木糖醇特性及应用研究进展

赵 伟，刘 晶，徐 丽，生庆海

（1. 河北经贸大学生物科学与工程学院，河北石家庄 050061；2. 谱尼测试集团深圳有限公司，广东深圳 518054）

木糖醇是一种天然存在的功能糖醇，科学研究已经证实了木糖醇具有很多保健功能，如降低血糖、预防龋齿等功能[1-2]。作为蔗糖这一甜味剂的替代品，木糖醇已经广泛应用在食品的研究与开发中[3-7]。

1 木糖醇生产

木糖醇由于其特殊的理化性质在众多领域被广泛应用，全球需求量日益增多。富含多缩戊糖的农业废弃物用来生产木糖醇，如玉米芯、麦秆、棉籽皮等[8-10]。

目前，木糖醇的生产多采用生物转化法，生物转化法需要的条件温和、质量稳定、安全性高，因此成为生产木糖醇理想的方法[7]。生物转化法分为微生物发酵法、酶催化法，其中用微生物发酵法生产木糖醇，因为酶的底物专一性和酵母的专一性，可以不使用高压设备、不添加大量催化剂加快反应速率，同时还可以节约一部分开支，减少能耗[9-10]。

2 木糖醇的生物特性

2.1 糖尿病人的甜味剂和辅助治疗剂

木糖醇能参与人体代谢，本身是糖代谢的中间体，不需要胰岛素就能透入细胞，代谢速度要比其他糖醇快，因此不会引起血糖值的升高，特别适合作为糖尿病患者的蔗糖替代品。

2.2 防止龋齿的发生

木糖醇防止龋齿发生的原因，一是木糖醇不被产生龋齿的细菌发酵利用；二是木糖醇在口腔中不产生酸，抑制链球菌的生长，能够缓解口腔内的pH值，从而防止了牙齿被酸蚀[2]。

2.3 预防呼吸道感染

呼吸道感染患者黏膜黏液盐度比正常人高出2 倍以上，美国衣阿华州立大学的研究成果表明，呼吸道感染患者在服用木糖醇后，其呼吸道黏膜黏液的盐度很快就恢复至正常水平[11]，这一研究表明木糖醇虽然不是抗菌物质，但能使患者呼吸道表面黏液层中盐度下降。

2.4 预防骨质疏松

摄入人体的木糖醇与体内游离的钙离子形成糖醇复合物，从而使人体内钙不容易流失，还促进了对钙的吸收。除了促进对钙的吸收，木糖醇还可以引起血清中促骨质吸收激活剂二羟胆钙化醇浓度的降低，减缓机体对自身骨矿物质的吸收[12]。

2.5 抗氧化性能

木糖醇可以清除自由基并抑制其生成。Chukwuma Chika Ifearyi 等人[13]通过测量非糖尿病和Ⅱ型糖尿病大鼠的各种抗氧化酶，证明了木糖醇可以改善糖尿病相关的氧化应激，清除有关自由基。

2.6 其他功能

近年来也发现了木糖醇一些新的功能特性，如抑制和减少内耳的感染、护肤、稳定胰岛素、改善口腔健康、减少来自口腔生物的血液感染等。

3 木糖醇的应用

3.1 食品加工业的应用

1970 年之前，木糖醇替代蔗糖作为甜味剂。从20 世纪70 年代开始，木糖醇逐渐用于预防和治疗龋齿。现在越来越多的低糖饮料、糖果、口香糖、巧克力等甜食中使用木糖醇用来适应市场需要，满足消费者健康的要求，同时也可供糖尿病等特殊人群食用，且资源丰富，可操作性与可生产性强，具有较好的市场前景[14-18]。

3.1.1 在烘烤加工上的应用

在烘焙产品中以木糖醇代替部分蔗糖，保持良好色泽的同时还可以防潮、延长食品保质期。王超等人[14]用木糖醇代替蔗糖，并加入绿茶作为配料，研究出一种木糖醇绿茶饼干，具备低卡路里、高营养功能。田晓玲等人[15]以木糖醇作为甜味剂，以葡萄皮粉和低筋小麦粉为主要原料，制作无糖戚风蛋糕，供糖尿病人食用。

