李正鈺 隋佳怡 周思遠(yuǎn) 張宇鑫 李傲強(qiáng) 馮洲靜
摘要:隨著我國對蔗糖需求量的不斷增加,三氯蔗糖已成為我國應(yīng)用最廣的優(yōu)質(zhì)甜品添加劑。文章通過查閱文獻(xiàn)和市場調(diào)研,梳理三氯蔗糖的生物學(xué)特性、對人體健康的作用、在乳制品、烘焙食品和飲品中的應(yīng)用概況及食品中檢測三氯蔗糖的方法,旨在為三氯蔗糖的進(jìn)一步利用提供可行性建議。以蔗糖為原料制成的三氯蔗糖是一種白色顆粒狀,易溶于水、甲醇和乙醇,且無熱量、無毒副作用,以及對光、熱和pH穩(wěn)定性較高并具有優(yōu)良功能特點(diǎn)、對人體健康無不可逆作用的甜味劑,可為人體提供抗氧化物質(zhì),有利于減肥和降低膽固醇,已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代食品、飲品和醫(yī)藥等生產(chǎn)領(lǐng)域。作為一類重要的食品添加劑,三氯蔗糖已在100多個國家和地區(qū)應(yīng)用,其中,在乳制品中可代替蔗糖補(bǔ)充甜味,生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的低糖乳酸,在干酪生產(chǎn)過程中應(yīng)用有利于產(chǎn)品烘干,在乳制品片劑加工過程中應(yīng)用可提高牛初乳片和奶片產(chǎn)品的營養(yǎng)性能;在烘焙食品生產(chǎn)過程中應(yīng)用可改善產(chǎn)品的烘焙品質(zhì);在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用可降低飲品的熱量??焖?、準(zhǔn)確測定食品中三氯蔗糖含量的方法主要有液—質(zhì)聯(lián)用法和高效液相色譜法(HPLC)。針對三氯蔗糖應(yīng)用廣泛但存在市場不穩(wěn)定和消費(fèi)者認(rèn)可度低的問題,建議在使用三氯蔗糖過程中應(yīng)加大對其安全性的檢驗力度,嚴(yán)格遵守食品添加劑相關(guān)規(guī)定,依照相關(guān)食品使用標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制其添加量,保障食用安全。
關(guān)鍵詞:三氯蔗糖;應(yīng)用概況;檢測方法;可行性建議
中圖分類號:TS202.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:2095-820X(2024)01-0022-05
0 引言
三氯蔗糖也稱蔗糖素,是以蔗糖為原料加工而成的新型氯化衍生物,呈白色顆粒狀,無臭,無吸濕性,易溶于水、甲醇和乙醇等,其甜味純正,口感清新自然,甜度是蔗糖的600~700倍[1],無后苦味、無熱量、無毒副作用,光、熱和pH穩(wěn)定性均較高[2],具有優(yōu)良的功能特點(diǎn)、生物特性和保健作用。作為理想的代糖物質(zhì),食用三氯蔗糖可極大降低人體糖分?jǐn)z入量,具有降低高血糖、高血脂發(fā)病率及滿足口感的特性,符合當(dāng)代社會對健康安全飲食的追求。作為非營養(yǎng)性強(qiáng)力甜味劑,三氯蔗糖的穩(wěn)定性極強(qiáng),其結(jié)晶體在干燥室溫(20 ℃)條件下可儲存4年,其水溶液在正常室溫及軟飲料的pH范圍內(nèi)可穩(wěn)定儲藏1年不發(fā)生質(zhì)變。三氯蔗糖的甜度隨溶液濃度的變化而發(fā)生變化[1],食品加工過程中,溶液濃度越高,所得產(chǎn)品甜度越高,但甜而不膩且無反酸現(xiàn)象。在食品或飲品中添加三氯蔗糖,還具有掩蓋酒味[3]和苦澀味、淡化酸味和咸味及增強(qiáng)部分食品中辛辣味和奶香味的作用,使得食品味道更純正,食品適口性和食用價值得到改善[4]。