知甜味百剂，享“甜蜜”人生

江敏玲，何田，尹守春

杭州师范大学材料与化学化工学院，杭州 311121

1 初识甜味剂

深夜，厨房里水龙头的水在“嘀嗒嘀嗒”，而那对夫妻却无心去关紧水龙头，他们正为儿子的健康担忧。隔壁房间的呼噜声也一阵阵地传来，呼噜声的源头——他们的儿子正在床上睡得香甜。

“孩子他妈，孩子这样下去可不行啊！儿子单位体检，年纪轻轻竟然查出高血糖。你说他都二十多岁的人了，还天天喝奶茶、吃糖果。我问过医生了，医生说人体处于长期的高血糖下会导致全身好多组织器官发生病变，而且会导致很多并发症的产生。轻者例如失水、缺乏营养、抵抗力下降、电解质紊乱等，严重的还会导致肝肾功能受损、造成心脑血管疾病，这些听着都是很严重的病。我们必须控制住孩子的血糖啊！”

“这可怎么办啊？他都已经是大人了，我们说的话也不听。早就说过让他少吃那些高糖分的东西，可是也没见他少吃，说多了还怪我们大惊小怪，这些蛋糕、零食、饮料依旧照吃不误！你看看那些东西的成分表，白砂糖、蔗糖、果葡糖浆这些不都是糖吗，血糖能不高吗？”妇女又气又急，差点落下眼泪。

“这可怎么办啊！”两人又开始双双叹气。

“别再叹气啦，都吵到我休息了，不就这点小事嘛，我来帮你们！”冰箱里传出一阵声音。

“是谁在说话？”“孩子他爸怎么有人在冰箱里说话？”夫妻俩一脸的惊讶。

冰箱里滚出了一瓶饮料，变成了一个少女的身影：“是我啦，我叫甜味剂，很多饮料、甜品里面都有我的身影。你们刚说的那些糖类都是归我管的，属于糖类甜味剂。你们儿子这样啊，我也有一部分责任，所以让我来帮你们吧。”

“你都把我儿子害得这么惨了，还说要帮助我们，你是不是猫哭耗子假慈悲呀？”

“我们甜味剂是一个大家族(图1)，除了你们之前提到的食糖，还有其他能提供营养的糖类甜味剂，例如糖醇、低聚糖等大都具有较低能量，较好风味，对人体也无害。研究人员逐渐发现了很多非营养型的非糖类甜味剂，比如天然的非糖类甜味剂有甜菊糖苷、甘草甜素、甘草酸二钠、甘草酸三钾(钠)等；人工合成的非糖类甜味剂有糖精(邻苯甲酰磺酰亚胺)、蔗糖素(三氯蔗糖)、天门冬酰苯丙氨酸甲酯(阿斯巴甜)、环己基氨基磺酸钠(甜蜜素)等[1]。”

图1 甜味剂的分类

“这些甜味剂实在太多了，我们都看花眼了，也不知道哪个好，哪个不好。再说了，把食糖换成其他甜味剂就有用了吗？我们儿子就会不吃那些甜的东西了吗？血糖就不升高了吗？”

这一连串的问题让甜味剂小姐有些不愉快了，明明自己是想帮助他们的，却被质疑。不过她转念仔细想想，不知者无罪，他们不了解她也正常，她也就是近几年才在食品方面大展了手脚，还有好些人不知道她的存在，那就让她介绍一下自己的厉害之处吧。于是她对那对夫妻说道：“那我就举个例子，方便你们更好地理解。1976年发现的蔗糖素，它的甜度可以达到蔗糖的600倍，这就相当于1 g的蔗糖素就有600 g蔗糖那么甜，而且它不会参与人体的代谢，也不会被人体所吸收[2]，因此，蔗糖素不会引起人体血糖的变化。另外，很多研究者还发现含碳水化合物的低热量甜味剂不会损害人体胰岛素的敏感性[3]，很多糖尿病人就是依靠它才能生活依旧甜蜜。而且蔗糖素的甜味特性和蔗糖十分类似，不会像甜蜜素和糖精那种吃起来有后苦味的感觉。我知道你们肯定会问，什么是后苦味呢？这就要从人们为什么会感觉到甜味说起。这些化合物都含有电负性原子A (例如N、O)，并通过共价连接氢原子形成AH基团(即羟基、氨基或仲氨基)。这个A-H在距离约0.3 nm附近如果存在另外一个大的电负性原子B，就会形成AH-B结构。甜味受体内(即我们人体内)也存在着类似的AH-B结构，它会与甜味物质中的AH-B单元进一步形成氢键，进而就产生了甜味感。因此，可以简单地理解为羟基等个数越多，甜味剂就会越甜。当甜味剂分子中碳原子和羟基个数的比值＜ 2时，呈现甜味；然而其比值＞ 2-7时，就会有后苦味产生；比值＞ 7甜味就很淡[4]。根据这个原则来挑选甜味剂，就可以判断出哪些甜味剂是甜而不苦的了。选择甜的甜味剂添加到食物中，不会影响食物的风味，你儿子肯定也能接受。我给你们展示一下我们甜味剂家族几位杰出代表的体检表(表1)，你们来看看选择什么样的甜味剂。”

