科學(xué)家?guī)氵M入不一樣的糖類世界

來源：生物谷作者：人氣：-發(fā)表時間：2016-06-28 09:27:00【大中小】

我們都知道糖類可以作為一種潛在的損傷大腦的物質(zhì)，是引發(fā)肥胖、慢性疾病及死亡的潛在原因。然而幾年來糖類作為人類飲食的一部分，其讓很多人非常著迷而且具有高度的實用價值。

糖類作為人類飲食的一部分，具有高度的實用價值

保存和干燥

我們都知道果醬中含有糖類，但糖類并不僅僅使果醬產(chǎn)生了甜味；食物如果沒有得到合適儲存和保藏的話保質(zhì)期非常短，因此包括食品加工在內(nèi)的食物保存對于確保食物可以在后期被安全食用非常重要。大多數(shù)腐敗的食物中都含有大量的水分，此外食物中的營養(yǎng)物質(zhì)也會為細菌的生長提供良好的繁殖基地，這些細菌引發(fā)食物不斷腐敗，而且有些甚至?xí)a(chǎn)生毒素并且感染人類。

使得食物不易被細菌“光顧”最簡單的方法就是移除食物中的水分，也就是通常所說的降低食物中的水分活度，完全干燥的食物中水分活度是0，當(dāng)水分活度為1的話，蔗糖大約就是0.2；將食物中的水分活度降低到0.7以下就會明顯抑制細菌的生長。

要想制造出美味的果醬，首先必須將水果和糖類還有果膠一起加熱，這有助于幫助破碎堅硬的細胞壁并且對整個混合物進行滅菌；隨后水分活度會降低，這就可以阻斷細菌繁殖生長，從而延長果醬的“生命”，一旦果醬被打開，霉菌和酵母就會開始生長，很多人都會發(fā)現(xiàn)當(dāng)打開果醬放置較長時間時果醬中就會長出霉菌。這就是為何在保存食物的時候要降低含糖量或者降低含糖食物的水平。

利用糖類和鹽類來實現(xiàn)三文魚的腌制

糖類可以溶解到水中制成糖類溶液，如果溶液中有足夠的糖（糖漿），其就會將水分子從食物細胞中吸收出去，從而有效降低食物的水分活度；而這往往是通過一種滲透作用來完成的，相比細胞中而言，細胞外部的溶液中往往存在很多顆粒物質(zhì)，比如糖類分子，這就是所謂的高滲溶液，在高滲溶液中，水更趨向于從細胞中流向細胞外部的環(huán)境中。

人們常常利用高滲作用來處理肉類和魚類產(chǎn)品從而防止其腐敗，瑞典的腌制三文魚就是這種食物很典型的一個例子，這種食物就是利用糖類和鹽類來實現(xiàn)三文魚的腌制。當(dāng)然糖類要比鹽類更好一些，糖類并不像鹽類，其并不像鹽類那樣容易滲透入細胞中，因此其常常可以從食物中清除去除。

糖玻璃（sugar glass）和太妃糖

作為主要的營養(yǎng)物質(zhì)，糖類往往用于糖果生產(chǎn)，而且還可以被用來做成多種食品，比如夾心糖果和太妃糖等；實際上，透過糖玻璃我們可以看到更加美好的東西，比如通過相同的原料成分制作成白煮棒棒糖以及濃郁的篝火太妃糖，但這到底是如何制成的呢？

關(guān)鍵就在于溫度，而且我們還需要“果醬溫度計”（jam thermometer）細心調(diào)制而成。從本質(zhì)上來講，將含有糖漿和些許水分的干糖加熱到150度，隨后將抹油的烤盤冷卻就可以將不透明的糖類制成清澈的糖玻璃（透明狀態(tài)）；為了使其變得向白砂糖一樣（變白），我們就需要把它拉長，改變晶體大小以便其可以變成不透明的白色顆粒物。將糖類轉(zhuǎn)變成蔗糖（食糖）的過程中溫度非常重要，大約需要達到160度；而果糖變成焦糖需要溫度低于110度，轉(zhuǎn)變成為麥芽糖則需要溫度高于180度。

