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分子式

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基本简介

  
分子立体模型
名称 木糖醇

  英文名 Xylitol

  又名 戊五醇

  它的分子式为C5H12O5,是一种五碳糖醇。

  木糖醇原产于芬兰,是从白桦树、橡树、玉米芯、甘蔗渣等植物中提取出来的一种天然植物甜味剂。

  
木糖醇
若无特别说明,人们很难将木糖醇与蔗糖分辨。

  木糖醇低温品尝效果更佳,其甜度可达到蔗糖的1.2倍。木糖醇入口后往往伴有微微的清凉感,这是因为它易溶于水,并在溶解时会吸收一定热量。在一定程度上也有助于牙齿的清洁度,但是过度的食用也有可能带来腹泻等副作用,这一点也不可忽视。

相关生产工艺

  我国木糖醇虽然是从前苏联学习开发的,就木糖醇本身而言,也是一个新兴的工业,生产历史并不长,生产技术也刚刚有一个雏形,并不是很成熟,有待发展和完善。我国木糖醇工业也是这样,从小试、中试,到试生产,一步一步地发展起来的,必须经历一个相当长过程。就目前来说,我国木糖醇生产有两条基本工艺,这两条工艺就是:中和脱酸工艺和离子交换脱酸工艺,而各厂家在生产细节上都有自己的独到之处,形成自己的工艺风格。
甜味剂木糖醇

中和脱酸工艺

  中和脱酸工艺就是在净化水解液时采用中和法。上世纪六十年代,我国木糖醇在保定开始试生产时,就是采用这个方法,如保定厂的一号生产线。此法的工艺路线如下:

  原料 → 水解→ 中和 → 浓缩→ 脱色→ 离子交换→ 浓缩→ 加氢 → 浓缩→ 结晶→ 分离→ 包装

  这是典型的木糖醇生产工艺,在水解液净化过程中,采取了一次中和一次离子交换工艺,在这个工艺的基础上,又加了一次氢化液离子交换,就变成了一次中和脱酸二次交换工艺,都属于中和脱酸工艺。我们知道,在木糖醇生产过程中,玉米芯首先要水解生产水解液,水解时要加催化剂—硫酸,而水解后,硫酸就存在于水解液中,但在生产过程中,这部分硫酸必须除去,固名思意中和脱酸工艺就是用中和的方法将酸除去,中和剂通常用碳酸钙。硫酸被碳酸钙中和成石膏—硫酸钙,硫酸钙在水中的溶解度很小,绝大部分石膏都成为沉淀经过滤除去。

  中和脱酸工艺的优缺点:中和脱酸工艺比较简单,酸碱消耗低,可降低成本,设备也比较简单,易操作,投资少。但由于它是初始工艺,必然有不足之处,它的缺点主要来至工艺本身,众所周知,石膏虽然在水中的溶解度小,也不是绝对不溶解,在进入下个浓缩工序时,随着水解液变浓,石膏在水解液中浓度也变大,呈过饱和状态,此时就有一部分石膏又沉淀出来,沉积在蒸发器的管壁上,形成隔热层,降低蒸发效力,浪费蒸汽,降低设备利用率。由于,这层结垢很难除去,特别是很难用化学方法除去,不得不用机械法清除结垢,不但麻烦,而且劳动强度很大,对设备也有不同程度的损伤,降低设备的使用寿命。
木糖醇口香糖

离子交换脱酸工艺

  为了解决中和脱酸带来的困惑,科技工作者和生产厂家的科技人员通过不懈的努力,研究开发了离子交换脱酸新工艺,如保定厂的二号生产线。离子交换脱酸工艺就是采用离子交换树脂利用离子交换的方法将硫酸根除去。此工艺也有两次交换和三次交换之分,但不管是两次交换还是三次交换都有属于离子交换的范畴。此法的工艺的路线如下:

   原料→ 水解→ 脱色→ 离子交换→ 浓缩→ 离子交换→ 加氢 → 离子交换→ 浓缩→ 结晶 → 分离→ 包装

   每次交换的意义不同,所以采用的离子交换树脂也不同,第一次交换主要是为了除去水解液中的硫酸根,所以采用阴离子交换,第二次交换采用阳离子交换树脂,第三次交换用阳、阴两种树脂,也有单用阳树脂的。离子交换脱酸工艺,工艺比较复杂,树脂用量较多,设备较多,投资大。增加了酸碱消耗,加大了成本。但离子交换脱酸工艺还有它不可替代的优点,它解决了中和脱酸工艺品中设备结垢的缺点,提高了设备的利用率和使用寿命,减少了水解液中的灰份和酸的含量,提高了水解液的质量,相应的提高了产品质量。由于离子交换脱酸工艺有众多的优越性,新建厂都采用了此工艺。

