第十七章糖类的食品性质与功能 糖类与食品的加工和贮藏,关系十分密切,如还原糖能使食品变褐;食品能保持有粘弹性是由于含有淀粉 与果胶等;至于食品中所具有的甜味,大部分也是由于糖类引起的 节单糖与低聚糖的食品性质与功能 物理性质与功能 (一)亲水性 单糖和低聚糖类强的亲水性是其基本和最有用的物理性质之一。糖类的羟基通过氢键与水分子相互作用 导致糖类及其许多聚合物的溶剂化和(或)增溶作用。 1、结构与吸湿性 糖类的结构对水的结合速度与数量具有重要影响(表17-1) 表17-1糖在潮湿空气中吸收的水分(%,20℃) 相对湿度与时间60%,1h 60%,9天 100%,25天 D-葡萄糖 0.07 14.5 D-果糖 0.28 0.63 73. 蔗糖 麦芽糖无水 7.0 麦芽糖水化物 5.05 乳糖,无水 乳糖,水化 5.05 5.1 D-果糖的吸湿性比D-葡萄糖强得多,尽管两者具有相冋数量的游离羟基。在相对湿度为100%时,蔗糖和 麦芽糖结合相同数量的水,但是异构乳糖的吸湿性则小得多。蔗糖和麦芽糖的水化物在饱和温度条件下形成稳 定的结晶结构,不易再从周围环境中吸附水分。事实上,结晶完好的糖不易潮解,因为糖的大多数氢键部位已 经参与形成糖-糖-氢键。吸湿性大小比较如下: 果糖>髙转化糖>低转化和中度转化的淀粉糖>无水葡萄糖>蔗糖>葡萄糖>乳糖 2、纯度与吸湿性 不纯的糖或糖浆比纯糖的吸湿性强,并且吸湿的速度也快。甚至当杂质是糖的端基异构体时,这个性质也 是明显的。当存在少量的低聚糖时,例如在商品玉米糖浆中存在麦芽低聚糖时,这个性质就更加明显。杂质的 作用是干扰定向的分子间力,主要是指糖分子间形成的氢键,于是,糖的羟基能更有效地同周围的水形成氢键。 结合水的能力和控制食品水分活度是糖类最重要的性质之一。结合水的能力常被称为湿润性。限制水进入 食品或者将水控制在食品中,这要取决于特定的产品。例如在糖果糕点的生产上硬糖果要求吸湿性低,以避免 吸收水分而溶化,所以采用低转化或中转化的淀粉糖浆作为生产原料;糕饼表层的糖霜在包装后不应当变成结 块,需要采用吸水能力有限的糖,例如乳糖或麦芽糖。在其他情况下,控制水分活度,特别是避免水分损失是 极其重要的:糖果与焙烤食品就需要加入吸湿性较强的糖,例如玉米糖浆、高果糖玉米糖浆或转化糖 (二)持味护色性 在许多食品中,特别是通过喷雾干燥、冷冻干燥除去水分的食品种类,糖类对于保持颜色和挥发风味组分 是重要的。这时,糖-水相互作用移向糖-风味物相互作用: 糖-水+风味物= 糖-风味物+水 挥发性物质包括大量的羰基(醛和酮)和羧酸衍生物(主要是酯),通过二糖比通过单糖更能有效地保留在食物 中。二糖与较大的低聚糖也是风味物的有效结合剂。环糊精( Schardinger糊精)由于能形成包合物结构,所以 能非常有效地捕集风味物与其他的小分子(图17-1)
第十七章 糖类的食品性质与功能 糖类与食品的加工和贮藏，关系十分密切，如还原糖能使食品变褐；食品能保持有粘弹性是由于含有淀粉 与果胶等；至于食品中所具有的甜味，大部分也是由于糖类引起的。 第一节 单糖与低聚糖的食品性质与功能 一、物理性质与功能 （一）亲水性 单糖和低聚糖类强的亲水性是其基本和最有用的物理性质之一。糖类的羟基通过氢键与水分子相互作用， 导致糖类及其许多聚合物的溶剂化和(或)增溶作用。 1、结构与吸湿性 糖类的结构对水的结合速度与数量具有重要影响（表 17-1） 表 17-1 糖在潮湿空气中吸收的水分 （％，20℃） 相对湿度与时间 60％，1h 60％，9 天 100％，25 天 D-葡萄糖 0.07 0.07 14.5 D-果糖 0.28 0.63 73.4 蔗糖 0.04 0.04 18.4 麦芽糖,无水 0.08 7.0 18.4 麦芽糖,水化物 5.05 5.0 — 乳糖,无水 0.54 1.2 1.4 乳糖,水化 5.05 5.1 — D-果糖的吸湿性比 D-葡萄糖强得多，尽管两者具有相同数量的游离羟基。在相对湿度为 100％时，蔗糖和 麦芽糖结合相同数量的水，但是异构乳糖的吸湿性则小得多。蔗糖和麦芽糖的水化物在饱和温度条件下形成稳 定的结晶结构，不易再从周围环境中吸附水分。事实上，结晶完好的糖不易潮解，因为糖的大多数氢键部位已 经参与形成糖-糖-氢键。吸湿性大小比较如下： 果糖>高转化糖>低转化和中度转化的淀粉糖>无水葡萄糖>蔗糖>葡萄糖>乳糖 2、纯度与吸湿性 不纯的糖或糖浆比纯糖的吸湿性强，并且吸湿的速度也快。甚至当杂质是糖的端基异构体时，这个性质也 是明显的。当存在少量的低聚糖时，例如在商品玉米糖浆中存在麦芽低聚糖时，这个性质就更加明显。杂质的 作用是干扰定向的分子间力，主要是指糖分子间形成的氢键，于是，糖的羟基能更有效地同周围的水形成氢键。 结合水的能力和控制食品水分活度是糖类最重要的性质之一。结合水的能力常被称为湿润性。限制水进入 食品或者将水控制在食品中，这要取决于特定的产品。例如在糖果糕点的生产上硬糖果要求吸湿性低，以避免 吸收水分而溶化，所以采用低转化或中转化的淀粉糖浆作为生产原料；糕饼表层的糖霜在包装后不应当变成结 块，需要采用吸水能力有限的糖，例如乳糖或麦芽糖。在其他情况下，控制水分活度，特别是避免水分损失是 极其重要的；糖果与焙烤食品就需要加入吸湿性较强的糖，例如玉米糖浆、高果糖玉米糖浆或转化糖。 （二）持味护色性 在许多食品中，特别是通过喷雾干燥、冷冻干燥除去水分的食品种类，糖类对于保持颜色和挥发风味组分 是重要的。这时，糖-水相互作用移向糖-风味物相互作用： 糖-水+风味物 糖-风味物+水 挥发性物质包括大量的羰基(醛和酮)和羧酸衍生物(主要是酯），通过二糖比通过单糖更能有效地保留在食物 中。二糖与较大的低聚糖也是风味物的有效结合剂。环糊精（Schardinger 糊精）由于能形成包合物结构，所以 能非常有效地捕集风味物与其他的小分子(图 17-1）。 289
HOH,C CH,OH HOH,C 图171环六糊精的结构(aCD) 环状糊精的结构为环状,由D葡萄糖以α-14苷键连结,聚合度为6,7或8个葡萄糖,依次称为α-,阝,γ 环糊精。环内侧在性质上相对地比外侧憎水,当溶液中同时有亲水性物质和憎水性物质存在时,憎水性物质能 被环内侧的憎水基吸附。因而环糊精能对油脂起乳化作用;对挥发性的芳香物质有留香作用;对易氧化和易光 解物质有保护作用:;对食品的色、香、味也具有保护作用 较大的糖类分子也是风味物的有效固定剂,如广泛使用的阿拉伯胶。阿拉伯胶能在风味物粒子周围形成 层厚膜,阻止其吸潮、因蒸发而造成的损失以及化学氧化。阿拉伯胶和明胶混合物被用于微胶囊包封技术中, 在柠檬、酸柠檬、桔子和可口可乐的乳状液中,阿拉伯胶则作为风味乳化剂使用。 (三)甜味 甜味是糖的重要性质,甜味高低,称为甜度。表17-2列出了一些糖和糖醇的相对甜度(以蔗糖甜度为100)。 优质糖应具备甜味纯正,反应快,很快达到最高甜度,甜度高低适当,甜味消失迅速等特征。糖类的甜味依其 结构、构型和物理形态而变 糖醇已被作为甜味剂使用。有些糖醇在甜味、减少热量和(或)无热量这几方面优于其母体糖 表17-2糖及糖醇的相对甜度 (W/W,%) 溶液相对甜度结晶相对甜度 糖醇 溶液相对甜度 β-D果糖 l00~175 木糖醇 蔗糖 山梨醇 aD葡萄糖 40~79 半乳糖醇 β-D葡萄糖 甘露糖醇 -D半乳糖 乳糖醇 β-D半乳糖 aD甘露糖 β-D甘露糖 苦味 乳糖 β-D乳糖 β-D麦芽糖 46~52 棉籽糖 淀粉糖 10 (四)褐变风味 糖的非酶褐变反应除了产生颜色很深的类黑精色素外,还形成各种挥发性的风味物。这些挥发性物质常决 定着热加工食品的不同风味。 对风味起作用的褐变产物本身就可能具有特殊的风味和(或)能力增加其他的风味,焦糖化产物麦芽酚和乙基 麦芽酚就是这种双功能的例子。这类化合物具有强烈的焦糖气味,同时也是甜味增强剂。麦芽酚将蔗糖甜味可
