Учеными доказано, что сахароза входит в состав всех растений, в больших количествах она содержится в таких продуктах потребления, как сахарные свекла и тростник. В питании любого человека роль сахарозы достаточна велика.

Сахароза - это дисахарид (входит в класс олигосахаридов), который под действием фермента сахарозы или под действием кислоты гидролизуется на глюкозу (из нее состоят все основные полисахариды) и фруктозу (плодовый сахар), точнее молекула сахарозы состоит из остатков D-фруктозы и D-глюкозы. Основной и доступный всем продукт, который служит источником сахарозы - это обычный сахар.

В химии молекула сахарозы записывается следующей формулой - С 12 Н 22 О 11 и является изомером.

Гидролиз сахарозы

С 12 Н 22 О 11 + Н 2 O → С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

Сахароза является важнейшей из дисахаридов. Как видно из сахарозы приводит к образованию таких элементов, как глюкоза и фруктоза. Молекулярные формулы у них одинаковые, а вот структурные - совершенно разные:

СН 2 (ОН) -(СНОН) 4 -СОН - глюкоза.

СН 2 - СН - СН - СН -С - СН 2 - фруктоза

Физические свойства сахарозы

1. Сахароза - это бесцветные на вкус, которые хорошо растворяются в воде.
2. 160 °C - температура, характерная для плавления сахарозы.
3. Карамель - аморфная прозрачная масса, которая образуется при застывании расплавленной сахарозы.

Химические свойства сахарозы

1. Сахароза не является альдегидом.
2. Сахароза - это самый важный дисахарид.
3. При нагревании с аммиачным раствором Ag 2 O не дает так называемого «серебряного зеркала», так же, как и при нагревании с Cu(OH) 2 не образует оксида меди красного цвета.
4. Если прокипятить раствор сахарозы с 2-3 каплями серной или а затем нейтрализовать ее же любой щелочью, после чего нагреть полученный раствор с Cu(OH)2, то выпадет осадок красного цвета.

Состав сахарозы

Молекула сахарозы, как известно, состоит из остатков фруктозы и глюкозы, которые тесно соединены между собой. Из числа изомеров, которые имеют молекулярную формулу С 12 Н 22 О 11, выделяют следующие: и, конечно же,

Продукты питания, которые богаты сахарозой

Влияние сахарозы на организм человека

Сахароза обеспечивает организм человека необходимой для его полноценного функционирования энергией. Также она улучшает мозговую деятельность человека и стимулирует защитные функции его печени от воздействия токсических веществ. Поддерживает жизнеобеспечение поперечно-полосатой мускулатуры и нервных клеток. Именно поэтому сахароза - это одно из важнейших веществ, содержащихся практически во всех продуктах потребления человека.

При недостатке сахарозы у человека наблюдаются следующие состояния: депрессия, раздражительность, апатия, нехватка энергии, нехватка сил. Это состояние может постоянно ухудшаться, если вовремя не нормализовать содержание сахарозы в организме. Избыток сахарозы приводит к следующему: кариес, излишняя полнота, пародонтоз, воспалительные заболевания ротовой полости, возможно развитие кандидоза и зуда половых органов, появляется риск развития диабета.

Потребность в сахарозе возрастает в случаях, когда мозг человека перегружен в результате активной деятельности, и (или) когда организм человека подвергается сильному токсичному воздействию. Потребность в употреблении сахарозы резко снижается в том случае, если человек болен диабетом или имеет лишний вес.

Влияние фруктозы и глюкозы на организм человека

Как выяснилось ранее, в результате взаимодействия «сахароза - вода» образуются такие элементы, как фруктоза и глюкоза. Рассмотрим основные характеристики этих веществ и то, как эти элементы воздействуют на жизнедеятельность человека.

Фруктоза - один из видов молекул сахара, содержится в свежих фруктах - придает им сладость. В результате этого, многие полагают, фруктоза является самой полезной, т.к. является естественным компонентом. Также фруктоза по минимуму влияет и на уровень глюкозы (поскольку имеет низкий гликемический индекс).

Сама по себе фруктоза очень даже сладкая, однако, известные человеку фрукты содержат относительно малое ее количество. В результате этого, в наш организм попадает небольшое количество сахара, который очень быстро перерабатывается. Однако не стоит вводить в организм большое количество фруктозы, т.к. чрезмерное ее употребление может привести к таким последствиям, как ожирение, цирроз (рубцевание печени), подагра и болезнь сердца (повышается уровень мочевой кислоты), ожирение печени и, естественно, преждевременное старение кожи, следствием чего служат морщины.

