高效甜味剂

null高效甜味剂 ——纽甜 高效甜味剂 ——纽甜1 纽甜概述 纽甜（Neotame，NTM）是一种新型的二肽类非营养类强力甜味剂和强味剂，是阿斯巴甜（APM）的一种衍生物，其甜度大约是蔗糖的7000到13000倍，是阿斯巴甜的30-60倍。纽甜的稳定性优于阿斯巴甜，使用成本也大大低于阿斯巴甜。 纽甜是迄今为止世界上最甜的合成甜味剂，也是世界上最安全，口味最接近蔗糖的甜味剂，问世以来深受世界食品界的关注，在食品行业的应用也十分广泛。1 纽甜概述2 发展历程 1991年，美国纽特公司通过对高倍甜味剂的结构与甜度关系的研究而提出假说，认为人的甜味受体（HSR）包含两个完全不同的疏水结合位（HBP），两者相距1nm。在此基础上通过对阿斯巴甜（APM）分子结构连接不同疏水基团的研究，合成出了纽甜。 纽甜1993年取得物质专利；1998年12月在美国提出将纽甜作为低温食品甜味剂的申请；2002年7月FDA正式批准纽甜在食品中使用。 中华人民共和国卫生部也于2003年04月批准纽甜在各种食品中使用，按生产需要量添加。一般饮料类8-17mg/L，食品类10-35mg/Kg。2 发展历程3 纽甜的结构组成 纽甜（NTM）的学名为N-［N-（3，3二甲基丁基）-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸-1-甲酯。分子式为C20H30N2O5，分子量为378.47，记号式DMB-Asp-Phe-OMe。结构式见图。 纽甜结晶是一种白色粉末，常为一水化合物，经验分子式为C20H30N2O5•H2O，分子量为396.48，含4.5％的结晶水，纽甜的一水化合物熔点为80.9-83.4℃。 3 纽甜的结构组成4 纽甜的理化特性4.1 溶解度 纽甜在水中的溶解度，25℃时为12.6g／L，APM为10g/L。达到与10%蔗糖溶液相等甜度所要求的溶解度的倍数(即MRS 10%)约为740。 当纽甜以盐(如磷酸盐)或复合物(如β -环糊精复合物)的形式存在时，在水相中溶解度会显著增加。 纽甜在无水乙醇中的溶解度很高，25℃时为950g／L，大大高于APM在相同条件下的溶解度。4 纽甜的理化特性4.2 稳定性 纽甜在干燥的贮藏条件下很稳定，室温干燥条件下货架期可达几年。它的单水合物不会吸湿。 纽甜水溶液在pH3.0-5.5范围内相对稳定，而在的pH4.5时稳定性最高，这一pH正好处在酸奶的pH范围内，因此，纽甜在酸奶中具有很好的稳定性。如图： 在酸性环境下，NTM 与APM的稳定性大致相同，但在中性环境下，NTM 比APM的稳定性高很多。使得NTM可应用在焙烤食品等APM不能直接应用的领域。 耐高温性：在80 ℃下加热30min， pH为3的溶液中纽甜的保留量为98.6%，因此，使用纽甜增甜的食品，即使进行高温短时(HTST)杀菌处理也不会对它造成实质上的损失。4.2 稳定性null化学惰性：由于NTM比APM在N位上多了二甲基丁基取代基，使得NTM的化学活性大大降低。 A）它可与多种还原性羰基化合物如葡萄糖，果糖，高果糖浆，乳糖，麦芽糖等多种食品组分共同使用而不会产生美拉德反应。 B）也可与多种含醛基的香料或风味物质如香兰素，肉桂醛，苯甲醛等共同使用而不发生Schiff碱合反应。4.3 其它 NTM为二肽类甜味剂，所以它是一种两性化合物，其pKa值分别为3.01和8.02，等电点为5.5。所以，NTM既可形成酸式盐，也可形成碱式盐，并可与金属形成复合物，从而改善其稳定性和其它特性。 NTM在用量范围内对溶液的黏度、表面张力和pH的影响可以忽略不计，如，在碳酸饮料中不会引起过分起泡现象。4.3 其它5 纽甜的甜味特性 甜度极高，为蔗糖的7000-13000倍，为APM的30-60倍。为目前最甜的甜味剂。 