表1 甜味剂的种类、结构式及特征

夫妻俩面面相觑，甜味剂小姐一看这样子就知道他们听得云里雾里，“行吧，你们不懂的话，我来替你们安排，你们接下来也不用操心这件事了，好好去休息吧！”

(续表1)

2 糖醇大展身手

翌日，甜味剂小姐叫醒了还在睡梦中的年轻人。年轻人睡眼惺忪地揉着眼皮，问道：“你是谁？”“我是甜味剂。接下来一段日子我将陪你一起度过，直到你血糖恢复正常，希望你能配合。”甜味剂小姐甜甜一笑，“当然你别担心，有我在，你的生活仍会像以前一样甜甜蜜蜜！”

“额……我有点饿了，有早餐吗？”

“当然，我为你准备了全麦面包，里面富含粗纤维、B族维生素、蛋白质等。考虑到你可能不太适应，我往里面加了一些木糖醇，不仅可以增加淡淡的甜味，而且木糖醇的溶解热比蔗糖大10倍左右, 溶解时就会吸热，因此吃起来就会有清凉的感觉，希望你会喜欢。”

“木糖醇？这不是口香糖里面有的吗？口香糖都不能咽进肚子，你确定能吃？”

“当然了！人体自身都能产生木糖醇。正常的糖进入人体后，一部分也会被代谢成木糖醇。木糖醇的功效可比你想象的要多得多呢。就像你刚刚提到的，木糖醇确实在口腔中能够抑制链球菌的生长和细菌发酵，从而减少酸的产生，进而缓解口腔内的酸性。因此，很多口香糖都含有木糖醇来防止龋齿的产生[5]。此外，木糖醇还是糖尿病人的辅助治疗剂呢！当木糖醇进入人体后，不需要胰岛素的催促，它就能够突破细胞膜的障碍，进入到细胞内。然而，在木糖醇脱氢酶的热烈拥抱下催化变成木酮糖，再一路上经过木酮醇激酶的洗礼蜕变成5-磷酸木酮糖，这样他就能混入到糖代谢的磷酸戊糖支路中。木糖醇不仅可以在支路中参与产生磷酸核糖，而且还可以进一步变成6-磷酸葡萄糖这一糖类代谢的关键产物，促进糖原的生成，进而缓解糖尿病人糖代谢的异常。木糖醇除了变成糖原储存在人体的肝脏内之外，还能进一步变成丙酮酸参与氧化代谢，起到葡萄糖的效果和承担部分胰岛素的作用(图2)[6,7]。”甜味剂小姐像一只骄傲的孔雀，得意洋洋地炫耀起木糖醇的能力。

图2 木糖醇参与糖代谢中磷酸戊糖途径的示意图

“这么说木糖醇多吃不会导致血糖上升咯，也不影响胰岛素了。那我就多吃点！”年轻人刚吃进去一口，马上抱怨道，“这怎么一点都不甜嘛！你真地放木糖醇了吗？怎么一点味道也没有啊？”

“是你平时吃得太甜啦，对甜味的需求太大了！木糖醇的甜度和蔗糖基本上是一模一样的。不过要记住木糖醇可不能像食糖一样摄入那么多。”

“为什么不能多吃？你刚还不是把木糖醇夸到天上去了，快给我多来点！”

甜味剂小姐被他不屑的语气刺激得有些生气。想给他来点教训，便往面包里多加了木糖醇。

随后，年轻人美美地享受完早餐，躺在沙发上。过了不久，他的肚子开始翻江倒海，仿佛在唱奏鸣曲。他迫不及待地冲向厕所，“你是不是在早餐里加了泻药，为什么我会腹泻呢？”他质问甜味剂小姐。“不是你要求让我多加木糖醇的吗？小肠对木糖醇的吸收率不到20%，这就导致它很容易在肠壁上积累，一食用过量就会刺激肠胃，很容易出现你现在的这种情况——渗透性腹泻！”

“甜味剂姐姐，我错了，我不该不听你的话，可不甜的面包真地太难吃了！甜味能够刺激我的大脑产生愉悦性神经递质——多巴胺，这会让我感到快乐。我真地无法想象如果生活中没有甜味会是怎么样？本来学习、生活等就让人生够辛苦了，我只是想从食物中找点快乐也不行吗？”

