Ксилит и его применение¶

Ксилит — органическое соединение класса пятиатомных спиртов (пентитов), получаемое восстановлением ксилозы; сладкое кристаллическое вещество без запаха, применяемое как сахарозаменитель и как вспомогательное сырьё в химической и пищевой промышленности. Эмпирическая формула — C₅H₁₂O₅, молярная масса — 152,15 г/моль. По сладости ксилит сопоставим с сахарозой (примерно 0,9–1,0 от её уровня), калорийность составляет около 2,4 ккал/г против 4 ккал/г у сахара.

¶Физические и химические свойства

Ксилит представляет собой бесцветные кристаллы или белый кристаллический порошок. Температура плавления — около 92–94 °C, растворимость в воде высокая (примерно 170 г на 100 мл при 20 °C). Вещество гигроскопично, обладает выраженным охлаждающим эффектом при растворении во рту, что связано с отрицательной теплотой растворения. Ксилит химически устойчив, не участвует в реакции Майяра с аминокислотами, что важно для пищевых технологий.

¶История

Впервые ксилит был получен в конце XIX века — синтез описан в работах Эмиля Фишера и его сотрудников (1891). Промышленное производство началось в 1960-х годах, первоначально в Финляндии и США. Значительный импульс развитию дали исследования кариесологических свойств ксилита в 1970-х годах, после чего он вошёл в состав жевательных резинок и зубных паст.

¶Получение

Основной промышленный метод — каталитическое гидрирование ксилозы водородом при повышенных температуре и давлении в присутствии никелевых или рутениевых катализаторов:

C₅H₁₀O₅ + H₂ → C₅H₁₂O₅

Сырьём служат растительные материалы, богатые ксиланами: кукурузные кочерыжки, берёзовая и буковая древесина, овсяная шелуха, хлопковая шелуха. Гидролизат очищают, гидрируют, затем проводят кристаллизацию и сушку. Часть мирового производства приходится на побочные потоки целлюлозно-бумажной промышленности.

¶Применение

¶Пищевая промышленность

Ксилит используется как сахарозаменитель в кондитерских изделиях, жевательной резинке, шоколаде, выпечке и диетических напитках. Он разрешён как пищевая добавка E967. Благодаря низкому гликемическому индексу (около 7–13) продукт применяется в питании людей с сахарным диабетом. В отличие от сахарозы, ксилит не сбраживается большинством кариогенных бактерий ротовой полости, что снижает риск кариеса.

¶Медицина и стоматология

Ксилит входит в состав жевательных резинок и паст как средство профилактики кариеса. Исследования, в частности длительное исследование в Финляндии (1970-е годы), показали снижение прироста кариеса при регулярном употреблении ксилита. Вещество применяется также как основа для инфузионных растворов и в некоторых слабительных средствах.

¶Технические области

Ксилит служит исходным сырьём для синтеза ксилитановых смол, поверхностно-активных веществ и сложных эфиров, используемых как пластификаторы. Применяется в производстве алкидных смол и как компонент антифризов.

¶Безопасность и ограничения

Ксилит относится к веществам с низкой острой токсичностью, однако при избыточном употреблении (обычно свыше 30–50 г в сутки) вызывает послабляющий эффект и вздутие. Особую опасность вещество представляет для собак: даже небольшие дозы (порядка 0,1 г на кг массы) могут вызывать у них гипогликемию и поражение печени, что связано с иным механизмом метаболизма инсулина у этих животных.

¶Мировое производство

Крупнейшие производители ксилита — предприятия Китая, Финляндии, Франции и США. Мировой объём рынка оценивается в несколько сотен тысяч тонн в год, при этом значительная часть продукции направлена на сегмент жевательной резинки и диабетического питания.

¶Экологические аспекты

Производство ксилита из растительного сырья рассматривается как одно из направлений переработки отходов сельского хозяйства и лесопромышленного комплекса. Использование возобновляемого сырья и относительно низкая энергоёмкость гидрирования делают технологию частью концепции биоэкономики.