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纽甜的特征和应用

发布日期:2018/9/30 11:44:49

【背景及概述】[1][2]

纽甜,化学名称是:N- [N- (3,3一二甲基丁基)- L-α- 天冬氨酰]- L- 苯丙氨酸- 1- 甲酯,是白色结晶粉末,含约4.5%的结晶水,是一种功能性甜味剂。由于纽甜粉末直径非常小,在处理时要避免吸入。纽甜的甜味与阿斯巴甜相近,无苦味及其他后味;纽甜的甜度高,为蔗糖的8 000~10 000倍,即在5%的甜度时为蔗糖的8 000倍,在2%的甜度时可达蔗糖的10 000倍。纽甜有降低产品成本的特性且甜味纯正,清新自然,安全性较高;等甜度成本比阿斯巴甜低;所含的营养物质很容易被人体吸收;低能量或无能量,可供糖尿病人食用,不致龋齿,可促进双歧杆菌增殖等。

纽甜是保健型食品的首选甜味剂。作为一种功能性甜味剂(Functional Sweeteners),纽甜对人体健康无不良影响,起到有益的调节或促进作用。如:甜味纯正、低能量或无能量、可供糖尿病人食用、可促进双歧杆菌增殖、不会引起蛀牙、血糖波动等,是保健型食品的首选甜味剂。早在1998年12月纽甜作为食品甜味剂低温的申请已在美国提出。已于2002年7月9日通过美国FDA食品添加物审核允许应用在所有食品及饮料。欧盟于2010年1月12日正式批准其应用,其指定代码为E961。中华人民共和国卫生部2003年第4号公告也正式批准纽甜为新的食品添加剂品种,适用各类食品生产。该产品目前国产产品价格相对低廉,质量也较稳定。

【理化性质及结构】[2][3]

1. 溶解度:纽甜的溶解度随着温度的升高而呈直线升高趋势。纽甜是一种白色粉状结晶,含约4.5%的结晶水,熔点为80.9~83.4 ℃,25 ℃时NTM在水中的溶解度为12.6 g·L-1,在乙醇中的溶解度为950 g·L-1,大大高于阿斯巴甜在相同条件下的溶解度。以武汉华甜生物科技有限公司提供的纽甜为样品,测定纽甜在20~80 ℃ 下的溶解度。纽甜与无水糖精钠混合后,其溶解速度也有所提高。无论是糖精钠或者是无水糖精钠,都可以促进纽甜的溶解。纽甜的溶解速度跟温度和本身的粒度也有一定关系。

2. 安全性:大量研究结果表明, 纽甜在体内可迅速代谢。主要的代谢途径是通过人体产生的酶使甲酯水解,最后生成脱脂纽甜和甲醇。纽甜和脱酯化的纽甜通过机体的正常代谢被很快的排出体外,不在体内积蓄。动物试验表明,纽甜使用的安全范围和已确认的人体安全性肯定了纽甜作为一种增甜剂和强味剂是安全的,可用于各种不同的食品和饮料中

3. 稳定性。纽甜在干燥贮藏条件下很稳定, 在室温和干燥的条件下货架寿命可长达几年。它的单水合物不会吸湿。在水溶液中,纽甜的稳定性会随着pH 和温度的改变而显著变化。纽甜在pH 3.0~5.5 范围内相对稳定。pH 3.0 时,常温下(25 ℃)纽甜的半衰期约为78 d,40 ℃下约为22 d,80 ℃下约为24h。pH 4.5 时,25 ℃下纽甜的半衰期约为208d,40 ℃下约为22d,80℃下约为40 h。pH7 环境中,5 ℃时纽甜的半衰期约为124 d,30 ℃下约为6.6 d,70 ℃下约为13 h。纽甜有很好的热稳定性。80 ℃加热30 min,pH 3.0 溶液中纽甜的保留量为98.6%。

【甜味特征】[3]

