书城教材教辅中学化学课程资源丛书-化学多棱镜
45076800000040

第40章 溶于水中的“甜味”

糖是溶于水的,当糖溶于水后,我们的味觉刺激中枢神经,告诉我们这是甜的。你都接触过哪些“甜味”物质呢?当然只指能够食用的。

但是在自然界分布的,能溶解于水的糖只有四种:葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖。下面,我们就来全面对这四种给我们带来“甜味”的糖熟悉了解一下。

植物光合作用时,吸收二氧化碳和水分,合成葡萄糖,并由葡萄糖进一步转化为植物淀粉、纤维素等多糖类物质。现在,我们却要利用它的相反过程,综合利用这些多糖类物质来制取我们所需要的高纯度的糖。

一、葡萄糖

它是一种最简单的糖,在自然界中到处都是,与人类的关系极为密切。在自然界中常以游离态存在于葡萄(熟葡萄中含20%~30%)、蜂蜜、红薯以及其他水果和蔬菜中,又作为多糖(淀粉、纤维素、肝糖)的基本组成单位存在于植物的种子、根、茎、秆及人、动物的肝脏中。在人类和动物的血液中,含有葡萄糖,被称为血糖。血糖的高低,常成为衡量人体是否健康的标准,血糖过高的人往往成为高血压及冠心病患者,而血糖过低又往往是糖尿病的预兆。在正常人的尿中含有0.1%;而糖尿病人因为体内葡萄糖正常代谢发生了障碍,尿中葡萄糖含量可增至1.2%。我们前面已经知道了葡萄糖是人和动物的主要来源,所以当病人不能饮食时,必须注射葡萄糖以维持身体能量消耗平衡。在工业上,葡萄糖可用作还原剂、生产维生素乙代用血浆等。

葡萄糖的制取主要有两种方法:酶水解法和酸水解法。目前在工业上广泛运用的是酸水解法。

酸水解法指把精制淀粉调成粉浆后,加入盐酸,调节其pH值在1.3~1.5,然后在一定压力下,加热至145℃,这时在酸的催化作用下,淀粉便水解成葡萄糖,而淀粉中所含的蛋白质,还存在于反应液中。这时,将反应液用Na2CO3中和,使pH控制在4.8~5.2,这时由于蛋白质达到等电点,便凝固起来,从而与葡萄糖稀液分离。经活性炭脱色、过滤后,得到浓度为18%~20%的葡萄糖液,再经蒸发、脱色后,可得到浓度为50%的无色葡萄糖。最后,为了除去糖液中残存的Ca2+、Fe2+等金属离子,再用离子交换树脂沥除杂质后进行蒸发提浓即可得到葡萄糖成品了。

现在,随着技术的改进,人们得以进行更多的实践,已逐步使用先进生产方法,采用酶法生产葡萄糖,特别是深层发酵双酶(枯草杆菌和黑曲酶)水解法直接糖化粗淀粉原料以制取葡萄糖。还有,利用木霉或其他真菌产生纤维素酶,以酶解粗饲料获得可消化的糖,从而提高粗饲料的发酵及饲养实效,这对我国养猪事业具有特殊重要的意义。

为了防止食物营养单纯,提高发酵效果,我们常将粗料与精料、青料与干料适当搭配,随即接入为干料3%~5%的曲种,加水至手握紧原料时有水滴从指缝间漏出为宜,保持温度25℃~35℃。发酵前期保持良好通气条件,以利好气性霉菌、细菌、酵母的大量繁殖生长,经一天到一天半后,发酵温度不再上升了,即可使堆料压实或封缸。此时,原料的粗纤维、淀粉、果胶质就能很好地转移为多种糖类;同时饲料中的某些成分在微生物作用下,又进一步合成了营养价值较高的物质如:蛋白质、氨基酸、维生素、醇等。这样,又酣又酸、又软又香、营养和适口性都显著提高的微生物发酵饲料便成熟了。

二、果糖

果糖是另一种形式的单糖,是葡萄糖的同分异构体,它常常与葡萄糖共存于已成熟的水果及蜂蜜中,是最甜的糖,蜂蜜的强甜味,即由于所存在的果糖所引起的。

果糖在性质上基本和葡萄糖相似。不过它不易为溴水所氧化,却能与Ca(OH)2生成不溶于水的化合物,此化合物与CO2作用,则又分解成果糖和CaCO3:C6H12O6+Ca(OH)2+H2OC6H12O6·Ca(OH)2·H2OC6H12O6·Ca(OH)2·H2O+CO2C6H12O6+CaCO3+2H2O

三、蔗糖

蔗糖即是白砂糖,是蔗糖中的“精品”,是提纯度达99%的蔗糖,而一般我们所用红糖(有的地方称为黄糖)则是未经脱色、完全净化的粗蔗糖。蔗糖是自然界分布最广的双糖(即水解后产生两分子单糖),以甘蔗(含18%~26%)、甜菜(含14%~20%)中含量最多。我国的很多地方都建有大规模的制糖厂而成为我国糖料生产基地。

四、麦芽糖

麦芽糖是蔗糖的同分异构体。在自然界中没有游离态存在,一般由淀粉经过淀粉酶水解而成。其甜味大于葡萄糖,但不及蔗糖。

用淀粉酶水解制取麦芽糖,其基本原理、过程和制取葡萄糖相似,所不同之处在于糖化时使用大麦芽中的淀粉酶作催化剂,这种酶可使淀粉分子链断裂为两分子双糖——麦芽糖,并常和糊精混在一起,成为食品工业中常用于糖果、糕点的饴糖(即四川农村中青子,取其易粘,硬结后如沥青之意)。