（一）果葡糖浆（High Fructose Syrup）
果葡糖浆，因其糖分中主要含有果糖（占42%）和葡萄糖（占50%）而得名，是一种新型甜味剂。果葡糖浆中果糖含量在55%以上的，往往称为高果糖浆（High Fructose Syrup，HFS）。大约100年前，荷兰人罗利和爱尔彼塔发现，葡萄糖能在碱性条件下发生异构化反应转化为果糖。1933年人们发现微生物或动物的糖代谢中，在异构酶作用下存在异构化现象。20世纪50年代，有人发现微生物中存在一种木糖异构酶也能异构葡萄糖为果糖。1966年日本利用这种异构酶在酶法生产淀粉糖化液中使部分葡萄糖转化为果糖，首先在世界上成功生产果葡糖浆。1968年开始生产果糖含量42%的产品，即第一代产品F42型。1972年开始使用固定化酶技术，这也是固定化技术在食品工业中得到运用最广的产品。1976年第二代和第三代果葡糖浆开始工业化生产，果糖含量分别达到55%和90%，即F55型和F90型。
（1）来源及存在 果葡糖浆能以任何淀粉为原料，世界上几乎所有国家和地区都具有可供选择的原料。工业上生产果葡糖浆是用淀粉为原料，在酸法、酶法或酸酶法生产的淀粉糖化液中，经葡萄糖异构酶作用，将葡萄糖转化为一定数量的果糖，并加以精制而得。
酶法生产果葡糖浆的主要工艺流程如：淀粉→糊化 →液化酶液化 →糖化酶糖化 →异构酶异构化 →脱色 →离子交换 →浓缩 →果葡糖浆。
（2）化学结构及组成 果葡糖浆浓度较高，干物质含量较高，主要为糖分。糖分主要由果糖、葡萄糖组成，还有少量低聚糖，如麦芽糖、异麦芽糖、潘糖等。不同型号的果葡糖浆，其糖分组成有所不同（表8-2）。
表8-2 不同类型的果葡糖浆糖分组成
①甜度：不同类型的果葡糖浆，甜度也不相同。与蔗糖比较，F42型果葡糖浆甜度为1.0，而F55型和F90型分别为1.1和1.4。
②应用：果葡糖浆属于食品中的淀粉糖，具有可口风味和诸多优良的理化特性，已引起国内外食品界广泛重视，并在饮料、面包、罐头、乳制品和蜜饯等多种食品生产中使用，果葡糖浆已成为当今极其重要的新型甜味剂。
（二）塔格糖（Tagatose）
D-塔格糖是一种天然低热量甜味剂，存在于Sterculia Setigera胶（一种乙酰化酸性多糖）中。在热牛乳中也发现有D-塔格糖存在，它是由乳糖生成，并且存在于其他各种乳制品中。D-塔格糖的甜味及物理性能与蔗糖类似，因而D-塔格糖主要是用作低热量甜味剂，用于低热量食物中，如即食谷物、软饮料、冷冻酸奶/脱脂冰淇淋、软糖、硬糖、糖霜及口香糖的低热量甜味剂。
美国马里兰贝尔茨维尔Biospherics公司在1988年和1991年分别申请了D-塔格糖在食品中的应用专利。1996年，丹麦MD食品成分公司买断了所有的专利，包括如何将塔格糖用于食品及饮料中，负责这种甜味剂产品及其商业化。
D-塔格糖或塔格糖是一种己酮糖，其中在第四个碳（手性碳），D-塔格糖和果糖互为镜相。D-塔格糖的CAS编号是87-81-0，分子式C6H12O6，相对分子质量180.16。D-塔格糖及D-果糖的结构式见图8-10。
图8-10 D-果糖和D-塔格糖
（1）D-果糖（2）D-塔格糖
（1）理化性质 塔格糖作为己酮糖，是还原性糖，且有较大的化学活性。塔格糖参与美拉德反应，这导致独特的棕色效果。它在高温下比蔗糖更易分解（焦糖化）。在较低和较高pH时，塔格糖不太稳定并转化成各种化合物。然而，塔格糖可被成功地用于很多不同的高温短时加工食品中。塔格糖在减压下可直接用于生产高温熔溶的糖果中。其突出特点为：
