非分蜜糖的研究进展

兰梅娟，徐勇士，周昊，李文，曲睿晶，李凯

(1.广西大学 轻工与食品工程学院，南宁 530004；2.广西制糖学会，南宁 530004；3.广西大学糖业工程技术研究中心，南宁 530004；4.广西蔗糖产业协同创新中心，南宁 530004)

非分蜜糖的研究进展

兰梅娟1,3，徐勇士2,4，周昊2,4，李文1,3，曲睿晶1,3，李凯1,2,3,4

(1.广西大学 轻工与食品工程学院，南宁 530004；2.广西制糖学会，南宁 530004；3.广西大学糖业工程技术研究中心，南宁 530004；4.广西蔗糖产业协同创新中心，南宁 530004)

非分蜜糖不仅是日常生活的甜味剂，在中国的传统中也被认为是保健品。在收集和整理相关资料的基础上，着重对非分蜜糖的结晶原理、制备工艺和其功效进行较为全面的介绍，以期为非分蜜糖的生产提供一定的理论基础。

非分蜜糖；结晶原理；生产流程；保健功效

非分蜜糖是未经分蜜处理制成的糖，在不同的国家具有不同的名称，见表1，包括红糖、速溶糖、液体糖、可压缩糖[1,2]。在中国，红糖传之于中医古籍，唐代《新修本草》中在“甘蔗”条下有如下记述“……取法以为砂糖，甚益人”；公元1596年，李时珍撰著的《本草纲目》中“砂糖”条下记载：砂糖“和脾缓肝”，“补血，活血，通淤以及排恶露”。因此，素有“温而补之，温而通之，温而散之”的说法。

表1 不同国家和地区的非分蜜糖[3]Table 1 Non-centrifugal cane sugar from different countries and regions

非分蜜糖在生产过程中存在澄清不彻底、产品质量不稳定和成品溶于水后有少量蔗糠沉淀等现象。随着社会的发展和科学技术的不断进步，人们追求绿色、天然食品已成为一种消费水平，因此，非分蜜糖的加工技术也逐步从运用化学反应的方法转向物理方法。在收集和整理相关资料的基础上，着重对非分蜜糖的结晶原理、制备工艺和其功效进行较为全面的介绍，以期为非分蜜糖的生产提供一定的理论基础。

1 非分蜜糖的生产结晶原理

根据蔗糖结晶原理，非分蜜糖是将糖汁多效蒸发浓缩至过饱和度，使溶解的蔗糖自然结晶成糖。蔗糖的结晶与过饱和度有关。过饱和度是指在一定温度下糖溶液内一份水所溶解的蔗糖量与该温度下饱和纯蔗糖溶液中一份水所溶解的蔗糖量的比值。蔗糖溶液根据过饱和度的不同可以分为溶晶区、稳定区、不稳定区、起晶区。过饱和度<1时，晶体只能溶解不能长大，故称为溶晶区；1.00<过饱和度<1.20时，已有的晶体长大，但不会产生新的晶体，故称为稳定区；1.20<过饱和度<1.30时，已存在的晶体迅速长大，如果受到外界因素的刺激，也会生成新的晶体，故称为不稳定区；过饱和度>1.30时，自发生成大量的新晶体，故称为起晶区[4]。非分蜜糖的生产过程，一开始将糖液浓缩到较高过饱和度的不稳定区施加刺激作用，不停搅拌加入空气，使糖液接触空气发生突然变化，由此析出大量晶体，凝固成型成糖。

2 传统的非分蜜糖制备工艺

传统非分蜜糖是用石碾或木碾将甘蔗压榨出汁，再将甘蔗汁煮沸，利用沸腾时产生的泡沫带动固体杂质，使其上浮，撇去部分固体杂质，并进行逐级蒸发浓缩，达到一定过饱和度后冷却，搅拌刺激起晶，最后形成块状或粉状的产品[5,6]。具体工艺流程见图1。

图1 非分蜜糖生产工艺流程图Fig.1 The production process flow diagram of non-centrifugal cane sugar

