包括稀有糖在内的9大糖类替代品

0

Nitish Sharma,经验丰富的生物技术专家,在 科拉布树,写了关于糖的替代品和可以用来替代 "甜毒 "的稀有糖。  

自史前时代以来,我们的饮食习惯一直在系统地演变,从狩猎采集者的时代到畜牧业和农业文化。吃得比我们需要的多的欲望是由几个因素促成的,包括食物本身的味道和香味。然而,任何不相称的食物摄入量或过度消费某些食物都会对我们的健康产生严重的负面影响。目前,我们在是否吃糖的问题上处于犹豫不决的状态,尽管我们同样喜欢吃糖!我们对糖的喜爱可以通过人均消费和市场上种类繁多的人工甜味剂的供应来衡量。虽然糖的重要性无法被超越,但它的不良影响也不应被忽视。 食品科学家 正在努力寻找糖的替代品和稀有糖。让我们来研究一些替代品,特别是稀有糖类。

糖:无声杀戮的甜蜜毒药

运行身体复杂代谢的燃料是食物。它基本上是由蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质和其他一些营养物质组成[1].我们的食物有各种成分,但糖类因其能量和甜味而具有首要地位。

碳水化合物/糖是食物中不可缺少的重要部分,它能维持生长并帮助进行重要的过程以满足身体的能量需求。虽然所有的糖类都不是甜的,但大多数单糖和双糖在某些特定的酶如唾液淀粉酶的作用下会尝到甜味。一些多糖也有甜味,如淀粉和纤维素。在分子水平上,葡萄糖和果糖对糖类的甜味贡献最大;在这些糖类中,羟基(-OH)以一种特定的方式排列,使我们的嗅蕾能够尝到甜味[2]. 糖的来源有天然的,如水果、蔬菜和牛奶,也有非天然的,如添加的糖,如蔗糖,以加工食品的形式存在,如糖果、蛋糕、果冻、果汁等。富含果糖的糖类,如高果糖玉米糖浆,通过增加激素水平,已知会增强吃更多东西的欲望。 胃泌素(Ghrelin) 并降低 瘦肉精 这预示着我们要停止进食[3].

糖在我们的文化和仪式中占有重要地位,在世界大多数地区,甜食更具有仪式感,而不仅仅是食物的一个组成部分。毋庸置疑,它们对能量代谢很重要,并最终使身体的新陈代谢正常运行。但是它们也拥有一些威胁。根据美国心脏协会(AHA),男性每天对糖的最低要求是150卡路里(37克),女性每天是100卡路里(25克)。4].但实际摄入量是最低要求的数倍。包装食品是添加糖的即时来源,过度消费会立即增加血糖水平。长期食用添加糖会导致不同的疾病,如糖尿病。 肥胖症蛀牙、心血管、非酒精性脂肪肝和某种类型的癌症也[5].这些疾病是我们的行为由于不平衡的饮食而造成的。还有许多情绪因素和精神压力因素与糖瘾有关。

增加糖的消费可能有很多原因,但其后果是严重的。此外,在这个21世纪,由于糖及其衍生物的加入,死亡率有点高,正如之前发表在著名的《中国社会科学》上的一项研究显示 美国临床营养学杂志 [6].在这项特殊的研究中,作者在瑞典人口的糖摄入量和死亡率之间画了一个粗略的轮廓。但这项研究的意义并不局限于某个特定领域,而是具有全球性的影响。尽管糖已经成为我们新陈代谢的一部分,并且是即时能量的必需品,但其不良影响促使我们为人类寻找糖的替代品。

