三氯蔗糖在食品中的应用概况及检测方法

2024-04-25李正钰隋佳怡周思远张宇鑫李傲强冯洲静

广西糖业 2024年1期

李正钰隋佳怡周思远张宇鑫李傲强冯洲静

摘要：随着我国对蔗糖需求量的不断增加，三氯蔗糖已成为我国应用最广的优质甜品添加剂。文章通过查阅文献和市场调研，梳理三氯蔗糖的生物学特性、对人体健康的作用、在乳制品、烘焙食品和饮品中的应用概况及食品中检测三氯蔗糖的方法，旨在为三氯蔗糖的进一步利用提供可行性建议。以蔗糖为原料制成的三氯蔗糖是一种白色颗粒状，易溶于水、甲醇和乙醇，且无热量、无毒副作用，以及对光、热和pH稳定性较高并具有优良功能特点、对人体健康无不可逆作用的甜味剂，可为人体提供抗氧化物质，有利于减肥和降低胆固醇，已广泛应用于现代食品、饮品和医药等生产领域。作为一类重要的食品添加剂，三氯蔗糖已在100多个国家和地区应用，其中，在乳制品中可代替蔗糖补充甜味，生产出品质优良的低糖乳酸，在干酪生产过程中应用有利于产品烘干，在乳制品片剂加工过程中应用可提高牛初乳片和奶片产品的营养性能；在烘焙食品生产过程中应用可改善产品的烘焙品质；在果汁生产中应用可降低饮品的热量。快速、准确测定食品中三氯蔗糖含量的方法主要有液—质联用法和高效液相色谱法（HPLC）。针对三氯蔗糖应用广泛但存在市场不稳定和消费者认可度低的问题，建议在使用三氯蔗糖过程中应加大对其安全性的检验力度，严格遵守食品添加劑相关规定，依照相关食品使用标准严格控制其添加量，保障食用安全。

关键词：三氯蔗糖；应用概况；检测方法；可行性建议

中图分类号：TS202.3 文献标志码：A 文章编号：2095-820X（2024）01-0022-05

0 引言

三氯蔗糖也称蔗糖素，是以蔗糖为原料加工而成的新型氯化衍生物，呈白色颗粒状，无臭，无吸湿性，易溶于水、甲醇和乙醇等，其甜味纯正，口感清新自然，甜度是蔗糖的600～700倍［1］，无后苦味、无热量、无毒副作用，光、热和pH稳定性均较高［2］，具有优良的功能特点、生物特性和保健作用。作为理想的代糖物质，食用三氯蔗糖可极大降低人体糖分摄入量，具有降低高血糖、高血脂发病率及满足口感的特性，符合当代社会对健康安全饮食的追求。作为非营养性强力甜味剂，三氯蔗糖的稳定性极强，其结晶体在干燥室温（20 ℃）条件下可储存4年，其水溶液在正常室温及软饮料的pH范围内可稳定储藏1年不发生质变。三氯蔗糖的甜度随溶液浓度的变化而发生变化［1］，食品加工过程中，溶液浓度越高，所得产品甜度越高，但甜而不腻且无反酸现象。在食品或饮品中添加三氯蔗糖，还具有掩盖酒味［3］和苦涩味、淡化酸味和咸味及增强部分食品中辛辣味和奶香味的作用，使得食品味道更纯正，食品适口性和食用价值得到改善［4］。三氯蔗糖具有极大的市场优势，对于食品或饮品生产企业来说，高倍甜味剂的应用可极大影响企业的整体发展趋势。近几年来，三氯蔗糖在同类甜味剂中脱颖而出，应用范围不断扩大，产品种类丰富，产量不断上升。我国拥有世界上产量较大的三氯蔗糖生产机构，可满足国内消费者需求，随着人们对健康饮食关注度的不断提高及食品加工技术的不断进步，市场对三氯蔗糖的需求将持续增长，生产成本进一步降低，其发展潜力更巨大。文章从三氯蔗糖的生物学特性、对人体健康的作用、在乳制品、烘焙食品和饮料中的应用概况、在食品中的检测方法（液—质联用法和高效液相色谱法）及在应用上的可行性建议等方面进行梳理，旨在为三氯蔗糖的进一步开发利用提供理论依据。

