葡萄糖
葡萄糖是最简单的糖,在自然界中分布很广,对人类关系极为密切。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、杆、茎及人、动物的肝脏中。在动物及人类的血液中,也含有葡萄糖,称为血糖。此外,正常人的尿中含有0.1%;而糖尿病患者,由于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%。
葡萄糖是人和动物能量的主要来源。当病人不能饮食时,必须注射葡萄糖以补充营养。在工业上可用作还原剂、生产
维生素C、代用血浆等。
利用淀粉制造葡萄糖有酶水解法和酸水解法两种,目前生产上主要用酸法。即将精制淀粉用水调成粉浆后,加入盐酸,调节其pH值为1.3~1.5,然后在一定压力下,加熟至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。
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之。经活性炭脱色、过滤后,得到浓度为18~20%的葡萄糖液,若经一次蒸发、再次脱色后,浓度可提高到50%,并由棕黄色变成无色。为了除去糖液中残存的Ca++、Fe++及其他金属离子,并进一步提高糖液浓度,故使糖液经阳离子交换树脂后,再进行二次蒸发,提浓至72~73%,然后进行结晶、干燥,即得葡萄糖成品。工业上用的葡萄糖在后处理上可要求低一些。
这里水解是关键的一步,其反应终点可用KI的碘溶液检验之(利用淀粉及其水解各中间阶段的产物对碘的不同显色反应),生产上也常用淀粉与
糊精会使酒精混浊,而葡萄糖能溶解于酒精的特点来检验之。
近年来,随着人们实践的发展,采用酶法生产葡萄糖,特别是深层发酵双酶(枯草杄菌和黑曲酶)水解法直接糖化粗淀粉原料以制取葡萄糖;采用木屑在常压下浓酸水解法以制取葡萄糖也已成功。
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和饲养实效,这对我国养猪事业具有特殊重要的意义。
为了提高发酵效果,防止营养单纯,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(目前也有采用“无曲”发酵饲料,就是不要预先制曲和人工接种,而是通过控制微生物的生长条件,促使饲料中原来存在的某些微生物大量生长繁殖,从而达到饲料发醇目的),加水至手捏紧原料时指缝间稍有水滴为宜,保持温度25~35℃。发酵前期保持较好通气条件,以利好气性霉菌、细菌、酵母的大量生长繁殖,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。此时料中的粗纤维、淀粉、果胶质等就较好地转化为多种糖类;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、有机酸、醇等。这样,又甜又酸,又软又香、营养和适口性显著提高的微生物发酵饲料便成熟了。
果糖
果糖是另一种单糖,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引起。
果糖性质基本上和葡萄糖相似。不过它不易被溴水所氧化,却能与Ca(OH)2生成不溶于水的化合物,此化合物与CO2作用,则又分解生成果糖和CaCO3:
C6H12O6+Ca(OH)2+H2O → C6H12O6·Ca(OH)2·H2O
C6H12O6·Ca(OH)2·H2O+CO2 → C6H12O6+CaCO3+2H2O
利用此性质可将果糖从其他糖类中分离出来。
蔗糖
蔗糖就是人们平常吃的食糖,它是自然界分布最广的双糖(即水解后生成两分子单糖),以甘蔗(含18~26%)、甜菜(含14~20%)中含量最多。我国的台湾、广东、广西、福建、四川等省盛产甘蔗,华北及东北各省又是甜菜产区,这些都为蔗糖的生产提供了丰富的物质资源。
无论是从甘蔗还是甜菜中制取蔗糖,都必须经过原料粉碎、糖液提取、净化、脱色、浓缩、结晶等步骤,这样所得的蔗糖纯度可达99.9%。
麦芽糖
麦芽糖是蔗糖的同分异构体。在自然界里没有游离态存在,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,所不同的在于糖化时使用大麦芽中的
淀粉酶作催化剂,这种酶可使淀粉的分子链上断裂下来的最小单位是双糖的形式,而不是葡萄糖,得到的麦芽糖,常常和糊精混在一起,成为平常所用的饴糖。麦芽糖主要用于糖果、糕点等食品工业及制药中。