果糖は還元糖ですか？

日常生活では、ほとんどの人はフルクトースについてあまり知りません。フルクトースはレブロースとも呼ばれ、単糖の一種であり、通常の砂糖とは異なります。唯一の還元糖であるため、フルクトースは還元糖です。すべての砂糖の中で最も甘いです。キャンディー、ケーキ、飲み物を作るのにも使用でき、幅広い用途があります。

1 フルクトース

フルクトースは6つの炭素原子を含み、単糖類です。グルコースの異性体です。果汁や蜂蜜に遊離状態で大量に存在します。フルクトースはグルコースと結合してスクロースを形成することもできます。 純粋なフルクトースは無色の結晶で、融点は 103 ～ 105°C です。結晶化しにくく、通常は粘性のある液体です。水、エタノール、エーテルに簡単に溶けます。

果糖の大規模な工業生産の原料はスクロースです。スクロースは希塩酸または転化酵素を使用して加水分解することができ、製品は果糖とブドウ糖の混合溶液です。水酸化カルシウムを加えると、フルクトースと水酸化カルシウムの間に不溶性の化合物が形成され、それが濾過によって水溶液から分離されます。次に二酸化炭素ガスを導入し、水酸化カルシウムを二酸化炭素と反応させて溶解度の非常に低い炭酸カルシウムを生成します。次に炭酸カルシウムを濾過し、水を蒸発させて果糖結晶を得ます。

果糖を製造する別の方法は、デンプンを原料として使用することです。デンプンは加水分解後、固定化グルコースイソメラーゼによって糖に変換されます。糖には、42% の果糖と 58% のグルコースが含まれます。この混合物は、高果糖コーンシロップまたは高果糖シロップと呼ばれます。

フルクトースは、融点が 103 ～ 105°C の柱状結晶です。糖類の中で最も甘く、ショ糖の 2 倍の甘さがあります。植物中に広く分布しており、キャンディー、ケーキ、飲料などの製造など、食品業界で広く使用されています。高果糖コーンシロップは、砂糖に匹敵する甘さを持ちながら、原料にデンプンを使用して製造されます。コストが低いだけでなく、天然の蜂蜜のような香りがあり、果糖よりも食品分野で幅広い用途があります。

2 フルクトース 2

レブロースとも呼ばれます。これは単糖類であり、正式名称はD-アラビノヘキソース[1]、分子式はC5H12O5COである。果糖は果汁や蜂蜜に遊離形で大量に存在し、牛や人間の精液中に存在する唯一の還元糖です。キクイモ（ダリアの根）では、D-フルクトースが多糖類の形でエネルギーを蓄えます。より大きな既存の形態は、グリコシド結合によって D-グルコースと結合したスクロースです。結晶状態では、β-ピラノースはケトース中に存在する可能性があり、天然物ではフラノースと結合していることが多い。水溶液中ではフラノースとピラノースが同時に存在し、20℃の水溶液中にはフラノースが約20%含まれています。

フルクトースから形成される配糖体は自然界ではほとんど見つかりません。フルクトースは、融点が 103 ～ 105°C (分解) の柱状結晶です。フルクトースはすべての糖の中で最も甘く、ショ糖の約 2 倍の甘さがあり、キクイモの加水分解によって得られます。スクロースは、果糖の大規模な工業生産のための最も豊富な原料です。スクロースは希酸または転化酵素で加水分解され、D-グルコースと混合された溶液から果糖が分離されます。フルクトースは結晶化しにくいですが、水酸化カルシウムと不溶性の複合体を形成します。分離後、二酸化炭素を導入することでフルクトースの結晶が得られます。臭素水は工業的にも使用され、ショ糖の加水分解物中のグルコースを選択的に酸化し、D-グルコン酸を除去して果糖を得ることができます。現在、グルコースは大規模な工業生産においてデンプン加水分解によって製造され、その後固定化グルコースイソメラーゼによって転化糖に変換され、42％のフルクトースと58％のグルコースを含みます。これは商業的には高フルクトースコーンシロップまたは高フルクトースシロップと呼ばれています。その甘さはスクロースに匹敵しますが、天然の蜂蜜の風味と低い生産コストの特徴を持っています。飲料や菓子などの食品業界で広く使用されています。

3 フルクトース 3

C6H12O6 アルコールおよびケトン単糖類の一つ。白い結晶または粉末で、多くの場合は薄茶色で、非常に甘い味がします。密度1.6g/cm3、融点103〜105℃（分解）。水、エタノール、エーテルに溶けます。アルデヒド基はないが、活性ケトン基を持ち、銀鏡反応を起こすことができる。酸化生成物はグリコール酸とトリヒドロキシ酪酸である。石灰水でカルシウムフルクトース沈殿物を形成できますが、二酸化炭素を導入することでフルクトースを回収できます。食品、栄養補助食品、保存料として使用されます。果物や蜂蜜に含まれています。多くの場合、イヌリンの加水分解によって生成されます。

4 フルクトース 4

フルクトースの銀鏡反応

グルコースとフルクトースは互いに異性体です。グルコースはポリヒドロキシアルデヒド（アルドース）であり、フルクトースはポリヒドロキシケトン（ケトース）です。フルクトース分子にはアルデヒド基がないため、銀鏡反応は起こり得ないと思われます。しかし、そうではありません。主な理由は、フルクトースがアルカリ溶液中で2つの反応を起こすことができることです。1つはエノール化によってアルドースになることです（反応式は省略）。 2つ目は、クラッキングが起こり、アルデヒド基（化学式は省略）を含む有機物を生成することです。このことから、フルクトース溶液には常にアルドースとアルデヒドを含む有機物が含まれており、アルカリ性銀アンモニア溶液と反応して銀鏡反応を起こすことができることがわかります。したがって、果糖とブドウ糖はどちらも還元糖です。銀鏡反応におけるフルクトースの使用効果はグルコースの場合と似ており、反応条件はグルコースの場合よりわずかに高く、60〜100℃、フルクトース溶質の質量分率は1％、硝酸銀溶液とアンモニア溶質の質量分率は2％〜4％です。この条件下では、高品質の銀鏡が得られます。