果糖

果糖

果糖(C6H12O6, Jmol 立体图)是一种简单的糖(单糖),极易溶于水,在许多食品中存在,和葡萄糖、半乳糖一起构成了血糖的三种主要成份。蜂蜜,树上的水果,浆果,瓜类,以及一些根类蔬菜如:甜菜,甜土豆,欧洲萝卜,洋葱等含有果糖;通常与蔗糖与葡萄糖在一起形成化合物。果糖也是蔗糖分解的产物,蔗糖是一种双糖,在消化过程中,由于酶的催化特徵而分解为一个葡萄糖和一个果糖。果糖是甜度最高的天然糖,一般认定是蔗糖的1.73倍。
  • 中文名称
    果糖
  • 分子量
    180.16
  • 分子式
    C6H12O6
  • 溶解性
    易溶
  • 熔点
    103~105℃
  • 管製类型
    不管製

基本性质

CAS号: 57-48-7

EINECS号: 200-333-3

分子式: C6H12O6

分子量: 180.16

InChI: InChI=1/C6H12O6/c7-1-3(9)5(11)6(12)4(10)2-8/h3,5-9,11-12H,1-2H2/t3-,5-,6-/m1/s1

熔点: 119-122℃ (dec.)

水溶性: 3750 g/L (20℃)

结构简式:CH2OH(CHOH)3-(C=O)-CH2OH(C=O要竖着写)

结构式

基本性能

果糖的吸湿性和保湿性

果糖还具有良好的吸湿性。在糖类中,果糖的吸湿性最强,很容易吸收水分。

果糖良好的吸湿性使它可用于需要保湿的食:如面包,糕点,糖果的加工。

在糖果中套用果糖,可防止结晶和返砂,特别适用于高级糖果、朱古力。

在面包,糕点中使用果糖,可使糕点质地松软、久贮不干、保鲜性能优良,可明显提高产品档次和延长货架储存期。

此外,果糖是单糖、易于酵母利用、发酵速度快, 果糖受热易分解,易与氨基酸发生焦化反应,因此果糖套用于焙烤食品(如面包)时,不仅可达到松软可口的效果,还能增加表层黄亮色泽和浓郁的焦香味。

果糖的吸湿性使它还可作为化妆品、烟草的保湿剂。

果糖的渗透性和溶解性

果糖是单糖,分子较蔗糖小,渗透压比蔗糖高出一倍,能较快地穿透细胞组织,有利于抑製食品表面微生物生长,防腐性能好。果糖的溶解度高,在水中扩散速度快,难结晶,在20 ℃时,溶解度为蔗糖的1. 9 倍,葡萄糖的3.7倍。这对于加工果脯、果酱、水果罐头、蜜饯等高糖渍食品十分有利,不仅能保留果品的风味本色,还可防止其表面干涸翻砂,具有较好的保藏效果。

冷冻性能

果糖溶液的冰点比其他糖品(如蔗糖)低,3%的果糖溶液冰点是-5℃,而3%的蔗糖溶液冰点是3℃。

果糖的这种特徵使它在套用于冰淇淋和其他冷饮加工时,不会形成坚硬冰块,可以避免出现冰晶,使产品质地柔软。而且果糖在低温时口味更好,使产品细腻可口,口味长久,回味无穷。在所有糖类,糖醇类甜味剂中,果糖控製冰晶生成的性能最好。因而要减少冷冻食品中冰晶的形成,果糖是最好的选择。

基本特点

果糖在食品中主要是作为甜味剂使用的。

目前世界上广泛使用的甜味剂有20 余种,可分为以下几类:

1)单糖,二糖类,蔗糖,葡萄糖,果糖,麦芽糖,乳糖,木糖等天然糖类。

2)低聚糖类,主要有低聚异麦芽糖,低聚果糖,低聚半乳糖, 乳果糖,低聚木糖,乳酮糖,棉子糖,水苏糖等。

3)糖醇类,包括山梨糖醇,麦芽糖醇,甘露醇,乳糖醇,赤藓糖醇,木糖醇等。

4)化学合成甜味剂,有糖精,甜蜜素,阿斯巴甜,三氯蔗糖等。

这几类产品都有各自的特点和优势,也有显着的不足。这些缺点限製了它们的套用。这些缺点主要有:

