甜味物質(zhì)應(yīng)用進(jìn)展及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

高 飛，李艷如，2，楊 暢，3，季慧蘋，李洪亮，2

（1. 內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)） 股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特011500；2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)乳品與奶牛繁育生物工程技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011500；3. 蒙牛高科乳制品（北京） 有限責(zé)任公司，北京 101100）

0 引言

糖的攝入不僅能滿足機(jī)體對能量的需求，同時(shí)會激活大腦中的愉悅及獎賞系統(tǒng)，引起愉悅、滿足等正面情緒[1]，然而過量食用糖會對健康產(chǎn)生很多負(fù)面影響。有研究表明，游離糖的攝入會導(dǎo)致人體總能量攝入過多，降低高營養(yǎng)形式能量的攝入，從而導(dǎo)致胰島功能紊亂、心腦血管疾病、情感障礙、高血壓等疾病[2-4]；使用超過人體需要的含糖食品還會導(dǎo)致過多能量在體內(nèi)蓄積，逐漸轉(zhuǎn)化成脂肪而導(dǎo)致人體肥胖[5]。因此，科學(xué)家不斷開發(fā)傳統(tǒng)糖的替代物，以滿足人對甜的渴望而又不引起血糖和胰島素的明顯變化[6]。

此外，隨著消費(fèi)者健康意識日益增強(qiáng)，越來越多消費(fèi)者開始重視飲料中的糖含量，開始選擇含有低熱量代糖的產(chǎn)品，這一趨勢不斷推動著甜味劑市場規(guī)模的增長，甚至很多國家和地區(qū)已將降糖提升到國家強(qiáng)制管控層面[7]。但甜味劑濫用、違規(guī)添加等食品安全事件的頻繁發(fā)生，以及有研究表明人工甜味劑的使用會對人體健康帶來一定影響，使得消費(fèi)者對甜味劑的評價(jià)褒貶不一。就甜味物質(zhì)的分類、應(yīng)用進(jìn)展及風(fēng)險(xiǎn)危害進(jìn)行綜述，以期分析不同類型甜味物質(zhì)應(yīng)用特性及具體危害，一方面為相關(guān)企業(yè)規(guī)范使用甜味劑提供理論支持；另一方面為消費(fèi)者更全面地認(rèn)識甜味物質(zhì)提供專業(yè)知識。

1 甜味物質(zhì)分類

甜味物質(zhì)是賦予食品、藥品、飼料等產(chǎn)品甜味的一類物質(zhì)[8]，其包含各種功能和不同類型在各領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在食品工業(yè)中，按照使用場景的不同將甜味物質(zhì)分為營養(yǎng)型甜味原料、非營養(yǎng)型甜味劑和填充型甜味劑3 類[9-11]，具體分類情況如下：

1.1 營養(yǎng)型甜味劑

營養(yǎng)型甜味劑包含白砂糖、果葡糖漿、海藻糖等糖類物質(zhì)，因長期被人食用，它們通常被視為食品原料，在提供甜味的同時(shí)還能滿足機(jī)體供能需求。

1.2 非營養(yǎng)型甜味劑

非營養(yǎng)型甜味劑按照來源不同可分為天然甜味劑和人工合成甜味劑[12]，人工合成甜味劑又可分為高倍甜味劑和功能性甜味劑。常用非營養(yǎng)型天然甜味劑有甜菊糖苷、羅漢果甜苷等，高倍甜味劑有三氯蔗糖、阿斯巴甜、紐甜等，功能性甜味劑有低聚果糖、低聚木糖等。

1.3 填充型甜味劑

低能量飲料產(chǎn)品開發(fā)中常用到填充型甜味劑糖醇，包括赤蘚糖醇、乳糖醇等。該類甜味劑在提供固形物口感的同時(shí)，還能滿足產(chǎn)品低能量的宣傳[13]。糖醇雖然不是糖，但具有糖的某些屬性，此外還具有耐酸耐熱、防齲齒等特性，因此被廣泛應(yīng)用與食品工業(yè)[14]。

