關(guān)春如，楚金普

(1.鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院，河南 鄭州 450052；2.溫州醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院，浙江 溫州 325002)

0 引言

齲病是牙菌斑生物膜利用碳水化合物產(chǎn)酸，使牙釉質(zhì)發(fā)生進(jìn)行性脫礦的慢性疾病，主要致病因素與細(xì)菌、食物、宿主和時(shí)間相關(guān).有學(xué)者將齲病定義為與飲食密切相關(guān)的細(xì)菌感染性疾病，強(qiáng)調(diào)了細(xì)菌和糖在齲病中的獨(dú)特地位[1].

齲病的流行病學(xué)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人體實(shí)驗(yàn)表明，蔗糖攝入量或攝入頻率與齲齒的發(fā)生呈明顯的正相關(guān)[2].蔗糖等發(fā)酵性碳水化合物的攝入，除了可作為細(xì)菌代謝底物，為細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖提供營(yíng)養(yǎng)外，其代謝產(chǎn)物也為齲病的發(fā)生發(fā)展提供有利條件.長(zhǎng)期的飲食調(diào)整并要求個(gè)人限制接觸蔗糖和其他可發(fā)酵的碳水化合物，這無疑將減少齲病的發(fā)生[3].考慮到人類對(duì)甜食的偏好，在不提供替代品的情況下限制蔗糖的使用是不現(xiàn)實(shí)的.因此，尋找易得、易接受、甜度高、無致齲性的甜味劑成為國(guó)內(nèi)外有效防治齲病的研究熱點(diǎn).

甜味劑是指添加進(jìn)入食品、飲料、藥物、日化用品等產(chǎn)品中有較強(qiáng)甜味的添加劑，可增加產(chǎn)品甜味，改善產(chǎn)品口感，以滿足日常需要.而非致齲性甜味劑的使用對(duì)當(dāng)今齲病預(yù)防有重要意義.筆者旨在展示非致齲性甜味劑的研究進(jìn)展，提供有助于齲病預(yù)防的牙科專業(yè)信息.

1 非致齲性甜味劑的發(fā)展

自20世紀(jì)40年代以來，全世界齲病的高發(fā)率一直是牙科專業(yè)人員關(guān)注的主要問題.過去50年進(jìn)行的幾項(xiàng)人類對(duì)照研究和實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果證實(shí)蔗糖在齲病發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用[4]，因此使用甜味劑替代蔗糖可有效降低患齲率.1879年糖精被發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著甜味劑進(jìn)入人工合成時(shí)代；其后甜蜜素、阿斯巴甜、安賽蜜、三氯蔗糖陸續(xù)出現(xiàn)；1993年第6代人工合成甜味劑紐甜問世.目前人工合成甜味劑占商業(yè)甜味劑市場(chǎng)的62%，廣泛應(yīng)用于各種食品藥品中，尤其是蘇打水、果汁、咖啡、茶等飲料.隨著消費(fèi)者對(duì)天然、健康、綠色的時(shí)尚潮流的追求，人們開始關(guān)注從天然植物或水果中提取甜味成分.與此同時(shí)糖醇類甜味劑被開發(fā)，并在糖果和口香糖中投入使用.

目前每個(gè)國(guó)家主流使用的甜味劑各不相同：美國(guó)主要選擇阿斯巴甜，達(dá)90%以上；歐洲地區(qū)以安賽蜜為主；日本大部分使用甜菊糖苷；我國(guó)批準(zhǔn)了近15種糖代物的使用，其中應(yīng)用最廣泛的是三氯蔗糖、阿斯巴甜、安賽蜜等[5].

2 非致齲性甜味劑的分類

2.1 人工合成甜味劑和天然甜味劑

人工合成甜味劑是用化學(xué)方法合成的甜味化合物.甜度高，性質(zhì)穩(wěn)定，能量低，不參與代謝.我國(guó)允許使用的甜味劑分為：二肽類(阿斯巴甜、紐甜、阿力甜)、磺胺類(甜蜜素、安賽蜜、糖精鈉)、蔗糖衍生物(三氯蔗糖)[6].

