Technology 科技 添加剂与营养
海藻糖在饮料中的应用优势 及研究进展
□ 高琪 庞明利 保龄宝生物股份有限公司
DOI:10.16043/ki.cfs.2015.31.033
海藻糖是两个葡萄糖分子以α,α1，1键 连 接 成 的非还 原性 双糖，最初由 Wig g e r s从 黑麦的麦角菌中分离得到， 后来在多种动植物和微生物中均发现了 海藻糖的存在，如藻类、酵母、真菌、细 菌、虾等。海藻糖是一种贮藏性碳水化 合物，具有独特的生物分子及细胞保护 功能，《Nature》杂志发表了海藻糖的专 文之后，海藻糖便有了“生命之糖”的美 誉。基于海藻糖的保湿性、低甜度、不致 龋齿等特性，近年来海藻糖在食品、医 药领域 以 及化 妆品 方面的 应用愈 加 广 泛，其生产技术和应用研究也颇受研究 者的关注。
此 外，海 藻 糖 几乎不能 被一 般 的 酶所 分解，只能被特异性的海藻 糖酶 分解。
饮料的生产过程中，通常会根据原
56 食品安全导刊 2015年11月
添加剂与营养
材料的不同添加不同的糖和酸调节口 味 和口感，也会 根 据 原 料、糖 添 加 量以 及酸度的差异采用不同的杀菌手段。鉴 于海藻糖的非着色性，将其应用于饮料 中可以使乳饮料、植物蛋白饮料等富含 蛋白质的饮料经过高温杀菌后不发生美 拉德反应，保持原有色泽，不生成消费 者不喜欢的味道。此外，由于美拉德反 应发生后，氨基酸与糖的结合会产生不 易被酶利用的产物，造成营养成分的损 失，海藻糖的添加可以使饮料中的营养 物质更好地被人体吸收。研究发现，在 55℃保存过程中，使用砂糖的柠檬汁饮 料随时间延长其黄度值上升，5- H M F值 （5-羟甲基糠醛）增加，褐变越来越严 重，而使用海藻糖的柠檬汁饮料黄度值 上升极少，5-H M F值几乎没有增加。陈 云辉等在荔枝罐头中也做过类似实验， 通过测定糖液中5- H M F、总糖和总氨基 酸的含量探讨了海藻糖的护色效果，发 现100%海藻糖组氨基酸含量比100%蔗 糖组高13.5%，而5- H M F的增加量仅 为 后者的1/3。 抑制饮料中矿物质沉淀损失
饮料品种繁多，按生产工艺通常分 为酒精 饮料和非酒精 饮料两大类，后 者被称为软饮料，按照GB l0789《饮料 通则》，我国饮料分为碳酸饮料(汽水) 类、果汁和蔬菜汁类、蛋白饮料类、饮用 水类等11大类。随着我国居民收入的提 升，消费者生活水平有所提高，其消费理 念和消费能力也逐渐发生了变化，从追 求温饱型消费向质量型消费过渡。越来
图 1-1
越多的消费者开始对饮料产品的营养成 分是否天然健康、绿色环保以及品位时 尚等更高层面有所 需求，因此，低 糖 低 热量、风味更好的饮料以及特殊用途的 功能饮料成为消费者的新宠。
海藻糖性质
海藻糖是蔗糖的同分异构体，有许 多相似的地方，但是海藻糖分子结构对 称，无半缩醛基，所以不具有还原性和 旋光性，在酸、热相同，人体小肠内海藻糖酶活力较
大，海藻糖主要在小肠中消化吸收，其分 解为两分子葡萄糖，可以为人体提供能 源(4kcal/g)。更重要的是，海藻糖在人体 内的分解是一个平缓而稳定的过程，对 血糖值或胰岛素分泌的影响几乎与葡萄 相等，非常适合用于运动饮料。初步研究 表明，添加了海藻糖的运动饮料，比含葡 萄糖的饮料有着更低的胰岛素和血糖反 映水平。而且海藻糖的加入并不影响饮 料的口感，相反会使其口感更为纯正。赵 文报等开发的能量型运动饮料中添加海 藻糖、大豆多肽、碱性电解质及维生素等 物质，使饮料具有补充能量的功能，饮用 后人体引起的胰岛素反应较为平稳，血 糖维持在较高的水平，不出现血糖值下 降的现象，还可以稳定血容量、血清胰岛 素、血镁、血钾和血乳酸，克服运动中服 用单、双糖引起的回跃性低血糖反应，摄 入一次即可维持较长时间的能量补充。 此外，也有研究者开发了含有维持糖类能 量释放和减少血糖/胰岛素反应及保持 重量摩尔渗透压浓度的异麦芽酮糖和海 藻糖的食品，以异麦芽酮糖和海藻糖为 主体，添加甜味剂和其他糖类的组合物， 可以保持饮品的重量摩尔渗透压浓度， 同时可以保证能量的缓释，血糖水平的 平稳保持。
海藻糖在饮料中的应用优势 低甜度
