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摘要 D-阿洛酮糖是一种自然界极少存在的稀有糖，其食用后不易被人体代谢，几乎不产生能量，另外，它还具有良好的食品加工特性。作为一种新型的功能性甜味剂配料，在食品开发中可替代传统甜味剂，成为功能性食品添加剂研究领域的一项热门内容。本文从研究现状、生产工艺、功能性及安全性等方面阐述了D-阿洛酮糖的发展情况，并对它在食品中的应用进行了展望。
关键词 D-阿洛酮糖；甜味剂；低糖；稀有糖
ABSTRACT D-psicose is a kind of rare sugar that little exists in nature. It is not easy to be metabolized by human body after the sugar be eaten, almost producing no calorie, in addition, it has a good characteristics in food processing. As a new functional sweetener, D-psicose can substitute traditional sugars used in foodstuff development, becoming a hot item in the field of functional food ingredient research. This paper gives the authors’ views with study status, production process, functional characteristics and use safety of D-psicose, and outlooks its application to foodstuff production.
KEY WORDS D-psicose; sweetener; low sugar; rare sugar
随着社会的发展和生活节奏的加快，人们的生活压力也随之增大，高能量、高蛋白营养的摄入给人体造成了很大的生理负担，各种“富贵病”逐渐出现并日益加剧，肥胖症、糖尿病和心血管疾病人群逐年增加，并呈现出低龄化趋势。随着营养医学研究的进展，越来越多的营养专家建议消费者远离含有较高能量的高脂肪、高糖食品，一些低热量、具有更多功能营养特性的功能性食品越来越受到人们的关注。因此，对于甜味剂的研究，积极寻找低热量功能性甜味剂势在必行。
D-阿洛酮糖(D-psicose)是一种重要的稀有糖，在自然界中极少量地存在于甘蔗糖蜜、水果干、糖制品、小麦和鼠刺属植物中，食用后几乎不产生能量且具有独特的功能和潜在的医疗价值，这种糖目前逐渐走入市场。本文主要介绍了D-阿洛酮糖的性质、生理功能及应用情况，并对其市场进行了展望。
1 D-阿洛酮糖概述
D-阿洛酮糖在分类上属于己糖与酮糖，为D-果糖3号位碳所对应的差向异构体，分子结构式见附图。D-阿洛酮糖可溶于水、甲醇、乙醇，基本不溶于丙酮，熔点109℃，常温、常压下化学性质稳定。D-阿洛酮糖具有等量蔗糖70％的甜度，但却仅有蔗糖0.3％的能量[2]，每克产生0.2kcal的热量[3]。D-阿洛酮糖在人体内是通过小肠吸收进入血液循环，在小肠吸收后不会被代谢成能量，且对于肠道微生物具有较低的发酵利用度[4]。
2 D-阿洛酮糖的功能特性
D-阿洛酮糖具有以下几种重要的生理功能：
⑴ 神经保护作用
D-阿洛酮糖可通过提高细胞内谷胱甘肽水平，抑制神经毒素6-羟基多巴胺诱导的儿茶酚胺能PCI2细胞凋亡(帕金森病体内模型)，从而起到保护神经的作用，说明D-阿洛酮糖有望作为神经保护剂，在治疗一些神经组织退化性疾病上发挥重要作用。
⑵ 降血糖、减脂
通过小鼠试验证实，摄入D-阿洛酮糖后，24h内血糖水平低于对照组和果糖组，而血液中胰岛素水平却高于后两组，体重增加幅度也明显低于对照组和果糖组。另外，D-阿洛酮糖组餐前与餐后肝糖元含量高于对照组和果糖组。试验结果表明，添加D-阿洛酮糖可降低血糖水平，减少脂肪积累。因此，D-阿洛酮糖可用于预防糖尿病人餐后血糖升高。Hayashi N等人通过临床试验证实，临界糖尿病患者摄入D-阿洛酮糖同样能显著降低其餐后血糖水平。此外，D-阿洛酮糖还可作为蔗糖替代品在防治Ⅱ型糖尿病及其并发症方面发挥重要作用。
⑶ 改善产品品质
D-阿洛酮糖和鸡蛋清蛋白通过美拉德反应不但形成较好的交联结构，改善食品质地，而且，还能生成具有较高抗氧化作用的物质，可在食品加工和贮藏中减少氧化损失。在充气食品中添加D-阿洛酮糖可以增强蛋清蛋白的起泡功能，并随着搅拌时间的增加而提高；用D-阿洛酮糖在蛋糕中部分替代蔗糖，通过美拉德反应产生大量的抗氧化成分改善蛋糕品质。D-阿洛酮糖和鸡卵白蛋白之间通过美拉德反应形成强交联反应，最终提高了食品的凝胶特性；这种糖和乳清蛋白之间的反应产物除了具有较好的凝胶特性外，还具有较高的抗氧化功能。
⑷ 甜味剂
