乳糖醇的吸湿性与保湿性研究：在食品保存中的应用潜力

乳糖醇（Lactitol）作为一种天然来源的多元醇类甜味剂，由乳糖催化加氢制得，具有低热量、低升糖指数、无龋齿性等特性，已被广泛应用于食品工业。其分子结构中含有的多个羟基（-OH）可与水分子形成氢键，赋予其优异的吸湿性与保湿性，这一特性使其在食品保存中具备独特优势 —— 既能调节食品水分状态、延缓水分流失与过度吸湿，又能抑制微生物生长、延缓品质劣变，为延长食品货架期提供新的技术路径。本文从乳糖醇的吸湿性与保湿性机制出发，系统解析其影响因素、在不同食品中的应用效果及优化策略，为其在食品保存中的规模化应用提供理论与实践支撑。

一、乳糖醇吸湿性与保湿性的分子机制

乳糖醇的吸湿性（指物质从环境中吸收水分的能力）与保湿性（指物质保持自身或体系水分的能力）源于其独特的化学结构与分子相互作用：

1. 分子结构基础

乳糖醇的化学结构为 4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-葡萄糖醇，分子中含有8个羟基（比蔗糖多 2 个羟基），这些羟基具有强亲水性，可通过氢键与水分子形成稳定的水合复合物。同时，乳糖醇分子呈双糖多元醇结构，空间构型适宜与水分子形成多点氢键作用，其氢键结合能（约20~30kJ/mol）介于蔗糖（15~25kJ/mol）与甘油（30~35kJ/mol）之间，既保证了对水分的吸附能力，又避免了过度吸湿导致的黏结问题。

2. 吸湿性机制

乳糖醇的吸湿过程分为物理吸附与化学水合两个阶段：

物理吸附阶段：当环境相对湿度（RH）较低（＜60%）时，乳糖醇分子表面的羟基通过范德华力与水分子发生物理吸附，形成单分子水吸附层，此时吸湿速率较慢，吸水量随RH升高呈线性增长；

化学水合阶段：当环境RH＞60%时，乳糖醇分子与水分子形成稳定的水合物（如乳糖醇一水合物），羟基的氢键作用被充分激活，吸湿速率显著加快，吸水量随RH升高呈指数增长，直至达到吸湿平衡（平衡水分含量约10%~12%，25℃，RH80%）。

3. 保湿性机制

乳糖醇的保湿性主要通过“水分锁定”与“水分迁移调控”实现：

水分锁定：乳糖醇与水分子形成的氢键复合物稳定性强，可降低水分的蒸气压与流动性，减少食品体系中自由水的含量，将水分锁定在分子网络中，延缓水分向环境中蒸发；

水分迁移调控：乳糖醇可调节食品体系的水分活度（Aw），通过自身吸湿与释湿特性，平衡食品内部与环境的水分梯度，避免局部水分过度集中或流失，维持食品体系的水分均匀性，从而抑制因水分分布不均导致的品质劣变（如干裂、黏结、霉变）。

二、影响乳糖醇吸湿性与保湿性的关键因素

乳糖醇的吸湿性与保湿性并非固定不变，受自身性质、食品体系特性及环境条件等多重因素调控：

1. 自身性质影响

纯度与结晶形态：高纯度（＞98%）乳糖醇的吸湿性更稳定，杂质（如残留乳糖、葡萄糖）会降低其氢键结合效率，削弱吸湿与保湿效果；结晶态乳糖醇的吸湿性低于无定形态（结晶态乳糖醇25℃、RH80%时平衡水分含量约8%，无定形态约12%），因其晶体结构致密，羟基暴露程度较低，而无定形态分子排列松散，羟基更易与水分子接触；

粒径大小：乳糖醇的吸湿速率与比表面积正相关，粒径越小（＜100μm），比表面积越大，吸湿速率越快，但平衡吸水量无显著差异；微粉化乳糖醇（粒径＜20μm）在食品中分散性更好，保湿均匀性优于大粒径产品。