2.1 压榨蔗汁

压榨蔗汁又可分为原料准备、压榨取汁和蔗汁收集3个步骤。传统工艺对甘蔗原料尤为挑剔，通常要选用病虫害程度低、成熟度高的甘蔗原料，并且对甘蔗的新鲜度也有一定的要求，讲究“快砍、快榨、快煮”，以防止蔗糖转化或者被细菌侵入。早期一般用糖车来压榨提汁，而目前有很多作坊一般使用三辊单座榨机或五辊单座榨机进行提汁。

2.2 提纯熬煮

提纯熬煮又可细分为蔗汁入锅、上浮撇泡、搅拌熬煮和糖浆起锅。土法红糖(非分蜜糖)中的蔗汁通过沸腾过程中产生气泡，夹带浑浊物上升形成浮渣，采用人工撇泡的方式将这些固体杂质除去，这些操作顺序不同国家和地区之间略有不同。一锅红糖从开始至出锅大约耗时3 h。熬糖讲究“大火开泡”、“小火撇泡”、“猛火蒸发”、“微火出糖”。撇泡，即撇掉最上面一层泡沫，这层泡沫含有一些杂质，如果火力过猛则会造成杂质翻滚而难以除去，因此需小火。熬煮时间，即蒸发时间约为2个多小时，即将出锅时，需要用小火熬制且不断搅拌，防止其受热不均匀而变焦。

2.3 晒糖成品

晒糖成品又分为冷却、结晶、切片和包装。在此阶段，首先要不停地搅拌糖浆，以使其快速冷却起晶，防止其结块黏锅，当晶粒达到一定量时，即可倾入模板中定型成块，进而切片、包装。出锅时间、打砂(冷却起晶)时间的判断一般根据操作者的经验来执行，因此产品的质量很容易受到人为因素的干扰。

3 非分蜜糖制备过程中的主要澄清方式

经压榨所得蔗汁含有很多有机和无机的非糖杂质，这些非糖杂质影响非分蜜糖的感官和口感。传统非分蜜糖一般使用简单的石灰法或者物理过滤，人工撇除固体杂质，存在澄清不彻底、产品质量不稳定和成品溶于水后有少量蔗糠沉淀等现象。

3.1 石灰法

通过加热和加灰的综合作用，石灰中钙离子与蔗汁自然磷酸根离子形成絮状磷酸钙沉淀物，同时絮状物捕集与吸附蔗汁中凝固的蛋白、多元胶体等杂质，随着细小气泡的上浮撇去杂质。此外加灰作用也可以沉淀部分有机酸钙，如乌头酸钙等。石灰法能提高澄清效率，非分蜜糖的纯度高，石灰取材方便，工艺过程简单，同时提高pH值可抑制还原糖生成。

蔡琳旗采用磷酸石灰法，在简单石灰法的基础上，加灰的同时加磷酸，糖汁进入沉淀池时加絮凝剂，相比混合汁，蔗汁脱色率达31%，除浊率达89%，产品感官和理化指标得到明显的提升[7]。

3.2 亚硫酸法

在加石灰、磷酸的基础上，添加二氧化硫，相比石灰法，多生成一种亚硫酸钙，因此吸附杂质效果更好。亚硫酸法生产工艺流程较短，使用设备简单，但会在非分蜜糖中引入硫元素。

蓝恒星等通过对传统亚硫酸法澄清工艺进行优化，相比传统亚硫酸法处理的蔗汁，色值下降249 IU[8]。

3.3 糖浆磷酸上浮法

糖浆中加入磷酸和石灰乳, 使生成磷酸钙沉淀物吸附杂质。然后将糖浆放入高速混合器中借搅拌叶的作用充入大量的微细空气泡。充气后的糖浆加入絮凝剂混合均匀后静置于分液漏斗中，沉淀物和杂质被粘附在气泡表面浮升至液面成为浮渣，清糖浆自漏斗底放出[9]。

3.4 碳酸法

蔗汁中加入石灰和二氧化碳，生成大量碳酸钙沉淀，以及在碱性下进行处理，能吸附和凝聚除去较多的色素及各种非糖分。但是碳酸法生产工艺流程长，生产成本高，且产生的滤泥偏碱性不利于环保。

