理化性質(zhì)
三氯蔗糖是鹵代蔗糖衍生物的一種，又稱“超甜蔗糖”，其化學(xué)名為4，1'，6'－三氯－4，1'，6'-三脫氧半乳蔗糖，是英國Hough L教授于20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)的一種強(qiáng)力甜味劑。它的分子式為C12H19O8Cl3，分子量為397.64。 [2] 其化學(xué)結(jié)構(gòu)見右圖。
三氯蔗糖稱為蔗糖素，利用蔗糖制作無熱量高倍甜味劑物質(zhì)，具有無臭無吸濕性等特征，物質(zhì)熱穩(wěn)定性較高，極易溶于水，能溶于以及甲醇等有機(jī)溶劑。在室溫28℃的情況下溶解度為28.2g。在光環(huán)境、熱環(huán)境和pH值變化情況下的穩(wěn)定性較高。三氯蔗糖的水溶液澄清透明，水溶液pH為5，穩(wěn)定性較高，儲(chǔ)存1年以上并不會(huì)出現(xiàn)化學(xué)變化。結(jié)晶體在儲(chǔ)存4年左右也不會(huì)出現(xiàn)化學(xué)變化，高溫條件不會(huì)改變甜度。 [3]
三氯蔗糖功能特點(diǎn)
具有優(yōu)良的性能，屬非營養(yǎng)型強(qiáng)力甜味劑。三氯蔗糖的甜度很高（是蔗糖的400～800倍），且甜味純正，甜感的呈現(xiàn)速度，大甜味的感受強(qiáng)度，甜味持續(xù)時(shí)間及后味等方面均非常接近蔗糖。三氯蔗糖性質(zhì)穩(wěn)定，其結(jié)晶產(chǎn)品在20℃的干燥條件下儲(chǔ)藏4年也很穩(wěn)定。在水溶液中，在軟飲料的pH范圍內(nèi)和通常溫度下，三氯蔗糖是所有強(qiáng)力甜味劑中性質(zhì)為穩(wěn)定的一種，可以儲(chǔ)藏一年以上而不發(fā)生任何變化。 [2]
三氯蔗糖是產(chǎn)物蔗糖的衍生物，對(duì)蔗糖的相對(duì)甜度隨溶液濃度而變化，它對(duì)酸味和咸味有淡化效果，對(duì)澀味、苦味、酒味等味道有掩蓋效果，對(duì)辛辣、奶味等有增效作用。 [2]
三氯蔗糖生物特性
三氯蔗糖在人體內(nèi)不參與代謝，不被人體吸收，熱量值為零，是糖尿病人理想的甜味代用品。1998年經(jīng)FDA審核認(rèn)證，它可作為所有食品的通用甜味劑，并且不影響血液中葡萄糖的濃度，可以為糖尿病患者接受。另外，三氯蔗糖不被齲齒病菌利用，能夠減少口腔內(nèi)病菌產(chǎn)生的酸量以及鏈球菌細(xì)胞在牙齒表面的黏附，有效的起到抗齲齒作用。動(dòng)物研究表明，三氯蔗糖在超過人類使用水平幾百倍的大劑量情況下，始終長期食用也很安全。在普通人類志愿者身上進(jìn)行的長期實(shí)驗(yàn)表明，三氯蔗糖不會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生不可逆作用。經(jīng)長期安全性認(rèn)證試驗(yàn)，美國FDA確認(rèn)其為GRAS（安全）級(jí)添加物。 [2]
三氯蔗糖生物代謝過程
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動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，三氯蔗糖經(jīng)口進(jìn)入體內(nèi)后，大部分以三氯蔗糖原樣的形式直接從糞便中排出，小部分殘留通過尿液排出。三氯蔗糖在人體內(nèi)的代謝與動(dòng)物體相似，人體口服1mg/kg的三氯蔗糖后，其中78.3%的三氯蔗糖通過糞便直接排出，14.5%通過尿液排出，在尿液中的主要存在形式是三氯蔗糖以及少量的三氯蔗糖葡萄糖苷酸?？诜日崽呛?h左右(1～3h) ，血漿中的三氯蔗糖達(dá)gao值，其血漿半衰期為13h。 [4]
三氯蔗糖毒性
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三氯蔗糖急性毒性
嚙齒動(dòng)物急性經(jīng)口急性毒性實(shí)驗(yàn)證明，分別給予小鼠和大鼠10g/kg以及16g/kg的三氯蔗糖，均未發(fā)現(xiàn)致死現(xiàn)象。 [4]
