木糖醇

木糖醇的水溶液对热有较好的稳定性，是制作适合糖尿病人饮用的保健饮料的理想甜味剂，是我国GB2760—1996规定允许使用的食品用甜味剂，可代替葡萄糖、果糖作为机体的能源，也是体内合成核酸和进行解毒的重要物质。因为糖尿病人胰岛素分泌不足，葡萄糖不能转化成6-磷酸葡萄糖，而木糖醇的代谢与胰岛素无关，因此不会增加糖尿病患者的血糖值。
木糖醇还具有抑制酮体生成的特殊功能，可以降低肝病患者的转氨酶，增强肝脏功能，促进脂肪的代谢。本品口服吸收量个体差异性大，可能与肠道细菌、内容物、遗传因素有关。本品在体内几乎全部被代谢，极少以原形从尿中排出。临床用于体内胰岛素不足时补充热量与体液、改善糖代谢、消除酮血症，是糖尿病代谢异常的有效调整剂。在常规剂量下对肝、肾无明显影响，但大量摄入时，可引起渗透性腹泻和水平衡失调。每日木糖醇的摄入量应低于50～70克。木糖醇可用于调味品、饮料、果酱、糖果、糕点等的加工。由于酵母和细菌不能利用它，可作为防龋齿的甜味剂，并有防腐作用。

木糖醇作为一种功能性甜味剂主要用于防止龋齿性糖果（如口香糖、果糖、巧克力和软糖等）和糖尿病人的专用食品，也用于医药品和洁齿品。此外，木糖醇可代替葡萄糖作浸渍溶液。 木糖醇又称戊五醇或五碳醇，是一种五元醇，属单糖化合物，是由植物纤维原料水解而得的木糖，再经还原生成的具有5个碳原子和5个羟基的直链多元醇。天然存在于香蕉、草莓、胡萝卜、杨梅、洋葱、莴苣、花菜、菠菜、蘑菇中。内消旋体，从乙醇中结晶者为单斜晶系或斜方晶系白色晶体或结晶性粉末。晶型有α型(亚稳态、单斜晶系晶体)及β型(稳态、斜方晶系晶体)。无嗅。味甜清凉，易溶于水、乙醇，略溶于甲醇。甜度、发热量与蔗糖相仿，是禁食蔗糖病人的优良代糖品。有吸湿性。相对分子质量152.15。β型相对密度1.52。熔点93～94.5℃。沸点215～217℃。α型熔点61～61.5℃。微溶于水。热稳性好。热值低(1.7×104J)。无毒。小鼠经口LD5022000～29000 mg/kg，静脉注射LD503770mg/kg。因其具有多元醇的许多特性。广泛的用于医药、食品、国防、化工等工业。木糖醇与氨基酸、蛋白质等也不产生美拉德褐变反应，故常用作焙烤食品表层甜味剂;由于有螯合作用，且不受酵母菌及乳酸菌的作用，有防治龋齿的功能，故可用作牙膏添加剂;此外，还可用作化工、涂料、油漆的原料;木糖醇晶体溶解时吸热，使口中有清凉的感觉，故常用作口香糖的配料;医药方面用于输液;也可用于制革及国防方面。 1891年，费希尔(Fisher)和贝亿特(Berl-rend)借助钠汞剂还原木糖，获得了浆状木糖醇。
1942年沃尔夫罗姆(Wolfrom)用木糖高压氢化制得了结晶木糖醇。作为商品是在20世纪50年代末出现的。苏联在中亚西亚费尔干建成了世界上第一个木糖醇车间，该厂以棉籽壳为原料，先经水解获得木糖，然后加压氢化得木糖醇，年产530吨。这一工艺为以后世界各国所采用。60年代由于发现木糖醇是糖尿病人的优良代糖品，并有一定的治疗作用，引起了世界各国的重视。继苏联之后，日本于60年代建立了木糖醇工厂;芬兰和意大利于70年代也建厂生产。
