二糖的种类及其组成(二糖是由什么元素组成)

圈圈笔记 93

本文系《粤厨宝典》丛书作者潘英俊先生原创作品,旨在饮食文化及烹饪技术研究

续文:《原料知识:做大厨要掌握的食用糖知识(一),原理解密,建议收藏》

正文

低聚异麦芽糖(Isomalto oligosaccharides)又称分支低聚糖,英文简称IMO。

在解说之前,让我们先了解什么是低聚糖。

所谓低聚糖(oligosaccharide)实际上系寡糖的别名,是指含有两个至十个糖苷键聚合而成的碳水化合物的总称。

寡糖经水解后,每个分子产生为数较少的单糖,寡糖与多糖之间并没有严格的界限。

含有两个单糖单位的寡糖叫双糖;这部分包括麦芽糖、乳糖、蔗糖、海藻糖等。

含有三个单糖单位的寡糖叫三糖;这部分包括棉籽糖等。

寡糖还可以按组成的单糖类型是否相同分为同质寡糖和异质寡糖。

按是否存在半缩醛羟基分为还原性寡糖和非还原性寡糖。

低聚糖——寡糖,是生物体内一种重要的信息物质,在生命过程中具有重要的功能,它以复合物的形式存在于多种生物组织中,特别是生物膜蛋白表面的寡糖残基,在细胞之间的识别及其相互作用中起着重要作用。

现切现烹现售的形式已不太适合城市化的需求

有一点须要说明的是,低聚糖分传统型及新型两种。

传统意义上的低聚糖,大多是由蔗糖、饴糖、乳糖等制得,不太具功能性效果。

目前,市面上不断推出不同于传统意义上的双糖制取的低聚糖,这类低聚则具有明显的功能性效果。

为了便于辨别,人们即将新开发的低聚糖称作新型的低聚糖(Up-date oligosaccharide)或者是功能性低聚糖(Functional oligosaccharide)。

新型的低聚糖不仅具有与蔗糖相似的物理化学性质,而且还具备有良好的生理学功能,特点是不影响服食者的血糖、血脂的数值,还能改善服食者肠道菌群结构,使人体免疫力增强,并且防止龋齿和便秘等。

低聚异麦芽糖正是新型低聚糖的产品之一。

低聚异麦芽糖的工业化生产一般是以淀粉为原料通过酶法制备,即先以淀粉制得的高浓度葡萄糖为基质,再在70摄氏度环境下利用固定葡萄糖淀粉酶的逆合成反应合成;或者是先以淀粉制得高麦芽糖浆,再通过糖转移酶的作用而制得。

1982年是低聚异麦芽糖工业化生产诞生之年,就在这一年间,日本的林原公司正式开发出工业化生产的、价钱便宜的低聚异麦芽糖。

事实上,商品化的低聚异麦芽糖一经推出市面马上得到很好的评价,因为服食低聚异麦芽糖能有效地促进人体内的有益细菌——双歧杆菌生长繁殖,因此被随之冠以双歧杆菌生长促进因子的名称或简称作双歧因子招徕顾客。

一般而言,在食品之中添加低聚异麦芽糖已具相当的冲击力,因为经过多年临床与实际应用表明,双歧杆菌具有提高人体免疫能力的保健功能,而作为双歧杆菌促进因子(bifidus factor, BF)的低聚异麦芽糖自然备受欢迎。

现在问题是,低聚异麦芽糖对改善及提升肉食质感有没有帮助呢?

答案是肯定的!

生胆熟胆的预制菜将成为概念性的趋势

国内外鲜有报导低聚麦芽糖具有改善和提高肉食质感的功能。

不过,经过我们的实验证明,天然的低聚异麦芽糖其实就少量地存在酱油等发酵调味品之中,以往的厨师不知道在担心用食盐会影响咸度而改用酱油调味的时候已经在肉食之中不经意地添加了低聚异麦芽糖这种物质。