O O O O O O O O O O O O OH OH HO OH OH HOH2C OH CH2OH CH2OH CH2OH HOH2C HOH2C 图17-1 环六糊精的结构(α -CD) 环状糊精的结构为环状，由 D-葡萄糖以 α-1,4 苷键连结，聚合度为 6,7 或 8 个葡萄糖，依次称为 α-，β-，γ- 环糊精。环内侧在性质上相对地比外侧憎水，当溶液中同时有亲水性物质和憎水性物质存在时，憎水性物质能 被环内侧的憎水基吸附。因而环糊精能对油脂起乳化作用；对挥发性的芳香物质有留香作用；对易氧化和易光 解物质有保护作用；对食品的色、香、味也具有保护作用。 较大的糖类分子也是风味物的有效固定剂，如广泛使用的阿拉伯胶。阿拉伯胶能在风味物粒子周围形成一 层厚膜，阻止其吸潮、因蒸发而造成的损失以及化学氧化。阿拉伯胶和明胶混合物被用于微胶囊包封技术中， 在柠檬、酸柠檬、桔子和可口可乐的乳状液中，阿拉伯胶则作为风味乳化剂使用。 （三）甜味 甜味是糖的重要性质，甜味高低，称为甜度。表 17-2 列出了一些糖和糖醇的相对甜度（以蔗糖甜度为 100）。 优质糖应具备甜味纯正，反应快，很快达到最高甜度，甜度高低适当，甜味消失迅速等特征。糖类的甜味依其 结构、构型和物理形态而变。 糖醇已被作为甜味剂使用。有些糖醇在甜味、减少热量和(或)无热量这几方面优于其母体糖。 表 17-2 糖及糖醇的相对甜度 （W／W，％） 糖 溶液相对甜度 结晶相对甜度 糖醇 溶液相对甜度 β-D 果糖 100～175 180 木糖醇 90 蔗糖 100 100 山梨醇 63 α-D 葡萄糖 40～79 74 半乳糖醇 58 β-D 葡萄糖 — 82 甘露糖醇 68 α-D 半乳糖 27 32 乳糖醇 35 β-D 半乳糖 — 21 α-D 甘露糖 59 32 β-D 甘露糖 苦味 苦味 α-D 乳糖 16～38 16 β-D 乳糖 48 32 β-D 麦芽糖 46～52 — 棉籽糖 23 1 淀粉糖 — 10 （四）褐变风味 糖的非酶褐变反应除了产生颜色很深的类黑精色素外，还形成各种挥发性的风味物。这些挥发性物质常决 定着热加工食品的不同风味。 对风味起作用的褐变产物本身就可能具有特殊的风味和(或)能力增加其他的风味，焦糖化产物麦芽酚和乙基 麦芽酚就是这种双功能的例子。这类化合物具有强烈的焦糖气味，同时也是甜味增强剂。麦芽酚将蔗糖甜味可 290
检测的临界浓度值降低到正常值的一半。此外,麦芽酚能影响质构和产生一种较为“温和”的感觉。而异麦芽 酚作为甜味强化剂时,所产生的效果相当于麦芽酚的6倍。糖的热分解产物并不限于吡喃与呋喃,还包括呋喃 酮、内酯、羰基、酸与酮。这些化合物的风味气味的加和使一些食品具有特殊的香味 OH OH C-CH o CH2CH3 麦芽酚 异麦芽酚 乙基麦芽酚 当褐变涉及到糖-胺反应时,也能产生挥发性的风味物质,这些产物主要是吡啶、吡嗪、咪唑和吡咯 (五)溶解度 各种糖都能溶于水中,但溶解度不同。果糖的溶解度最高,其次是蔗糖、葡萄糖、乳糖等。各种糖的溶解 度,随温度升高而增大,如表17-3所示 表17-3糖的溶解度 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 糖浓度溶解度浓度溶解度浓度「溶解度浓度溶解度 (%)(g90水)(%)(g0g水)(%)|(g1og水)(%)(90水) 果糖78943747881.54441.70 3453863866366558 蔗糖6660199468.8 214.3 70.01 2334 72.04 576 葡萄糖467187675464120466189162.38709124376 葡萄糖的溶解度较低,在室温下浓度约为50%,浓度过髙时,会有结晶析出。浓度为50%的葡萄糖溶液, 其渗透压还不足以抑制微生物生长,贮藏性差。工业上贮存葡萄糖溶液一般是在较高的温度贮存较高浓度的溶 液。如在55℃时浓度为70%的葡萄糖不会结晶析出,贮存性较好。在淀粉糖浆中为了防止葡萄糖结晶析岀 般控制葡萄糖含量在42%(干物计)以下 α-葡萄糖在水中的溶解速度比蔗糖慢很多,但不同葡萄糖异构体之间也存在差别。设蔗糖的溶解速度为1., 无水β葡萄糖、无水α-葡萄糖和含水α-葡萄糖的溶解速度分别为140,0:5和0.35。用喷雾干燥法制造的全糖 为α-和β-两种葡萄糖异构体,溶解速度与蔗糖相似。 果汁和蜜饯类食品利用糖作为保存剂,需要糖具有高溶解度,因为只有糖浓度在70%以上才能抑制酵母 霉菌生长。在20℃,蔗糖最高浓度只有66%,不能达到这种要求。淀粉糖浆最高浓度约80%,具有较好的食 品保存性能,也可与蔗糖混合使用。在20℃,葡萄糖最高浓度约50%,这种浓度保存性能差。果葡糖浆的浓度 因其果糖含量不同而异,果糖含量为4260%和90%时其浓度分别为丌1.77%和80%,这是因为葡萄糖的溶解度 低,而果糖的溶解度高的关系。因此,果葡糖浆中果糖含量高,其保存性能比较好。 (六)结晶性 蔗糖易结 很大。如在一定真空度下结晶,可获单晶糖。葡萄糖也易结晶,但晶体细小。果糖和转 化糖较难于结晶。淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物,不能结晶,并能防止蔗糖结晶。在糖果制造时 要应用糖结晶性质上的差别。例如,生产硬糖果不能单独用蔗糖。若单独使用蔗糖,熬煮到水分在3%以下经 冷却后,蔗糖就会结晶、碎裂,不能得到坚韧、透明的产品。传统制造硬糖果的方法是加有机酸,在熬糖过程 中使一部分蔗糖水解成转化糖(约10%~15%),以防止蔗糖结晶。现在制造硬糖果的方法是添加适量淀粉糖浆 (葡萄糖值42),工艺简单,效果较好,用量一般为30%~40%。淀粉糖浆不含果糖,吸潮性较转化糖低,糖果 保存性较好。淀粉糖浆含有糊精,能増加糖果的韧性、强度和粘性,使糖果不易碎裂。淀粉糖浆的甜度较低, 起冲淡蔗糖甜度的作用,使产品甜味温和,更加可口。但淀粉糖浆的用量不能过多,如果产品中糊精含量过多 则韧性过强,影响糖果的脆性。在-23℃低温情况下,蔗糖能结晶成含水晶体:C12H2O1r25H2O和C12H2On35H2O 这种含水晶体聚合成球形。故在冷冻食品生产中,为避免生成含水蔗糖晶体,可用淀粉糖浆代替一部分蔗糖。 (七)渗透压
检测的临界浓度值降低到正常值的一半。此外，麦芽酚能影响质构和产生一种较为“温和”的感觉。而异麦芽 酚作为甜味强化剂时，所产生的效果相当于麦芽酚的 6 倍。糖的热分解产物并不限于吡喃与呋喃，还包括呋喃 酮、内酯、羰基、酸与酮。这些化合物的风味气味的加和使一些食品具有特殊的香味。 O O CH3 OH O OH C O CH3 O O CH2CH3 OH 麦芽酚 异麦芽酚 乙基麦芽酚 当褐变涉及到糖-胺反应时，也能产生挥发性的风味物质，这些产物主要是吡啶、吡嗪、咪唑和吡咯。 （五）溶解度 各种糖都能溶于水中，但溶解度不同。果糖的溶解度最高，其次是蔗糖、葡萄糖、乳糖等。各种糖的溶解 度，随温度升高而增大，如表 17-3 所示。 表 17-3 糖的溶解度 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 糖 浓度 （％） 溶解度 （g/100g 水） 浓度 （％） 溶解度 （g/100g 水） 浓度 （％） 溶解度 （g/100g 水） 浓度 （％） 溶解度 （g/100g水） 果 糖 78.94 374.78 81.54 441.70 84.34 538.63 86.63 665.58 蔗 糖 66.60 199.4 68.18 214.3 70.01 233.4 72.04 257.6 葡萄糖 46.71 87.67 54.64 120.46 61.89 162.38 70.91 243.76 葡萄糖的溶解度较低，在室温下浓度约为 50％，浓度过高时，会有结晶析出。浓度为 50％的葡萄糖溶液， 其渗透压还不足以抑制微生物生长，贮藏性差。工业上贮存葡萄糖溶液一般是在较高的温度贮存较高浓度的溶 液。如在 55℃时浓度为 70％的葡萄糖不会结晶析出，贮存性较好。在淀粉糖浆中为了防止葡萄糖结晶析出，一 般控制葡萄糖含量在 42％（干物计）以下。 α-葡萄糖在水中的溶解速度比蔗糖慢很多，但不同葡萄糖异构体之间也存在差别。设蔗糖的溶解速度为 1.0， 无水 β-葡萄糖、无水 α-葡萄糖和含水 α-葡萄糖的溶解速度分别为 1.40，0.55 和 0.35。用喷雾干燥法制造的全糖 为 α-和 β-两种葡萄糖异构体，溶解速度与蔗糖相似。 果汁和蜜饯类食品利用糖作为保存剂，需要糖具有高溶解度，因为只有糖浓度在 70％以上才能抑制酵母、 霉菌生长。在 20℃，蔗糖最高浓度只有 66％，不能达到这种要求。淀粉糖浆最高浓度约 80％，具有较好的食 品保存性能，也可与蔗糖混合使用。在 20℃，葡萄糖最高浓度约 50％，这种浓度保存性能差。果葡糖浆的浓度 因其果糖含量不同而异，果糖含量为 42.60％和 90％时其浓度分别为 71.77％和 80％，这是因为葡萄糖的溶解度 低，而果糖的溶解度高的关系。