1)单糖,二糖,低聚糖,糖醇类的甜度比较低,达到同等甜度的使用量大。

2)合成甜味剂甜度很高,但很多产品具有苦涩味和金属味,味道不纯等,需要增加甜味抑製剂和填充剂。

3)低聚糖类,糖醇类的生物稳定性较差。化学合成甜味剂一般稳定性较好,但也有不令人满意的地方。如阿斯巴甜不耐高温及酸性条件,不能用于长时间加热的焙烤食品,不少甜味剂不能用于酸性食品等。

4)糖醇类食品吸湿性较大,粘度低,给食品加工带来影响,无法用在干燥的固体食品上。

5)糖醇类不易吸收,摄取过量会引起腹泻或肠胃不适,如胀气,疼痛,打嗝等。

6)合成甜味剂的产品安全性仍受到怀疑。

7)低聚糖类,三氯蔗糖,部分糖醇类产品的价格较高。

相比之下,果糖综合了几类甜味剂的优点,是很好的通用性甜味剂。

1)甜度高,用量少,不需增加特殊助剂(化学合成甜味剂的优点)

2)其代谢途径与胰岛素无关,人体摄入不会引起血糖及胰岛素水準波动(糖醇类,化学甜味剂类的优点)

3)在肝髒中代谢快,对肝髒具有保护作用合成肝糖元迅速,可改善肝功能,保护肝髒(低聚糖类的优点)

4)不易发生蛀牙(糖醇类的优点)

5)天然糖类,绿色安全(糖,糖醇,低聚糖类的优点)

6)风味口感好(部分糖醇,低聚糖的优点)

果糖还具有很好的甜味协同作用,可同其它甜味剂混合使用。这种协同机製在果糖与其它高甜度化学合成甜味剂白糖的混合使用中显得更加突出。一方面可使甜味剂甜度大大提高,另一方面可减少或清除糖精钠或蛋白糖的苦涩味和其它不良后味。

基本分类

1)果葡糖浆

通常经酶法生产的含果糖42%的果葡糖浆, 也称为高果糖浆。经过进一步分离出葡萄糖,得果糖质量分数90% 的果糖浆。质量分数90 % 的果糖浆再和适量质量分数42 % 果糖产品混合,可得到果糖质量分数55 % 的糖浆。工业称上述3 种高果糖浆分别为F – 42(HFC-S42),F – 90(HFC-S90) 和F – 55(HFC-S55)。

这三种产品都是液体,其中HFC-S42含果糖42 %,葡萄糖52-55 % ,低聚糖6-8 %,固形物含量71%。HFC-S55含果糖55 %,葡萄糖40 % ,低聚糖4 %,固行物含量77%。HFC-S55含果糖90 %,葡萄糖8 % ,低聚糖1 %,固行物含量80%。

2)结晶果糖

这是果糖含量95%以上的结晶固体。按现在的技术水準,可以做出含量98%甚至99%以上。其中葡萄糖含量都只有千分之几的水準。

生产工艺

早期,商业化加工果糖主要以菊粉为原料。通过控製菊粉多聚果糖(Polyfructan)的水解,其中β-(1→2)糖苷键断裂,释放出含量丰富的呋喃果糖,呋喃果糖随后转化成更为稳定的异构物吡喃果糖。此法生产成本高,不适合果糖的大规模加工需要。

1847年法国Dubrunfant的开拓性果糖加工的工作,以蔗糖为原料。20世纪60年代期间,欧洲开始工业化生产结晶果糖。所用的方法是通过蔗糖的转化生成果糖和葡萄糖,之后通过离子排斥工艺来分离和纯化,最后严格控製果糖的结晶,加工纯结晶果糖。但是,果糖在水中的溶解度大,达到结晶过饱和度时的粘度太高,结晶操作困难,化学稳定性较低,整个生产周期超过一周。

1981年,密西西比河岸边的美国伊利诺斯州的汤姆逊城出现了世界上最大的纯结晶 果糖製造厂(名叫Xyrofin)。它是以液体葡萄糖浆为原料,经纯化和酶异构化后,利用传统的蔗糖提取果糖生产技术製造出质量特别高的结晶果糖,整个生产周期缩短至5天。

目前,以果葡糖浆生产工艺为基础,利用酶技术生产出结晶果糖。

工艺流程:

