"神奇小圆环"，一门“三猛将”的食品增稠剂

环状糊精（CCyclodextrin，简称CD）是一类由α-吡喃葡萄糖形成的环状寡聚物，它是淀粉在专用酶的作用下转化生成，是国际公认的食品添加剂。环状糊精由6个、7个或8个葡萄糖单元分别形成α-、β-、γ-环状糊精。这些葡萄糖单元通过α-1，4-糖苷键连接，形成一个封闭的环状结构。目前，CD的使用量以每年20%～30%的速度增长，其中80%～90%用于食品工业，而食品中应用最多的是β-CD，其它是α-CD和γ-CD。

环状糊精的基本特性

环状糊精的内部空腔相对疏水，而外部则亲水，这种特性使得它们能够与各种疏水性客体分子形成稳定的包合物。不同环状糊精的特性对比见表1。

1、包合能力

环状糊精的包合能力取决于其空腔大小。α-环状糊精的空腔较小，适合包裹小分子；β-环状糊精的空腔适中，适合包裹中等大小的分子；而γ-环状糊精的空腔最大，可以包裹较大的分子。

2、溶解性

环状糊精在水中的溶解性随着环的大小增加而增加。γ-环状糊精在水中的溶解性最好，其次是β-环状糊精，α-环状糊精的溶解性相对较低。

3、安全性

环状糊精被广泛认为是安全的，它们在食品工业中的应用已经得到了多个国家和地区食品安全监管机构的批准。

表1α-CD，β-CD和γ-CD的理化特性对比[1]

不同环状糊精的作用与应用

环状糊精具有独特的能吸附各种物质的包接性质，起到稳定、缓解、乳化、提高溶解度和分散度的作用。总体来说，其作用有以下几个方面：

1、使易挥发的物质的稳定化（进入分子圆筒空腔）

有利于挥发物质粉末化，使之稳定易保存，增加了安全性、易挥发物质（BCD）长期保存，减少损失；减弱有强烈异味物质的挥发，调节香料及生物活性物质的释放量。

2、使易氧化、易光解的物质稳定化

对紫外光，可见光不稳定的化合物稳定化处理；易受氧化和水解的化合物稳定化处理，增加对热、光、空气等敏感物质的稳定性。

3、改变物质的物理化学性质

难溶于水的物质的溶剂化与乳化；使易潮解和粘性大的物质粉末化；遮盖颜色，使产品颜色变化，更具诱惑力；消除产品的苦味。

4、改变被包埋物的反应性能

使反应的共混物共混后的分子稳定化，使之能共存而不反应，保护部分反应基，使其有选择地进行；促进或减弱反应物的反应能力。

一、β-环状糊精的作用与应用

β-环状糊精由7个葡萄糖单元组成，其空腔直径约为0.60-0.65纳米，适合包裹中等大小的分子。β-环状糊精是应用最广泛的环状糊精，因其空腔大小适中，能够与多种食品成分形成稳定的包合物。

主要有以下作用：

防止食品中香辛料或其他挥发性物质大的挥发，保护天然色素；排除食品异味，脱除食品中的有害物质；改善食品的组织结构；抗氧化，光和热分解。

应用于：

1、脱除食品中胆固醇

曹劲松等在国内首次探讨了用β-CD包合法脱除食品中胆固醇的工艺，并对该法用于鸡蛋和重制奶油等食品体系的有关工艺参数进行了优化；

吕春等探讨了用β-CD法去除稀奶油中胆固醇的最佳条件：首先向稀奶油中添加质量分数为8.5%的β-CD，并在30℃20MPa下均质10min，然后在4℃时静置30min，最后以4000r·min-1离心10min，胆固醇去除率可达到84.21%；

王勤等研究了用β-CD脱除鸡蛋中胆固醇的工艺，在实验室规模进行了工艺参数的优化，以较低的环状糊精添加量（15%），获得较高的胆固醇去除率（85%），并使低胆固醇蛋制品具有原蛋黄的营养价值和功能性质。在此基础上扩大试验规模，通过调整工艺参数可以研制出适于工业化生产低胆固醇蛋制品的最佳工艺。

2、作为食品包装材料和蔬菜保鲜防腐

β-CD可以作为杀菌剂的包埋剂，经过一段时间后，被β-CD包埋的杀菌剂会释放出来或在一定湿度下被激活，从而抑制霉菌的生长，将此放入蔬菜中可降低其腐败速度，并防止变色。研究证实，β-CD可与绿原酸形成包合物，从而阻止多酚氧化；2-羟丙基-β-环糊精具有更好的包合效果，在同样的储存条件下可通过调整其在果汁中的浓度完全阻止或减缓酶促褐变的发生。

