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【转载】高果糖浆的前世今生 已有2人参与
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高果糖浆的前世今生（上）Comments>> | Tags 标签：原创, 甜, 科普, 高果糖浆 云无心 发表于 2011-03-08 14:43  人类喜欢甜味，在几种基本味道之中，“甜”或许是最招人喜欢的了。比如孩子，不需要后天的适应，天生就喜欢甜食。日常生活中人们所说的糖，几乎默认就是指“蔗糖”。它的地位如此超然，以至于成为了“甜度”的标准——蔗糖的甜度定义为1，如果一种物质稀释两倍之后甜度与蔗糖相当，它的甜度就是2。 但是蔗糖的生产比较受限，不是所有的地方都适合种甘蔗。用甜菜来制糖是一大进步，不但使糖的产量增加，价格也有了下降。因为甜菜制成的糖在化学结构上与蔗糖一致，它委屈地失去了署名权——对于消费者来说，来自这两种植物的糖都叫做“蔗糖”。 不过，甜菜与蔗糖产生的糖依然不足以满足人类的需求。而高果糖浆的出现，大大提高人类满足“甜味”需求的能力。短短几十年，它打入各种食品饮料中，遍及全世界。不过，近年来许多科学研究纷纷报道了对它不利的结果。它到底是一种什么东西？它会像氢化植物油一样，成为“原生态人士们 ”宣扬“现代工业危害人类”的一个例子么？ 玉米如何成糖 与甘蔗和甜菜相比，玉米是一种便宜高产、种植范围广泛的农作物。如果能把它转化成糖，就能使糖的产量大大增加。人们对此的尝试大概可以追溯到古代，至今仍有活力的“饴糖”就是一个比较成功的例子。 构成玉米的主要成分是淀粉，淀粉是由葡萄糖连接而成的高分子聚合物。两个葡萄糖分子中，一个提供氢原子，另一个提供氢氧基团，共同失去一个水分子。剩下的部分连接起来，称为“二糖”，而连接的地方就叫做“糖苷键”。连起来的分子还可以继续链接其他的葡萄糖分子，最终构成一个大的淀粉分子。 如果倒过来，把一个水分子分成一个氢原子和一个氢氧基团，分别加到糖苷键的两边，这个糖苷键就断开了。这个过程叫做“水解”。如果把淀粉分子中的糖苷键全部打开，它就变成了葡萄糖。葡萄糖也是甜的，甜度大概是0.7。  不过，水解反应不会轻易发生，所以淀粉不会轻易变成葡萄糖。最初的时候，水解淀粉是通过在酸性条件下加压加热来实现的。但这样的水解所需要的成本比较高，水解也不容易完全。现在，水解淀粉一般通过酶来催化，操作条件温和多了。 酶是能够催化特定反应的蛋白质。水解淀粉的酶称为淀粉酶，在自然界广泛存在——我们的唾液中就有。淀粉酶还有不同的类型，最高效的一种叫做阿尔法淀粉酶。它可以切断淀粉分子中任何部位的糖苷键。其作用的结果，就是把淀粉切割成一个个小片段，每个片段可能含有几个葡萄糖。这样的东西被称为“淀粉糊精”，也还是没有甜味。淀粉酶中的老二叫做贝塔淀粉酶，它能把最头上的两个葡萄糖切下，得到的东西就是传统零食麦芽糖（有的地方叫做“饴糖”）。而现代工业上水解淀粉需要用到的老三伽玛淀粉酶，每次能切下一个葡萄糖。这样，经过伽玛葡萄糖的精雕细琢，淀粉糊精就变成了葡萄糖。 不过，通常的水解反应不会那么完全，得到的是以葡萄糖为主，含有一些麦芽糖以及小分子糊精的混合物，称为“玉米糖浆”。因为以葡萄糖为主，也被叫做“葡萄糖浆”，其实它跟葡萄一点关系也没有。玉米糖浆就是甜的了，但是它的甜味来自于葡萄糖，而葡萄糖本身不够甜，所以不难想象，玉米糖浆的甜度有限。 但是，不甜的玉米毕竟变成了甜的糖浆，所以也有人把玉米糖浆叫做“玉米糖”。玉米糖浆溶解性好，加到食物中还能够增加甜度、软化质地并且保持水分。相对于淀粉来说，也算是一次脱胎换骨的飞跃了。 