①甜度：D-塔格糖的甜度确定是通过在D-塔格糖溶液的甜度高于10%蔗糖溶液的甜度的倍数与塔格糖溶液浓度之间做线性回归得到的。当塔格糖的浓度增加至评审员不能再区别出塔格糖溶液与蔗糖溶液哪一个更甜时（50%的可能性），D-塔格糖溶液的甜度则等价于10%的蔗糖溶液，这时塔格糖的浓度为10.8%。在甜度等价甜味测试的基础之上，D-塔格糖的甜度被确定为10%蔗糖溶液的92%（10/10.8×100）。
②风味增强剂：在实际应用中，塔格糖和阿斯巴甜的混合物给人较强的甜味协同作用。塔格糖与阿斯巴甜和安塞蜜的混合物也具有增效作用。
③结晶体：塔格糖是白色晶体粉末，具有类似于蔗糖的外观。主要的区别在于其结晶形式，塔格糖是四角双锥形（图8-11）。
塔格糖结晶是α-吡喃形无水晶体，熔点为134～137℃。在溶液中，塔格糖变旋并达到平衡，71.3%的α-吡喃、18.1%的β-吡喃、2.6%的α-呋喃、7.7%的β-呋喃和0.3%的酮的形式。
④吸湿性：塔格糖类似于蔗糖，具有非吸湿性，这意味着塔格糖在普通环境中不会从周围环境吸收水分，不需要特殊的保藏措施。
⑤水分活度：水分活度影响产品的微生物稳定性和新鲜度。塔格糖拥有较大的渗透压，比同等浓度的蔗糖有较低的水分活度。塔格糖对水分活度的影响类似于果糖。
图8-11 塔格糖四角双锥形晶体
⑥溶解度：塔格糖可溶于水并类似于蔗糖，这使它适合用于需要取代蔗糖的食品中。相同数量的产品具有几乎相同的甜度。塔格糖适合用于不可高温蒸煮的罐头、冰淇淋、巧克力、软饮料和谷物中。与多羟基化合物相比，塔格糖比赤藻糖醇具有更大的溶解度（在20℃时为36.7%），比山梨糖醇具有更小的溶解度（在20℃时为70.2%）。
⑦黏度：塔格糖溶液的黏度低于相同浓度的蔗糖溶液，但略高于果糖和山梨糖醇（20℃、70%的黏度为180MPa·s）。
⑧加热溶液：塔格糖的冷效应比蔗糖更强，比果糖略强。
（2）制备 D-塔格糖的合成是分阶段实现的，原料是乳糖，乳糖在多种酶的作用下水解、异构化，最后运用分离纯化技术进行分离。食品级乳糖在固定化乳糖酶的作用下被水解成半乳糖和葡萄糖。葡萄糖和半乳糖的分离是非常重要的，运用美国食品药品管理局（FDA）批准的钙阳离子交换树脂，用于葡萄糖和果糖的普通产业化分离。在色谱上分离的半乳糖通过加入工业级氢氧化钙悬浮液及工业级催化剂氯化钙，在碱性条件下转化成D-塔格糖。通过加入工业级硫酸终止反应。同时，在D-半乳糖异构化的过程中会发生较少量的副反应，这些反应都是众所周知的，是发生在所有己糖（如D-果糖和D-葡萄糖）及氢氧根离子之间的典型反应。塔格糖在异构化反应过程中是稳定的，在去除形成的石膏体的过程中，滤液用去矿物质及色谱法进一步纯化，分离纯化的D-塔格糖溶液浓缩、结晶成白色晶体产品（纯度＞99%）。
（3）安全性
①D-塔格糖已经得到GRAS批准：所有有关塔格糖安全性的相关研究在FDA认可的科研机构得到证实。FDA已经提供了用于计算塔格糖能量的能量因子为1.5kcal/g。
②人体耐受性：为了确定D-塔格糖的安全性和耐受性，已经进行了大量的人体临床实验。对D-塔格糖的数据分析表明，20g的大药丸或日剂量30g分次给药，人体具有很好的耐受性，仅有一些敏感的人会出现肠胃道症状，包括轻度的胀气、腹泻和痢疾。所有的临床研究均表明，肠胃道症状与其他非消化糖相似。
（4）应用 塔格糖作为一种新型甜味剂（尚未列入我国食品添加剂名单中）具有低热量值、非龋齿性、甜度接近蔗糖（相对甜度为0.92）、多添加功能等特点，因而将成为未来低能量甜味剂中的一个主要品种。
（三）低聚糖（Iligosaccharides）
