江敏玲，何田，尹守春

杭州師范大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，杭州 311121

1 初識(shí)甜味劑

深夜，廚房里水龍頭的水在“嘀嗒嘀嗒”，而那對(duì)夫妻卻無(wú)心去關(guān)緊水龍頭，他們正為兒子的健康擔(dān)憂(yōu)。隔壁房間的呼嚕聲也一陣陣地傳來(lái)，呼嚕聲的源頭——他們的兒子正在床上睡得香甜。

“孩子他媽?zhuān)⒆舆@樣下去可不行??！兒子單位體檢，年紀(jì)輕輕竟然查出高血糖。你說(shuō)他都二十多歲的人了，還天天喝奶茶、吃糖果。我問(wèn)過(guò)醫(yī)生了，醫(yī)生說(shuō)人體處于長(zhǎng)期的高血糖下會(huì)導(dǎo)致全身好多組織器官發(fā)生病變，而且會(huì)導(dǎo)致很多并發(fā)癥的產(chǎn)生。輕者例如失水、缺乏營(yíng)養(yǎng)、抵抗力下降、電解質(zhì)紊亂等，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致肝腎功能受損、造成心腦血管疾病，這些聽(tīng)著都是很?chē)?yán)重的病。我們必須控制住孩子的血糖?。　?/p>

“這可怎么辦??？他都已經(jīng)是大人了，我們說(shuō)的話(huà)也不聽(tīng)。早就說(shuō)過(guò)讓他少吃那些高糖分的東西，可是也沒(méi)見(jiàn)他少吃，說(shuō)多了還怪我們大驚小怪，這些蛋糕、零食、飲料依舊照吃不誤！你看看那些東西的成分表，白砂糖、蔗糖、果葡糖漿這些不都是糖嗎，血糖能不高嗎？”婦女又氣又急，差點(diǎn)落下眼淚。

“這可怎么辦??！”兩人又開(kāi)始雙雙嘆氣。

“別再?lài)@氣啦，都吵到我休息了，不就這點(diǎn)小事嘛，我來(lái)幫你們！”冰箱里傳出一陣聲音。

“是誰(shuí)在說(shuō)話(huà)？”“孩子他爸怎么有人在冰箱里說(shuō)話(huà)？”夫妻倆一臉的驚訝。

冰箱里滾出了一瓶飲料，變成了一個(gè)少女的身影：“是我啦，我叫甜味劑，很多飲料、甜品里面都有我的身影。你們剛說(shuō)的那些糖類(lèi)都是歸我管的，屬于糖類(lèi)甜味劑。你們兒子這樣啊，我也有一部分責(zé)任，所以讓我來(lái)幫你們吧?！?/p>

“你都把我兒子害得這么慘了，還說(shuō)要幫助我們，你是不是貓哭耗子假慈悲呀？”

“我們甜味劑是一個(gè)大家族(圖1)，除了你們之前提到的食糖，還有其他能提供營(yíng)養(yǎng)的糖類(lèi)甜味劑，例如糖醇、低聚糖等大都具有較低能量，較好風(fēng)味，對(duì)人體也無(wú)害。研究人員逐漸發(fā)現(xiàn)了很多非營(yíng)養(yǎng)型的非糖類(lèi)甜味劑，比如天然的非糖類(lèi)甜味劑有甜菊糖苷、甘草甜素、甘草酸二鈉、甘草酸三鉀(鈉)等；人工合成的非糖類(lèi)甜味劑有糖精(鄰苯甲?；酋啺?、蔗糖素(三氯蔗糖)、天門(mén)冬酰苯丙氨酸甲酯(阿斯巴甜)、環(huán)己基氨基磺酸鈉(甜蜜素)等[1]?！?/p>

圖1 甜味劑的分類(lèi)

“這些甜味劑實(shí)在太多了，我們都看花眼了，也不知道哪個(gè)好，哪個(gè)不好。再說(shuō)了，把食糖換成其他甜味劑就有用了嗎？我們兒子就會(huì)不吃那些甜的東西了嗎？血糖就不升高了嗎？”