1 三氯蔗糖的性能

1.1 生物学特性

三氯蔗糖进入人体后不参与各项代谢活动，其热量值为零，人体消化系统对其无吸收作用［5］，基本上随着尿液和粪便排出。1998年，经美国食品药品管理局（FDA）审核认证，三氯蔗糖可作为甜味剂应用于各种食品制作过程，由于其对人体血液中的葡萄糖含量无明显影响，因此认为三氯蔗糖对糖尿病人群友好，可作为糖尿病人群的专用甜味代替品。此外，多数糖类物质可被链球菌利用而危害口腔健康引发口腔疾病，而三氯蔗糖对龋齿病菌无利用价值，因此可减少口腔中病菌的产生，维持口腔pH稳定，从而降低病菌细胞在牙齿表面黏附与繁殖，发挥抗龋齿作用［6］，达到保护口腔健康的目的。已有研究表明，相对于其他可食用糖类物质，三氯蔗糖的使用量可扩大到正常用量的百倍以上且对人体无明显毒副作用，对人体健康无不可逆作用，确认三氯蔗糖为安全级添加物［7］。

1.2 对人体健康的作用

首先，三氯蔗糖具有抗氧化作用，可为人体提供抗氧化物质，减少自由基的产生及其对人体的损害作用。其次，日常生活中人体摄入的多余糖类会转化为引发心脑血管疾病的风险因素甘油三酯，而三氯蔗糖有助于控制体重，有利于减肥，对与肥胖相关的多种疾病，如2型糖尿病和多囊卵巢综合征产生积极影响。此外，三氯蔗糖中含有的甜菜糖可用以降低胆固醇，防止胰岛素含量过高，同时对人体的饥饿感无影响，有助于降低老年人群心血管疾病和中风的发病率。但也有研究表明，过量食用三氯蔗糖会导致人体肠道菌群失衡，肠胃不适，降低药物疗效，如添加三氯蔗糖会使小鼠诱发肝脏炎症［8］。中国营养学会建议应科学合理食用三氯蔗糖，使其对人体健康的作用最大化，具体使用量控制在15.0 mg/（kg·d）以下为宜［9］。

2 三氯蔗糖在食品中的应用

糖类是人们日常生活中必不可少的物质。三氯蔗糖作为新型甜味剂保留了其他糖类在供能、维持血糖和维持机体运作等方面的优势，且无其他糖类甜度小和热量高的缺陷，食用安全性较高，在实际生产中已广泛应用于食品生产，可根据不同食品的生产需求，在食品加工过程的任何环节均可添加，且操作便利［10］。添加三氯蔗糖的食品口感和风味均得到极大改善，且因三氯蔗糖不参与人体代谢，有助于预防人类糖尿病、肥胖症和心血管疾病［9］。三氯蔗糖作为食品添加剂的应用历史已达100多年，并已在100多个国家和地区应用，目前应用三氯蔗糖的常见食品主要有乳制品、饮料和烘焙品等。

2.1 在乳制品中的应用

牛奶经发酵、调味和杀菌得到乳制品，在保留牛奶营养成分的同时其风味得到改善。常见的乳饮料一般情况下通过添加蔗糖调节风味，但有导致龋齿和糖尿病发生的风险。以三氯蔗糖代替蔗糖补充乳制品的甜味，可生产出品质优良的低糖乳酸，在干酪生产过程中添加三氯蔗糖有利于产品烘干且无不良风味产生［11］。同时，在乳制品片剂加工过程中使用三氯蔗糖，可提高牛初乳片和奶片产品的营养性能，糖分降低达20%，添加三氯蔗糖同时联合功能性低聚糖生产的乳制品对“三高”人群十分友好［9］。姜维强［12］研究表明，在酸奶中添加三氯蔗糖，三氯蔗糖无能量及食用安全指数高的特性可满足酸奶保健功效需求，同时甜度高和造价低有助于酸奶生产企业节约生产成本，在酸奶生产中具有一定的应用优势。

