1、甜味是五种基本味觉之一，在日常的膳食消费也占有很大的比重，但由于食糖热量大、后味发酸，可致龋齿、肥胖、血糖高、少儿近视，因而食糖摄入量过多被当代人认为是一个重要的不健康因子。无论发达国家还是发展中国家，在其提出的“国民健康指南”中，无一例外地劝告国民限制对蔗糖的摄人。1996年世界爱牙日的主题被定为“少食含糖的食品，有益健康”。而那些对食品中食糖含量甚为敏感但又向往甜味刺激的人们，不约而同地把目光投向了低能量、抗龋齿、适用范围广的甜味剂。甜味剂是类本身具有甜味，只需少量即可赋予食品甜味，但几乎不产生热能并且营养价值又很低的一类物质。甜类剂按其性质与特点可分为功能性甜味剂、人工合成高甜度甜味剂与
2、天然甜味剂。目前，全世界食品添加剂年贸易额约200亿美元，其中甜味剂占15亿美元，甜味剂工业已成为食品添加剂工业中产量比重最大的工业 根据性质甜味剂可分为三类：第一类为化学合成甜味剂，顾名思义该类甜味剂完全由化学方法合成。糖精是最早使用的化学合成甜味剂。第二类为天然甜味剂，如甜菊糖、甘草、罗汉果甜甙等。第三类为功能性甜味剂，如木糖醇。本文就几种重要的甜味剂的历史背景、性质、合成工艺、应用及发展趋势作一综述，以期指导甜味剂的研发生产，使之有更广阔的利用天地。1. 化学合成甜味剂1.1 糖精Saccharin 糖精于1878年由美国人CFahlberg和IRemsen发明并申请美国发明专利USP3
3、19082，它的化学名为邻磺酰苯甲酰亚胺，分子式C 7H5O3NS，熔程228230，呈无色结晶或白色粉末，其甜度为蔗糖的500倍，又称不溶性糖精或糖精酸。通常人们普遍称谓的糖精实际上是糖精钠，它是糖精的钠盐。其工业合成方法主要有两种，一种是邻二苯甲酸法，邻苯二甲酸酐为起始原料，经酰氨化、酯PC、重氮、置换、氨化、酸析、中和等工序，最后在水溶液中结晶而成。另一种是甲本法( 1) 氯磺化反应( 2) 氨化反应( 3) 氧化, 酸化反应目前甲苯法应用最为广泛。糖精钠易溶于水，又称可溶性糖精，呈无色至白色斜方晶系板状结晶，纯度不小于 99，无臭或微有芳香气味，在人体内不能被代谢，发热值为 O， LD
4、50=1759kg(大鼠，经口)，其水溶液有苦后味，食品中最大添加量为万分之一点五。安全性一直存在争议。997 年加拿大的一项实验发现大剂量的糖精钠可导致雄性大 鼠膀胧癌;1 993 年JECFA(FAO/WHO 联合食品添 加剂专家委员会)认为现有的流行病学资料认为糖精钠 的摄入与人膀眺癌无关;2001 年 5 月美国国家环境健康 研究所的报告显示“糖精钠导致老鼠致癌的情况不适用 于人类”。但是美国等国家规定，食物中若添加了糖精 钠，必须在标签上标明“糖精能引起动物肿瘤”的警示。 我国也采取了严格限制糖精使用的政策，并规定婴儿食 品中不得使用糖精钠。1.2 甜蜜素Cyclamate甜蜜素于1
5、937年由美国人Michale sveda发明并申请到美国发明专利USP2275125，它的化学名为环己基氨基磺酸，呈白色结晶状粉末，分子式C6H13NO3S，熔程169-170，LD 50=15.25/（大鼠，经口），发热值为0，其甜度为蔗糖的150倍。市售商品是其钠盐或钙盐。由环己胺制得其纯度不小于98%，呈白色或片状结晶。甜蜜素具有耐酸、耐碱、耐热、不吸潮、无糖精苦味等优良特性，通常以10份甜蜜素1份糖精钠混合成复配甜味剂使用，增强甜度并减少糖精后苦味。1969年美国医药研究人员用大鼠对甜蜜素进行独立实验时，大鼠出现睾丸萎缩，睾丸重量减少等中毒现象。原因可能是甜蜜素经肠道微生物作用后分解
6、形成有毒物质环己胺。结果导致美国、英国禁用甜蜜素作为食品添加剂，但目前仍有50多个国家允许使用。我国1987年开始应用甜蜜素，它是目前我国食品行业中应用最多的一种甜味剂。1.3 安赛蜜Acesulfame-K （AK糖）安赛蜜于1967年由K.clauss和H.Jensen发明。化学名为6-甲基-3，4-二氢-1，2，3-恶噻嗪-4-酮-2， 2-二氧化物钾盐或乙酰磺胺酸钾。分子式C 4H4SKNO4纯品呈白色斜晶型结晶状粉末，纯度不小于99%，熔点123，225以上开始分解，发热量为0，甜度为蔗糖的150倍，无不良后味，LD 50=2.2/(大鼠，经口).安赛蜜的合成路线可归纳为四种：a.