這一連串的問(wèn)題讓甜味劑小姐有些不愉快了，明明自己是想幫助他們的，卻被質(zhì)疑。不過(guò)她轉(zhuǎn)念仔細(xì)想想，不知者無(wú)罪，他們不了解她也正常，她也就是近幾年才在食品方面大展了手腳，還有好些人不知道她的存在，那就讓她介紹一下自己的厲害之處吧。于是她對(duì)那對(duì)夫妻說(shuō)道：“那我就舉個(gè)例子，方便你們更好地理解。1976年發(fā)現(xiàn)的蔗糖素，它的甜度可以達(dá)到蔗糖的600倍，這就相當(dāng)于1 g的蔗糖素就有600 g蔗糖那么甜，而且它不會(huì)參與人體的代謝，也不會(huì)被人體所吸收[2]，因此，蔗糖素不會(huì)引起人體血糖的變化。另外，很多研究者還發(fā)現(xiàn)含碳水化合物的低熱量甜味劑不會(huì)損害人體胰島素的敏感性[3]，很多糖尿病人就是依靠它才能生活依舊甜蜜。而且蔗糖素的甜味特性和蔗糖十分類(lèi)似，不會(huì)像甜蜜素和糖精那種吃起來(lái)有后苦味的感覺(jué)。我知道你們肯定會(huì)問(wèn)，什么是后苦味呢？這就要從人們?yōu)槭裁磿?huì)感覺(jué)到甜味說(shuō)起。這些化合物都含有電負(fù)性原子A (例如N、O)，并通過(guò)共價(jià)連接氫原子形成AH基團(tuán)(即羥基、氨基或仲氨基)。這個(gè)A-H在距離約0.3 nm附近如果存在另外一個(gè)大的電負(fù)性原子B，就會(huì)形成AH-B結(jié)構(gòu)。甜味受體內(nèi)(即我們?nèi)梭w內(nèi))也存在著類(lèi)似的AH-B結(jié)構(gòu)，它會(huì)與甜味物質(zhì)中的AH-B單元進(jìn)一步形成氫鍵，進(jìn)而就產(chǎn)生了甜味感。因此，可以簡(jiǎn)單地理解為羥基等個(gè)數(shù)越多，甜味劑就會(huì)越甜。當(dāng)甜味劑分子中碳原子和羥基個(gè)數(shù)的比值＜ 2時(shí)，呈現(xiàn)甜味；然而其比值＞ 2-7時(shí)，就會(huì)有后苦味產(chǎn)生；比值＞ 7甜味就很淡[4]。根據(jù)這個(gè)原則來(lái)挑選甜味劑，就可以判斷出哪些甜味劑是甜而不苦的了。選擇甜的甜味劑添加到食物中，不會(huì)影響食物的風(fēng)味，你兒子肯定也能接受。我給你們展示一下我們甜味劑家族幾位杰出代表的體檢表(表1)，你們來(lái)看看選擇什么樣的甜味劑?！?/p>

表1 甜味劑的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)式及特征

夫妻倆面面相覷，甜味劑小姐一看這樣子就知道他們聽(tīng)得云里霧里，“行吧，你們不懂的話(huà)，我來(lái)替你們安排，你們接下來(lái)也不用操心這件事了，好好去休息吧！”

(續(xù)表1)

2 糖醇大展身手

翌日，甜味劑小姐叫醒了還在睡夢(mèng)中的年輕人。年輕人睡眼惺忪地揉著眼皮，問(wèn)道：“你是誰(shuí)？”“我是甜味劑。接下來(lái)一段日子我將陪你一起度過(guò)，直到你血糖恢復(fù)正常，希望你能配合。”甜味劑小姐甜甜一笑，“當(dāng)然你別擔(dān)心，有我在，你的生活仍會(huì)像以前一樣甜甜蜜蜜！”

“額……我有點(diǎn)餓了，有早餐嗎？”

“當(dāng)然，我為你準(zhǔn)備了全麥面包，里面富含粗纖維、B族維生素、蛋白質(zhì)等?？紤]到你可能不太適應(yīng)，我往里面加了一些木糖醇，不僅可以增加淡淡的甜味，而且木糖醇的溶解熱比蔗糖大10倍左右, 溶解時(shí)就會(huì)吸熱，因此吃起來(lái)就會(huì)有清涼的感覺(jué)，希望你會(huì)喜歡。”