2.2 在烘焙食品中的应用

三氯蔗糖综合性能优于甜蜜素、阿斯巴甜和安赛蜜等甜味剂，因此三氯蔗糖在烘焙食品中广泛使用［13］。在烘焙食品的生产过程中添加三氯蔗糖，可改善产品烘焙品质，在pH为3的状态下，三氯蔗糖在1年内流失率仅为2%左右［14］，说明添加三氯蔗糖不会引起保质期内的烘焙产品口感风味发生明显变化。在生产烘焙食品时，三氯蔗糖对发酵过程无不良影响，对发酵菌（酵母菌）菌群无抑制作用，且相对于其他甜味剂用量显著减少［15］。已有研究证实，同时食用三氯蔗糖和麦芽糊精时，人体的代谢状况会受到影响，但单独摄入三氯蔗糖对人体不会产生代谢损伤［16］，因此，烘焙食品生产过程中添加三氯蔗糖时应避免同时添加其他碳水化合物。

2.3 在饮料中的应用

三氯蔗糖的稳定性特征适用于饮料生产。三氯蔗糖不易与其他成分发生反应，在饮料生产过程中不会影响饮料的口味、色泽和透明度；在高温环境下不易质变分解，耐热性极好。赵芸［17］分析三氯蔗糖在果汁饮料中的应用现状，利用感官评定方法检测3种三氯蔗糖的特点，探究其与蔗糖的相对甜度差异，结果表明，泰莱品牌三氯蔗糖的特性与蔗糖最相似，利用排序法测定该品牌三氯蔗糖的甜度相当于蔗糖的600倍，在果汁生产中对蔗糖的最佳代替比例为20%时，可降低24%的热量，能满足产品的上市和销售需求。目前，三氯蔗糖应用于多种饮料生产的发展势头迅猛［18］，具有较大的市场开发潜力。

3 食品中三氯蔗糖的检测方法

三氯蔗糖在食品中的含量决定了食品的营养功能、口感品质和商品价值，与食用人群的健康息息相关，为确保食品的安全性和质量，对食品中的三氯蔗糖进行检测十分必要。已有研究表明，饮料、调味品及少数保健食品中三氯蔗糖的检测多利用液—质联用法［19］和高效液相色谱法［20］，其中高效液相色谱法的主要檢测仪器为示差检测器（RID）和蒸发光检测器（ELSD）。该2种方法均可快速、准确测定不同食品中的三氯蔗糖含量，对食品质量监控具有重要意义。

3.1 液—质联用法

液—质联用法结合了质谱技术与色谱技术，高效灵敏，可根据检测样品的差异调整参数和技术，有助于获得高质量数据，在生物医药、食品安全和环境监测等领域发挥着重要作用［21］。周玉等［22］建立的液—质联用仪测定白酒中三氯蔗糖含量方法，采用直接进样，样品注入质谱仪中分别通过离子模式和惰性气体氮气攻击得到一级和二级质谱图，并获得相应的子离子，通过优化质谱条件使监测离子丰度和信号达到最佳状态，结果显示，在检测范围内线性良好，相对于国标检测方法检出限更低，对白酒中三氯蔗糖的定性定量检测效果良好。姜薇等［23］采用三重四极杆液—质联用仪同时上机检测腌菜中的纽甜和三氯蔗糖含量，统一前处理方法，峰位平稳清晰且无杂峰，二者回收率均在80%～120%，符合检测要求。吕谦［24］建立的液—质联用分析白酒中微量甜蜜素方法，以甲醇和水为流动相，利用多反应方式检测，重复性良好且方法快捷，无假阳性现象，可满足监管部门的检验需求，提供的参考数据可靠。