因此，果葡糖浆中果糖含量高，其保存性能比较好。 （六）结晶性 蔗糖易结晶，晶体很大。如在一定真空度下结晶，可获单晶糖。葡萄糖也易结晶，但晶体细小。果糖和转 化糖较难于结晶。淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并能防止蔗糖结晶。在糖果制造时， 要应用糖结晶性质上的差别。例如，生产硬糖果不能单独用蔗糖。若单独使用蔗糖，熬煮到水分在 3％以下经 冷却后，蔗糖就会结晶、碎裂，不能得到坚韧、透明的产品。传统制造硬糖果的方法是加有机酸，在熬糖过程 中使一部分蔗糖水解成转化糖(约 10％～15％），以防止蔗糖结晶。现在制造硬糖果的方法是添加适量淀粉糖浆 (葡萄糖值 42），工艺简单，效果较好，用量一般为 30％～40％。淀粉糖浆不含果糖，吸潮性较转化糖低，糖果 保存性较好。淀粉糖浆含有糊精，能增加糖果的韧性、强度和粘性，使糖果不易碎裂。淀粉糖浆的甜度较低， 起冲淡蔗糖甜度的作用，使产品甜味温和，更加可口。但淀粉糖浆的用量不能过多，如果产品中糊精含量过多， 则韧性过强，影响糖果的脆性。在-23℃低温情况下，蔗糖能结晶成含水晶体：C12H22O11·25H2O和C12H22O11·35H2O。 这种含水晶体聚合成球形。故在冷冻食品生产中，为避免生成含水蔗糖晶体，可用淀粉糖浆代替一部分蔗糖。 (七)渗透压 291
在相同浓度下,溶液的相对分子质量愈小,分子数目愈多,渗透压力愈大。渗透压愈高的糖对食品保 存效果愈妤。35%~45%葡萄糖溶液对败坏食品的链球菌具有较强的抑制作用,抑制效果相当于50%~60 %蔗糖溶液。 糖液的渗透压对于抑制不同微生物的生长是有差别的。50%蔗糖溶液能抑制一般酵母的生长,但抑制 细菌和霉菌的生长,则分别需要65%和80%的浓度,有些酵母菌和霉菌能耐高浓度糖液。例如,有时蜂 蜜也会变质,就是由于耐高渗透压酵母作用的结果。果葡糖浆的糖分组成为葡萄糖和果糖,滲透压较高, 不易因染菌而败坏。 (八)粘度 葡萄糖和果糖的粘度较蔗糖低,淀粉糖浆的粘度较髙,淀粉糖浆的粘度随转化程度増高而降低。用酸 法和酸酶法生产的淀粉糖浆,因为糖分组成有差别,所以粘度也不同。 葡萄糖的粘度随着温度升高而增大,而蔗糖的粘度则随着温度升高而减小。 在食品生产中,可借调节糖的粘度来提高食品的稠度和可口性,例如水果罐头、果汁饮料和食用糖浆 中应用淀粉糖浆可増加粘稠感;雪糕之类冷饮食品中使用淀粉糖浆,特别是低转化糖浆,能提髙粘稠性, 更为可口 (九)冰点降低 糖溶液冰点降低的程度取决于它的浓度和糖的相对分子质量大小,溶液浓度高,相对分子质量小,冰 点降低得多。葡萄糖冰点降低的程度高于蔗糖,淀粉糖浆冰点降低的程度因转化程度而不同,转化程度増 高,冰点降低得多。因为淀粉糖浆是多种糖的混合物,平均相对分子质量随转化程度増髙而降低。葡萄糖 值36、42和62糖浆的平均相对分子质量分别为:543,430和296 生产雪糕类冰冻食品,混合使用淀粉糖浆和蔗糖,冰点较单用蔗糖小。使用低转化度淀粉糖浆的效果 更好,冰点降低小能够节约电能,应用低转化度淀粉糖浆还有促进冰晶颗粒细腻、粘稠度高、甜味温和等 效果,使雪糕更为可口。 (十)抗氧化性 糖溶液具有抗氧化性,有利于保持水果的风味、颜色和维生素C,不致因氧化反应而发生变化,这是 因为氧气在糖溶液中的溶解量较水溶液中低很多的缘故。如在20℃,60%蔗糖溶液中溶解氧的量仅为水溶 液中的1/6左右。葡萄糖、果糖和淀粉糖浆都具有相似的抗氧化性。应用这些糖溶液(因糖浓度、pH和其 他条件的不同)可使维生素C的氧化反应降低10%~90% (十一)代谢性质 胰岛素控制血液葡萄糖浓度,但对糖代谢无制约作用。能量与葡萄糖相冋的糖有:果糖、山梨醇和木糖 醇,因而可应用于糖尿病人的食品中。口腔细菌能作用于蔗糖,因此易于龋齿,而果糖和木糖醇则不能被 口腔细菌利用。 (十二)发酵性 酵母能发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖,但不能发酵较大分子的低聚糖、糊精。例如,葡麦糖浆的 发酵糖含量随转化程度的升高而升高,生产面包类发酵食品以使用高转化糖浆为宜 、化学性质与功能 (一)水解反应 食品糖类的水解受许多因素的影响,包括pH、温度、端基异构体的构型和糖环的大小。糖类的水解 对一些食品加工或保藏具有重要影响,如引起颜色变化等。 糖苷键在酸性介质中比在碱性介质中易于裂解,在碱性介质中糖类是相当稳定的。由于对酸的敏感性, 随着温度增加,糖苷在酸性食品中的水解速度显著地增加。 受空间位阻效应等因素的影响端基异构体对水解反应的速度也有重要影响,β-D糖苷水解略慢于aD 端基异构体。 在食品加工过程中,必须考虑蔗糖对水解反应的不稳定性。在加热时,例如焦糖化或生产糖果时,少
292 在相同浓度下，溶液的相对分子质量愈小，分子数目愈多，渗透压力愈大。渗透压愈高的糖对食品保 存效果愈好。35％～45％葡萄糖溶液对败坏食品的链球菌具有较强的抑制作用，抑制效果相当于 50％～60 ％蔗糖溶液。 糖液的渗透压对于抑制不同微生物的生长是有差别的。50％蔗糖溶液能抑制一般酵母的生长，但抑制 细菌和霉菌的生长，则分别需要 65％和 80％的浓度，有些酵母菌和霉菌能耐高浓度糖液。例如，有时蜂 蜜也会变质，就是由于耐高渗透压酵母作用的结果。果葡糖浆的糖分组成为葡萄糖和果糖，渗透压较高， 不易因染菌而败坏。 (八)粘度 葡萄糖和果糖的粘度较蔗糖低，淀粉糖浆的粘度较高，淀粉糖浆的粘度随转化程度增高而降低。用酸 法和酸酶法生产的淀粉糖浆，因为糖分组成有差别，所以粘度也不同。 葡萄糖的粘度随着温度升高而增大，而蔗糖的粘度则随着温度升高而减小。 在食品生产中，可借调节糖的粘度来提高食品的稠度和可口性，例如水果罐头、果汁饮料和食用糖浆 中应用淀粉糖浆可增加粘稠感；雪糕之类冷饮食品中使用淀粉糖浆，特别是低转化糖浆，能提高粘稠性， 更为可口。 (九)冰点降低 糖溶液冰点降低的程度取决于它的浓度和糖的相对分子质量大小，溶液浓度高，相对分子质量小，冰 点降低得多。葡萄糖冰点降低的程度高于蔗糖，淀粉糖浆冰点降低的程度因转化程度而不同，转化程度增 高，冰点降低得多。因为淀粉糖浆是多种糖的混合物，平均相对分子质量随转化程度增高而降低。葡萄糖 值 36、42 和 62 糖浆的平均相对分子质量分别为：543，430 和 296。 生产雪糕类冰冻食品，混合使用淀粉糖浆和蔗糖，冰点较单用蔗糖小。使用低转化度淀粉糖浆的效果 更好，冰点降低小能够节约电能，应用低转化度淀粉糖浆还有促进冰晶颗粒细腻、粘稠度高、甜味温和等 效果，使雪糕更为可口。 (十)抗氧化性 糖溶液具有抗氧化性，有利于保持水果的风味、颜色和维生素 C，不致因氧化反应而发生变化，这是 因为氧气在糖溶液中的溶解量较水溶液中低很多的缘故。如在 20℃，60％蔗糖溶液中溶解氧的量仅为水溶 液中的 1/6 左右。葡萄糖、果糖和淀粉糖浆都具有相似的抗氧化性。应用这些糖溶液(因糖浓度、pH 和其 他条件的不同)可使维生素 C 的氧化反应降低 10%～90%。 (十一)代谢性质 胰岛素控制血液葡萄糖浓度,但对糖代谢无制约作用。能量与葡萄糖相同的糖有：果糖、山梨醇和木糖 醇，因而可应用于糖尿病人的食品中。口腔细菌能作用于蔗糖，因此易于龋齿，而果糖和木糖醇则不能被 口腔细菌利用。 (十二)发酵性 酵母能发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖，但不能发酵较大分子的低聚糖、糊精。例如，葡麦糖浆的 发酵糖含量随转化程度的升高而升高，生产面包类发酵食品以使用高转化糖浆为宜。 二、化学性质与功能 (一)水解反应 食品糖类的水解受许多因素的影响，包括 pH、温度、端基异构体的构型和糖环的大小。糖类的水解 对一些食品加工或保藏具有重要影响，如引起颜色变化等。 糖苷键在酸性介质中比在碱性介质中易于裂解，在碱性介质中糖类是相当稳定的。由于对酸的敏感性， 随着温度增加，糖苷在酸性食品中的水解速度显著地增加。 受空间位阻效应等因素的影响,端基异构体对水解反应的速度也有重要影响，β-D-糖苷水解略慢于 α-D 端基异构体。 在食品加工过程中，必须考虑蔗糖对水解反应的不稳定性。在加热时，例如焦糖化或生产糖果时，少