“木糖醇？這不是口香糖里面有的嗎？口香糖都不能咽進(jìn)肚子，你確定能吃？”

“當(dāng)然了！人體自身都能產(chǎn)生木糖醇。正常的糖進(jìn)入人體后，一部分也會(huì)被代謝成木糖醇。木糖醇的功效可比你想象的要多得多呢。就像你剛剛提到的，木糖醇確實(shí)在口腔中能夠抑制鏈球菌的生長(zhǎng)和細(xì)菌發(fā)酵，從而減少酸的產(chǎn)生，進(jìn)而緩解口腔內(nèi)的酸性。因此，很多口香糖都含有木糖醇來(lái)防止齲齒的產(chǎn)生[5]。此外，木糖醇還是糖尿病人的輔助治療劑呢！當(dāng)木糖醇進(jìn)入人體后，不需要胰島素的催促，它就能夠突破細(xì)胞膜的障礙，進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)。然而，在木糖醇脫氫酶的熱烈擁抱下催化變成木酮糖，再一路上經(jīng)過(guò)木酮醇激酶的洗禮蛻變成5-磷酸木酮糖，這樣他就能混入到糖代謝的磷酸戊糖支路中。木糖醇不僅可以在支路中參與產(chǎn)生磷酸核糖，而且還可以進(jìn)一步變成6-磷酸葡萄糖這一糖類(lèi)代謝的關(guān)鍵產(chǎn)物，促進(jìn)糖原的生成，進(jìn)而緩解糖尿病人糖代謝的異常。木糖醇除了變成糖原儲(chǔ)存在人體的肝臟內(nèi)之外，還能進(jìn)一步變成丙酮酸參與氧化代謝，起到葡萄糖的效果和承擔(dān)部分胰島素的作用(圖2)[6,7]?！碧鹞秳┬〗阆褚恢或湴恋目兹?，得意洋洋地炫耀起木糖醇的能力。

圖2 木糖醇參與糖代謝中磷酸戊糖途徑的示意圖

“這么說(shuō)木糖醇多吃不會(huì)導(dǎo)致血糖上升咯，也不影響胰島素了。那我就多吃點(diǎn)！”年輕人剛吃進(jìn)去一口，馬上抱怨道，“這怎么一點(diǎn)都不甜嘛！你真地放木糖醇了嗎？怎么一點(diǎn)味道也沒(méi)有啊？”

“是你平時(shí)吃得太甜啦，對(duì)甜味的需求太大了！木糖醇的甜度和蔗糖基本上是一模一樣的。不過(guò)要記住木糖醇可不能像食糖一樣攝入那么多?！?/p>

“為什么不能多吃？你剛還不是把木糖醇夸到天上去了，快給我多來(lái)點(diǎn)！”

甜味劑小姐被他不屑的語(yǔ)氣刺激得有些生氣。想給他來(lái)點(diǎn)教訓(xùn)，便往面包里多加了木糖醇。

隨后，年輕人美美地享受完早餐，躺在沙發(fā)上。過(guò)了不久，他的肚子開(kāi)始翻江倒海，仿佛在唱奏鳴曲。他迫不及待地沖向廁所，“你是不是在早餐里加了瀉藥，為什么我會(huì)腹瀉呢？”他質(zhì)問(wèn)甜味劑小姐。“不是你要求讓我多加木糖醇的嗎？小腸對(duì)木糖醇的吸收率不到20%，這就導(dǎo)致它很容易在腸壁上積累，一食用過(guò)量就會(huì)刺激腸胃，很容易出現(xiàn)你現(xiàn)在的這種情況——滲透性腹瀉！”

“甜味劑姐姐，我錯(cuò)了，我不該不聽(tīng)你的話(huà)，可不甜的面包真地太難吃了！甜味能夠刺激我的大腦產(chǎn)生愉悅性神經(jīng)遞質(zhì)——多巴胺，這會(huì)讓我感到快樂(lè)。我真地?zé)o法想象如果生活中沒(méi)有甜味會(huì)是怎么樣？本來(lái)學(xué)習(xí)、生活等就讓人生夠辛苦了，我只是想從食物中找點(diǎn)快樂(lè)也不行嗎？”

