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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 專業(yè)學科區(qū) » 食品 » 其他 » 【轉載】高果糖漿的前世今生
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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
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高果糖漿的前世今生（上）Comments>> | Tags 標簽：原創(chuàng), 甜, 科普, 高果糖漿 云無心 發(fā)表于 2011-03-08 14:43  人類喜歡甜味，在幾種基本味道之中，“甜”或許是最招人喜歡的了。比如孩子，不需要后天的適應，天生就喜歡甜食。日常生活中人們所說的糖，幾乎默認就是指“蔗糖”。它的地位如此超然，以至于成為了“甜度”的標準——蔗糖的甜度定義為1，如果一種物質稀釋兩倍之后甜度與蔗糖相當，它的甜度就是2。 但是蔗糖的生產比較受限，不是所有的地方都適合種甘蔗。用甜菜來制糖是一大進步，不但使糖的產量增加，價格也有了下降。因為甜菜制成的糖在化學結構上與蔗糖一致，它委屈地失去了署名權——對于消費者來說，來自這兩種植物的糖都叫做“蔗糖”。 不過，甜菜與蔗糖產生的糖依然不足以滿足人類的需求。而高果糖漿的出現(xiàn)，大大提高人類滿足“甜味”需求的能力。短短幾十年，它打入各種食品飲料中，遍及全世界。不過，近年來許多科學研究紛紛報道了對它不利的結果。它到底是一種什么東西？它會像氫化植物油一樣，成為“原生態(tài)人士們 ”宣揚“現(xiàn)代工業(yè)危害人類”的一個例子么？ 玉米如何成糖 與甘蔗和甜菜相比，玉米是一種便宜高產、種植范圍廣泛的農作物。如果能把它轉化成糖，就能使糖的產量大大增加。人們對此的嘗試大概可以追溯到古代，至今仍有活力的“飴糖”就是一個比較成功的例子。 構成玉米的主要成分是淀粉，淀粉是由葡萄糖連接而成的高分子聚合物。兩個葡萄糖分子中，一個提供氫原子，另一個提供氫氧基團，共同失去一個水分子。剩下的部分連接起來，稱為“二糖”，而連接的地方就叫做“糖苷鍵”。連起來的分子還可以繼續(xù)鏈接其他的葡萄糖分子，最終構成一個大的淀粉分子。 如果倒過來，把一個水分子分成一個氫原子和一個氫氧基團，分別加到糖苷鍵的兩邊，這個糖苷鍵就斷開了。這個過程叫做“水解”。如果把淀粉分子中的糖苷鍵全部打開，它就變成了葡萄糖。葡萄糖也是甜的，甜度大概是0.7。  不過，水解反應不會輕易發(fā)生，所以淀粉不會輕易變成葡萄糖。最初的時候，水解淀粉是通過在酸性條件下加壓加熱來實現(xiàn)的。但這樣的水解所需要的成本比較高，水解也不容易完全�，F(xiàn)在，水解淀粉一般通過酶來催化，操作條件溫和多了。 酶是能夠催化特定反應的蛋白質。水解淀粉的酶稱為淀粉酶，在自然界廣泛存在——我們的唾液中就有。淀粉酶還有不同的類型，最高效的一種叫做阿爾法淀粉酶。它可以切斷淀粉分子中任何部位的糖苷鍵。其作用的結果，就是把淀粉切割成一個個小片段，每個片段可能含有幾個葡萄糖。這樣的東西被稱為“淀粉糊精”，也還是沒有甜味。淀粉酶中的老二叫做貝塔淀粉酶，它能把最頭上的兩個葡萄糖切下，得到的東西就是傳統(tǒng)零食麥芽糖（有的地方叫做“飴糖”）。而現(xiàn)代工業(yè)上水解淀粉需要用到的老三伽瑪?shù)矸勖�，每次能切下一個葡萄糖。這樣，經過伽瑪葡萄糖的精雕細琢，淀粉糊精就變成了葡萄糖。 不過，通常的水解反應不會那么完全，得到的是以葡萄糖為主，含有一些麥芽糖以及小分子糊精的混合物，稱為“玉米糖漿”。因為以葡萄糖為主，也被叫做“葡萄糖漿”，其實它跟葡萄一點關系也沒有。玉米糖漿就是甜的了，但是它的甜味來自于葡萄糖，而葡萄糖本身不夠甜，所以不難想象，玉米糖漿的甜度有限。 但是，不甜的玉米畢竟變成了甜的糖漿，所以也有人把玉米糖漿叫做“玉米糖”。