В результате исследований, ученые пришли к выводу о том, что фруктоза, в отличие от глюкозы, значительно быстрее аккумулирует признаки старения. Что уж говорить про заменители фруктозы.

На основе материала, ранее предложенного, можно сделать вывод о том, что употребление разумного количества фруктов полезно для здоровья человека, так как они содержат минимальное количество фруктозы. А вот концентрированной фруктозы следует избегать, поскольку она может привести к реальной болезни.

Глюкоза - так же, как и фруктоза, является одним из и является формой углеводов - наиболее распространенной формой. из крахмалов, она быстро поднимает уровень сахара в крови и снабжает энергией наш организм на достаточно длительный промежуток времени.

Если постоянно употреблять в пищу продукты, которые высокопереработаны, или же простые крахмалы, к которым относятся белый рис или белая мука, то это приведет к значительному повышению уровня сахара в крови. А результатом этого будут служить определенные проблемы, такие как снижение уровня защитных сил организма, что, как следствие, приводит к плохому заживлению ран, почечной недостаточности, повреждениям нервов, повышению уровня липидов в крови, возникновению риска заболевания нервов (периферический отдел), ожирению, а также возникновению инфаркта и (или) инсульта.

Искусственные подсластители - вред или польза

Многие люди, которые боятся употреблять глюкозу или фруктозу, обращаются к искусственным подсластителям - аспарт или сукрапоза. Однако и они имеют свои недостатки. Из-за того что данные вещества - это искусственные химические нейротоксические вещества, заменители могут вызывать головные боли, а также возникает большой риск развития заболевания раком. Поэтому данный вариант, как и предыдущие, не является 100%.

Весь окружающий мир воздействует на организм человека, и ни один из нас не сможет оградить себя от всех болезней. Однако, основываясь на некоторых знаниях, мы можем контролировать процессы возникновения тех или иных недугов. Также и с употреблением сахарозы: не стоит ею пренебрегать, ровно так же, как и постоянно употреблять. Следует найти "золотую" середину и придерживаться оптимальных вариантов. Вариантов, при которых ваш организм будет чувствовать себя замечательно и скажет вам огромное "спасибо"! Поэтому выбирайте, каким из видов сахара вам стоит пользоваться и пылайте энергией весь день.

Сахароза пищевых продуктов при производстве блюд и изделий нагревается при варке до t 0 С=102 0 С, а при жарке до 135 0 С и выше. В присутствии кислот, под влиянием теплового воздействия сахара разлагаются, происходит их инверсия , т. е. Расщепление на глюкозу и фруктозу.

Смесь глюкозы и фруктозы называют инвертным сахаром. Он имеет более сладкий вкус, изменяет удельное вращение раствора с правого на левое, предохраняет растворы от засахаривания.

Это явление отмечается при тепловой обработке фруктов и ягод в присутствии сахара (варка компотов, джемов, варенья), варке помадки, выпекании яблок, приготовлении фруктово-ягодных напитков т. д.

Фруктоза инвертного сахара не только увеличивает его сладость, но и делает его самым гигроскопичным сахаром.

Повышенная гигроскопичность инвертного сахара и поглощение им воды из окружающей среды ограничивает применение её (фруктозы) в кондитерской промышленности. А для таких изделий как мармелад, некоторые виды пастилы, применение фруктозы и инвертного сахара, наоборот, желательно, т. к. эти кондитерские изделия не должны быстро высыхать.

Инверсия сахарозы ускоряется в присутствии кислот. В плодах и ягодах содержатся в основном лимонная и яблочная кислоты, в значительно меньшей степени такие кислоты как винная, щавелевая, янтарная, салициловая.

Лимонная кислота содержится в основном в цитрусовых плодах и в ягодах, как в свободном состоянии, так и в виде солей, а яблочная – в семечках и косточках плодов. Активная кислотность (рН) плодов и ягод от 2,6 до 6.