“我没想到是这样。可是你父母很担心你，你的血糖一直居高不下，万一发展成糖尿病，人生岂不是更悲惨？为了口舌之甜就要放弃身体健康了吗？再说，其实已经够甜了，是因为你长期地摄入大量的过甜食品，普通的甜味已经满足不了你的味觉需求，你的甜味阙值被提高了！”

甜味剂小姐逐渐心软，又说道：“大部分糖醇都有一定甜味, 这是因为糖醇都含有多元羟基，通过氢键与味蕾中的甜味受体相互作用, 从而产生甜味感。木糖醇的甜度和蔗糖十分相似，然而过度食用木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇等甜味剂就会导致腹胀肠鸣、腹泻等不适现象。赤藓糖醇就没有这个烦恼，这是由于赤藓糖醇具有较小的相对分子质量，很容易被小肠大量吸收(约80%)，因此不会积累在肠壁内形成高渗透压, 导致腹泻[8]。但是赤藓糖的甜度会低一点。我们之后把木糖醇换成赤藓糖醇，一开始我们可以多加点赤藓糖醇，然后一天天把量减少下来，一点一点把你的甜味需求降下来，这样可以吗？”

她见他犹犹豫豫，便又补充道：“你可能不太了解赤藓糖醇，我来给你介绍一下，它又叫赤丝草醇、原藻醇。它作为自然界中广泛存在的一种天然活性物质，在海藻、蘑菇、葡萄、瓜果、酱油、葡萄酒等中都有赤藓糖醇的身影存在。但与木糖醇不同的是，人体内没有能够代谢赤藓糖醇的酶，所以它进入人体后，大部分会直接通过尿液排出体外，不会同木糖醇一样参与代谢，所以也几乎不会引起血糖的变化。同样，赤藓糖醇跟其他糖醇一样也具有保护牙齿的作用，它能抑制并降低牙龈卟啉单胞菌(牙周炎的主要致病菌)的活性以及其在牙骨质表面的黏附作用[9]。另外，赤藓糖醇还具备木糖醇所没有的抗氧化性。赤藓糖醇能够保护VC不被氧化失活，所以很多含柠檬汁的饮料会添加赤藓糖醇，他也可以作为一种体内的抗氧化剂，他会与人体自身产生的HO·反应后转化成赤藓糖和赤藓酮糖，因此能够很好地清除人体产生的HO·。赤藓糖醇还能通过清除活性氧物种(ROS)来减轻PC12细胞的氧化损伤程度，从而减轻高血糖症引起的血管损伤[10]。这是因为2型糖尿病的发病机理之一就是氧化应激，当体内的ROS产生过量，超出了机体的清除能力，就会导致细胞凋亡，从而引起疾病及并发症。因此，增强我们人体的抗氧化能力，也是预防和治疗糖尿病及其并发症的有效办法。所以你看，赤藓糖醇也是绝大部分高血糖及糖尿病人的优先选择呢！”

3 巧制赤藓糖醇

于是，小伙子欣然接受了赤藓糖醇。日子一天天过去，但是甜味剂小姐却发现了有点不太对劲。

她发现，年轻人的房间总是在半夜传出乒乒乓乓的声音。而且按照计划，他对甜度的需求应该慢慢降低才对，而如今他对甜度的需求却越来越高，经常抱怨不够甜。自己明明严格控制了甜味剂的含量，为什么会这样呢？今晚她打算一探究竟！

夜晚，甜味剂小姐悄悄潜入年轻人的房间，发现他居然自己在制备赤藓糖醇。

“你在干什么？”甜味剂小姐生气地问道。年轻人面露难色，却也诚实地向她解释道，“总感觉每天吃的还是不够甜，也不敢要求你多添点，所以我就想着自己捣鼓一点。”

“你怎么知道如何合成？”“其实也不难，我在网上查了一下，看到有两种化学合成方法(图3)。第一种是先用乙炔和甲醛反应得到2-丁烯-1,4-二醇，再与过氧化氢反应，最后加入活性镍催化剂和氨水阻化剂，通入H2氢化后就得到赤藓糖醇粗品。但是这种方法的原料乙炔和甲醛很难得到，而且甲醛还有毒。第二种方法是用淀粉为原料，这个厨房就有，淀粉被高碘酸氧化成双醛淀粉，再通过氢化裂解就可以得到，但是我没有办法提纯，以上两种方法我都害怕有化学试剂残余，就算做出来了我也不敢吃啊。另外，化学合成法成本高、周期长、生产效率低、操作危险，所以我最后选择了第三种微生物法。这就比较简单了，只需把淀粉酶、糖化酶等酶类加到淀粉中，经过酶的催化就可以将淀粉液化、糖化后变成葡萄糖，然后再利用耐高渗酵母菌使葡萄糖转化成赤藓糖醇，得到的粗品再过滤浓缩、结晶分离、干燥精制就得到了较高纯度的赤藓糖醇(图3)[11]。”