玉米糖漿溶解性好，加到食物中還能夠增加甜度、軟化質地并且保持水分。相對于淀粉來說，也算是一次脫胎換骨的飛躍了。 玉米糖漿到高果糖漿的變身 不過，玉米糖漿的局限也是明顯的：不夠甜。為了得到足夠的甜度，不得不增加用量。而玉米糖漿本身是高熱量營養(yǎng)單一的食物成分，對于減肥相當不利，所以玉米糖漿要想有更大的發(fā)展，還需要變得“更甜”。 自然界中最甜的單糖是果糖。果糖的分子式和葡萄糖一樣，只是其中原子連接方式不同而已。最初的想法也是通過化學反應來轉變。這方面也有過不少研究，后來巴克（Sidney Alan Barker）等人還為此獲得了一項美國專利。不過，這個在高溫和高堿性條件下進行的反應除了得到一些果糖之外，還得到一些人體不能代謝的副產物，以及影響產物顏色和味道的副產物。這些問題使得通過化學反應來“變甜”只有理論上的意義，而沒有商業(yè)生產的價值。 峰回路轉發(fā)生在1957年。美國一家玉米產品公司的研究人員理查德•馬歇爾（Richard Marshall）等人從一種細菌中得到了一種酶，可以把葡萄糖轉化為果糖。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了當年4月出版的《科學》（Science）雜志上。這樣的酶被稱為“葡萄糖異構酶”。后來，經過許多人的努力，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了其他具有同樣功能且生產使用更加方便的酶，使得葡萄糖“異構”為果糖的商業(yè)化生產成為了可能。1967年，另一家玉米加工公司成功地實現(xiàn)了商業(yè)化生產。  這一酶異構反應的價值是顯而易見的。首先，它具有特異性，要么轉化成果糖，要么保持葡萄糖的“真身”，而不會產生副產物。其次，酶反應的條件很溫和，設備也就簡單。 果糖的甜度是葡萄糖的兩倍多。這樣轉化而來的產品被叫做“高果糖漿（High Fructose Corn Syrup，簡稱HFCS）”，也有人把它叫做“葡果糖漿”。高果糖漿中的果糖含量可達90%，不過市場上的產品主要是42%和55%兩個版本。它們的甜度比蔗糖要更甜一些，應用于加工食品和飲料的時候加工性能也更加優(yōu)越。此外，在美國市場上，其價格也比蔗糖還要便宜。于是，高果糖漿迅速占領市場。尤其是 1984年，兩大可樂公司開始用高果糖漿代替蔗糖，更大大加速了它的盛行。 高果糖漿的前世今生（下）Comments>> | Tags 標簽：原創(chuàng), 甜, 科普, 高果糖漿 云無心 發(fā)表于 2011-03-09 13:52 果糖之罪  過去40年中，高果糖漿的在美國的應用越來越廣泛。據統(tǒng)計，近年來，美國平均每人每年消耗的高果糖漿接近30公斤。與此同時，美國人群中的肥胖率也持續(xù)升高。肥胖伴隨的一系列癥狀，比如高血脂、高血壓、糖尿病等也隨著增加。科學家們進行了大量的研究去探討導致這些疾病的原因，高果糖漿是獲得特別關注的原因之一。結果毫不意外。流行病學調查顯示，食用高果糖漿多的人群中肥胖以及與肥胖相關的癥狀發(fā)生率比食用量低的人明顯要高，大量的動物實驗也支持這一結論。 實際上，果糖的“血糖指數(shù)”很低，一度被當作“好糖”推薦給糖尿病人。傳統(tǒng)上認為“血糖指數(shù)”低的食物有利于保持體重。按理說，把葡萄糖轉化成果糖的高果糖漿，“應該”更好才對。然而，“理論推測”可能會錯，而實驗數(shù)據卻不會撒謊�？茖W家們把目光放在了其中的果糖上。 隨著研究的深入，人們對果糖代謝的認識也逐漸清晰。原來，果糖和葡萄糖的分子雖然很相似，但是在體內的代謝途徑完全不同。首先，葡萄糖會誘發(fā)身體分泌胰島素和瘦體素。這兩種激素具有“飽足信號”的功能，能讓人更加容易感覺“飽”而減少進食。而果糖不具有這種能力，因此也就會吃得更多。果糖進入體內，也比葡萄糖更加容易轉化成甘油三酯，最終產生更多的脂肪，并在內臟囤積。不僅如此，長期攝入大量果糖，還會導致胰島素抗性的增加。胰島素是調節(jié)血糖的關鍵，胰島素抗性的增加意味著胰島素對血糖變化的敏感性下降，嚴重的就導致糖尿病。 