山梨糖醇

白色吸濕性粉末或晶狀粉末、片狀或顆粒，無臭；市場上的銷售形式為液體或固體狀態。沸點494.9℃；依結晶條件不同，熔點在88~102℃範圍內變化；相對密度約1.49；易溶於水(1g溶於約0.45mL水中)、熱乙醇、甲醇、異丙醇、丁醇、環已醇、酚、丙酮、乙酸和二甲基甲酰胺，微溶於乙醇和乙酸。

化學性質穩定，不易被空氣氧化 ^[1]  。不易被各種微生物發酵，耐熱性能好，高温下（200℃）也不分解。山梨糖醇分子中含有六個羥基能夠有效的結合一些遊離水，其添加對提高產品的水分，降低水分活度有一定作用 ^[2-3]  。

在梨、桃、蘋果中廣泛分佈，含量約為1%至2%，是己糖的還原產物己糖醇，一種不揮發多元糖醇 ^[4]  。

山梨醇的生產方法主要有氫化法、電化學法和發酵法。氫化法是目前最常用的生產方法。電化學法和生物發酵法都是以葡萄糖和果糖為原料，前者通過電解還原原料製備山梨醇，後者則是利用酶作用將葡萄糖和果糖轉化為山梨醇 ^[5]  。

氫化法 ^[5]  ：主要有葡萄糖催化加氫法和澱粉糖化直接加氫法，也有用蔗糖為原料進行生產的。在用蔗糖或澱粉生產山梨醇時，首先要經酶法或酸法將其轉變成葡萄糖，然後進行生產。目前工業上主要採用高壓柱形反應器的連續式氫化新技術。將葡萄糖溶液通過高壓泵連續注入裝有固體塊狀催化劑的柱式反應器中，催化劑在反應器中處於靜止狀態，沒有攪拌和衝擊的影響，葡萄糖溶液和氫氣連續不斷的通過催化劑的表面，反應均勻完全，一段時間後即排出山梨醇，後經離子交換樹脂精製和升膜式或降膜式蒸發器脱水濃縮即可得液體山梨醇成品，進一步結晶即為結晶狀山梨醇。此外，國內有人研究了二次氫化法，即在常規氫化方法的後面再用硼氫化鉀處理進行二次氫化，克服了常規氫化方法中氫化反應時間較長，還原糖含量較高的缺點。均相加氫技術也已用於山梨醇的合成。

氫化法生產山梨醇的關鍵是催化劑。傳統的催化劑是鎳，目前已發展到四元、五元催化劑，包括銅、鈷、鉑、鈀、釕等，此外比較新型的催化劑是釕基催化劑和儲氫合金催化劑以及鎳基和釕基非晶態催化劑。

電化學法 ^[5]  ：通過電解法在陰極上將葡萄糖或果糖還原為山梨醇。具有工藝流程短、安全性高、產物易分離提純、生產過程中廢物排放少等優點，但轉化率低(約70%)，生產成本較高，無法實現工業化。成對電解氧化法是目前正在開發的一種新的生產方法，在陰極和陽極分別產生山梨醇和葡萄糖酸。

發酵法 ^[5]  ：利用運動發酵單胞菌，其特有的葡萄糖果糖氧化還原酶能夠把葡萄糖和果糖轉化為葡糖酸內酯和山梨醇。葡糖酸內酯又可以通過葡糖酸內酯酶轉化為葡糖酸。此外，還可利用菊粉水解液作為碳源。固載酶催化劑中孔纖維膜反應器連續生產山梨醇技術正在開發。發酵法由於操作較麻煩，而且成本較高，普遍還無法實現工業化生產。因此，應該依靠生物技術、基因技術等高新技術，通過篩選種植高能、高產的生物資源來取得突破性進展。