3.2 高效液相色谱法—示差检测器（HPLC-RID）

李桑等［25］以甲醇∶0.125%磷酸氢二钾=40∶60（V∶V）为流动相，流速0.8 mL/min，利用高效液相色谱法结合C18反相色谱柱和示差折光检测器检测饮料中三氯蔗糖的含量，结果表示，三氯蔗糖与峰面积具有良好的相关性；改善仪器分析条件并进行多次测定，优化流动相和流动速度，提前试验过程的出峰时间，从而使得试验峰面积相对于国标方法的响应值显著提高，操作稳定性和检测效率得到提升，灵敏度和准确度均满足日常分析需求，精密度良好；相对于以纯水为流动相，虽然配置难度有所提高，但试剂的浪费率极大降低，回收率上升，减少了水性色谱柱的损伤，色谱柱使用寿命得到延长。李勇［26］利用高效液相色谱—示差折光检测法测定果冻中三氯蔗糖含量的波动度，通过建立数学模型，引入三氯蔗糖浓度、标准曲线拟合和测量重复性等变量，结果检测出果冻中三氯蔗糖含量为0.0484 ?g/kg，95%置信水平上不确定度为0.0050 ?g/kg；在不矫正回收率的前提下开展多次试验检测三氯蔗糖含量，发现高效液相色谱仪和试验重复性对试验结果具有显著作用，同时，通过改变标准物浓度引入量对试验结果也产生明显影响。因此，保证试验环境温度恒定不变，检查维护试验设备以确保其精密度和使用稳定性，可提高检测结果的准确度。赵云龙［27］利用高效液相色谱—示差折光检测法，优化色谱条件，确定流动相为乙腈∶水=20∶80（V/V），流速1.0 mL/min，柱温与示差检测池温度均为35 ℃，进样量20.0 ?L，结果从白酒样品中未检测出三氯蔗糖，说明三氯蔗糖的使用符合相关食品添加剂安全使用标准。可见，HPLC-RID方法适用于大批次三氯蔗糖含量的高效测定。

3.3 高效液相色谱法—蒸发光检测器（HPLC-ELSD）

蒸发光检测器灵敏度较高，使用过程中要求配置高压氮气，一般情况下样品的基质较复杂时多应用蒸发光检测器结合基质标准曲线进行三氯蔗糖含量测定［28］。梁桂娟等［29］建立的高效液相—蒸发光散射检测器测定酱油和配制酒中三氯蔗糖含量方法，通过调整其参数，使基线平稳，同时使设备灵敏度提升至最高，最终确定雾化参数为：气流量2.9 L/min，漂移管温度106 ℃；该方法检测食品中三氯蔗糖含量高效可靠，在企业生产和质检应用中具有较高的科学性。韩秋珍和周芳梅［30］开展高效液相—蒸发光散射检测器检测蛋白粉中三氯蔗糖含量研究，以乙腈和水为流动相，选择梯度洗脱将分析物与杂质分离，经定量和定性分析，结果显示三氯蔗糖含量在5.0～100.0 ?g/mL呈线性关系；该方法简化了试验处理过程，对蛋白粉中三氯蔗糖含量测定具有更高的实用性和针对性。王丽兰［31］建立的一种快速、高效检测泡菜中三氯蔗糖方法，泡菜样品经过乙醇超声提取后进行浓缩、复溶和过滤，所得滤液进入高效液相色谱仪，经过分离后利用蒸发光散射检测器进行测定，节省固相萃取步骤，满足了企业生产的批量检测需求。李加辉等［32］开展发酵乳中三氯蔗糖含量检测方法改进研究，利用乙酸沉淀蛋白法进行沉淀分离，结合HPLC-DAD法检测发酵乳中三氯蔗糖含量，以检出限、准确性和重复性为研究方向，通过优化试验条件，使有机试剂节约量达50%，降低了试验操作难度，节省试验时间，取得高效、灵敏和低成本的检测效果。HPLC-DAD法测定食品中三氯蔗糖含量具有一定优势，可进一步推广使用。

