乳糖醇,又称乳糖醇,是一种甜味剂,其化学本质是4-O--D-吡喃半乳糖-D-山梨醇,为白色晶体或无色液体。乳糖醇在自然界中不存在。它是由乳糖还原反应生成的二糖醇。
1983年4月,世界粮食及农业组织和世界卫生组织联合组成的食品添加剂专家委员会批准使用乳糖醇作为食品添加剂,并将其列为甜味剂。乳糖醇的每日摄入量(ADI)“没有做出特殊规定”。一些欧洲国家、澳大利亚、加拿大、日本等国家已批准使用乳糖醇作为食品原料。乳糖醇普遍接受的无毒认证申请已在美国食品和药物管理局备案。我国还批准使用乳糖醇作为甜味剂,并将其纳入卫生标准。
1、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、硼氢化盐还原和电解还原。目前生产乳糖醇的主要方法是高压镍催化加氢法。加氢反应在压力为40atm或更高的高压釜中进行。对设备的要求非常严格。如果控制不好,有些产品会降解。加氢反应完成后,经沉降、过滤除去催化剂,乳糖醇溶液经活性炭、离子交换树脂纯化。纯化后的乳糖醇经浓缩、结晶、离心、干燥,得到乳糖醇晶体。硼氢化盐还原法在常压设备中进行,反应条件温和,但料液中的硼难以去除。电解还原法是在电解设备中进行的。具有良好的反应特异性和良好的降解产物。但电极往往是“汞齐”物质,很容易造成环境污染,给环境保护带来麻烦。
2.乳糖醇的性质
1、理化性能
1)乳糖醇的存在形式
乳糖醇的主要形式是液体乳糖醇和结晶乳糖醇。液体乳糖醇大多是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。无水乳糖醇的熔点为146,乳糖醇一水合物的熔点为9497,乳糖醇二水合物的熔点为7080。
2)乳糖醇的风味和甜味
作为甜味剂,乳糖醇具有类似蔗糖的清爽口感,无余味。甜度约为同浓度蔗糖的40%。适合添加到低甜度食品中。添加高甜度食品时,需添加阿斯巴甜、甜蜜素等高强度甜味剂(含10%乳糖醇和0.03%阿斯巴甜,或0.03%甜蜜素,或0.013%糖精钠,其甜度相当)10%蔗糖)使用时,甜味与甘蔗十分接近,能保持食品独特的风味和特性。
3)乳糖醇的粘度和溶解度
乳糖醇易溶于水和二甲亚砜,微溶于乙醇,几乎不溶于氯仿、乙醚和乙酸乙酯。室温下,乳糖醇的溶解度与蔗糖相似;在较低温度下,其溶解度小于蔗糖。乳糖醇的溶解是一个放热过程。乳糖醇一水合物的溶解热在25时为-12.7cal/g。在相同浓度下,乳糖醇和蔗糖的粘度相似。
4)乳糖醇的吸湿性和保湿性
在相同的相对湿度下,乳糖醇的吸湿性比山梨醇和木糖醇小得多。相对湿度较低时,乳糖醇与甘露醇的吸湿性相似;当相对湿度在85%以上时,乳糖醇的吸湿性比甘露醇稍强。另外,乳糖醇具有良好的保湿性能,可以保持食品的湿度和风味,防止食品因干燥而变质。
5)凝固点下降
与其他糖和盐一样,乳糖醇的水溶液会导致凝固点下降。下降程度与蔗糖相似。冷冻温度高于葡萄糖和果糖。冷却反应非常温和,不像木糖醇和山梨醇那么剧烈。
6)乳糖醇的稳定性
乳糖醇具有很强的热稳定性。结晶乳糖醇加热至100时开始失去结晶水,在200以上颜色仅略有变化。加热至250以上时,发生分子内脱水,生成乳糖醇和低分子糖醇分解产物。乳糖醇具有良好的耐酸碱性能。10%乳糖醇溶液在膨化pH13(用氢氧化钠调节)下于100加热1小时后保持稳定,无任何变色反应。10%乳糖醇溶液在pH1和2(用盐酸调节)下于100加热4小时后的降解率分别为5.6%和1.4%。不发生变色反应,分解产物主要为山梨醇和半乳糖醇。乳糖醇结构中不含羰基,是一种非还原性糖醇。因此,乳糖醇不会与牛奶蛋白、氨基酸等氨基化合物发生美拉德反应。