三氯蔗糖具有極大的市場優(yōu)勢,對于食品或飲品生產(chǎn)企業(yè)來說,高倍甜味劑的應(yīng)用可極大影響企業(yè)的整體發(fā)展趨勢。近幾年來,三氯蔗糖在同類甜味劑中脫穎而出,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,產(chǎn)品種類豐富,產(chǎn)量不斷上升。我國擁有世界上產(chǎn)量較大的三氯蔗糖生產(chǎn)機(jī)構(gòu),可滿足國內(nèi)消費(fèi)者需求,隨著人們對健康飲食關(guān)注度的不斷提高及食品加工技術(shù)的不斷進(jìn)步,市場對三氯蔗糖的需求將持續(xù)增長,生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低,其發(fā)展?jié)摿Ω薮?。文章從三氯蔗糖的生物學(xué)特性、對人體健康的作用、在乳制品、烘焙食品和飲料中的應(yīng)用概況、在食品中的檢測方法(液—質(zhì)聯(lián)用法和高效液相色譜法)及在應(yīng)用上的可行性建議等方面進(jìn)行梳理,旨在為三氯蔗糖的進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論依據(jù)。
1 三氯蔗糖的性能
1.1 生物學(xué)特性
三氯蔗糖進(jìn)入人體后不參與各項代謝活動,其熱量值為零,人體消化系統(tǒng)對其無吸收作用[5],基本上隨著尿液和糞便排出。1998年,經(jīng)美國食品藥品管理局(FDA)審核認(rèn)證,三氯蔗糖可作為甜味劑應(yīng)用于各種食品制作過程,由于其對人體血液中的葡萄糖含量無明顯影響,因此認(rèn)為三氯蔗糖對糖尿病人群友好,可作為糖尿病人群的專用甜味代替品。此外,多數(shù)糖類物質(zhì)可被鏈球菌利用而危害口腔健康引發(fā)口腔疾病,而三氯蔗糖對齲齒病菌無利用價值,因此可減少口腔中病菌的產(chǎn)生,維持口腔pH穩(wěn)定,從而降低病菌細(xì)胞在牙齒表面黏附與繁殖,發(fā)揮抗齲齒作用[6],達(dá)到保護(hù)口腔健康的目的。已有研究表明,相對于其他可食用糖類物質(zhì),三氯蔗糖的使用量可擴(kuò)大到正常用量的百倍以上且對人體無明顯毒副作用,對人體健康無不可逆作用,確認(rèn)三氯蔗糖為安全級添加物[7]。
1.2 對人體健康的作用
首先,三氯蔗糖具有抗氧化作用,可為人體提供抗氧化物質(zhì),減少自由基的產(chǎn)生及其對人體的損害作用。其次,日常生活中人體攝入的多余糖類會轉(zhuǎn)化為引發(fā)心腦血管疾病的風(fēng)險因素甘油三酯,而三氯蔗糖有助于控制體重,有利于減肥,對與肥胖相關(guān)的多種疾病,如2型糖尿病和多囊卵巢綜合征產(chǎn)生積極影響。此外,三氯蔗糖中含有的甜菜糖可用以降低膽固醇,防止胰島素含量過高,同時對人體的饑餓感無影響,有助于降低老年人群心血管疾病和中風(fēng)的發(fā)病率。但也有研究表明,過量食用三氯蔗糖會導(dǎo)致人體腸道菌群失衡,腸胃不適,降低藥物療效,如添加三氯蔗糖會使小鼠誘發(fā)肝臟炎癥[8]。中國營養(yǎng)學(xué)會建議應(yīng)科學(xué)合理食用三氯蔗糖,使其對人體健康的作用最大化,具體使用量控制在15.0 mg/(kg·d)以下為宜[9]。
2 三氯蔗糖在食品中的應(yīng)用
糖類是人們?nèi)粘I钪斜夭豢缮俚奈镔|(zhì)。三氯蔗糖作為新型甜味劑保留了其他糖類在供能、維持血糖和維持機(jī)體運(yùn)作等方面的優(yōu)勢,且無其他糖類甜度小和熱量高的缺陷,食用安全性較高,在實際生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn),可根據(jù)不同食品的生產(chǎn)需求,在食品加工過程的任何環(huán)節(jié)均可添加,且操作便利[10]。添加三氯蔗糖的食品口感和風(fēng)味均得到極大改善,且因三氯蔗糖不參與人體代謝,有助于預(yù)防人類糖尿病、肥胖癥和心血管疾?。?]。三氯蔗糖作為食品添加劑的應(yīng)用歷史已達(dá)100多年,并已在100多個國家和地區(qū)應(yīng)用,目前應(yīng)用三氯蔗糖的常見食品主要有乳制品、飲料和烘焙品等。
