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怎么制取葡萄糖、果糖、蔗糖及麥芽糖？

實(shí)驗(yàn)室k / 2019-05-13

植物體吸收二氧化碳和水分，通過(guò)光合作用合成了葡萄糖，并由葡萄糖進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為植物淀粉、纖維素等多糖類(lèi)物質(zhì)?，F(xiàn)在，我們卻要利用它的相反過(guò)程，綜合利用這些多糖類(lèi)物質(zhì)來(lái)制取我們所需要的純度較高的糖。

葡萄糖

葡萄糖是最簡(jiǎn)單的糖，在自然界中分布很廣，對(duì)人類(lèi)關(guān)系極為密切。常以游離態(tài)存在于葡萄（熟葡萄中含20～30％）、蜂蜜、紅薯以及其他水果和蔬菜中，又作為多糖（淀粉、纖維素、肝糖）的基本組成單位存在于植物的種子、根、桿、莖及人、動(dòng)物的肝臟中。在動(dòng)物及人類(lèi)的血液中，也含有葡萄糖，稱(chēng)為血糖。此外，正常人的尿中含有0．1％；而糖尿病患者，由于體內(nèi)葡萄糖正常代謝發(fā)生了障礙，尿中葡萄糖含量可增至1．2％。

葡萄糖是人和動(dòng)物能量的主要來(lái)源。當(dāng)病人不能飲食時(shí)，必須注射葡萄糖以補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)。在工業(yè)上可用作還原劑、生產(chǎn)維生素C、代用血漿等。

利用淀粉制造葡萄糖有酶水解法和酸水解法兩種，目前生產(chǎn)上主要用酸法。即將精制淀粉用水調(diào)成粉漿后，加入鹽酸，調(diào)節(jié)其pH值為1．3～1．5，然后在一定壓力下，加熟至145℃，這時(shí)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質(zhì)，還存在于反應(yīng)液中。

將反應(yīng)液用Na2CO3中和，使pH控制在4．8～5．2，這時(shí)由于蛋白質(zhì)達(dá)到等電點(diǎn)，便凝固起來(lái)，從而與葡萄糖稀液分離之。經(jīng)活性炭脫色、過(guò)濾后，得到濃度為18~20％的葡萄糖液，若經(jīng)一次蒸發(fā)、再次脫色后，濃度可提高到50％，并由棕黃色變成無(wú)色。為了除去糖液中殘存的Ca++、Fe++及其他金屬離子，并進(jìn)一步提高糖液濃度，故使糖液經(jīng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂后，再進(jìn)行二次蒸發(fā)，提濃至72～73％，然后進(jìn)行結(jié)晶、干燥，即得葡萄糖成品。工業(yè)上用的葡萄糖在后處理上可要求低一些。

這里水解是關(guān)鍵的一步，其反應(yīng)終點(diǎn)可用KI的碘溶液檢驗(yàn)之（利用淀粉及其水解各中間階段的產(chǎn)物對(duì)碘的不同顯色反應(yīng)），生產(chǎn)上也常用淀粉與糊精會(huì)使酒精混濁，而葡萄糖能溶解于酒精的特點(diǎn)來(lái)檢驗(yàn)之。

近年來(lái)，隨著人們實(shí)踐的發(fā)展，采用酶法生產(chǎn)葡萄糖，特別是深層發(fā)酵雙酶（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；采用木屑在常壓下濃酸水解法以制取葡萄糖也已成功。

利用木霉或其他真菌產(chǎn)生纖維素酶，以酶解粗飼料獲得可消化的糖，從而提高粗飼料的發(fā)酵和飼養(yǎng)實(shí)效，這對(duì)我國(guó)養(yǎng)豬事業(yè)具有特殊重要的意義。

為了提高發(fā)酵效果，防止?fàn)I養(yǎng)單純，我們常將粗料與精料、青料與干料適當(dāng)搭配，隨即接入為干料3～5％的曲種（目前也有采用“無(wú)曲”發(fā)酵飼料，就是不要預(yù)先制曲和人工接種，而是通過(guò)控制微生物的生長(zhǎng)條件，促使飼料中原來(lái)存在的某些微生物大量生長(zhǎng)繁殖，從而達(dá)到飼料發(fā)醇目的），加水至手捏緊原料時(shí)指縫間稍有水滴為宜，保持溫度25～35℃。發(fā)酵前期保持較好通氣條件，以利好氣性霉菌、細(xì)菌、酵母的大量生長(zhǎng)繁殖，經(jīng)一天到一天半后，發(fā)酵溫度不再上升了，即可使堆料壓實(shí)或封缸。此時(shí)料中的粗纖維、淀粉、果膠質(zhì)等就較好地轉(zhuǎn)化為多種糖類(lèi)；同時(shí)飼料中的某些成分在微生物作用下，又進(jìn)一步合成了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的物質(zhì)如：蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、有機(jī)酸、醇等。這樣，又甜又酸，又軟又香、營(yíng)養(yǎng)和適口性顯著提高的微生物發(fā)酵飼料便成熟了。

果糖

果糖是另一種單糖，是葡萄糖的同分異構(gòu)體，它常常與葡萄糖共存于已成熟的水果及蜂蜜中，是最甜的糖，蜂蜜的強(qiáng)甜味，即由于所存在的果糖引起。

果糖性質(zhì)基本上和葡萄糖相似。不過(guò)它不易被溴水所氧化，卻能與Ca（OH）2生成不溶于水的化合物，此化合物與CO2作用，則又分解生成果糖和CaCO3：

C6H12O6＋Ca（OH）2＋H2O → C6H12O6·Ca（OH）2·H2O

C6H12O6·Ca（OH）2·H2O＋CO2 → C6H12O6＋CaCO3＋2H2O

利用此性質(zhì)可將果糖從其他糖類(lèi)中分離出來(lái)。

蔗糖

蔗糖就是人們平常吃的食糖，它是自然界分布最廣的雙糖（即水解后生成兩分子單糖），以甘蔗（含18～26％）、甜菜（含14～20％）中含量最多。我國(guó)的臺(tái)灣、廣東、廣西、福建、四川等省盛產(chǎn)甘蔗，華北及東北各省又是甜菜產(chǎn)區(qū)，這些都為蔗糖的生產(chǎn)提供了豐富的物質(zhì)資源。

無(wú)論是從甘蔗還是甜菜中制取蔗糖，都必須經(jīng)過(guò)原料粉碎、糖液提取、凈化、脫色、濃縮、結(jié)晶等步驟，這樣所得的蔗糖純度可達(dá)99．9％。

麥芽糖

麥芽糖是蔗糖的同分異構(gòu)體。在自然界里沒(méi)有游離態(tài)存在，一般由淀粉經(jīng)過(guò)淀粉酶水解而成。其甜味大于葡萄糖，但不及蔗糖。

用淀粉水解制取麥芽糖，其基本原理、過(guò)程和制取葡萄糖相似，所不同的在于糖化時(shí)使用大麥芽中的淀粉酶作催化劑，這種酶可使淀粉的分子鏈上斷裂下來(lái)的最小單位是雙糖的形式，而不是葡萄糖，得到的麥芽糖，常常和糊精混在一起，成為平常所用的飴糖。麥芽糖主要用于糖果、糕點(diǎn)等食品工業(yè)及制藥中。

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