果糖

果糖

天然糖類
果糖(C6H12O6,Jmol立體圖)是一種簡單的糖(單糖),極易溶于水,在許多食品中存在,和葡萄糖、半乳糖一起構成了血糖的三種主要成份。[1]蜂蜜,樹上的水果,漿果,瓜類,以及一些根類蔬菜如:甜菜,甜土豆,歐洲蘿蔔,洋蔥等含有果糖;通常與蔗糖與葡萄糖在一起形成化合物。果糖也是蔗糖分解的産物,蔗糖是一種雙糖,在消化過程中,由于酶的催化特性而分解為一個葡萄糖和一個果糖。
  • 中文名:果糖
  • 外文名:Fructose
  • 别名:
  • 英文名:fructopyranose
  • 化學式:C6H12O6
  • CAS号:7660-25-5
  • 摩爾質量:180.16
  • 熔點:103~105℃℃
  • 管制類型:不管制
  • 溶解性:易溶

理化性質

CAS号:57-48-7

EINECS号:200-333-3

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

熔點:130℃(dec.)

水溶性:3750g/L(20℃)

密度1.694g/cm3

沸點440.1℃ at 760 mmHg

閃點220℃

蒸氣壓1.36E-09mmHg at 25℃

溶解性3750 g/L(20℃)

結構簡式:CHOH(CHOH)-(C=O)-CHOH(C=O要豎着寫),即

O

||

CH2OH(CHOH)3-C-CH2OH。

什麼是果糖 果糖是水果和花蜜中的一種糖分。在各種天然糖中,果糖的甜度最高,其甜度大約是蔗糖的1.8倍。在蜂蜜中約含49%的果糖。

果糖中含6個碳原子,也是一種單糖,是葡萄糖的同分異構體,它以遊離狀态大量存在于水果的漿汁和蜂蜜中,果糖還能與葡萄糖結合生成蔗糖。純淨的果糖為無色晶體,熔點為103~105℃,它不易結晶,通常為黏稠性液體,易溶于水、乙醇和乙醚。D-果糖是最甜的單糖。

一種提煉自各種水果和谷物,全天然、甜味濃郁的新糖類,因不易導緻高血糖,易産生脂肪堆積而發胖,更不會産生齲齒,而被更多的人們所認識。果糖主要産自天然的水果和谷物之中,具有口感好、甜度高、升糖指數低以及不易導緻齲齒等優點。果糖的甜度是蔗糖的1.8倍,是所有天然糖中甜度最高的糖,所以在同樣的甜味标準下,果糖的攝入量僅為蔗糖的一半。

過去認為使用果糖代替砂糖,在相同甜度下可以減少熱量攝取,其升糖指數也很低,果糖在預防及控制糖尿病上較佳。但此觀點已經遭到反駁。

雖然有一少部分組織(例如精細胞和一些腸細胞)會直接利用果糖,但果糖的最主要代謝是在肝髒。相比食用高葡萄糖飲料而言,在用餐時食用高果糖飲料會導緻胰島素和瘦素(leptin)的水平降低,饑餓激素(Ghrelin)水平升高。研究者發現,由于胰島素和瘦素水平降低和饑餓激素水平升高,大量食用果糖會導緻體重增加。

研究人員發現,大量攝入果糖,可能會通過破壞腸道屏障,引起脂肪肝。

實際上,對于果糖我們并不陌生,大多數水果中均含有果糖。而人類食用果糖的曆史,也是源遠流長。自原始時代起,就有人類食用蜂蜜的記錄,而蜂蜜就是典型的果糖與葡萄糖各占一半的混合糖漿。此後的數千年裡,果糖一直沒有遠離人類的飲食,但由于加工工藝和技術能力的限制,果糖一直沒有大規模的占領人們的餐桌。直到上世紀七十年代,美國一舉突破了生産果糖的技術瓶頸,開始了大規模工業化的生産果糖。

