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膳食纤维聚葡萄糖的功能及其在食品中应用
摘要
:
功能 性食品是
21
世纪食品的主流，
膳食纤维也成为保健食品的功能成分之一
,< br>水溶性膳食纤维聚葡萄糖作为一种作用和性能最好的膳食纤维之一
,
近年来得到
快速发展
,
它可用于各种食品的纤维强化
,
取代食品中的糖和脂肪
,
改善食品的质
构和口感。因此在众多食品、饮料、保健食品中得到越来越广泛的应用。本文综< br>述了水溶性膳食纤维聚葡萄糖的功能及其在食品中应用。
关键词
:
水溶性膳食纤维、聚葡萄糖、生产工艺、特性、功能、应用
前言
聚葡萄糖
(Polydextrose),
是一种水溶性膳食 纤维。与不溶性膳食纤维相比
,
聚葡萄糖有更多的保健功能和加工优势。聚葡萄糖因其具有低热 量、稳定、极高
耐受性等特性的特殊碳水化合物
,
还具有益生元的特点。可广泛应用于 各种食品
中
,
尤其是低能量、高纤维等的功能性食品中。
< br>美国和日本对聚葡萄糖的研究起步比较早
,
作为添加剂或食品
,
聚葡萄 糖已被
广泛用于保健品、无糖糖果、乳制品、功能饮料、烘焙食品、胶体食品、沙拉酱
等食品中 。目前
,
国内除了将聚葡萄糖作为添加剂使用外
,
还有部分以聚葡萄糖为主的胶囊、冲剂以及片剂之类的产品。随着研究的深入和人们认识的加强
,
作为
膳 食纤维补充剂
,
聚葡萄糖必将会在功能性食品及饮料的开发当中发挥巨大的作
用。
１
.
聚葡萄糖简介
聚葡萄糖是
Pfizer
公司中心研究试验室的
HansRennhard
博士于
1975
年发明的 ，
产品几经改性推出市场后，商品名定为利体素(Litesse?)。
聚葡萄糖是随机交联的葡萄糖组成的多糖，系由葡萄糖和少量山梨醇、柠檬
酸经高温熔融缩聚而成。
这样所得的初级聚葡萄糖产品微酸、
无甜味、
水溶性好，
还含有少量的山梨醇 和柠檬酸，
但不太适用于大规模食品饮料的生产。
利体素
(
改
性聚葡 萄糖
)
则是由聚葡萄糖初级产品进一步深加工而来，产品的酸度、苦味由
此而减低，口 味与色泽得到了很大的改进。精炼聚葡萄糖
(
超级利体素
)
是进一步
去除游离葡萄糖并提炼而成的新产品，因其没有美拉德反应，溶液又无色无味，
产品的应用范围拓宽不少 。
由于聚葡萄糖系随机聚合而成，其支链结构很多，并以
β
-1,6
键为主，其化
学结构如图
1
所示
,
平均分子量大于
320 0,
聚葡萄糖的聚合度约为
12
[1]
。若引用
IUPAC
关于碳水化合物的定义，聚葡萄糖应属于多糖
(
平均聚合度大于
10)
；而在
日本，它被列为耐消化性多糖。但是，聚葡萄糖经常被分类为耐消化性低聚糖，
因为其支链结构 使之不能在
80
﹪的乙醇中沉淀。鉴于聚葡萄糖不能被人体消化酶
分解，能顺利通过胃 而直达小肠下部，因而热量很低。
由于聚葡萄糖只能被人体部分代谢，其热量只有
4 .18kJ/g
。利体素最初被用
作重要的低热量填充剂，可用来取代各种食品中的糖和脂肪， 在美国有很多著名
的低热量巧克力、冰淇淋和糖果等产品使用了利体素。鉴于后来发现聚葡萄糖兼
有耐消化低聚糖和多糖的物理和分析化学性质，并具有应有的生理保健功能，又
由于膳食纤维最新定义 为“食品中不被人体消化酶消化的组分的总和”，越来越
多的国家把聚葡萄糖当作膳食纤维。在日本和韩 国，含聚葡萄糖的纤维饮品更是
风靡一时。
图
1
聚葡萄糖的化学结构
2.
聚葡萄糖的生产工艺
生产流程
:
原料→混合→真空热熔缩聚→溶解→纯化→乙醇沉淀→真空干燥
→粉碎→成品。工艺 条件为先经过混合
,
反应原料全为固体，因此须充分混合均
匀，才能保证体系内反应均 衡。再经过真空热熔缩聚
,
即反应原料经加热后，在
熔融状态下分子间缩合生成聚合物 。在
1
～
20mmHg
调压条件下，反应物缩聚生成
的水能快速被抽 出体系，使反应向正反应方向进行，并缩短反应时间。通过纯化
过程
,
使反应过程中的 副产物会使体系色泽变深，对产物纯化可达到除去副产物
和浅化色泽的效果。
经过真空干燥、< br>粉碎
,
乙醇沉淀粘稠物于
60
℃真空干燥
3
～
4h
。
得到浅色蜂窝状固体，粉碎成颗粒均匀的粉末
,
再经过产品分析工序
,
得到聚葡萄
糖产品
[2]
。
3.