量的食品酸或高温都能引起蔗糖的水解,生成D-葡萄糖和果糖。这些还原糖经脱水反应最终产生期望的或 不期望的特殊的气味与颜色,当蛋白质存在时,由于 Maillard反应而部分地失去其营养价值 (二)互变异构反应 单糖,特别是还原糖,一般是以环式结构存在,但少量存在的开链形式是进行某些反应所必需的结构 如环大小的转变、变旋作用和烯醇化作用等,糖均以开链形式参入。酸或碱是提高变旋速度的有效催化剂 但酸或碱的量如果超过了使还原糖变旋所需要的量,那么就会产生互变异构反应。 由于果糖的甜度超过葡萄糖1倍,故可利用异构化反应,以碱性物质处理葡萄糖溶液或淀粉糖浆,使 部分葡萄糖转变成果糖,以提高其甜度,这种糖液称为果葡糖浆。但是用稀碱进行异构化,转化率较低, 只有21%~27%,糖分约损失10%~15%,同时还生成有色的副产物,影响颜色和风味,精制也较困难 所以工业上未采用。异构酶能催化葡萄糖发生异构化反应而转变成果糖,无碱性催化的缺点,是工业生产 果葡糖浆的方法。 (三)脱水与热降解 糖的脱水与热降解是食品加工中的重要反应。可由酸或碱催化,在这类反应中,有许多是属于β消去 类型。戊糖产生2-糠醛作为脱水反应的主要产物,己糖产生5-羟甲基-2-糠醛(HMF)和其他产物,如2-羟基 乙酰呋喃和异麦芽酚。这些初级脱水产物的碳链的断裂又产生其他的化学物质,如乙酰丙酸、甲酸、丙酮 醇、3-羟基-2-丁酮、乳酸、丙酮酸和乙酸。某些分解产物具有极强的气味。高温可加速这些反应。如在热 加工的水果汁中产生了2-呋喃甲醛和HMF 在加热时糖产生了两类反应,在一类反应中,C-C键没有断裂。如熔化、醛糖-酮糖异构化以及分子 间与分子内脱水时,产生端基异构化 a或BD-葡萄糖一格化一a/阝平衡 在另一类反应中,C—C键发生断裂。对于较复杂的糖类,会产生葡萄糖基转移作用。即(1-→4-α-D 连接糖基的数量随热裂时间而减少,(1→6a-或BD甚至(1→2)-D-连接方式伴随着产生 在加工一些食品时,特别是在干热D葡萄糖或含有D-葡萄糖的聚合物时,有相当数量的脱水糖生成。 些常见的产物如图172。 HO 1,5-脱水-β-吡喃葡萄糖16-脱水-阝-呋喃葡萄糖左旋葡萄糖烯酮 4,3,6-二吡喃葡萄糖 图17-2葡萄糖或含有葡萄糖的聚合物的热解产物 在C-C链断裂的热反应中产生的初级产物有挥发性酸、醛、酮、二酮、呋喃、醇、CO以及CO2等。 (四)焦糖化反应 直接加热糖类,特别是糖和糖浆,会产生一组称为“焦糖化”的复杂反应。少量的酸和某些盐可以加速 此反应。温和的热解可引起端基异构体的转变及环大小的改变。如果有糖苷键存在,还会引起糖苷键的断 裂,并形成新的糖苷键。然而大多数的热解引起脱水,生成内酐环,如左旋葡聚糖,或者把双键引入糖环, 后者产生不饱和环中间物,如呋喃。共轭双键吸收光,并产生颜色。在不饱和环体系中,常发生缩合,使 环体系聚合化,产生良好的颜色和风味。催化剂加速反应使反应产物具有特定类型的焦糖色、溶解性和酸 性 通常用蔗糖制造焦糖色素与风味物。将蔗糖溶液和酸或酸性铵盐一起加热以产生各种不同的产品用于 食品、糖果和饮料。商业上生产三种类型的焦糖色素,生产量最大的是耐酸焦糖色素,由NH4HSO3催化产 生,用于可乐类饮料。另一种是啤酒用焦糖色素,它的生产方法是加热含铵离子的蔗糖溶液。第三种是焙 烤食品用焦糖色素,是直接热解蔗糖而产生的焦糖色素。 焦糖色素含有不同酸性的羟基、羰基、羧基、烯醇基和酚羟基。随着温度与pH的增加,反应速度加快, pH8.0时的反应速度是pH59时的10倍。在没有缓冲盐存在的情况下,生成了大量的腐殖质,腐殖质具有
量的食品酸或高温都能引起蔗糖的水解，生成 D-葡萄糖和果糖。这些还原糖经脱水反应最终产生期望的或 不期望的特殊的气味与颜色，当蛋白质存在时，由于 Maillard 反应而部分地失去其营养价值。 (二)互变异构反应 单糖，特别是还原糖，一般是以环式结构存在，但少量存在的开链形式是进行某些反应所必需的结构， 如环大小的转变、变旋作用和烯醇化作用等，糖均以开链形式参入。酸或碱是提高变旋速度的有效催化剂， 但酸或碱的量如果超过了使还原糖变旋所需要的量，那么就会产生互变异构反应。 由于果糖的甜度超过葡萄糖 1 倍，故可利用异构化反应，以碱性物质处理葡萄糖溶液或淀粉糖浆，使 一部分葡萄糖转变成果糖，以提高其甜度，这种糖液称为果葡糖浆。但是用稀碱进行异构化，转化率较低， 只有 21％～27％，糖分约损失 10％～15％，同时还生成有色的副产物，影响颜色和风味，精制也较困难， 所以工业上未采用。异构酶能催化葡萄糖发生异构化反应而转变成果糖，无碱性催化的缺点，是工业生产 果葡糖浆的方法。 (三)脱水与热降解 糖的脱水与热降解是食品加工中的重要反应。可由酸或碱催化，在这类反应中，有许多是属于 β-消去 类型。戊糖产生 2-糠醛作为脱水反应的主要产物，己糖产生 5-羟甲基-2-糠醛(HMF)和其他产物，如 2-羟基 乙酰呋喃和异麦芽酚。这些初级脱水产物的碳链的断裂又产生其他的化学物质，如乙酰丙酸、甲酸、丙酮 醇、3-羟基-2-丁酮、乳酸、丙酮酸和乙酸。某些分解产物具有极强的气味。高温可加速这些反应。如在热 加工的水果汁中产生了 2-呋喃甲醛和 HMF。 在加热时糖产生了两类反应，在一类反应中，C—C 键没有断裂。如熔化、醛糖-酮糖异构化以及分子 间与分子内脱水时，产生端基异构化： α β -或 -D-葡萄糖 熔化 α/β 平衡 在另一类反应中，C—C 键发生断裂。对于较复杂的糖类，会产生葡萄糖基转移作用。即(1→4)-α-D- 连接糖基的数量随热裂时间而减少，(1→6)-α-或-β-D-甚至(1→2)-β-D-连接方式伴随着产生。 在加工一些食品时，特别是在干热 D-葡萄糖或含有 D-葡萄糖的聚合物时，有相当数量的脱水糖生成。 一些常见的产物如图 17-2。 O O O O O O O O O O 1,6-脱水- β-吡喃葡萄糖 1,6-脱水- β-呋喃葡萄糖 左旋葡萄糖烯酮 1,4,3,6-二吡喃葡萄糖 图17-2 葡萄糖或含有葡萄糖的聚合物的热解产物 HO 在C—C链断裂的热反应中产生的初级产物有挥发性酸、醛、酮、二酮、呋喃、醇、CO以及CO2等。 (四)焦糖化反应 直接加热糖类，特别是糖和糖浆，会产生一组称为“焦糖化”的复杂反应。少量的酸和某些盐可以加速 此反应。温和的热解可引起端基异构体的转变及环大小的改变。如果有糖苷键存在，还会引起糖苷键的断 裂，并形成新的糖苷键。然而大多数的热解引起脱水，生成内酐环，如左旋葡聚糖，或者把双键引入糖环， 后者产生不饱和环中间物，如呋喃。共轭双键吸收光，并产生颜色。在不饱和环体系中，常发生缩合，使 环体系聚合化，产生良好的颜色和风味。催化剂加速反应,使反应产物具有特定类型的焦糖色、溶解性和酸 性。 通常用蔗糖制造焦糖色素与风味物。将蔗糖溶液和酸或酸性铵盐一起加热以产生各种不同的产品用于 食品、糖果和饮料。商业上生产三种类型的焦糖色素，生产量最大的是耐酸焦糖色素，由NH4·HSO3催化产 生，用于可乐类饮料。另一种是啤酒用焦糖色素，它的生产方法是加热含铵离子的蔗糖溶液。第三种是焙 烤食品用焦糖色素，是直接热解蔗糖而产生的焦糖色素。 293 焦糖色素含有不同酸性的羟基、羰基、羧基、烯醇基和酚羟基。随着温度与pH的增加，反应速度加快， pH8.0 时的反应速度是pH5.9 时的 10 倍。在没有缓冲盐存在的情况下，生成了大量的腐殖质，腐殖质具有