4 结语

传统食品制作中多以蔗糖和果糖作为添加剂，随着人们健康饮食观念的不断完善，应用以三氯蔗糖为代表的高甜度、低热量新型甜味添加剂趋势明显。作为全球公认的食品添加剂，三氯蔗糖虽然应用广泛，但也存在市场不稳定和消费者认可度低的问题。随着我国人民生活水平的不断提高，食用糖类的消费量将逐年上升，因此，在使用三氯蔗糖过程中应加大对其安全性的检验力度，相关部门慎重采取措施，严格遵守食品添加剂相关规定，全面提升安全水平，以达到满足多方面需求同时保障民生健康的目标。未来三氯蔗糖作为健康的理想代糖，在以下两方面发展空间巨大：（1）三氯蔗糖具有抗菌效果，将其与中药复配可掩盖中药的苦涩味道，因此，三氯蔗糖可在医药方面作为新药研发的先导化合物；（2）三氯蔗糖可用于甜品和保健品开发，为改善肥胖和高血糖人群饮食习惯提供帮助，以更好地调节身体机能，提高生活质量。

参考文献：

［1］ Baird I，Shephard N，Merritt R，et al. Repeated dose study of sucralose tolerance in human subjects［J］. Food and Chemical Toxicology，2000，38：123-129.

［2］肖燕，向秋平，李慧敏. 食品中三氯蔗糖的测定方法改进［J］. 食品工业，2019，40（9）：249-252.

［3］梁莹，崔炳群，蒋启国，等. 三氯蔗糖在青梅果酒中的应用［J］. 中国食品添加剂，2008（6）：123-126.

［4］袁文月，乔国桂，王雷. 三氯蔗糖特性与应用探讨［J］. 食品安全导刊，2019（24）：78.

［5］张玉，吴慧明，徐丽红，等. 三氯蔗糖的安全性研究进展［J］. 食品工业科技，2011，32（11）：472-474.

［6］ Wood S，John B，Hawkins D. The pharmacokinetics and metabolism of sucralose in the dog［J］. Food and Che-mical Toxicology，2000，38：99-106.

［7］阮光锋. 三氯蔗糖的安全性解读［J］. 饮料工业，2016，19（1）：73.

［8］ Bian X，Chi L，Gao B，et al. Gut microbiome response to sucralose and its potential role in inducing liver inflammation in mice［J］. Frontiers in Physiology，2017：84-87.

［9］李新玲. 三氯蔗糖的特性及其在乳制品中的應用［J］. 中国奶牛，2013（17）：55-56.

［10］康维民. 三氯蔗糖的特性及在食品加工中的应用［J］. 中国食品添加剂，2002（2）：78-80.

［11］杨婉霜，高婷婷，韩婉莹. 三氯蔗糖在食品中的应用［J］. 现代食品，2016（7）：5-6.

［12］姜维强. 三氯蔗糖在酸奶生产中的应用［J］. 化工设计通讯，2016，42（12）：65.

［13］刘浩. 三氯蔗糖在烘焙食品中应用存在的问题及解决方法［J］. 山西化工，2023，43（10）：104-106.

［14］陈璐莹，刘亚攀，冉雪琴，等. 紫外衍生—高效液相色谱法测定保健食品和饮料中的三氯蔗糖［J］. 四川大学学报（医学版），2014，45（5）：836-838.

［15］吴红英，鲍宗必，张治国，等. 甜味剂三氯蔗糖合成法的最新进展［J］. 化工进展，2016，35（1）：227-238.

［16］麻静，刘伟，Karen J，等. 三氯蔗糖对健康受试者肠促胰素分泌、胃排空速度及餐后血糖的影响［C］//中华医学会第十二次全国内分泌学学术会议论文汇编. 北京：中华医学会内分泌学分会，2013.

［17］赵芸. 三氯蔗糖在果汁饮料中的应用［D］. 北京：北京农学院，2016.

［18］黄文，贝惠玲，黄建蓉，等. 三氯蔗糖的特性及其在罐头和饮料中的应用［J］. 中国食品添加剂，2003（6）：85-87.

［19］甘宾宾，汤艳荣，梁川. HPLC法测定食品中三氯蔗糖［J］. 化工技术与开发，2008（8）：31-32.

［20］方光伟，何建仁，陈忍，等. 高效液相色谱—蒸发光散射检测法同时测定食品中9种甜味剂［J］. 食品安全质量检测学报，2017，8（12）：4741-4746.