乳糖醇特性与应用分析

2019-04-25 10:51:13 admin 253

    乳糖醇又名乳梨醇,是一种甜味剂,其化学本质是4-O-β-D-吡喃半乳糖一D一山梨醇,为白色晶体或无色液体。乳糖醇在自然界中并不存在,是由乳糖经还原反应制得一种双糖醇。

    1983年4月由世界粮农组织和卫生组织联合组成的食品添加剂专家委员会批准乳糖醇可以作为食品添加剂使用,并将其归类为甜味剂,对乳糖醇的每日摄入量(ADI)“不做特殊规定”。欧洲一些国家及澳大利亚、加拿大、日本等国家已经批准乳糖醇作为食品原料使用。乳糖醇的公认无毒认可申请已由美国食品药品管理局接受存档。我国也已批准使用乳糖醇作为甜味剂列入使用卫生标准。
    一、乳糖醇的制备方法

    制备乳糖醇的还原方法有高压镍催化加氢法、硼氢化盐还原法和电解还原法。目前生产乳糖醇的主要采用的方法是高压镍催化加氢法。该氢化反应在40atm或更高压力的高压釜中进行,设备要求非常严格,若掌握不好,一些产品会发生降解。氢化反应完成后,催化剂经沉降和过滤除去,乳糖醇溶液经活性炭和离子交换树脂纯化。纯化后的乳糖醇通过浓缩、结晶、离心和干燥等过程得到乳糖醇晶体。硼氢化盐还原方法在常压设备中进行,反应条件温和,但料液中的硼很难除去。电解还原法是在电解设备中进行,反应专一性好,降解产物好,但电极往往是“汞齐”一类物质,容易造成环境的污染,给环保带来麻烦。

    二、乳糖醇的性质

    1、理化性质

    1)乳糖醇的存在形式

    乳糖醇主要存在形式是液体乳糖醇和结晶乳糖醇。液体乳糖醇多为浓度为70%的溶液。结晶乳糖醇主要有三种形式:无水乳糖醇、一水乳糖醇和二水乳糖醇。无水乳糖醇的熔点是146℃,一水乳糖醇的熔程是94~97℃,二水乳糖醇的熔程是70~80℃。

    2)乳糖醇的风味和甜度

    作为一种甜味剂,乳糖醇具有清爽无后味类似蔗糖的口感,甜度约为相同浓度蔗糖的40%,适于添加到低甜度的食品中,高甜度食品添加时则需要与高强度甜味剂如阿斯巴甜、甜蜜素等混合(含有10%乳糖醇和0.03%阿斯巴甜,或0.03%甜蜜素,或0.013%糖精钠,其甜度与10%的蔗糖相当)使用,甜味口感非常接近蔗塘,并且能保持食品特有的风味及特性。

    3)乳糖醇的黏度和溶解性

    乳糖醇易溶于水和二甲基亚矾,微溶于乙醇,几乎不溶于氯仿、乙醚和乙酸乙酯。室温时,乳糖醇的溶解度和蔗糖相似;温度较低时,其溶解度小于蔗糖。乳糖醇溶解是一个放热的过程,25℃时一水乳糖醇的溶解热为一12.7cal/g。相同浓度的乳糖醇与蔗糖的黏度相近。

    4)乳糖醇的吸湿性和保湿性

    相同相对湿度下,乳糖醇的吸湿性远低于山梨醇和木糖醇。在相对湿度较低时乳糖醇与甘露醇的吸湿性相近;当相对湿度在85%以上时,乳糖醇的吸湿性略强于甘露醇。另外,乳糖醇具有较好的保湿性,可保持食品湿度和风味,防止食品因干燥而引起的口感变差。

    5)冰点下降

    与其他糖类和盐类物质一样,乳糖醇的水溶液会引起冰点下降,下降程度与蔗糖类似,冻结温度比葡萄糖和果糖高,冷却反应非常温和,不像木糖醇和山梨醇那样剧烈。

    6)乳糖醇的稳定性

    乳糖醇热稳定性较强。结晶乳糖醇高温加热至100℃开始失去结晶水,200℃以上时才会有轻微颜色变化,加热至250℃以上时发生分子内脱水,生成乳焦糖和低分子的糖醇类分解物。乳糖醇具有较好的耐酸碱性。10%的乳糖醇溶液在膨化ph 13 (用氢氧化钠调节)条件下100℃加热1h后保持稳定,没有变色反应。10%的乳糖醇溶液在pH 1和2 (用盐酸调节)的条件下100℃加热4h后降解率分别为5.6% 和1.4%,没有变色反应,分解产物主要是山梨醇和半乳糖醇。乳糖醇的结构中没有羰基,属于非还原性糖醇,所以乳糖醇不会与氨基化合物乳蛋白质、氨基酸等发生美拉德反应。
    三、乳糖醇在食品中的应用