  不论是中和脱酸工艺还是离子交换脱酸工艺,他们的最后一次交换,都是将氢化液再进行一次交换,来提高净化液的质量,继而提高产品质量。中和脱酸工艺和离子交换工艺,都有各自的优点和不足,采取那种工艺都必须扬长避短,最大限度发展优势,提高经济效益。

木糖醇生产工艺的要点和进步

  木糖醇的生产工艺是比较长的,但必须把住几个关键工序才能保证木糖醇产品质量和生产的顺利进行,这就是协纲提领,几个关键工序做好了就把住了木糖醇的生产要点。木糖醇有以下几道值得注意的工序,分述如下。

  水解工序

  水解工序是木糖醇生产的第一道工序,是关系到木糖醇的质量和后序工序加工的难易的
木糖醇
关键。如果把握不住水解液的质量,就会给后序工序带来很多麻烦,最终会影响产品的质量。水解工序首要注意的问题是原料净化问题,原料玉米芯要经筛选,洗涤,清除杂质,不要人为的把杂质引入水解液中,造成水解液质量的先天不足。水解工序参数三要素就是催化剂、水解温度和时间。其中,催化剂只是一个量的问题,卡住催化剂的用量就行了;水解温度是值得关注的问题,温度低只能是水解不完全,而要是高了就会造成严重后果,温度过高会使水解液中的木糖继续脱水生成糠醛或深度水解生成低级的碳水化合物,如醋酸,丙酮等,也会使大量蛋白质水解,生成有机色素和胶体,这会对后续的净化工序带来很大困难。为了确保水解温度适当可引进温度自动控制系统,已经是很容易解决的问题了。同样水解时间也不能不足或过长,会造成同水争温度一样的后果,多长时间好呢,虽然有一个基本时间,但要恰如其分,这就要操作者根据不同原料,不同气候,根据长期积累的实际经验来掌握。

  中和工序

  中和工序是中和脱酸工艺的关键工序,在这个工序将除去绝大部份无机酸-硫酸。中和效果的优劣要用pH值控制,水解液的pH值一般在1~1.5,当中和到pH4时,无机酸绝大部份中和掉,且有机酸也开始中和,当pH值5时,约有70%的醋酸、甲酸、乙酰丙酸等有机酸被中和掉,要想使全部有机酸被中和掉到pH10。但是当pH值4~5时就会破坏糖,生成色素,中和时局部过碱也会造成还原糖分解,中和pH值通常为3.5,温度70~80℃。

  中和时是把硫酸中和成石膏沉淀,生成两种石膏,一种是二水石膏(CaSO4•2H2O),另一种是半水石膏(2CaSO4•H2O),这两种石膏在不同温度下溶解度不一样,在80℃以下时二水石膏生成量大而溶解度比半水石膏小,但温度过高生成的二水石膏量小,且溶解度增大,在中和时希望生成二水石膏越多越好。但沉淀和溶解是可逆的,为了使石膏生成的多,且结晶颗粒大,往往要沉降养晶,但时间不能过长,以免沉淀再次溶解。

  脱色工序

  脱色工序是木糖醇生产的主要工序,水解液中的色素有原料中的天然色素和在生产中生成的色素,天然色素如花色素是以配糖体存在的,在酸性介质中可以水解成一个糖和一个非糖体,在碱性中呈绿色,蛋白质和氨基酸水解时也产生含氮的有色物质,糖类在碱性中也分解生成色素,糖加热时也可产生焦糖色。这些因素都会使水解液的色泽加深,影响木糖醇产品的质量,必须进行脱色处理。

  脱色的原理很复杂,由于产品不同,脱色的原理也各不相同。木糖醇水解液的脱色基本属于吸附脱色。吸附剂是多孔,比表面积很大的物质,吸附剂的种类较多。如白土、磺化煤、焦木素和活性炭,其中活性炭的比较广泛。木糖醇水解液也曾试用过上述脱色剂,但相比之下还是活性炭比较理想。在活性炭的选用上和其它溶液大不相同,按常规活性炭的脱色能力通常是单位体积的活性碳能脱多少体积的甲基兰溶液,而用于木糖醇水解液脱色的活性炭不能用这个传统方法测试,必需在生产中用活性炭直接脱水解液的能力来比较,来测定活性碳质量的优劣。