蔡慧勇采用双碳法澄清，非分蜜糖原料为二碳压滤机过滤后的二清汁，成品外观浅黄，糖液清彻透明，无杂质，溶解使用时不需预先进行沉淀或滤渣[10]。

3.5 膜分离技术

选择透过性薄膜，利用温度差、压力差、电位差作为推动力对糖液进行分离、提纯和富集。

Catiet S、Theoleye M A等采用超滤工艺与不采用超滤工艺对比，糖液的色值和浊度分别降低了53%和87%，灰分降低了50%，葡聚糖去除率65%[11]。李凯等使用膜孔径0.05～0.10 μm陶瓷超滤膜对粗滤的甘蔗汁进行超滤澄清，得到浊度小于1.00 NTU的甘蔗澄清汁[12]。

4 非分蜜糖的营养成分

甘蔗汁中含有人体必需的多种氨基酸，如赖氨酸、甘氨酸及亮氨酸等，这些氨基酸是合成人体蛋白质、促进细胞新陈代谢以及参与人体生命活动不可或缺的基础物质，能够促进人体健康。未经过精炼的非分蜜糖保留了甘蔗中的大部分天然营养成分，易被人体消化吸收。非分蜜糖不仅含有可提供能量的碳水化合物，还含有促进人体生长发育的苹果酸、核黄素、胡萝卜素、烟酸和微量元素，如钴、锌、铬，具体见表2。

表2 非分蜜糖营养成分表[13]Table 2 Nutrition facts of non-centrifugal cane sugar

5 非分蜜糖的保健功效

国内对非分蜜糖的保健功效研究甚少，国外学者认为非分蜜糖的保健功效包括：美容作用；改善缺铁性贫血作用；防龋作用；抗毒素和细胞保护作用；抑制糖尿病和高血压作用；免疫作用；抗癌作用等。

5.1 非分蜜糖的美容作用

皮肤的颜色主要是由黑色素所决定的，黑色素是由黑色素细胞内黑素中络氨酸经过络氨酸酶催化合成。抑制酪氨酸酶活性能减少黑色素细胞黑色素的产生，从而达到美白的功效。有学者从甘蔗糖蜜中分离出2种具有生物活性的物质1,1-二苯基-2-苦肼基和他乔糖甙能够清除自由基，抑制酪氨酸酶的活性[14,15]，因此非分蜜糖具有美白祛斑之效。

5.2 非分蜜糖对缺铁性贫血的作用

缺铁性贫血(IDA)是指体内用来制造血蛋白贮存的铁已被用尽，由于红细胞生成受到障碍所产生的贫血[16]。中国传统中医普遍认为：红糖性温、味甘、入脾，具有益气补血的作用，对缺铁性贫血具有一定的功效。红糖通过“温而补之，温而通之，温而散之”来发挥其补血功效。

巴西学者曾在腰果汁中添加非分蜜糖，血红蛋白显著增加[17]。由此可见，非分蜜糖可以促进缺铁性贫血儿童的血红蛋白增加。

5.3 防龋作用

龋病是在以细菌为主的多种因素影响下，牙齿硬组织发生的进行破坏的一种常见口腔疾病[18]。非分蜜糖能防止或减少牙齿中碳水化合物的酸发酵，对牙齿脱钙有保护作用，进而抑制碳水化合物对牙齿的损害[19]。

日本学者从糖蜜中分离出2种具有生物活性的酚类物质二松柏醇-9-O-β-D-吡喃葡萄糖苷和异荭-7,3-O-二甲醚，它们对致龋菌变异链球菌和表兄链球菌有抑制作用。此外，非分蜜糖的防龋齿作用可能也与其含有的磷酸盐成分有关[20]。

5.4 抗毒素和细胞保护作用

Nakasone等从非分蜜糖二氯甲烷提取物中分离5种抗氧化物质，通过光谱分析鉴定分别为：丁香质素、皮树脂醇、松柏醇、芥子醇、3-羟基-1-(4-羟基-3,5-二甲氧基苯)-1-丙酮，能抵抗自由基，重建和保护细胞基础结构，维护细胞的正常功能和新陈代谢[21]。

经动物实验发现：非分蜜糖可以降低煤粉处理大鼠造成的肺部组织病变和肺组织羟脯氨酸含量[22]，减少X射线处理小鸡造成的肠组织损伤，增大小鸡存活率[23]，此外，非分蜜糖可以降低由于砷引起小鼠的染色体畸变[24]。