2.1 在乳制品中的應(yīng)用
牛奶經(jīng)發(fā)酵、調(diào)味和殺菌得到乳制品,在保留牛奶營養(yǎng)成分的同時其風(fēng)味得到改善。常見的乳飲料一般情況下通過添加蔗糖調(diào)節(jié)風(fēng)味,但有導(dǎo)致齲齒和糖尿病發(fā)生的風(fēng)險。以三氯蔗糖代替蔗糖補(bǔ)充乳制品的甜味,可生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的低糖乳酸,在干酪生產(chǎn)過程中添加三氯蔗糖有利于產(chǎn)品烘干且無不良風(fēng)味產(chǎn)生[11]。同時,在乳制品片劑加工過程中使用三氯蔗糖,可提高牛初乳片和奶片產(chǎn)品的營養(yǎng)性能,糖分降低達(dá)20%,添加三氯蔗糖同時聯(lián)合功能性低聚糖生產(chǎn)的乳制品對“三高”人群十分友好[9]。姜維強(qiáng)[12]研究表明,在酸奶中添加三氯蔗糖,三氯蔗糖無能量及食用安全指數(shù)高的特性可滿足酸奶保健功效需求,同時甜度高和造價低有助于酸奶生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本,在酸奶生產(chǎn)中具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。
2.2 在烘焙食品中的應(yīng)用
三氯蔗糖綜合性能優(yōu)于甜蜜素、阿斯巴甜和安賽蜜等甜味劑,因此三氯蔗糖在烘焙食品中廣泛使用[13]。在烘焙食品的生產(chǎn)過程中添加三氯蔗糖,可改善產(chǎn)品烘焙品質(zhì),在pH為3的狀態(tài)下,三氯蔗糖在1年內(nèi)流失率僅為2%左右[14],說明添加三氯蔗糖不會引起保質(zhì)期內(nèi)的烘焙產(chǎn)品口感風(fēng)味發(fā)生明顯變化。在生產(chǎn)烘焙食品時,三氯蔗糖對發(fā)酵過程無不良影響,對發(fā)酵菌(酵母菌)菌群無抑制作用,且相對于其他甜味劑用量顯著減少[15]。已有研究證實,同時食用三氯蔗糖和麥芽糊精時,人體的代謝狀況會受到影響,但單獨(dú)攝入三氯蔗糖對人體不會產(chǎn)生代謝損傷[16],因此,烘焙食品生產(chǎn)過程中添加三氯蔗糖時應(yīng)避免同時添加其他碳水化合物。
2.3 在飲料中的應(yīng)用
三氯蔗糖的穩(wěn)定性特征適用于飲料生產(chǎn)。三氯蔗糖不易與其他成分發(fā)生反應(yīng),在飲料生產(chǎn)過程中不會影響飲料的口味、色澤和透明度;在高溫環(huán)境下不易質(zhì)變分解,耐熱性極好。趙蕓[17]分析三氯蔗糖在果汁飲料中的應(yīng)用現(xiàn)狀,利用感官評定方法檢測3種三氯蔗糖的特點(diǎn),探究其與蔗糖的相對甜度差異,結(jié)果表明,泰萊品牌三氯蔗糖的特性與蔗糖最相似,利用排序法測定該品牌三氯蔗糖的甜度相當(dāng)于蔗糖的600倍,在果汁生產(chǎn)中對蔗糖的最佳代替比例為20%時,可降低24%的熱量,能滿足產(chǎn)品的上市和銷售需求。目前,三氯蔗糖應(yīng)用于多種飲料生產(chǎn)的發(fā)展勢頭迅猛[18],具有較大的市場開發(fā)潛力。
3 食品中三氯蔗糖的檢測方法
三氯蔗糖在食品中的含量決定了食品的營養(yǎng)功能、口感品質(zhì)和商品價值,與食用人群的健康息息相關(guān),為確保食品的安全性和質(zhì)量,對食品中的三氯蔗糖進(jìn)行檢測十分必要。已有研究表明,飲料、調(diào)味品及少數(shù)保健食品中三氯蔗糖的檢測多利用液—質(zhì)聯(lián)用法[19]和高效液相色譜法[20],其中高效液相色譜法的主要檢測儀器為示差檢測器(RID)和蒸發(fā)光檢測器(ELSD)。該2種方法均可快速、準(zhǔn)確測定不同食品中的三氯蔗糖含量,對食品質(zhì)量監(jiān)控具有重要意義。