但人工合成甜味劑也有局限性：甜度特性有差異、甜味感知延遲、余味不良[7]，固體食品中需額外加填充劑.此外還存在健康隱患：甜蜜素分解的致癌物可損害肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)，阿斯巴甜對(duì)苯丙酮尿癥患者有害，糖精位于WHO的致癌物清單中[8]，且與慢性疲勞綜合征、帕金森病、阿爾茨海默癥、多發(fā)性硬化癥、自閉癥等疾病的關(guān)系存在爭(zhēng)議[9].

天然甜味劑是從植物、谷物、水果、蔬菜等生物體中提取的甜味成分.甜度高，熱量低，無毒副作用.主要包括糖苷類、糖醇類和多肽類.常見有甜菊糖苷、甘草甜素、甜茶苷、羅漢果苷和糖醇等.

大多數(shù)天然甜味劑因其固有特性，如纖維含量、水分含量和其他保護(hù)因素(含多酚化合物或鈣等)，不被致齲菌利用，是有效的防齲甜味劑.但天然甜味劑提取技術(shù)復(fù)雜，分離難度大，價(jià)格昂貴，且味道、有效性、穩(wěn)定性等需進(jìn)一步改善.

2.2 功能性甜味劑

功能性甜味劑是指不但可增加和改善食品甜味，還有其他生理功能或特殊用途的食品甜味劑.對(duì)人體健康具有有益的調(diào)節(jié)或促進(jìn)作用,在嬰幼兒奶粉、乳制品、發(fā)酵制品等產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛.根據(jù)甜度特性，可分為功能性高倍甜味劑與填充型甜味劑.前者甜度較高，甜菊糖苷和羅漢果苷是近年流行的天然高倍甜味劑.填充型甜味劑甜度為蔗糖的0.2～2倍，可賦予食品一定的結(jié)構(gòu)和體積，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)，可分為功能性單糖、功能性低聚糖和功能性糖醇[10].

功能性甜味劑已被多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)無致齲性，可有效預(yù)防齲病的發(fā)生，尤其是功能性糖醇[11].糖醇類甜味純正，甜度低，熱量少，安全無毒，不引起血糖及胰島素變化，部分有膳食纖維功能.目前很多已被我國(guó)列入符合食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的甜味劑行列.但食用過多可引起腸道功能失調(diào)，造成腹瀉、脹氣等.

2.3 稀有糖

稀有糖是存在于自然界但含量很少的單糖及其核苷衍生物，可改善食品理化性質(zhì),發(fā)揮生理功能，還可修飾藥物，優(yōu)化其功能.D-阿洛糖有抗腫瘤、抗氧化、抗炎作用，D-阿洛酮糖有抗氧化、降血糖血脂、抑制肥胖、神經(jīng)保護(hù)作用[12].目前正成為甜味劑研究熱點(diǎn)，但存在來源不足和成本較高等問題.

D-塔格糖的口感、甜度和蔗糖最為相似，甜味刺激快，有低熱量、零血糖生成指數(shù)、血糖鈍化作用、益生元作用和抗氧化等特性.研究證實(shí)D-塔格糖抑制細(xì)菌產(chǎn)酸的能力強(qiáng)于木糖醇；還可抑制葡糖基轉(zhuǎn)移酶活性，減少葡聚糖生成，阻礙細(xì)菌生長(zhǎng)[13].因此可被用于食品藥物保健品中，降低患齲風(fēng)險(xiǎn).

2.4 復(fù)合甜味劑

復(fù)合甜味劑是把兩種或以上的甜味劑復(fù)配應(yīng)用，改善甜味，掩蓋不良余味.靈活運(yùn)用可增加協(xié)同效應(yīng)，降低成本，已成為甜味劑發(fā)展的重要方向.常見“高倍甜味劑+糖醇”：高倍甜味劑甜度高，用量小，但余味欠佳；而糖醇雖甜度低，但能掩蓋不良余味，增強(qiáng)產(chǎn)品味道[14].目前飲料生產(chǎn)大多采用“三氯蔗糖+赤蘚糖醇”的復(fù)合制劑.

此外，根據(jù)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值可將甜味劑分為營(yíng)養(yǎng)型和非營(yíng)養(yǎng)型甜味劑；根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，可分為糖類和非糖類甜味劑；根據(jù)甜味強(qiáng)度可分為高倍、中倍和低倍甜味劑等.