此後,果糖的産量以每年遞增百分之三十的速度迅猛發展。在果糖産量越來越大的同時,其獨特的優點也逐漸顯現。果糖,與傳統的天然糖之間最大的區别就是升糖指數低,即GI值低,GI(Glycemic Index)是反映食物引起人體血糖升高程度的指标。實驗證明,在同等條件下,如果将食用葡萄糖後所産生的血糖升高指數當作100的話,那麼食用果糖後,人體的血糖升高指數僅為23,甚至有的能低至19,而蔗糖則高達65。也就是說,食用果糖後人體血糖的升高程度要遠遠低于其他傳統的天然糖品,也因此,果糖以及相關制品被廣泛應用于糖尿病患者與肝功能不全者的飲食結構中。

其實,果糖之所以升糖指數低,主要是由于果糖在人體内的代謝速度要比葡萄糖和蔗糖等傳統糖都要慢,并且果糖的代謝并不依賴胰島素,而是直接進入人體腸道内被人體所消化利用。所以,果糖的升糖指數才遠遠低于傳統糖,被稱之為“健康糖”。

此外,果糖的口味和甜度也優于傳統糖,不僅自身具有水果香味,并且甜度高,其甜度達到了蔗糖的1.8倍,為天然糖中最甜的糖類。因此,隻需要較少的用量,就可以擁有與其他糖類相同的甜度,進而滿足味覺享受。至于果糖不易導緻齲齒的原因,實際上是因為果糖比較不容易被口腔内的微生物分解和聚合,所以,食用後産生蛀牙的幾率就比葡萄糖或蔗糖等天然糖要小的多。

1.1果糖的來源與結構近年來,随着層析技術的不斷提高和新型儀器的問世,對糖類生物化學的研究獲得了長足的發展。迄今為止,已證實自然界有200多種單糖。大量事實說明,在分子的語言中,單糖如同氨基酸及核酸,可以作為密碼字母,借以拼寫許多天然物質的特異性。

糖是生命和各種運動過程的重要能源。依水解狀況,可将糖分為3類:

(1)凡不能水解成更小分子的糖為單糖;

(2)凡僅能水解成少數(2~10個)單糖分子的糖為寡糖;

(3)可水解為多個單糖分子的糖為多糖。葡萄糖、果糖和半乳糖是對人體最為重要的單糖。果糖存在于水果和蜂蜜中,且幾乎總是與葡萄糖同時存在于植物中,尤以菊科植物為多。從化學結構上看,糖是含有多個羟基的醛類或酮類,分别稱為醛糖和酮糖。葡萄糖為己醛糖,果糖為己酮糖;相似的化學結構決定了二者有一些相似的生化特性。

1.2果糖的代謝特點

(1)果糖主要在肝、腎和小腸中經果糖激酶催化生成1一磷酸果糖。

(2)在體内,果糖可以轉化為葡萄糖或合成糖元;但是葡萄糖和糖元不能逆向轉化為果糖。

(3)因果糖可繞過糖酵解中的限速酶(磷酸果糖激酶),遂在肝髒,果糖的分解速度快于葡萄糖。

(4)果糖代謝的強度取決于果糖濃度,不受胰島素的影響。果糖的服用和吸收不會引起低血糖。

1.3果糖的吸收與生化效應

(1)當果糖與腸粘膜上皮細胞載體蛋白結合後,能順利地被吸收,盡管慢于葡萄糖的吸收,在肝、腎和小腸内被特異性果糖激酶作用而生成1—磷酸果糖。之後,在1—磷酸果糖醛縮酶的催化下生成磷酸二羟丙酮和甘油醛。後者通過甘油醛激酶的磷酸化而生成3—磷酸甘油醛。該産物與磷酸二羟丙酮經糖酵解途徑氧化分解或經糖元異生而合成糖元。

(2)血糖是機體組織器官(特别是神經組織)的主要能源,血糖的高低及恒定與否,影響着組織器官的生理活動。通常,在神經和激素的調節下,糖的分解與合成保持動态平衡,血糖濃度相對恒定。正常空腹血糖為80~120毫克%(folin—吳憲法),實指血中還原總糖,其中主要是葡萄糖,也含有果糖在内。血中果糖濃度的升高對葡萄糖濃度有一定的抑制作用。