高的相对分子质量(平均分子式为CμHsOa)和略带苦味。在形成焦糖化风味过程中必须避免产生腐殖质。 某些热解反应产生了不饱和环体系,具有独特的味道与香味。如麦芽酚和异麦芽酚等使面包具有焙烤 风味。2-氢-4-羟基-5-甲基呋喃-3-酮具有肉烤焦时产生的风味,用来增强各种调味品和甜味剂的效力。 H 2-氢-4-羟基-5-甲基呋喃-3-酮 (五)复合反应 受酸和热的作用,一个单糖分子的半缩醛羟基与另一个单糖分子的羟基缩合,失水生成双糖。若复合 反应程度高,还能生成三糖和其他低聚糖,这种反应称为糖的复合反应。D-葡萄糖和D-甘露糖主要是通过 1,6键复合成双糖,L-阿拉伯糖则主要是通过1,3键复合。由L阿拉伯糖只得β二糖,由其他糖经过复合 反应一般都有α-和β-二糖的生成。如D-葡萄糖通过复合反应主要生成异麦芽糖(αa-1,6键)和龙胆二糖(β-1,6 键)。复合反应是很复杂的,除主要生成α-和β-1,6键二糖以外,还有微量的其他二糖生成。水解反应是可 逆的,而糖的复合反应则是不可逆的。 糖的浓度对复合反应进行的程度影响很大。糖的浓度越高,复合反应进行的程度越大。复合反应时有 水分放出,如: 2C6H,O6 Cu2H22Ou1+H,O 所以复合反应达到平衡状态后,溶液中的水分较开始时高,浓度下降。复合程度越高,浓度差别越大 如在14℃,pH.5,葡萄糖浓度为90%时,复合反应达到平衡后,葡萄糖的遗留量只有28.1%,而有719 %转变成复合糖。 不同种类的酸对糖复合反应的催化能力也是不相同的。对葡萄糖而言,盐酸催化作用最强,其次为硫 酸、草酸等。 工业上用酸法水解淀粉,生产葡萄糖,由于发生复合反应,约有5%的异麦芽糖和龙胆二糖生成, 些复合糖的生成不仅影响葡萄糖的产率,还会影响葡萄糖的结晶和风味。 (六)糖精酸的生成 碱的浓度增高,加热或作用时间加长,糖便发生分子内氧化与重排作用生成羧酸,此羧酸的总组成与 原来糖的组成没有差异,此酸称为糖精酸类化合物。糖精酸有多种异构体,因碱浓度不同,产生不同的糖 精酸。 CHO COOH HOOC CH HOOC、CH2OH OH稀碱HO 浓酸 H OH CH,OH CHOH CH,OH 糖精酸 异糖精酸 间糖精酸 、取代蔗糖 (一)卤代蔗糖 卤代蔗糖衍生物是一类以蔗糖为原料经卤族元素取代而成的新型甜味剂。其优异的特点是高甜度、低 热值、无毒、抗齲。其甜度视取代基种类和取代位置与取代限度而异,可为蔗糖的几倍、几十倍、几百倍 乃至几千倍(表17-4)。 表174不同取代元素、取代位置的卤代蔗糖衍生物的相对甜度 序R1F RR6相对序R1R2R3RR3R6相对
高的相对分子质量(平均分子式为C125H155O80)和略带苦味。在形成焦糖化风味过程中必须避免产生腐殖质。 某些热解反应产生了不饱和环体系，具有独特的味道与香味。如麦芽酚和异麦芽酚等使面包具有焙烤 风味。2-氢-4-羟基-5-甲基呋喃-3-酮具有肉烤焦时产生的风味，用来增强各种调味品和甜味剂的效力。 O HO H3C O 2-氢-4-羟基-5-甲基呋喃-3-酮 (五)复合反应 受酸和热的作用，一个单糖分子的半缩醛羟基与另一个单糖分子的羟基缩合，失水生成双糖。若复合 反应程度高，还能生成三糖和其他低聚糖，这种反应称为糖的复合反应。D-葡萄糖和 D-甘露糖主要是通过 1,6 键复合成双糖，L-阿拉伯糖则主要是通过 1,3 键复合。由 L-阿拉伯糖只得 β-二糖，由其他糖经过复合 反应一般都有 α-和 β-二糖的生成。如 D-葡萄糖通过复合反应主要生成异麦芽糖(α-1,6 键)和龙胆二糖(β-1,6 键)。复合反应是很复杂的，除主要生成 α-和 β-1,6 键二糖以外，还有微量的其他二糖生成。水解反应是可 逆的，而糖的复合反应则是不可逆的。 糖的浓度对复合反应进行的程度影响很大。糖的浓度越高，复合反应进行的程度越大。复合反应时有 水分放出，如： 2C6H2O6 C12H22O11 + H2O 所以复合反应达到平衡状态后，溶液中的水分较开始时高，浓度下降。复合程度越高，浓度差别越大。 如在 14℃，pHl.5，葡萄糖浓度为 90％时，复合反应达到平衡后，葡萄糖的遗留量只有 28.1％，而有 71.9 ％转变成复合糖。 不同种类的酸对糖复合反应的催化能力也是不相同的。对葡萄糖而言，盐酸催化作用最强，其次为硫 酸、草酸等。 工业上用酸法水解淀粉，生产葡萄糖，由于发生复合反应，约有 5％的异麦芽糖和龙胆二糖生成，这 些复合糖的生成不仅影响葡萄糖的产率，还会影响葡萄糖的结晶和风味。 (六)糖精酸的生成 碱的浓度增高，加热或作用时间加长，糖便发生分子内氧化与重排作用生成羧酸，此羧酸的总组成与 原来糖的组成没有差异，此酸称为糖精酸类化合物。糖精酸有多种异构体，因碱浓度不同，产生不同的糖 精酸。 HOOC CH3 HO H OH CH2OH H OH H H OH CH2OH H OH CHO H OH HO HOOC CH2OH HO H H CH2OH H OH H H O CH2OH H O COOH H OH H + 稀碱 浓酸 糖精酸 D-葡萄糖 异糖精酸 间糖精酸 H H 三、取代蔗糖 (一)卤代蔗糖 卤代蔗糖衍生物是一类以蔗糖为原料经卤族元素取代而成的新型甜味剂。其优异的特点是高甜度、低 热值、无毒、抗龋。其甜度视取代基种类和取代位置与取代限度而异，可为蔗糖的几倍、几十倍、几百倍 乃至几千倍(表 17-4)。 表 17-4 不同取代元素、取代位置的卤代蔗糖衍生物的相对甜度 序 R1 R2 R3 R4 R5 R6 相对 序 R1 R2 R3 R4 R5 R6 相对 294
甜度‖号 甜度 鹚 OH H OHOHOH OH1 苦味 Br 2 不甜17 500 5‖1 4 CI 20 19 B B1 800 800 CI CII CI 3500 10 CI C CI CI 100 BrBrBr 7000 Br Br BrBr 7500 取代蔗糖(R为取代基) 蔗糖分子内的羟基均可发生取代反应,反应活性随位置而异,其相对活性顺序为: C6>C6>C4>C1>C2>C3、Cy、C4 但具体反应时还受空间排列、反应性质和反应条件的制约。要合成某一特定卤代蔗糖衍生物,可采用 先将蔗糖分子中需要卤代的羟基保护起来(如与三苯基氯甲烷反应,利用其良好的空间位阻效应进行保护), 再对不需卤代的羟基乙酰化,然后脱去保护基进行卤代,最后脱去乙酰基等方法进行定位、定量卤代而制 备特定卤代蔗糖 (二)蔗糖酯 以Na-K齐为催化剂,并有皂存在时,蔗糖和脂肪酸酯反应可合成蔗糖多脂肪酸酯(SPE)。SPE是低熔 点的蜡状物或油状物,不易被动物或人体代谢吸收,可代替天然油脂用于烹调或食品工业供作低热量油脂 SPE对人体无副作用,可作为高胆固醇血脂症以及由之引起的动脉粥样硬化等心血管病的治疗用药,从而 减少患者对食物中胆固醇的摄入,降低血胆固醇浓度。特别值得重视的是SPE只降低对人体有害的低密度 脂蛋白①DL)的胆固醇而不降低对人体有益的高密度脂蛋白(HDL)的胆固醇。取代度n=1~3的蔗糖酯可为 胰脂酶水解:n=4,5时可为特定情况下的胰脂酶水解;而n=6~8时则不被水解。所以,如取代度小于 4时,即失去SPE的疗效和保健功能作用。蔗糖单酯和双酯是一种高效、安全的乳化剂,可作抗氧剂以防 止食品的酸败和延长保存期,提高食品香味,改进食品的多种性能。 四、保健低聚糖类 在食品基料工业中,低聚糖类是指2~10个单糖以糖苷键连接的结合物。11个以上的为大糖类,100~ 295
号 甜度 号 甜度 蔗 糖 OH H OH OH OH OH 1 1 Cl 苦味 16 Br Cl Cl 375 2 Cl Cl 不甜 17 Cl Cl 500 3 Cl 5 18 Cl Cl 600 4 Cl 20 19 Br Br Br 800 5 Cl 20 20 Cl Br Br 800 6 Cl 30 21 Cl Cl Cl 2000 7 Cl Cl 75 22 Cl Cl Cl Cl 2200 8 Br Br 80 23 Cl Cl Br Cl 3000 9 Cl Cl Cl 100 24 Cl Cl I Cl 3500 10 Cl Cl Cl Cl 100 25 Cl Br Br Br 7000 11 Cl Cl Cl 100 26 Br Br Br Br 7500 12 Cl Cl Cl 160 13 Cl Cl Cl Cl 200 14 F Cl Cl Cl 200 15 Cl Cl Cl 200 O CH2R4 CH2R6 OH R5 1' 2' 3' 4' 5' 6' 取代蔗糖(R为取代基) O R3 HO OH CH2R1 O 1 2 3 4 5 6 R2 蔗糖分子内的羟基均可发生取代反应，反应活性随位置而异，其相对活性顺序为： C6′> C6>C4>C1′>C2>C3、C3′、C4′ 但具体反应时还受空间排列、反应性质和反应条件的制约。要合成某一特定卤代蔗糖衍生物，可采用 先将蔗糖分子中需要卤代的羟基保护起来(如与三苯基氯甲烷反应，利用其良好的空间位阻效应进行保护)， 再对不需卤代的羟基乙酰化，然后脱去保护基进行卤代，最后脱去乙酰基等方法进行定位、定量卤代而制 备特定卤代蔗糖。 (二)蔗糖酯 以 Na-K 齐为催化剂，并有皂存在时，蔗糖和脂肪酸酯反应可合成蔗糖多脂肪酸酯(SPE)。SPE 是低熔 点的蜡状物或油状物，不易被动物或人体代谢吸收，可代替天然油脂用于烹调或食品工业供作低热量油脂。 SPE 对人体无副作用，可作为高胆固醇血脂症以及由之引起的动脉粥样硬化等心血管病的治疗用药，从而 减少患者对食物中胆固醇的摄入，降低血胆固醇浓度。特别值得重视的是 SPE 只降低对人体有害的低密度 脂蛋白(LDL)的胆固醇而不降低对人体有益的高密度脂蛋白(HDL)的胆固醇。取代度 n＝1～3 的蔗糖酯可为 胰脂酶水解：n＝4，5 时可为特定情况下的胰脂酶水解；而 n＝6～8 时则不被水解。所以，如取代度小于 4 时，即失去 SPE 的疗效和保健功能作用。蔗糖单酯和双酯是一种高效、安全的乳化剂，可作抗氧剂以防 止食品的酸败和延长保存期，提高食品香味，改进食品的多种性能。 四、保健低聚糖类 在食品基料工业中,低聚糖类是指 2～10 个单糖以糖苷键连接的结合物。11 个以上的为大糖类，100～ 295