糖的替代品和稀有糖。大自然对抗甜蜜毒药的武器

就像大自然为许多其他问题提供了解决方案一样,它已经替代了糖的危害,因为它藏有D-psicose/D-allulose、D-tagatose、L-sorbose、apiose、allose、stevol、erythritol、xylitol等稀有糖类。这些糖不仅能满足我们的味蕾,而且热值也很低。由于这一点,它们的甜味和罕见的副作用,它们也是蔗糖和合成甜味剂的绝佳替代品。此外,由于它们大多来自植物、动物和微生物,它们出现任何医学问题的可能性很小。它们中的大多数都具有美国食品和药物管理局等主管部门的GRAS(普遍认为是安全的)地位。7]但由于其最近的发现和低调的宣传,只有少数被商业化。肥胖和糖尿病人口迅速增加背后的主要原因是缺乏公众意识。因为食糖的替代品在市场上并不容易买到,甚至由于其成本高和对其使用的一些误解而没有被消费者优先考虑。另一方面,糖和其掺杂的形式在商店里以最便宜的价格出售。这使它们成为消费者的最终选择。下面是一些稀有糖类的例子,其中一些在市场上可以买到,许多还没有被发现。这些都是有希望的候选者,以应对本世纪可能出现的致命的糖的爆发。

1.甜菊醇糖苷

甜菊醇苷是从植物的叶子中分离出来的二萜类苷,称为 甜叶菊 原产于南美洲(现在在全世界种植)。这些化合物通常在植物的新陈代谢中产生为甜菊醇。糖苷的甜度是普通的100倍,热值比蔗糖低。它们不仅是甜的,而且还能发挥一些健康效益,如维持低血压、高血压、降低血糖水平、减少低密度脂蛋白(LDL)的合成水平,以及抑制动脉内血栓的形成。

2.赤藓糖醇

它是另一种食糖的天然替代品。它的甜度比蔗糖高约70%,但每克只有0.24千卡,而蔗糖每克提供约4千卡的热量。它是一般在水果中发现的糖醇。但除了类似于苷类的巨大健康益处外,它有时会引起消化系统的问题,特别是在暴饮暴食时。

3.木糖醇

它也是一种糖醇,在许多植物中发现,特别是在桦树(Betula L.)木本植物,用于制备药物。它通常每克提供约2.4千卡的能量,不到蔗糖的一半。然而,山梨醇是糖果和口香糖中添加的糖的主要替代品,但木糖醇有更多的好处,如控制糖尿病、预防中耳炎、鼻窦问题和预防蛀牙(不被口腔微生物菌群利用而转化为酸)。 像其他糖类替代品一样,木糖醇也要限量食用(约50克/天),因为服用更多的剂量会导致腹泻、肠道气体,在一些长期的情况下还会导致肿瘤(8).所以建议在允许的范围内使用它。

4.雅康糖浆

一种绿色食品比甜食替代品更有益生菌,是对抗传统糖类的一个相对新的弹药。它也被称为 花蜜 并从植物Yacon的根部准备的(小黄鼠狼草).它含有丰富的纤维素,也由果寡糖、菊粉和葡萄糖-果糖组成,数量非常少。9). 它提供的卡路里比蔗糖少,甜度只有蔗糖的一半。由于它的升糖指数低,它还可以调节血糖水平和胰岛素代谢。在一些研究中,它也被标记为一种巨大的减肥补充剂。但与其他甜味剂一样,雅康糖浆在过度消费时也会造成麻烦,如腹泻、腹痛和腹胀。为避免任何类型的医疗副作用,允许的消费上限为每天20克。

这些是市场上不同品牌的糖替代品的一些例子,大多数人对它们的名字很熟悉。但以下是可以被命名为真正的 "稀有糖 "的糖的例子。它们中的大多数仍然是匿名的,但它们肯定是下一代的糖类。

罕见的糖。有前途的替代品?

5.D-木糖/D-阿洛糖

它也被称为D-ribs-2-hexulose,是果糖的C3外聚体。果糖是一种戊糖,比葡萄糖更甜,在蔗糖中以1:1的比例存在。果糖在体内有不同的命运,对身体的正常运作起着关键作用,但它也是增强对甜食的渴望和干扰胰岛素代谢的原因。大麦芽糖是果糖的最佳替代品。它是70多年前在小麦中发现的,当然也存在于一些食物中,但数量很少。它有70%的甜度,就像蔗糖一样,而且热量非常低,即每克约0.2千卡。因此,阿洛糖的血糖生成指数可以忽略不计。与阿洛糖有关的主要问题是它的生产,因为它在水果、谷物、一些天然产品如蜂蜜和少数微生物中的含量微乎其微。DNA重组技术提供了某种解决方案,与负责将果糖转化为阿洛糖的蛋白质相关的基因被克隆并进行异源表达,以便从含有果糖的不同来源大规模生产阿洛糖。D-阿洛糖获得了美国食品和药物管理局的GRAS资格,但它在欧盟和其他国家仍然被禁止使用。日本是唯一允许D-阿洛糖在公共领域消费的国家。