中国于50年代末，因为当时甘油供应不足，轻工业部决定从农副产品制木糖醇代甘油。60年代在吉林市第一化工厂建成用玉米芯制取木糖醇的中试车间，70年代轻工部发酵研究所水解室还进行了桦木、蔗渣、油茶壳制木糖醇的研究。1975年建成了用玉米芯制木糖醇的生产车间。为了扩大原料来源和开拓蔗渣综合利用的新途径，轻工业部组织广东、福建两省于1975年在保定化工二厂进行了蔗渣制结晶木糖醇的生产试验。采用蔗渣原料成功制取木糖醇，在世界上尚属首次。在此基础上，福建漳州糖厂1979年建立了日产2吨的结晶木糖车间。从此中国木糖和木糖醇有了两种原料的工业生产。木糖醇的生产能力超过1500吨，产品大部分出口，国内木糖醇大部分用于糖尿病人的辅助治疗剂。在自然界，木糖醇存在于果蔬及动物的血液中。在果蔬中经过测定，以每100克干物质中的毫克计，青梅中含有935，草莓含362，菠菜含107，莴苣含131。在人体血液中，含木糖醇0.03～0.06毫克/100毫升。每个人的肝脏，每天能合成木糖醇5～10克。 内标液 准确称取赤藓糖醇约500mg，移入一25ml容量瓶，用水稀释定容后混匀。标准液 分别准确称取L-阿拉伯糖醇、半乳糖醇、甘露糖醇及山梨糖醇各约25mg，移人一100ml容量瓶，用水稀释定容后混匀。准确量取一定量该液，加入准确的一定量参比标准木糖醇(可得自U．S．Pharmacopoeia，12601 Twinbrook Parkway，Rockville MI)20852，USA)，以获得已知浓度约49mg/ml的标准液。
试样液准确称取试样约5g，移入一100ml容量瓶，用水稀释定容后混匀。
色谱仪用一配有火焰离子检测器的气相色谱仪，柱用2m×2mm的玻璃柱，填有用25%苯基和25%氰丙基甲基硅氧烷(OV-225或等同品)3%作为液相，硅化硅藻土载体(chromosorb W-HP或等同品)。载气为氮，速度约30ml/min。进样口温度250%，柱温200℃，检测器温度为250℃。然后按下述操作进行色谱分析，记录标准液的相应峰值。相应的保留时间分别为赤藓糖醇1.0，L-阿拉伯糖醇2.77，木糖醇3.90，半乳糖醇6.96，甘露糖醇7.63，山梨糖醇8.43。由木糖醇所导出的响应比与由赤藓糖醇所导出的，三次重复进样的误差应不超过2%。
操作 吸取上述标准液和试样液1ml，分别放入二圆底蒸发瓶中。各瓶各加内标准1m1，在旋转蒸发器上用60℃水浴蒸发至干。使各干燥残渣溶于1ml吡啶中，再各加醋酐1m1，在回流下煮沸1h，使之全部乙酰化。各取1μl注入色谱仪，并测定相应峰值。然后按下式计算木糖醇的百分含量：
100×Ws／Wu×Ru/Rs
其中，Ws为标准液中参比标准木糖醇的质量(mg)；
Wu为试样制备液中试样的质量(mg)；Ru和Rs为分别由试样液和标准液所得自内标液的赤藓糖醇所得相应峰面积之比。然后再按水分测得值校正以无水基计的含量(%) 可安全用于食品(FDA，§172．395，2000)。
ADI值不作特殊规定(FAO/WHO，2001)。
LD₅₀ 22000mg/kg(小鼠，经口)。 GB 2760—2000：糖果、糕点、饮料、果酱、均GMP；八宝粥罐头35g/kg。 外形似白糖略带甜味的斜方晶体（稳定型）或单斜晶体（亚稳型）。 易溶于水，溶于乙醇及吡啶类溶剂。 用作食品甘味剂 是一种具有营养价值的特殊甜味剂。溶于水吸热，食用时口感清凉，且不致龋，也适合糖尿病使用。我国规定可用于糕点、饮料、糖果中，以代替蔗糖，按生产需要适量使用。 营养甜味剂，主要供糖尿病患者和作为防龋齿用甜味剂。保湿剂。 