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1、木糖醇课件木糖醇课件第1页,本讲稿共23页木糖醇基本简介木糖醇基本简介l木糖醇是木糖代谢的正常中间产物,纯的木糖醇,外形为白色晶体或白色粉末状晶体。在自然界中,广泛存在于果品、蔬菜、谷类、蘑菇之类食物和木材、稻草、玉米芯等植物中。它可用作甜味剂、营养剂和药剂在化工、食品、医药等工业中广泛应用。第2页,本讲稿共23页木糖醇基本简介木糖醇基本简介l中文名称:木糖醇 l分子立体模型l英文名称:Xylitol lCAS号:87-99-0 l分子式:C5H12O5 l分子量:152.15 l纯度:98.0%(T)l等级:GR lMDL号:MFCD00064292 第3页,本讲稿共23页木糖醇基本简介木糖
2、醇基本简介l它的分子式为C5H12O5,是一种五碳糖醇。l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。l可以通过:木糖醇原料药木糖醇的测定氧化还原滴定法 进行分析第4页,本讲稿共23页木糖醇生产工艺木糖醇生产工艺l1.中和脱酸工艺中和脱酸工艺 l2.离子交换脱酸工艺离子交换脱酸工艺第5页,本讲稿共23页中和脱酸工艺中和脱酸工艺l 中和脱酸工艺就是在净化水解液时采用中和法。此法的工艺路线如下:l原料原料 水解水解 中和中和 浓缩浓缩 脱色脱色 离子交换离子交换 浓缩浓缩 加氢加氢 浓缩浓缩 结晶结晶 分离分离 包装包装 l l这是典型的木糖醇生产工艺,
3、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l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。第6页,本讲稿共23页离子交换脱酸工艺l此法的工艺
4、的路线如下:此法的工艺的路线如下:l原料原料 水解水解 脱色脱色 离子交换离子交换 浓缩浓缩 离子交换离子交换 加氢加氢 离子离子交换交换 浓缩浓缩 结晶结晶 分离分离 包装包装 l每次交换的意义不同,所以采用的离子交换每次交换的意义不同,所以采用的离子交换树脂树脂也不同,第一次交换主要是也不同,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阳离子交换树脂子交换树脂,第三次交换用阳、阴两种树脂,也有单用,第三次交换用阳、阴两种树脂,也有单用阳树脂阳树脂的。离子交换脱酸的。离子交换脱酸工艺,工艺比较复杂
5、,树脂用量较多,设备较多,投资大。增加了酸碱消耗,加工艺,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。和酸的含量,提高了水解液的质量,相应的提高了产品质量。l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,都是将不论是中和脱酸工艺还是
6、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。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。第7页,本讲稿共23页木糖醇生产工艺的关键工序木糖醇生产工艺的关键工序l1.水解工序l2.中和工序l3.脱色工序l4离子交换工序第8页,本讲稿共23页水解工序水解工序l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关键。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
7、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。第9页,本讲稿共23页中和工序中和工序l中和工序是中和脱酸工艺的关键工
8、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11.5,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45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7080。l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(CaSO42H2O),另一种是半水石膏(2CaSO4H2O),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
9、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。第10页,本讲稿共23页脱色工序脱色工序l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。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。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。第11页,本讲稿共23页离子交换工序离子交换工序l两种生产工艺
10、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。l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。l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。l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。第12页,本讲稿共23页木糖醇的
11、功能 l1.甜味剂甜味剂l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。第13页,本讲稿共23页2.改善肝功能l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。第14页,本讲稿共23页3.防龋齿功能 l木糖醇的防