2. 食品体系特性影响

水分活度（Aw）：乳糖醇在Aw0.5~0.8的食品体系中保湿效果极佳，此时其羟基与食品中的自由水、结合水形成协同作用，既能锁定自由水，又不影响食品的质地与口感；当食品Aw＜0.5时，水分含量过低，乳糖醇的保湿作用难以发挥；当Aw＞0.8时，过量自由水易引发微生物生长，乳糖醇的保湿性无法抵消微生物污染风险；

pH值：乳糖醇在pH3.0~8.0的食品体系中稳定性良好，吸湿性与保湿性无显著变化；当pH＜3.0（如高酸度果汁、果酱）时，酸性条件会轻微破坏氢键结构，降低保湿效果；当pH＞8.0（如碱性糕点）时，乳糖醇可能发生轻微降解，影响吸湿稳定性；

食品成分相互作用：食品中的蛋白质、淀粉、脂肪等成分会与乳糖醇竞争结合水分，影响其吸湿与保湿效果：蛋白质（如乳清蛋白、大豆蛋白）的氨基与羧基可与乳糖醇的羟基形成氢键，增强整体保湿能力；淀粉的糊化会包裹乳糖醇分子，降低其羟基暴露程度，削弱吸湿效果；脂肪则会在乳糖醇表面形成疏水层，抑制水分吸附与迁移，需适当增加乳糖醇添加量以补偿。

3. 环境条件影响

温度：温度升高会加快水分分子的扩散速率，提升乳糖醇的吸湿速率，但会降低氢键稳定性，导致平衡吸水量略有下降（如25℃时平衡水分含量10%，40℃时降至8%~9%）；低温（0~10℃）下，乳糖醇的吸湿与保湿速率均减慢，但保湿稳定性增强，适合低温储存食品；

相对湿度（RH）：环境RH是影响乳糖醇吸湿性的核心因素，RH越高，吸湿速率越快，平衡吸水量越大；当环境R 波动时，乳糖醇可通过吸湿或释湿调节食品体系的Aw，维持Aw稳定在适宜范围（如糕点Aw0.6~0.7），避免因RH突变导致的品质问题；

氧气与光照：氧气与光照对乳糖醇的吸湿性与保湿性无直接影响，但会加速乳糖醇的氧化降解（尤其在高温高湿条件下），生成醛类、酸类物质，间接降低其氢键结合能力，因此需配合避光、隔氧包装以保障其功能稳定性。

三、乳糖醇在不同食品保存中的应用效果

基于其吸湿性与保湿性特性，乳糖醇可广泛应用于烘焙食品、糖果、肉制品、乳制品等多种食品的保存，针对性解决不同食品的品质劣变问题：

1. 烘焙食品（面包、蛋糕、饼干）

烘焙食品在储存过程中易出现水分流失导致的干裂、硬化，或过度吸湿导致的霉变、黏结，乳糖醇的吸湿性与保湿性可有效缓解这些问题：

面包：添加 3%~5% 乳糖醇（以面粉质量计），可显著延缓面包的水分流失，储存7天后水分含量较对照组（无添加）提升4%~6%，硬度降低 30%~40%，仍保持柔软口感；同时，乳糖醇可将面包的Aw调节至0.65~0.70，抑制霉菌（如青霉、曲霉）生长，货架期从3~5天延长至7~10天；

蛋糕：蛋糕富含油脂与水分，易发生油脂氧化与水分迁移，添加5%~8%乳糖醇（以面糊质量计），可锁定水分并延缓油脂氧化，储存15天后过氧化值（POV）较对照组下降25%~30%，蛋糕的柔软度与风味保持率提升50%以上，无黏结、哈喇味等问题；

饼干：低水分饼干（Aw 0.60~0.65）易因吸湿导致酥脆度下降，添加2%~3%乳糖醇（以面粉质量计），可调节饼干的吸湿速率，避免过度吸湿，储存 6 个月后酥脆度评分（10分制）仍达7.5分以上（对照组降至5分），同时抑制饼干表面霉菌生长。

2. 糖果与巧克力制品

糖果与巧克力易受环境湿度影响，出现吸潮黏结、返砂、软化等问题，乳糖醇的吸湿性与保湿性可优化其储存稳定性：

硬糖：添加8%~12%乳糖醇（以糖料质量计），可降低硬糖的吸湿性，避免在高湿度环境（RH＞60%）下黏结，同时提升硬糖的口感顺滑度，减少干裂现象，货架期从6个月延长至12个月；

