概述[1-2]
果糖為無色結(jié)晶或白色結(jié)晶性粉末或顆粒性粉末，無臭，味極甜。易溶于水，溶于乙醇、甲醇，幾乎不溶于氯仿和乙醚。水溶液近中性，5.50%水溶液為等滲液。果糖是一種單糖，是水溶性的糖類物質(zhì)，首先被法國化學(xué)家發(fā)現(xiàn)。純果糖是一種白色、無臭并具有甜味的固體。果糖存在于蜂蜜、蔓果類水果、花朵、漿果以及大多數(shù)根類蔬菜等天然食物中，其中大部分則以蔗糖形式存在。多數(shù)水果中的果糖和葡萄糖的比例均接近1∶1；蘋果和梨中的果糖是葡萄糖的2倍；蜂蜜中果糖含量最高，占總糖的50％。
吸收[2]
與葡萄糖相比，果糖進(jìn)入血液的速度較慢，且水平較低，半衰期也較長。健康成人在攝入450ｍL的軟飲料（蔗糖69g，果糖34.5g）后，血液中的果糖水平從0.005mol/L高至0.317mol/L，在3h后降至基線水平。同時，血糖水平從5.5mol/L升高至6.8mol/L，在1.5h后就恢復(fù)至基線水平。GULT2、GULT4和GULT5是主要存在于小腸內(nèi)運(yùn)輸糖類物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。果糖通過小腸上GULT2和GULT5的2種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用，進(jìn)入至血液中。其中GULT5對果糖具有高度專一性；GULT2可以同時轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖和果糖，在由果糖引起的非酒精性脂肪肝過程中有著重要的作用；GULT4則將葡萄糖輸送至機(jī)體的各個部位。由于GULT2和GULT5在小腸內(nèi)的低活動性，使果糖在小腸的吸收率不高。葡萄糖會影響小腸對果糖的吸收，當(dāng)攝入的葡萄糖和果糖的比例為1∶1時，果糖在小腸內(nèi)的吸收率最高。同時，發(fā)現(xiàn)在大鼠體內(nèi)的合成雙糖的二糖酶轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)可同時轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖和果糖，而當(dāng)酶活性受到抑制時，葡萄糖促進(jìn)果糖吸收的能力被抑制。未被小腸吸收的果糖在腸內(nèi)菌群的發(fā)酵作用下，產(chǎn)生二氧化碳、短鏈脂肪酸等，從而引起腹脹、腹瀉等腸激綜合征疾病。
代謝[2]
所有組織和細(xì)胞均參與了葡萄糖的代謝，而果糖的主要代謝場所是肝（圖2）。果糖在肝中部分被氧化，一部分轉(zhuǎn)化為糖原或乳酸，而大部分則進(jìn)入到脂質(zhì)新生的代謝途徑中。腎也可以代謝果糖，機(jī)體內(nèi)其他的組織及或器官如腎、肝、睪丸，以及大腦和骨骼肌等均發(fā)現(xiàn)也有GULT5存在，但果糖在這些組織或器官內(nèi)的代謝尚未得知。果糖在代謝過程中無果糖磷酸激酶等限速酶的作用，進(jìn)入糖酵解的速度比葡萄糖快。果糖在肝內(nèi)部分轉(zhuǎn)化為葡萄糖，以糖原形式貯存，為機(jī)體提供能量；其余一部分代謝為脂肪酸，促進(jìn)肝中甘油三酯的合成。最近有報道稱果糖可以促進(jìn)生長因子21（FGF21）的分泌，該因子是一種可參與糖和脂質(zhì)代謝平衡的激素，高FGF21水平可增加代謝性疾病的發(fā)病風(fēng)險。
應(yīng)用[1]
果糖為葡萄糖的左旋同分異構(gòu)體，其作用基本上葡萄糖相似，具有直接供給能量、營養(yǎng)和補(bǔ)充體液作用。從血液中轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)化成肝糖原等較葡萄糖快，并能在無胰島素情況下合成糖原，故較易被利用。此外，果糖還可循酵解—氧化途徑生成α-磷酸甘油和乙酰輔酶A，從而合成脂肪。果糖在體內(nèi)的代謝強(qiáng)度僅受果糖濃度調(diào)節(jié)，故多食果糖(如含蔗糖的甜食。蔗糖為二糖，水解后得葡萄糖和果糖)容易合成較多的脂肪而發(fā)生高甘油三酯血癥。
臨床用做葡萄糖的代用品以供給能量和補(bǔ)充體液，也可用于乙醇急性中毒的輔助治療。
制備[3]
1. 酸法水解菊糖制備果糖
菊糖溶液的水解情況與溶液中的硫酸的濃度、水解溫度、水解時間、菊糖濃度有直接關(guān)系。在工業(yè)生產(chǎn)條件下，菊糖濃度過低會增加高果糖漿蒸發(fā)濃縮的難度；水解溫度過高會導(dǎo)致果糖的進(jìn)一步分解；水解的時間太長將降低生產(chǎn)效率。在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制菊糖水解液的酸度非常重要，酸濃度過低會降低菊糖轉(zhuǎn)換為果糖的效率；酸濃度過高，會使得果糖進(jìn)一步分解成小分子化合物，致使果糖含量降低，同時，需要更多的堿性物質(zhì)來中和水解液的酸性，增加了生產(chǎn)后期雜質(zhì)的去除難度。因此酸水解法提取菊糖技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是找準(zhǔn)酸的配比濃度或者pH。研究發(fā)現(xiàn)，用9%鹽酸在90℃、pH1的條件下水解制備低聚糖較為適宜目前國內(nèi)現(xiàn)狀。通過正交實(shí)驗(yàn)得到磷酸水解菊糖獲得果糖的條件為：料液比1∶30，浸提溫度80℃，浸提時間30min，菊糖液pH=2，得率最高，為74.27%。酸法制備果糖的缺點(diǎn)在于生產(chǎn)過程中副產(chǎn)物多、色素重、分離精制難、反應(yīng)溫度高、能耗大，因此近些年人們尋求通過酶解法來制備果糖。
2. 酶法水解菊糖制備果糖
菊粉酶包括兩種類型，一種是從多聚果糖的非還原端逐個水解β-2，1-果聚糖苷鍵的外切型，生成一分子果糖和少一個果糖單位的果聚糖；另一種為水解多聚果糖鏈內(nèi)部的β-果聚糖苷鍵的內(nèi)切型，生成低聚果糖。菊粉酶主要來自酵母、霉菌及少數(shù)幾種細(xì)菌，以及菊苣、蒲公英等幾種植物的根，其中由產(chǎn)紫青霉產(chǎn)生的菊粉酶更適合于低聚果糖的生產(chǎn)。固定化A.niger所產(chǎn)外切菊粉酶，利用純菊粉和菊芋汁分別進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵48d，最終產(chǎn)物中含有350～650g/L聚合程度不同的低聚果糖。
主要參考資料
[1] 實(shí)用藥物手冊
[2] 果糖的吸收代謝以及與健康的關(guān)系
[3] 菊芋中菊糖提取及果糖制備研究進(jìn)展