7、氨基磺酰氟-双乙烯酮法 ;b.乙酰乙酰胺-氟硫酰氟法;c.乙酰乙酰胺-三氧化硫法；d.双乙烯酮-三氧化硫法。氟化物腐蚀性强，且环境污染严重，综合考虑原料、工艺条件的可行性及经济效益，以双乙烯酮和三氧化硫为原料合成安赛蜜较好。其工艺流程：反应中环化反应的加料方式为三氧化硫溶液滴入环化剂溶液中；三氧化硫用量为氨基磺酸物质的量的5倍，环化反应温度控制在-25之间、环化时间选用.h；水解反应温度为-15,、水解时间为1.5h.。选用上述优化条件，安赛蜜收率可达81.6%.安赛蜜对光、热（耐225高温）稳定，PH值使用范围广（3-7），是目前世界上稳定性最好的甜味剂之一。其在人体内不代谢、不吸收、不蓄积
8、，24h内可完全排出体外。并与其它甜味剂有良好协同作用，很有开发前途。1.4 阿斯巴甜Aspartame（甜味素）阿斯巴甜属二肽类甜味剂，于1965年由美国人Schlatter发明，学名天冬酰胺-L-苯丙氨酸甲酯，分子式 C14H18N2O5，呈白色结晶性粉末，双熔点约190和245。其甜度是蔗糖180倍，发热值为16.72kjg,与蔗糖等甜度时发热值为蔗糖发热值的1/180。其合成工艺有日本Ajinomoto 公司的内酐法工艺与美国NutraSweet 公司的一锅法工艺。缩合工艺一锅法工艺此工艺用甲酸作为酰化剂，对天冬氨酸进行保护，并用乙酸作为此步缩合反应的溶剂，可避免苯丙氨酸自闭环反应并提
9、高目的产品-异构体的收率。阿斯巴甜具有清爽，类似蔗糖一样的甜感，没有后苦味或金属涩味，在潮湿环境中不稳定，长时间加热或高温可致破坏，以水解环化成非甜味物质而失去甜味，其水溶液在低温且PH3-5时较稳定。阿斯巴甜在人体内可被代谢分解为甲醇、苯丙氨酸、天冬氨酸，由于甲醇对人的眼睛有害，苯丙酮酸尿症患者代谢苯丙氨酸能力有限而需要控制苯丙氨酸的摄入量。因此，一些国家要求含有阿斯巴甜的饮料和食品需标明阿斯巴甜的使用量，我国规定添加甜味素的食品应标明“苯酮尿症患者不宜使用”。1.5 阿利甜Alitame阿利甜属二肽甜味剂，化学名称：N-(2，2，4 ，4，-四甲基-3-硫杂环丁基)-L-天冬酰胺-D-丙氨
10、酰胺。分子式 C14H25N3O4S2.5H2O，呈白色结晶性粉末，无臭。由L-天冬氨酸、 D-丙甘酸等合成而得。阿利甜于1979年由美国Pfizer公司发明，1983年申请美国发明专利USP4411925。合成工艺路线：阿利甜甜度约为蔗糖的2000倍，口味与蔗糖接近，无后苦味或金属涩味，易溶于水，在PH5-8环境中非常稳定。在PH2-4酸性环境中的半衰期是阿斯巴甜的2倍，在焙烤条件下阿利甜稳定性高于阿斯巴甜。阿利甜在保留阿斯巴甜优点的同时克服其缺点。目前，已在中国、美国等6个国家批准使用。1.6 三氯蔗糖Sucarlose三氯蔗糖属蔗糖衍生物，于1976年由英国人Leslie Hough 等