山梨醇在牙膏中作為賦形劑、保濕劑、防凍劑、加入量可達25～30％，可保持膏體潤滑，色澤、口感好；在化妝品中作為防幹劑（代替甘油），可增強乳化劑的伸展性和潤滑性，適用長期貯存；山梨醇酐脂肪酸酯及其環氧乙烷加成物具有對皮膚刺激性小的優點，在化妝品行業中廣泛應用 ^[4]  。

山梨醇是一種用途極為廣泛的化工原料。將山梨醇脱水、氫解、酯化、與醛類縮合、與環氧烷類反應以及合成的單體聚合或與多種單體的複合聚合，形成一系列性能優異的具有特種功能的新產品 ^[4]  。

山梨醇酐脂肪酸酯及其環氧乙烷加成物具有對皮膚刺激性小的優點，在化妝品行業中廣泛應用 ^[4]  。

山梨醇與環氧丙烷生產具有阻燃性能的聚氨酯硬質泡沫塑料，或與合成脂肪酸脂化用以生產代油醇酸樹脂油漆。山梨醇松香脂是常有建築塗料的原料。山梨醇脂作為增塑劑、潤滑劑應用於聚氯乙烯樹脂和其他聚合物，也可作為建築塗料的增塑劑、潤滑劑、混凝土減水劑等 ^[4]  。

山梨糖醇在鹼性溶液中與鐵、銅、鋁離子絡合，應用於紡織工業的漂白和洗滌 ^[4]  。

山梨醇也在電化學領域中被使用。通過以鹼性山梨醇作為介質對鋅銅進行電沉積，可以獲得均勻、光滑且無裂紋的鉑色鋅銅塗層。在銅電鍍過程中添加山梨醇作為絡合劑有助於形成粒徑細小、附着力強的銅膜。張等人使用Ni/HZSM-5作為催化劑，在液相條件下催化山梨醇製備生物汽油 ^[6]  。

山梨醇的二次脱水產物——異山梨醇，作為新型生物基材料被廣泛應用於食品、化妝品、醫藥、塑料及聚合物等領域 ^[5]  。異山梨醇是製備Span和Tween類表面活性劑的重要中間體 ^[6]  。目前異山梨醇應用的一個研究熱點是將其作為共聚單體用於聚醚、聚酷、聚氨酷、聚碳酸酷等聚合物的改性，可顯著改善聚合物的高温性能和抗衝擊性 ^[7]  。

山梨醇可作為維生素C生產原料；也可以作為糖漿、注射輸液、醫藥壓片的原料、作為藥物分散劑、填充劑、冷凍保護劑、防結晶劑、中藥穩定劑、潤濕劑、膠囊增塑劑、甜味劑、軟膏基質等 ^[4]  。Barrett等人使用丙烯酸作為二元酸，選擇山梨醇作為醇，合成了光固化聚酯。對瑞士白化鼠3T3成纖維細胞（SAFs）進行的體外細胞毒性測試表明，該產品的細胞存活率很高。Teng等人以山梨醇為引發劑，辛酸錫為催化劑，通過對l-乳酸環開聚合製備了六臂星形聚（L-乳酸）s-PLLA作為疏水藥物分子的控制釋放藥物載體 ^[6]  。Maniganda等人合成了一種溶酶體靶向藥物傳遞系統，利用山梨醇骨架通過引入八胍和四肽序列溶酶體B（CAT B）來傳遞抗癌藥物阿黴素 ^[5]  。在合成材料中，DDS1釋放的阿黴素濃度在腫瘤組織中比正常組織中高，並且即使在高濃度下，合成產物也沒有顯示出任何明顯的毒性 ^[6]  。

山梨糖醇具有有清涼的甜味，是蔗糖甜度的60%，熱值與蔗糖相近，燃燒熱為-3025.5KJ/mol，1g山梨糖醇在人體內產生16.7kJ熱量。食用過多蔗糖會造成兒童齲齒，且對於糖尿病、肥胖症等患者又具有較大的健康危害，但是山梨糖醇不被某些細菌利用，是生產無糖糖果和各種防齲齒食品的重要原料 ^[8]  。代謝過程中的山梨糖醇不受胰島素的控制，對血糖值無影響 ^[9]  。食品工業中多使用69至71%含量的山梨糖醇液（水為溶劑）。