海藻糖甜度较低，在浓度为22.2% 时，其甜度约为蔗糖的45%，而甜味比 砂糖更持久，温和的甜味可以有效改善 含 糖 食品的 甜 腻 感 。因 其 淡 爽 的 低 甜 度，使海藻糖与蔗糖或其他甜味剂结合 后用于食品饮料中，更加凸显食品材料 原有的风味。茶饮料具有茶叶的独特风 味，含有天 然 茶 多酚、咖 啡 碱 等 茶 叶有 效成分，是中国消费者较为喜欢的饮料 品类。近年来，茶饮料发展势头强劲，表 现出强烈的上升趋势。茶叶中因含有咖 啡碱、可可碱、茶叶碱、花青素类、茶叶 皂苷、苦味氨基酸等物质，苦涩味较重，
海藻糖以其独特的性质，可以在饮 料中得到广泛应用，而且海藻糖改善风 味、补充能量等效果理想。目前在食品 行业中，许多运动饮料、保健饮料等功能 性饮料中已经 应用海 藻 糖，在 烘 焙、糖 果、水产等领域海藻糖的应用也颇多。 随着人们对海藻糖认识的进一步加深， 以及海藻糖工业化生产的规模扩大，海 藻糖的应用前景将越来越广。
海藻糖是非还原性糖，即使与氨基 酸、蛋白质等混合加热也不易产生美拉 德 反 应。实 验 表明，浓 度 为12 . 5% 的 糖 稀、砂糖、海藻糖加入0.5%的甘氨酸， p H 值4～8范围内，120℃下反应6 0 min 糖 稀出现明显的褐变反应，砂糖次之，而 海 藻 糖 在同 样 的 条 件下 褐 变 反 应 不 明 显，颜色几乎不变。
57 Nov 2015 CHINA FOOD SAFETY
故而茶饮料中通常通过添加糖类物质进 行改善和掩盖。海藻糖作为低甜度的单 糖，将其应用于茶饮料中，可以有效抑制 茶的苦味，使茶叶的清香味更佳，同时 避免加入蔗糖使得茶饮料口味甜腻，口 感粘稠。 稳定性好
与蔗 糖、麦 芽 糖 相比，海 藻 糖 对 酸 和热具有更好的稳定性。研究 表明， 蔗糖在酸 性条 件下容易分解，蔗糖的 酸水解常数 为14 6 0 0×10 6，而海藻 糖为 0.864×10 6，在p H值为2时，10 0℃加热 180 min蔗糖和麦芽糖的分解率分别为 10 0 % 和9.6%，而海藻 糖只有2.5%。海 藻 糖在 p H 值 为3.5的溶液中，10 0℃加热 24h，分解率仅为1％，十分稳定。
近年来随着中国经济的发展和居民 收入的提高，中国居民膳食结构及生活 方式也发生了变化，由于营养过剩或营 养不平衡所导致的慢性疾病在增多。大 部分中国人无法从食物中摄取足量的钙 和镁，维生素和矿物质摄入不足已经成 为社会普遍现象。市场上存在许多补充 矿物质的饮料与食品，但矿物质在复杂 体系中易与其他物质发生反应，进而影 响矿物质吸收，制约此类饮品的发展。 如含钙饮料中，磷酸盐的存在会使钙离 子与磷 酸 盐 结 合 形成不溶性 的 钙 盐 沉
龋齿是口腔内细菌如变形链球菌等 所导致，细菌产生的葡萄糖基转移酶将 蔗糖转化成不溶性的葡聚糖，使病原菌 易于附着在牙齿上形成牙菌斑，进而牙 菌斑中细菌利用糖生成酸性物质，使牙 齿脱钙而产生龋齿。由于海藻糖在口腔 内不发 生 分解，产 酸 少，也 不 会产生不 溶性葡 聚糖。另外，它还能抑制 6 0 %由 蔗糖产生的不溶性葡聚糖的粘质物的形 成。因此海藻糖与赤藓糖醇、异麦芽酮 糖及低聚糖等有类似的防龋齿功效。 补充能量
淀，不利于钙的吸收和利用。研究发现， 在该体系中加入海藻糖后，磷酸钙沉淀 的形成受到抑制，可溶性钙离子的存留 量提高，随着海藻糖添加量的增加，抑 制沉淀的效果更为显著，其他糖类则没 有这种效果。对海藻糖和氯化钙的混合 溶液进行核磁共振分析，发现海藻糖分 子中2、4位羟基能够与钙离子结合，阻 止了不溶性 磷 酸 盐 的 形成。此 外，铁离 子、镁离子、铜离子等矿物质也可以与海 藻糖发生类似的相互作用，从而避免了 不溶性盐沉淀的生成，防止因形成沉淀 而导致的矿物质损失，提高人体对矿物 质的吸收利用率。海藻糖与矿物质的这 种反应还可以进一步维持维生素C等物 质的稳定，维生素C在铁离子和铜离子 存在的体系中容易分解和着色，加入海 藻糖后，铁离子和铜离子与海藻糖发生 结 合，作为维 生 素 C 氧化 分解反 应催 化 剂的铁离子和铜离子减少，从而降低了 维生素C的氧化分解反应。 防龋齿