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1、木糖醇功能及其食品应用 -摘要：木糖醇是五元醇，广泛存在于自然界的果蔬中，但含量甚少。在人 体中木糖醇是糖类代谢的正常中间体。我国是国际上较早地研发了结晶木糖醇 的国家。由于它和一般糖醇结构不同，因而比六元醇有更优越的生理功能，在 无糖食品及医药、日化等行业有广泛用途。本文具体介绍了木糖醇在防龋齿、 不增加血糖值、改善肝功能、促进双岐杆菌增殖等方面的功能及在食品工业的 应用情况。 一.木糖醇是自然界广泛存在的天然物质 木糖醇和通常的山梨醇、麦芽糖醇六元醇不同，它只有五个碳原子，五个 羟基，所以是五元醇。分子式 C5H12O5，分子量 152.15，其结构式是：木糖醇是广泛存在于自然界果蔬中的天
2、然物。但含量较低，例举如下： 品种 每 100g 干物质中 mg 数 香蕉 21 草莓 362 菠萝 21 青梅 935 苣菜 258 胡萝卜 86.5 洋葱 89 莴苣 131 菠菜 107 白蘑茹 128 韭菜 53由于自然界存在的木糖含量太低，因此国内外商品木糖醇的生产方法，均 是采用含木聚糖的植物原料，如玉米芯、甘蔗渣、桦木等，经水解、氢化获得 的结晶木糖醇，其化学结构和自然界完全相同，堪称天然安全的功能性食品配 料。国际上欧、美、日等几十个国家，均批准木糖醇为安全的食品添加剂。 二.木糖醇是人体糖类代谢的正常中间体 应该指出,在人体的血液中，即使不摄入外来的木糖醇，也存在着 0.03
3、- 0.06mg/100mg 的木糖醇。糖代谢过程是人体获得能量的重要来源,一般由葡萄 糖经由 6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖、1,6-二磷酸果糖、磷酸丙糖、磷酸烯醇式 丙酮酸、丙酮酸而进入三羧循环，最终转化成二氧化碳和水。这是糖代谢的正 常途径。还有一条磷酸-戊糖侧路，由 6-磷酸葡萄糖,通过 6-磷酸葡萄糖酸酯,转 化成 5-磷酸核酮糖,由此得到磷酸核糖和核酸。这些均为人们熟知。此外还有一 条葡萄糖醛酸-木酮糖侧路,这到 1953 年才被 horowitz 首次确定。它是由六个碳 的葡萄糖醛酸,经由 L-木酮糖、木糖醇、D-木酮糖、5-磷酸木酮糖和磷酸-戊糖 侧路相联系。因而确认木糖醇是人体
4、糖类代谢的正常中间体。一个正常健康的 人,即使不摄入任何一点含木糖醇的食品,在其血液中也含有 0.03-0.06mg/100ml 的木糖醇。每个人的肝脏,每天能合成木糖醇 5-15g。用示踪原与子法浏测定， 人体中木糖醇来源自葡萄糖醛酸脱羧形成。生成的木糖醇进一步代谢时,和磷酸 -戊糖侧路及正常糖类代谢途径相连接。据国外试验报导指出：人体肝脏代谢木 糖醇的能力达 0.37-0.5g/h/kgbw。服用木糖醇后,12 小时内,有 50-60%转化成 CO2,从肺部呼出体外；在尿及粪便中排出 2-10%；有 20-30%转化成肝糖或其 他中间体储存于细胞中。由于木糖醇代谢不同于一般糖类,不需要胰岛
5、素促进,能 直接透过细胞膜,成为组织的营养,而且还能微量促进胰岛素的分泌。所以木糖醇 成为糖尿病人理想的食糖替代品。木糖醇虽然进入人体在肠部吸收缓慢，但一 旦进入血液和细胞后，代谢速度相当快,每小时每公斤体重达 0.7g。每克木糖醇 全部代谢产生 4.06 卡热量。三.木糖醇在我国的生产发展 我国在上世纪五十年代末，由于油脂供应不足，导致甘油供不应求，轻工 业部决定学习苏联经验，开展农业植物废料提取代甘油木糖醇的研究。1962 年在轻工部发酵研究所水解研究室，建立了木糖醇试验组， 19651967 年作 为军民两用攻关课题，由国家科委投资，在吉林市第一化工厂，完成了从玉米 芯到结晶木糖醇全流程
