一、聚葡萄糖的历史
20世纪80年代,由美国Pfizer中心实验室的H.H.Rennhard博士研究开发了聚葡萄糖。
80年代末,美国食品与药品监督管理局(FDA)、联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)均批准聚葡萄糖(水溶性膳食纤维)为安全的食品添加剂,列入美国食品化学品法典(FCC)。随后日本、韩国、马来西亚、新加坡、中国等多个国家批准使用聚葡萄糖,其中日本厚生省将聚葡萄糖定为食品。
尽管经过调整的膳食纤维定义还没有最后公布,AACC、NAS和Codex膳食纤维定义中都包括了聚葡萄糖。
美国Medlabs开发的AOAC2000.11作为专门检测食品中聚葡萄糖含量的方法。
90年代后期,高品质膳食纤维(聚葡萄糖)在我国成功实现国产化。上海博程作为首批企业投身膳食纤维产业,率先开展膳食纤维的提纯与应用研究,使膳食纤维含量高达94%以上。
二、聚葡萄糖产品描述:
聚葡萄糖(Polydextrose)又称葡聚糖,是以玉米延伸物Glc为主要聚合体,柠檬酸为催化剂,山梨醇为增塑剂,经热聚合而形成的一种水溶性高分子化合物。聚葡萄糖作为一种新型的膳食纤维和增稠剂、膨胀剂、配方助剂、填充剂等,主要应用于低能量、高纤维等功能性食品中。在纤维食品中,聚葡萄糖以其90%以上的水溶性膳食纤维含量成为一种主要的纤维来源;在低能量食品中,聚葡萄糖可以部分或者全部地替代糖和脂肪,在降低食品能量的同时,能保持食品原有的风味和质感,带来令人满意的口感享受。
(一)、聚葡萄糖的化学机构
聚葡萄糖是Glc的随机聚合物,它含有多种形式的糖苷键,其中以β(1→6)糖苷键为主,同时还含有一些山梨醇端基及其与柠檬酸键合成的单脂产物。除了聚合物本身,聚葡萄糖产品中还残留有Glc、山梨醇和柠檬酸等成分,以及少量的Glc焦糖化的产物,如L-Glc(见表1-1)。这两种物质广泛存在于食品生产中,因为只要糖被加热或者淀粉被分解,它们就会产生。从表1-2相对分子质量分布百分比含量来看,聚葡萄糖没有或者极少含有相对分子质量大于15000的聚合物。
表1-1 聚葡萄糖的组成
| 成分 |
百分含量% |
成分 |
百分含量% |
聚葡萄糖 |
> 90 |
L-Glc |
< 4 |
Glc |
< 4 |
水分 |
< 4 |
山梨醇 |
< 2 |
硫酸盐灰分 |
< 0.3 |
表 1-2 聚葡萄糖的相对分子质量分布
| 相对分子质量分布 |
百分含量% |
相对分子质量分布 |
百分含量% |
162-5000 |
88.7 |
10000-15000 |
1.2 |
5000-10000 |
10.0 |
10000-15000 |
0.1 |
如表1-3所示,聚葡萄糖商业化产品一般有两种形式。
(1)聚葡萄糖 一种白色的水溶性无定性粉末,pH值范围为2.5-3.5。
(2)聚葡萄糖 K 一种白色的水溶性无定形粉末,PH值范围为3.5-7.0。
表 1-3 2种形式聚葡萄糖的性质对比
| 项目 |
聚葡萄糖 |
聚葡萄糖 K |
外观 |
粉末状 |
粉末状 |
色泽 |
白色至浅褐色 |
白色至浅褐色 |
溶液pH值 |
2.5-3.5 |
3.5-7.0 |
中和剂 |
- |
KHCO3 |
(二)、聚葡萄糖的物化性质
1、水溶性
聚葡萄糖具有良好的水溶性,可以制备浓度高达80%的水溶液。它不溶于乙醇,但部分地溶于甘油和丙二醇。聚葡萄糖水溶液可以很容易由聚葡萄糖粉末制得,溶解速度取决于混合设备的速度、剪切力以及粉末加入水中时的状态。在制备高浓度水溶液时,可将聚葡萄糖缓慢加入热水中,同时进行有效的机械搅拌以加速溶解。加入另一种物质作为分散剂,也可起到同样的效果。
2、稳定性
在实验室中,聚葡萄糖在25℃、45℃和60℃裸露的条件下观察,它可以稳定地保存90天以上。在密闭容器中和合适的贮存条件下,聚葡萄糖的保质期可达2年。
3、黏性
与蔗糖一样,聚葡萄糖水溶液是典型的牛顿液体。在相同条件下,聚葡萄糖水溶液的黏度比蔗糖稍高。20℃时,两者的黏度之差为1000cP(1Pa·s)。
4、湿润性
聚葡萄糖可以作为一种湿润剂,防止或减缓含湿食品的不良变化,能使食品既不脱水也不吸水。在糖果和焙烤食品中,聚葡萄糖可以调节贮存过程中水分吸收或丧失的速度。但水分吸收和丧失的速度还受多种因素的影响,如食品的性质、配方、包装、贮存或食用时的环境条件等。
5、相对平衡湿度
不同浓度聚葡萄糖、蔗糖、Glc和山梨醇水溶液的相对平衡湿度如表1-4所示。
表1-4 不同浓度聚葡萄糖、蔗糖、Glc和山梨醇水溶液的相对平衡湿度
| 样品 |
40% |
50% |
60% |
70% |
80% |
聚葡萄糖 |
- |
>95% |
92% |
89% |
73% |
蔗糖 |
- |
>95% |
91% |
- |
- |
Glc |
92% |
89% |
86% |
- |
- |
山梨醇 |
93% |
89% |
85% |
- |
71% |
6、融熔性质
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。
表1-5 Polydextrose 的基本特性
项 目 |
特性 |
热量值
平均分子量
甘味度
溶解度
冰降点
透明性
耐酸性
耐高温·高压性
耐冷冻性 |
1.0 kcal/g
3000
微甜
70g/30ml
-0.3℃(20%溶液)
100%
无变化
220度以下无变化
无变化(冰冻·解冻3次循环) |
三、聚葡萄糖的食用安全性
一般来说,从食品中可能摄入聚葡萄糖的数量,都能为人体所耐受,不会引起什么不良反应。与山梨醇及其他多元醇,如目前应用在很多新产品中的麦芽糖醇、乳糖醇和异麦芽糖醇等相比,聚葡萄糖所引起的肠胃问题,可以说是十分微小的。这已在实践中为许多重要的食品公司和糖尿病协会所证实。目前,全球大多数国家已经批准聚葡萄糖作为食品添加剂应用在各类食品中。但是,聚葡萄糖不能应用在婴儿专用食品中。
聚葡萄糖作为通便剂,成人的剂量为50-130g/d,平均为90g/d,儿童的最大剂量为1g/(d·kg)其轻泻阀值的平均值比目前所有的低能量碳水化合物商品都高,聚葡萄糖惟一可能出现的副作用就是肠胃气胀。
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