3 幾種天然甜味劑的防齲研究進(jìn)展

3.1 木糖醇

木糖醇是從白樺樹、橡樹、玉米芯、甘蔗渣等植物原料中提取出來的一種天然甜味劑.與蔗糖等甜，熱量?jī)H為其60%.極易溶于水，溶于水時(shí)可吸收大量熱量，故以固體形式食用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生愉快的清涼感.代謝不受胰島素調(diào)節(jié)，可作為糖尿病人的糖代品.1963年美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于食品工業(yè)，并被公認(rèn)對(duì)牙齒安全.

實(shí)驗(yàn)證明木糖醇可抑制致齲菌生長(zhǎng)，產(chǎn)酸及黏附[15].其機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)：木糖醇競(jìng)爭(zhēng)性抑制細(xì)菌的磷酸烯醇式丙酮酸依賴性磷酸轉(zhuǎn)化酶系統(tǒng)(PEP-PTS)，減少對(duì)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收，抑制菌代謝糖產(chǎn)酸[16].此外細(xì)菌利用PEP-木糖醇-PTS系統(tǒng)，生成5-木糖醇磷酸鹽和5-木酮糖磷酸鹽(Xy5P)，抑制糖代謝中酶的活性，減少合成乳酸所需活化因子，降低細(xì)菌產(chǎn)酸.而Xy5P形成會(huì)減少糖酵解所需的NAD+，產(chǎn)酸能力進(jìn)一步下降.并且木糖醇在菌內(nèi)的“無效循環(huán)”會(huì)消耗大量PEP，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)和產(chǎn)酸[17].同時(shí)木糖醇通過非特異性果糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)到菌內(nèi)，隨著磷酸化產(chǎn)物的積累，細(xì)菌生長(zhǎng)受抑制.Hrimech等發(fā)現(xiàn)木糖醇影響變異鏈球菌體內(nèi)的蛋白合成過程及熱休克蛋白60和70的正常表達(dá)，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)[18].此外，木糖醇還可降低致齲菌在母嬰之間的傳播概率[19].但木糖醇最大的問題在于過度食用有可能帶來腹瀉等副作用，而且生產(chǎn)木糖醇的方法需要不斷改善，以低成本獲得最大產(chǎn)量[20].

3.2 赤蘚糖醇

赤蘚糖醇甜味類似于蔗糖，甜度低，熱量低，穩(wěn)定性高，低吸濕性，低溶解性，同時(shí)安全性好，無毒副作用，不影響血糖和胰島素水平[21].已在食品、醫(yī)藥保健品、日化產(chǎn)品等領(lǐng)域得到大范圍應(yīng)用，且以其獨(dú)特的代謝方法被使用在糖尿病、葡萄糖不耐受癥等特殊人群的功能食品中[22].

大量實(shí)驗(yàn)證明赤蘚糖醇具有較強(qiáng)的防齲特性，會(huì)抑制口腔鏈球菌的生長(zhǎng)，產(chǎn)酸及黏附，減少牙菌斑的形成，抑制代謝相關(guān)酶的活性[23]，減輕表層釉質(zhì)的脫礦程度,促進(jìn)再礦化的發(fā)生[24].當(dāng)赤蘚糖醇與配方奶混合食用時(shí)，再礦化作用增強(qiáng)，明顯影響致齲微生物的致齲性[25].

目前越來越多防齲產(chǎn)品使用赤蘚糖醇替代傳統(tǒng)的氟化物和抗生素.赤蘚糖醇的研究和開發(fā)已成為國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目.相比于普通糖醇大量攝入會(huì)導(dǎo)致腹瀉的缺點(diǎn)，赤蘚糖醇被證明不會(huì)產(chǎn)生胃腸道反應(yīng).但赤蘚糖醇的價(jià)格較高，影響其在市場(chǎng)的更廣泛使用，因此需進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn)工藝來降低成本.