11、人发明，分子式C12H19O8Cl3呈白色结晶性粉末，熔点125，发热值为0，甜度为蔗糖的600倍。其化学名为：4，1，6-三氯-4，1，6-三脱氧半乳型蔗糖。三氯蔗糖是将蔗糖分子中位于4，1，6三个位置上的羟基用氯原子取代而得。目前三氯蔗糖的合成工艺主要有三种：化学合成法、化学-酶合成法、单酯法。上述合成三氯蔗糖的工艺, 化学合成法步骤较多, 工艺流程复杂。化学一酶法步骤也较多, 其中发酵这一步代价较高, 且提纯中间产物较为困难,不能采用结晶分离方法, 而只能采用层析方法, 显然工业生产时成本太高。单酯法只需要三步反应,投资小, 收率高, 成本低, 中间产物易于分离提纯, 可采取萃取和结晶的
12、方法, 最适宜于工业生产, 这是目前合成三氯蔗糖的最理想的工艺。它是以蔗糖为原料, 用化学方法, 使蔗糖位上的经基生成单酯,即蔗糖一6一酯, 再用适当的氯化剂进行选择性氯化而生成三氯蔗糖一6一酯, 最后脱去酯基, 经结晶提纯即得到三氯蔗糖。反应原理：三氯蔗糖热稳定性好，在焙烤工艺中比阿力甜更稳定，pH适 应性广，适用于酸性至中性食品，对涩、苦等不愉快味道有掩盖效果，易溶于水，溶解时不容易产生起泡现象，适用于碳酸饮料的高速灌装生产线。甜味持续时间、后味等都非常接近蔗糖，是一种综合性能非常理想的甜味剂。我国1999年7月批准使用，但三氯蔗糖 的价格较昂贵，如何降低其生产成本，是一个值得研究的课题。
13、1.7 纽甜Neotame,NTM 化学名称N-N-（3,3-二甲基丁基）-L-天门冬氨酸-L-苯丙氨酸-1-甲酯，该甜味剂由美国纽特公司（NutraSweet）开发，并于1993 年获取美国专利，2002年通过美国FDA食品添加物审核，其甜度是蔗糖的7000-13000倍。虽然该甜味剂是阿斯巴甜（aspartame， APM）的衍生物，但其诸多性能皆优于阿斯巴甜，因此被认为是阿斯巴甜的理想替代物。作为新一代强力甜味剂，它完全具备了非营养型甜味剂获得商业成功的5 个基本要求，即甜度高、溶解性强、稳定性好、安全性高和甜度成本低（为相对成本，即对单位质量的食品产生相同增甜效果的生产成本），因此具有
14、非常广阔的发展前景。但目前中国尚无生产纽甜厂家，产品依赖进口。纽甜合成方法包括a.阿斯巴甜为原料合成;b.L-天冬氨酸酸为原料合成；c.氨基酸态化法合成；d.化学酶法合成。a.1 APM直接氢化烷基化a.2 APM无水条件生成咪唑环酮中间体，然后再用催化氢化的开环得到纽甜，收率高。2 天然甜味剂2.1甘草（Glycyrrhiza）及甘草酸胺、甘草酸钾、甘草酸三钾甘草由产于我国北方的都可多年生植物甘草的根和茎经清洗、干燥而成，主要成分为甘草甜素6-14，蔗糖24-65，葡萄糖约38，甘露糖醇和天冬氨酸24。甘草又称甘草酸，甘草酸是五环三萜皂苷, 在甘草中的含量随产地不同而不同。W(甘草酸)=4%
15、-14%之间, 分子式C 42H62O16 。其提取工艺流程：甘草酸熔点220(分解)，呈白色结晶性粉末，半数致死量LD 50=089gkg(小鼠，腹腔)，发热值为0，其甜度为蔗糖的200倍，有苦后味。市售商品为其铵盐或钾盐。我国批准将甘草、甘草酸胺(甘草酸一铵)、甘草酸一钾、甘草酸三钾作为甜味剂用于食品行业。因其具有良好的医疗特性和抗龋齿性，值得人们深入研究。我国新疆等地已开始种植人工甘草以满足工业化生产对甘草原料的需求。2.2甜菊糖甙Stevioside(甜菊糖、甜菊苷)甜菊糖甙属糖苷类天然非营养型甜味剂，1931年法国化学家Bridel和Lavieille第一次从甜叶菊中提取结晶的纯甜味