三氯蔗糖慢性毒性和致癌性
為評(píng)價(jià)三氯蔗糖的慢性和亞慢性毒性，相關(guān)研究者進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。有學(xué)者以0.3% 、1.0%和 3.0%飲食含量的三氯蔗糖飼喂大鼠78周和104周，研究結(jié)果表明三氯蔗糖對(duì)大鼠成活率以及臨床行為等均無顯著影響，也未見腫瘤發(fā)生率增加。但1.0%或3.0%的三氯蔗糖處理能促進(jìn)雌鼠腎重量增加，腎盆上皮增生，并出現(xiàn)腎盆上皮礦質(zhì)化，這可能與攝入高劑量不易吸收物質(zhì)有關(guān)。3.0%的三氯蔗糖飼喂大鼠104周能顯著降低大鼠平均體重以及紅血球數(shù)量，促使雌鼠腎上腺皮層出血性病變，以及產(chǎn)生白內(nèi)障。 [4]
三氯蔗糖生殖發(fā)育毒性
生殖發(fā)育毒性數(shù)據(jù)表明，三氯蔗糖及其水解產(chǎn)物對(duì)雌鼠或雄鼠生殖能力均沒有不利影響。有學(xué)者在小鼠交配前以0%、0.3%、1.0%或3.0%的三氯蔗糖飼喂雄鼠和雌鼠10周，通過對(duì)發(fā)情周期、交配行為、多產(chǎn)性、妊娠、胎兒發(fā)育、幼畜成熟和哺乳期等生殖發(fā)育相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析，研究三氯蔗糖對(duì)小鼠及其后代F1和F2代的影響，結(jié)果表明三氯蔗糖對(duì)雌性和雄性小鼠生殖健康無不良影響，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三氯蔗糖能夠降低F0和F1代老鼠的食物攝入量和平均體重，促使F0和F1代父母的盲腸增大以及腎重量增加，3.0%的三氯蔗糖處理還能降低F1代雄性和雌性以及F2代雌性胸腺重量，這可能與三氯蔗糖降低小鼠取食量，增加水的攝入量有關(guān)。另有學(xué)者以500、1000或 2000mg/kg·d的三氯蔗糖飼喂妊娠6～15天的小鼠，以175、350或700mg/kg·d的三氯蔗糖飼喂妊娠6～19d的兔子，并在21天和29天分別處死小鼠和兔子后，對(duì)胎兒進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果也顯示三氯蔗糖對(duì)胎兒無明顯致畸性。但有研究發(fā)現(xiàn)給予小鼠270mg/kg·d的三氯蔗糖水解產(chǎn)物，能對(duì)母體產(chǎn)生一定的毒性，并輕微影響后代的發(fā)育。 [4]
三氯蔗糖神經(jīng)毒性
采用強(qiáng)飼法以不同劑量( gao1000mg/kg) 的三氯蔗糖及其水解產(chǎn)物( 1，6－DCF 和4－CG) ，分別飼喂大鼠以及美洲小型長尾猴21天和28天。通過光電子顯微鏡對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，結(jié)果表明三氯蔗糖及其水解產(chǎn)物不會(huì)誘導(dǎo)中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS) 病變，對(duì)大鼠以及美洲小型長尾猴中樞神經(jīng)系統(tǒng)無影響。 [4]
三氯蔗糖臨床實(shí)驗(yàn)
研究發(fā)現(xiàn)，人體每天攝入125mg的三氯蔗糖，持續(xù)3周后，再每天攝入250mg的三氯蔗糖持續(xù)4周，后每天攝入500mg的三氯蔗糖持續(xù)5周，未發(fā)現(xiàn)對(duì)血液、尿液化學(xué)成分以及心電圖產(chǎn)生不良影響。研究結(jié)果還顯示人體單劑量攝入10mg/kg·d的三氯蔗糖和持續(xù)13周每日攝入5mg/kg·d的三氯蔗糖，對(duì)人體健康無不良影響。 [4]
近年來人體臨床研究結(jié)果還顯示三氯蔗糖不會(huì)誘導(dǎo)齲齒，不會(huì)影響血糖量，糖尿病患者對(duì)三氯蔗糖也具有良好的耐受力。 [4]
三氯蔗糖國內(nèi)外的批準(zhǔn)使用情況