细心的厨师在这个时候会留意到用酱油调味与食盐调味有意想不到的变化,尽管这种变化不十分明显。

当然,由于知识的局限,以往的厨师均认为,用酱油调味使肉食获得良好的质感是由于避免了食盐强烈的渗透压所致。

其实,情况并非如此,能使肉食获得良好的质感应归功于酱油所含的低聚异麦芽糖。

低聚异麦芽糖既是阴离子寡糖又是低分子寡糖,阴离子寡糖具有良好的抗凝活性的性能,而低分子寡糖则具有良好的渗透力的性能,将具有这两种性能的低聚异麦芽糖添加入肉食之中的时候,能确保肉食中的可水溶性蛋白在冷冻时保持活性,在热处理时保持扩张和延续固化的效果,使肉食的水分由始至终保持平衡,从而确保制品呈现嫩滑的质感。

与此同时,低聚异麦芽糖还有增强肉食非水溶性蛋白强度的效果,继而使肉食被咀嚼时能够呈现爽、弹的质感。

当然,单添加低聚异麦芽糖对改善和提升肉食质感的能力是有限的,因为低聚异麦芽糖添加在肉食之中的使用量不能过大,否则效果会适得其反,此时就必须用其他物质加以辅助,例如盐、糖、碱等。

怎样让制品能经受得住二次加热成为食品设计人员的主要课题

低聚果糖(Fructo oligosaccharide)又名果寡糖蔗果低聚糖,英文简称FOS。系指由一至三个果糖基通过β-1,2-糖苷键与蔗糖中的果糖基结合生成的蔗果三糖(1-Kestose,简称GF2)、蔗果四糖(Nystose,简称GF3)、蔗果五糖(1F-Fructofuranosyl nystose,简称GF4)等组成的混合物。

低聚果糖广泛存在于自然界之中,诸如蜂蜜、啤酒、酵母、洋葱、雪梨、香葱、牛蒡、菊芋、菊苣、香蕉、小麦、黑麦、燕麦等都有不同程度的含量。

在工业生产中,低聚果糖是利用黑曲霉菌接种在5%∽10%的蔗糖溶液中,在28摄氏度下振荡培养4小时,得到具有果糖转移酶活性的菌体,然后直接采用菌体的间歇反应(或采用固定化酶法连续反应),在55%∽60%的蔗糖溶液中,按每克基质加2∽5单位的酶量,于60摄氏度环境下反应24小时而制作出来。

低聚果糖的类别是归属于功能性低聚糖(Functional oligosaccharide),其特点是在很大程度上不能被动物体内的消化酶降解和吸收而直接进入小肠后部、直肠、盲肠、大肠,最后被肠道微生物有选择地利用并降解为挥发性脂肪酸、二氧化碳(CO₂)等物质。

因此,低聚果糖提高抵抗细菌病原体,促进双歧杆菌生长产生有机酸,降低肠道酸碱值,抑制腐败,预防便秘改善脂质代谢,降低血脂和胆固醇,促进钙(Ca)、镁(Mg)、锌(Zn)、铁(Fe)等矿物元素的吸收,提高免疫力,抑制、预防肿瘤的功能。

低聚果糖被开发的目的正在于此!

然而,正如面对低聚异麦芽糖一样,肉食加工的设计人员最关心的是低聚果糖是否对改善和提升肉食质感有所帮助。

答案同样是肯定的!

其实,低聚果糖除了是碳水化合物的身份外,还具有水溶性膳食纤维的身份。

传统肉食腌制为使肉食蛋白具有持水性能都会添加扩张性能的食用碱(请参阅《原料知识:做大厨要掌握的食用碱知识,原理解密,建议收藏》。

然而,食用碱虽然具有扩张性能,但在食盐渗透压的作用下,往往会穿透可水溶性蛋白的外膜,使可水溶性蛋白无端爆裂。

因此,食用碱的性能只具破坏作用而没有保护作用。

在这种情况之下,利用传统的腌制方法加工肉食很难做到远程配送。

作为膳食纤维的低聚果糖(当然也包括低聚异麦芽糖)则对肉食蛋白起到很好的保护作用。与低聚异麦芽糖不同,低聚果糖对可水溶性蛋白的保护性能相当强,甚至起到形成保护膜的作用,使肉食的可水溶性蛋白在被其他渗透压较强的物质扩张、膨胀之余避免破裂,而且还能使已经饱满的可水溶性蛋白产生光亮、光洁的效果。

