異麥芽酮糖又稱帕拉金糖，是蔗糖的同分異構體，少量存在于蜂蜜、甘蔗汁等物質中，能選擇性促進人體腸道內雙歧桿菌的生長，具有低熱量、防齲齒、抑制肥胖等功能特性。異麥芽酮糖分子式為C12H12O11·H2O，分子質量為360.32，是由葡萄糖和果糖以α-1，6糖苷鍵連接形成的還原性二糖，其作為一種結晶狀的雙糖，含1moL的結晶水，且失去結晶水后不形成結晶，其結構式如下圖所示。

異麥芽酮糖外觀和味道與蔗糖相似，呈白色結晶，甜度約為蔗糖的42%，不隨環(huán)境變化而改變。溶解度在室溫下僅為蔗糖的50%，溫度升高時，溶解度急劇增加，80 ℃ 時達到蔗糖的85%。與蔗糖的熔點（160~185 ℃ ）相比，異麥芽酮糖的更低（123~124 ℃）。

異麥芽酮糖還具有高穩(wěn)定性，主要表現(xiàn)：(1) 耐酸水解性良好，pH 2.0時，20%的異麥芽酮糖溶液沸騰1h也不發(fā)生水解反應，因此，在酸性食品中比蔗糖更穩(wěn)定；(2) 異麥芽酮糖添加到等滲或低滲飲料中能保持滲透壓的穩(wěn)定；(3) 異麥芽酮糖對大多數(shù)細菌和酵母有抗性，不易被利用，因而添加異麥芽酮糖的產(chǎn)品更易保持甜味。

異麥芽酮糖的生產(chǎn)制備

異麥芽酮糖在自然界中含量低，使用化學方法合成難度較大，因此，主要利用微生物轉化和酶異構化蔗糖方式生產(chǎn)。其中酶異構化蔗糖是一種利用蔗糖異構酶 ( SIase，EC5. 4. 99. 11)催化蔗糖生成異麥芽酮糖的酶促反應，具有極大的商業(yè)潛力。

1、微生物轉化法

早期一般采用微生物轉化法來生產(chǎn)異麥芽酮糖，主要包括菌體發(fā)酵轉化蔗糖與菌體細胞固定化兩種方式。迄今已發(fā)現(xiàn)多種微生物能發(fā)酵蔗糖轉化異麥芽酮糖，如沙雷氏桿菌屬( Serratia plymuthica ATCC15928 )、歐文氏桿菌屬(Erwinia rhapontici NX-5)、克雷伯氏桿菌屬 ( Klebsiella sp. LX-3)等均有產(chǎn)異麥芽酮糖的能力。

① 菌體發(fā)酵法。菌體發(fā)酵蔗糖生成異麥芽酮糖的方法實質是靠微生物體內表達的SIase催化蔗糖的轉化來完成的。基于菌株性質的不同，可將其分為原始菌株發(fā)酵、誘變菌株發(fā)酵和重組菌株發(fā)酵。菌株經(jīng)優(yōu)化培養(yǎng)條件或誘變處理后均能達到較高蔗糖轉化率，但這種菌體發(fā)酵轉化蔗糖的方法一般存在生產(chǎn)周期長、發(fā)酵液成分復雜、分離純化目標產(chǎn)物成本高等缺點，無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，因此應用較少。實際工業(yè)生產(chǎn)中，多采用代謝工程的手段構建 SIase 生產(chǎn)菌株，這種方法是將某種產(chǎn)異麥芽酮糖菌株中編碼SIase的基因導入另一種微生物，再利用工程菌在生長代謝過程中不斷產(chǎn)異麥芽酮糖。目前，最常用作SIase 表達載體的是大腸桿菌 ( E. coli)。

② 固定化細胞轉化。固定化細胞生產(chǎn)異麥芽酮糖的工藝已日趨成熟。與菌體發(fā)酵法相比，固定化細胞技術既利于細胞的循環(huán)使用、增強細胞機械強度，又利于提高蔗糖轉化率、降低分離下游產(chǎn)物的成本。用于固定化的載體種類眾多，典型的如海藻酸鈉、殼聚糖、聚乙烯醇等。利用海藻酸鈉作包埋劑，CaCl2作交聯(lián)劑的固定化細胞穩(wěn)定性好、可操作性強且成本低廉。

2、酶催化合成法

微生物轉化法中蔗糖底物濃度有限，蔗糖既是 SIase 的底物又是細胞生長所需的碳源，即使能轉化蔗糖生成異麥芽酮糖，也無法避免細胞利用產(chǎn)生額外的蔗糖消耗，而且細胞壁的存在進一步增大細胞傳質阻力，導致反應速度大幅降低。此外，這些異麥芽酮糖生產(chǎn)菌株缺乏食品級遺傳背景，各種未經(jīng)認證的胞外產(chǎn)物的存在又使異麥芽酮糖的回收過程復雜化。 因此，直接利用 SIase 進行異構化反應更適用于底物濃度較高及發(fā)酵產(chǎn)物難以分離的異麥芽酮糖生產(chǎn)過程。