2、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
乳糖醇的玻璃化转变温度很高,可以完全替代蔗糖,制作非常好的玻璃状低糖硬糖。乳糖醇吸湿性低,可单独用于制备硬糖。它不会生产劣质糖果,例如打磨或褐变。而且,不需要使用价格较高的防潮专用包装,使用普通包装即可。乳糖醇还可作为抗结晶剂与其他糖醇配合制备硬糖。在软糖生产中,乳糖醇也可以在不改变生产工艺的情况下完全获得蔗糖来制备低糖软糖。如果甜度不够,可以适当添加高强度甜味剂。
2)压片糖果
乳糖醇是一种理想的压片赋形剂,因为它的吸湿性非常低。低吸湿性确保并延长保质期。另外,乳糖醇具有良好的溶解性,可以保证最终产品的口感。乳糖醇不致龋,因此也特别适合用于儿童产品,例如无糖维生素片。
3)口香糖
乳糖醇溶解并吸热,食用时有清凉感,因此符合口香糖的成分要求。乳糖醇经常代替山梨醇用作体积填充剂。乳糖醇的优点是吸湿性低。使用乳糖醇不需要昂贵的空调设备。乳糖醇可以帮助改善口味。与甘露醇相比,乳糖醇溶解性好,避免了口香糖的沙味。而且乳糖醇口香糖可以在较长的储存期内保持灵活的口感。
2、在低糖烘焙食品中的应用
含有乳糖醇的烘焙食品的质地、体积和保质期等特性与使用蔗糖的产品相同。一些烘焙食品(例如饼干)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脆性,满足产品要求,而用其他糖醇(如山梨醇、木糖醇等)代替蔗糖,几个小时后饼干的酥脆感就会丧失。一些烘焙食品(例如蛋糕和面包)的重要特征之一是柔软。乳糖醇具有良好的保湿性能。用乳糖醇代替蔗糖,可以保持配制好的食品中的水分,保持柔软适口。
3、在低糖饮料中的应用
传统饮料使用蔗糖作为甜味剂,属于高热量食品,不适合糖尿病患者、肥胖者等特殊人群食用。乳糖醇稳定性好,能保持饮料的色、香、味。在以乳糖醇作为甜味剂制成的饮料中,乳糖醇主要改善饮料的甜味,并赋予其清爽可口的风味。乳糖醇是一种低热量甜味剂,生产的饮料是低糖饮料,满足了特殊人群的需求。
4、在巧克力中的应用
乳糖醇已成功用于无糖巧克力的生产。乳糖醇一水合物配方精制温度控制在60,使结晶水能稳定结合,不吸收空气中的水分。高于该温度,巧克力浆的粘度增加。无水乳糖醇特别适合巧克力生产。因为没有结晶水,所以会比较稳定。采用无水乳糖醇,精炼温度可高达80,香气更浓郁,提高生产效率。无水乳糖醇的清凉感比一水乳糖醇弱,更能体现巧克力温和的口感。此外,乳糖醇可以避免糖醇通常给巧克力带来的不愉快的味道。
5、在冰淇淋中的应用
用乳糖醇制成的冰淇淋具有良好的溶解性能和结构。其甜味纯正,无余味,但甜度较低。您可以添加一些强力甜味剂来补偿。乳糖醇的水溶液会降低凝固点。浓度为20%(w/w)时,凝固点为-1.5;浓度为50%时,凝固点为-3。这一特性会影响冰淇淋的冰点、硬度、融化等特性。制作冰淇淋时需要注意调整配方。
6、在保健食品中的应用
乳糖醇具有低能量、增加有益菌、促进排便、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。
3、乳糖醇的发展现状
目前,乳糖醇的主要应用是替代蔗糖作为综合性能良好的保健甜味剂添加到食品中。乳糖醇还可用作牲畜饲料改良剂和冷冻鱼糜的防冻剂;在医疗领域已用作泻药、护肝药等药物;还用于牙膏、香烟、口红等产品中。现在欧洲、美国、日本等国家都有公司生产,而且规模越来越大。乳糖醇在我国起步较晚,但相信随着人们对乳糖醇相关性质的了解越来越深入,其在食品等行业的开发应用前景将会越来越广阔。