6、中间试验，并通过了鉴定。七十年代初河北保定化工二 厂，建成了年产 300 吨结晶木糖醇的生产车间。19751976 年，在轻工业部 组织下，由轻工业部食品发酵工业科学研究所水解室和广东南海糖厂、福建漳 州糖厂、保定化工二厂合作进行了蔗渣水解制木糖和木糖醇的工业试验，获得 了国家科学大会奖。1979 年在此基础上于漳州糖厂建成了年产 500 吨结晶木 糖车间。1979-1981 年在浙江开化建成了以玉米芯为原料的结晶木糖醇厂。至 今主要有保定宝硕、禹城福田、开化华康、汤阴豫鑫等，年产五千到 1 万吨的 骨干企业。木糖和木糖醇生产能力已超过 10 万吨。目前产品大部分出口。国内结晶木糖醇用于糖尿病
7、人的辅助治疗及各种食品的食糖替代品。液体木糖醇 主要用于食品配料以及牙膏、卷烟、油漆代甘油。 四.木糖醇的主要功能 木糖醇是所有食用糖醇中，生理活性最好的品种。不论它在防龋齿、不增 加血糖值，作为糖尿病人食品方面，显示了木糖醇比山梨醇、麦芽糖醇、甘露 醇等六碳醇，具有特别的优越性， （一）.糖尿病人的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂 木糖醇作为一种功能性甜味剂，能参与人体代谢，进入血液后，不需胰岛 素能透入细胞，而且代谢速度快，不会引起血糖值升高。适合于糖尿病人食用 的营养性食糖替代品。因为木糖醇代谢产生的能量和葡萄糖相同，而且和蔗糖 有相同的甜度。根据我国复兴医院临床试验，糖尿病人每天服用 3
8、0-50g，连续 服用 3-6 月，结果是体力恢复 100%，按血糖值测定，降糖有效率达 80%，说 明有轻微降低血糖值的效果，所以我们把木糖醇视为糖尿病人的甜味剂、营养 补充剂和辅助治疗剂。2002 年，国家药品监督管理局，将木糖醇批准为 （WS1-XG-2002）糖尿病人的辅助治疗剂。 （二）木糖醇的防龋特性 糖是广大群众喜爱的一种有营养的甜食品，但是，吃糖太多产生龋齿。城 市儿童踽齿率达 70%以上。多年来，很多科学工作者一直在寻求新的食糖代用 品，以便使健康者吃了不龋齿。比较全面和长期的通过人作试验，是芬兰、图 尔库(Turku)大学牙科研究所，他们从 1973 年到 1975 年前后
9、共进行了两年饮 食试验及一年的口香糖试验。饮食试验有 125 人参加，分成三个组，分别食用 普通食糖(蔗糖)、果糖、木糖醇制成的各种甜食品，包括烘烤食品，罐头、蜜 饯、鲜汁、饮料、糖果等。125 人中，用普通食糖饮食者 35 人，用果糖代替食 糖者 38 人，用木糖醇完全代替食糖者 52 人。所有参加试验者均有不同程度的 龋齿现象。经过二年的结果，令人信服的证明，木糖醇能比蔗糖减少龋齿发生 率 90，果糖能比蔗糖减少 30，两年中，按人口计算，新的龋齿数字为： 糖组 7.2，果糖组 3.8，木糖醇组 0.0。在上述试验结果的基础上，图尔库大学 又进行了用口香糖对蛀牙的对照试验，参加试验的全是牙
10、科的学生，在一年内， 仍按他们的牙齿卫生和饮食习惯，每天平均增加 45 块口香糖，第一组 50 人 吃含普通食糖的口香糖，第二组吃含木糖醇的口香糖。经过一年试验结果，吃 普通食糖做口香糖的那一组，出现 2.9 个新的龋齿，而吃木糖醇口香糖的那一 组，几乎没有新的龋齿，虽然平时也吃含糖的食物。试验表明，木糖醇所以有 防龋功能，是由于木糖醇不被产生龋齿的细菌所利用；木糖醇在口腔中不产生 酸，而是在口腔中转成中性，防止了牙齿被酸蚀。我国自七十年代开始，先后 在北京、淅江开化有关小学，开展了木糖醇防龋齿试验，取得了良好的结果。 特别是开化是在 237 名小学生和 89 名幼儿中进行口服试验，时间分别为
