果糖行业概述

果糖行业概述第一节行业特性一、行业定义果糖中含6个碳原子，也是一种单糖，是葡萄糖的同分异构体，它以游离状态大量存在于水果的浆汁和蜂蜜中，果糖还能与葡萄糖结合生成蔗糖。纯净的果糖为无色晶体，熔点为103～105℃,它不易结晶，通常为黏稠性液体，易溶于水、乙醇和乙醚。果糖是最甜的单糖。二、行业发展概况从果糖商品化的历史上，可以看出，上世纪六十年代，果葡糖浆首先开始大规模生产，并投入应用，在食品领域逐步替代蔗糖。上世纪八十年代，结晶果糖的生产技术取得突破，商品化的结晶果糖登场，以纯果糖无可比拟的优势又开始逐渐替代果葡糖浆，并且还开辟了许多新的应用领域。因此，果葡糖浆可看作是过渡性的产品，结晶果糖替代果葡糖浆的趋势还将持续下去。自六十年代果糖产品商品化以来，随着生产技术的不断更新，以及食品工业的广泛需求，使果糖产品增长速度达到惊人的程度。目前，发达国家已经将果糖广泛应用于食品、医药、保健品生产中。果糖浆的消费量也呈较快的增长形式。一些发达国家在糖果与饮料中基本不用蔗糖而用果糖。如加拿大法律规定，所有饮料必须使用果葡糖浆。美国是最大的果糖(以果葡糖浆为主要形式)生产和消费的国家，果糖消费量已占食糖总量的40%。20世纪80年代中期，美国饮料、食品和甜点行业，蔗糖原料已经完全由果糖替代。到1994年美国每年耗用蔗糖200多万吨的碳酸饮料已全部使用F—55果葡糖浆。以美国两大饮料公司(可口可乐和百事可乐)为例，1981年两大饮料公司决定在本土生产的饮料中使用F—55型果葡糖浆代替50%的蔗糖，1984年起已全部改用F—55型果葡糖浆。根据国际标准化组织关于甜味剂统计：在1975年至1995年的20年间,世界果葡糖浆产量从70万吨猛增到1010万吨，占世界食糖消费从1%增至8.8%，占到了这20年间食糖和高果糖浆的消费增长量的20%。目前，全世界已有30个国家和地区建立了果葡糖浆工业，总产量已超过1800万t。而结晶果糖，由于生产工艺复杂，技术要求高，目前世界上只有少数国家能够生产。美国是果糖产品最大的生产国。1995年产量结达到708万吨，占世界总产量的70%以上（以干重量计）。1996年产量达到739万吨，2003年更进一步增加到1200万吨。结晶果糖产量也从1981年的几千吨发展到1996年的约50万吨。日本在1996年，果葡糖浆生产能力已达146万吨，生产和进口结晶果糖在4万吨以上。果糖制品占食糖消费总量的17.5%加拿大果糖制品产量居第三位，1996年产量26万t以上。我国具有巨大的果糖消费的潜在市场。我国目前年产碳酸饮料700多万吨，果汁饮料600多万吨，露酒100多万吨，糖果80万吨，饼干100多万吨，糕点100多万吨，其他焙烤食品60万吨、糕点100多万吨，这些都是果糖产品的消费市场。我国果糖的研究和生产起步较晚，尚处于初级阶段。90年代初，我国开始生产果葡糖浆，1998年产量3万吨，2003年增至10万吨，到2011年产量已经超过150万吨。但我国的结晶果糖生产规模比较小，2011年产量才数万吨。我国果糖的应用还很不普遍，我国目前年消费果葡糖浆已经超过200万吨，消费结晶果糖极少。相比美国人均年果糖制品消费量为42kg，中国仅0.2－0.4kg，相差达100－200倍。造成这种差距的原因是多方面的。主要还是我国食品工业的诸多厂家对果糖特性，生理功能了解不够，尤其对结晶果糖知之甚少。在果葡糖浆应用过程中存在着运输、存储、加工上的困难，国内果葡糖浆的质量，稳定性也有不尽如人意的地方，一些厂家因此对果糖产生了误解，而不愿意使用果糖。一些厂家过分看重价格因素，认为使用结晶果糖成本太高，而忽略了结晶果糖带来了产品性能和档次的提高。相信随着客户对果糖特性认识的逐步深入，果糖的应用会逐步发展起来的。事实上，我国食品工业中的很多龙头企业，已经认识到果糖产品的性能优势，开始率先使用。象我国著名的国际饮料健力宝于1997年起开始大量使用果葡糖浆。不少企业都在出口食品中使用了结晶果糖。