糖類中含有越多的羥基，抑制蛋白質冷凍變性的效果越好。山梨糖醇含有6個羥基，具有強大的吸水性，能夠通過氫鍵與水結合，降低產品的水分活度，保持產品的風味和品質。通過與水強力結合，山梨糖醇能夠降低產品的水分活度，進而限制微生物的生長和繁殖。山梨糖醇具有螯合作用，可以與金屬離子結合形成螯合物，從而保持內部水分並阻止金屬離子與酶活性結合，降低蛋白酶的活性。對於冷凍貯藏，山梨糖醇作為抗凍劑能夠降低冰晶的形成，保護細胞的完整性，防止蛋白質的變性，復配其他保鮮劑如複合磷酸鹽能進一步提高抗凍效果 ^[10]  。在水產品加工中，山梨糖醇也被廣泛應用作為水分活度降低劑，以提高產品的貯藏期和品質 ^[11]  。復配抗凍劑組(1%複合磷酸鹽+6%海藻糖+6%山梨糖醇)顯著提高了蝦仁與水[10] 的結合能力，較好地抑制了凍融過程中冰晶對肌肉組織的破壞 ^[12]  。使用L-賴氨酸、山梨糖醇與低鈉替代鹽(20%乳酸鉀、10%抗壞血酸鈣和10%氯化鎂)進行復配，可改善低鈉替代鹽調理牛肉的品質 ^[13]  。

隨着山梨糖醇和麥芽糖醇質量分數的增加，玉米澱粉的老化焓、結晶速率、相對結晶度均逐漸降低;在貯藏過程中，加山梨糖醇和麥芽糖醇顯著增強了玉米澱粉在2θ為20°的衍射峯，澱粉凝膠網絡結構的蜂窩狀孔洞變大、孔壁變厚，説明添加糖醇延緩了玉米澱粉老化;添加糖醇後玉米澱粉的糊化温度升高 ^[14]  。山梨糖醇不含醛基，不易被氧化，在加熱時不和氨基酸產生美拉德反應。有一定的生理活性，能防止類胡蘿蔔素和食用脂肪及蛋白質的變性，在濃縮牛乳中加入本品可延長保質期，也可改善小腸的色香味，對魚肉醬有明顯的穩定和長期保存的作用。在果醬蜜餞中也有同樣作用。其可防止糖，鹽等析出結晶，能保持甜，酸，苦味強度的平衡，增強食品的風味，由於它是不揮發的多元醇，所以還有保持食品香氣的功能 ^[15-16]  。

山梨糖醇在國際上是被允許使用的食品添加劑，我國《食品添加劑使用標準》從GB2760—1996中允許山梨糖醇（液）在魚糜及其製品中0.5g/kg的最大使用量上調至GB2760—2014中允許山梨糖醇（液）應用於冷凍魚糜製品最大量為20.0g/kg。2017年，國家衞健委（原國家衞計委）發佈了《關於愛德萬甜等6種食品添加劑新品種、食品添加劑環己基氨基磺酸鈉(又名甜蜜素）等6種食品添加劑擴大用量和使用範圍的公告（2017年第8號）》，擴大山梨糖醇的使用範圍，允許山梨糖應用於熟幹水產品、經烹調或油炸的水產品、燻烤水產品中“按生產需要適量使用” ^[16]  。

國內標準主要是GB1886.187—2016《食品添加劑山梨糖醇和山梨糖醇液》提及的高效液相色譜-示差折光檢測法、GB5009.279—2016《食品中木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇的測定》採用的高效液相色譜-示差折光檢測法和高效液相色譜-蒸發光散射檢測法。