16、物质。一级品为白色结晶性粉末，分子式为C 38H60O18，熔程196198，LD 50=169gkg(小鼠，经口)，发热值为0，甜度为蔗糖的150200倍，其中含有七种甜味成分：1 甜菊苷Stevijoside ；2 瑞保地苷A Rebaudioside A； 3 瑞保地苷B Rebaudioside B； 4 瑞保地苷C Rebaudioside C ；5 瑞保地苷D Rebaudioside D；6 瑞保地苷E Rebaudioside E； 7 甜味苷Dulcoside。甜叶菊中甜味成分提取、精制技术很多, 主要有溶剂萃取法、沉淀法、离子交换法、树脂吸附法、水醇提取法等。虽然提取方法不
17、同, 但大体上都可分为二个步骤, 即甜味成分的提取和甜味成分的分离精制。第一步：甜味成分提取大多用10-20 倍的水将干叶中溶于水的物质综合抽提出来, 溶出物约为干叶的30% -60% , 抽提液中含有蛋白质、单宁、色素、有机酸或盐类等杂质,这些杂质大约占溶出物的75% - 85%, 需分离精制。第二步分离精制：一般精制法的共同点是用钙、铝、铁等盐或氢氧化物溶淀蛋白质、单宁、有机酸、色素等物质, 或用吸附法进行预精制, 大约可除去1/ 3-2/ 3 的杂质, 再用离子交换树脂进行脱离子、脱色。也可直接将粗浸液浓缩离心分离除去杂质, 然后用特定的合成树脂吸附溶液中的甜味成分, 再将甜味成分用乙醇
18、水溶液洗脱, 经减压浓缩、喷雾干燥或结晶制成精制品。甜菊苷精制也可采用膜分离技术将沉淀脱色的甜菊苷水溶液用超滤技术进一步净化。甜味菊最大的问题在于甜味不正，带有明显的苦涩味和青草味，甜味刺激缓慢，味觉延绵，纯度较难提高，强制性国家标准GB8270-87规定甜菊糖一级品的纯度不小于80%，由于成分的不确定性，国家标准特别将甜度测定作为质量指标。2.3罗汉果甜甙 luohanguo extract罗汉果甜甙属天然三萜类糖苷甜味剂，其甜味成分为C 60H102O292H2O，含5个葡萄糖残基，呈白色结晶状粉末，熔程197-201(分解)，甜度为蔗糖的260倍，甜味延绵，带有类似甜菊糖的苦后味，其制法
19、是用水或50乙醇从干罗汉果中抽提，再经浓缩、干燥、重结晶而成。中国人民解放军空军桂林医院胡国强等发明了“一种罗汉果甜味素的提取方法”；中国发明专利申请：02113548.7“从罗汉果中提取分离多种成分的方法”等。这些方法均是采用不同的树脂脱色，去除杂质，吸附罗汉果甜甙等有效成分，再用溶剂洗出，经浓缩干燥得产品。但其收率低，产品纯度不高，工艺复杂，设备投资大，产品成本高。且由于生产过程中使用大量的酸碱，造成环境污染，给企业的后期废水处理带来困难。目前膜分离技术是提取罗汉果甜甙的新工艺。罗汉果是我国广西省特产果实，属于葫芦科草本蔓藤植物。中医认为罗汉果具有止渴生津、消热解暑、止咳化痰、凉血润肺等功