  脱色的原理既然是吸附,那就有吸附和解吸同时存在,为了让脱色向正方向进行,脱色速度要快,温度不要过高。

  离子交换工序

  水解液(也可称为木糖浆)纯度比较低,含有各式各样的色素,灰份(石膏等),各种酸(硫酸、醋酸等),含氮物(蛋白质、氨基酸等),胶体等。这样杂质复杂的木糖浆不经净化是很难进行氢化生产出合格的木糖醇产品的。所以必须将木糖浆进行净化,不然会使加氢催化剂中毒、失效。要使其纯度达到95%以上,通过两次交换以后,木糖浆的色泽接进无色,不带酸性,以保证氢化反应的顺利进行,提高产品的质量和收率。

  两种生产工艺都有离子交换工序,离子交换工序在木糖醇生产中是相当重要的工序,是影响木糖醇质量关键工序。在离子交换树脂的选用上和交换工艺的改进上都有新的突破。同时每次交换的目的也不一样,现以三次交换为例,看看交换工序的作用和发展。

  第一次交换主要是为了除去水解液中的无机酸和有机酸,硫酸根是阴离子,所以,第一次是采用阴离子交换树脂,阴离子交换树脂的种类很多,不是每种树脂都适合木糖醇生产的要求。原保定厂的技术人员在这方面做了大量工作,投入了大量人力和财力,经过多年的潜心研究,对国内外各种树脂进行了详细的筛选,取得了可喜的成果,筛选出大孔D型阴离子树脂适合于木糖醇生产的要求,如大孔阴树脂D296、D290等型号,为木糖醇工业的发展做出应有的贡献。第一次交换采用大孔阴树脂不但可以除去阴离子,而且可吸附除掉很多胶体杂质和色素

  第二次交换的目的是为了除去灰份和阳离子,所以采用阳离子交换树脂,阳离子交换树脂的种类也很多,但常用的还是强酸型732用的比较普遍,732强酸型阳离子交换树脂是苯乙烯磺酸型树脂,其功能团为磺酸基,这种树脂强度高,交换容量大,使用寿命长。阳离子交换树脂在交换中除去阳离子杂质外,还能以吸附的形式除去胶体和非糖体,如糖醛酸、聚糖醛酸,还有含氮化合物等。

  第三次交换是为了氢化液的净化,净化后的木糖浆经过加氢会增加酸度和金属离子,要进一步净化,以除去这些杂质,就采用第三次离子交换,一般第三次交换采用阳树脂。这就是阴-阳-阳离子交换工艺。

  上面叙述了木糖醇主要的生产工序,但并不意味着其他工序不重要,只是这些工序操作难度大,对木糖醇生产起着关键作用。在这里叙述了鲜为人知的工艺和技术,也披露了尚未公布于世的工艺和材料,将会对木糖醇的生产起到一定的作用。

木糖醇在生活中的用途

  木糖醇是一种具有营养价值的甜味物质,也是人体糖类代谢的正常中间体。一个健康的人,即使不吃任何含有木糖醇的食物,血液中也含有0.03---0.06毫克/100毫克的木糖醇。在自然界中,木糖醇广泛存在于各种水果蔬菜中,但含量很低。商品木糖醇是用玉米芯甘蔗渣等农业作物中,经过深加工而制得的,是一种天然健康甜味剂

  木糖醇白色晶体,外表和蔗糖相似,是多元醇中最甜的甜味剂,味凉、甜度相当于蔗糖,热量相当于葡萄糖。是未来的甜味剂,是蔗糖和葡萄糖替代品。

  木糖醇是白色晶体,外表和味觉都与蔗糖很像。从食品级来说,木糖醇有广义和狭义之分。广义为碳水化合物,狭义为多元醇。因为木糖醇仅仅能被缓慢吸收或部分被利用。热量低是它的一大特点:每克2.4卡路里,比其他的碳水化合物少40%。木糖醇从60年代开始应用与食品中。在一些国家它是很受糖尿病人欢迎的一种甜味剂。在美国,为了某些特殊目的可以作为食品添加剂,不受用量限制的加入食品中。

  木糖醇是防龋齿的最好甜味剂(这也是木糖醇最早被我们所认识的一个特点),已在25年的时间内,不同情况下得到认证。木糖醇可以减少龋齿这一特性,在高危险率人群(龋齿发生率高、营养低下、口腔卫生水平低)和低危险率人群(利用当前所有的牙齿保护措施保护牙齿,牙洞产生率低)中均为适用。