3.3 甜菊糖苷

甜菊糖苷是一種四環(huán)二萜類甜味劑，主要從草本植物甜葉菊中提取，也是目前應(yīng)用最多的天然甜味劑.甜味純正，甜度高，熱量低[26]，不被吸收,對(duì)血糖影響較小.穩(wěn)定性強(qiáng)，溶解性良好，適合多種食品的應(yīng)用.其安全性已得到很多國(guó)際組織的全面審查和科學(xué)證明，無毒副作用或過敏現(xiàn)象.

甜菊糖苷是具有良好防齲特性的蔗糖替代物.體外微生物齲模型證明甜菊糖苷具有抗致齲菌活性[27]，大鼠實(shí)驗(yàn)同樣顯示甜菊糖苷的非致齲性[28].一項(xiàng)在體內(nèi)外開展的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)證明，甜菊糖苷可抑制變異鏈球菌生物膜的形成以及牙菌斑pH的下降，具有非致齲性[29].

1992年，我國(guó)衛(wèi)生部批準(zhǔn)甜菊糖苷在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用，現(xiàn)已開發(fā)出許多藥品如糖漿劑、片劑等，為糖尿病人服務(wù).尤其隨著消費(fèi)者對(duì)天然健康飲食的日益青睞，甜菊糖苷已逐漸取代人工甜味劑，最明顯的就是飲料巨頭在碳酸飲料中對(duì)甜菊糖苷的重視，如無糖可樂，就是采用甜菊糖苷作為甜味劑.但甜菊糖苷由于原料產(chǎn)品的純度不夠高、后味有苦味、科普宣傳極少、提取技術(shù)還不夠成熟以及產(chǎn)量低等問題，在國(guó)內(nèi)接受度不高，有待進(jìn)一步開發(fā)利用[30].

3.4 甜茶苷

甜茶苷，又名甜葉懸鉤子苷、甜茶素、甜茶甙，提取自傳統(tǒng)中藥植物甜茶葉[31].是由斯替維醇和葡萄糖結(jié)合而成的四環(huán)二萜苷，易溶于水、甲醇、乙醇等極性溶劑.甜度高，熱量低，不被消化吸收，具有降血糖、降血脂等作用，目前已成為肥胖癥和糖尿病患者的糖代物，應(yīng)用于食品飲料和醫(yī)藥行業(yè)；甜茶苷還可增加抗腫瘤藥物的溶解度，如替尼泊苷、姜黃素、依托泊苷等[32]；此外還有抗炎抗過敏、抗血栓生成等作用，具有較高的社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值及良好的發(fā)展前景[33].

研究證實(shí)甜茶苷不僅可抑制浮游變異鏈球菌的生長(zhǎng)、產(chǎn)酸及黏附[34]，降低GTF活力及水不溶性胞外多糖的合成[35]，還可抑制生物膜狀態(tài)下變異鏈球菌的生長(zhǎng)、產(chǎn)酸、菌活力及多糖合成.機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)甜茶苷會(huì)影響變異鏈球菌生物膜致齲相關(guān)毒力基因的表達(dá)，使與黏附相關(guān)的spaP、gbpB基因、與多糖合成相關(guān)的gtfB、gtfC、gtfD和ftf基因、產(chǎn)酸和耐酸相關(guān)的ldh和atpF基因、應(yīng)激調(diào)控相關(guān)的vicR和comD基因表達(dá)水平降低[36].有研究基于分子對(duì)接技術(shù)證明甜茶苷可抑制變異鏈球菌蔗糖酶活性，且與姜黃素合用有協(xié)同抗菌作用[37].

目前從植物中提取純化大量的甜茶苷所需的費(fèi)用較高，這無疑會(huì)提高甜茶苷的使用成本，降低消費(fèi)者的接受度.

