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人类喜欢甜味,在几种基本味道之中,“甜”或许是最招人喜欢的了。比如孩子,不需要后天的适应,天生就喜欢甜食。

日常生活中人们所说的糖,几乎默认就是指“蔗糖”。它的地位如此超然,以至于成为了“甜度”的标准——蔗糖的甜度定义为1,如果一种物质稀释两倍之后甜度与蔗糖相当,它的甜度就是2。

但是蔗糖的生产比较受限,不是所有的地方都适合种甘蔗。用甜菜来制糖是一大进步,不但使糖的产量增加,价格也有了下降。因为甜菜制成的糖在化学结构上与蔗糖一致,它委屈地失去了署名权——对于消费者来说,来自这两种植物的糖都叫做“蔗糖”。

不过,甜菜与蔗糖产生的糖依然不足以满足人类的需求。而高果糖浆的出现,大大提高人类满足“甜味”需求的能力。短短几十年,它打入各种食品饮料中,遍及全世界。不过,近年来许多科学研究纷纷报道了对它不利的结果。它到底是一种什么东西?它会像氢化植物油一样,成为“原生态人士们 ”宣扬“现代工业危害人类”的一个例子么?

玉米如何成糖

与甘蔗和甜菜相比,玉米是一种便宜高产、种植范围广泛的农作物。如果能把它转化成糖,就能使糖的产量大大增加。人们对此的尝试大概可以追溯到古代,至今仍有活力的“饴糖”就是一个比较成功的例子。

构成玉米的主要成分是淀粉,淀粉是由葡萄糖连接而成的高分子聚合物。两个葡萄糖分子中,一个提供氢原子,另一个提供氢氧基团,共同失去一个水分子。剩下的部分连接起来,称为“二糖”,而连接的地方就叫做“糖苷键”。连起来的分子还可以继续链接其他的葡萄糖分子,最终构成一个大的淀粉分子。

如果倒过来,把一个水分子分成一个氢原子和一个氢氧基团,分别加到糖苷键的两边,这个糖苷键就断开了。这个过程叫做“水解”。如果把淀粉分子中的糖苷键全部打开,它就变成了葡萄糖。葡萄糖也是甜的,甜度大概是0.7。

不过,水解反应不会轻易发生,所以淀粉不会轻易变成葡萄糖。最初的时候,水解淀粉是通过在酸性条件下加压加热来实现的。但这样的水解所需要的成本比较高,水解也不容易完全。现在,水解淀粉一般通过酶来催化,操作条件温和多了。

酶是能够催化特定反应的蛋白质。水解淀粉的酶称为淀粉酶,在自然界广泛存在——我们的唾液中就有。淀粉酶还有不同的类型,最高效的一种叫做阿尔法淀粉酶。它可以切断淀粉分子中任何部位的糖苷键。其作用的结果,就是把淀粉切割成一个个小片段,每个片段可能含有几个葡萄糖。这样的东西被称为“淀粉糊精”,也还是没有甜味。淀粉酶中的老二叫做贝塔淀粉酶,它能把最头上的两个葡萄糖切下,得到的东西就是传统零食麦芽糖(有的地方叫做“饴糖”)。而现代工业上水解淀粉需要用到的老三伽玛淀粉酶,每次能切下一个葡萄糖。这样,经过伽玛葡萄糖的精雕细琢,淀粉糊精就变成了葡萄糖。

不过,通常的水解反应不会那么完全,得到的是以葡萄糖为主,含有一些麦芽糖以及小分子糊精的混合物,称为“玉米糖浆”。因为以葡萄糖为主,也被叫做“葡萄糖浆”,其实它跟葡萄一点关系也没有。玉米糖浆就是甜的了,但是它的甜味来自于葡萄糖,而葡萄糖本身不够甜,所以不难想象,玉米糖浆的甜度有限。

但是,不甜的玉米毕竟变成了甜的糖浆,所以也有人把玉米糖浆叫做“玉米糖”。玉米糖浆溶解性好,加到食物中还能够增加甜度、软化质地并且保持水分。相对于淀粉来说,也算是一次脱胎换骨的飞跃了。