2 甜味物質(zhì)應(yīng)用進(jìn)展

2.1 營養(yǎng)型甜味劑應(yīng)用進(jìn)展

白砂糖作為天然存在的雙糖，滿足出甜快、甜味純正、尾甜不滯留等甜味劑的特點(diǎn)，是一種良好的天然甜味劑。一直以來對蔗糖的甜味比較了解和熟悉，因此常以其為對比物來比較、判斷其他甜味劑的品質(zhì)[15]。果葡糖漿是由植物淀粉水解和異構(gòu)化制成的淀粉糖晶，其組成主要是果糖和葡萄糖，故被稱為果葡糖漿，是一種重要的甜味原料。果糖的甜味感比其他糖類消失快，因此其賦予果葡糖漿甜味純正、爽口的特點(diǎn)，使其在食品生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。隨著白砂糖價(jià)格不斷上漲，果葡糖漿由于其價(jià)格的絕對優(yōu)勢，在食品配料中的份額逐步增加。

海藻糖，作為新型糖類物質(zhì)[16]，因其在各種惡劣條件下，仍對生物體的生物膜、蛋白質(zhì)和核酸等大分子物質(zhì)起到良好的非特異性保護(hù)作用，因此被譽(yù)為“生命之糖”[17]。在食品行業(yè)中，海藻糖具有很好的防止淀粉老化的作用，尤其在低溫或冷凍條件下其防止淀粉老化的效率明顯好于其他的糖類物質(zhì)；此外，海藻糖甜度較低，添加可使終產(chǎn)品有清爽的低甜味，且具有抗齲齒功能[18]。在醫(yī)藥行業(yè)中，海藻糖在疫苗、細(xì)胞保存、器官及皮膚保存方面得到了廣泛應(yīng)用[19]，同時(shí)還可用于預(yù)防和治療干眼癥[20]。

2.2 非營養(yǎng)型甜味劑應(yīng)用進(jìn)展

甜菊糖苷是從甜葉菊葉子中提取的一種天然甜味劑，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的甜菊糖苷有40 多種，而甜菊糖苷中主要的糖苷有甜菊苷、瑞鮑迪苷A、甜菊雙糖苷等13 種[21-22]，具有安全性高、甜度高、熱量低及性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)[23]。近年來，添加甜菊糖苷的食品飲料在世界范圍內(nèi)快速增加，但其在產(chǎn)品應(yīng)用中存在甜味延遲、明顯后苦、不同配比甜味品質(zhì)差別大等局限[24]。此外，由于不同廠家的甜菊糖苷一般都是各種糖苷的混合物，所以呈味特性及品質(zhì)各不相同，同樣制約了甜菊糖苷的應(yīng)用。因此，針對甜菊糖苷與其他甜味劑的復(fù)配來掩蓋其不良風(fēng)味的研究越來越多[25]。同時(shí)，甜菊糖苷不同苷體的分離提純工藝、相互轉(zhuǎn)化工藝也將會是未來研究的熱點(diǎn)[26]。