4 討論

人工合成甜味劑廣泛用于各種食品當(dāng)中，目前我國(guó)人工合成甜味劑產(chǎn)值約90億元，是全球最大的人工合成甜味劑生產(chǎn)國(guó)及出口國(guó).其不僅甜度高，用量少，性質(zhì)穩(wěn)定，且能量低，不參與機(jī)體代謝，不引起血糖波動(dòng)；價(jià)格便宜，但存在一定安全隱患.天然甜味劑不僅甜度高，熱量低，且一般無毒副作用.具有降血糖、降血脂、抗炎、抗過敏的作用，可以增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)能力，抑制肝細(xì)胞損傷.但由于它們的氣味、味道、有效性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)可行性等必須要滿足實(shí)際市場(chǎng)要求，因此到目前為止被廣泛推廣的天然甜味劑種類有限.但在尋找非致齲性甜味劑來取代蔗糖研究中，天然甜味劑必將在未來占據(jù)越來越重要的地位.功能性低聚糖有清爽似糖的甜味，幾乎無任何毒副作用，食用后難以被機(jī)體消化吸收，不會(huì)產(chǎn)生熱量，對(duì)血糖血脂值和胰島素水平無較大影響，不會(huì)被致齲菌利用，有預(yù)防齲齒的作用.除此之外，作為雙歧桿菌的增殖因子，對(duì)維持腸道菌群平衡，調(diào)節(jié)腸道正常功能，加強(qiáng)身體的免疫力有良好的作用,有助于預(yù)防和改善肝病、高血脂、糖尿病、肥胖癥等，深受人們的喜愛.多元糖醇類甜味純正且甜度較低，熱量很少，黏度比較低，吸濕性較大，有保濕功能，且安全無毒.高溫過程中沒有“美德拉”褐變，因此適用于加入各種焙烤食物中.同時(shí)不會(huì)引起血液中糖分及胰島素的變化，對(duì)于糖尿病人來說是極佳的甜味劑.有研究證明，木糖醇、赤蘚糖醇等其他糖醇作為蔗糖替代物，可以防止致齲細(xì)菌的傳播，在幼兒時(shí)期使用對(duì)口腔保健有益處[38].部分糖醇類甜味劑有膳食纖維的功能，可調(diào)節(jié)腸道，預(yù)防便秘等.但缺點(diǎn)是一旦食用過多，會(huì)引起腸道功能失調(diào)，造成腹瀉或腸胃不適等[39].隨著消費(fèi)者對(duì)理想甜味劑的需求不斷增加，單一的甜味劑無法充分滿足其需求，因此在實(shí)際情況中往往結(jié)合其他甜味劑的性質(zhì)來對(duì)甜味劑進(jìn)行復(fù)配應(yīng)用.糖醇通常與工業(yè)中的其他甜味劑混合，兩者按一定比例使用，使兩種甜味劑相輔相成，符合社會(huì)公眾和企業(yè)對(duì)飲料的要求.另一方面，天然甜味劑的復(fù)配，越來越符合如今人們追求天然、健康、綠色、纖體的時(shí)尚潮流.非營(yíng)養(yǎng)型甜味劑是肥胖和減肥瘦身人士常選擇的蔗糖替代物，也是糖尿病病人、高血脂病人攝入糖的替代品，因其非致齲性或抗齲性，逐漸被應(yīng)用到防齲食品當(dāng)中.

5 結(jié)論

隨著人們生活水平的提高，加上現(xiàn)代化營(yíng)養(yǎng)學(xué)潮流的沖擊，消費(fèi)者對(duì)食品安全、營(yíng)養(yǎng)和健康越來越重視,人們的飲食方式已經(jīng)由溫飽型逐漸轉(zhuǎn)向健康型，因此低糖或無糖、無熱量、不致齲食品正快速成為一個(gè)巨大的市場(chǎng).從人類對(duì)照研究的結(jié)果來看，當(dāng)食物中的常規(guī)糖分一直被蔗糖替代物取代，或者是經(jīng)常在飯后咀嚼含蔗糖替代物的口香糖，齲病可以得到有效預(yù)防[40].從20世紀(jì)到現(xiàn)在，甜味劑的研發(fā)有了很大的突破和進(jìn)展，這給市場(chǎng)和廣大消費(fèi)者帶來了很多選擇.因此需要進(jìn)一步研究和證明現(xiàn)有甜味劑的致齲性，并不斷開發(fā)新的滿足消費(fèi)者需求的甜味劑，逐步建立起非致齲性甜味劑大規(guī)模生產(chǎn)、功能研究及廣泛應(yīng)用的完整體系，為全社會(huì)應(yīng)用甜味劑預(yù)防齲病保持健康提供充足的理論基礎(chǔ).