玉米糖浆到高果糖浆的变身 不过，玉米糖浆的局限也是明显的：不够甜。为了得到足够的甜度，不得不增加用量。而玉米糖浆本身是高热量营养单一的食物成分，对于减肥相当不利，所以玉米糖浆要想有更大的发展，还需要变得“更甜”。 自然界中最甜的单糖是果糖。果糖的分子式和葡萄糖一样，只是其中原子连接方式不同而已。最初的想法也是通过化学反应来转变。这方面也有过不少研究，后来巴克（Sidney Alan Barker）等人还为此获得了一项美国专利。不过，这个在高温和高碱性条件下进行的反应除了得到一些果糖之外，还得到一些人体不能代谢的副产物，以及影响产物颜色和味道的副产物。这些问题使得通过化学反应来“变甜”只有理论上的意义，而没有商业生产的价值。 峰回路转发生在1957年。美国一家玉米产品公司的研究人员理查德•马歇尔（Richard Marshall）等人从一种细菌中得到了一种酶，可以把葡萄糖转化为果糖。他们的发现发表在了当年4月出版的《科学》（Science）杂志上。这样的酶被称为“葡萄糖异构酶”。后来，经过许多人的努力，陆续发现了其他具有同样功能且生产使用更加方便的酶，使得葡萄糖“异构”为果糖的商业化生产成为了可能。1967年，另一家玉米加工公司成功地实现了商业化生产。  这一酶异构反应的价值是显而易见的。首先，它具有特异性，要么转化成果糖，要么保持葡萄糖的“真身”，而不会产生副产物。其次，酶反应的条件很温和，设备也就简单。 果糖的甜度是葡萄糖的两倍多。这样转化而来的产品被叫做“高果糖浆（High Fructose Corn Syrup，简称HFCS）”，也有人把它叫做“葡果糖浆”。高果糖浆中的果糖含量可达90%，不过市场上的产品主要是42%和55%两个版本。它们的甜度比蔗糖要更甜一些，应用于加工食品和饮料的时候加工性能也更加优越。此外，在美国市场上，其价格也比蔗糖还要便宜。于是，高果糖浆迅速占领市场。尤其是 1984年，两大可乐公司开始用高果糖浆代替蔗糖，更大大加速了它的盛行。 高果糖浆的前世今生（下）Comments>> | Tags 标签：原创, 甜, 科普, 高果糖浆 云无心 发表于 2011-03-09 13:52 果糖之罪  过去40年中，高果糖浆的在美国的应用越来越广泛。据统计，近年来，美国平均每人每年消耗的高果糖浆接近30公斤。与此同时，美国人群中的肥胖率也持续升高。肥胖伴随的一系列症状，比如高血脂、高血压、糖尿病等也随着增加。科学家们进行了大量的研究去探讨导致这些疾病的原因，高果糖浆是获得特别关注的原因之一。结果毫不意外。流行病学调查显示，食用高果糖浆多的人群中肥胖以及与肥胖相关的症状发生率比食用量低的人明显要高，大量的动物实验也支持这一结论。 实际上，果糖的“血糖指数”很低，一度被当作“好糖”推荐给糖尿病人。传统上认为“血糖指数”低的食物有利于保持体重。按理说，把葡萄糖转化成果糖的高果糖浆，“应该”更好才对。然而，“理论推测”可能会错，而实验数据却不会撒谎。科学家们把目光放在了其中的果糖上。 随着研究的深入，人们对果糖代谢的认识也逐渐清晰。原来，果糖和葡萄糖的分子虽然很相似，但是在体内的代谢途径完全不同。首先，葡萄糖会诱发身体分泌胰岛素和瘦体素。这两种激素具有“饱足信号”的功能，能让人更加容易感觉“饱”而减少进食。而果糖不具有这种能力，因此也就会吃得更多。果糖进入体内，也比葡萄糖更加容易转化成甘油三酯，最终产生更多的脂肪，并在内脏囤积。不仅如此，长期摄入大量果糖，还会导致胰岛素抗性的增加。胰岛素是调节血糖的关键，胰岛素抗性的增加意味着胰岛素对血糖变化的敏感性下降，严重的就导致糖尿病。 果糖导致的体重增加、糖尿病、高血压、高血脂等不良后果在动物实验中得到了清晰的验证。