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1989年FAO/WHO 食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)(JECFA對(duì)三氯蔗糖的安全性進(jìn)行了確認(rèn)。1991年，加拿大衛(wèi)生福利部也確認(rèn)了三氯蔗糖的安全性，并批準(zhǔn)三氯蔗糖的使用。隨后美國、日本、歐盟、澳大利亞和新西蘭等國家也都確認(rèn)了三氯蔗糖的安全性并批準(zhǔn)其使用。我國也于1997年正式批準(zhǔn)使用三氯蔗糖?，F(xiàn)已有100多個(gè)國家批準(zhǔn)三氯蔗糖作為食品甜味劑在食品中廣泛應(yīng)用。 [4]
三氯蔗糖應(yīng)用優(yōu)勢
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有學(xué)者研究了三氯蔗糖與蔗糖、阿斯巴甜、糖精、安賽蜜在甜味、苦后味、酸味、體積感、甜后味及非甜后味等方面的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)三氯蔗糖與蔗糖的味感接近，這說明了三氯蔗糖的問世代表了高甜度甜味劑的高成就。在一些食品生產(chǎn)應(yīng)用中，阿斯巴甜滋味口感不錯(cuò)，但是易分解，不穩(wěn)定；甜蜜素、糖精安全性受到一定程度的爭議，且易產(chǎn)生后苦味；所謂的“蛋白糖”成分不一，安全性差，使用易造成糖精和甜蜜素超標(biāo)；糖醇類甜味劑甜度低，使用成本高，且溶解吸熱大于蔗糖，雖然易產(chǎn)生清涼感，但口味異于蔗糖的甜熟感。而三氯蔗糖甜味感非常接近蔗糖，對(duì)熱、酸、堿十分穩(wěn)定，安全性高。它的優(yōu)點(diǎn)主要有：高甜度，為蔗糖的400～800倍；安全無毒，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生副作用，通過了美國FDA的認(rèn)證；低熱量，可用于不能食用營養(yǎng)型甜味劑的人群，如肥胖癥患者、糖尿病人等。 [2]
同時(shí)亦不會(huì)引起齲齒，有益牙齒健康；穩(wěn)定性好，可以長期儲(chǔ)存，并且在高溫食品加工過程中甜味不會(huì)受到破壞；甜味純正，與蔗糖甜味相似，不會(huì)像其他某些強(qiáng)力甜味劑那樣會(huì)產(chǎn)生苦后感及異味；價(jià)格便宜，相同甜度下為蔗糖價(jià)格的1/3～1/2。 [2]
三氯蔗糖食品加工中的應(yīng)用
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三氯蔗糖穩(wěn)定性較高，在食品加工中要結(jié)合工廠實(shí)際需求在任何一道工序中集中添加，不僅使用較為便捷，且整體效果較好。針對(duì)三氯蔗糖的含量分析，要采取高壓液相色譜法，直觀測定相關(guān)數(shù)據(jù)和信息。在食品加工中應(yīng)用三氯蔗糖順應(yīng)市場需求趨勢，需要產(chǎn)品監(jiān)控人員對(duì)用量給予高度關(guān)注。 [3]
三氯蔗糖飲料
三氯蔗糖應(yīng)用在飲料中較為常見，一般而言，在飲料中蔗糖添加量通常都集中在8%～10%，若是按照三氯蔗糖和蔗糖甜度比例，則需要添加0.013% ～ 0.016%的三氯蔗糖，也就是說，在1000kg的飲料中，至多能添加130～160g的三氯蔗糖，才能保證飲料具有較好的甜度。另外，將三氯蔗糖應(yīng)用在酒類或者是酒類飲料中，具有良好的效果，添加少量三氯蔗糖就能改善酒類飲品口感，能有效掩蓋酒類原本存在的酸澀感，提高酒類口感，使其酒體協(xié)調(diào)并不存在異味。將三氯蔗糖應(yīng)用在營養(yǎng)飲料中是近幾年較為新興的做法，能掩蔽維生素以及功能性物質(zhì)苦味以及澀味。將三氯蔗糖應(yīng)用在乳酸菌和發(fā)酵乳中，不會(huì)被其分解，也不會(huì)對(duì)發(fā)酵過程產(chǎn)生不良影響，整體效果較好。 [3]
