果葡糖浆的应用与制备

背景及概述^[1-3]

果葡糖浆也称高果葡糖浆（FructoseComSyrups）或者异构糖浆，工业上主要采用淀粉为原料，经双酶液化和糖化作用，水解为葡萄糖，再由葡萄糖酶的异构作用，将一部分α-葡萄糖异构化为α-果糖，得到α-葡萄糖与α-果糖的混合液。我国著名淀粉专家张力田教授将这种混合产品命名为“果葡糖浆”。异构转化率为42%的异构糖，其甜度和蔗糖相等，但是比果葡糖浆在面包生产中全部代替蔗糖，尤其在低糖主食面包中使用效果更佳。因为酵母在发酵中可以直接利用葡萄糖，故发酵速度快，但果葡糖浆在面包中使用量过多时，即超过相当于蔗糖量15%时，面团发酵速度降低，面包内部组织较黏，咀嚼性较差。

应用^[3]

果葡糖浆是一种新发展起来的淀粉糖产品，广泛应用在食品工业，尤其是软饮料工业。软饮料即不含酒精的饮料，主要是指碳酸饮料、果酒、葡萄酒等。在常温时，果葡糖浆是一种无色无味、流动性良好的液体，表现出良好的甜味性和代谢特性。人们对它越了解，其应用范围也越来越广。近年来，在国际糖价高居不下环境中，果葡糖浆深受软饮料厂家的青睐。其保存温度为25～35℃。作为软冷饮料和食品加工行业的基料，果葡糖浆可以代替蔗糖甚至能完全替代，果葡糖浆的使用不仅没有破坏口感，且具有更为醇厚的风味，保证了果汁的原汁原味。当甜度一定时，饮料中代替蔗糖的比例达到30%～40%时，其口感与单独使用的差别不明显，对产品的影响的也最小。果糖不易被小肠吸收，而肝脏内的代谢是一个却较快吸收的过程，新陈代谢对胰岛素的依赖程度不高，故不会使人体内血糖浓度发生明显变化，对老年人和糖尿病患者来说，果葡糖浆是一种较理想的甜味剂。果葡糖浆还能抑制人体内蛋白质的消耗，对运动员和体力劳动者来说，是一种很好的营养剂。随着对果葡糖浆的深入了解，其应用领域也越来越广，市场的需求量也随之增加，对它的质量也越来越高。

制备^[3]

目前，国内外工业化生产果葡糖浆主要有两种途径：1）以淀粉为原料经过3步酶催化多步生物化学反应，称为“多步法途径”，其果糖的含量不高于50%。2以菊芋为原料，依靠菊粉酶一步催化反应生产高纯度的果葡糖浆，称其为“一步法途径”。现今西欧和北欧刚开始产业化，正处于起步阶段。

1）以淀粉为原料制备果葡糖浆

果葡糖浆的生产主要以淀粉为原料，经过液化、糖化转化成葡萄糖，再由葡萄糖异构化酶异构为果糖的过程。产率在很大程度上受异构化酶质量的影响，果葡糖浆的高速发展的今天，追根到底是酶技术的完善。毫不夸张的说，无论是过去、现在还是将来，酶技术决定果葡糖浆的发展方向。酶法制糖，最早开始在我国古代，已有2000多年的历史，《说文》记载：“饴，米蘖煮也”，意在解释饴糖的制作方法。尚未对“酶”作出具体定义，19世纪才开始将“酶”单独使用。1833年提取出淀粉酶，最多可以分解2000倍的淀粉。1892年分离出根酶糖化酶。1896年首先用米曲霉固体培养法生产“他卡”淀粉酶。随着酶工业技术的进步，1955年德氏根酶与黑曲霉糖化酶首先被做成结晶。1959年酶法生产葡萄糖获得成功，这不仅是葡萄糖工业的重大革新，也是果葡糖浆生产史上的次大飞跃。

与传统酸法制果葡糖浆相比，酶法有自身的优势：来源广泛，可以回收，循环使用。在常温、常压、弱酸条件下，反应对设备要求不高，改善了工人的工作环境，使成本大大降低；酶催化反应需要的活化能不高，且催化效率远高于无机酸，在α-淀粉酶与糖化酶共同作用下，水解淀粉得到DE值达98%以上的葡萄糖液，因为酶具有专一性，故能够制得高纯度的产品，酶是一种蛋白质，无毒作用，但是酶对反应的酸碱度极为敏感，反应的影响因素主要是：酸碱值，温度等。

2）葡萄糖异构法

所谓葡萄糖异构，即α-葡萄糖在葡萄糖异构化酶的作用下异构成α-果糖。早在1897年就能在碱性条件下，利用葡萄糖异构化酶催化α-葡萄糖异构化为α-果糖，先后报道过许多类似的研究成果，但反应过程中葡萄糖的降解损失达到1%～3%，且转化率较低，产物中含有许多副产品。如：α-阿洛酮糖、α-甘露糖、α-核酮糖等，产品的风味差，颜色较深，不利于精制糖，故碱法制果糖仍没有被工业所采用。此外化学法也可以将α-葡萄糖还原为α-山梨醇，由微生物脱氢酶氧化α-山梨醇，制得α-果糖，同样是因为自身条件的限制，不适用工业化。

1933年在微生物或动物的糖化代谢中，发现葡萄糖-6-磷酸酯在异构酶的作用下，可转变为果糖-6-磷酸酯。1957年发现木糖异构酶可以将葡萄糖转化为果糖，并在1960年申请到该项发明的专利。1965年发现了暗色链霉菌和白色链霉菌，分别在日本、美国等申请了专利。1966年日本参松公司首次工业制得酶法异构糖浆。1967年美国ClintonCornProcessingCo公司引进日本该项技术专利，最终发展成日产400t糖浆的生产规模，主要生产含果糖成分为15%的果葡糖浆。后1969年该公司成功研制出42%的果葡糖浆。并逐渐推广到世界范围。葡萄糖异构法，是近代微生物工业的一项重大成就，更是果葡糖浆工业生产史上的第二次大飞跃。固定化酶的研究开始于20世纪60年代固定化酶技术推至迅速发展的阶段。1974年，美国首先才用固定化异构酶技术，使果葡糖浆的生产成本得到大幅度的减少。目前，发达国家均采用三酶法制果葡糖浆。葡萄糖异构酶固定化技术的应用，被称为果葡糖浆生产史上的第三次飞跃。不仅实现了葡萄糖的连续异构化，提高生产效率及产品的质量，在极大程度上推动了果葡糖浆工业的发展。

主要参考资料

[1] 中华烘焙食品大辞典·原辅料及食品添加剂分册

[2] 中国百科大辞典

[3] 果葡糖浆生产技术的研究进展