这些“危害”会不会在人体中显示？出于伦理的原因，我们不可能用人来做那么极端的对照实验——对于“被害”组来说实在是太不人道了。人体的对照试验往往是监测一些生理指标来显示危害或者作用。比如，过多摄入果糖导致了血压、甘油三酯等指标的升高，就被认为会有害健康。 果糖的危害已经有相当的证据，而含有大量果糖的高果糖浆自然也就无法摆脱罪责。 高果糖浆与蔗糖连坐  因为高果糖浆是经过“工业加工”得到的，它也就很自然地被当作了“工业加工产生危害”的例子。相对来说，高果糖浆的罪证，甚至比氢化油还要确凿严重。许多人也发出了“禁用高果糖浆”的呼声——从“安全至上”这个原则出发，这种呼声也算理直气壮。 不过，通常的高果糖浆含有42%或者55%的果糖，蔗糖含有50%的果糖。二者的差别只在于，高果糖浆中的果糖以单分子的状态存在，而蔗糖中的每个果糖分子都和一个葡萄糖分子结合。许多人相信，这种差别会导致高果糖浆比蔗糖更糟糕，但这只是一种推测。实际上，蔗糖中果糖和葡萄糖之间的链接很弱，吃进肚子之后很快就分成了单个分子，在小肠内，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浆——其中的果糖也是以单分子形式存在，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：高果糖浆中的果糖产生的危害，蔗糖和蜂蜜中的果糖也难以避免。 在营养和食品领域，绝大多数情况下都不能以“理论推测”作为公共决策或者专业推荐的依据。要禁止高果糖浆而放行蔗糖和蜂蜜，就需要用实验数据来证实“高果糖浆确实比蔗糖和蜂蜜要坏”的假设。 在目前所能找到的文献中，果糖和高果糖浆“危害性”的研究多数都是以葡萄糖或者其他食物成分作为对比的。直接比较高果糖浆和蔗糖的研究研究不多。2010 年普林斯顿大学的巴特利•霍贝尔（Bartley Hoebel）等人发表的一项研究表明，“与蔗糖相比，相同热量的高果糖浆使老鼠增重更多”。但是，一项动物实验的结果不足以“证实”这个结论，尤其是在人体中的情形是否相同还需进一步验证。目前，多数文献还是认为“高果糖浆有问题，但并不比蔗糖更糟糕”，比如2008年《美国临床营养学杂志》（American Journal of Clinical Nutrition）上的综述就做了这样的总结。而2010年的《生理学评论》（Physiological Review）上也有一篇类似主题的综述，结论是：虽然有很多“高果糖浆中的游离果糖比蔗糖中的果糖带来更多危害”的担心，但是并没有直接的证据来支持。 吃多少糖算适量？ 可以说，不管是高果糖浆还是蔗糖，它们所带来的健康隐患——简而言之可以用“代谢综合征”来包括的各种不良后果——都是大量食用糖的结果。在人们无糖可吃的年代，自然不会有这些问题。从这个意义上说，这些症状是典型的“富贵病”。不管将来是否有充分的科学证据来验证高果糖浆比蔗糖是“更糟”还是“一样糟”，吃不吃糖都是在身体健康和口腹之欲之间进行的权衡。 最后，需要指出的是：正如《生理学评论》上那篇综述所指出的那样，虽然有越来越多的证据显示“过多饮用含糖饮料”会带来一系列不良后果，但是并没有明确证据说明“适量的果糖”会带来危害。至于多少算“过多”，多少算“适量”，也是众说纷纭。美国心脏协会最新的推荐相当保守：男女分别每天摄取的热量中来自于 “添加糖”的不应超过150大卡和100大卡。所谓的“添加糖”，包括一天之中所有食物和饮料中的蔗糖、高果糖浆和蜂蜜，等等。100大卡热量，相当于 25克左右的蔗糖。这个量，往往一瓶含糖的碳酸饮料就超过了。 |
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