双歧杆菌已被广泛认为是一种存在于肠道内、有利人体健康的有益菌，由于它最初是从母乳喂养的婴儿粪便中分离得到的，因而当时的研究方向主要集中在儿科方面。但是，进一步的研究表明，双歧杆菌的增殖有利于改善肠道环境，抑制肠内腐败菌和有害菌的生长，这对于控制老化及抗癌具有重要意义。与此同时，对促进肠内双歧杆菌生长的物质，即“双歧杆菌增殖因子” 的研究引起了广泛的兴趣。目前在国外，尤其在日本，对双歧杆菌增殖因子——低聚糖的研究已达到多样化、商品化、优质化程度，其中一些性能优异的低聚糖，更受到众多保健食品研究者和生产商的青睐。
1.低聚糖的种类与生理活性
化学上，低聚糖被定义为由2～10个单糖组成的碳水化合物，而应用于保健品的低聚糖通常由2～7个单糖组成，常见为由3～6个单糖组成的聚合物。聚合度的多寡不是决定低聚糖品质优劣的标准，而主要取决于其所体现出的生理学性质。
近年来，常见诸报道的应用于食品并被较为详细研究的低聚糖主要有如下诸类：低聚麦芽糖、环糊精、低聚果糖、异麦芽低聚糖、低聚乳糖、帕拉金糖、大豆低聚糖、低聚木糖、异构乳糖、低聚壳聚糖、低聚琼脂糖及低聚甘露糖等。
2.高品质低聚糖所具备的条件
以上所列的低聚糖并非都能作为保健食品原料，也不能因为某种低聚糖经体外试验能增殖双歧杆菌而将其认定为“双歧杆菌增殖因子”，或称之为“食品保健因子” “食品功能因子”。只有当其符合以下诸因素时，才被认为是一种性能优越的低聚糖，并能将其应用于食品或医药工业。高品质的低聚糖应具有如下特性：
①对人体微生态的保健性；
②安全性；
③难消化性；
④非龋齿性；(www.xing528.com)
⑤非胰岛素依赖性；
⑥经济上可行性。
尽管大多数低聚糖在体外试验中均具有增殖双歧杆菌的作用，但不能因此被认定它是一种双歧杆菌增殖因子，一个显而易见的原因是，如某种低聚糖能被胃或小肠中的酶水解，那么它在抵达大肠以前，也即被大肠中双歧杆菌利用之前，就已被分解成单糖，被人体吸收利用。
3.几种常见的低聚糖
（1）低聚麦芽糖（Malto-oligosaccharides）
①来源及存在：低聚麦芽糖是以玉米或薯类淀粉为原料，经酶法糖化，而制备得到的一种淀粉糖。其方法是采用液化酶液化淀粉后，再用切枝酶和β-淀粉酶水解为糖化液，再经过色谱分离、离子交换等处理过程得到。主要工艺流程如：淀粉→α-淀粉酶液化→β-淀粉酶切枝酶糖化→粗制低聚麦芽糖→过滤→离子交换→色谱分离→分馏→浓缩。
②化学结构与组成：低聚麦芽糖是链状连结的低聚葡萄糖，由麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖到麦芽十糖等低聚糖组成，其中麦芽三糖、麦芽四糖等低聚糖含量高达90%以上。平均相对分子质量约为葡萄糖的5倍。
③性状：低聚麦芽糖中含10糖以上葡聚糖较少，故黏度低；呈非结晶性，浓缩时也无结晶析出。
④应用：低聚麦芽糖用于面包、月饼、蛋糕等食品，可使产品保持水分，提高松软度，迟缓淀粉老化，改善产品结构和风味，降低甜度。
（2）低聚异麦芽糖（Iso-malto-oligosaccharides）
①来源及存在：低聚异麦芽糖是异麦芽糖组成的低聚糖。自然界中，异麦芽糖几乎不以游离态存在，而作为各种多糖的组成部分。酶法生产葡萄糖时，发生复合反应，生成的5%复合糖中，有68%～70%异麦芽糖。酶法生产葡萄糖时，普遍使用黑曲霉糖化酶，常混有葡萄糖基转移酶，能作用于糖化液中的葡萄糖和麦芽糖，发生α-葡萄糖基转移反应，生成异麦芽糖、异麦芽三糖和异麦芽四糖等低聚异麦芽糖。
②化学结构与组成：低聚异麦芽糖是麦芽糖的同分异构体，它为还原性二糖，系二个葡萄糖经α-1，6糖苷键结合而成的同低聚葡萄糖。异麦芽三糖、四糖分别是3～4个葡萄糖分子以α-1，6键结合成的直链同低聚葡萄糖。