玉米糖浆到高果糖浆的变身

不过,玉米糖浆的局限也是明显的:不够甜。为了得到足够的甜度,不得不增加用量。而玉米糖浆本身是高热量营养单一的食物成分,对于减肥相当不利,所以玉米糖浆要想有更大的发展,还需要变得“更甜”。

自然界中最甜的单糖是果糖。果糖的分子式和葡萄糖一样,只是其中原子连接方式不同而已。最初的想法也是通过化学反应来转变。这方面也有过不少研究,后来巴克(Sidney Alan Barker)等人还为此获得了一项美国专利。不过,这个在高温和高碱性条件下进行的反应除了得到一些果糖之外,还得到一些人体不能代谢的副产物,以及影响产物颜色和味道的副产物。这些问题使得通过化学反应来“变甜”只有理论上的意义,而没有商业生产的价值。

峰回路转发生在1957年。美国一家玉米产品公司的研究人员理查德•马歇尔(Richard Marshall)等人从一种细菌中得到了一种酶,可以把葡萄糖转化为果糖。他们的发现发表在了当年4月出版的《科学》(Science)杂志上。这样的酶被称为“葡萄糖异构酶”。后来,经过许多人的努力,陆续发现了其他具有同样功能且生产使用更加方便的酶,使得葡萄糖“异构”为果糖的商业化生产成为了可能。1967年,另一家玉米加工公司成功地实现了商业化生产。

这一酶异构反应的价值是显而易见的。首先,它具有特异性,要么转化成果糖,要么保持葡萄糖的“真身”,而不会产生副产物。其次,酶反应的条件很温和,设备也就简单。

果糖的甜度是葡萄糖的两倍多。这样转化而来的产品被叫做“高果糖浆(High Fructose Corn Syrup,简称HFCS)”,也有人把它叫做“葡果糖浆”。高果糖浆中的果糖含量可达90%,不过市场上的产品主要是42%和55%两个版本。它们的甜度比蔗糖要更甜一些,应用于加工食品和饮料的时候加工性能也更加优越。此外,在美国市场上,其价格也比蔗糖还要便宜。于是,高果糖浆迅速占领市场。尤其是 1984年,两大可乐公司开始用高果糖浆代替蔗糖,更大大加速了它的盛行。

(待续)

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19 Responses to “高果糖浆的前世今生(上)”

  1. d_yang说道:

    有幸成为sf

  2. Platinum说道:

    不是已经写过一遍了么 https://songshuhui.net/archives/49410 还打算写几遍啊

    • 云无心说道:

      不好意思,糖的话题我还真要继续发文。除了这篇高果糖浆还有下篇之外,还有一篇专讲麦芽糖的,还有一篇《糖精的风雨百年》(七八千字,大概还得分成几次发)。。。
      引起了您的反感,请绕行即可,于您于我于松鼠会都没有任何损失。这算是提前给您预告一下,免得耽误了您的宝贵时间。

      • 拼音佳佳说道:

        你发糖的,李清晨就发糖尿的,呵呵...哦,对了,内分泌有另一个专栏作者,他研究的更多.

  3. 疯和尚说道:

    问一下云老大,蔗糖甜度与其他甜味剂的甜度评定,靠的是人舌头还是仪器??总听说某某甜味剂,甜度是蔗糖多少多少倍,但是真用的时候,却并不觉得替代甜味剂比蔗糖更甜。

  4. te说道:

    那个下...还有没有出来
    ...我又被那个您可能也喜欢给骗了

  5. 强弩说道:

    云大又挖坑了......

  6. diesirae说道:

    小时候一直以为葡萄糖是从葡萄提炼的……

  7. senare说道:

    难怪现在的甜食越来越难吃了,恶甜~~
    食品工业有时候做的就是暴殄天物的事情。

  8. worldly_guest说道:

    学习中

  9. lucky.qiu说道:

    云大能说下这几种糖的热量问题么?

  10. 南川木菠萝说道:

    等填坑···
    同楼上问,不过按我的理解,都一样的···

  11. 说道:

    关注关注,请平坑。

  12. yourvery说道:

    那幅葡萄糖、果糖分子式的照片是不是有问题啊,好像多了CH2OH

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