    1、在低糖糖果中的应用

    1)硬糖和软糖

    乳糖醇有较高的玻璃化转变温度,能够完全替代蔗糖,制备成非常好的玻璃质低糖硬质糖果。乳糖醇吸湿性低,可以单独使用制备硬糖,不会产生反砂、烊化等不良品质的糖果,而且不必使用价格较高的防吸湿特殊包装,采用普通包装即可。乳糖醇还可作为抗结晶剂与其他糖醇复配使用制备硬糖。在软糖生产中,乳糖醇也可以完全取得蔗糖制备低糖软糖,且无需更改生产工艺,如甜度不够可适当添加高倍甜味剂。

    2)压片糖

    乳糖醇是非常理想的压片赋型剂,因为乳糖醇具有非常低的吸湿性。低吸湿性可以保证和延长货架期。另外乳糖醇的溶解性较好,可以保证终产品的口感。乳糖醇是非致龋性的,所以也特别适合于儿童产品,例如无糖维生素片。

    3)口香糖

    乳糖醇溶解吸热,食用时有清凉之感,所以符合口香糖的配料要求。乳糖醇常被用来代替山梨醇作为体积填充剂。乳糖醇的优势是它的低吸湿性,使用乳糖醇无需添置价格昂贵的空调设备。乳糖醇可以帮助改善口感。相对于甘露醇,乳糖醇溶解性好,避免了口香糖的沙的口感。并且乳糖醇口香糖在长的储存期中能保持柔韧的口感。

    2、在低糖焙烤食品中的应用

    含有乳糖醇的焙烤食品的质构、体积和货架期等特性与使用蔗糖的产品一样。某些焙烤食品(如饼干)的重要特性之一是脆性,乳糖醇吸湿性低,用乳糖醇代替蔗糖,可以使制备的产品保持较好的脆性,符合产品要求,而其他糖醇(如山梨醇、木糖醇等)代替蔗糖制成的饼干脆性在几小时后就会丧失。某些焙烤食品(如蛋糕、面包)的重要特征之一是松软,乳糖醇的保湿性较好,用乳糖醇代替蔗糖,可以维持制备的食品中的水分,使其保持柔软、适口的口感。

    3、在低糖饮料中的应用

    传统饮料是以蔗糖为甜味剂,属于高热量食品,糖尿病患者、肥胖者等特殊人群不宜食用。乳糖醇稳定性好,可以保持饮料的色、香、味。以乳糖醇作为甜味剂制得的饮料中,乳糖醇主要改善饮料的甜味,并赋予其清凉、可口的风味。乳糖醇属于低热量甜味剂,制得的饮料属于低糖饮料,满足了特殊人群的需求。

    4、在巧克力中的应用

    乳糖醇已被成功地应用到生产无糖巧克力中,一水乳糖醇配方的精炼温度控制在60℃,使结晶水能稳定结合且不会吸收空气中的水分。高于这个温度,巧克力糖坯的黏度升高。无水乳糖醇尤其适合于巧克力的生产。因为没有结晶水,所以会更稳定。使用无水乳糖醇,精炼的温度可以高至80℃,能允许更浓的香气并提高生产效率。无水乳糖醇的凉爽感弱于一水乳糖醇,更能够体现巧克力的温和口感。另外,乳糖醇能避免通常糖醇带给巧克力的不悦口味。

    5、在冰淇淋中的应用

    用乳糖醇制得的冰淇淋具有很好的溶解特性和结构。其甜味纯正,没有后味,但甜度较低。可添加些强力甜味剂来弥补。乳糖醇的水溶液会使凝固点下降,当浓度为20%(w/w)时,凝固点为一1.5 ℃;50%时,为一3℃。这个特性会影响冰淇淋的凝固点、硬度、融化等特性,制备冰淇淋时需注意调整配方。

    6、在保健食品中的应用

    乳糖醇具有能量低、增加有益菌群、利于通便、保护肝脏等保健功能,其在保健食品领域的应用也越来越广泛。

    四、乳糖醇的发展现状

    目前乳糖醇主要应用是代替蔗糖加入到食品中作为一种综合性能良好的保健型甜味剂。乳糖醇还可做家畜饲料改良剂,冷冻鱼糜的抗冻剂;作为通便剂、治疗肝脏等药物已经在医药领域应用;在牙膏、香烟、口红等产品中也有使用。现在欧洲、美国和日本等国家均有企业生产,而且规模越来越大。我国的乳糖醇起步较晚,不过相信随着人们对乳糖醇相关特性认识的深入,其在食品等行业的开发应用中的前景越来越广阔。


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