2000个的则为多糖类。 )低聚糖的保健作用 人体肠道菌群对人的健康具有重大影响。当人体处于健康状态时,有益菌群占优势,其中双歧杆菌为 优势菌种之一。随着年龄的増大,人体肠道内的双歧杄菌逐渐减少甚至消失。已发现多种双歧杄菌増殖的 促进物质几乎都为低聚糖,称为双歧因子。不被人体胃肠水解酶类水解的低聚糖类可顺利到达大肠而成为 人体肠道有益菌群的碳源,其保健作用主要是促进肠道有益菌群生长、增强免疫力和通便作用 肠道有益菌群的作用 ①产生有机酸使肠道pH下降,抑制病原菌的感染。 ②维持肠道正常细菌群平衡,尤其是老年人和婴儿;抑制腐败细菌的发育,使肠内腐败物质减少 ③产生B族维生素;还能生物合成某些氨基酸,能提高人体对钙离子吸收。 ④促进肠道蠕动,防止便秘。 ⑤促进蛋白质的吸收 ⑥提高人体免疫力,预防抗生素类对人体的各种不良副作用 ⑦分解致癌物。 (二)常见的低聚糖 1、蔗果寡糖(低聚果糖)是在蔗糖分子上以β(-2糖苷键结合1~3个果糖的寡糖,属于果糖与葡 萄糖构成的直链低聚杂糖。自然界中存在于牛蒡、洋葱、香蕉、蜂蜜、芦笋中, 蔗果寡糖的甜度为60,且甜味特性良好;易溶于水,极易吸湿,其冻干产品接触到外部空气,很快就 会失去稳定状态。蔗果寡糖的粘性、保湿性、吸湿性及在中性条件下热稳定性都接近于蔗糖,在通常的食 品pH值范围(40~70)内,蔗果寡糖的稳定性较强,在冷冻状态下通常能保存一年以上,但在pH值为3 4的酸性条件下加热易发生分解 蔗果寡糖具有良好的生理功效,能量值很低,在肠内不被消化吸收,不会导致肥胖,不被肠内有害菌 利用,仅被双歧杆菌利用,抑制肠道内沙门氏菌等腐败菌的生长,改善肠道环境。蔗果寡糖是一种水溶性 膳食纤维,有助降低血清胆固醇和甘油三酯含量,摄入后不会引起血糖水平的波动,因此可作为高血压 糖尿病和肥胖症患者用甜味剂。蔗果寡糖不能被突变链球菌作为发酵底物来生成不溶性葡聚糖,不提供口 腔微生物沉积、产酸和腐蚀的场所(牙垢),代谢生成的乳酸数量占蔗糖的50%以下,因此它是一种低腐蚀 性、防龋齿的功能性甜味剂。在化妆品中添加蔗果寡糖,对皮肤表面有害菌的生长有一定的抑制作用,因 此它对皮肤保健也有作用。 蔗果寡糖的工业制法是利用微生物发酵生产的β果糖基转移酶或β呋喃果糖苷酶作用于高浓度(55 %~60%)的蔗糖,进行分子间转移反应进行生产;或利用内切菊粉酶催化水解菊粉进行生产。所得产品中 蔗果寡糖的含量为55%~60% 2、大豆低聚糖是从大豆子粒中提取的可溶性寡糖的总称,主要成分为水苏糖、棉子糖、蔗糖等。 其甜度为70,而热值仅为蔗糖的1/2,是一种低能量甜味剂,可用作糖尿病人的甜味剂。含量相同的情况 下大豆低聚糖浆的粘度低于高麦芽糖浆而高于蔗糖与高果糖浆。它的酸热稳定性较好,在肠内不被消化吸 收,可被肠道有益菌群利用 大豆低聚糖广泛分布于植物中,尤以豆科植物为最多,其工业制法是以制造大豆蛋白时生成的副产品 -大豆乳清为原料,经分离精制而成。此外,还可采取从羽扇豆提取液中分离、从豆腐黄浆水中分离以 及酶法改性的方法获得大豆低聚糖。 3、水苏糖是蔗糖的葡萄糖基一侧以1,6-糖苷键结合2个半乳糖而形成的非还原性糖。它广泛分布 于豆科植物中,在大豆中含量为4%。水苏糖甜度为22,口感清爽;溶于水,不溶于乙醚、乙醇等有机溶 剂。水苏糖具有良好的热稳定性,但在酸条件下热稳定性有所下降,因此,水苏糖可用于需热压处理的食 品;当用于酸性饮料时,只要pH值不太低,在l00℃的杀菌条件下稳定;它在酸性环境中的储藏稳定性 和温度有关,温度低于20℃时相当稳定。水苏糖的保湿性和吸湿性均小于蔗糖但高于高果糖浆,滲透压接 近于蔗糖。 水苏糖不能被人体消化吸收,能被肠道双歧杆菌专一性地利用,它对双歧杄菌的増殖效果优于低聚异
296 2000 个的则为多糖类。 (一)低聚糖的保健作用 人体肠道菌群对人的健康具有重大影响。当人体处于健康状态时，有益菌群占优势，其中双歧杆菌为 优势菌种之一。随着年龄的增大，人体肠道内的双歧杆菌逐渐减少甚至消失。已发现多种双歧杆菌增殖的 促进物质几乎都为低聚糖，称为双歧因子。不被人体胃肠水解酶类水解的低聚糖类可顺利到达大肠而成为 人体肠道有益菌群的碳源，其保健作用主要是促进肠道有益菌群生长、增强免疫力和通便作用。 肠道有益菌群的作用： ①产生有机酸使肠道 pH 下降，抑制病原菌的感染。 ②维持肠道正常细菌群平衡，尤其是老年人和婴儿；抑制腐败细菌的发育，使肠内腐败物质减少。 ③产生 B 族维生素；还能生物合成某些氨基酸，能提高人体对钙离子吸收。 ④促进肠道蠕动，防止便秘。 ⑤促进蛋白质的吸收。 ⑥提高人体免疫力，预防抗生素类对人体的各种不良副作用。 . ⑦分解致癌物。 (二)常见的低聚糖 1、蔗果寡糖(低聚果糖) 是在蔗糖分子上以 β(1→2)糖苷键结合 1～3 个果糖的寡糖，属于果糖与葡 萄糖构成的直链低聚杂糖。自然界中存在于牛蒡、洋葱、香蕉、蜂蜜、芦笋中。 蔗果寡糖的甜度为 60，且甜味特性良好；易溶于水，极易吸湿，其冻干产品接触到外部空气，很快就 会失去稳定状态。蔗果寡糖的粘性、保湿性、吸湿性及在中性条件下热稳定性都接近于蔗糖，在通常的食 品 pH 值范围(4.0～7.0)内，蔗果寡糖的稳定性较强，在冷冻状态下通常能保存一年以上，但在 pH 值为 3～ 4 的酸性条件下加热易发生分解。 蔗果寡糖具有良好的生理功效，能量值很低，在肠内不被消化吸收，不会导致肥胖，不被肠内有害菌 利用，仅被双歧杆菌利用，抑制肠道内沙门氏菌等腐败菌的生长，改善肠道环境。蔗果寡糖是一种水溶性 膳食纤维，有助降低血清胆固醇和甘油三酯含量，摄入后不会引起血糖水平的波动，因此可作为高血压、 糖尿病和肥胖症患者用甜味剂。蔗果寡糖不能被突变链球菌作为发酵底物来生成不溶性葡聚糖，不提供口 腔微生物沉积、产酸和腐蚀的场所(牙垢)，代谢生成的乳酸数量占蔗糖的 50％以下，因此它是一种低腐蚀 性、防龋齿的功能性甜味剂。在化妆品中添加蔗果寡糖，对皮肤表面有害菌的生长有一定的抑制作用，因 此它对皮肤保健也有作用。 蔗果寡糖的工业制法是利用微生物发酵生产的 β-果糖基转移酶或 β-呋喃果糖苷酶作用于高浓度(55 ％～60％)的蔗糖，进行分子间转移反应进行生产；或利用内切菊粉酶催化水解菊粉进行生产。所得产品中 蔗果寡糖的含量为 55％～60％。 2、大豆低聚糖 是从大豆子粒中提取的可溶性寡糖的总称，主要成分为水苏糖、棉子糖、蔗糖等。 其甜度为 70，而热值仅为蔗糖的 1/2，是一种低能量甜味剂，可用作糖尿病人的甜味剂。含量相同的情况 下大豆低聚糖浆的粘度低于高麦芽糖浆而高于蔗糖与高果糖浆。它的酸热稳定性较好，在肠内不被消化吸 收，可被肠道有益菌群利用。 大豆低聚糖广泛分布于植物中，尤以豆科植物为最多，其工业制法是以制造大豆蛋白时生成的副产品 ——大豆乳清为原料，经分离精制而成。此外，还可采取从羽扇豆提取液中分离、从豆腐黄浆水中分离以 及酶法改性的方法获得大豆低聚糖。 3、水苏糖 是蔗糖的葡萄糖基一侧以 1,6-糖苷键结合 2 个半乳糖而形成的非还原性糖。它广泛分布 于豆科植物中，在大豆中含量为 4％。水苏糖甜度为 22，口感清爽；溶于水，不溶于乙醚、乙醇等有机溶 剂。水苏糖具有良好的热稳定性，但在酸条件下热稳定性有所下降，因此，水苏糖可用于需热压处理的食 品；当用于酸性饮料时，只要 pH 值不太低，在 100℃的杀菌条件下稳定；它在酸性环境中的储藏稳定性 和温度有关，温度低于 20℃时相当稳定。水苏糖的保湿性和吸湿性均小于蔗糖但高于高果糖浆，渗透压接 近于蔗糖。 水苏糖不能被人体消化吸收，能被肠道双歧杆菌专一性地利用，它对双歧杆菌的增殖效果优于低聚异