20、效。初步的毒理试验和长期的食用历史，可以证明罗汉果所含的罗汉果甜甙是安全的。1997年中国卫生部批准罗汉果甜甙作为甜味剂使用于各类食品。3 功能性甜味剂3.1糖醇系列3.11山梨糖醇Sorbitol(山梨醇)和D一甘露糖醇DMannitol(甘露醇)山梨醇和甘露醇均为己六醇，两者互为同分异构体，分子式C 6H14O6山梨醇纯品为无色、无气味的针状晶体，熔程96-97，甜度为蔗糖的60%，发热值为1254kJg，半数致死量LD 50=1599gkg(大鼠，经口)，人每天食用超过50g时因在肠内滞留时间过长而可导致腹泻和腹胀，美国规定含山梨糖醇的食品标签必须标明“过量摄取可能导致腹泻”以示警告。甘
21、露醇纯品呈无色至白色针状或斜方柱状晶体或结晶性粉末，甜度为蔗糖的50%，熔程165168， LD50=173gkg(大鼠，经口)，每天食用量不得超过20g。其制法是往玉米淀粉中加入2倍的水和5%的浓硫酸调节至PH1.5，加热加压2h，加碱中和、脱色、过滤，然后在镍催化下通人H 2，经高温高压氢化反应，其中14转化成甘露醇、34转化成山梨醇，然后浓缩、结晶、分离、精制而成。由于甘露醇具有特殊性质，在食品、医药、化工都有广泛应用。其主要的工业生产方法有两类：（1）海带提取法；（2）合成法，具体包括以蔗糖为原料的催化氢化法；以葡萄糖为原料采用双异构法生产晶体甘露醇；以果糖为原料生产甘露醇。由于采用合
22、成法生产甘露醇，能耗低、无污染、产品质量好，没有原料限制,目前,国外普遍采用合成法生产甘露醇。但现有的工艺中存在收率低、分离困难、成本高等诸多不足。因此,积极开发新型甘露醇生产工艺,具有重要意义。3.1.2麦芽糖醇Maltitol麦芽糖醇是由一分子葡萄糖和一分子山梨糖醇结合而成的二糖醇，纯品为白色结晶性粉末，熔程135140，发热值167kJg，甜度为蔗糖的85，属低能量型甜味剂。纯净的麦芽糖醇的化学性质十分稳定, 耐热性、耐酸性均比蔗糖、山梨糖醇和木糖醇好,麦芽糖醇是极难形成龋齿的非腐蚀性新糖质,有促进肠道对钙吸收的作用和增加骨量及提升骨强度的性能,有刺激胰岛素的分泌的功能,可以作为供糖尿病
23、患者食用的甜味剂，可抑制体内脂肪过多积聚。这些特殊的生理学性能, 使麦芽糖醇成为口感优良、无热量的高档保健甜味剂。麦芽糖醇(ma ltitol), 化学名为1, 4- O- A- D- 吡喃葡萄糖基- D葡萄糖醇, 其结构式如下：工业上其生产工艺可分为两大部分, 第一部分是将淀粉水解制成高麦芽糖浆, 第二部分是将制得的高麦芽糖浆加氢还原制成麦芽糖醇。整个工艺流程如下：一：调浆-液化-糖化-压滤-脱色-离子交换-真空浓缩二：高压氢化-过滤-活性炭+离子交换-真空浓缩-喷雾干燥-成品。3.1.3木糖醇Xylitol木糖醇为戊五醇，分子式C 5H12O5，纯品为白色结晶或结晶性粉末，熔程9296，甜
24、度为蔗糖的06510，发热值17kJg，LD 50=22gkg(小鼠，经口)，溶解热为一153Jg，直接食用时会感到凉爽的口感。目前，中国、美国等30多个国家和地区批准木糖醇作为甜味剂使用，因为机体对木糖醇的吸收较慢，摄入过多会引起肠胃不适或腹泻，我国规定成人每天的食用量不超过50g。其制法是以玉米杆芯、甘蔗渣、棉子壳等作为原料，加入硫酸使其水解，净化处理后加NaOH调节至pH8，通入H 2，加压加热进行氢化反应，然后脱色、浓缩、结晶而成。3.1.4赤藓糖醇Erythritol赤藓糖醇系丁四醇，纯品呈白色结晶性粉末，分子式C 4H10O4，熔点126发热量17kJg，甜度为蔗糖的65，溶解热一