葡萄糖富集液 →回流 → 异构化酶柱 → 果葡糖浆

精致果葡糖浆 → 色谱分离 → 果糖富集液 → 浓缩 →加入晶种→ 冷却 →结晶 →

果糖母液 →回流 → 浓缩

离心分离 →果糖结晶 → 洗涤 → 干燥 → 筛分 →结晶果糖

42%果葡糖浆经过模拟流动床色谱分离得高纯度果糖富集液(含果糖97%,干基),再经单效蒸发器浓缩至物质含量大于70%,在此糖浆溶液或醇—水系统中加入晶种进行冷却结晶,温度慢慢由60℃降至25℃,约有50%果糖结晶析出,果糖母液再回流。然后,经过离心机分离、蒸馏水洗涤、干燥、筛分等工艺处理,最后得到无水β-D-果糖结晶。结晶果糖吸湿性大,需在相对湿度低于45%的环境密封储存。

发展前景

自六十年代果糖产品商品化以来,随着生产技术的不断更新,以及食品工业的广泛需求,使果糖产品成长速度达到惊人的程度。

目前,发达国家已经将果糖广泛套用于食品、医葯、保健品生产中。果糖浆的消费量也呈较快的成长形式。一些发达国家在糖果与饮料中基本不用蔗糖而用果糖。如加拿大法律规定,所有饮料必须使用果葡糖浆。

美国是最大的果糖(以果葡糖浆为主要形式) 生产和消费的国家,果糖消费量已佔食糖总量的40 %。20 世纪80 年代中期,美国饮料、食品和甜点行业,蔗糖原料已经完全由果糖替代。到1994年美国每年耗用蔗糖200 多万吨的碳酸饮料已全部使用F —55 果葡糖浆。以美国两大饮料公司(可口可乐和百事可乐) 为例,1981 年两大饮料公司决定在本土生产的饮料中使用F —55 型果葡糖浆代替50 %的蔗糖,1984年起已全部改用F —55 型果葡糖浆。

根据国际标準化组织关于甜味剂统计:在1975 年至1995 年的20 年间,世界果葡糖浆产量从70 万吨猛增到1010 万吨,佔世界食糖消费从1 % 增至8.8 %,佔到了这20 年间食糖和高果糖浆的消费成长量的20 %。

目前,全世界已有30 个国家和地区建立了果葡糖浆工业,总产量已超过1800 万t 。 而结晶果糖,由于生产工艺复杂,技术要求高,目前世界上只有少数国家能够生产。

美国是果糖产品最大的生产国。1995年产量结达到708 万吨,佔世界总产量的70 %以上(以干重量计)。1996年产量达到739万吨,2003年更进一步增加到1200万吨。结晶果糖产量也从1981年的几千吨发展到1996年的约50万吨。

日本在1996年,果葡糖浆生产能力已达146 万吨,生产和进口结晶果糖在4万吨以上。果糖製品佔食糖消费总量的17. 5 %

加拿大果糖製品产量居第三位,1996年产量26 万t 以上。

我国具有巨大的果糖消费的潜在市场。我国目前年产碳酸饮料700多万吨,果汁饮料600多万吨,露酒100多万吨,糖果80万吨,饼干100多万吨,糕点100多万吨,其他焙烤食品60 万吨、糕点100 多万吨,这些都是果糖产品的消费市场。

我国果糖的研究和生产起步较晚,尚处于初级阶段。90年代初,我国开始生产果葡糖浆,1998年产量3万吨,2003年增至10万吨。至今我国还不能进行规模化的结晶果糖生产。

我国果糖的套用还很不普遍,我国目前年消费果葡糖浆不足10万吨,消费结晶果糖极少。相比美国人均年果糖製品消费量为42kg ,中国仅0. 2-0. 4kg ,相差达100-200倍。

造成这种差距的原因是多方面的。主要还是我国食品工业的诸多厂家对果糖特徵,生理功能了解不够,尤其对结晶果糖知之甚少。在果葡糖浆套用过程中存在着运输、存储、加工上的困难,国内果葡糖浆的质量,稳定性也有不尽如人意的地方,一些厂家因此对果糖产生了误解,而不愿意使用果糖。一些厂家过分看重价格因素,认为使用结晶果糖成本太高,而忽略了结晶果糖带来了产品性能和档次的提高。相信随着客户对果糖特徵认识的逐步深入,果糖的套用会逐步发展起来的。

事实上,我国食品工业中的很多龙头企业,已经认识到果糖产品的性能优势,开始率先使用。象我国着名的国际饮料健力宝于1997年起开始大量使用果葡糖浆。不少企业都在出口食品中使用了结晶果糖。