3.1 液—質(zhì)聯(lián)用法
液—質(zhì)聯(lián)用法結(jié)合了質(zhì)譜技術(shù)與色譜技術(shù),高效靈敏,可根據(jù)檢測樣品的差異調(diào)整參數(shù)和技術(shù),有助于獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù),在生物醫(yī)藥、食品安全和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用[21]。周玉等[22]建立的液—質(zhì)聯(lián)用儀測定白酒中三氯蔗糖含量方法,采用直接進(jìn)樣,樣品注入質(zhì)譜儀中分別通過離子模式和惰性氣體氮?dú)夤舻玫揭患壓投壻|(zhì)譜圖,并獲得相應(yīng)的子離子,通過優(yōu)化質(zhì)譜條件使監(jiān)測離子豐度和信號達(dá)到最佳狀態(tài),結(jié)果顯示,在檢測范圍內(nèi)線性良好,相對于國標(biāo)檢測方法檢出限更低,對白酒中三氯蔗糖的定性定量檢測效果良好。姜薇等[23]采用三重四極桿液—質(zhì)聯(lián)用儀同時上機(jī)檢測腌菜中的紐甜和三氯蔗糖含量,統(tǒng)一前處理方法,峰位平穩(wěn)清晰且無雜峰,二者回收率均在80%~120%,符合檢測要求。呂謙[24]建立的液—質(zhì)聯(lián)用分析白酒中微量甜蜜素方法,以甲醇和水為流動相,利用多反應(yīng)方式檢測,重復(fù)性良好且方法快捷,無假陽性現(xiàn)象,可滿足監(jiān)管部門的檢驗需求,提供的參考數(shù)據(jù)可靠。
3.2 高效液相色譜法—示差檢測器(HPLC-RID)
李桑等[25]以甲醇∶0.125%磷酸氫二鉀=40∶60(V∶V)為流動相,流速0.8 mL/min,利用高效液相色譜法結(jié)合C18反相色譜柱和示差折光檢測器檢測飲料中三氯蔗糖的含量,結(jié)果表示,三氯蔗糖與峰面積具有良好的相關(guān)性;改善儀器分析條件并進(jìn)行多次測定,優(yōu)化流動相和流動速度,提前試驗過程的出峰時間,從而使得試驗峰面積相對于國標(biāo)方法的響應(yīng)值顯著提高,操作穩(wěn)定性和檢測效率得到提升,靈敏度和準(zhǔn)確度均滿足日常分析需求,精密度良好;相對于以純水為流動相,雖然配置難度有所提高,但試劑的浪費(fèi)率極大降低,回收率上升,減少了水性色譜柱的損傷,色譜柱使用壽命得到延長。李勇[26]利用高效液相色譜—示差折光檢測法測定果凍中三氯蔗糖含量的波動度,通過建立數(shù)學(xué)模型,引入三氯蔗糖濃度、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合和測量重復(fù)性等變量,結(jié)果檢測出果凍中三氯蔗糖含量為0.0484 ?g/kg,95%置信水平上不確定度為0.0050 ?g/kg;在不矯正回收率的前提下開展多次試驗檢測三氯蔗糖含量,發(fā)現(xiàn)高效液相色譜儀和試驗重復(fù)性對試驗結(jié)果具有顯著作用,同時,通過改變標(biāo)準(zhǔn)物濃度引入量對試驗結(jié)果也產(chǎn)生明顯影響。因此,保證試驗環(huán)境溫度恒定不變,檢查維護(hù)試驗設(shè)備以確保其精密度和使用穩(wěn)定性,可提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。趙云龍[27]利用高效液相色譜—示差折光檢測法,優(yōu)化色譜條件,確定流動相為乙腈∶水=20∶80(V/V),流速1.0 mL/min,柱溫與示差檢測池溫度均為35 ℃,進(jìn)樣量20.0 ?L,結(jié)果從白酒樣品中未檢測出三氯蔗糖,說明三氯蔗糖的使用符合相關(guān)食品添加劑安全使用標(biāo)準(zhǔn)??梢?,HPLC-RID方法適用于大批次三氯蔗糖含量的高效測定。
