的活力逐渐下降,与时间呈线性关系,此时应按比例减少糖化液进料量,始终保持出料中果 糖含量为42%左右(干基)。当酶活力降低至原活力的10%时,必须更换新酶。酶柱寿命受进 料纯度、浓度、温度、pH、氧等因素影响,一般在200~360天 异构化反应程度受酶柱下方出料中果糖含量的限制,一般工业生产异构化糖液中约 有42%的葡萄糖转化为果糖时,异构化反应即停止。刚岀料的异构化糖浆呈碱性,p较 高,调节pH至4.5并降温至50℃以下,以抑制糖分分解反应发生。异构化糖浆中含有有色 物质及灰分等,需要经过活性炭脱色和离子交换树脂精制,然后浓缩至浓度70%左右,得 到无色澄淸的42%高果糖浆(含果糖42%,干基)。若要得到果糖含量在50%以上的高果糖 浆,则需采用色谱分离技术将42%高果糖浆中的果糖与葡萄糖分离,可得到果糖含量在90% 以上的高果糖浆,再将它与42%产品按比例混合可得到55%或90%的高果糖浆 (二)结晶果糖的加工 早期,商业化加工果糖主要以菊粉为原料。通过控制菊粉多聚果糖( 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,最后严格控制果糖的结晶,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 果糖制造厂(名叫 yrofin)。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制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 精致果葡糖浆亠色谱分离亠果糖富集液→浓缩→加入晶种→冷却→结晶 果糖母液→回流→浓缩 离心分离→果糖结晶亠洗涤→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%,在此糖浆溶液或醇一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%果糖结晶析岀,果糖母液再回流。然后,经过离 心杋分离、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%的环境密封保存。 (三)L-糖加工 除自然界存在的以外,L-糖可通过化学合成法、酶法、化学异构化法(使D型转化成 L-型)和遗传工程法等来制备,可以由这些方法合成包括L-葡萄糖和L-果糖在内的十几种 L-糖。但目前投入工业化生产规模的仅L-山梨糖一种,它是维生素C生产过程中的一种中 间产物。 葡萄糖 ≯D山梨糖醇一微生物发,L-山梨糖_微生物发酵 2酮基1古洛酸一MOHH+,甲基2酮基1古洛酸一MOCL-抗坏血酸 四、功能性单糖的应用
6 的活力逐渐下降，与时间呈线性关系，此时应按比例减少糖化液进料量，始终保持出料中果 糖含量为 42%左右(干基)。当酶活力降低至原活力的 10%时，必须更换新酶。酶柱寿命受进 料纯度、浓度、温度、pH、氧等因素影响，一般在 200～360 天。 异构化反应程度受酶柱下方出料中果糖含量的限制，一般工业生产异构化糖液中约 有 42%的葡萄糖转化为果糖时，异构化反应即停止。刚出料的异构化糖浆呈碱性，pH 较 高，调节 pH 至 4.5 并降温至 50℃以下，以抑制糖分分解反应发生。异构化糖浆中含有有色 物质及灰分等，需要经过活性炭脱色和离子交换树脂精制，然后浓缩至浓度 70％左右，得 到无色澄清的 42%高果糖浆(含果糖 42％，干基)。若要得到果糖含量在 50％以上的高果糖 浆，则需采用色谱分离技术将 42％高果糖浆中的果糖与葡萄糖分离，可得到果糖含量在 90％ 以上的高果糖浆，再将它与 42％产品按比例混合可得到 55％或 90％的高果糖浆。 （二）结晶果糖的加工 早期，商业化加工果糖主要以菊粉为原料。