软糖：软糖需维持较高水分含量（15%~20%）以保证柔软质地，添加10%~15%乳糖醇（以糖料质量计），可锁定水分，延缓水分流失，储存3个月后水分含量损失＜5%，较对照组（损失15%~20%）显著降低，同时抑制微生物污染，无霉变、异味产生；

巧克力：巧克力表面易因吸潮出现“起霜”现象，添加 3%~5% 乳糖醇（以可可脂质量计），可调节巧克力的Aw至0.4~0.5，减少表面水分吸附，抑制起霜，同时提升巧克力的口感醇厚性，储存12个月后品质仍保持稳定。

3. 肉制品（香肠、火腿、腊肉）

肉制品在储存过程中易因水分流失导致口感干硬，同时自由水含量过高易引发细菌繁殖，乳糖醇的吸湿性与保湿性可实现“保湿保鲜”双重效果：

香肠：加工过程中添加4%~6%乳糖醇（以肉糜质量计），可提升肉糜的持水性，减少蒸煮过程中的水分流失（水分损失率从15%~20%降至8%~12%），同时维持香肠的Aw在0.85~0.90，抑制金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等致病菌生长，冷藏（4℃）储存期从7天延长至15天，口感鲜嫩度显著提升；

火腿：火腿腌制过程中添加5%~7%乳糖醇，可促进盐溶性蛋白的溶解与凝胶形成，增强火腿的保水性，切片后无明显滴水现象，储存3个月后干硬程度降低，风味保留更完整；

腊肉：腊肉在风干与储存过程中易因水分流失过度导致口感粗糙，添加 3%~4% 乳糖醇，可平衡风干过程中的水分流失速率，避免局部干裂，同时抑制油脂氧化，过氧化值较对照组下降30%~40%，货架期延长1~2个月。

4. 乳制品（酸奶、奶酪、乳饮料）

乳糖醇与乳制品的相容性极佳，其吸湿性与保湿性可改善乳制品的质地与储存稳定性：

酸奶：添加2%~3%乳糖醇，可延缓酸奶在冷藏储存过程中的水分分离（乳清析出率从10%~15%降至3%~5%），同时调节酸奶的口感，掩盖部分酸味，提升顺滑度，冷藏（4℃）储存期从14天延长至21天；

奶酪：奶酪在成熟与储存过程中易因水分流失导致质地坚硬，添加 4%~5% 乳糖醇，可维持奶酪的水分含量（约40%~45%），软化质地，同时抑制霉菌生长，成熟后的奶酪风味更柔和，储存6个月后无霉变现象；

乳饮料：添加1%~2%乳糖醇，可提升乳饮料的黏度与稳定性，避免分层与沉淀，同时延缓水分蒸发，开封后冷藏储存期从3天延长至7天，风味无明显劣变。

四、乳糖醇在食品保存中的应用优化策略

为最大化发挥乳糖醇的吸湿性与保湿性优势，需结合食品类型、加工工艺与储存条件，制定针对性的优化方案：

1. 添加量优化

乳糖醇的添加量需根据食品的水分含量、Aw 及保存需求精准调控：

低水分食品（饼干、硬糖，Aw＜0.7）：添加量2%~5%，以抑制过度吸湿、防止黏结为主，避免添加量过高导致Aw升高，增加霉变风险；

中水分食品（面包、蛋糕、香肠，Aw0.7~0.9）：添加量3%~8%，兼顾保湿与抑菌，维持食品的柔软质地与水分平衡；

高水分食品（酸奶、软糖，Aw＞0.9）：添加量5%~15%，重点锁定水分、延缓流失，同时配合防腐剂（如Nisin、山梨酸钾）抑制微生物生长，避免因自由水过多导致腐败。

2. 复配协同优化

乳糖醇与其他保湿剂、防腐剂复配使用，可实现“协同增效”，提升食品保存效果：

与多元醇复配：乳糖醇+甘油（比例3:1~4:1），甘油的高保湿性与乳糖醇的吸湿稳定性互补，适用于面包、蛋糕等需长期保湿的食品，保湿效果较单一乳糖醇提升20%~30%；