甜味纯正，与蔗糖很相近，并表现出一种清凉的感觉。且具有良好的味觉分布和可接受性，没有其它强力甜味剂常带有的苦味和金属味。 甜味刺激的形成与蔗糖类似，但与APM相比，其甜味形成的最初略有滞后，而甜味持续时间则略长。如图所示。但是可根据需要加以其它配料如多元醇、蔗糖或含氧酸来改变这种效应。5 纽甜的甜味特性null 纽甜在有些食品和饮料中具有风味增强作用，在食品中添加纽甜可以使甜味、咸味、酸味等良好风味得到保持甚至提高，尤其是酸型水果风味(如橘子、柠檬和葡萄)和樱桃风味。而对苦味、涩味等不良味道及某些刺激性气味则有减轻和掩盖的作用。因此,NTM可作为食品的风味改良剂使用。null 与APM不同的是，纽甜与安赛蜜、糖精之间都没有甜味协同增效作用。 NTM是一种非营养无能量的甜味剂。蔗糖和APM的能量值为16.7kJ/g，而纽甜有效能量值小于1.2kJ/g. 含17mg/L的纽甜饮料(相当于10%的蔗糖溶液的甜度)的能量值小于0.02kJ/g. 因此，可认为纽甜是无能量的甜味剂。null无致龋齿性，口腔微生物不能利用纽甜，也不会引起血糖升高，可供糖尿病患者和肥胖人群食用。 低成本：由于NTM的制备的简单及极高的甜度，可知，NTM的等甜度成本会显著低于APM，具有很强的竞争力。6 纽甜在人体中的代谢 NTM在所有的动物属内都能很快的但仅少部分的被吸收。 NTM进入人体后的主要代谢途径是被人体普遍存在的酯酶(如细胞色素450)水解成 3，3-二甲基丁基天冬胺酰苯丙氨酸(DMB-Asp-Phe)和甲醇。其中DMB-Asp-Phe绝大部分由粪便、尿液排出体外。仅有很小部分(<10%)其3，3-二甲基丁基部分被氧化成 3，3-二甲基丁酸，作为肉碱酯由尿液排出。6 纽甜在人体中的代谢null NTM和DMB-Asp-Phe(也叫脱酯化纽甜)可以通过机体正常代谢很快从血浆中清除，它们在血浆中的半衰期分别为0.5h和2h，如下图所示。 7 纽甜的安全特性 FAO/WHO规定NTM的每日允许摄入量(ADI)为 0-2mg/kg bw，对一个60kg成年人而言,每日摄取2mg/kg bw，相当于摄取840g蔗糖的量，所以即使完全以纽甜代替蔗糖使用，也不会超过其ADI值。 纽甜在代谢过程中会产生微量的甲醇，但是在纽甜的合理摄入范围内，产生的甲醇不会造成安全性问题。而且，与日常膳食中所产生的甲醇量相比可忽略不计，研究显示，加入17mg/L纽甜的饮料中甲醇的含量相当于1.37mg/L.它仅为1L橙汁中的甲醇平均含量的1/46，为1L番茄汁中的甲醇平均含量的1/220.因此，可以认为纽甜的安全系数是很高的。7 纽甜的安全特性null 如图，各种蔬菜、水果汁与含525mg/L的APM或17mg/L的NTM饮料中的甲醇总含量。 null 由于NTM中的3，3-二甲基丁基基团能够阻断肽酶对Asp与Phe之间的肽键的水解，所以，在等甜度下NTM代谢后产生Phe的量远小于APM。研究表明，17mg NTM中的Phe通过代谢后进入机体的有效数量不足0.7mg，仅为APM释放量的1/400. 因此当食品中使用NTM代替APM时，可不限制苯丙酮酸尿症患者食用，也不需要作特殊的商标注明。null 大量动物试验以及临床试验数据都证明了NTM及其代谢产物对人体都是安全无毒的。NTM既无致突变性、致癌性、致畸性，不会对生殖或目标器官产生毒性，也不会影响动物的生育以及后代的成长。 另外，药理学试验表明，纽甜和脱酯纽甜没有药理学活性。8 纽甜的制备 目前纽甜的合成方法主要有氢化还原法和化学—酶联合法来制备纽甜。 氢化还原法合成纽甜应用较多，其反应原理主要是首先由3,3-二甲基丁醛的醛基和阿斯巴甜的末端活性氨基缩合反应生成亚胺，再通过催化剂(主要使用钯、铂等金属催化剂，最常用的就是钯碳催化剂)在氢气的条件下把亚胺的双键还原就得到N-［N-（3,3-二甲基丁基）-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸-1-甲酯。