赤藓糖醇的功效、作用及制备方法

随着人们生活水平的日渐提高，甜食消费市场越来越大，随之出现的非常广泛的肥胖问题和糖尿病问题也越来越严重，食品商们为此绞尽脑汁，开始研究各种代糖添加剂，希望既能满足人类对于甜味的“享受”，又能避免因为糖热量高而带来的各种健康问题。毫无疑问，赤藓糖醇是代糖中的一颗明珠。

　　赤藓糖醇广泛存在于自然界中，常见于真菌类（地衣及蘑菇等），甜瓜、葡萄、梨；少量存在于发酵食品葡萄酒、啤酒、酱油、日本清酒；人体体液中偶尔也能检测到。据化源网资料显示，赤藓糖醇也叫赤丝草醇或原藻醇，是一种糖醇，一般呈白色结晶型粉末状态，实际用于食品添加行业的产品主要来自发酵玉米淀粉的葡萄糖，与普通糖相比，产生的卡路里更少，味道更甜。是一种较为理想的低热值甜味剂。数据显示，相对于每100甜值4千卡/克的蔗糖，赤藓糖醇的甜度大约70，但是热量只有0.24千卡/克。其分子式为C4H10O4,分子量122.120。

　　熔点低，吸湿性低，热量低，溶解时吸热多，对酸、热的稳定性高等诸多优点使得赤藓糖醇被广泛应用于食品加工行业，在烘培产品中使用赤藓糖醇，保持口感的同时，还能防潮，甚至可以给饼干增加独特的清爽感；在饮料中加入赤藓糖醇，提升口感的同时，其抗氧化性可以对饮料中的维生素起到一定的保护作用；在糖果或者巧克力中加入赤藓糖醇，可以获得更好的质量和口感，比如巧克力，采用了赤藓糖醇之后，因为热稳定性好，吸湿性低，可以在80度的高温下操作，减少加工时间，增加各种新的风味，同时减少34%的热量，产品口感清凉且具备非致龋性的特点。

　　防龋特性是赤藓糖醇应用于医药行业的一个热点，赤藓糖醇和牛奶的混合液能够抑制变异链球菌在生物膜中的生长，促进脱矿牙釉质再矿化，达到防龋效果；赤藓糖醇可以抑制牙龈卟啉单胞菌，降低其在牙骨质表面的黏附能力，是防治牙周炎的一个新思路；赤藓糖醇的抗氧化性可以减少身体的氧化应急损伤，动物试验发现赤藓糖醇的抗氧化作用在糖尿病大鼠体内能够一定程度上保护受到高血糖损害的血管，降低心脏风险。

　　大多数的糖醇进入人体之后，不会被人体吸收，而是经过小肠进入大肠，最后被肠道菌群消化，而赤藓糖醇则不同，90%会被小肠吸收，最后经尿液排除，剩下的10%即使进入大肠，也因为人体缺乏赤藓糖醇的代谢酶，并不容易发酵，使人产生不适，反而因为能够增加肠道中的短链脂肪酸，促进人体健康。

　　目前对于赤藓糖醇的研究越来越广泛，纯粹进行化学研究的话，考虑到时间等各种成本，可以在各大平台比如化源商城购买相关的品牌试剂，也可以尝试自己制备，赤藓糖醇一般可以采用化学合成法和微生物发酵法，采用化学合成法的时候，需要大量的过氧化氢，能量和时间都花费较多，甚至可能因为镍钴等金属盐产生环境污染，因此这里我们主要介绍一下生物发酵法：

　　1. 生产碎米糖液

　　(1) 淘洗籼米的副产物碎米，除去杂质，在40℃水中浸泡2小时，磨浆，细度为40目（大约0.63毫米），加水，确保碎米米浆浓度在20%。

　　(2) 按照一吨碎米米浆160ml耐高温α-淀粉酶的配比在碎米米浆中加入液体α-淀粉酶。使用高温喷射液化器进行两次液化操作，第一次喷射温度105摄氏度，带压维持15分钟，第二次喷射温度130摄氏度，带压维持2分钟。降温至100℃后泵入层流罐，按照每吨碎米240ml的配比再次加入同样的耐高温α-淀粉酶反应，反应温度100摄氏度，反应时间90分钟，当固形物含量为20%时到达反应终点，制得碎米液化液，并冷却。

　　(3) 用稀盐酸将冷却后的碎米液化液的pH值调节至4，按照每吨碎米1000克糖化酶的配比加入糖化酶，糖化温度控制在60摄氏度，糖化时间为60小时，制得糖化液。

　　(4) 用压滤机压滤碎米糖化液，压滤温度为60摄氏度，压力0.25兆帕。制得碎米糖液，将碎米糖液分别泵入两个储罐，一个储罐作为二级种子培养基底物，另一个储罐作为发酵培养基底物待用。

　　2. 制备赤藓糖醇发酵液

　　(1) 选择丛梗孢酵母作为出发菌株，本方法以埃西托丛梗孢酵母（Moniliella acetoabutans ATCC 18455）为例

　　(2) 首先对摇瓶培养基进行灭菌操作，然后接入一环埃西托丛梗孢酵母菌种，30摄氏度摇床培养24小时。 摇瓶培养基配方为：

　　① 葡萄糖200g/L

　　② 玉米浆干粉3g/L

　　③ 尿素5g/L

　　(3) 往培养基底物储罐中的碎米糖液添加磷酸二氢钾10克/升、硫酸镁5克/升后，经120摄氏度灭菌15分钟后泵入二级种子罐，降温至30摄氏度后接入一级种子，接种量5%。无菌空气经过滤除菌后通入发酵罐，罐压0.5兆帕，通气量为0.5立方米/分钟，培养条件为罐温30摄氏度，转速200转/分钟，培养时间24h。采用菌种镜检及检查OD值等各项指标，达标后获得二级种子液；

　　(4) 往发酵培养基底物储罐中的碎米糖液添加磷酸二氢钾10克/升、硫酸锰5克/升、硫酸镁5克/升、泡敌0.05%后，经120摄氏度灭菌15分钟后泵入发酵罐，降温至30摄氏度后接入二级种子液，接种量10%。保持罐温28摄氏度进行发酵。无菌空气经过滤灭菌后通入发酵罐，罐压0.05兆帕，通气量为1立方米/分钟，转速400转/分钟，发酵时间100小时。葡萄糖浓度下降到0.5%时达到发酵终点，得到含赤藓糖醇的发酵液，其中赤藓糖醇转化率为43.3%，赤藓糖醇含量135克/升。

　　3. 精制赤藓糖醇

　　(1) 将发酵液泵入至储料罐，使用板框压滤机进行粗滤，压滤温度60摄氏度，压力0.25兆帕，除去发酵液中菌体、蛋白质等物质，制得粗滤液

　　(2) 将粗滤液进行超滤操作，膜截留分子量1000D，常温下操作，超滤压力0.2兆帕，除去残存的大分子物质，包括菌体、核酸、蛋白、胶体颗粒等，制得超滤液

　　(3) 将超滤液进行纳滤，膜截留分子量200D，操作温度40摄氏度，纳滤压力2兆帕，浓缩倍数为15倍，脱除发酵液中的色素、核苷酸、氨基酸、短肽、部分盐离子等，制得纳滤液

　　(4) 将纳滤液通过多效降膜蒸发器浓缩至原体积液的20%后送入结晶罐，结晶罐留种10%。结晶总时间60小时，其中养晶12小时，冷却结晶48小时。常规离心分离，干燥包装，制得白色结晶粉末就是赤藓糖醇晶体，纯度99%，水含量0.05%。