海藻糖在飲料中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及研究進(jìn)展

海藻糖是兩個(gè)葡萄糖分子以α，α-1，1鍵連接成的非還原性雙糖，最初由Wiggers從黑麥的麥角菌中分離得到，后來(lái)在多種動(dòng)植物和微生物中均發(fā)現(xiàn)了海藻糖的存在，如藻類(lèi)、酵母、真菌、細(xì)菌、蝦等。海藻糖是一種貯藏性碳水化合物，具有獨(dú)特的生物分子及細(xì)胞保護(hù)功能，《Nature》雜志發(fā)表了海藻糖的專(zhuān)文之后，海藻糖便有了“生命之糖”的美譽(yù)?；诤Ｔ逄堑谋裥?、低甜度、不致齲齒等特性，近年來(lái)海藻糖在食品、醫(yī)藥領(lǐng)域以及化妝品方面的應(yīng)用愈加廣泛，其生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用研究也頗受研究者的關(guān)注。

飲料品種繁多，按生產(chǎn)工藝通常分為酒精飲料和非酒精飲料兩大類(lèi)，后者被稱為軟飲料，按照GB l0789《飲料通則》，我國(guó)飲料分為碳酸飲料（汽水）類(lèi)、果汁和蔬菜汁類(lèi)、蛋白飲料類(lèi)、飲用水類(lèi)等11大類(lèi)。隨著我國(guó)居民收入的提升，消費(fèi)者生活水平有所提高，其消費(fèi)理念和消費(fèi)能力也逐漸發(fā)生了變化，從追求溫飽型消費(fèi)向質(zhì)量型消費(fèi)過(guò)渡。越來(lái)越多的消費(fèi)者開(kāi)始對(duì)飲料產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分是否天然健康、綠色環(huán)保以及品位時(shí)尚等更高層面有所需求，因此，低糖低熱量、風(fēng)味更好的飲料以及特殊用途的功能飲料成為消費(fèi)者的新寵。

海藻糖性質(zhì)

海藻糖是蔗糖的同分異構(gòu)體，有許多相似的地方，但是海藻糖分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，無(wú)半縮醛基，所以不具有還原性和旋光性，在酸、熱條件下都具有良好的穩(wěn)定性。

海藻糖在飲料中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

低甜度

海藻糖甜度較低，在濃度為22.2%時(shí)，其甜度約為蔗糖的45%，而甜味比砂糖更持久，溫和的甜味可以有效改善含糖食品的甜膩感。因其淡爽的低甜度，使海藻糖與蔗糖或其他甜味劑結(jié)合后用于食品飲料中，更加凸顯食品材料原有的風(fēng)味。茶飲料具有茶葉的獨(dú)特風(fēng)味，含有天然茶多酚、咖啡堿等茶葉有效成分，是中國(guó)消費(fèi)者較為喜歡的飲料品類(lèi)。近年來(lái)，茶飲料發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的上升趨勢(shì)。茶葉中因含有咖啡堿、可可堿、茶葉堿、花青素類(lèi)、茶葉皂苷、苦味氨基酸等物質(zhì)，苦澀味較重，故而茶飲料中通常通過(guò)添加糖類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行改善和掩蓋。海藻糖作為低甜度的單糖，將其應(yīng)用于茶飲料中，可以有效抑制茶的苦味，使茶葉的清香味更佳，同時(shí)避免加入蔗糖使得茶飲料口味甜膩，口感粘稠。

穩(wěn)定性好

與蔗糖、麥芽糖相比，海藻糖對(duì)酸和熱具有更好的穩(wěn)定性。研究表明，蔗糖在酸性條件下容易分解，蔗糖的酸水解常數(shù)為14600×106，而海藻糖為0.864×106，在pH值為2時(shí)，100℃加熱180min蔗糖和麥芽糖的分解率分別為100%和9.6%，而海藻糖只有2.5%。海藻糖在pH值為3.5的溶液中，100℃加熱24h，分解率僅為1%，十分穩(wěn)定。