6.D-塔格糖

它也是果糖的一个异构体,具有90%的甜度,与蔗糖相同。D-塔格糖在肝脏中代谢的量非常少,热值很低。D-塔格糖还具有GRAS地位,在一些国家,如欧盟等,作为甜味剂用于许多食品,如糖果、饮料、酸奶、奶油和蛋糕。D-塔格糖的生产不仅限于果糖的异构化,它还可以在金属氢氧化物的存在下通过化学催化合成D-半乳糖。10).D-塔格糖对健康的影响是相当有益的,因为它降低了血糖水平,抑制了肝脏糖原分解,并增加了高密度脂蛋白(HDL)胆固醇的积累。它还可以作为抗高血糖、抗糖尿病的药物,因此是治疗肥胖症的潜在候选药物(11).

7.L-山梨糖

它是D-果糖的一种酮糖异构体。在自然界中,它通常以L形式存在,由细菌(醋酸菌)发酵山梨醇合成。它经常被用于工业规模的抗坏血酸(维生素C)的生产(12).它的甜度与食糖相当,由于其在肠道的吸收速度较慢,所以过量食用时几乎没有胃部不适的感觉。虽然没有关于L-山梨糖影响脂质代谢的报告,但它能降低血浆中的葡萄糖水平,并对胰岛素代谢产生积极的干扰。

8.阿洛斯

它是一种醛基己糖和葡萄糖的C3缩合体。它在自然界中的存在是罕见的,只在非洲的灌木中被报道过。 山龙眼 (Protea rubropilosa) 作为一种6-O-肉桂基糖苷,在淡水藻类中被称为 赭色的Malhamensis.它在生物群中的确切浓度是未知的,它可溶于水,在甲醇中的实验是无法解释的。它的甜度仅次于食糖的80%,但每克的热量明确较低,这使它成为蔗糖和其他合成人工甜味剂的特殊仿制品。

9.阿皮亚斯

存在于高等植物的细胞壁多糖中的罕见的糖apiose。这方面的一个例子是植物中果胶的apiosylated galacturonans。歉意糖是一种不寻常的单糖,对一百多年来的科学家来说是很有吸引力的(13).植物次级代谢物的apiosylation仍然是一个研究问题,但apiose已经成为一种具有额外好处的糖。由于不同的糖,特别是像阿皮糖这样的稀有糖存在于果胶的毛状鼠李半乳糖区,它对制备低热量的果酱很有用。 关于阿皮糖的甜度、热值和升糖指数,目前还没有真实的研究数据。13).但一些使用阿皮糖做的独立研究表明,它是无糖社会的潜在候选者。甜食依赖的严重程度正在迅速增加。我们的人口中肥胖和心血管疾病的门槛提高了。稀有糖可以是一个具体的解决方案,但首先我们应该改变我们的优先事项。

那么人工甜味剂呢?

正如我们今天所讨论的,我们有一个完善的人工甜味剂产业,而且它仍在逐步增长。人工甜味剂市场估计将以5.05%的复合年增长率扩大,从去年的12.2亿美元达到2024年的97.04亿美元(14).我们有大量的人工甜味剂,例如,阿斯巴甜、阿德旺甜、纽甜、三氯蔗糖等。它们的甜度通常是食糖的2000至20000倍,热量较低,升糖指数可以忽略不计(3). 尽管它们对健康有许多好的影响,如有利于减肥(已知可降低食欲),增强肠道微生物菌群,提供对代谢综合征的免疫力,并在一定程度上有助于遏制糖尿病(特别是II型)。 然而,尽管有这些好处,人工甜味剂和我们的身体之间的互动是复杂的。让我们仅以阿斯巴甜为例,它是FDA批准的人工甜味剂(5).有一些报告显示,一些人在经常食用阿斯巴甜后,会出现相对较高的头痛、抑郁和癫痫发作(5).如果是患有苯酮尿素(PKU)等疾病的人,不建议食用阿斯巴甜。在另一项研究中,也有报告称食用合成糖后会渴望吃更多的糖。在与食物有关的情况下,其副作用是不可低估的,因为任何疏忽不仅对我们的健康,而且对后代都会造成永久性损害。