③性状：低聚异麦芽糖还未制得结晶，目前常制得糖浆状或无定形产物，右旋光性，[α] +122 °。异麦芽糖具还原性，吸潮强，需在无水情况下贮存。异麦芽糖不能被酵母发酵。
（3）低聚果糖（Fructo-oligosaccharides）
①来源与存在：低聚果糖又称寡果糖或蔗果三糖族低聚糖，分子组成为：G—F—Fn；n=1～3（G为葡萄糖，F为果糖），它由蔗糖和1～3个果糖基通过β-2，1键与蔗糖中的果糖结合而成的蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖及其混合物。它是存在于香蕉、蜂蜜等物质中的天然活性成分，它是一种天然、新型保健食品原料。
②化学结构与组成：低聚果糖是由蔗果三糖、蔗果四糖与蔗果五糖组成，其结构式见图8-12。
图8-12 低聚果糖
（1）蔗糖（2）蔗果三糖（3）蔗果四糖（4）蔗果五糖
③性状：蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖都是非还原性糖。它们的旋光度分别为+28.5、+10.1、-1.6，相对甜度约为0.31。蔗果三糖和蔗果四糖的熔点分别为199～200℃和134℃，它们很易形成白色结晶。低聚果糖的吸湿性很强，它的含水产品难于在空气中长期保存，而黏度比同浓度的蔗糖溶液的黏度略大，热稳定性较蔗糖高，它在一般的食品pH范围（4.0～7.0）内非常稳定，在冷藏温度下保存一年以上。低聚果糖的一些物化性质如溶解性、冰点和沸点、结晶点等都与蔗糖非常相似。
④安全性：1982年，日本明治制糖公司中央研究所对低聚果糖的安全性进行了急性毒理试验、亚急性毒理试验等，结果表明，低聚果糖没有任何副作用，并确定了低聚果糖作为食品及食品配料的安全性。因而在日本，低聚果糖已超出食品添加剂范围，被作为一种食品配料使用。在我国，国产低聚果糖经国家卫生部指定的科研机构完成的多项安全毒理学试验表明，低聚果糖是安全、无毒的。酶法生产低聚果糖所采用的菌种一般为黑曲霉（Aspergillus niger），属可安全用于食品的菌种。低聚果糖作为保健食品或食品配料添加到AD钙奶、乳酸饮料和酒等中都已获得国家卫生部颁发的保健食品证书。
⑤应用：低聚果糖在日本已用于乳制品、饮料、糖果糕点、保健食品、肉食加工品、腌菜、豆腐等食品中。多聚果糖（含低聚果糖）以及低聚乳糖均为食品添加剂新品种，可作为营养强化剂用于婴儿配方食品、较大婴儿和幼儿配方食品。该类物质在婴儿配方食品、较大婴儿和幼儿配方食品中总量不超过64.5g/kg。
（4）低聚木糖（Xylo-oligosaccharides）
①化学结构及组成：低聚木糖是2～7个木糖分子以β-1，4键链状结合而成，是木糖的直链低聚糖。
②来源与存在：低聚木糖是木糖的低聚糖质。D-木糖为半纤维素、植物胶等若干种多糖的组成部分，广泛存在于植物体中。低聚木糖常采用富含木聚糖的植物原料（玉米芯、蔗渣、棉籽壳、麸皮、稻草等），通过木聚糖酶水解获得，生产工艺流程为：木聚糖→木聚糖酶水解→分离→精制→低聚木糖。
③应用：低聚木糖主要用于医药保健品：适合肠胃功能失调、糖尿病、高血压、龋齿患者等食用；在食品中用于焙烤食品、调味品、罐头等，或用于酸奶、乳酸菌饮料等饮品中。
（四）天门冬酰苯丙氨酸甲酯（L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester）
天门冬酰苯丙氨酸甲酯又称阿斯巴甜（Aspartame），从1965年发现至今已经有40年了，估计现在全世界已在6000多种食品中使用。阿斯巴甜的安全性已在动物和人身上得到广泛验证，它是一种研究较为透彻的高强度甜味剂。