3.1.2 在酸奶加工上的应用

在人体代谢中，木糖醇不会受到胰岛素的调节作用，也不会被口腔中的细菌发酵造成龋齿，能减少牙斑的形成，但同样具备蔗糖的甜味，可以用来代替蔗糖作为甜味剂应用于酸奶发酵，更加适于糖尿病患者和口腔易龋齿的儿童食用[19-23]。

陈艾嘉等人[19]开发木糖醇酸奶，发现适宜的木糖醇添加量能降低酸奶的色差、降低酸度值、促使菌种发酵良好，能形成各种良好的风味物质并改变酸奶的组织状态。

3.1.3 在糖果加工上的应用

用木糖醇代替蔗糖作为填充型甜味剂生产的糖果，口感较好、甜味纯正、清爽冰凉、无不良后味。另外，木糖醇有较强吸湿性、熔点低、可压性差的特点，在应用于压片糖果中不容易将其硬度增大，在口腔中快速溶解或崩解的压片糖果，存在物料流动性不够、硬度小、片子松散等问题，今后生产糖果的生产中需要寻找解决此弊端的方法[24-28]。

赵玉国等人[24]通过试验研究发现，将木糖醇晶体粉碎，与适量的辅料混合制成颗粒，然后经压片制成木糖醇糖果，该糖果具有质量稳定、口感清凉、硬度大、崩解时间快及携带方便等优点。

3.2 医药行业的应用

木糖醇被应用到眼药水的生产中，可以有效地降低眼压、缓解眼部疲劳；木糖醇还可以显著降低转氨酶的活性，避免肝细胞受到损失，可以保护肝脏。此外，作为甜味剂添加到止咳糖浆中[29]。

Nahoko Tomonobu 等人[30]通过研究首次证明，诱导谷胱甘肽降解酶CHAC1 是木糖醇诱导癌细胞凋亡死亡的主要原因。CHAC1 的诱导是由木糖醇在癌细胞中引发内质网（ER） 应激所必需的，并与第2 次诱导氧化应激有关，凋亡细胞最终死亡。另外，体内研究也表明，静脉注射木糖醇对小鼠有抑瘤作用，木糖醇引发内质网应激也对肿瘤的抑制有重要作用。同时，还观察到木糖醇能有效地使癌细胞对化疗药物敏感。根据学者的发现，木糖醇联合化疗策略可能会改善癌症患者的预后。

3.3 日化行业的应用

木糖醇不能被口腔中微生物发酵利用，可以抑制链球菌的生长，缓解口腔内pH 值，减少牙齿的酸蚀等，因此被应用于牙膏中。另外，木糖醇有良好的保湿力，又具清爽感，可取代甘油使用，却没有甘油似的黏腻感，溶于水时吸热，可用于润肤乳液。木糖醇可用作牙膏、化妆品的保湿乳液、抗冻剂，如自然堂的纯粹滋润冰肌水、一叶子品牌中清颜净肤的一款炭黑面等。

3.4 其他领域的应用

在国防工业中，木糖醇是生产炸药和液体炸药的乳化剂；在塑料工业中，木糖醇不仅可作为添加剂、增塑剂，还可以作为生产硬质聚氨酯泡沫塑料的原料。因为木糖醇具有黏附性，尤其是跟其他原料融合度更强，可以取代酚醛树脂这一黏合剂，用来生产胶合板。此外，还可以用在皮革和涂料行业中[7]。

4 结语

随着肥胖病、糖尿病等发病率的持续升高，人们对营养健康特别重视，市场对木糖醇的需求越来越大，所以生产木糖醇的方法需要不断改善，以低成本获得最大产量[31-35]。另外，可采用生物法生产木糖醇，使木糖醇的产量有了很大的提高，转化率几乎达到理论值，但是底物成本还是较高，是一种值得探索的成本低、产量高的方法。