25、974Jg，直接食用时有凉爽的口感，它与蔗糖甜度相当时发热量只有蔗糖的15，故为低能量型甜味剂。赤藓糖醇具有抗龋齿性，与强化甜味剂具有良好的协同作用，可显著增加其甜度，具有优秀的热稳定性, 在加工过程中不会发生美兰德褐变反应。可掩饰不良口味，降低苦涩感，是优良的甜味剂。中国卫生部于2001年批准赤藓糖醇作为甜味剂用于饮料、糖果、糕点，因一次性摄取50g赤藓糖醇会有三分之一的人腹泻和肠胃胀气，我国规定赤藓糖醇的最大使用量为千分之三。其制法是以淀粉为原料，用高渗透性的解脂假丝酵母作为发酵菌株，在低水分、高浓度条件下发酵后浓缩、结晶、分离、干燥而得。3.1.5乳糖醇Lactitol乳糖醇有一水合物和
26、二水合物两种存在形式，纯品呈白色结晶或结晶状粉末，无臭，分子式C 12H24011，发热值84kJg，甜度为蔗糖的30，一水合乳糖醇熔程l15-125，溶解热一521Jg；二水合乳糖醇熔程70-800，溶解热一581Jg。我国于1997年批准乳糖醇作为甜味剂用于食品行业。欧盟规定含乳糖醇的食品标签上必须写明“过量摄取可能引起腹泻，但每人每天食用乳糖醇20g不会引起腹泻。” 其制法是由脱脂乳制得乳糖液，然后在镍催化下通入H2，加压氢化 (1000，3040乳糖液，4MPa)后过滤，经离子交换树脂和活性炭脱色后浓缩、结晶而成。3.2低聚糖系列低聚糖产品目前多以淀粉、蔗糖等为原料经酶法转化获得。产品
27、主要有低聚异麦芽糖f甜度是蔗糖的4050，下同)、低聚果糖(甜度60)、低聚半乳糖甜度40)、乳果糖甜度70)、低聚木糖(甜度40)、乳酮糖(甜度5060)、棉籽糖、水苏糖等。它们特性有（1)不参与机体代谢，能量值近似为零；(2)不被机体消化吸收，代谢方式类似膳食纤维，能量值极低或为零；(3)在机体中的代谢途径与胰岛素无关，进入体内后不会引起血糖波动，可供糖尿病人食用；(4)不是口腔微生物的适宜作用底物，不会引起牙齿龋变，甚至具有抗龋齿活性；(5)具有某些特殊的生理功能，如促进人体肠道中双歧杆菌的生长繁殖,优化人体内微生态平衡等。是优良的新型糖源。发展趋势：新型高档食品添加剂是当前我国重点开发
28、项目之一，甜味剂又是未来重点发展的产品，所以甜味剂有良好的发展前景。随着人们生活水平不断提高，对甜味剂提出了更高的要求，甜味剂不仅要有较高的甜度，而且要有较高的功能性质。未来甜味剂的发展会集中在以下三个方向：（一）大力研制新型高甜度人工合成甜味剂人工合成甜味剂甜度高、用量少、成本低、市场竞争强，目前市场上低能量、高甜度甜味剂增长较快， 大力研究品质优良的人工合成甜味剂的生产技术、改进 生产工艺、降低生产成本、扩大生产规模和应用方向， 将是我国近期人工合成甜味剂的主要发展方向。（二）甜味剂复配人工合成的甜味剂与天然甜味剂在甜度、甜味、稳定性等方面各有优缺点。因此如何提高甜味剂的最佳功效，降低成本，其发展方向就是复配复配甜味剂通过利用各种甜味剂的协同效应和生理特点，可减少不良的口味，缩短味觉开始的味觉差，提高甜味剂的稳定性，减少甜味剂总体利用量，降低