天门冬酰苯丙氨酸甲酯是两个氨基酸组成的二肽，L-天冬氨酸-L-苯丙氨酸甲酯。结构式见图8-13。
图8-13 天门冬酰苯丙氨酸甲酯
（1）理化性质 阿斯巴甜微溶于水（25℃的溶解度约1%），在甲醇中的溶解性较低，不溶于油和脂肪。在一定温度和pH下，二肽的酯键发生水解，形成天冬酰苯丙氨酸和甲醇。最后，天冬酰苯丙氨酸被水解成独立的氨基酸天冬氨酸和苯丙氨酸。
（2）口感 天门冬酰苯丙氨酸甲酯的口感如蔗糖一样纯净和甜美，没有其他高强度甜味剂后味的苦味和金属味。定量分析法表明，天门冬酰苯丙氨酸甲酯的甜味与蔗糖相比，甜味曲线类似于蔗糖。
（3）风味强化 天门冬酰苯丙氨酸甲酯可强化或拓展各种食品和饮料的风味，尤其是酸性的水果风味。这种风味强化特性，在口香糖类食品中可使风味持续时间延长4倍多。
（4）甜味强化 在不同的饮料和食品体系中，天门冬酰苯丙氨酸甲酯的甜味强度被确定为是蔗糖的160～200倍。通常，天门冬酰苯丙氨酸甲酯的甜味强度与被取代的蔗糖浓度之间存在负相关性。总之，天门冬酰苯丙氨酸甲酯的甜味强度依赖于风味系统、pH和蔗糖的量或被取代的其他甜味剂的量。
（5）毒理学分析 阿斯巴甜已被证明是非常安全的甜味剂。JECFA确定的ADI值为40mg/kg。美国FDA确定的ADI为50mg/kg。除了以上各天然甜味剂外，像甜菊糖苷、甘草素等糖苷及帕拉金糖、异构乳糖、蔗糖衍生物等异构糖等均属天然甜味剂。按我国GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：阿斯巴甜可在大多类食品中有选择限量使用。
（6）应用 阿斯巴甜被批准用于食品中，包括碳酸饮料、粉末状软饮料、酸奶、硬糖和糖果。在干燥产品中的应用较为稳定（如餐桌甜味料、粉末饮料、餐后甜点混合物）。阿斯巴甜受加热条件影响较小，可用于乳制品和果汁，以及需要无菌加工或其他高温短时或超高温加工的条件下。在一些极端高温的条件下，阿斯巴甜的水解会影响其使用效果。天门冬酰苯丙氨酸甲酯的甜度范围较宽，被人们所接受。
（五）甜菊糖 （Stevioside）
甜菊糖又称甜菊苷，分子式C38H60O18，相对分子质量804.9。甜菊苷与柠檬酸或甘氨酸并用味道良好；与蔗糖、果糖等其他甜味料配合，味质较好。食用后不被吸收，不产生热能，故为糖尿病、肥胖病患者良好的天然甜味剂。
（1）理化性质 甜菊苷在酸和盐的溶液中稳定，室温下性质较为稳定。易溶于水，在空气中会迅速吸湿，室温下的溶解度超过40%。
（2）毒理学参数 甜菊糖结晶小鼠经口LD50＞16g/kg体重。
（3）应用与限量 按我国GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：风味发酵乳中，最大使用量为0.2g/kg；冷冻饮品（03.04食用冰除外）中，最大使用量为0.5g/kg；蜜饯凉果中，最大使用量为3.3g/kg；熟制坚果与籽类中，最大使用量为1.0g/kg；糖果中，最大使用量为3.5g/kg；糕点中，最大使用量为0.33g/kg；餐桌甜味料中，最大使用量为0.05g/份；调味品中，最大使用量为0.35g/kg；膨化食品中，最大使用量为0.17g/kg；茶制品（包括调味茶和代用茶类）中，最大使用量为10.0g/kg；以上均以甜菊醇当量计。饮料类（14.01包装饮用水除外）中，最大使用量为0.2g/kg，以甜菊醇当量计，固体饮料按稀释倍数增加使用量。果冻中，最大使用量为0.5g/kg，以甜菊醇当量计，如用于果冻粉，按冲调倍数增加使用量。
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