1)甜度高。纽甜的甜度约为蔗糖的8000-13000 倍,阿斯巴甜的40 倍以上。相对于2%的蔗

糖溶液,纽甜的甜度约为10000 倍。相对于5%的蔗糖溶液,纽甜的甜度约为9000 倍。

2)甜味纯正。纽甜具有纯正的甜味,口感十分接近蔗糖, 与三氯蔗糖一样是口感最接近蔗糖的高倍甜味剂之一。没有其它高效甜味剂常有的苦味、金属味、酸味等不良风味。

3)呈味持续时间长:相比较糖精钠,纽甜甜味略滞后,持续时间更长,因此其与糖精合用可以掩盖糖精的后苦味。

4)具有风味改善作用。纽甜具有改善食品风味的特性, 能很好地平衡其它甜味剂的苦味与金属味,改善或掩盖饲料中因含有维生素、药物、豆粕等而产生的苦涩味、豆腥味等不良风味,还能抑制淀粉老化,延长保质期,提高饲料的风味品质。

【应用[3] 

2002年7月9日,纽甜通过了美国FDA 食品添加物的审核,被允许应用于所有食品及饮料。中华人民共和国卫生部2003 年第4 号公告批准纽甜为新的食品添加剂品种,适用于各类食品生产。2015 年10 月16 日, 中华人民共和国农业部第2309 号公告中,正式批准纽甜可作为调味和诱食物质按需在饲料中使用。

农业部饲料效价与安全监督检验测试中心在验证纽甜有效性的动物试验报告中表明, 日粮中添加20 mg/kg 和30 mg/kg 纽甜, 试验组断奶仔猪的平均日采食量显著高于对照组(p<0.05),而且添加纽甜组的耗料增重比降低, 死亡率显著降低甚至避免。即纽甜可以通过刺激饲养动物尤其是仔猪味觉来增加其对饲料的采食次数及采食量,从而提高饲养动物尤其是仔猪的生长速度,达到提高动物生产性的目的。将纽甜部分替代糖精钠的混合饲用甜味剂应用于断奶仔猪日粮。结果表明, 采食纽甜及糖精钠混合甜味剂组仔猪与对照组(采食完全糖精钠甜味剂的仔猪)相比,日均采食、日增重及料重比等指标均略有提高,但每吨饲料中的添加成本显著降低。日粮中添加纽甜对断奶仔猪的采食偏好、生产成绩、血液学及生化参数的影响试验研究表明,使第一阶段(1–22d)断奶仔猪达到最大日采食量及最大日增重的日粮中纽甜含量为18.0到20.4 mg/kg, 第二阶段(23–35d) 为22.0 到22.9 mg/kg,而在整个实验阶段(1–35d)为20.7到21.7 mg/kg。在饲粮中添加500 mg/kg 纽甜,未发现对仔猪健康有不利影响。

【制备】[4]

纽甜的制备方法有化学-酶联合法和纯化学合成法,从化学结构上来看,纽甜为阿斯己甜的N-烧基化衍生物,故合成工艺基本上是阿斯己甜为原料与不同的N-取代基形式进行反应制备纽甜。

1. 酶法合成

2.化学合成法

1)均相催化反应:阿斯己甜与3,3二甲基了酵及前驱体鄉醒或亚硫酸盐)为原料反应生成亚胺,W氯基棚氨化钢为催化剂经催化氨化得到纽甜,收率为60%,但反应需时较长(24小时);

2)非均相催化反应:基于Pd/C的催化剂、氨气为还原剂存在时,阿斯四甜的催化氨化反应具有反应条件温和、产物易分离的优点。经过对拍、铅催化剂的对比试验发现Pd/C的效果最好,且催化剂可回收重复使用。

【主要参考资料】

[1] 林洪, 林杰. 新一代强力甜味剂-纽甜[J]. 精細與專用化學品, 2005, 13(15): 15-17.

[2] 邓虹. 纽甜的特性及稳定性研究[J]. 饲料博览, 2016 (12): 28-31.

[3] 邬小兵, 蔺晓丽. 纽甜应用于饲料甜味剂的研究进展[J]. 湖南饲料, 2017 (3): 46-48.

[4] 于小颖. 新型甜味剂纽甜的合成及其应用研究[D]. 济南: 山东大学, 2016.