医药行业是另一个大市场，对结晶果糖的需求将不断扩大。国外使用果糖注射液比国内早十年左右，作为新一代不依赖胰岛素的高能量营养输液,果糖注射液在世界医药市场的表现十分活跃，在某些国家已成为仅次于葡萄糖的第二大注射液。在国内，果糖注射液还没有大量应用。但各种临床试验结果都令人满意，医师普遍反映良好，愿意在临床中大量应用。各个医药厂家也积极申报新药，规划生产。可以预见，国内医药领域的果糖用量会迅速增长。总之，我国大规模应用果糖产品的时机已经成熟，在我国发展果糖产品有着广阔前景。到2010年，我国果葡糖浆的消费量达到200万吨的规模，结晶果糖的消费量能达到3万吨以上。三、产业链概述1、在产业链中的位置工业上大规模生产果糖的原料是蔗糖，用稀盐酸或转化酶都可以使蔗糖发生水解反应，产物是果糖和葡萄糖的混合溶液。加入氢氧化钙使果糖和氢氧化钙形成不溶性化合物，从水溶液中过滤分离出来。再通入二氧化碳气体，使氢氧化钙与二氧化碳作用，生成溶解度很小的碳酸钙，然后过滤掉碳酸钙，蒸发水分可得到果糖的结晶体。另一种生产果糖的方法是用淀粉做原料，淀粉水解后经固定化葡萄糖异构酶转化为糖，其中含有42%的果糖和58%的葡萄糖，这种混合物称为果葡糖浆或高果糖浆。果糖是棱柱状晶体，熔点103～105℃，是所有的糖中最甜的一种，它比蔗糖甜一倍，广泛分布于植物中，广泛用于食品工业，如制糖果、糕点、饮料等。果葡糖浆的甜度与蔗糖相当，但它是用淀粉做原料生产出来的，不但成本低，还具有天然蜂蜜的香味，在食品工业中比蔗糖有更广的用途。又称左旋糖。为一种单糖，全称D-阿拉伯型己酮糖，分子式C5H12O5CO。果糖以游离的形式大量存在于水果的浆汁和蜂蜜中，是牛和人的精液中存在的唯一的还原糖。在菊芋（大丽菊的根）中D-果糖以聚糖的形式贮存能量。更大量的存在形式是与D-葡萄糖以苷键相互连接为蔗糖。在结晶状态下，酮糖中可能存在β-吡喃型糖，在天然产物中常常以呋喃型果糖相结合。在水溶液中，呋喃型果糖和吡喃型果糖同时存在，在20℃水溶液中大约有20%呋喃型果糖。在自然界很少见到果糖形成的糖苷。果糖是棱柱结晶，熔点103～105℃（分解），果糖是所有糖中最甜的一种，比蔗糖约甜一倍，可以由菊芋水解得到。蔗糖是工业上大规模生产果糖最丰富的原料，用稀酸或转化酶水解蔗糖，从混杂有D-葡萄糖的溶液中析离果糖。果糖不易结晶，但它与氢氧化钙形成不溶性的复合物，分离后，通入二氧化碳，即可得到果糖结晶。工业上也可用溴水选择性地氧化蔗糖的水解液中的葡萄糖，然后除去D-葡萄糖酸得到果糖。目前工业上大规模生产采用淀粉水解制备葡萄糖，经固定化葡萄糖异构酶转化为转化糖，其中含有42%果糖和58%葡萄糖，商业上称果葡糖浆或高果糖浆，它的甜度与蔗糖相当，但它具有天然蜂蜜香味和生产成本低等特点，已广泛用于饮料和糖果糕点等食品工业C6H12O6醇酮类单糖之一。白色晶体或粉末，商品常带浅棕黄色，味很甜。密度1.6g/cm3，熔点103～105℃（分解）。易溶于水、乙醇和乙醚。无醛基而具活性酮基，能发生银镜反应，氧化产物为羟基乙酸和三羟基丁酸。与石灰水可形成果糖钙沉淀，但通入二氧化碳又可复出果糖。用作食物、营养剂和防腐剂。存于水果、蜂蜜中。常用菊粉水解制取。果糖的银镜反应葡萄糖与果糖互为同分异构体，葡萄糖是一种多羟基醛(醛糖)，果糖是一种多羟基酮(酮糖)，果糖分子中并无醛基存在，看来似乎不能发生银镜反应，但其实不然，其主要原因是果糖在碱性溶液中可发生两种反应：一是经烯醇化作用变成醛糖(反应方程从略)。二是发生裂解，产生含醛基的有机物(化学方程式从略)。果糖分子中由于多个羟基对酮基的影响，使果糖也能发生银镜反应和被新制的Cu（OH）2氧化。由此可知，果糖溶液中总是含有醛糖及含醛基的有机物，可跟碱性的银氨溶液起银镜反应。因此，果糖与葡萄糖都是还原性糖。用果糖做银镜反应的效果与葡萄糖相似，反应条件略高于葡萄糖，60——100℃，果糖溶质的质量分数可取1%，硝酸银溶液与氨水溶质的质量分数可取2%——4%，在此条件下，可获得优质银镜。