由于三氯蔗糖穩(wěn)定性較好，不會(huì)與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，也不會(huì)對(duì)飲料透明度、色澤以及香味產(chǎn)生影響。加之三氯蔗糖具有加熱殺菌以及長期保存的性能，不會(huì)存在降解或者是脫氯等問題。因此，將三氯蔗糖作為甜味劑應(yīng)用在飲料生產(chǎn)中，能滿足使用和流通管理。 [3]
三氯蔗糖烘焙食品
由于三氯蔗糖具有耐高溫以及低熱值優(yōu)勢，在烘焙食品中應(yīng)用較為廣泛，經(jīng)過高溫加熱的三氯蔗糖產(chǎn)品甜味并不會(huì)變化，且沒有任何可測性損失，將三氯蔗糖添加在烘焙糕點(diǎn)以及糖果類較為常見。在pH為3時(shí)，添加三氯蔗糖的食品放置1年，三氯蔗糖的保存率僅流失2%。在pH高于3時(shí)，三氯蔗糖幾乎不會(huì)出現(xiàn)流失，且并不會(huì)參與發(fā)酵反應(yīng)，不會(huì)影響酵母菌類物質(zhì)生長。也正是基于此，將三氯蔗糖應(yīng)用在發(fā)酵乳酸和酸乳酪類得低酸堿度食品中，能發(fā)揮三氯蔗糖的優(yōu)勢，提高食品口感。 [3]
需要注意的是，由于三氯蔗糖自身不含熱量，很難吸收高效甜味劑，因此，不會(huì)直接導(dǎo)致人們出現(xiàn)肥胖等問題。將其應(yīng)用在月餅以及甜點(diǎn)等糖餡食品中，能在保證口感的基礎(chǔ)上，降低食品中的熱量。 [3]
三氯蔗糖蜜餞類食品
將三氯蔗糖應(yīng)用在蜜餞類食品中，添加量控制在0.15g/kg。主要是由于三氯蔗糖具有較好的滲透性，保證甜度的同時(shí)，避免發(fā)生其他反應(yīng)。除此之外，要結(jié)合《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)三氯蔗糖有效管控，大添加量為0.15～1.25g/kg。將其應(yīng)用在改性口香糖中，添加量為1.5g/kg。具體的標(biāo)準(zhǔn)如下：糕點(diǎn)中三氯蔗糖添加量在 1.8g/kg以下、橡皮糖添加量在2.6g/kg以下、咖啡和紅茶中在12.0g/kg以下等。 [3]
三氯蔗糖三氯蔗糖發(fā)展前景
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三氯蔗糖已經(jīng)廣泛應(yīng)用于400多種食品當(dāng)中，應(yīng)用范圍包括碳酸飲料、無氣飲料、酒類、甜食水果和蔬菜罐頭、腌漬食品和調(diào)味汁、果醬、焙烤食品、冰淇淋、乳制品、早餐谷物食品、日常用甜味劑等。低卡路里飲料是人工甜味劑的大市場，僅在美國就擁有8700萬消費(fèi)者?？煽诳蓸泛桶偈驴蓸饭径枷嗬^推出了采用三氯蔗糖作為甜味劑的低熱量飲料，并將作為今后市場推廣的重點(diǎn)，這無疑將極大地提高市場對(duì)三氯蔗糖的需求。 [5]
我國是在20世紀(jì)90年代批準(zhǔn)使用三氯蔗糖的，由于推廣力度不足，應(yīng)用技術(shù)有限，有很大的挖掘潛力。相關(guān)部門不僅應(yīng)該分析技術(shù)結(jié)構(gòu)，也要著力降低生產(chǎn)成本，借助適當(dāng)復(fù)配工作，優(yōu)化整體應(yīng)用管理機(jī)制，為項(xiàng)目升級(jí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 [3]
另外，在我國三氯蔗糖已經(jīng)正式批準(zhǔn)用于飲料、口香糖、冷凍點(diǎn)心、冰淇淋、果凍和糖漿等加工制品中，并且，這種應(yīng)用趨勢還在不斷擴(kuò)展和延續(xù)，待批準(zhǔn)使用食品將會(huì)逐年增多。除了具有較好的口感外，將三氯蔗糖應(yīng)用于食品加工中，還能用于對(duì)肥胖癥、糖尿病、心血管病等預(yù)防工作中。作為重要的甜味劑，積極針對(duì)其特性深度挖掘和整合，順應(yīng)發(fā)展趨勢，為食品加工全面升級(jí)提供保障。
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