条件下甜度为蔗糖的400～800倍，甜味纯正，甜感呈现速度、最大甜味的感受强度、甜味持续时间、后味等甜味特性十分类似蔗糖，没有任何后苦味。ADI值为15 mg/kg。

它通常为白色粉末状产品。物化性质比较接近蔗糖。耐高温、耐酸碱，温度和pH对它几乎无影响，适于食品加工中的高温灭菌、喷雾干燥、焙烤、挤压等工艺。无热量、不致龋。pH适应性广，适用于酸性至中性食品，对涩、苦等不愉快味道有掩盖效果。易溶于水，溶解时不容易产生起泡现象，适用于碳酸饮料的高速灌装生产线。

我国食品添加剂使用标准规定水果干类、煮熟的或油炸的水果中，最大用量不得超过0.15 g/kg，餐桌甜味料最大用量不得超过0.05 g/份。每天的食用量不得超过15 mg/kg体重。

经过长时间的毒理试验证明其安全性极高，是目前最优秀的功能性甜味剂。

3 甜味剂的应用意义

3.1 蔗糖的替代品合成甜味剂是无能量或低热的蔗糖替代品，在经济最发达的欧美地区被广泛使用。例如：安赛蜜口感好，无热量，在人体内不代谢、不吸收，是中老年人、肥胖病人、糖尿病患者理想的甜味剂；甜蜜素甜度高、热量低、不易发生龋齿，由于它是非糖类物质，在代谢过程中不受胰岛素的控制，不会引起肥胖症和血压升高，适合糖尿病、肥胖症患者作为蔗糖等糖类的替代品[2]；纽甜是一种无热量的糖类物质，对人体健康无不良影响，它参与代谢过程，但不会引起肥胖症和血压升高。

食品添加剂在应用的时候，最重要的是不能超量添加，而大多合成甜味剂如糖精、安赛蜜在浓度稍高时就有苦味或味道欠佳，这实际在客观上利于避免这一情形。

3.2 成本低廉合成甜味剂在生产加工中降低成本的效益十分显著。因此，包括中国在内的许多发展中国家，一个较长的时期内，食品、饮料行业对其有比较浓厚的兴趣。例如，甜蜜素甜度是蔗糖的30～50倍，价格仅为蔗糖的三分之一；三氯蔗糖价廉物美，售价只相当于等甜度下蔗糖的1/3～1/2左右，并且通过适当的复配，还能增加甜度，从而进一步为用户节省使用费用。