11、一年 和八个月。观察结果为：小学生恒牙新龋齿发生率仅 9.09%而对照组为 41.67%。 幼儿乳牙试验亦有效，但不如恒牙明显。 （三）木糖醇改善肝功能： 木糖醇能促进肝糖的合成，对肝病患者有改善肝功能和抗脂肝的作用。 九七四年经轻工部环保所推荐，复兴医院曾对病人进行过静脉点滴，发现效果 较好。但患者反映输液不仅昂贵，而且麻烦，无法在家中自理。从一九七八年 十一月至一九七九年十一月期间，试用口服木糖醇代替输液，治疗乙型迁延性 肝炎、乙型慢性肝炎及肝硬化临床试验。由复兴医院靳洪贞大夫主持，在肝炎 门诊选择 60 病例。治疗方法，在原服维生素 B、C 的基础上，增服木糖醇 1020g次，3 次日，
12、溶于温开水中，饭后饮用。每三个月为一疗程。治疗 期间每月复查肝功一次，并系统观察病人的精神状态、症状变化等。据有完整 观察治疗数据者 36 人的统计，其中乙型迁延性肝炎 24 例、乙型慢性肝炎 7 例、 肝硬化 5 例，均为明显的肝功能损伤，且经长时间的中西药治疗无效的患者。 经过木糖醇治疗三个月后，总有效率分别为：乙型迁延性肝炎为 70.8，乙型 慢性肝炎为 71.3，肝硬化为 80。疗效标准：按 1972 年北京市肝炎协作组 会议所订标准。 2005 年中国中医研究院西苑医院进行的木糖醇辅助护肝功能临床报告指出：通过 100 位肝病患者分为试食组与对照组临床试验，试食组要求每日加食 木糖醇
13、 30 克，连续三个月。结果表明,加食木糖醇组在恢复肝功能等方面有一 定的作用，对脂肪肝、高脂血症也有益处，临床症状、肝功能、血脂均有改善， 说明木糖醇是辅助护肝调脂的保健营养品。 （四）木糖醇的双岐菌增殖作用：近年来我国迅速增长的低聚糖类，如低 聚异麦糖、低聚果糖。它和糖醇具有相类似的功能，即防龋齿。木糖醇具有一 般有害微生物较难以利用的特点，木糖醇能抑制口腔中变性饱链球菌的繁殖， 因此木糖醇能防龋齿。但木糖醇能否具有双岐杆菌的增殖功能呢？据此 1999 年卫生部食品监督检验所,受全国木糖醇协作组委托,开展了木糖和木糖醇对肠道 菌群影响的动物和人体口服试验。试验表明，不论是动物还是人体,木糖
14、和木糖 醇均能对有益菌群的增殖有效。现将其中人体口服木糖醇试验情况,简介如下: 试食组分成 A 组(低剂量组,每日 9g)；和 B 组 (中剂量组 13.5g),为便于木 糖醇计量和服用,将木糖醇灌装于肠溶胶囊,每粒 0.45g,即每日分别服用 20 粒和 30 粒两组。经连续服用 10 天,测定人体肠道菌群变化,结果说明,木糖醇对抑制 有害菌和有益菌增殖均有效,两组结果相同,特别是有效菌增殖,更为明显,详见如 下2000 年北京联合大学受尤新教授委托，进行了摄入木糖醇动物试验,试验 表明，木糖醇有明显改善小鼠胃肠功能,促进肠道双歧杆菌的增殖作用。 试验按摄入木糖醇量分成；低剂量 2.5g/日
15、 /kg.bw、中剂量 4.2g/日 /kg.bw、高剂量 10.0g/日/kg.bw 三组。受试动物在连续服用 14 天后,即起到调 节肠道菌群的作用。三个组乳杆菌均有增长,其中低剂量组增长 6.9%、中剂量 组增长 7.4%、高剂量组增长 7%。而空白对照组为 0.13%。双岐杆菌增长率分 别为,低剂量组增长 6.3%、中剂量组增长 7.7%、高剂量组 6.1%。空白对照组 为 0.021%。而肠杆菌减少率,低剂量组减少 1.2%、中剂量组减少 3.2%、高剂 量组减少 2.4%。而空白对照组却增加 0.18%。上述表明经口给予口服木糖醇 2.5g/日/kg.bw,即能改善肠道菌群功能。中剂量 4.2g/日 /kg.bw 效果更好。按测 算，每人每天服用 15g 左右，即可达到调节肠道功能的作用。 此外木糖醇具有消除血中酮体的功用，己在北京进行临床试验证实；由于 人体糖代谢异常时，木糖醇照常能代谢，因而可用于手术过程的肠外营养。（五）新的生理功能 根据国外最新报导，发现木糖醇尚有不少新的和衍生的生理功能 1，木糖醇能提高肠内钙的吸收和体内钙保留率。 芬兰通过动物试验证明，木糖醇和钙的复合物，能提高肠内钙的吸收和使 提高体内钙保留率。经 12 周研究结果确定，木糖醇和钙的最佳摩尔比为 1：5。检验采用同位素 45 钙，来确认保留率的钙。 2，抑制