相比于天然甜味劑，人工合成甜味劑具有低熱量或無熱量、價(jià)格便宜、高甜度等特點(diǎn)[27-28]，其使用范圍非常廣泛。在代謝過程中不受胰島素控制，不會引起肥胖、血壓升高等癥狀，是食品工業(yè)生產(chǎn)中用量少、成本低的糖替代物質(zhì)[29]。在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)使用不會對消費(fèi)者的健康產(chǎn)生影響，但如果超范圍、超劑量使用則可能引發(fā)一系列食品安全問題。其中，三氯蔗糖是一種蔗糖衍生物，其味道與蔗糖類似，目前已經(jīng)在超過500 種食品的生產(chǎn)中被使用[30]。其適用于酸性和中性產(chǎn)品，對光、pH 值穩(wěn)定且甜度不會出現(xiàn)加熱后降低的情況[31]。由于其不被人體代謝吸收、不會引起肥胖，因此對于包括糖尿病患者在內(nèi)的所有人群都適用。阿斯巴甜是一種甜度高、無不良后味的二肽甜味劑[32]，我國于1986 年正式批準(zhǔn)使用，其逐步成為市場上主導(dǎo)的高倍甜味劑。但隨著使用和研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)其不耐酸堿、穩(wěn)定性較弱、高溫下易水解成有苦味的苯丙氨酸和大量甲醇，因此不可作為焙烤食物的甜味劑。此外，阿斯巴甜可被人體代謝而產(chǎn)生天門冬氨酸、苯丙氨酸及少量甲醇，雖然這些物質(zhì)對神經(jīng)系統(tǒng)有毒害作用，但由于攝入量極少，造成的傷害不大而仍被大量使用[33]。紐甜，也是一種二肽甜味劑[34]，具有甜感強(qiáng)、無不良后味、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)[35]。被人體代謝的產(chǎn)物主要為脫脂化紐甜和極少量甲醇，不會在體內(nèi)積累且在血液中存留時(shí)間較短。在碳酸飲料、酸奶、餅干等產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用[36-37]，特別是在碳酸飲料中添加紐甜不但可以使產(chǎn)品保持甜度、產(chǎn)生獨(dú)特風(fēng)味，同時(shí)能大幅降低所含能量。

低聚糖是指含有2～10 個糖苷鍵的碳水化合物，包括可消化性低聚糖和非消化性低聚糖[38]。在膳食中添加低聚糖能產(chǎn)生調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的作用，且?guī)缀醪粫寡呛脱?。腸道微生物發(fā)酵低聚糖而產(chǎn)生的代謝物不僅能影響機(jī)體炎癥，還能以影響激素分泌的方式來調(diào)節(jié)飽腹感、胰島素功能和免疫功能[39]。低聚果糖作為一種典型的益生元，具有獨(dú)特的理化性質(zhì)和益生元功效，被廣泛應(yīng)用與食品、飼料、嬰幼兒奶制品等行業(yè)[40]。作為一種水溶性膳食纖維，其在酸奶中添加可使酸奶具有防便秘的功效[41]，并保持酸奶在保藏期內(nèi)的活菌數(shù)[42]。此外，其調(diào)節(jié)便秘、促進(jìn)礦物質(zhì)及鈣的吸收、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等保健功效和作用機(jī)制越來越被深入研究[43]。

2.3 填充型甜味劑應(yīng)用進(jìn)展

赤蘚糖醇是一種自然界中廣泛存在的天然活性物質(zhì)，具有高熱穩(wěn)定性、高耐受性、低吸濕性、零熱量及不引起血糖升高等特點(diǎn)[44-46]。大量學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，赤蘚糖醇在食品加工生產(chǎn)中具有改善豌豆分離蛋白的結(jié)構(gòu)[47]、提升酒類飲品品質(zhì)、改善植物提取物和膠原蛋白等物質(zhì)的不良異味[48]、防止食品在生產(chǎn)過程中發(fā)生褐變[49]等作用；此外，赤蘚糖醇和牛奶混合液在一定程度上可以阻止齲齒病的發(fā)展[50]、且能降低牙周炎主要致病菌在牙骨質(zhì)表面的黏附作用[51]。乳糖醇，是由乳糖通過還原反應(yīng)制得的一種雙糖醇，具有清爽口感且無后味，同時(shí)還具有預(yù)防齲齒、增殖腸道有益菌群、保護(hù)肝臟、降低脂肪積累、通便等功效，是糖尿病患者可食用的甜味劑，在飲料、口香糖、冰激凌等產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用[52]。乳糖醇具有較好的保濕性，可使食品濕度和風(fēng)味得到較好的保護(hù)，防止食品因干燥而引起的口感變差[53]。目前，乳糖醇主要的應(yīng)用是作為一種綜合性能良好的保健型甜味劑代替蔗糖加入到食品中[54]。