与糖类复配：乳糖醇+蔗糖（比例1:1~2:1），蔗糖可增强甜味，乳糖醇调节保湿性，适用于糖果、糕点，避免单一蔗糖导致的吸潮黏结问题；

与防腐剂复配：乳糖醇+山梨酸钾（比例100:1~200:1），乳糖醇降低食品Aw，山梨酸钾抑制微生物生长，协同延长肉制品、乳制品的货架期，较单一使用防腐剂效果提升50%以上；

与膳食纤维复配：乳糖醇+抗性糊精（比例2:1），膳食纤维的多孔结构可增强乳糖醇的水分锁定能力，同时提升食品的膳食纤维含量，适用于健康导向的烘焙食品与饮料。

3. 工艺适配优化

添加时机：低水分食品（如饼干）应在原料混合阶段添加乳糖醇，确保其均匀分散，形成完整的水分吸附网络；高水分食品（如香肠、酸奶）可在加工后期（如腌制后期、发酵结束后）添加，避免高温加工破坏其氢键结构，影响保湿效果；

加工温度：乳糖醇在高温（＜180℃）下稳定性良好，烘焙食品可在正常烘焙温度（150~200℃）下使用，但需避免长时间高温（＞200℃，＞30分钟）导致其降解；低温加工食品（如酸奶、冷鲜肉）可直接添加，无需特殊处理；

包装与储存：配合真空包装或气调包装（充入N₂/CO₂混合气体），减少环境氧气与水分对乳糖醇的影响，同时选择避光包装材料，避免光照导致的乳糖醇氧化，延长其功能稳定性。

五、挑战与未来发展方向

1. 现存挑战

成本较高：乳糖醇的生产原料（乳糖）与加氢工艺成本高于传统保湿剂（如蔗糖、甘油），限制了其在中低端食品中的大规模应用；

风味影响：高添加量（＞10%）乳糖醇可能产生轻微清凉感或苦味，影响部分食品（如巧克力、乳制品）的风味自然度；

应用范围局限：在高酸度（pH＜3.0）或高碱性（pH＞8.0）食品体系中，乳糖醇的吸湿与保湿效果会削弱，且可能发生降解，限制了其在极端pH食品中的应用；

法规与认知：部分消费者对多元醇类添加剂存在“腹胀、腹泻”的担忧（乳糖醇每日摄入量＞50g 时可能引发肠道不适），需通过科普与剂量控制消除顾虑，同时需严格遵循GB 2760等标准的添加限量要求。

2. 发展方向

低成本生产工艺优化：开发新型催化加氢技术（如酶法加氢），降低乳糖醇的生产能耗与成本；利用乳制品副产物（如乳清粉中的乳糖）作为原料，提升原料利用率，降低生产成本；

改性技术提升性能：通过微胶囊化、分子修饰（如酯化、醚化）等技术，改善乳糖醇的风味特性，降低高添加量时的不良口感；增强其在极端PH条件下的稳定性，扩大应用范围；

多功能复配体系开发：将乳糖醇与抗氧化剂、护色剂、益生菌等成分复配，开发“保湿+保鲜 + 营养强化”的多功能食品添加剂，如乳糖醇+茶多酚+益生菌复配体系，兼顾食品保存与健康功能；

精准化应用方案：基于不同食品的特性（如水分含量、pH值、加工工艺），开发定制化的乳糖醇复配方案，如高酸度果汁专用的“乳糖醇+柠檬酸三钠”复配保湿剂、低温肉制品专用的 “乳糖醇+Nisin”复配保鲜剂，提升应用针对性与效果。

乳糖醇凭借其独特的分子结构与氢键作用机制，展现出优异的吸湿性与保湿性，在食品保存中具有广阔的应用潜力，其既能通过“水分锁定”与“水分迁移调控”维持食品的水分平衡，延缓干裂、黏结等品质劣变，又能调节水分活度、抑制微生物生长，协同延长食品货架期，且具有低热量、低升糖指数、安全性高等优势，契合健康食品的发展趋势。在烘焙食品、糖果、肉制品、乳制品等领域的应用实践表明，合理控制添加量（2%~15%）并结合复配与工艺优化，可显著提升食品的储存稳定性与品质体验。

本文来源于广州市唐古食品配料有限公司官网http://www.tanggushipin.com/