“我沒(méi)想到是這樣?？墒悄愀改负軗?dān)心你，你的血糖一直居高不下，萬(wàn)一發(fā)展成糖尿病，人生豈不是更悲慘？為了口舌之甜就要放棄身體健康了嗎？再說(shuō)，其實(shí)已經(jīng)夠甜了，是因?yàn)槟汩L(zhǎng)期地?cái)z入大量的過(guò)甜食品，普通的甜味已經(jīng)滿(mǎn)足不了你的味覺(jué)需求，你的甜味闕值被提高了！”

甜味劑小姐逐漸心軟，又說(shuō)道：“大部分糖醇都有一定甜味, 這是因?yàn)樘谴级己卸嘣u基，通過(guò)氫鍵與味蕾中的甜味受體相互作用, 從而產(chǎn)生甜味感。木糖醇的甜度和蔗糖十分相似，然而過(guò)度食用木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇等甜味劑就會(huì)導(dǎo)致腹脹腸鳴、腹瀉等不適現(xiàn)象。赤蘚糖醇就沒(méi)有這個(gè)煩惱，這是由于赤蘚糖醇具有較小的相對(duì)分子質(zhì)量，很容易被小腸大量吸收(約80%)，因此不會(huì)積累在腸壁內(nèi)形成高滲透壓, 導(dǎo)致腹瀉[8]。但是赤蘚糖的甜度會(huì)低一點(diǎn)。我們之后把木糖醇換成赤蘚糖醇，一開(kāi)始我們可以多加點(diǎn)赤蘚糖醇，然后一天天把量減少下來(lái)，一點(diǎn)一點(diǎn)把你的甜味需求降下來(lái)，這樣可以嗎？”

她見(jiàn)他猶猶豫豫，便又補(bǔ)充道：“你可能不太了解赤蘚糖醇，我來(lái)給你介紹一下，它又叫赤絲草醇、原藻醇。它作為自然界中廣泛存在的一種天然活性物質(zhì)，在海藻、蘑菇、葡萄、瓜果、醬油、葡萄酒等中都有赤蘚糖醇的身影存在。但與木糖醇不同的是，人體內(nèi)沒(méi)有能夠代謝赤蘚糖醇的酶，所以它進(jìn)入人體后，大部分會(huì)直接通過(guò)尿液排出體外，不會(huì)同木糖醇一樣參與代謝，所以也幾乎不會(huì)引起血糖的變化。同樣，赤蘚糖醇跟其他糖醇一樣也具有保護(hù)牙齒的作用，它能抑制并降低牙齦卟啉單胞菌(牙周炎的主要致病菌)的活性以及其在牙骨質(zhì)表面的黏附作用[9]。另外，赤蘚糖醇還具備木糖醇所沒(méi)有的抗氧化性。赤蘚糖醇能夠保護(hù)VC不被氧化失活，所以很多含檸檬汁的飲料會(huì)添加赤蘚糖醇，他也可以作為一種體內(nèi)的抗氧化劑，他會(huì)與人體自身產(chǎn)生的HO·反應(yīng)后轉(zhuǎn)化成赤蘚糖和赤蘚酮糖，因此能夠很好地清除人體產(chǎn)生的HO·。赤蘚糖醇還能通過(guò)清除活性氧物種(ROS)來(lái)減輕PC12細(xì)胞的氧化損傷程度，從而減輕高血糖癥引起的血管損傷[10]。這是因?yàn)?型糖尿病的發(fā)病機(jī)理之一就是氧化應(yīng)激，當(dāng)體內(nèi)的ROS產(chǎn)生過(guò)量，超出了機(jī)體的清除能力，就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，從而引起疾病及并發(fā)癥。因此，增強(qiáng)我們?nèi)梭w的抗氧化能力，也是預(yù)防和治療糖尿病及其并發(fā)癥的有效辦法。所以你看，赤蘚糖醇也是絕大部分高血糖及糖尿病人的優(yōu)先選擇呢！”