有机合成原料，可制取表面活性剂、乳化剂、破乳剂、各种醇酸树脂及涂料、清漆等。和合成脂肪酸所生成的酯是不易挥发的增塑剂。木糖醇可代替甘油，应用于造纸、日用品及国防工业中。由于它是多羟基化合物，具有甜味、无毒、适用于低热值食品和糖尿病人用作甜味剂。 主要用于食品添加剂 食品添加剂甘味剂 甜味剂,改善肝功能和抗脂肪肝,防龋齿,减肥. 农产品加工下脚（如玉米芯、棉籽壳、甘蔗渣和稻壳等）中所含多缩戊糖经酸性水解成木糖，精制后，再在催化剂钠汞齐存在下加氢制得粗木糖醇，再经浓缩、结晶、分离，得结晶状木糖醇。 由玉米芯或甘蔗渣经水解、净化、加氢、精制而成。
曲Candida WQ-1菌种(曲无锡轻工大学选育)进行发酵法生产。或用聚乙烯醇膜状载体进行固定化后将木糖转化成木糖醇，平均转化率70%，平均生产强度2.27g/(L?h)。 木糖醇的工业化生产是由农产品加工废料(如玉米芯、棉籽壳、甘蔗渣、稻壳)中所含的多缩戊糖经酸性水解成戊糖，然后再经催化转化得木糖醇：
(C5H8O4)_n+H2O[H⁺]→n CH10O5[H2] →HOCH2(CHOH)3CH2OH
原料玉米芯的预处理预处理有罐内预处理和罐外预处理。罐外预处理即通过筛选、风选、水洗等工序以除尽原料中的机械杂质，提高原料质量。罐内预处理有水处理、酸处理或碱处理等。玉米芯在水中处理最合适的条件为120℃和2h。
水解水解操作工艺有2类：即稀酸常压水解(硫酸浓度1.5%～2.0%，温度100～105℃)和低酸加压水解(硫酸浓度0.5%～0.7%，温度120～125℃)。一般一次投玉米芯700kg(折合干料590kg)，加入硫酸100kg(按100%计)，耗酸按每千克糖0.48～0.75kg，水解时间2～3h。
中和 中和的目的是除去水解液中的硫酸，但要保留有机酸。常用中和剂为石灰，先将石灰配成相对密度为1.10～1.15的石灰乳。在不断的搅拌和80℃下加入石灰乳，使水解液的pH值从1.0～1.5升至3.5，时间大约1h，之后沉淀2h，中和操作即可结束。此时，中和液中无机酸的含量一般为0.03%～0.08%，糖分损失控制在3%以下。
脱色、蒸发、离交 中和液需经脱色、蒸发浓缩和离子树脂交换等工序制得纯净的木糖液。于水解液中加入焦木素15%(对还原物)和活性炭1%，于75℃下保温搅拌45min，脱色损失为3%～5%，脱色液质量：透光度80%以上，纯度75%～80%，灰分0.18%～0.22%。脱色液于中央循环管式蒸发器中浓缩至含糖量35%~40%，这里还可以蒸发除去脱色液中微量的无机酸，过滤除去蒸发时析出的硫酸钙沉淀。浓缩液的纯度通常只有85%，用732强酸阳离子树脂和强碱多孑L性阴离子树脂(1：1．5)进行离子交换，可得纯度95%～97%的木糖液。
木糖氢化和木糖醇结晶 将含糖12%～15%的木糖净化液用碱液调pH值至8，预热至90℃后用高压进料泵打入高压反应，于115～130℃和7.0～8.0MPa下加氢还原得含醇12%～15%的氢化液。氢化液的要求：折射率12%～15%，总酸0.015%～0.05%，残糖0%～1.5%，灰分0.1%～0.2%，透光度80%～85%。氢化液用0.2%(对醇)的活性炭脱色、过滤，并预浓缩至含醇50%，过滤后再进一步浓缩成含醇88%的木糖醇膏。出料后从65～70℃缓慢降温(1℃/h)至20~30℃，离心分离得含醇96%的结晶，母液再回用。