这是肉食远程配送亟盼获得的效果。

聚葡萄糖(polydextrose)尽管与葡萄糖有关联,但其真实的身份则是水溶性膳食纤维,又称聚糊精。

聚葡萄糖为白色或类白色固体颗粒,是由葡萄糖、山梨糖醇和柠檬酸按照89∶10∶1的比例调配成熔融态混合物后再经真空加热缩聚而成的以1,6-糖苷键结合为主的一种D葡萄糖多聚体。如果再经氢氧化钾(KOH)中和脱色,可得透明的70%溶液。如果再氢氧化钾或碳酸氢钾(KHCO3)干混中和则为白色粉末。

正如低聚异葡萄披上双歧杆菌促进因子(bifidus factor)的称号一样,聚葡萄糖同样挂上水溶性膳食纤维(Soluble Dietary Fiber,SDF)的外号。

什么是膳食纤维呢?

膳食纤维是一种不能被人体消化的碳水化合物,系一类非淀粉的多糖,并分为非水溶性和水溶性纤维两大种类。

粮谷(穀)类、豆类的麸皮、米糠、豆皮及淀粉含有大量的纤维素、半纤维素和木质素这三种常见的非水溶性纤维。非水溶性纤维主要存在于植物细胞壁之中,不被人体吸收。而聚葡萄糖、低脂果胶、高脂果胶、苹果果胶、柚皮果胶、蓝莓果胶、菠萝果胶,以及低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚乳糖、低聚木糖、大豆低聚糖、琼脂粉、羧甲基纤维素等属于水溶性纤维,则存在于自然界的非纤维性物质之中,能被人体迅速及大量吸收。

聚葡萄糖则是水溶性膳食纤维的代表之作。

一般而言,服食膳食纤维至少有五大好处,这也是它被不断开发的动力。

第一,膳食纤维体积大,促进肠蠕动、减少食物在肠道中停留时间,其中的水分不容易被吸收。与此同时,膳食纤维在大肠内经细菌发酵,直接吸收纤维中的水分,使大便变软,从而消除便秘,预防痔疮等的作用。

第二,导致结肠癌和直肠癌的原因主要是致癌物质在肠道内停留时间长,和肠壁长期接触有关。在食物之中增加膳食纤维含量,就可以使致癌物质浓度相对降低,加上膳食纤维有刺激肠蠕动作用,致癌物质与肠壁接触时间大大缩短,从而直到预防预防结肠癌和直肠癌的作用。

第三,膳食纤维中有些成分如聚葡萄糖(属水溶性膳食纤维)可结合胆固醇,木质素(属非水溶性纤维)可结合胆酸,使两种对人体产生危害的物质直接从粪便中排出,从而消耗体内的胆固醇来补充胆汁中被消耗的胆固醇,由此降低了胆固醇,从而有预防冠心病的作用。

第四,膳食纤维的聚葡萄糖能改善末稍组织对胰岛素的感受性,降低对胰岛素的要求,抑制胰岛素的分泌,阻碍对糖的吸收,且聚葡萄糖本身不被吸收,从而达到降低血糖水平的目的,非常适于糖尿病患者食用。

第五,聚葡萄糖在肠道中发酵产生短链脂肪酸使肠道的环境酸化,而酸化环境下增加人体对钙的吸收。在膳食之中添加膳食纤维的聚葡萄糖能够促进肠道对钙的吸收。

尽管作为膳食纤维代表作的聚葡萄糖具有以上的保健作用,但肉食设计师关心的并不仅仅于此。

他们关心的是食品添加了聚葡萄糖这种水溶性膳食纤维之后对食物有什么好处。

在2013年之前,没有任何报导说聚葡萄糖对改善及提升肉食质感有好处,在面(麪)点、乳制品、饮料、调味品等食品之中添加聚葡萄糖主要是为了俗称标签好看的目的。

倒是对雪糕(Ice cream)类冷冻食品有好处,能够降低冰晶体积、减低脂肪用量,使冷冻食品呈现嫩滑细腻的质感。

事实上,聚葡萄糖对改善及提升肉食质感方面并没有让人大失所望。

传统的腌肉技术有这么一番总结,总结上认为肉食腌制的成败很大程度取决于肉食的保水及持水能力。

例如腌制牛肉时就要想方设法使牛肉尽可能地保水。

然而,牛肉的回酸性能相当强,仅仅利用食盐的渗透压无法让牛肉达到保水、持水的效果。为了抑制牛肉回酸,通常的做法是在添加食盐之余还会添加一些调节酸碱度(PH值)的食品添加剂。