食品加工行業(yè)中，往往會將高倍甜味劑與糖醇類甜味劑復(fù)配使用，一方面高倍甜味劑甜度比較高、用量少，但有些會有金屬味等不良后味；另一方面糖醇類甜味劑甜度低，但能夠起到掩蓋不良風(fēng)味的作用，因此兩者復(fù)配使用能夠優(yōu)勢互補(bǔ)、協(xié)調(diào)口感、增強(qiáng)風(fēng)味。

3 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

消費(fèi)者對人工合成甜味劑的態(tài)度一向嚴(yán)謹(jǐn)，從其被批準(zhǔn)使用以來，各國科學(xué)家就不斷地對其安全性進(jìn)行研究。大量研究結(jié)果表明，人工合成甜味劑的攝入對人體健康或多或少有一些危害；此外，在不同使用場景下品質(zhì)保存率也存在很大差異。

3.1 代謝風(fēng)險(xiǎn)

適量攝入甜味劑能使人產(chǎn)生愉悅感，但過量攝入可能會引發(fā)肥胖、高血糖、糖尿病[55]。以人工甜味劑替代糖類會引發(fā)神經(jīng)元系統(tǒng)的補(bǔ)償機(jī)理[56]，具體來講雖然甜味劑刺激了口咽部的甜味受體、滿足了感官需求，但由于其不供能或不參與代謝使得血糖和胰島素分泌無法達(dá)到同等水平，從而引起機(jī)體對食物和能量產(chǎn)生更大的渴求[57]。消費(fèi)者如果經(jīng)常大量食用甜味劑超標(biāo)的食物和飲料，會對肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)造成危害，這種危害對孕婦和兒童尤為明顯。

過量食用甜食對兒童的危害已經(jīng)從產(chǎn)生蛀牙轉(zhuǎn)變成誘發(fā)糖尿病，而糖尿病會引起其他并發(fā)癥，甚至威脅生命健康。雖然人工甜味劑所含能量極低或不含能量，但其能刺激腦部增加饑餓感，使大腦認(rèn)為已攝入的糖分不能滿足生理需求，從而需要從其他渠道攝入更多的糖分，會造成糖攝入量更大程度的增加，甚至超出需求量[58]。有調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中國青少年軟飲料和甜食消費(fèi)與失眠、自殺計(jì)劃、自殺企圖的風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)性。由于兒童天生對甜味偏好，過量攝入甜味劑可能會對兒童的生理和心理造成諸多不良影響。

阿斯巴甜進(jìn)入人體后，經(jīng)過脂酶和肽酶分解為甲醇、天冬氨酸和苯丙氨酸，甲醇進(jìn)入血液循環(huán)進(jìn)一步被代謝成二氧化碳，通過呼吸排出體外；天冬氨酸通過相互轉(zhuǎn)化最終參與尿素循環(huán)和糖異生；苯丙氨酸在體內(nèi)最終轉(zhuǎn)化為兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)[59]。正常人群攝入安全范圍內(nèi)的阿斯巴甜并不會產(chǎn)生顯著積累現(xiàn)象，但對于苯丙酮尿癥患者，由于存在苯丙氨酸代謝缺陷，攝入阿斯巴甜會導(dǎo)致體內(nèi)苯丙氨酸積累，從而產(chǎn)生腦部受損、智能弱化的危害。有研究表明，經(jīng)常食用含阿斯巴甜的食品會誘發(fā)老年癡呆癥、帕金森氏癥及其他腦神經(jīng)病變癥狀[60]。山梨糖醇是食品工業(yè)常用的一類糖醇，有較強(qiáng)的清涼口感、無余味，但其甜味較弱、易吸濕且安全性不高，如果過量服用可能導(dǎo)致腹瀉。三氯蔗糖可能會干預(yù)腸內(nèi)細(xì)菌與消化酶，從而導(dǎo)致腸炎癥[61]；對小鼠連續(xù)6 個月食用可接受攝入量以內(nèi)三氯蔗糖的試驗(yàn)結(jié)果表明，長期食用安全攝入量范圍內(nèi)的三氯蔗糖仍會增加代謝性炎癥風(fēng)險(xiǎn)[62]。過量食用木糖醇，會導(dǎo)致血中甘油三酯升高，從而引起冠狀動脈粥樣硬化。