聚葡萄糖的特性
3.1
理化特性
3.1.1
稳定性
聚葡萄糖非常稳定
,
在
25
℃、
45
℃和
60
℃裸露的条件下
,
可稳定地保存
90
天以
上。在
200
℃左右高温下
,
稳定性仍非常好
,
不与酸碱起反应。
由于聚葡萄糖粉末会吸湿
,
须有良好的包装
,
贮存于低湿度条件下。聚葡萄糖
溶液也相当稳定
,
微生物难在其中生存。N
型聚葡萄糖暴露在空气中会失水
,
相对
湿度
75%
时
,
浓度缩至
80%;
相对湿度
52%
时
,
浓度可缩至高达
90%,
而且高温下长时
间放置
,
颜色变暗。因此< br>,
宜置于低温封闭容器中保存。
3.1.2
水溶性
聚葡萄糖易溶于水
,25
℃时溶解度为
80%,
加热溶解的更快
,
这是与纤维类填充
剂的不同之处。聚葡萄糖
K
比聚葡萄糖溶解速度快
,
因为
KHCO3
起了分散剂的作用。
3.1.3
保湿性
环境相对温度高时
,
固体聚葡萄糖会充 分吸水。聚葡萄糖可作为食品的保湿剂
,
控制温度的变化。以焙烤食品为例
,
聚葡萄糖可延缓其水分蒸发
,
从而阻止产品走
味
,
保持或延长产品 的货架寿命。
聚葡萄糖另一重要特性是对溶液水分活度的影响。水分活度会影响 食品质构、
湿度变化和微生物稳定性。当浓度较低
(
小于
60%)
时
,
聚葡萄糖降低水分活度的效
果不如蔗糖和山梨醇等小分子物质。但在高浓度时
,
聚葡萄糖的效果更好
,
因为蔗
糖会析出结晶
,
而聚葡萄 糖由于是不同分子量的高度分支结构的混合物
,
不会结
晶。
3.1.4
黏度
同等浓度下
,
聚葡萄糖溶液的黏度高于蔗 糖溶液和山梨醇溶液。聚葡萄糖溶
液的黏度随温度升高而降低
,
与蔗糖溶液相似。在< br>25
℃时黏度会随聚葡萄糖的浓
度增加而增加。
3.1.5
矫正冰点
聚葡萄糖的冰点比同浓度的蔗糖溶液的要高。用
KOH
中和过的聚葡萄糖比未经
中和的其冰点要降低很多。冰点降低值越低
,
食品口感越硬
,
更适合冰棒和某些
甜点中添加。
使用高甜度甜味剂制造低热量冷冻甜食时
,
可添加聚葡萄糖调整产品的基体
,
补偿由于砂糖减少造成的基体丧失
,
改善由于冰点降低而造成的不良质构变化。
3.1.6
融熔性质
净聚葡萄糖无定形粉末在温度高于
130
℃时熔化
,
冷却后形成一种透明的玻璃
状物质
,
有着与硬糖 相似的脆性结构
,
但与糖不同的是聚葡萄糖不会形成晶体。
3.1.7
风味
聚葡萄糖没有甜味
,A
型 稍有酸苦味
,
经改性后味道变淡或消失。聚葡萄糖可
与高甜度低热量甜味剂共用制作低 热量甜食。聚葡萄糖浓度高时具有不良风味
,
这可通过减少用量、加调味料或风味修饰剂来消除 。
3.2
生理特性
3.2.1
低能量
聚葡萄糖是随机聚合的产物
,
糖甙键种类多
,
分子结 构复杂
,
难以生物降解。众
多研究均表明
,
聚葡萄糖的热量值为在< br>lkcal/g
左右
,
证明其确为难消化糖类。聚
葡萄糖经过胃和小肠 时不被吸收，约
30%
被大肠内微生物发酵，生成挥发性脂
肪酸和
CO2等，约
60%
从粪便中排出，产生的热量只有蔗糖的
25%
、脂肪的11%
。
由于聚葡萄糖的发热量极低，很少能转化为脂肪，不会引起肥胖。
3.2.2
非胰岛素依赖性
聚葡萄糖能改善末稍组织对胰岛 素的感受性
,
降低对胰岛素的要求
,
抑制胰岛
素的分泌
,< br>阻碍对糖的吸收
,
且聚葡萄糖本身不被吸收
,
从而达到降低血糖水平的
目的
,
有效预防糖尿病。
3.2.3
吸附性
聚葡萄糖能够吸附胆酸、
胆固醇和多种有毒成分
[3]
。聚葡萄糖进入肠道后被肠
道微生物降解的产物可抑制胆固醇的合成
,
并能吸附胆固 醇的代谢产物胆汁酸并
排出体外
,
从而降低人体内胆固醇含量
,
阻碍 对胆固醇的吸收
,
预防胆结石的形成。
3.2.4
非龋齿性
聚葡萄糖在口腔内不被微生物利用发酵
,
故对牙齿没有损害。
3.3
应用特性
综合以上的基本特性及生理功能
,
可知聚葡萄糖在食品中具有众多的应用优
势
,
主要有
:
●可取代食品中的糖和脂肪
,
有改善食品质构和口感的作用
●口味 清爽
,
使食品香味易于释放
,
在各类应用中有改善食品风味的作用
●广为认知的良好的膳食纤维来源
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