不同溫度下糖的不同狀態(tài)

多種糖類的不同溫度閾值或可部分解釋為何不同食物的焦糖化作用發(fā)生在不同溫度下，同時還可以幫助我們解釋為何烹飪蜂蜜或含有果糖的食物需要在較低溫度下完成。當(dāng)蔗糖加熱焦化后，其就需要破碎形成果糖和葡萄糖，隨后形成的果糖和葡萄糖就會反應(yīng)形成新的芳香族化合物，而這些化合物具有復(fù)雜的香味，并且具有常見的棕色，包括焦化葡萄糖、焦葡糖烯等。

在上述過程中就可以產(chǎn)生一系列小分子的化合物，比如2，3-丁二酮，這種物質(zhì)具有強烈的黃油味；同時還會產(chǎn)生酯類和內(nèi)酯類分子，這兩種物質(zhì)可以給予朗姆酒獨特的甜味；同時還會產(chǎn)生其它化合物，包括麥芽酚和呋喃類化合物，然而糖類如果持續(xù)加熱的話，糖類中的所有甜味就會失去，隨后出現(xiàn)燒焦苦澀的味道。

焦糖化反應(yīng)不同于美拉德反應(yīng)，美拉德反應(yīng)又稱為“非酶棕色化反應(yīng)”，是法國化學(xué)家L.C.Maillard在1912年提出的。所謂美拉德反應(yīng)是廣泛存在于食品工業(yè)的一種非酶褐變，是羰基化合物（還原糖類）和氨基化合物（氨基酸和蛋白質(zhì)）間的反應(yīng)，經(jīng)過復(fù)雜的歷程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質(zhì)類黑精或稱擬黑素，所以又稱羰氨反應(yīng)。

盡管我們都應(yīng)當(dāng)仔細控制機體攝入糖類的水平，但多種糖類的生產(chǎn)加工過程依然具有特殊的化學(xué)特性和物理特性，而且我們也可以利用糖類來增加食物的氣味并且對食物進行長期保存。

白砂糖

糖類攝入的控制及相關(guān)研究

在2014年出臺的健康標準中，世界衛(wèi)生組織表示，應(yīng)當(dāng)將糖類攝入量占人每天卡路里總攝入量比例從原來的10%降低為5%。換句話說，一個正常體重的成年人每天糖類攝入量約為50g左右。此前2002年WHO出臺的健康標準中，糖類正常攝入量被規(guī)定在10%以下。不過隨著十年研究進程的深入，許多科學(xué)家認為10%這一標準已經(jīng)變得過高，甚至是變相推高了世界人口的肥胖率。更有一些人士認為WHO花費十年才將這標準減半本身就是一場災(zāi)難。

正常體重成年人每天糖類攝入量應(yīng)控制在50克左右

2015年，來自美國南加州大學(xué)的研究人員在PNAS刊文說，他們對比了果糖和葡萄糖對于腦部，激素水平以及食欲的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，食用果糖食物會激活腦部的一些區(qū)域，這些區(qū)域可能會鼓勵人的進食，也就是說，果糖比葡萄糖更能促進食欲。

不光如此，來自斯德哥爾摩大學(xué)的科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，果糖可以幫助治療癌癥、肥胖和糖尿病；研究人員通過X射線晶體學(xué)技術(shù)機體中果糖的處理過程。人體內(nèi)有一個被稱作“GLUT5”的特殊蛋白質(zhì)，可以在原子水平上通過細胞膜轉(zhuǎn)運果糖從而發(fā)揮作用。這個蛋白質(zhì)就像一個“管家”，果糖可以進入，其它的分子無法通過。

一些癌細胞對糖有更大的代謝需求，如乳腺癌細胞。基于該研究，科學(xué)家們認為他們或許會設(shè)計出一種藥物分子來阻斷該機制，達到餓死癌細胞的目的。

原文來源

Beyond the sweetness of sugar