麦芽糖和低聚果糖。水苏糖的适宜用量为0.5~3g,过量可胀气和增加排气乃至轻泻。与许多低聚糖类似, 水苏糖能促进肠内短链脂肪酸的增加,降低肠内pH值,润肠通便。 水苏糖的生产方法有天然提取法和酶法两种,酶法尚处于实验阶段。天然提取法以水苏属的宝塔菜(又 名甘罗)、中药地黄或大豆种子为原料,经提取、精制而得 4、棉子糖又称蜜三糖,是除蔗糖外植物界最广泛的低聚糖,并且是大豆低聚糖的主要组成成分 棉子糖是α-D-吡喃半乳糖(1→6)uD-吡喃葡萄糖-(l→2)β-D-呋喃果糖,甜度为蔗糖的20%~40%。纯净的 棉子糖易溶于水,微溶于乙醇等极性溶剂,不溶于石油醚等非极性溶剂:属于非还原性糖,发生美拉德反 应的程度较低;在酸性条件下的热稳定性较好。它没有吸湿性,是忌湿性口香糖、小甜饼干、糖果等产品 的理想配料,且易与其他粉末配料混合物制成粉末状、颗粒状、片状及胶囊状功能性食品。在高湿情况下, 它具有易溶的特点,与蔗糖一起共用时能抑制蔗糖可能的结晶析出现象,是各种中西式糕点及巧克力的良 好甜味剂 棉子糖是双歧杄菌的增殖因子,可用于双歧杆菌和乳酸菌等活菌的保存。 目前,棉子糖的生产主要有两种方法,一是从甜菜糖蜜中提取,另一种是从脱毒棉籽中提取。 5、乳果糖(异枃乳糖、乳酮糖)是由半乳糖与果糖组成的,其甜度为60,甜味纯正,带有清凉醇和 的感觉:酸性条件下热稳定性好;在肠内不被消化吸收,摄取后不会引起血糖水平的波动,因此适合糖尿 病人食用;口腔微生物不能代谢乳果糖,因此不会导致龋齿的出现:成人有效摄取量为每日15g,可使双 歧杆菌增殖10倍,但同时也可被部分大肠杆菌利用 在加热或贮藏的乳制品中有微量存在,其工业制法是用碱作用于乳糖使其异构化。 6、半乳糖基转移寡糖(低聚半乳糖)是由β-半乳糖苷酶作用于乳糖而制造,其主要成分是在乳糖分子 的半乳糖基上以β(1→4)键、β(1→6)键结合了1~4个半乳糖分子的寡糖类混合物,其中以β(1→4)键占多数, 属于葡萄糖和半乳糖组成的杂低聚糖。低聚半乳糖是一种天然存在的低聚糖,在动物的乳汁中有微量存在, 母乳中含量较多甜度为20~40,在肠内不被消化吸收,促进双歧杆菌生长而使肠内腐败菌有所减少。酸 性条件下该糖有较好的热稳定性 7、环状低聚糖是由葡萄糖通过α-1,4键连接而成的环糊精,分别为6、7、8个糖单位组成,称为α-、 β-、γ-环糊精。 环糊精结构具有高度对称性,分子中糖苷氧原子是共平面。环糊精分子呈环形、中间具有空穴的圆柱 结构。由于中间具有疏水的空穴,因此可以包合脂溶性物质如风味物、香精油、胆固醇等,可以作为微胶 囊化的壁材。 8、低聚异麦芽糖又称分支低聚糖,是指葡萄糖之间至少有一个α(1→6)糖苷键结合而成的、单糖 数2~5不等的一类低聚糖 低聚麦芽糖的甜度为45~50,粘度较低,具有良好的保湿性能。低聚异麦芽糖的耐热、耐酸性能较好。 在较高温度、pH值为3的酸性溶液中加热一段时间,分子仅出现很轻微的分解,因此可以在食品中广泛 应用。与其他淀粉糖一样,低聚异麦芽糖具有降低冰点的性能,所以应用于冷冻食品、冰淇淋中,可缩短 成型时间,降低能耗,改善品质。低聚异麦芽糖分子结构中的分支糖是通过转移反应接上去的,属于低发 酵性糖,即该产品被酵母菌和乳酸菌利用程度较低。因此将其添加于一些发酵产品中,加工后仍可较完整 地在食品中保存下来。 工业化生产低聚异麦芽糖是以淀粉制得的高浓度的葡萄糖浆为底物,通过α-葡萄糖苷酶催化α-葡萄糖 基转移酶反应进行制备而得。黑曲霉和米曲霉等菌株均可产生α-葡萄糖苷酶,由其催化产生低聚异麦芽糖 的转化率超过60% 9、菊粉及其降解物菊粉是由果糖经β(Ⅰ→2)键连接而成的线性直链多糖,末端常带有葡萄糖, 标准菊粉聚合度为2~60,平均聚合度为10~12,长链菊粉的平均聚合度为25,可以有效用作模拟脂肪替 代品。其中,聚合度2~9时则称为低聚果糖。商品菊粉为白色无定形粉末,吸湿性很强,无味,标准菊 粉常含有少量单糖和双糖而略带甜味,约为蔗糖甜度的10%,而长链菊粉没有甜味。 菊粉微溶于冷水,易溶于热水,溶解度随温度的升高而增加。一般而言,pH值大于4时,它不水解 而pH值小于4时以及处于适当温度下,即被缓慢水解为果糖和葡萄糖,因此,菊粉不适用于高酸度软饮 料中。但是,在凝胶状态下或者菊粉含量超过η0%,由于缺乏自由水,即使在酸性或高温的条件下菊粉也 297
297 麦芽糖和低聚果糖。水苏糖的适宜用量为 0.5～3g，过量可胀气和增加排气乃至轻泻。与许多低聚糖类似， 水苏糖能促进肠内短链脂肪酸的增加，降低肠内 pH 值，润肠通便。 水苏糖的生产方法有天然提取法和酶法两种，酶法尚处于实验阶段。天然提取法以水苏属的宝塔菜(又 名甘罗)、中药地黄或大豆种子为原料，经提取、精制而得。 4、棉子糖 又称蜜三糖，是除蔗糖外植物界最广泛的低聚糖，并且是大豆低聚糖的主要组成成分。 棉子糖是 α-D-吡喃半乳糖(1→6)α-D-吡喃葡萄糖-(1→2)β-D-呋喃果糖，甜度为蔗糖的 20％～40％。纯净的 棉子糖易溶于水，微溶于乙醇等极性溶剂，不溶于石油醚等非极性溶剂；属于非还原性糖，发生美拉德反 应的程度较低；在酸性条件下的热稳定性较好。它没有吸湿性，是忌湿性口香糖、小甜饼干、糖果等产品 的理想配料，且易与其他粉末配料混合物制成粉末状、颗粒状、片状及胶囊状功能性食品。在高湿情况下， 它具有易溶的特点，与蔗糖一起共用时能抑制蔗糖可能的结晶析出现象，是各种中西式糕点及巧克力的良 好甜味剂。 棉子糖是双歧杆菌的增殖因子，可用于双歧杆菌和乳酸菌等活菌的保存。 目前，棉子糖的生产主要有两种方法，一是从甜菜糖蜜中提取，另一种是从脱毒棉籽中提取。 5、乳果糖(异构乳糖、乳酮糖) 是由半乳糖与果糖组成的，其甜度为 60，甜味纯正，带有清凉醇和 的感觉；酸性条件下热稳定性好；在肠内不被消化吸收，摄取后不会引起血糖水平的波动，因此适合糖尿 病人食用；口腔微生物不能代谢乳果糖，因此不会导致龋齿的出现；成人有效摄取量为每日 15g，可使双 歧杆菌增殖 10 倍，但同时也可被部分大肠杆菌利用。 在加热或贮藏的乳制品中有微量存在，其工业制法是用碱作用于乳糖使其异构化。 6、半乳糖基转移寡糖(低聚半乳糖) 是由 β-半乳糖苷酶作用于乳糖而制造，其主要成分是在乳糖分子 的半乳糖基上以 β(1→4)键、β(1→6)键结合了 l～4 个半乳糖分子的寡糖类混合物，其中以 β(1→4)键占多数， 属于葡萄糖和半乳糖组成的杂低聚糖。低聚半乳糖是一种天然存在的低聚糖，在动物的乳汁中有微量存在， 母乳中含量较多,甜度为 20～40，在肠内不被消化吸收，促进双歧杆菌生长而使肠内腐败菌有所减少。酸 性条件下该糖有较好的热稳定性。 7、环状低聚糖 是由葡萄糖通过 α-1,4 键连接而成的环糊精，分别为 6、7、8 个糖单位组成，称为 α-、 β-、γ-环糊精。 环糊精结构具有高度对称性，分子中糖苷氧原子是共平面。环糊精分子呈环形、中间具有空穴的圆柱 结构。由于中间具有疏水的空穴，因此可以包合脂溶性物质如风味物、香精油、胆固醇等，可以作为微胶 囊化的壁材。 8、低聚异麦芽糖 又称分支低聚糖，是指葡萄糖之间至少有一个 α(1→6)糖苷键结合而成的、单糖 数 2～5 不等的一类低聚糖。 低聚麦芽糖的甜度为 45～50，粘度较低，具有良好的保湿性能。低聚异麦芽糖的耐热、耐酸性能较好。 在较高温度、pH 值为 3 的酸性溶液中加热一段时间，分子仅出现很轻微的分解，因此可以在食品中广泛 应用。与其他淀粉糖一样，低聚异麦芽糖具有降低冰点的性能，所以应用于冷冻食品、冰淇淋中，可缩短 成型时间，降低能耗，改善品质。低聚异麦芽糖分子结构中的分支糖是通过转移反应接上去的，属于低发 酵性糖，即该产品被酵母菌和乳酸菌利用程度较低。因此将其添加于一些发酵产品中，加工后仍可较完整 地在食品中保存下来。 工业化生产低聚异麦芽糖是以淀粉制得的高浓度的葡萄糖浆为底物，通过 α-葡萄糖苷酶催化 α-葡萄糖 基转移酶反应进行制备而得。黑曲霉和米曲霉等菌株均可产生 α-葡萄糖苷酶，由其催化产生低聚异麦芽糖 的转化率超过 60％。 9、菊粉及其降解物 菊粉是由果糖经 β(1→2)键连接而成的线性直链多糖，末端常带有葡萄糖， 标准菊粉聚合度为 2～60，平均聚合度为 10～12，长链菊粉的平均聚合度为 25，可以有效用作模拟脂肪替 代品。其中，聚合度 2～9 时则称为低聚果糖。商品菊粉为白色无定形粉末，吸湿性很强，无味，标准菊 粉常含有少量单糖和双糖而略带甜味，约为蔗糖甜度的 10％，而长链菊粉没有甜味。 菊粉微溶于冷水，易溶于热水，溶解度随温度的升高而增加。一般而言，pH 值大于 4 时，它不水解， 而 pH 值小于 4 时以及处于适当温度下，即被缓慢水解为果糖和葡萄糖，因此，菊粉不适用于高酸度软饮 料中。但是，在凝胶状态下或者菊粉含量超过 70％，由于缺乏自由水，即使在酸性或高温的条件下菊粉也