通过控制菊粉多聚果糖(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，最后严格控制果糖的结晶，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 果糖制造厂(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制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%的环境密封保存。 （三）L-糖加工 除自然界存在的以外，L-糖可通过化学合成法、酶法、化学异构化法(使 D-型转化 成 L-型)和遗传工程法等来制备，可以由这些方法合成包括 L-葡萄糖和 L-果糖在内的十几种 L-糖。但目前投入工业化生产规模的仅 L-山梨糖一种，它是维生素 C 生产过程中的一种中 间产物。 葡萄糖 ⎯⎯H2 /⎯Ni→ D-山梨糖醇 ⎯⎯⎯⎯⎯→ 微生物发酵 L-山梨糖 ⎯⎯⎯⎯⎯→ 微生物发酵 2-酮基-L-古洛酸 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ + MeOH / H 甲基-2-酮基-L-古洛酸 ⎯⎯⎯⎯→ − MeO L- 抗坏血酸 四、功能性单糖的应用
果糖可以同其它甜味剂、淀粉和其它风味添加剂起协同作用,增强风味和节约添加剂, 广泛应用于食品工业中 (一)果糖的应用 1.果糖与其它甜味剂混合使用 般高甜度的甜味剂有苦涩味和金属味,如糖精钠。果糖与其它高甜度甜味剂混合使用 则可大大降低甜味剂的热值和保证甜味剂的甜味纯正。在保证配制的甜味剂甜味纯正的前提 下,果糖与糖精混合使用可将甜度提髙50%~60%:果糖与蛋白糖混合使用,两种甜味剂可 按各自的甜度以50:50进行配比。 用98.0%~98.4%结晶果糖混合0.6%~1.0%糖精,能制得各种低能量饮料。有一种结晶 果糖与糖精混合物的简单配方:结晶果糖98%,糖精钠1%,二氧化硅1%。用该混合物配制 低能量饮料时,只需按原来加糖重量的1/5数量添加即可 通常在可可粉之类饮料中,结晶果糖的甜度会下降。但以98:1比例混合的果糖与糖精 混合物,在巧克力粉中有独特效果。利用它能配制出与全能量饮料相媲美的低能量饮料来。 2.在低热值饮料中的应用 (1)低热值葡萄风味饮料 结晶果糖47.55%,蔗糖47.55%,葡萄香精1.90%,柠檬酸1.5%,苹果酸1.45% (2)低热值草莓一一橙汁饮料 结晶果糖80.97%,浓缩橙汁10.1踮%,草莓酱6.07%,柠檬酸1.55%,草莓香精1.01%, 抗坏血酸0.3%,柠檬酸钠0.3%,桔子香精0.2%,色素少许。 在上述两配方的混合物中加11~13倍的冰水搅匀即可饮用。 3.果糖在低能量蛋糕中的应用 1984年,由 Hoffmann-La roche公司和美国 Xyrofin联合研制出一系列使用果糖的低能 量蛋糕粉。用它可制出能量减33%左右的蛋糕。后来,美国国立淀粉与化学联合公司在此基 础上研制出一种称为“ Matriⅸ System”的产品来。它是一种由乳化剂、碳水化合物型油脂模 拟品和植物胶组成的平衡混合物,商品名为“N- Flare”。将 Matrix System用在蛋糕上,它可 控制面团糊状物的粘度并提供平衡性,使得产品的容积增大、蜂窝孔状结构精细均匀。用 atriⅸ System制得的蛋糕能保持更多的水分,这使蛋糕的食用品质变好、货架稳定性提高, 配合使用 Matrix System(即N- Flate)和结晶果糖制造蛋糕时,还可以不用起酥油或植物 油,因为油脂提供的能量很高(37.62kJ/g),因此使用果糖和 Matrix System能成功制造出 低能量蛋糕粉。同时它减少了碳水化合物类甜味料的用量和起酥油的用量或不用起酥油,这 样使制出产品的能量大幅度下降。 巧克力低能量蛋糕的配方: Roche结晶果糖44.9%、Hi- ratlo蛋糕专用粉37.7%、N- Flate 7.5%、P-20蛋白粉3.↓%、焙烤粉1.5%、焙烤用苏打0.3%、香兰素0.5%。 4.在乳制品中的应用 果糖用于酸乳酪中可起到增甜和增香作用,减少果汁的用量,降低成本,还可降低产品 的热量。 使用果糖作甜味剂,同样的总固形物可多生产15%的巧克力奶,因而降低产品的热值和 成本 5在冷饮中的应用 糖对冰淇淋的质构与溶化有重要的影响,糖的浓度越高,冰淇淋的溶点降得越多 果糖代替蔗糖后,冰淇淋的外观,质构和风味差别不大,但在25℃贮存3个月后,用 果糖的冰淇淋的溶化情况仍然令人满意,而用蔗糖的却不好。 此外,果糖在糖果、果酱、果冻和布丁中也有应用。 (二)果葡糖浆的应用