要带回家的信息

糖是我们食物中不朽的、不可避免的成分。糖本身并不麻烦,但其过度消费对健康有严重影响。对替代性糖类的需求已成为当务之急。好在我们已经在寻找糖的替代品,我们甚至有一些潜在的候选人。生物技术产业在这方面发挥着关键作用,因为世界人口在增长,疾病也在增长。对该行业来说,在不影响质量的情况下提供各种稀有的糖来满足其需求也将是一项重要的任务。人工甜味剂提供了某种好处,但它们不是 "灵丹妙药",而且对健康也有严重影响。稀有糖是希望之光。糖一直是许多文明的文化演变的一部分,也是全球化的主要推动力。毫无疑问,糖推动了人类的味觉进化,从平淡到现在的美味。毋庸置疑,稀有的糖对于创造一个仍然可以享受糖的味道而又不对健康产生负面影响的世界是必不可少的。

需要咨询一位经验丰富的食品科学家吗?请与 自由职业者食品顾问 和Kolabtree的专家。

 

相关专家。 

植物遗传学基因治疗 | 干细胞 |DNA测序数据分析遗传学和基因组学 

 

资源

  1. https://www.nia.nih.gov/health/important-nutrients-know-proteins-carbohydrates-and-fats.
  2. https://www.britannica.com/topic/sweetener.
  3. https://www.healthline.com.
  4. https://www.heart.org/en/healthy-living/healthy-eating/eat-smart/sugar/added-sugars.
  5. https://www.mayoclinic.org/healthy-lifestyle/nutrition-and-healthy-eating/in-depth/artificial-sweeteners/art-20046936.
  6. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30590448.
  7. https://search.usa.gov/search?utf8=%E2%9C%93&affiliate=fda1&sort_by=&query=GRAS+sugars.
  8. https://www.webmd.com/vitamins/ai/ingredientmono-996/xylitol.
  9. 替代糖类。雅康糖浆(花蜜)。Br Dent J 223, 625 (2017) doi:10.1038/sj.bdj.2017.943.
  10. Kim,"使用L-阿拉伯糖异构酶进行生物标签糖生产的当前研究。A review and future perspective," Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 65, no.3, pp. 243-249, 2004.
  11. Marion Guerrero-Wyss, Samuel Durán Agüero, and Lisse Angarita Dávila, "D-塔格糖是一种有前途的控制糖度的甜味剂。A New Functional Food," BioMed Research International, vol. 2018, Article ID 8718053, 7 pages, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/8718053.
  12. Würsch, P., Welsch, C. and Arnaud, M.J., 1979.L-山梨糖在大鼠中的代谢以及肠道微生物群对其在大鼠和人类中利用的影响。营养与代谢年鉴》,23(3),第145-155页。
  13. Pičmanová, M. and Møller, B.L., 2016.Apiose:大自然的机智游戏之一。Glycobiology, 26(5), pp.430-442.
  14. https://www.prnewswire.com/news-releases/global-artificial-sweetener-market-report-2019-market-is-expected-to-reach-us9-70-billion-in-2024-from-us7-22-billion-in-2018–300910602.html.

 


Kolabtree帮助全球企业按需雇佣专家。我们的自由职业者已经帮助企业发表研究论文,开发产品,分析数据,以及更多。只需一分钟就可以告诉我们你需要做什么,并免费获得专家的报价。


分享。

关于作者

经验丰富的生物技术专家,创新和应用生物处理中心的高级研究员。

发表回复

值得信赖的自由职业者专家,随时为您的项目提供帮助


世界上最大的科学家自由职业平台  

不,谢谢,我现在不打算雇用。