乳糖醇的结晶性研究：在糖果制造中的应用与挑战

乳糖醇作为一种低热量、低升糖指数的功能性糖醇，凭借良好的耐受性、甜味特性及保湿性能，已成为糖果制造中替代蔗糖的重要原料，广泛应用于无糖硬糖、巧克力、软糖等产品，其结晶行为直接决定糖果的质地、口感、稳定性及生产效率 —— 结晶形态影响产品硬度与酥脆度，结晶速率关联成型周期，结晶完整性则关乎货架期内的品质稳定性。本文系统探究乳糖醇的结晶特性、在糖果制造中的应用机制，同时剖析工业化生产中的核心挑战与优化策略，为功能性糖果的配方设计与工艺升级提供技术支撑。

一、结晶特性基础

乳糖醇（4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-葡萄糖醇）是乳糖加氢还原的二糖醇，分子式C₁₂H₂₄O₁₁，分子量344.32，其结晶特性由分子结构与物理化学性质共同决定：

结晶形态与晶型：乳糖醇主要存在α、β两种晶型及无定形状态。α-乳糖醇为稳定晶型，呈白色针状或棱柱状结晶，密度1.52g/cm3，熔点146~148℃，溶解度（25℃）约27g/100mL水，结晶过程中晶体排列紧密，赋予产品坚硬、酥脆的质地；β-乳糖醇为亚稳定晶型，呈片状结晶，熔点154~156℃，溶解度略高于α型，结晶速率更快，但稳定性较差，储存过程中易转化为α型，导致产品质地变化；无定形乳糖醇为玻璃态结构，无固定熔点，溶解性好，但易吸潮结块，需通过结晶工艺转化为稳定晶型。

结晶热力学与动力学：乳糖醇的结晶过程遵循“成核-晶体生长”机制，其溶解度随温度升高显著增加（100℃时溶解度达 80g/100mL 水），过饱和度是结晶的核心驱动力。成核速率与晶体生长速率受温度、浓度、搅拌速率、杂质含量等因素调控：低温（20~30℃）下成核速率快，易形成细小结晶体；高温（60~80℃）下晶体生长速率占优，易形成粗大晶体；适度搅拌可促进溶质扩散，避免局部过饱和度过高导致的晶型不均。

结晶与水分的关联性：乳糖醇结晶过程对水分含量敏感，水溶液中水分含量直接影响过饱和度与结晶速率。当水分含量过高时，过饱和度不足，结晶不完全，产品易吸潮黏软；水分含量过低时，黏度增大，溶质扩散受阻，易形成无定形或局部结晶，影响产品质地均匀性。

二、乳糖醇结晶性在糖果制造中的应用

1. 硬糖生产：结晶调控与质地优化

硬糖的核心品质要求是坚硬、透明（或半透明）、口感酥脆，乳糖醇的结晶特性可通过以下方式实现工艺适配：

采用“熔融-冷却结晶”工艺：将乳糖醇与少量水混合加热至150~160℃，形成均匀熔融液，快速冷却至60~70℃后，通过机械搅拌促进成核，控制冷却速率（5~10℃/min）使晶体缓慢生长，最终形成均匀细小的α-乳糖醇晶体，赋予硬糖酥脆质地与良好咬感。

晶型稳定化处理：在熔融液中添加 0.1%~0.3% 的α-乳糖醇晶种，引导结晶向稳定晶型转化，避免β型晶型生成导致的储存期质地变化；同时控制最终产品水分含量≤1.5%，抑制无定形部分吸潮，延长货架期。

应用优势：相较于蔗糖硬糖，乳糖醇硬糖热量降低约40%，且不会引发龋齿，适合无糖食品需求；结晶后的硬糖硬度可达35~45N，与蔗糖硬糖相当，口感酥脆无黏腻感。

2. 巧克力生产：替代可可脂与口感改良

乳糖醇在巧克力中可作为部分可可脂替代物，其结晶特性与可可脂的相容性直接影响产品口感与稳定性：

结晶匹配性调控：乳糖醇的α晶型熔点（146~148℃）与可可脂的β-V晶型熔点（34~36℃）差异较大，需通过配方调整（如与可可脂按1:3~1:5比例混合）与温度控制（调温工艺：45℃熔融→27℃恒温成核→31℃稳定晶型），使乳糖醇晶体与可可脂晶体协同排列，避免结晶分离导致的质地不均。

口感优化：乳糖醇晶体粒径控制在5~20μm时，可赋予巧克力细腻顺滑的口感，避免粗大晶体带来的砂砾感；其低吸潮性可减少巧克力表面起霜（bloom）现象，延长产品光泽保持期。

3. 软糖生产：结晶度控制与保湿平衡

软糖要求质地柔软、有弹性、保湿性好，乳糖醇的结晶性需通过“部分结晶”策略实现功能适配：

控制结晶度（30%~50%）：在软糖配方中，乳糖醇与果胶、明胶等胶体协同作用，胶体形成的网状结构可抑制乳糖醇过度结晶，保留部分无定形区域，通过结晶部分提供结构支撑，无定形部分发挥保湿作用，使软糖既具有弹性又不易干硬。

水分与结晶协同调控：将软糖水分含量控制在15%~20%，维持适度过饱和度，促进乳糖醇缓慢结晶，避免快速结晶导致的质地僵硬；同时利用乳糖醇的保湿特性，减少软糖储存过程中的水分流失，保持柔软口感。