使用特点果糖在食品中主要是作为甜味剂使用的。目前世界上广泛使用的甜味剂有20余种，可分为以下几类：1）单糖，二糖类，蔗糖，葡萄糖，果糖，麦芽糖，乳糖，木糖等天然糖类。2）低聚糖类，主要有低聚异麦芽糖，低聚果糖，低聚半乳糖，乳果糖，低聚木糖，乳酮糖，棉子糖，水苏糖等。3）糖醇类，包括山梨糖醇，麦芽糖醇，甘露醇，乳糖醇，赤藓糖醇，木糖醇等。4）化学合成甜味剂，有糖精，甜蜜素，阿斯巴甜，三氯蔗糖等。这几类产品都有各自的特点和优势，也有显著的不足。这些缺点限制了它们的应用。这些缺点主要有：1）单糖，二糖，低聚糖，糖醇类的甜度比较低，达到同等甜度的使用量大。2）合成甜味剂甜度很高，但很多产品具有苦涩味和金属味，味道不纯等，需要添加甜味抑制剂和填充剂。3）低聚糖类，糖醇类的生物稳定性较差。化学合成甜味剂一般稳定性较好，但也有不令人满意的地方。如阿斯巴甜不耐高温及酸性条件，不能用于长时间加热的焙烤食品，不少甜味剂不能用于酸性食品等。4）糖醇类食品吸湿性较大，粘度低，给食品加工带来影响，无法用在干燥的固体食品上。5）糖醇类不易吸收，摄取过量会引起腹泻或肠胃不适，如胀气，疼痛，打嗝等。6）合成甜味剂的产品安全性仍受到怀疑。7）低聚糖类，三氯蔗糖，部分糖醇类产品的价格较高。相比之下，果糖综合了几类甜味剂的优点，是很好的通用性甜味剂。1）甜度高，用量少，不需添加特殊助剂（化学合成甜味剂的优点）2）其代谢途径与胰岛素无关，人体摄入不会引起血糖及胰岛素水平波动（糖醇类，化学甜味剂类的优点）3）在肝脏中代谢快，对肝脏具有保护作用合成肝糖元迅速，可改善肝功能，保护肝脏（低聚糖类的优点）4）不易发生蛀牙（糖醇类的优点）5）天然糖类，绿色安全（糖，糖醇，低聚糖类的优点）6）风味口感好（部分糖醇，低聚糖的优点）果糖还具有很好的甜味协同作用，可同其它甜味剂混合使用。这种协同机制在果糖与其它高甜度化学合成甜味剂白糖的混合使用中显得更加突出。一方面可使甜味剂甜度大大提高，另一方面可减少或清除糖精钠或蛋白糖的苦涩味和其它不良后味。分类不同果糖产品现在有果葡糖浆，结晶果糖两种形式。虽然它们都具有果糖的特性，在具体应用中仍有诸多不同之处。加工特性果糖是易吸湿，难结晶的糖类。结晶果糖是高纯度（97%以上）的果糖，是细小的粉末状晶体，而果葡糖浆是果糖含量42%，或者55%，90%，其他成分主要是葡萄糖，还有少量的低聚糖。因为果糖含量低，不能结晶，因此果葡糖浆是粘稠的混合液体。因为果葡糖浆是液体状的食品添加剂，因此无法用在干燥不含水分或者外形坚硬的固体食品上，如硬糖果，香脆食品，粉末饮料，硬烘焙制品等。这些场合只能用结晶果糖。果葡糖浆的主要应用场合是液体饮料。相反，凡是可使用果葡糖浆的场合，也都可以使用结晶果糖。只要制品中有少量水分，结晶果糖就可以迅速溶解分散。运输存储果葡糖浆是液体，运输贮存需要罐装。果葡糖浆有一个显著的缺点，那就是果葡糖浆在低温时(低于26℃)容易结晶，给低温远途运输带来一定的困难。为避免结晶，要求果葡糖浆运输时，储料罐必须保温在27－35℃。这样储料罐必须使用带加热，温控的不锈钢专用罐。即便如此，在我国北方，天气较冷，很容易发生散装罐车运输的果葡糖浆结晶的事，还需要加热去结晶。果葡糖浆结晶还会发生在加工过程中，使其应用也受到一定的限制。结晶的糖块会堵塞管道、喷口。在加工温度较低的连续化生产线中使用果葡糖浆，就要经常停下来，用热水清除这种堵塞。果葡糖浆长期放置，易于微生物滋生发酵。不仅储罐要定期清洗，连食品加工设备也要经常清洗。结晶果糖则不存在这些问题。运输存储过程中，结晶果糖是密封袋装，只要包装袋不破损，就不会吸潮变质。在食品加工过程中，只有结晶果糖溶解后，就不会再返回结晶。可见，使用果葡糖浆的物流成本比较高，运输加工都有一定困难。一些客户因此对果葡糖浆印象不佳，不愿意使用果糖产品，实际上只要改用结晶果糖，这些问题就迎刃而解。生化特性结晶果糖是纯的果糖。果葡糖浆只含有部