医葯行业是另一个大市场,对结晶果糖的需求将不断扩大。

国外使用果糖注射液比国内早十年左右,作为新一代不依赖胰岛素的高能量营养输液, 果糖注射液在世界医葯市场的表现十分活跃,在某些国家已成为仅次于葡萄糖的第二大注射液。

在国内,果糖注射液还没有大量套用。但各种临床试验结果都令人满意,医师普遍反映良好,愿意在临床中大量套用。各个医葯厂家也积极申报新葯,规划生产。可以预见,国内医葯领域的果糖用量会迅速成长。

总之,我国大规模套用果糖产品的时机已经成熟,在我国发展果糖产品有着广阔前景。预期到2010年,我国果葡糖浆的消费量能达到200万吨的规模,结晶果糖的消费量能达到1万吨以上。

製作方法

1.1,6-二磷酸果糖的干燥方法

2.1,6-二磷酸果糖的生产方法

3.1,6-二磷酸果糖提纯精製方法

4.1.6--二磷酸果糖生物合成工艺

5.低聚果糖的製备方法

6.淀粉水解液和高含量果糖糖浆的製作方法

7.干燥乳果糖溶液的方法

8.高纯度低聚果糖製备方法

9.固定化菊糖酶酶解菊粉生产高果糖浆的方法

10.固定化硼酸分离果糖

检验方法

原理:果糖是典型的还原性糖,含有还原性基团(游离酮基)

方法:1.果糖+斐林试剂/班氏试剂→砖红色沉淀

2.果糖+银氨溶液(硷性环境、水浴加热)→银镜反应

相关危害

喝果汁易诱发直肠癌,果糖是罪魁祸首。

水果中富含天然的果糖,果糖作为一种甜味剂也普遍套用于我们的日常食物中。但目前科学家却发现,果糖对现代重大的流行病包括癌症、心髒病、高血压、肾功能损害,甚至痴呆症等,都能产生诸多影响。《美国饮食协会》杂志最近刊发的一项最新研究便指出,喝果汁时所吸收的大量果糖,会增加患直肠癌的几率。

果糖的名字在成分表中变化多端。它在製糖工业上最常见的名字是高果糖浆(HFCS),是一种以玉米为原料加工而成的果糖。科学家们担心高果糖浆对人体健康产生影响,原因在于它与蔗糖所产生的热量大致相当,但在人体内却无法以同样方式进行代谢。

伦敦帝国学院于今年初在《Hypertension》杂志发布的研究显示,人们每天喝含糖饮料会对血压影响很大。果糖会导致血流中的一氧化氮含量降低,而一氧化氮对于血管的正常扩张至关重要。

今年8月,刊登在美国杂志《临床内分泌及新陈代谢学》上的一项调查也指出,果糖可能引发肝损伤。研究负责人金伯·斯坦霍普博士解释说,果糖会加重肝髒负担,并转换成脂肪肝,引发高血脂,加大患心血管疾病的风险。果糖亦可能增加患糖尿病的风险,因为脂肪肝可能引发胰岛素抗性增加,胰岛素抗性又对引发糖尿病关系极大。

普林斯顿大学今年也有实验研究表明,长期食用高果糖浆会导致体内脂肪非正常成长,尤其集中在腹部。这样的腹部脂肪能提高中风和患心髒病的风险。

剑桥大学的研究还表明果糖会加重“痴呆症”。通过对动物进行实验发现,果糖摄入量与动物大脑中的β-淀粉样蛋白板块的形成有关,该物质在患有阿尔兹海默症人群中很常见。

《美国饮食协会》杂志最近刊发的一项最新研究则指出,人们在饮用果汁过程中,所吸收的大量果糖会增加患直肠癌的几率。专家称,水果本身中富含纤维、维他命C和抗氧化剂等物质,有助于对抗肠癌,但这些物质会在加工过程中都丢失掉,所以建议吃水果尽量不要榨成汁。

英国饮食协会建议,我们每天所喝的果汁量应维持在150毫升。

但每天将果糖的摄入量维持在一个可控範围之下并非易事。如今,不仅果汁中有果糖,从饼干到冰淇淋等各式各样的食品和饮料都能见其蹤影:增加了果糖的压块干粮和饼干,更有嚼头;冰淇淋以及优酪乳饮品中增加了果糖,吃起来更加香滑;冷冻食品中用高果糖浆降低结晶;增加了高果糖浆的烘焙食物,色泽金黄,极其诱人;一罐低脂的水果味优酪乳含有10小勺果糖甜味剂;一罐软饮料所含的果糖更是高达13勺……

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