十分稳定。菊粉溶液的粘度随着其浓度的增加而逐渐增大。菊粉凝胶具有良好的流变学特性,由于屈服应 力低,其凝胶还具有剪切稀释和触变特性。另外,菊粉凝胶还能和明胶、海藻酸盐、卡拉胶、树胶和麦芽 环糊精等结合使用,具有协同增效作用。菊粉是一种重要的水溶性膳食纤维,也是一种脂肪替代品,同时 还是一种有效的双歧杆菌增殖因子。 菊粉经过酸法水解或酶法水解可以生成含巧5%以上D-果糖的果糖浆或低聚果糖浆,也可直接发酵生 产酒精、葡萄糖酸、山梨糖醇等。用酸水解菊粉生成果糖的同时,易产生大量副产物;而采用微生物菊粉 酶水解菊粉效果很好,这已经成为目前开发果糖产品的一种新途径。 10、偶合糖即葡萄糖基蔗糖,全称α-麦芽糖基-βD-呋喃果糖或4-α-D-吡喃葡萄糖基-蔗糖,天然 存在于蜂蜜和人参中,口感接近于蔗糖,甜味纯正,而甜度只有蔗糖的一半。偶合糖是一种抗龋齿甜味料 在口腔内会抑制突变链球菌分泌葡萄糖基转移酶,从而防止不溶性葡聚糖基龋齿斑的形成。偶合糖能被肠 道粘膜内的双糖水解酶所水解。 目前偶合糖主要通过酶法生产,用环糊精葡萄糖基转移酶或α-淀粉酶作用于含淀粉(或淀粉部分水解 液)和蔗糖的水溶液制备偶合糖:或用果聚糖蔗糖酶作用于含蔗糖(或棉子糖)和麦芽糖的水溶液进行制备 此外,也可用α-葡萄糖苷酶作用于含低聚麦芽糖(麦芽糖、麦芽三糖和麦芽四糖)和蔗糖的溶液进行生产。 11、低聚木糖是由2~7个木糖以糖苷键连接而成的低聚糖,以二糖和三糖为主。自然界存在许 多富含木聚糖的植物,如玉米芯、甘蔗和棉子等,木聚糖经酶水解或酸水解、热水解后可以得到低聚木糖。 低聚木糖中,木二糖的甜度为40,甜味纯正,类似蔗糖。低聚木糖浆的粘度很低,且随温度升高而迅速下 降 与其他低聚糖相比,低聚木糖的突出特点是稳定性好。低聚木糖在较宽的pH值范围(2.5~8.0,尤其 在酸性范围,在低pH值的胃液)和较高温度(高至100℃)能保持稳定,在消化系统中不被消化酶水解。对 胃肠道有益菌群有促进作用。另外,低聚木糖无齲齿性并具有抗龋齿性,适合作为儿童食品的甜味添加剂。 工业化生产低聚木糖一般以木质纤维素类物质(CMs为原料,如富含木聚糖的玉米芯、甘蔗渣、棉子 壳、燕麦、桦木等。 2、低聚壳聚糖甲壳素,又名几丁质、甲壳质或壳多糖,是许多低等动物特别是节肢动物如虾、蟹、 昆虫等外壳的重要成分,也存在于低等植物如菌藻类和真菌的细胞壁中 低聚壳聚糖是一种白色或灰白色、略有珍珠光泽、半透明状固体,无毒无味,可生物降解。低聚壳聚 糖分子中大量的强极性基团一NH和一OH,其水溶性随着相对分子质量下降而显著上升,同时具有良好的 吸湿保湿功能 低聚壳聚糖具有良好的生理活性,能提高巨噬功能,具有促进脾抗体生成、抑制肿瘤生长的活性,能 诱发植物中几丁质酶的活性,从而启动对真菌病原体的防御机制。壳聚糖具有明显的抗菌抑菌作用,壳聚 糖的降解产物低聚壳聚糖也有抗菌抑菌能力,但抗菌活性与聚合度或分子量有关,有硏究发现聚合度小于 7时抗菌活性下降。 目前,利用酶法水解壳聚糖生产低聚壳聚糖的酶分为两类。一类是采用专一性酶水解甲壳素或壳聚糖, 专一性酶包括壳聚糖酶、甲壳素酶和溶菌酶。另一类是采用非专业性酶水解,现已发现有30多种非专· 性酶可以降解壳聚糖, 13、低聚龙胆糖天然低聚龙胆糖是由葡萄糖以β(1-6)糖苷键连接而成的低聚糖,主要有龙胆二糖、 龙胆三糖、龙胆四糖等。存在于龙胆属植物的茎、根组织,另外,蜂蜜和海藻多糖中也含有低聚龙胆糖结 构 低聚龙胆糖具有传统玉米糖浆所没有的、能提神的独特苦味,特别适用于咖啡和巧克力制品,这种苦 味可能由葡萄糖基之间羟基的立体化学引起。它的各组分龙胆二糖、龙胆三糖、龙胆四糖的保湿性、吸湿 性都比蔗糖和麦芽糖浆高,有利于食品中水分的保持,可用于防止淀粉食品的老化。低聚龙胆糖不易被人 体消化酶所消化,因此可用作低能量甜味剂,同时它还具有一定的抗龋齿性。人摄入低聚龙胆糖后,可促 进肠道内双歧杆菌和乳酸杆菌的增殖 工业化生产低聚龙胆糖主要通过酶法,利用酶缩合反应的特异性,以高浓度的葡萄糖为原料,先通过 β-葡萄糖苷酶的转糖苷酶作用及缩合作用,合成低聚龙胆糖混合物,再经过分离精制便可制得不同规格的 低聚龙胆糖制品
298 十分稳定。菊粉溶液的粘度随着其浓度的增加而逐渐增大。菊粉凝胶具有良好的流变学特性，由于屈服应 力低，其凝胶还具有剪切稀释和触变特性。另外，菊粉凝胶还能和明胶、海藻酸盐、卡拉胶、树胶和麦芽 环糊精等结合使用，具有协同增效作用。菊粉是一种重要的水溶性膳食纤维，也是一种脂肪替代品，同时 还是一种有效的双歧杆菌增殖因子。 菊粉经过酸法水解或酶法水解可以生成含 75％以上 D-果糖的果糖浆或低聚果糖浆，也可直接发酵生 产酒精、葡萄糖酸、山梨糖醇等。用酸水解菊粉生成果糖的同时，易产生大量副产物；而采用微生物菊粉 酶水解菊粉效果很好，这已经成为目前开发果糖产品的一种新途径。 10、偶合糖 即葡萄糖基蔗糖，全称 α-麦芽糖基-β-D-呋喃果糖或 4-α-D-吡喃葡萄糖基-蔗糖，天然 存在于蜂蜜和人参中，口感接近于蔗糖，甜味纯正，而甜度只有蔗糖的一半。偶合糖是一种抗龋齿甜味料， 在口腔内会抑制突变链球菌分泌葡萄糖基转移酶，从而防止不溶性葡聚糖基龋齿斑的形成。偶合糖能被肠 道粘膜内的双糖水解酶所水解。 目前偶合糖主要通过酶法生产，用环糊精葡萄糖基转移酶或 α-淀粉酶作用于含淀粉(或淀粉部分水解 液)和蔗糖的水溶液制备偶合糖；或用果聚糖蔗糖酶作用于含蔗糖(或棉子糖)和麦芽糖的水溶液进行制备； 此外，也可用 α-葡萄糖苷酶作用于含低聚麦芽糖(麦芽糖、麦芽三糖和麦芽四糖)和蔗糖的溶液进行生产。 11、低聚木糖 是由 2～7 个木糖以糖苷键连接而成的低聚糖，以二糖和三糖为主。自然界存在许 多富含木聚糖的植物，如玉米芯、甘蔗和棉子等，木聚糖经酶水解或酸水解、热水解后可以得到低聚木糖。 低聚木糖中，木二糖的甜度为 40，甜味纯正，类似蔗糖。低聚木糖浆的粘度很低，且随温度升高而迅速下 降。 与其他低聚糖相比，低聚木糖的突出特点是稳定性好。低聚木糖在较宽的 pH 值范围(2.5～8.0，尤其 在酸性范围，在低 pH 值的胃液)和较高温度(高至 100℃)能保持稳定，在消化系统中不被消化酶水解。对 胃肠道有益菌群有促进作用。另外，低聚木糖无龋齿性并具有抗龋齿性，适合作为儿童食品的甜味添加剂。 工业化生产低聚木糖一般以木质纤维素类物质(LCMs)为原料，如富含木聚糖的玉米芯、甘蔗渣、棉子 壳、燕麦、桦木等。 12、低聚壳聚糖 甲壳素，又名几丁质、甲壳质或壳多糖，是许多低等动物特别是节肢动物如虾、蟹、 昆虫等外壳的重要成分，也存在于低等植物如菌藻类和真菌的细胞壁中。 低聚壳聚糖是一种白色或灰白色、略有珍珠光泽、半透明状固体，无毒无味，可生物降解。低聚壳聚 糖分子中大量的强极性基团－NH2和－OH，其水溶性随着相对分子质量下降而显著上升，同时具有良好的 吸湿保湿功能。 低聚壳聚糖具有良好的生理活性，能提高巨噬功能，具有促进脾抗体生成、抑制肿瘤生长的活性，能 诱发植物中几丁质酶的活性，从而启动对真菌病原体的防御机制。壳聚糖具有明显的抗菌抑菌作用，壳聚 糖的降解产物低聚壳聚糖也有抗菌抑菌能力，但抗菌活性与聚合度或分子量有关，有研究发现聚合度小于 7 时抗菌活性下降。 目前，利用酶法水解壳聚糖生产低聚壳聚糖的酶分为两类。一类是采用专一性酶水解甲壳素或壳聚糖， 专一性酶包括壳聚糖酶、甲壳素酶和溶菌酶。另一类是采用非专业性酶水解，现已发现有 30 多种非专一 性酶可以降解壳聚糖。 13、低聚龙胆糖 天然低聚龙胆糖是由葡萄糖以 β(1→6)糖苷键连接而成的低聚糖，主要有龙胆二糖、 龙胆三糖、龙胆四糖等。存在于龙胆属植物的茎、根组织，另外，蜂蜜和海藻多糖中也含有低聚龙胆糖结 构。 低聚龙胆糖具有传统玉米糖浆所没有的、能提神的独特苦味，特别适用于咖啡和巧克力制品，这种苦 味可能由葡萄糖基之间羟基的立体化学引起。它的各组分龙胆二糖、龙胆三糖、龙胆四糖的保湿性、吸湿 性都比蔗糖和麦芽糖浆高，有利于食品中水分的保持，可用于防止淀粉食品的老化。低聚龙胆糖不易被人 体消化酶所消化，因此可用作低能量甜味剂，同时它还具有一定的抗龋齿性。人摄入低聚龙胆糖后，可促 进肠道内双歧杆菌和乳酸杆菌的增殖。 工业化生产低聚龙胆糖主要通过酶法，利用酶缩合反应的特异性，以高浓度的葡萄糖为原料，先通过 β-葡萄糖苷酶的转糖苷酶作用及缩合作用，合成低聚龙胆糖混合物，再经过分离精制便可制得不同规格的 低聚龙胆糖制品