3 巧制赤蘚糖醇

于是，小伙子欣然接受了赤蘚糖醇。日子一天天過(guò)去，但是甜味劑小姐卻發(fā)現(xiàn)了有點(diǎn)不太對(duì)勁。

她發(fā)現(xiàn)，年輕人的房間總是在半夜傳出乒乒乓乓的聲音。而且按照計(jì)劃，他對(duì)甜度的需求應(yīng)該慢慢降低才對(duì)，而如今他對(duì)甜度的需求卻越來(lái)越高，經(jīng)常抱怨不夠甜。自己明明嚴(yán)格控制了甜味劑的含量，為什么會(huì)這樣呢？今晚她打算一探究竟！

夜晚，甜味劑小姐悄悄潛入年輕人的房間，發(fā)現(xiàn)他居然自己在制備赤蘚糖醇。

“你在干什么？”甜味劑小姐生氣地問(wèn)道。年輕人面露難色，卻也誠(chéng)實(shí)地向她解釋道，“總感覺(jué)每天吃的還是不夠甜，也不敢要求你多添點(diǎn)，所以我就想著自己搗鼓一點(diǎn)?！?/p>

“你怎么知道如何合成？”“其實(shí)也不難，我在網(wǎng)上查了一下，看到有兩種化學(xué)合成方法(圖3)。第一種是先用乙炔和甲醛反應(yīng)得到2-丁烯-1,4-二醇，再與過(guò)氧化氫反應(yīng)，最后加入活性鎳催化劑和氨水阻化劑，通入H2氫化后就得到赤蘚糖醇粗品。但是這種方法的原料乙炔和甲醛很難得到，而且甲醛還有毒。第二種方法是用淀粉為原料，這個(gè)廚房就有，淀粉被高碘酸氧化成雙醛淀粉，再通過(guò)氫化裂解就可以得到，但是我沒(méi)有辦法提純，以上兩種方法我都害怕有化學(xué)試劑殘余，就算做出來(lái)了我也不敢吃啊。另外，化學(xué)合成法成本高、周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、操作危險(xiǎn)，所以我最后選擇了第三種微生物法。這就比較簡(jiǎn)單了，只需把淀粉酶、糖化酶等酶類(lèi)加到淀粉中，經(jīng)過(guò)酶的催化就可以將淀粉液化、糖化后變成葡萄糖，然后再利用耐高滲酵母菌使葡萄糖轉(zhuǎn)化成赤蘚糖醇，得到的粗品再過(guò)濾濃縮、結(jié)晶分離、干燥精制就得到了較高純度的赤蘚糖醇(圖3)[11]。”

圖3 赤蘚糖醇的三種合成方法示意圖

4 甜味劑小姐的自白

甜味劑小姐又氣又好笑地問(wèn)道：“所以這幾天你都在偷偷學(xué)習(xí)做赤蘚糖醇？然后偷偷吃掉？”年輕人尷尬地點(diǎn)了點(diǎn)頭?！澳悴话烟鸲冉迪聛?lái)，不把對(duì)甜味劑的依賴(lài)慢慢降下來(lái)，難道要一直依賴(lài)甜味劑存活嗎？”年輕人一臉疑惑地看著她，“這樣不可以嗎？你不是說(shuō)了赤蘚糖醇對(duì)我們的生活沒(méi)有影響的呀。那我就一直用它來(lái)代替糖好了，反正這樣日子照舊過(guò)得甜甜蜜蜜還不會(huì)讓血糖上升，多好呀！”