最让厨师懊恼不已的是,当牛肉在热处理(烹饪)时,牛肉纤维遇热收缩,牛肉内部的水分同样会被挤压出来,继而令牛肉保水、持水的效果大打折扣。

怎么办呢?

中国传统的腌制方法采用了两种办法,就是围堵和防漏。

所谓围堵就是在添加食盐、食用碱及清水之前,先添加淀粉作保水保护。

然而,这种办法就好像堤坝一样,水是堵住了,但也阻隔着其他物质渗透到肉的深处。

因此,这种办法的效果有一定缺陷性。

所谓防漏就在添加了食盐、食用碱及清水之后才添加淀粉作保水保护。

然而,淀粉是一种非水溶性纤维,本身张力并不强。

与此同时,淀粉受热之后随之糊化就好像泥菩萨过河自身难保,淀粉糊化之后又会老化(即俗称的返水),并无能力支撑肉食纤维收缩的能力。

因此,肉食该失水还是会失水,给予持水的能力自然有限。

事实上,传统的腌制方法并非一无是处,只不过淀粉——非水溶性膳食纤维的颗粒过大,无法渗透到肉食的可水溶性蛋白及非水溶蛋白的核心里头,从而制约着它的功效罢了。

明白这一点,续后的配方改革虽然不是照本宣科,却也不必破旧立新。

聚葡萄糖是一种理想的膳食纤维,由于它是水溶性,在其他具有渗透压的物质协助下就会轻而易举地进入到肉食的核心深处并逗留下来。

由于聚葡萄糖具有成膜性,一经在肉食核心逗留下来就会发挥反锁的效果,当其他物质进入肉食的核心深处时就不让它们穿堂过室,让其他物质一同逗留在肉食的核心深处,从而起到保水、持水的神奇效果。

当聚葡萄糖令肉食起到保水、持水的效果时,肉食的质感就会掌控在肉食产品设计人员的手中,我们的感观知觉就会享受到肉食的爽脆嫩滑弹的质感。

聚葡萄糖还具低冰点特性,在肉食之中添加之后,即使在0摄氏度之下也能制约肉食核心水分的冰晶扩大,从而使肉食的品质在常温下或低温下以及解冻前或解冻后都能保持一致。

这是肉食产品远程配送的梦寐之求。

有一点需要留意,由于聚葡萄糖具反锁效果,添加量过大反而会令肉食的可水溶性蛋白各自成团,在高强的持水状态之下,肉食结构就会变成碉堡状,失去牢固的网状结构,继而令肉食呈现松与散且无弹的质感出来,尤如添加木瓜酶(松肉粉)一般,并不美妙。

赤藓糖醇(Erythritol)是1999年6月才被世界卫生组织食品添加剂专家委员会(JECFA)批准使用的食用甜味剂。

2007年6月我国卫生部根据国际的需要也公告批准赤藓糖醇作为食用甜味剂应用于胶姆糖(香口胶)、固体饮料、调制乳等食品之中。

赤藓糖醇在自然界分布十分广泛,海藻、蘑菇、甜瓜、葡萄等水果之中都含有赤藓糖醇。

由于细菌、真菌和酵母也能产生赤藓糖醇,所以发酵食品的果酒、啤酒、酱油也含有一定的赤藓糖醇。

另外,赤藓糖醇还存在于人和哺乳动物的体液之中。

目前,工业化生产赤藓糖醇有两种方法:

一种是化学合成法,一种是生物合成法。

前者由丁烯二醇(C4H8O2)与过氧化氢(H2O2)反应,然后将其水溶液与活性镍(Ni)催化剂混合并加入阻化剂氨水,在0.5MPa左右通氢(H)气,氢化后得赤藓糖醇产品。

后者由小麦或玉米等淀粉质原料,先经酶降解生成葡萄糖,再由耐高渗透解脂假丝酵母或其他菌株发酵生产。分子式为 C4H10O4。

正如其他甜味剂被开发一样,赤藓糖醇的开发目的也是为了避免蔗糖引起的不良反应。

一般而言,赤藓糖醇有八大优势:

第一,赤藓糖醇甜味纯正。赤藓糖醇与蔗糖的甜昧特性相当接近,爽净且无后苦味,甜度约为蔗糖的70%∽80%。

与此同时,赤藓糖醇还能有效掩饰、修饰食品的不良味道。

第二,赤藓糖醇稳定性高。赤藓糖醇在冷、热、酸、碱的环境下相同稳定,适用的酸碱范围为PH值2∽12,符合一般食品对酸碱的要求。

与此同时,由于赤藓糖醇不含羟基,所以在与氨基酸共存的情况下无美拉德反应发生,避免食品高温加工过程出现焦化变褐的现象。

第三,赤藓糖醇结晶性好。赤藓糖醇吸湿性低,结晶性好,易粉碎制得粉状产品,其吸湿性在糖醇及蔗糖等甜味剂中是最小的。

温度为20摄氏度、相对湿度为90%的环境中,放置5天后的吸湿增重,麦芽糖约为17%,蔗糖约为10%,而赤藓糖醇仅为2%左右。

第四,赤藓糖醇熔解热高。赤藓糖醇溶解热为-97.4J/mol,由于溶解热较大,溶于水时会吸收较多的能量,有很强的制冷作用。

第五,赤藓糖醇具热值低。赤藓糖醇分子能量值为1.67kJ/g,而木糖醇11.7 kJ/g,异麦芽酮糖醇8.36KJ/g,蔗糖16.72 kJ/g,故其热量值仅为蔗糖10%左右。

同时由于赤藓糖醇分子量低,容易被小肠吸收,80%的赤藓糖醇可以进入血液循环,被人体吸收后的赤藓糖醇分子不能被机体内的酶系统分解,不为机体提供热量,不参与糖代谢引起血糖变化,只能透过肾脏从血液滤出,随尿液从人体排出。

第六,赤藓糖醇具高耐受性。赤藓糖醇的生物耐受性好,安全无毒,动物和临床实验中不会导致腹泻的山梨糖醇最大单次剂量是0.24g/kg体重,而赤藓糖醇为0.80 g/kg体重,是木糖醇、麦芽糖醇、异麦芽糖醇和乳糖醇的2∽3倍,甘露糖醇的3∽4倍,与其他多元糖醇相比,赤藓糖醇在人体内的最大耐受量为50g/d。

这是因为绝大部分赤藓糖醇能被小肠吸收,避免了高浓度碳水化合物不吸收引起的肠道内高渗现象,防止腹泻出现,也避免了不吸收物质在肠道细菌发酵中产生大量挥发性物质使肠胃胀气的副作用。

第七,赤藓糖醇具抗龋齿性。赤藓糖醇不被人口腔中变形链球菌利用,变形链球菌属于产酸细菌,它与食物成分中的碳水化合物作用时产生酸性物质,特别是含蔗糖丰富的食物,细菌利用这些糖类可加速繁殖,产生大量的酸性物质。

酸性物质与牙釉质发生反应,使牙表面脱钙、软化,出现了牙洞,引起龋齿。但由于赤藓糖醇不被这类微生物分解为酸性物质,同时还对口腔病原细菌有抑制作用,因此能起到护齿作用,具有抗龋齿性。

第八,赤藓糖醇分子量低,容易被人体吸收。单糖、双糖、三糖还原生成的糖醇的分子量从122∽504不等。其中四元醇的赤藓糖醇,因碳链只有4个碳,所以分子量最小。木糖醇为5个碳,分子量居中,为152;山梨糖醇和甘露糖醇是六个碳,分子量较大,为182;双糖获得的糖醇,异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇,分子量达344;棉子糖是三糖,其分子量更大,达到504。