海藻糖是非還原性糖，即使與氨基酸、蛋白質(zhì)等混合加熱也不易產(chǎn)生美拉德反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，濃度為12.5%的糖稀、砂糖、海藻糖加入0.5%的甘氨酸，pH值4～8范圍內(nèi)，120℃下反應(yīng)60min糖稀出現(xiàn)明顯的褐變反應(yīng)，砂糖次之，而海藻糖在同樣的條件下褐變反應(yīng)不明顯，顏色幾乎不變。

此外，海藻糖幾乎不能被一般的酶所分解，只能被特異性的海藻糖酶分解。

飲料的生產(chǎn)過(guò)程中，通常會(huì)根據(jù)原材料的不同添加不同的糖和酸調(diào)節(jié)口味和口感，也會(huì)根據(jù)原料、糖添加量以及酸度的差異采用不同的殺菌手段。鑒于海藻糖的非著色性，將其應(yīng)用于飲料中可以使乳飲料、植物蛋白飲料等富含蛋白質(zhì)的飲料經(jīng)過(guò)高溫殺菌后不發(fā)生美拉德反應(yīng)，保持原有色澤，不生成消費(fèi)者不喜歡的味道。此外，由于美拉德反應(yīng)發(fā)生后，氨基酸與糖的結(jié)合會(huì)產(chǎn)生不易被酶利用的產(chǎn)物，造成營(yíng)養(yǎng)成分的損失，海藻糖的添加可以使飲料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更好地被人體吸收。研究發(fā)現(xiàn)，在55℃保存過(guò)程中，使用砂糖的檸檬汁飲料隨時(shí)間延長(zhǎng)其黃度值上升，5-HMF值（5-羥甲基糠醛）增加，褐變?cè)絹?lái)越嚴(yán)重，而使用海藻糖的檸檬汁飲料黃度值上升極少，5-HMF值幾乎沒(méi)有增加。陳云輝等在荔枝罐頭中也做過(guò)類(lèi)似實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定糖液中5-HMF、總糖和總氨基酸的含量探討了海藻糖的護(hù)色效果，發(fā)現(xiàn)100%海藻糖組氨基酸含量比100%蔗糖組高13.5%，而5-HMF的增加量?jī)H為后者的1/3。

抑制飲料中礦物質(zhì)沉淀?yè)p失

近年來(lái)隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居民收入的提高，中國(guó)居民膳食結(jié)構(gòu)及生活方式也發(fā)生了變化，由于營(yíng)養(yǎng)過(guò)?；驙I(yíng)養(yǎng)不平衡所導(dǎo)致的慢性疾病在增多。大部分中國(guó)人無(wú)法從食物中攝取足量的鈣和鎂，維生素和礦物質(zhì)攝入不足已經(jīng)成為社會(huì)普遍現(xiàn)象。市場(chǎng)上存在許多補(bǔ)充礦物質(zhì)的飲料與食品，但礦物質(zhì)在復(fù)雜體系中易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而影響礦物質(zhì)吸收，制約此類(lèi)飲品的發(fā)展。如含鈣飲料中，磷酸鹽的存在會(huì)使鈣離子與磷酸鹽結(jié)合形成不溶性的鈣鹽沉淀，不利于鈣的吸收和利用。研究發(fā)現(xiàn)，在該體系中加入海藻糖后，磷酸鈣沉淀的形成受到抑制，可溶性鈣離子的存留量提高，隨著海藻糖添加量的增加，抑制沉淀的效果更為顯著，其他糖類(lèi)則沒(méi)有這種效果。對(duì)海藻糖和氯化鈣的混合溶液進(jìn)行核磁共振分析，發(fā)現(xiàn)海藻糖分子中2、4位羥基能夠與鈣離子結(jié)合，阻止了不溶性磷酸鹽的形成。此外，鐵離子、鎂離子、銅離子等礦物質(zhì)也可以與海藻糖發(fā)生類(lèi)似的相互作用，從而避免了不溶性鹽沉淀的生成，防止因形成沉淀而導(dǎo)致的礦物質(zhì)損失，提高人體對(duì)礦物質(zhì)的吸收利用率。海藻糖與礦物質(zhì)的這種反應(yīng)還可以進(jìn)一步維持維生素C等物質(zhì)的穩(wěn)定，維生素C在鐵離子和銅離子存在的體系中容易分解和著色，加入海藻糖后，鐵離子和銅離子與海藻糖發(fā)生結(jié)合，作為維生素C氧化分解反應(yīng)催化劑的鐵離子和銅離子減少，從而降低了維生素C的氧化分解反應(yīng)。