甜味劑小姐一時(shí)語(yǔ)塞，她不知道該不該向他解釋自己的不完美，但為了他的健康，她還是慢慢地講了出來(lái)，“你沒(méi)發(fā)現(xiàn)你這些日子已經(jīng)越來(lái)越不愛(ài)吃水果，覺(jué)得水果不甜了嗎？因?yàn)槟泐l繁、大量地喝那些加了甜味劑的水和飲料，從味覺(jué)和心理層面都對(duì)這些甜甜的味道產(chǎn)生了依賴(lài)。久而久之，你需要同等強(qiáng)度的甜味心里才得到滿(mǎn)足。因此，水果的弱甜味對(duì)你來(lái)說(shuō)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了，你甚至連菜也不怎么吃了?？赡阃顺颂鹞叮氵€需要其他營(yíng)養(yǎng)的呀，你的膳食質(zhì)量在持續(xù)走低啊！再說(shuō)了，甜味劑不一定一味的安全。我以為之前的木糖醇已經(jīng)給了你一點(diǎn)小警告，沒(méi)想到你根本不放心上。像甜蜜素，就是食品添加劑里經(jīng)常使用的甜味劑，研究發(fā)現(xiàn)如果經(jīng)常食用超標(biāo)，就會(huì)對(duì)人的肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。雖然三氯蔗糖作為食品添加劑在體內(nèi)不會(huì)被代謝，也不會(huì)引起糖尿病等疾病，但是過(guò)量食用三氯蔗糖，可能會(huì)干預(yù)消化酶與腸內(nèi)細(xì)菌，從而導(dǎo)致腸炎癥[12,13]。我其實(shí)并不想說(shuō)這些，畢竟沒(méi)有什么東西是完美無(wú)缺的。因?yàn)榕履銓?duì)我們甜味劑有不好的印象，認(rèn)為我們甜味劑就是不好的，會(huì)傷害你們，所以一直向你展示我們的好，卻沒(méi)想到讓你迷失在了甜味的牢籠中。所有事情都是過(guò)猶不及，以前你沉迷食糖，現(xiàn)在迷戀甜味劑，一切的源頭都是因?yàn)槟憧刂撇涣俗约旱挠?！”他望著甜味劑小姐悲傷的臉龐，慢慢地低下了自己的頭。

房間一下子陷入了安靜。甜味劑小姐又慢慢說(shuō)道：“其實(shí)我也不能一味怪你，是我自己沒(méi)有注意到。人工甜味劑本身能量極低或者不含能量，在限值范圍內(nèi)合理添加人工甜味劑是安全的，但超量使用，也會(huì)對(duì)人們?cè)斐删薮蟮陌踩[患[14]。很多科學(xué)家之前就報(bào)道過(guò)于長(zhǎng)期食用過(guò)量甜味劑可能會(huì)增加食欲，刺激腦部，讓大腦認(rèn)為攝入的糖分不足以滿(mǎn)足生理需求，從而需要通過(guò)其他渠道攝入更多的糖分[15]，但是我沒(méi)有想到你會(huì)長(zhǎng)期過(guò)量攝入甜味劑，所以說(shuō)終究還是我害了你啊?！?/p>

5 自新之路，甜蜜與共

年輕人反駁道：“才不是這樣，你并沒(méi)有錯(cuò)，你們的存在讓糖尿病人或者像我們這樣高血糖的人都能?chē)L到甜味，讓我們的生活仍然能夠甜蜜。但是沒(méi)有誰(shuí)是完美無(wú)缺的，你們給我們帶來(lái)了好處。而我們應(yīng)該去規(guī)避這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)的，但我們克制不住自己的欲望，一味追求甜味，卻忘記了生活本不應(yīng)該只有甜！這些不能怪罪到你的頭上，你并沒(méi)有錯(cuò)。你一心一意為了我們這些高血糖的病人，怎么能否定自己存在的意義呢？”

“可是我本來(lái)答應(yīng)你的父母幫助你降低對(duì)糖的依賴(lài)，但是卻沒(méi)有做到。”

“我已經(jīng)明白你們的良苦用心了，也意識(shí)到很多事情都是過(guò)猶不及的。我一定不會(huì)再偷偷吃甜味劑了，就按照你說(shuō)的那個(gè)方法，我們慢慢把甜味減下來(lái)，不過(guò)我們可以經(jīng)常換一下甜味劑嗎？這樣，我就可以認(rèn)識(shí)到更多的你們，更加了解你們?！?/p>

日子一天天過(guò)去，甜味劑小姐看著年輕人漸漸不再那么依賴(lài)甜味了，但是他的生活依舊過(guò)得甜蜜，健康生活讓他也逐漸意氣風(fēng)發(fā)。甜味劑小姐心想，是時(shí)候走了，她相信年輕人之后不會(huì)再沉迷糖、沉迷甜味，而她也看到自己依舊存在不足，她打算去同那些科研人員一起，與他們共同進(jìn)步，成為對(duì)人體更為有益的甜味劑，去幫助更多的高血糖/糖尿病患者！