① 固定化酶生產(chǎn)異麥芽酮糖。通常來說，野生菌株分泌的SIase 活性低，不能滿足異麥芽酮糖的生產(chǎn)。考慮到固定化酶有良好的操作性和存儲穩(wěn)定性，現(xiàn)已嘗試固定化SIase 以實現(xiàn)酶的重復利用。以殼聚糖為載體通過吸附交聯(lián)法制備的固定化酶具有廣闊前景，但這種固定化方法目前僅限于實驗室研究階段，工業(yè)生產(chǎn)應用仍有待研究。

② 細胞表面展示系統(tǒng)。細胞表面展示系統(tǒng)本質上是酶應用技術的延伸，這種技術的最大特點是微生物細胞表面酶分子的生成與自固定可同步進行，同時因活體全細胞生物催化劑易制備，不需進一步純化或固定酶，因此極具研究價值。雖然表面展示系統(tǒng)生產(chǎn)技術顯現(xiàn)出良好的性能和應用前景，但仍存在一些不確定因素影響此技術的普及：由于膜面積的限制，酶的產(chǎn)生量有限，展示的酶數(shù)量通常在103 ~104之間，部分催化反應需要內源性輔酶的參與才能進行酶促反應，限制了酶的種類。因此，開發(fā)工業(yè)化的展示酶技術，必須考慮酶的種類、結構和應用等因素。

異麥芽酮糖的應用

異麥芽酮糖具有與蔗糖類似的理化性質，其代替蔗糖應用于奶油等產(chǎn)品具有與蔗糖相似的黏度和流體特征。異麥芽酮糖甜味純正，可以遮蔽異味，還可以平衡口感，改善食物風味，為利用天然健康原料開發(fā)口味、口感良好的功能食品提供了便利，同時其緩慢釋放能量、不引起血糖升高、防止齲齒，改善大腦功能等的健康功效，使其廣泛應用到特定人群食品中。

1、在乳制品中的應用

異麥芽酮糖在國內外已廣泛應用于乳制品中，異麥芽酮糖應用在乳制品中可以遮蔽異味，同時賦予乳制品一定的健康功效，這為兒童和中老年乳制品食品開發(fā)提供了幫助。如舒理他推出活性酸奶，其甜味劑使用異麥芽酮糖和三氯蔗糖，韓國的Maeil 功能性黑芝麻豆奶也添加異麥芽酮糖用來掩蓋豆?jié){的不良風味。

2、在烘焙食品中的應用

GB2760-2014規(guī)定異麥芽酮糖應用于面包、糕點、餅干等烘焙食品中的限量要求是按照需要適量添加。國內已有企業(yè)在餅干、手撕面包等產(chǎn)品中添加了異麥芽酮糖，異麥芽酮糖應用于烘焙食品可以改善產(chǎn)品味道和儲存穩(wěn)定性，由于異麥芽酮糖幾乎不吸濕，將其用于華夫餅，可明顯改善制品結構。

3、在糖果巧克力中的應用

異麥芽酮糖物理性質及化學性質穩(wěn)定、低吸濕性、易于精制研磨等優(yōu)良特性使其在糖果巧克力中的應用具有很大優(yōu)勢。應用于硬糖果可防止糖果粘結在一起，也不易于糖果變形，異麥芽酮糖硬糖果玻璃化溫度高，具有很高的溫度穩(wěn)定性，即使在潮熱氣候地區(qū)使用也非常理想；用作包衣原料可制備軟糖果、巧克力豆、果仁糖、凝膠型產(chǎn)品，異麥芽酮糖的低加工溫度（45℃～55℃）能順利的對熱敏性的芯料完成包衣；異麥芽酮糖具有與蔗糖相媲美的口感且不受冷效應影響，用于巧克力使甜味自然，并能與脂肪替代物及填充物結合，使巧克力具有穩(wěn)定的流動性質。

4、用于特定人群食品開發(fā)

異麥芽酮糖低GI值（升胰島素指數(shù)）的特性為其用于糖尿病人食品提供了依據(jù)。應用異麥芽酮糖開發(fā)運動食品在國外也十分廣泛，如日本井村屋出品的 Sports Yo-Kan 運動羊羹，是一種即食能量補充羊羹（紅豆糕），能輕松補充能量，內含帕拉金糖 TM（異麥芽酮糖）和麥芽糊精，是一種持續(xù)提供能量的食品。比利時3 Action sports nutrition 系列產(chǎn)品，以異麥芽酮糖作為主要原料，可持久提供能量和動力。

利用異麥芽酮糖抑制脂肪積累，加速脂肪氧化的功效特性，把異麥芽酮糖作為原料之一，與其他健康配料配伍可開發(fā)出具有減肥瘦身功效的產(chǎn)品，同時低 GI 和低 GL（血糖負荷）飲食有助于減肥后體重的維持。

參考資料：

[1]高學秀，李寧，袁衛(wèi)濤等.異麥芽酮糖研究進展[J].中國食品添加劑，2022，33(01)

[2]金利群，沈驥冬，柳志強等.異麥芽酮糖醇的生理活性及生物合成研究進展[J].食品科學技術學報，2023，41(06)

[3]劉娜，彭丹丹，劉亞楠等.異麥芽酮糖及其生產(chǎn)方式的研究進展[J].河南工業(yè)大學學報(自然科學版)，2021，42(05)

作者簡介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科學碩士，現(xiàn)就職于國內某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。