3.2 生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)

在食品加工生產(chǎn)過程中，高溫會使阿斯巴甜分解而失去甜味，所以阿斯巴甜不適合用于烹煮和熱飲；此外，添加阿斯巴甜的產(chǎn)品在貨架期內(nèi)的甜味衰減嚴(yán)重，對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生了不良的影響。三氯蔗糖已被規(guī)定為一種新興污染物質(zhì)，有極強(qiáng)的難降解性，難以被生物體代謝也難以被普通的污水處理系統(tǒng)處理，將其排放到水生環(huán)境中，會對生態(tài)平衡產(chǎn)生破壞，對一些物種的生活習(xí)性造成影響。

4 結(jié)語

隨著“健康中國”國家戰(zhàn)略的確定，減糖已成為食品行業(yè)發(fā)展的共識。消費(fèi)者對減糖產(chǎn)品的需求，將促使越來越多企業(yè)積極推廣低糖或無糖產(chǎn)品研發(fā)和上市。甜味劑對于食品工業(yè)而言，是一類重要的食品添加劑，甜味劑替代糖的攝入已是全球發(fā)展趨勢。但是，甜味劑使用關(guān)系著人們的健康，越來越多濫用、違規(guī)使用事件頻繁發(fā)生，其超劑量、超范圍使用等安全隱患也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

在使用單一甜味劑時(shí)，存在用量小達(dá)不到所需甜度，而用量大則會超過安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；此外，目前并不存在完全無毒、甜味純正、低熱值、穩(wěn)定性高的理想甜味劑[63]。因此，將2 種或2 種以上天然或合成的甜味劑復(fù)合使用越來越受到關(guān)注[64]。將甜味劑復(fù)配作為糖替代品，一定程度可以解決單一甜味劑存在的不足，并能將各種甜味劑的特點(diǎn)綜合起來[65]。復(fù)配甜味劑具有改善口感、增加風(fēng)味，提高甜味穩(wěn)定性、縮短味覺差，增加甜度、減少甜味劑總使用量、降低成本等優(yōu)勢，并能以此開發(fā)功能性甜味劑[66-67]。大力發(fā)展復(fù)配甜味劑能提高食品添加劑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展速度，同時(shí)能夠加快實(shí)現(xiàn)食品甜味劑工業(yè)現(xiàn)代化。

甜味劑及復(fù)配甜味劑產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，需要國家相關(guān)部門、企業(yè)、消費(fèi)者各方面共同努力。具體來講，作為國家監(jiān)管部門，需進(jìn)一步修訂和完善甜味劑衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，并加大對標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)的宣貫和監(jiān)管力度，并不斷研究開發(fā)更高效、靈敏的檢測技術(shù)，提高對食品中甜味劑的監(jiān)測水平，以保證食品安全、提高食品行業(yè)的規(guī)范性；作為甜味劑及食品生產(chǎn)企業(yè)要嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，合理、規(guī)范使用甜味劑，同時(shí)不斷開發(fā)安全、高效的人工甜味劑、加強(qiáng)發(fā)展復(fù)配甜味劑產(chǎn)業(yè)、加大科普知識宣傳，讓消費(fèi)者科學(xué)全面地認(rèn)識甜味劑；作為消費(fèi)者應(yīng)理性認(rèn)識甜味劑，從正規(guī)渠道購買產(chǎn)品，合理膳食，均衡營養(yǎng)；此外，作為家長應(yīng)該引導(dǎo)兒童、青少年樹立正確的甜食觀，降低甜食對其產(chǎn)生的心理及生理危害。