防齲齒

齲齒是口腔內(nèi)細(xì)菌如變形鏈球菌等所導(dǎo)致，細(xì)菌產(chǎn)生的葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶將蔗糖轉(zhuǎn)化成不溶性的葡聚糖，使病原菌易于附著在牙齒上形成牙菌斑，進(jìn)而牙菌斑中細(xì)菌利用糖生成酸性物質(zhì)，使牙齒脫鈣而產(chǎn)生齲齒。由于海藻糖在口腔內(nèi)不發(fā)生分解，產(chǎn)酸少，也不會(huì)產(chǎn)生不溶性葡聚糖。另外，它還能抑制60%由蔗糖產(chǎn)生的不溶性葡聚糖的粘質(zhì)物的形成。因此海藻糖與赤蘚糖醇、異麥芽酮糖及低聚糖等有類(lèi)似的防齲齒功效。

補(bǔ)充能量

海藻糖與蔗糖、麥芽糖等雙糖代謝途徑相同，人體小腸內(nèi)海藻糖酶活力較大，海藻糖主要在小腸中消化吸收，其分解為兩分子葡萄糖，可以為人體提供能源（4kcal/g）。更重要的是，海藻糖在人體內(nèi)的分解是一個(gè)平緩而穩(wěn)定的過(guò)程，對(duì)血糖值或胰島素分泌的影響幾乎與葡萄相等，非常適合用于運(yùn)動(dòng)飲料。初步研究表明，添加了海藻糖的運(yùn)動(dòng)飲料，比含葡萄糖的飲料有著更低的胰島素和血糖反映水平。而且海藻糖的加入并不影響飲料的口感，相反會(huì)使其口感更為純正。趙文報(bào)等開(kāi)發(fā)的能量型運(yùn)動(dòng)飲料中添加海藻糖、大豆多肽、堿性電解質(zhì)及維生素等物質(zhì)，使飲料具有補(bǔ)充能量的功能，飲用后人體引起的胰島素反應(yīng)較為平穩(wěn)，血糖維持在較高的水平，不出現(xiàn)血糖值下降的現(xiàn)象，還可以穩(wěn)定血容量、血清胰島素、血鎂、血鉀和血乳酸，克服運(yùn)動(dòng)中服用單、雙糖引起的回躍性低血糖反應(yīng)，攝入一次即可維持較長(zhǎng)時(shí)間的能量補(bǔ)充。此外，也有研究者開(kāi)發(fā)了含有維持糖類(lèi)能量釋放和減少血糖/胰島素反應(yīng)及保持重量摩爾滲透壓濃度的異麥芽酮糖和海藻糖的食品，以異麥芽酮糖和海藻糖為主體，添加甜味劑和其他糖類(lèi)的組合物，可以保持飲品的重量摩爾滲透壓濃度，同時(shí)可以保證能量的緩釋?zhuān)撬降钠椒€(wěn)保持。

海藻糖以其獨(dú)特的性質(zhì)，可以在飲料中得到廣泛應(yīng)用，而且海藻糖改善風(fēng)味、補(bǔ)充能量等效果理想。目前在食品行業(yè)中，許多運(yùn)動(dòng)飲料、保健飲料等功能性飲料中已經(jīng)應(yīng)用海藻糖，在烘焙、糖果、水產(chǎn)等領(lǐng)域海藻糖的應(yīng)用也頗多。隨著人們對(duì)海藻糖認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步加深，以及海藻糖工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模擴(kuò)大，海藻糖的應(yīng)用前景將越來(lái)越廣。