非分蜜糖还可以保护DNA和细胞免受氧化损伤。4 mg/mL浓度的非分蜜糖溶液对NH-3T3细胞的氧化损伤有97%的保护作用[25]。

5.5 糖尿病和高血压

Kimura等从非分蜜糖中分离出2种活性成分3,4-二甲基苯基-O-D-葡萄糖苷和3,4,6-三甲氧基苯基-O-D-葡萄糖苷，能抑制大鼠血清中甘油三酯、脂肪过氧化物酶和胰岛素的升高。经试验发现：3,4,6-三甲氧基苯基-O-D-葡萄糖苷通过减少肠内葡萄糖的吸收来抑制血浆胰岛素的升高[26]。

与之相反的是，日本鹌鹑载脂蛋白缺陷小鼠试验发现：按照正常饮食的量食用非分蜜糖，对血脂没有显著作用。这可能是摄入量远远低于Kimura等试验的摄入量的原因，但非分蜜糖中酚类化合物可以有效地防止日本鹌鹑动脉粥样硬化并无任何副作用[27,28]。

5.6 免疫作用

从非分蜜糖中分离出5种抗氧化活性甘蔗提取物，富含多酚物质，能够促进鸡、猪、小鼠的生长和加强免疫调节[29-31]。在实验中，喂食甘蔗提取物的小鸡对绵阳红细胞、布鲁氏菌和肠炎沙门氏菌有明显的免疫反应；对于猪，甘蔗提取物可以增加自然杀伤细胞的毒性和细胞的吞噬作用，促进猪的繁殖生长；在小鼠模型中，甘蔗提取物可以抑制和保护动物免受内毒素致死性休克，减少脂多糖产生一氧化氮，提高小鼠存活率。

5.7 抗癌作用

巴西学者从甘蔗汁中提取一种糖苷，体外实验有抗恶性细胞增生的作用，并对耐药乳腺癌细胞系NIC/ADR有着高选择性[32]。

非分蜜糖的这些功效可能一部分源于其含有的矿物质成分的作用，如铁和铬元素等；一部分源于酚类物质和其他抗氧化物质清除自由基的作用。非分蜜糖的这些保健功效还需要进一步研究验证，并分析确认其作用机理。

6 结论与展望

研究表明：非分蜜糖具有许多保健功效，如美容作用、改善缺铁性贫血作用、防龋作用、抗毒素和细胞保护作用、抑制糖尿病和高血压作用、免疫作用、抗癌作用等，对人体健康有促进作用。目前关于非分蜜糖的研究国内较少，但国外已经取得一定的进展。非分蜜糖不仅仅可以应用于食品工业作为甜味剂或者是发酵来源，也可以作为日化用品的添加原料，提高甘蔗糖业的附加价值。况且非分蜜糖的制备工艺简单，相信在不久的将来，伴随着非分蜜糖相关法规的推出和保健功效的深入研究，能丰富市场产品，满足更多消费者的需求。

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Research Progress of Non-centrifugal Cane Sugar

LAN Mei-juan1,3, XU Yong-shi2,4, ZHOU Hao2,4, LI Wen1,3, QU Rui-jing1,3, LI Kai1,2,3,4

(1.College of Light Industry and Food Engineering,Guangxi University,Nanning 530004,China; 2.Guangxi Sugar Institute,Nanning 530004,China;3.Research Center of Sugar Industry Engineering Technology,Guangxi University,Nanning 530004,China;4.Guangxi Sugar Industry Collaborative Innovation Center,Nanning 530004,China)

Non-centrifugal cane sugar is not only a sweetener in daily life,but also is considered as health-care product in Chinese tradition.Based on the collection and arrangement of relevant information, describe the crystallization principle and production process and the function of non-centrifugal cane sugar comprehensively, in order to provide some theoretical basis for non-centrifugal cane sugar production.

non-centrifugal cane sugar；crystallization principle；production process；healthy function

2017-03-29

广西科学研究与技术开发计划项目(桂科AB16380011)；广西蔗糖产业协同创新中心

兰梅娟(1992-)，女，硕士，研究方向：糖业综合利用； 李凯(1972-)，男，教授级高级工程师，硕士生导师，博士，研究方向：制糖工艺过程及其强化、绿色制糖技术、制糖梯度生产及产品多元高值化。

TS242.1

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.09.039

1000-9973(2017)09-0163-05