浅探糖的甜度来源及甜味剂介绍

浅探糖的甜度来源及甜味剂介绍

中文系00620073 欧阳淼

关键词：糖 甜度 分子结构 甜味剂 味感

能够享受食物感知味觉，是人生的一大乐事。我们从小就知道糖是甜的，也几乎没有一个小孩子会不喜欢甜的食物。这种感性的认识背后有着怎样的奥妙呢？这里将对这个问题进行深入的探究。

在开始讨论“糖为什么是甜的”这个问题之前，我们有必要先把涉及到的一些概念和问题清楚地解释一下。

1．关于糖的基本认识

1．1此“糖”与彼“糖”

在有机化学中，我们所说的糖即碳水化合物。糖可以分为单糖、低聚糖和多糖三类。单糖是指不能再水解的最简单多羟基醛或多羟基酮及其衍生物，比如葡萄糖（glucose）、果糖（fructose）。低聚糖是指聚合度小于或等于10的糖，如麦芽糖、蔗糖。而当聚合度大于10则称之为多糖，也叫多聚糖，比如淀粉和纤维素。

我们知道，在自然界中，只有少数几种能够形成结晶的单糖和低聚糖具有甜味，其他糖类的甜度一般随聚合度的增大而降低以至丧失，例如淀粉、纤维素等，它们不能形成结晶，也无甜味。

所以在我们所讨论的这个题目里，多糖并不在这个范畴里面。可见我们这里的“糖”，指的是生活中惯用的一类具有甜味物质的总称。

必须清楚的是，此“糖”非彼“糖”。这样，我们的研究范围就大大缩小了。

1．2并非只有糖具有甜味

具有甜味的化合物，小到非常简单的有机物，大到分子量很大的蛋白质。就其化学组成而言，包括脂肪族的羟基化合物（如醇类、糖类及其衍生物）、醛类、酰胺类、酯类、氨基酸、磺酸化合物、卤代烃等。比如乙醇的5%的水溶液有微弱的甜味。

1．3如何衡量糖的甜味？——“甜度”

一般以甜度来表示糖的甜味程度。甜度是糖的一种物理性质，它目前还不能用物理或化学方法定量测定，只能采用感官比较法。甜度以蔗糖（非还原糖）为基准物，一般以10%或15%的蔗糖水溶液在20℃时的甜度为1.0。由于甜度是相对的，也可以成为比甜度。

甜味是由物质分子的构成所决定的。糖甜度的高低与糖的分子结构、分子量、分子存在状态和外界因素有关。分子量越大溶解度越小，则甜度也小；糖的α型和β型也影响糖的甜度。

1．4生活中常用的糖有哪些？

1．4．1葡萄糖（glucose）

葡萄糖的甜度仅为蔗糖的65%～75%，其甜味带凉爽感，适合使用，可用于静脉注射，能被多种微生物发酵。

1．4．2果糖（fructose）

果糖的吸湿性特别强，很难从水溶液中结晶，它容易被消化，不需要胰岛素就能直接在人体中代谢，适于幼儿和糖尿病患者食用，并且果糖是糖类中最甜的。

1．4．3木糖（w oo d sug a r）

木糖在人体内不容易被吸收，是不产生热量的甜味剂，甜度为蔗糖的65%，可供糖尿病和高血压患者食用，也不能被微生物发酵，吸湿性小。

1．4．4蔗糖（sucrose）

蔗糖在甘蔗和甜菜中含量较多，为无色透明的单斜晶体。蔗糖的甜味纯正，甜度大，是用量最多的甜味剂。

1．4．5麦芽糖

麦芽糖是植物种子发芽时，因酶分解淀粉产生的中间产物，尤其在麦芽中含量较高。麦芽糖在糖类中营养价值最高，甜度约为蔗糖的1/3，甜味较爽口柔和，不像蔗糖那样会刺激胃黏膜。

1．4．6乳糖

乳糖是人和哺乳动物乳汁中的特有成分，在人乳和牛羊奶中的含量分别是5～7%和5%，有α—和β—两种构型。乳糖有助于人体对钙的吸收，它对气体和有色物质的吸附性较强，可用做肉类食品风味和颜色的保护剂，添加于烘烤食品中发生Mai ll a r d反应，易形成诱人的金黄色。乳糖不能被酵母发酵，但在乳酸菌作用下能引起乳酸发酵。

1CHO 1CH2OH

2CHOH 2CO

3CHOH 3CHOH

4CHOH4CHOH

5CH2OH 5CHOH

（葡萄糖）

6CH2OH

（果糖）

麦芽糖（即α—D—吡喃葡糖基—（14）—D—吡喃葡糖苷）

图1-1

我们知道，糖是甜的，但有些对糖味感有障碍的人不论尝到多甜的东西也没有感觉。可见，糖的甜味一方面是由分子的性质决定，另一方面则取决于人的味感。所以这里作为必要的补充对感觉味道的生理基础进行简要的介绍。

2．味感的生理基础——人是如何感觉甜味的？

2．1味感

味感(gust a t i o n）是食物在人的口腔内对味觉器官的刺激而产生的一种感觉。尽管对味感的分类存在着种种分歧，从生理学的角度看，只有甜、苦、酸、咸4种基本的味感。

2．2味感的生理基础

味感形成的基本途径包含以下过程：食物溶解在唾液中，呈味物质溶液刺激口腔内的味感受体（t a ste rece p tor），通过一个收集和传递信息的神经感觉系统传导到大脑的味觉中枢，然后通过大脑的综合神经中枢系统的分析而感受到味道。

口腔内的味感受体主要是味蕾（t a ste b u d），其次是神经末梢。人的味蕾数目随着年龄的增长而减少，对味的敏感也随之降低。

不同的味感物质在味蕾上与不同的组分作用，例如甜味物质的受体是蛋白质。不同的味感物质在味蕾上有不同的结合部位，尤其是甜味、苦味和鲜味物质，其分子结构有严格的空间专一性要求。这反映在舌头上不同的部位会有不同的敏感性。一般来说，人的舌前部对甜味最敏感，但也有个体差异，不存在绝对意义。

关于为什么有些物质的味道是甜的，前人已经作出了很多探索。这里展示一些比较典型的理论。

3．关于甜度提出的一些理论学说

3．1呈甜机理（夏氏学说）

1967年夏伦贝格尔（Sha lle nb erger）提出有关甜味“构——性关系”的AH/B生甜团学说。他认为在甜味剂的分子结构中存在一个能形成氢键的基团—AH，叫质子供给基，如—OH、—NH2、=NH等；同时还存在一个有负电性轨道的原子B，叫质子接受基，如O、N原子等，呈味物的这两类基团还必须满足立体化学要求，才能与受体的相应部位匹配，在味感受器中，这两类基团的距离约为0.3n m，因此，甜味分子中的B基团与AH上质子之间的距离也必须在0.25—0.4n m，这样当两者接触时彼此能以一双氢键偶合，产生甜味感觉的初级响应，而且甜味的强弱与一双氢键的强弱相关。

这个理论存在一定的缺陷，比如它没有考虑物质分子的空间卷曲折叠效应，不能解释甜

图3-1

3．2 K i er对夏氏学说的补充

由于种种不足，K i er又对Sha lle nb erger的理论进行了补充和发展。他认为甜味分子中还可能存在着一个具有适当立体结构的亲脂区域，即在距AH基团约0.35n m和距B基团