8 纽甜的制备8 纽甜的制备 如下图，通过阿斯巴甜和3,3,-二甲基丁醛制备纽甜。8 纽甜的制备8 纽甜在食品中的应用8.1 在各类饮料中应用 a 碳酸饮料 纽甜在可乐型碳酸饮料中能持续作用16个星期，与市场上销售的低能量碳酸饮料的保质期一致，它还可以用于柠檬汽水、根汁等饮料中。 b 非碳酸饮料 纽甜可用于热灌装柠檬茶、固体粉末状饮料、酸奶等食品中，而且在这些食品中性状都非常稳定且品质良好。8 纽甜在食品中的应用null8.2 在乳品中应用 纽甜可用于用于奶酪、奶粉、鲜乳制品的生产，在这类产品中使用时，当此类产品的货架期结束后，经研究发现仅有2％的纽甜损失，这对产品的可接受性无影响，而别的甜味剂很少能够达到这种水平，纽甜尤其适合酸奶酪的生产。 null8.3 在焙烤食品中应用 与阿斯巴甜不同，纽甜可在瞬时高温的条件下保持稳定，因此可用于曲奇、蛋糕、巧克力蛋糕等各式焙烤食品。如在蛋糕生产中，经过450℃的高温焙烤后，仍有85％的纽甜存在；而在25℃下，相对湿度60％的地方存放5d，也只有4％的纽甜损失，事实上即使损失20％也不会对产品产生影响。null8.4 在口香糖中应用 由于纽甜的能量值几乎为0，且不会产生龋齿，因此适合用于无糖口香糖的生产，它不仅适合糖尿病人食用，而且对牙齿无损害作用。口香糖中的纽甜通过微胶囊化可提高其稳定性，经过变性淀粉和羟丙基甲基纤维素的两层涂层可以使其在52个星期的储存中不会降解。 null8.5 餐桌甜昧剂中的应用 因为纽甜没有吸湿性，能量又低，十分适合作为餐桌甜味剂。经研究表明，纽甜在作为餐桌甜味剂时至少可以储存156个星期。 8.6在冰淇淋、冰冻甜点心中应用 用NTM制得的冰淇淋和冰冻甜点心具有很好的溶解特性和结构,其甜味纯正,没有后味。 null8.7 在其它产品中应用 与阿斯巴甜不同，纽甜可以与某些还原糖共同使用，还可以与醛基风味物质共同使用，可应用与更多的食品中。研究表明，在糖果、谷物类、果冻等产品中使用，纽甜在这些食品中应用均有良好特性。 9 前景及展望 高效甜味剂是食品工业必不可少的一类十分重要的食品添加剂，纽甜的低成本、高甜度使其具有很强的市场竞争力。更重要的是,它是目前仅有的两种被美国FDA正式批准使用的二肽甜味剂之一。它很好地满足了无营养型甜味剂获得商业成功的5个基准——低成本、高甜度、安全性高、稳定性高、溶解性好。因此,它的应用前景十分广阔。 9 前景及展望参考文献[1] 林洪，林杰．新一代强力甜味剂—纽甜[J]．精细与专用化学品，2005(15)：15-17 [2] 郑建仙．功能性食品甜昧荆[M]．北京：中国轻工业出版社，2001：65-78 [3] 余海星．二肽甜味剂一纽甜[J]．中国食品添加剂，2008：54-57 [4] Indra Prakash，Gleann，Rao Ponakala and Glen Ishikawa．Neotame,The Next Generation Sweetener[J]．Food Technology,2000 [5] DuBois,G.E.Sweeteners and Sugar Alternatives in Food Technology,PartII:Non-Nutritive /Low-Calorie Sweeteners: Principles and Practice; Mitchell,H.Ed,Blackwell Publishing Ltd.:Oxford,UK,2006,pp 103-129. 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