12、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,也可以增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。第15页,本讲稿共23页4.减肥功能 l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
13、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。第16页,本讲稿共23页木糖醇的副作用及危害 l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。l过量食用木糖醇会使血脂升高。l是木
14、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。第17页,本讲稿共23页其他甜味添加剂其他甜味添加剂l1.糖精与糖精钠l2.甜菊糖l3.甘草甜素与甘草苷l4.阿斯巴甜l5.甜蜜素第18页,本讲稿共23页糖精与糖精钠糖精与糖精钠l学学 名:名:邻苯甲酰磺酰亚胺 l英文名:英文名:Saccharinl 分子式:分子式:C
15、7H5O3NSl 分子量:分子量:183.18l CAS号:号:81-07-2l 别名:别名:1,1,3-三氧代-2,3-二氢-苯并d异噻唑l 性质:性质:白色结晶粉末。熔点228.8229.7,密度0.828克/立方厘米,微溶于水、乙醚和氯仿,溶于乙醇、乙酸乙酯、苯和丙酮。它的钠盐称做糖精钠或溶性糖精,易溶于水,稀水溶液的甜味约为蔗糖的300500倍。少量无毒,但无营养价值。而其钠盐易溶于水,对热安定,其甜度为蔗糖之300500 倍,不含卡路里1,吃起来会有轻微的苦味和金属味残留在舌头上。急性毒性 LD50(rabbit)为 50008000mg/Kg BW(口服);每日摄取安全容许量(AD
16、I)为 02.5mg/Kg BW/day。第19页,本讲稿共23页甜菊糖甜菊糖l甜菊糖甜菊糖(Stevia Sugar)色泽纯白,口感适宜、色泽纯白,口感适宜、无异味,。甜菊糖是从菊科草本植物甜叶菊无异味,。甜菊糖是从菊科草本植物甜叶菊中精提的新型天然中精提的新型天然甜味剂甜味剂。它具有高。它具有高甜度甜度、低热能的特点,其甜度是低热能的特点,其甜度是蔗糖蔗糖的的200-300倍,倍,热值仅为蔗糖的热值仅为蔗糖的1/300。经大量药物实验。经大量药物实验证明,甜菊糖无毒副作用,无致癌物,证明,甜菊糖无毒副作用,无致癌物,食用安全,经常食用可预防高血压、食用安全,经常食用可预防高血压、糖糖尿病尿
17、病、肥胖症、心脏病、肥胖症、心脏病、龋齿龋齿等病症,等病症,是一种可替代蔗糖非常理想的甜味剂。甜是一种可替代蔗糖非常理想的甜味剂。甜菊糖可广泛应用于食品、饮料、医药、日菊糖可广泛应用于食品、饮料、医药、日用化工、酿酒、用化工、酿酒、化妆品化妆品等行业,并且较应用等行业,并且较应用蔗糖可节省成本蔗糖可节省成本60。甜菊糖还具有保健。甜菊糖还具有保健性,是一种良好的保健甜味添加剂,具国性,是一种良好的保健甜味添加剂,具国外食品专家及医学专家临床实验证实,该外食品专家及医学专家临床实验证实,该产品对糖糖尿病、高血压有一定的疗效,产品对糖糖尿病、高血压有一定的疗效,对肥胖病、心血管疾病、胃炎、口腔疾病
18、、对肥胖病、心血管疾病、胃炎、口腔疾病、胃酸过多等亦有一定的辅助治疗作用。胃酸过多等亦有一定的辅助治疗作用。第20页,本讲稿共23页甘草甜素与甘草苷甘草甜素与甘草苷l中文名称:甘草甜素又叫甘草酸、甘草皂苷、强力宁 l英文名称:Glycyrrhizin lCAS号:1405-86-3 l分子式:C42H62O16 l分子量:822.93 l纯度:93.0%(T)l甘草甜素是甘草甜味的有效成分,是一种非常有前景的纯天然甜味剂,它具有甜度高(甜度大约为蔗糖80-300倍)、低热能、安全无毒和较强的医疗保健功效,是高血压、肥胖症、糖尿病、心脏病患者使用的最理想甜味剂。l性质:本品为结晶。易溶于热水;乙
19、醇,实际不溶于醚,味极甜。第21页,本讲稿共23页阿斯巴甜阿斯巴甜l阿斯巴甜阿斯巴甜(AsPartame),别名阿司帕坦、阿斯巴坦,别名阿司帕坦、阿斯巴坦l食品添加剂食品添加剂国际编码国际编码:E951l化学名称:化学名称:L-天冬氨酞天冬氨酞-L-苯丙氨酸苯丙氨酸甲酯甲酯(APM=L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester),是一,是一种非碳水化合物类的人造种非碳水化合物类的人造甜味剂甜味剂。l优点:优点:(1)安全性高安全性高(2)甜味纯正,具有和蔗糖极其甜味纯正,具有和蔗糖极其近似的清爽甜味近似的清爽甜味(3)与蔗糖或其他甜味剂混合使用与蔗糖或其他甜味
20、剂混合使用有协同效应有协同效应(4)与与香精香精混合,具有极佳的增效混合,具有极佳的增效性性(5)蛋白质成分,可被人体自然吸收分解蛋白质成分,可被人体自然吸收分解 缺点缺点l缺点:缺点:(1)对酸、热的稳定性较差对酸、热的稳定性较差(2)不适用于不适用于苯丙酮酸苯丙酮酸尿患者尿患者第22页,本讲稿共23页甜蜜素甜蜜素l甜蜜素,其化学名称为环己基氨基磺酸钠,是食品生产甜蜜素,其化学名称为环己基氨基磺酸钠,是食品生产中常用的添加剂。甜蜜素是一种常用甜味剂,其甜度是中常用的添加剂。甜蜜素是一种常用甜味剂,其甜度是蔗糖的蔗糖的3040倍。摄入过量会对人体的倍。摄入过量会对人体的肝脏肝脏和神经系和神经系统造成危害,特别是对代谢排毒的能力较弱的老人、统造成危害,特别是对代谢排毒的能力较弱的老人、孕妇、小孩危害更明显。孕妇、小孩危害更明显。l名称:甜蜜素,环己基氨基磺酸钠名称:甜蜜素,环己基氨基磺酸钠 l子式子式(结构简式结构简式):C6H12NHSO3Na l分子量:分子量:201.22(另有资料称另有资料称201.21)lCAS No.:68476-78-8 l熔点:熔点:265C l水溶性水溶性=10 g/100 mL(20C)第23页,本讲稿共23页