  以木糖醇为主要甜味剂的口香糖糖果已经得到六个国家牙齿保健协会的正式认可。

木糖醇的副作用及危害

  木糖醇过量不会发胖。而且从理化性质来讲,木糖醇是偏凉的,如同海鲜、绿豆之类的食物,它不易被胃酶分解,直接进入肠道,吃多了对胃肠有一定刺激,可能引起腹部不适、胀气、肠鸣。由于木糖醇在肠道内吸收率不到20%,容易在肠壁积累,易造成渗透性腹泻。以中国人的体质,一天摄入木糖醇的上限是50克。光嚼嚼口香糖应该没什么问题,但如果吃大量的其他木糖醇食品,就需要注意用量了。

  过量食用木糖醇会使血脂升高。

  是木糖醇和葡萄糖一样都是由碳、氢、氧元素组成的碳水化合物,木糖醇在代谢初始,可能不需要胰岛素参加,但在代谢后期,就需要胰岛素的促进。因此,木糖醇不能替代葡萄糖纠正代谢紊乱,也不能降低血糖、尿糖、改善临床症状。临床实践表明木糖醇并不能治疗糖尿病,而且木糖醇吃得过多,血中甘油三酯升高,引起冠状动脉粥样硬化,因此,糖尿病人不宜多食木糖醇。

木糖醇的功能

  1.木糖醇做糖尿病人的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂:木糖醇是人体糖类代谢的中间体,在体内缺少胰岛素影响糖代谢情况下,无须胰岛素促进,木糖醇也能透过细胞膜,被组织吸收利用,促进肝糖元合成,供细胞以营养和能量,且不会引起血糖值升高,消除糖尿病人服用后的三多症状(多食、多饮、多尿),是最适合糖尿病患者食用的营养性的食糖代替品。

  2. 木糖醇改善功能:木糖醇能促进肝糖元合成,血糖不会上升,对肝病患者有改善肝功能和抗脂肪肝的作用,治疗乙型迁延性肝炎,乙型慢性肝炎及肝硬化有明显疗效,是肝炎并发症病人的理想辅助药物。

  3. 木糖醇的防龋齿功能:木糖醇的防龋齿特性在所有的甜味剂中效果最好,首先是木糖醇不能被口腔中产生龋齿的细菌发酵利用,抑制链球菌生长及酸的产生;其次在咀嚼木糖醇时,能促进唾液分泌,唾液多了既可以冲洗口腔、牙齿中的细菌,也可以极大唾液和龋齿斑点处碱性氨基酸及氨浓度,同时减缓口腔内PH值下降,伤害牙齿的酸性物质被中和稀释,抑制了细菌在牙齿表面的吸附,从而减少了牙齿的酸蚀,防止龋齿和减少牙斑的产生,巩固牙齿。

  4. 木糖醇的减肥功能:木糖醇为人体提供能量,合成糖元,减少脂肪和肝组织中的蛋白质的消耗,使肝脏受到保护和修复,减少人体内有害酮体的产生,不会因食用而为发胖忧虑。可广泛用于食品、医药轻工等领域。木糖醇与普通的白砂糖相比,具有热量低的优势——每克木糖醇仅含有2.4卡路里热量,比其他大多数碳水化合物的热量少40%,因而木糖醇可被应用于各种减肥食品中,作为高热量白糖的代用品。

木糖醇的应用范围

  1、 木糖醇在体内新陈代谢不需要胰岛素参与,又不使血糖值升高,并可消除糖尿病人三多(多饮、多尿、多食),因此是糖尿病人安全的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂。