在脱水蔬菜加工过程中，可以通过预处理工艺．使β-CD分子渗入蔬菜组织内部，采用亲水β-CD处理后的蔬菜（糊精处理浓度以10-20%为宜），既能能阻止其在干燥时收缩变硬，提高产品外观品质，又能使复原过程中水分容易浸透．提高其复原率。

3、β-CD是风味物质和香气物质的理想载体

分子水平的包埋可以抑制或避免天然或合成复合体系中不同组分之间的相互作用，比如香精浓缩物、精油、油树脂等。在茶叶浸出液中加入一定量β-CD，经喷雾干燥得到的速溶茶，其芳香和茶味远比对照好。在所有的包埋技术中，风味物质的β-CD分子包埋技术已经被证明是保护风味物质免受加热和蒸汽影响的最有效方法。

4、增加油水乳浊液的稳定性

某些含油量高的饮料，如冰淇淋、咖啡、搅和奶油、调味油、无蛋蛋黄酱等食品添加CD，可行成长期稳定的乳状悬液。用脂肪酸、甘油、甘油脂和β-CD做乳化剂，加人其他原料，可制成乳化性能良好的各种液体、膏状加工油脂食品，乳化状态稳定，保存一个月，品质不变，用β-CD调制的乳化食品还具有透明感和可塑性。

冷冻蛋白和粉末蛋白的气泡力比新鲜蛋白显著降低下，传统的做法是添加烘烤糊精，但气泡力改善很有限。如果在蛋白冷冻或制粉时添加β-CD，效果显著，气泡力大。糖和糖醇加表面活性剂和β-CD制成的粉末状物质用作烘烤食品添加剂，可增大乳化气泡力。

5、提高难溶或易溶食品添加剂的溶解性

环糊精内高能水的释放，使得客体分子的疏水部分进入空腔内，疏水部分的疏水性越强，越有利于稳定包合物的形成。另外，主客体之间存在的范德华力，还可以调整包合物的构象。采用荧光光谱法，研究了在室温下β-环糊精及其衍生物对姜黄素的包合作用。结果表明，β-环糊精衍生物对姜黄素的包合作用较强，可有效地增加姜黄素的刚性结构及其水溶性。β-环糊精衍生物的疏水空腔可保护客体分子，减少了客体分子相互间的去活性碰撞，从而增加其稳定性。

6、延长保存期，去除异味

β-CD可以显著脱除食品中的异味和苦涩味。如在鱼肉制品加工过程中添加0.5～2%的β-CD，可去除鱼肉的腥臭味；

在豆奶饮料中加入2～5%的β-CD可显著减少豆腥味；

在萝卜、西红柿、芦笋加工过程中加入β-CD，可除去加工中产生的异味；

甘桔汁中的桔皮苷、柠檬碱、柚皮苷等苦味物质严重影响产品的风味和澄清度，加入0.3-0.5%的β-CD可去除49-55%的苦味物质：

在陈米蒸煮时每100g大米中添加10～400mg的β-CD可去除陈米中的不愉快气味。

牛奶酪蛋白是一种可以快速消化的蛋白质源，但是其苦味是一个大问题。向酪蛋白水解物中加人10%的β-CD便可以消除苦味。

二、γ-环状糊精的作用与应用

在3种常规CD中，γ-CD具有许多独特优势，如γ-CD具有最大的空腔直径，可以包埋许多α-CD、β-CD无法包埋的物质；γ-CD具有最高的溶解性，可以最有效地提高客体化合物的溶解能力和乳化能力；此外γ-CD对人体安全性最高，亦可被酶作用，使其易被小肠降解吸收从而减少肾毒性。

基于以上优势，γ-CD的应用点可以概括为四方面:

1、掩盖不良气味；

2、提高生物利用度；

3、控制客体分子释放速度；

4、提高产品溶解性和稳定性。

三、α-环状糊精的作用与应用

α-环状糊精由6个葡萄糖单元组成，其空腔直径约为0.47-0.53纳米，是三种环状糊精中最小的。由于其较小的空腔，α-环状糊精主要用于包裹小分子化合物。α-环糊精作为膳食纤维，能对血液胆固醇和血糖指数产生有益影响。在食品中，它不会导致产品黏度增加，高温时很稳定，也能在低pH下使用。α-环糊精具有良好的溶解性，特别适合作为饮料如乳制品和早餐麦片的添加剂。α-环糊精不含还原糖，因此不会发生美拉德反应中的变色和风味形成过程。