由于赤藓糖醇分子量小,故很易被小肠吸收。

尽管有八大优势,但肉食产品设计人员瞄上赤藓糖醇却只有两点——熔解热高以及分子量低的特点。

如果我们将肉食的可水溶性蛋白拟人化,我们就可以看出肉食的可水溶性蛋白面对食盐的心情是何等忐忑不安,亟盼得到适当的并具有渗透压的食盐使其丰满(持水),又担心过量的并具低温发热的食盐让其过早致熟。

前面说过,肉食腌制的成败很大程度取决于肉食保水及持水能力。

事实上,肉食的保水、持水能力确切地说是取决于肉食的可水溶性蛋白。

可水溶性蛋白保水、持水是要得到具有渗透压能力的食盐的帮助,在渗透压的帮助下,食盐的溶解液才能深入到可水溶性蛋白的核心使可水溶性蛋白丰满起来。

这样才可以令肉食在被咀嚼时呈现出让人愉悦的嫩滑质感。

然而,食盐的渗透压是一把双刃剑,在赋出适当的渗透压时,肉食的可水溶性蛋白的确可以保水、持水;但赋出超量的渗透压时,肉食的可水溶性蛋白不仅不能保水、持水,甚至反而会令肉食失水、脱水,以及使可水溶性蛋白发生盐溶反应。

很少人会在意食盐具低温发热的性能。让我们做一个小实验,将一小撮食盐撒在用容器盛载的冰块 上面,我们就会发现粘有食盐的冰块很快就化成水。

与此同时,容器的外围会随着冰块的溶解不断布满冰霜。

这个实验告诉我们,食盐具有低温发热的性能,因为食盐的熔解热为7.2KJ/mol。

肉食的可水溶性蛋白十分怕热,哪怕是在40摄氏度(稍高于常温)的环境下也会致熟。我们曾经做法这样的试验,将鱼糜分成小团放在加热保持40摄氏度的清水之中,约15秒,鱼糜小团的外围开始成熟,约45秒,鱼糜小团有一半成熟,约70秒,鱼糜小团彻底成熟并浮动起来。

如果可水溶性蛋白在肉食未经精工处理之前就已致熟的话,即使再用其他方法也回天乏力,咀嚼此等肉食时就会感觉到霉☉(此字见下图)散等的不良质感出来。

了解了这些之后,就会明白为什么肉食产品的设计人员对投放食盐的态度十分谨慎,为什么他们亟盼能得到一种具有较强渗透压又不发热的材料去协助和改善食盐功用的原因。

赤藓糖醇恰恰满足了肉食产品设计人员的需求!

赤藓糖醇的分子量为122.12,虽是食盐(氯化钠)58.44的一倍有多,却只有蔗糖342的三分之一多一点,渗透力处于较高地位。

与食盐共用时,在不降低总体渗透压的情况下可减少食盐的使用量。

与此同时,食盐溶解是一个放热过程,减少食盐的使用量,也是避免肉食可水溶性蛋白低温致熟的办法。

但是,我们无法把握在未完全拌匀时,食盐的溶解热对可水溶性蛋白的影响,因为即使将可水溶性蛋白处于零摄氏度以下的环境,也不能抑制食盐的发热。

赤藓糖醇与食盐共用时,其冰凉的-97.4J/mol的溶解热正好吸收并抵消了食盐所发出的热量。

这样就避免了肉食的可水溶性蛋白因食盐的渗透压及低温发热的原因变劣,从而确保肉食能够呈现爽嫩滑弹的良性质感(Optimum Qualia)。

不过,由于赤藓糖醇的渗透力很高,加之它是四碳多元醇类化合物,不具成膜能力,如果过量使用的话,其物质就会在肉食的可水溶蛋白之中任意穿堂过室破坏可水溶性蛋白的结构,形成类似木瓜酶松肉的效果,反而会令肉食呈现劣性质感(Pessimum Qualia)。

☉的用字,食物质感的一种表现

未完待续:《原料知识:做大厨要掌握的食用糖知识(三)》

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