  2、 食用木糖醇不会引起龋齿,可以适用于作口香糖、巧克力、硬糖等食品的甜味剂。

  3、 由于其独特的功能,与其它糖类、醇类调和食用,可作为低糖食品的甜味剂。

  4、 木糖醇口感清凉,冰冻后效果更好,可用在爽心的冷饮甜点牛奶咖啡等行业。也可使用在健康饮品、润喉药物、止咳糖浆等方面。

  5、 为了身体健康,可用于家庭做蔗糖的代用品,以防止蔗糖食用过多引起的糖尿病肥胖症。

  6、 木糖醇是一种多元醇,可作为化妆品类的湿润调整剂使用,对人体皮肤无刺激作用。例如:洗面乳、美容霜化妆水等。

  7、 木糖醇具有吸湿性、防龋齿功能,并且液体木糖醇具有良好的甜味,所以可以代替甘油烟丝、防龋齿牙膏、漱口剂的加香、防冻保湿剂等。

  8、 液体木糖醇可用在蓄电池极板制造上,性能稳定,容易操作,成本低,比甘油更佳。

木糖醇的健康作用

  1、 常温下甜度与蔗糖相当,低温下甜度达到蔗糖的1.2倍。

  2、 易溶于水,在溶解时吸收大量热,食用时口腔感觉特别清凉。

  3、 不被口腔内细菌发酵利用,能抑制细菌生长及酸的产生,可防止龋齿。

  4、 食用木糖醇后血糖值不会上升。

  5、 生物稳定性好。

  6、 吸湿性好。

木糖醇的防龋作用

  笑容是留给别人的最好的第一印象。而很多人却因为牙齿不够洁白,对自己的笑容也失去了信心。随着木糖醇防龋知识的推广和普及,越来越多的人开始认识到木糖醇的健齿功效,选择木糖醇口香糖作为防龋健齿的好帮手。

  木糖醇是独特的多羟基化合物,它可以单独地禁止链球菌突变异种的增长,从而减轻龋齿的感染率。木糖醇不会被蛀牙菌发酵产酸腐蚀牙齿,同时木糖醇的清新甜味还能促进唾液的分泌,补充唾液中的磷和钙,促进牙齿的自然修复。由芬兰TURKU(土尔库)大学木糖醇研究方面的权威人士MAKINEN教授的临床实验,WHO(世界卫生组织)的各地研究成果均证明了木糖醇的防蛀效果。在最近这一领域的实验之一是Belize(佰利兹)在1989-1993进行了长达4年临床实验,也是第一个直接比较木糖醇口香糖和山梨糖醇口香糖的研究调查。实验表明:“木糖醇组”的儿童患龋齿的危险性比“无口香糖组”的儿童低70%,比“山梨糖醇组”的儿童患龋齿率低65%。同时,研究证实木糖醇口香糖在促进牙齿再矿化的作用明显优于山梨糖醇口香糖。这项有划时代意义的研究认可了木糖醇出众的护齿效果。

  既然木糖醇口香糖有这么好的防龋作用,那么在日常生活中如何使用木糖醇口香糖获得防龋的最佳效果呢?其实,这里边还真有些学问。

  选择木糖醇口香糖不能从木糖醇含量来看,有许多人都有这样的误区,实验表明,木糖醇含量在15%的口香糖和木糖醇含量在65%的木糖醇防蛀效果相同,反而,木糖醇摄入过多会造成肠胃道不适。

  其次,在使用木糖醇口香糖时要掌握好咀嚼次数和咀嚼时间。如果咀嚼木糖醇含量50%以上的口香糖,通常每次饭后和吃完零食以后及临睡前各咀嚼一块木糖醇口香糖,便可以达到防龋的效果。饭后和吃完零食之后马上咀嚼效果最佳。即使是吃了含有砂糖的食品(巧克力等),吃完之后如果马上咀嚼木糖醇口香糖的话,能迅速改善口腔环境,使酸性的口腔环境恢复为中性,减弱酸对牙齿的腐蚀作用。并且通过嚼木糖醇口香糖可以有助于牙齿的再矿化。在连续摄取木糖醇两周到一个月左右就会出现效果。

  第三,早晚刷牙,用含氟牙膏,用保健牙刷,并且坚持每天饭后、睡觉前和吃零食后咀嚼木糖醇口香糖,会产生多重效果,防龋的效果会大大提高,达到最佳状态。这是实验研究证实的结果。

  在“美丽到了牙齿”的今天,可以说选择了木糖醇就意味着选择了健康的牙齿和灿烂的笑容。

木糖醇苹果醋结合的作用

  有减肥功效外,还可给人体带来如下好处:

  A、增强消化功能和心脏功能;

  B、降低有害胆固醇的水平;

  C、可以软化血管,廷缓血管硬化的发生。

  D、降低血压(维持正常的血压);

  E、维持正常的血糖水平;

  F、防止癌细胞的生成;

  G、使皮肤增白,保持皮肤的光滑滋润,

  消除体内重金属。

  H、减轻紧张性疲劳感,使人轻松入眠。

木糖醇主要的生产企业

  山东福田科技集团是全球第二大,亚洲第一大的木糖醇生产厂商,拥有全国唯一一家木糖醇研究所和“省级技术中心”,与中科院、农科院、北京大学、清华大学等建立了产学研合作关系;与中国发酵工业协会建立尤新生物技术中心;与山东大学合作建立国家糖工程技术研发中心;与天津大学合作建立再生资源利用技术实验室,致力于糖醇产品的开发与研究;聘请尤新、金树人等20余名专家学者为公司技术和管理顾问。

  其生产的“福甜”牌功能糖醇,为该领域内的唯一国家驰名商标。

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