三、乳糖醇结晶性在糖果制造中的核心挑战

1. 晶型控制难度大，产品质地不稳定

乳糖醇的β型晶型向α型晶型的转化是工业化生产中的主要难题：生产过程中若冷却速率过快或搅拌不均，易生成亚稳定的β型晶型，储存期间（尤其是温度波动时）β型晶体会逐渐转化为 α型，伴随晶体体积变化，导致硬糖出现开裂、酥化，软糖出现质地变硬、弹性下降等问题。此外，无定形乳糖醇的存在会增加产品吸潮风险，在相对湿度≥60%的环境中，吸潮后的无定形部分易转化为结晶态，导致产品结块黏连。

2. 结晶速率调控复杂，影响生产效率

乳糖醇的结晶速率显著低于蔗糖，在硬糖生产中，若结晶速率过慢，会延长冷却成型周期（需4~6小时），降低生产效率；若为加快结晶速率而提高过饱和度，易导致成核过多，形成细小结晶体团聚，使产品口感粗糙、透明度下降。在巧克力生产中，乳糖醇与可可脂的结晶速率不匹配，易出现“先结晶后融化”或“结晶不完全”现象，导致巧克力表面光泽差、质地不均。

3. 杂质与配方组分的干扰

糖果配方中的其他成分（如麦芽糖醇、山梨糖醇、柠檬酸、香精色素）会影响乳糖醇的结晶行为：

多元醇类甜味剂（如麦芽糖醇）与乳糖醇分子结构相似，会竞争结晶位点，抑制乳糖醇成核与晶体生长，导致结晶不完全；

有机酸（如柠檬酸）会降低溶液pH，影响乳糖醇分子的氢键结合，改变结晶热力学性质，使晶体形态不规则；

胶体（如果胶、明胶）会增加溶液黏度，阻碍溶质扩散，延缓结晶速率，甚至导致局部无定形化。

4. 工艺参数敏感性高，规模化生产难度大

实验室条件下可通过精准控制温度、搅拌速率、冷却速率实现乳糖醇的理想结晶，但规模化生产中，设备传热效率、物料混合均匀性、环境温湿度波动等因素均会影响结晶效果：

大型反应釜中，熔融液冷却速率不均，易出现局部过冷或过热，导致晶型分布不均；

连续化生产中，物料停留时间难以精准控制，易导致结晶程度不足或过度结晶；

环境相对湿度变化会影响物料水分含量，进而改变过饱和度，干扰结晶过程。

四、优化策略与解决方案

1. 晶型稳定化技术：引导定向结晶

添加晶种调控：在乳糖醇熔融液中加入0.2%~0.5%的高纯度α-乳糖醇晶种，晶种作为结晶核心，引导溶液中的乳糖醇分子定向排列，促进α型晶型生成，减少β型晶型与无定形部分的比例，提高产品晶型稳定性。

配方优化：引入0.5%~1.0%的聚甘油脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯等乳化剂，乳化剂分子吸附在晶体表面，抑制β型晶型向α型晶型转化，同时防止晶体团聚，改善晶体形态均匀性。

2. 结晶速率调控：平衡效率与品质

温度梯度控制：采用“高温熔融-中温成核-低温稳定”的三段式温度控制工艺：硬糖生产中，熔融液先冷却至70~80℃（中温成核），保温10~15分钟促进均匀成核，再冷却至30~40℃（低温稳定），控制晶体生长速率，既缩短成型周期（至2~3小时），又保证晶体细小均匀。

搅拌参数优化：根据物料黏度调整搅拌速率，熔融液冷却阶段采用低速搅拌（50~100r/min），避免破坏晶核；成核后采用中速搅拌（150~200r/min），促进溶质扩散，加速晶体生长，同时防止晶体团聚。

3. 配方组分协同：减少干扰因素

杂质与辅料筛选：选择高纯度（≥99%）的乳糖醇原料，减少杂质对结晶的干扰；多元醇复配时，控制麦芽糖醇、山梨糖醇等竞争性成分的添加量（≤20%），避免过度抑制结晶。

酸碱环境调节：若配方中含有机酸，添加0.1%~0.3%的碳酸氢钠中和部分酸度，将溶液pH控制在6.0~7.0，减少对乳糖醇分子氢键结合的影响，保障结晶正常进行。

胶体用量控制：软糖生产中，果胶、明胶等胶体的添加量控制在 1%~3%，通过预凝胶化处理降低其对溶液黏度的影响，避免过度抑制结晶。

4. 工艺装备升级：保障规模化稳定生产

设备优化：采用带有精准控温系统的双层反应釜，通过夹层导热油实现温度梯度控制，确保物料温度均匀；配备在线黏度监测仪与自动搅拌调速系统，根据物料黏度动态调整搅拌速率。

环境控制：将生产车间的相对湿度控制在40%~50%，避免环境水分影响物料结晶；采用连续化冷却成型设备（如钢带式冷却机），精准控制物料停留时间（15~20分钟），确保结晶程度一致。

后处理工艺：产品成型后进行低温干燥（30~40℃，2~4小时），控制最终水分含量≤1.5%（硬糖）或15%~18%（软糖），同时采用阻氧、防潮包装（如铝箔复合袋+干燥剂），抑制储存期间的晶型转化与吸潮结块。

乳糖醇的结晶特性是其在糖果制造中实现功能化应用的核心基础，通过调控晶型、结晶速率与结晶度，可赋予不同类型糖果（硬糖、巧克力、软糖）理想的质地、口感与稳定性。然而，晶型转化、结晶速率调控难度大、配方与工艺干扰因素多等挑战，限制了其规模化应用效率。通过添加α-乳糖醇晶种、优化温度与搅拌参数、筛选适配辅料、升级工艺装备等策略，可有效解决上述问题，实现乳糖醇结晶行为的精准控制。

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