果糖導致的體重增加、糖尿病、高血壓、高血脂等不良后果在動物實驗中得到了清晰的驗證。這些“危害”會不會在人體中顯示？出于倫理的原因，我們不可能用人來做那么極端的對照實驗——對于“被害”組來說實在是太不人道了。人體的對照試驗往往是監(jiān)測一些生理指標來顯示危害或者作用。比如，過多攝入果糖導致了血壓、甘油三酯等指標的升高，就被認為會有害健康。 果糖的危害已經有相當?shù)淖C據，而含有大量果糖的高果糖漿自然也就無法擺脫罪責。 高果糖漿與蔗糖連坐  因為高果糖漿是經過“工業(yè)加工”得到的，它也就很自然地被當作了“工業(yè)加工產生危害”的例子。相對來說，高果糖漿的罪證，甚至比氫化油還要確鑿嚴重。許多人也發(fā)出了“禁用高果糖漿”的呼聲——從“安全至上”這個原則出發(fā)，這種呼聲也算理直氣壯。 不過，通常的高果糖漿含有42%或者55%的果糖，蔗糖含有50%的果糖。二者的差別只在于，高果糖漿中的果糖以單分子的狀態(tài)存在，而蔗糖中的每個果糖分子都和一個葡萄糖分子結合。許多人相信，這種差別會導致高果糖漿比蔗糖更糟糕，但這只是一種推測。實際上，蔗糖中果糖和葡萄糖之間的鏈接很弱，吃進肚子之后很快就分成了單個分子，在小腸內，蔗糖依然是以葡萄糖和果糖的形式被吸收的。蜂蜜甚至更接近高果糖漿——其中的果糖也是以單分子形式存在，其含量也往往比其中的葡萄糖含量高。所以，更普遍的看法是：高果糖漿中的果糖產生的危害，蔗糖和蜂蜜中的果糖也難以避免。 在營養(yǎng)和食品領域，絕大多數(shù)情況下都不能以“理論推測”作為公共決策或者專業(yè)推薦的依據。要禁止高果糖漿而放行蔗糖和蜂蜜，就需要用實驗數(shù)據來證實“高果糖漿確實比蔗糖和蜂蜜要壞”的假設。 在目前所能找到的文獻中，果糖和高果糖漿“危害性”的研究多數(shù)都是以葡萄糖或者其他食物成分作為對比的。直接比較高果糖漿和蔗糖的研究研究不多。2010 年普林斯頓大學的巴特利•霍貝爾（Bartley Hoebel）等人發(fā)表的一項研究表明，“與蔗糖相比，相同熱量的高果糖漿使老鼠增重更多”。但是，一項動物實驗的結果不足以“證實”這個結論，尤其是在人體中的情形是否相同還需進一步驗證。目前，多數(shù)文獻還是認為“高果糖漿有問題，但并不比蔗糖更糟糕”，比如2008年《美國臨床營養(yǎng)學雜志》（American Journal of Clinical Nutrition）上的綜述就做了這樣的總結。而2010年的《生理學評論》（Physiological Review）上也有一篇類似主題的綜述，結論是：雖然有很多“高果糖漿中的游離果糖比蔗糖中的果糖帶來更多危害”的擔心，但是并沒有直接的證據來支持。 吃多少糖算適量？ 可以說，不管是高果糖漿還是蔗糖，它們所帶來的健康隱患——簡而言之可以用“代謝綜合征”來包括的各種不良后果——都是大量食用糖的結果。在人們無糖可吃的年代，自然不會有這些問題。從這個意義上說，這些癥狀是典型的“富貴病”。不管將來是否有充分的科學證據來驗證高果糖漿比蔗糖是“更糟”還是“一樣糟”，吃不吃糖都是在身體健康和口腹之欲之間進行的權衡。 最后，需要指出的是：正如《生理學評論》上那篇綜述所指出的那樣，雖然有越來越多的證據顯示“過多飲用含糖飲料”會帶來一系列不良后果，但是并沒有明確證據說明“適量的果糖”會帶來危害。至于多少算“過多”，多少算“適量”，也是眾說紛紜。美國心臟協(xié)會最新的推薦相當保守：男女分別每天攝取的熱量中來自于 “添加糖”的不應超過150大卡和100大卡。所謂的“添加糖”，包括一天之中所有食物和飲料中的蔗糖、高果糖漿和蜂蜜，等等。100大卡熱量，相當于 25克左右的蔗糖。這個量，往往一瓶含糖的碳酸飲料就超過了。 |
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2樓2011-03-10 10:44:24
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3樓2015-06-19 21:21:16
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