许多食物如沙拉酱、蛋黄酱等都包含水相和油相，需要加入乳化剂使其均匀混合。传统乳化剂对热和酸较敏感，保质期不长，可能含有胆固醇，也可能引起过敏。作为淀粉的天然降解产物，α-环糊精为制备水包油乳液提供新的选择。它能包埋脂肪酸，以稳定乳液。此外，α-环糊精也能制成不同黏度的乳液，口感可以按需求调整。这种乳液不仅无胆固醇和过敏原，而且是植源性的。

环状糊精是一类多功能的食品成分，它们的独特结构使它们在食品工业中具有广泛的应用。α-环状糊精、β-环状糊精和γ-环状糊精的特性和应用差异主要取决于它们的空腔大小。通过合理选择和应用这些环状糊精，可以显著改善食品的质量和功能性，满足消费者对健康和美味的双重需求。

环状糊精原料及相关产品供应企业

据阿谱尔 (APO Research）统计，2023 年全球环糊精市场价值约为2.23亿美元，预计在2024-2030年预测期内将以超过5.9%的增长率增长。其中国内的供应商列举如下：

1、山东新大生物科技有限公司

公司拥有现代化的检测设备和质量控制，六条现代化的药用辅料生产线：其中，作为新型医药辅料和食品添加 剂的倍他环糊精，其生产线年生产能力1200吨，为目前国内行业大型规模的生产企业。该产品在符合GMP要求的洁净车间精制，产品质量上乘，可分别符合美 国药典、欧洲药典等国际性权威药典标准，远销印度、日本、西班牙以及阿根廷等国家

2、山东滨州智源生物科技有限公司

一家专注于环糊精衍生物、环糊精包合物以及新型环糊精材料的研发、生产和应用的高新技术企业，目前有五大类50多个品种，涉及医药、化妆品、功能食品、香精香料、环保、建材、精细化工、新材料等多个应用领域，是国内环糊精种类多、规格齐全的生产型企业。企业以制药理念进行品质把控，生产车间合成、精制包装、医药存储仓库严格按照GMP标准建造，科技环保、高度洁净，实现了生产流程的自动化、数字化和智能化，配备50余台套国际领先水平的检测设备，实现生产工艺、技术和产品质量遥遥领先。

3、淄博千汇生物科技有限公司

公司与中国药科大学、江南大学建立了长期战略合作关系，是全国首家与大学联合成立环糊精研究室的单位，参与起草相关产品的国家标准，并参与起草美国药典标准，每年都会承接国家及省市研发课题，已举办三届中国环糊精高峰论坛。目前，千汇生物已获得授权专利36项，其中发明专利7项。

4、曲阜市天利药用辅料有限公司

目前国内较大的药用辅料生产企业，公司始建于2001年，目前已成为山东省食品药品监督管理局定点的专业药用辅料生产企业。公司拥有七条集一流技术和先进设备于一体的药用辅料生产线。公司主要从事药用辅料产品：倍他环糊精、糊精、微晶纤维素、羧甲淀粉钠、预胶化淀粉、玉米淀粉、硬脂酸镁及其他工业用淀粉、黄糊精；食品添加剂产品：β-环状糊精、微晶纤维素、羧甲淀粉钠等产品的制造销售，产品广泛适用于纺织、造纸、石油、化工、医药、建材、食品等行业。

5、孟州市华兴生物化工有限责任公司

作为华兴集团子公司，公司始建于2000年，现具备年产β-环状糊精5000吨、L-苯丙氨酸4000吨、阿斯巴甜12000吨、淀粉糖30000吨的生产加工能力。经过多年发展与扩建，现已成为产业链条完备、产品种类丰富的现代食品、医药生物技术公司，是河南省高新技术企业，拥有河南省生物基药用辅料工程技术中心。

6、大昌华嘉集团(DKSH)

高支链环状糊精为日本格力高Glico旗下荣誉产品，为各类专业人士及爱好者服务，如马拉松、棒球、网球、自行车比赛等。产品形式不限于粉剂、瓶装饮料、吸冻等。目前，高支链环状糊精的全球客户已超过200位。大昌华嘉作为日本Glico中国地区的独家经销商，服务于中国食品配料行业，为其提供产品及市场推广服务。

7、赞倍司生物技术(上海)有限公司

公司开发的缓释碳水SusCarb®采用全新生产工艺，通过复配优化的糖基转移酶处理工艺，形成特殊结构的高支链环状糊精。能够为运动提供缓释供能的效果，广泛用于于蛋白粉/增肌粉、能量胶/能量棒、固体饮料（能量粉）、运动饮料(水饮)、能量果冻、能量软糖等运动营养领域。