7 果糖可以同其它甜味剂、淀粉和其它风味添加剂起协同作用，增强风味和节约添加剂， 广泛应用于食品工业中。 （一）果糖的应用 1. 果糖与其它甜味剂混合使用 一般高甜度的甜味剂有苦涩味和金属味，如糖精钠。果糖与其它高甜度甜味剂混合使用 则可大大降低甜味剂的热值和保证甜味剂的甜味纯正。在保证配制的甜味剂甜味纯正的前提 下，果糖与糖精混合使用可将甜度提高 50%～60%；果糖与蛋白糖混合使用，两种甜味剂可 按各自的甜度以 50：50 进行配比。 用 98.0%～98.4%结晶果糖混合 0.6%～1.0%糖精，能制得各种低能量饮料。有一种结晶 果糖与糖精混合物的简单配方：结晶果糖 98%，糖精钠 1%，二氧化硅 1%。用该混合物配制 低能量饮料时，只需按原来加糖重量的 1/5 数量添加即可。 通常在可可粉之类饮料中，结晶果糖的甜度会下降。但以 98：1 比例混合的果糖与糖精 混合物，在巧克力粉中有独特效果。利用它能配制出与全能量饮料相媲美的低能量饮料来。 2. 在低热值饮料中的应用 （1）低热值葡萄风味饮料 结晶果糖 47.55%，蔗糖 47.55%，葡萄香精 1.90%，柠檬酸 1.55%，苹果酸 1.45%。 （2）低热值草莓——橙汁饮料 结晶果糖 80.97%，浓缩橙汁 10.12%，草莓酱 6.07%，柠檬酸 1.55%，草莓香精 1.01%， 抗坏血酸 0.3%，柠檬酸钠 0.3%，桔子香精 0.2%，色素少许。 在上述两配方的混合物中加 11～13 倍的冰水搅匀即可饮用。 3. 果糖在低能量蛋糕中的应用 1984 年，由 Hoffmann-La Roche 公司和美国 Xyrofin 联合研制出一系列使用果糖的低能 量蛋糕粉。用它可制出能量减 33%左右的蛋糕。后来，美国国立淀粉与化学联合公司在此基 础上研制出一种称为“Matrix System”的产品来。它是一种由乳化剂、碳水化合物型油脂模 拟品和植物胶组成的平衡混合物，商品名为“N-Flare”。将 Matrix System 用在蛋糕上，它可 控制面团糊状物的粘度并提供平衡性，使得产品的容积增大、蜂窝孔状结构精细均匀。用 Matrix System 制得的蛋糕能保持更多的水分，这使蛋糕的食用品质变好、货架稳定性提高， 配合使用 Matrix System(即 N-Flate)和结晶果糖制造蛋糕时，还可以不用起酥油或植物 油，因为油脂提供的能量很高(37.62kJ／g)，因此使用果糖和 Matrix System 能成功制造出 低能量蛋糕粉。同时它减少了碳水化合物类甜味料的用量和起酥油的用量或不用起酥油，这 样使制出产品的能量大幅度下降。 巧克力低能量蛋糕的配方：Rochc 结晶果糖 44.9%、Hi-ratio 蛋糕专用粉 37.7%、N-Flate 7.5%、P-20 蛋白粉 3.4%、焙烤粉 1.5%、焙烤用苏打 0.3%、香兰素 0.5%。 4.在乳制品中的应用 果糖用于酸乳酪中可起到增甜和增香作用，减少果汁的用量，降低成本，还可降低产品 的热量。 使用果糖作甜味剂，同样的总固形物可多生产 15%的巧克力奶，因而降低产品的热值和 成本。 5.在冷饮中的应用 糖对冰淇淋的质构与溶化有重要的影响，糖的浓度越高，冰淇淋的溶点降得越多。 果糖代替蔗糖后，冰淇淋的外观，质构和风味差别不大，但在 25℃贮存 3 个月后，用 果糖的冰淇淋的溶化情况仍然令人满意，而用蔗糖的却不好。 此外，果糖在糖果、果酱、果冻和布丁中也有应用。 （二）果葡糖浆的应用