(3)果糖入肝後,在特異的1—磷酸果糖醛縮酶的作用下,可迅速轉變成葡萄糖并加入“Cori循環”:果糖在肝内被轉化成葡萄糖→肝糖元→血糖→肌糖元→血乳酸→肝糖元。這一重要循環的存在,有助于機體維系血糖的正常水平;有助于運動中堆積之乳酸的消散和充分利用;有助于機體肝糖元和肌糖元的再合成。

(4)Adopo證實,運動中攝入果糖是有益的。他報告攝入果糖與攝入等量葡萄糖的氧化量相似。若攝入等量混合的果糖和葡萄糖(例如各服50克),其氧化率要比單純攝入100克葡萄糖高21%。原因在于果糖和葡萄糖有各自不同的氧化途徑,相互間競争性較小。

滲透溶解

果糖是單糖,分子較蔗糖小,滲透壓比蔗糖高出一倍,能較快地穿透細胞組織,有利于抑制食品表面微生物生長,防腐性能好。果糖的溶解度高,在水中擴散速度快,難結晶,在20℃時,溶解度為蔗糖的1.9倍,葡萄糖的3.7倍。這對于加工果脯、果醬、水果罐頭、蜜餞等高糖漬食品十分有利,不僅能保留果品的風味本色,還可防止其表面幹涸翻砂,具有較好的保藏效果。

使用特點

果糖在食品中主要是作為甜味劑使用的。

目前世界上廣泛使用的甜味劑有20餘種,可分為以下幾類:

單糖,二糖類,蔗糖,葡萄糖,果糖,麥芽糖,乳糖,木糖等天然糖類;

低聚糖類,主要有低聚異麥芽糖,低聚果糖,低聚半乳糖,乳果糖,低聚木糖,乳酮糖,棉子糖,水蘇糖等;

糖醇類,包括山梨糖醇,麥芽糖醇,甘露醇,乳糖醇,赤藓糖醇,木糖醇等;

化學合成甜味劑,有糖精,甜蜜素,阿斯巴甜,三氯蔗糖等。

這幾類産品都有各自的特點和優勢,也有顯着的不足。這些缺點限制了它們的應用。這些缺點主要有:

單糖,二糖,低聚糖,糖醇類的甜度比較低,達到同等甜度的使用量大;

合成甜味劑甜度很高,但很多産品具有苦澀味和金屬味,味道不純等,需要添加甜味抑制劑和填充劑;

低聚糖類,糖醇類的生物穩定性較差。化學合成甜味劑一般穩定性較好,但也有不令人滿意的地方。如阿斯巴甜不耐高溫及酸性條件,不能用于長時間加熱的焙烤食品,不少甜味劑不能用于酸性食品等;

糖醇類食品吸濕性較大,粘度低,給食品加工帶來影響,無法用在幹燥的固體食品上;

糖醇類不易吸收,攝取過量會引起腹瀉或腸胃不适,如脹氣,疼痛,打嗝等。

合成甜味劑的産品安全性仍受到懷疑,低聚糖類,三氯蔗糖,部分糖醇類産品的價格較高。

相比之下,果糖綜合了幾類甜味劑的優點,是很好的通用性甜味劑。

甜度高,用量少,不需添加特殊助劑(化學合成甜味劑的優點);

其代謝途徑與胰島素無關,人體攝入不會引起血糖及胰島素水平波動(糖醇類,化學甜味劑類的優點);

在肝髒中代謝快,對肝髒具有保護作用合成肝糖元迅速,可改善肝功能,保護肝髒(低聚糖類的優點);

不易發生蛀牙(糖醇類的優點);

天然糖類,綠色安全(糖,糖醇,低聚糖類的優點);

風味口感好(部分糖醇,低聚糖的優點);

果糖還具有很好的甜味協同作用,可同其它甜味劑混合使用。這種協同機制在果糖與其它高甜度化學合成甜味劑白糖的混合使用中顯得更加突出。一方面可使甜味劑甜度大大提高,另一方面可減少或清除糖精鈉或蛋白糖的苦澀味和其它不良後味。

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