图3 赤藓糖醇的三种合成方法示意图

4 甜味剂小姐的自白

甜味剂小姐又气又好笑地问道：“所以这几天你都在偷偷学习做赤藓糖醇？然后偷偷吃掉？”年轻人尴尬地点了点头。“你不把甜度降下来，不把对甜味剂的依赖慢慢降下来，难道要一直依赖甜味剂存活吗？”年轻人一脸疑惑地看着她，“这样不可以吗？你不是说了赤藓糖醇对我们的生活没有影响的呀。那我就一直用它来代替糖好了，反正这样日子照旧过得甜甜蜜蜜还不会让血糖上升，多好呀！”

甜味剂小姐一时语塞，她不知道该不该向他解释自己的不完美，但为了他的健康，她还是慢慢地讲了出来，“你没发现你这些日子已经越来越不爱吃水果，觉得水果不甜了吗？因为你频繁、大量地喝那些加了甜味剂的水和饮料，从味觉和心理层面都对这些甜甜的味道产生了依赖。久而久之，你需要同等强度的甜味心里才得到满足。因此，水果的弱甜味对你来说已经远远不够了，你甚至连菜也不怎么吃了。可你忘了除了甜味，你还需要其他营养的呀，你的膳食质量在持续走低啊！再说了，甜味剂不一定一味的安全。我以为之前的木糖醇已经给了你一点小警告，没想到你根本不放心上。像甜蜜素，就是食品添加剂里经常使用的甜味剂，研究发现如果经常食用超标，就会对人的肝脏和神经系统造成严重的危害。虽然三氯蔗糖作为食品添加剂在体内不会被代谢，也不会引起糖尿病等疾病，但是过量食用三氯蔗糖，可能会干预消化酶与肠内细菌，从而导致肠炎症[12,13]。我其实并不想说这些，毕竟没有什么东西是完美无缺的。因为怕你对我们甜味剂有不好的印象，认为我们甜味剂就是不好的，会伤害你们，所以一直向你展示我们的好，却没想到让你迷失在了甜味的牢笼中。所有事情都是过犹不及，以前你沉迷食糖，现在迷恋甜味剂，一切的源头都是因为你控制不了自己的欲望！”他望着甜味剂小姐悲伤的脸庞，慢慢地低下了自己的头。

房间一下子陷入了安静。甜味剂小姐又慢慢说道：“其实我也不能一味怪你，是我自己没有注意到。人工甜味剂本身能量极低或者不含能量，在限值范围内合理添加人工甜味剂是安全的，但超量使用，也会对人们造成巨大的安全隐患[14]。很多科学家之前就报道过于长期食用过量甜味剂可能会增加食欲，刺激脑部，让大脑认为摄入的糖分不足以满足生理需求，从而需要通过其他渠道摄入更多的糖分[15]，但是我没有想到你会长期过量摄入甜味剂，所以说终究还是我害了你啊。”

5 自新之路，甜蜜与共

年轻人反驳道：“才不是这样，你并没有错，你们的存在让糖尿病人或者像我们这样高血糖的人都能尝到甜味，让我们的生活仍然能够甜蜜。但是没有谁是完美无缺的，你们给我们带来了好处。而我们应该去规避这个风险的，但我们克制不住自己的欲望，一味追求甜味，却忘记了生活本不应该只有甜！这些不能怪罪到你的头上，你并没有错。你一心一意为了我们这些高血糖的病人，怎么能否定自己存在的意义呢？”

“可是我本来答应你的父母帮助你降低对糖的依赖，但是却没有做到。”

“我已经明白你们的良苦用心了，也意识到很多事情都是过犹不及的。我一定不会再偷偷吃甜味剂了，就按照你说的那个方法，我们慢慢把甜味减下来，不过我们可以经常换一下甜味剂吗？这样，我就可以认识到更多的你们，更加了解你们。”

日子一天天过去，甜味剂小姐看着年轻人渐渐不再那么依赖甜味了，但是他的生活依旧过得甜蜜，健康生活让他也逐渐意气风发。甜味剂小姐心想，是时候走了，她相信年轻人之后不会再沉迷糖、沉迷甜味，而她也看到自己依旧存在不足，她打算去同那些科研人员一起，与他们共同进步，成为对人体更为有益的甜味剂，去帮助更多的高血糖/糖尿病患者！