3.3 高效液相色譜法—蒸發(fā)光檢測器(HPLC-ELSD)
蒸發(fā)光檢測器靈敏度較高,使用過程中要求配置高壓氮?dú)?,一般情況下樣品的基質(zhì)較復(fù)雜時多應(yīng)用蒸發(fā)光檢測器結(jié)合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行三氯蔗糖含量測定[28]。梁桂娟等[29]建立的高效液相—蒸發(fā)光散射檢測器測定醬油和配制酒中三氯蔗糖含量方法,通過調(diào)整其參數(shù),使基線平穩(wěn),同時使設(shè)備靈敏度提升至最高,最終確定霧化參數(shù)為:氣流量2.9 L/min,漂移管溫度106 ℃;該方法檢測食品中三氯蔗糖含量高效可靠,在企業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)檢應(yīng)用中具有較高的科學(xué)性。韓秋珍和周芳梅[30]開展高效液相—蒸發(fā)光散射檢測器檢測蛋白粉中三氯蔗糖含量研究,以乙腈和水為流動相,選擇梯度洗脫將分析物與雜質(zhì)分離,經(jīng)定量和定性分析,結(jié)果顯示三氯蔗糖含量在5.0~100.0 ?g/mL呈線性關(guān)系;該方法簡化了試驗處理過程,對蛋白粉中三氯蔗糖含量測定具有更高的實用性和針對性。王麗蘭[31]建立的一種快速、高效檢測泡菜中三氯蔗糖方法,泡菜樣品經(jīng)過乙醇超聲提取后進(jìn)行濃縮、復(fù)溶和過濾,所得濾液進(jìn)入高效液相色譜儀,經(jīng)過分離后利用蒸發(fā)光散射檢測器進(jìn)行測定,節(jié)省固相萃取步驟,滿足了企業(yè)生產(chǎn)的批量檢測需求。李加輝等[32]開展發(fā)酵乳中三氯蔗糖含量檢測方法改進(jìn)研究,利用乙酸沉淀蛋白法進(jìn)行沉淀分離,結(jié)合HPLC-DAD法檢測發(fā)酵乳中三氯蔗糖含量,以檢出限、準(zhǔn)確性和重復(fù)性為研究方向,通過優(yōu)化試驗條件,使有機(jī)試劑節(jié)約量達(dá)50%,降低了試驗操作難度,節(jié)省試驗時間,取得高效、靈敏和低成本的檢測效果。HPLC-DAD法測定食品中三氯蔗糖含量具有一定優(yōu)勢,可進(jìn)一步推廣使用。
4 結(jié)語
傳統(tǒng)食品制作中多以蔗糖和果糖作為添加劑,隨著人們健康飲食觀念的不斷完善,應(yīng)用以三氯蔗糖為代表的高甜度、低熱量新型甜味添加劑趨勢明顯。作為全球公認(rèn)的食品添加劑,三氯蔗糖雖然應(yīng)用廣泛,但也存在市場不穩(wěn)定和消費(fèi)者認(rèn)可度低的問題。隨著我國人民生活水平的不斷提高,食用糖類的消費(fèi)量將逐年上升,因此,在使用三氯蔗糖過程中應(yīng)加大對其安全性的檢驗力度,相關(guān)部門慎重采取措施,嚴(yán)格遵守食品添加劑相關(guān)規(guī)定,全面提升安全水平,以達(dá)到滿足多方面需求同時保障民生健康的目標(biāo)。未來三氯蔗糖作為健康的理想代糖,在以下兩方面發(fā)展空間巨大:(1)三氯蔗糖具有抗菌效果,將其與中藥復(fù)配可掩蓋中藥的苦澀味道,因此,三氯蔗糖可在醫(yī)藥方面作為新藥研發(fā)的先導(dǎo)化合物;(2)三氯蔗糖可用于甜品和保健品開發(fā),為改善肥胖和高血糖人群飲食習(xí)慣提供幫助,以更好地調(diào)節(jié)身體機(jī)能,提高生活質(zhì)量。
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(責(zé)任編輯 思利華)