作为甜味剂，D-阿洛酮糖甜度相当于果糖的70％，能量只有蔗糖的0.3％，对生长小鼠几乎不产生能量，没有毒性；与葡萄糖和果糖相比，D-阿洛酮糖能抑制小鼠肝脏脂肪合成酶活性，减少腹脂积累，可以作为一种甜味剂在辅助减肥食品中使用。
⑸ 其它功能(医疗功能)
与果糖及其它稀有糖相比，D-阿洛酮糖显示出较强的清除活性氧簇功能，使其在多种疾病预防和治疗中显示出潜在的医疗价值。
3 D-阿洛酮糖的研究现状
3.1 国外发展动向
随着对D-阿洛酮糖功能特性的了解，D-阿洛酮糖逐渐被广大学者和工程技术人员所认知，对它的研究逐渐提上日程。日本是世界上最早研究和开发利用D-阿洛酮糖的国家，用于发酵生产D-阿洛酮糖的酶主要有两种：D-塔格糖3-差向异构酶和D-阿洛酮糖-3差向异构酶。它们均是以果糖为底物，进行D-阿洛酮糖的制备。1994年，香川大学Ken Izumor发现了D-塔格糖3-差向异构酶，首次建立了将果糖转化为D-阿洛酮糖的大量生产方法。这种方法以Izumori命名为Izumori法。该法具有高收率的优点，但拥有非常高的生产成本。最终应用到工业化生产D-阿洛酮糖的是D-阿洛酮糖-3差向异构酶。
2006年，韩国希杰第一制糖株式会社以果糖为底物通过酶的差向异构化来制备D-阿洛酮糖。将来源于根瘤农杆菌的阿洛酮糖-3差向异构酶固定化后，通过加有二氯化锰的果糖溶液，使果糖转化为D-阿洛酮糖。D-阿洛酮糖溶液通过活性炭脱色，然后通过离子交换柱进行纯化，再进行浓缩，所得的糖浆通过色谱对D-阿洛酮糖进行分离纯化，纯化后的D-阿洛酮糖溶液再一次通过浓缩后进行结晶，晶体产品经过蒸馏水洗涤后，进行干燥。后来，韩国希杰第一制糖株式会社申请的中国专利中指出，阿洛酮糖-3差向异构酶是来源于根癌农杆菌，并在GRAS菌株谷氨酸棒杆菌中表达来获得。该法解决了菌种安全的问题，适于进行工业化大规模生产。
3.2 国内发展动向
国内关于D-阿洛酮糖的研究工作起步较晚，主要进行了菌种筛选、酶基因克隆和酶的固定化研究等，尚无产业化报道。2008年，江波团队筛选得到可产D-塔格糖3-差向异构酶的类球红细菌(Rhodobacter phaeroides SK01 1)，以D-果糖(36g／L)为底物，进行静止细胞转化，45℃、5h，D-阿洛酮糖产率达到6.54％。随后克隆到一种新型的D-塔格糖3-差向异构酶基因DTE，来源于微生物Clostridium cellulolytic-umHl0。据报道该重组酶具有较高的转化活性。最近，开发出了梭状芽孢杆菌D-阿洛酮糖3-差向异构酶DPE，并通过定点突变的方法对DPE酶进行分子改造，进一步提高其催化活性和热稳定性。
天津工业生物技术研究所工业酶国家工程实验室也进行了一些关于基因克隆制备D-阿洛酮糖的研究。柏玮等人克隆了来源于解纤维梭菌C/ostridiumcellulolyticum HIO的DPE基因，并使其在宿主菌B. subtilis中得到了表达。结果表明，以D-果糖为原料利用异构酶转化获得D-阿洛酮糖的转化效率为27.34％。
4 应用
D-阿洛酮糖在天然食物中存在，通过日常食品消费量统计，每人每天约食用0.2g D-阿洛酮糖。D-阿洛酮糖由于其性质与果糖非常相似，所以，易于应用到食品加工中。其低热量特性使其可以应用到多种食品中，如饮料、谷物、糕点以及其它多种食物中。
5 结束语
D-阿洛酮糖是一种稀有糖，可作为低热量甜味剂使用，此外，它还具有神经保护、降血糖、降血脂、减肥等多种生理功能，因此，许多研究学者关注如何将D-阿洛酮糖应用到食品中以预防高血糖、高血脂和肥胖等疾病的发生和治疗。随着FDA对阿洛酮糖GRAS的认可，研究学者对于工业化生产方法构建的努力，以及人们生活水平和保健意识的提高，相信阿洛酮糖将拥有更加广阔的发展前景，为进一步提高人民群众的健康水平做出更大的贡献。
参考文献
1 帅玉英,孙怡,吴晓花等.低热量甜味剂D-阿洛酮糖的生产应用研究进展[J].《食品添加剂》2014年09期,159～163.
2 Chung M Y, Oh D K, Lee K W. Hypoglycemic health benefits of D-psicose[J].J. Agric. Food Chem,2012, 60(4): 863～869.
3 Matsuo T, Suzuki H, Hashiguchi M, et al. D-psicose is a rare sugar that provides no energy to growing rats[J].J Nutr Sci Vitaminol(Tokyo), 2002, 4(1): 77～80.
4 Lida T, Hayashi N, Yamada T, et al. Failure of D-psicose absorbed in the small intestine to metabolize into energy and its low large intestinal fermentability in hunmans[J]. metabolism, 2010,59(2): 206～214.