Степень инверсии сахарозы зависит от времени и температуры её тепловой обработки, а также от вида и концентрации содержащейся в продуктах кислоты. С повышением температуры и увеличением сроков тепловой обработки степень гидролиза увеличивается. В менее концентрированных по сахару системах, при одинаковых условиях, гидролиз идет лучше, чем в более концентрированных.

Так как ион водорода выполняет функцию катализатора процесса гидролиза, то важно знать его источник. Лучшими инверсионными способностями обладают минеральные кислоты, особенно соляная. Наибольшей инверсионной способностью среди органических кислот обладает щавелевая кислота

в 10 раз меньшей – лимонная,

в 15 раз – яблочная,

в 17 раз – молочная,

в 35 раз – янтарная,

в 45 раз – уксусная.

Количество инвертированной сахарозы в продукте зависит от продолжительности тепловой обработке. Так, если варить в сахарном сиропе (18%) очищенные и нарезанные яблоки, количество инвертированной сахарозы колеблется от 14 – 19% от общего количества. Если при варке яблок, варенья, компотов добавляют лимонную кислоту, то степень инверсии сахарозы повышается до 50%.

Однако варка моркови, свеклы (с высоким содержанием сахаров) не сопровождается инверсией содержащихся в них сахаров, т. к. активная кислотность этих овощей очень малая (рН 6,3 – 6,7), а содержащаяся в них яблочная кислота обладает небольшой инверсионной способностью.

Глубокий распад сахаров наблюдается при проведении целого ряда кулинарных процессов.

При приготовлении и в начальной стадии выпечки дрожжевого теста - брожение .

В процессе нагревания сахара или сахарного сиропа - карамелизация.

При тепловой обработке пищевых продуктов, содержащих редуцирующие сахара и свободные аминокислоты - меланоидинообразование.

Брожение

При производстве дрожжевого теста основную роль играет процесс брожения, при котором глубокому расщеплению подвергаются моносахариды (глюкоза и фруктоза), содержащиеся в муке и образующиеся в тесте в результате гидролиза сахарозы и мальтозы.

Среди многочисленных процессов протекающих при брожении теста, основную роль играет спиртовое брожение, в результате которого гексозы распадаются на углекислый газ и этиловый спирт.

С 6 Н 12 О 6 2СО 2 + 2С 2 Н 5 ОН

Углекислый газ и этиловый спирт являются окончательными продуктами химических реакций, каждая из которых протекает под воздействием особого фермента.

При спиртовом брожении в незначительных количествах образуются побочные продукты: янтарная кислота, сивушные масла (смесь спирта амилового, изоамилового, бутилового и др.), уксусный альдегид, глицерин и др. Наиболее легко подвергается сбраживанию глюкоза и фруктоза, медленнее вступает в реакцию галактоза. Пентозы дрожжами не сбраживаются.

Дисахариды и мальтоза сбраживаются только после предварительного гидролиза на составляющие их моносахариды.

Глубокий распад гексоз происходит также в процессе молочнокислого брожения, сопутствующего спиртовому:

С 6 Н 12 О 6 2СН 3 СНОНСООН (молочная кислота)

Вызывается молочнокислое брожение попадающими в тесто с мукой гомо- и гетероферментативными молочнокислыми бактериями.

Гомоферментативные бактерии образуются из гексоз молочную кислоту, а гетеро- дополнительно ещё образуют уксусную кислоту, этиловый спирт и др. продукты. Такие процессы происходят так же в процессе приготовления кисломолочных продуктов (за счет лактозы), квасов, заквашивания овощей, фруктов.

Неэнзематическое побурение сахаристых веществ

Среди основных изменений сахаров, которые происходят под действием высоких температур, есть изменения внешнего вида, цвета, вкуса, запаха и физико-химических показателей. Объединяющим признаком среди этих изменений является изменение цвета, поэтому их называют еще неэнзиматическое побурение (или неферментативное покоричневение).

Продукты неэнзиматического побурения делятся на продукты, которые формируются за счет преобладания процесса карамелизации, и продукты, формирующиеся в процессе меланоидинообразования.

Нагревание сахаров до высоких температур вызывает их глубокие изменения с появлением новых темно-окрашенных продуктов, при этом процесс называется карамелизация. Происходящие при этом процессы ещё не достаточно изучены, протекающие процессы зависят как от состава сахаров, так и от условий его нагрева.

Кислоты католически ускоряют этот процесс. При нагревании сахарозы при температуре 160-185 0 С образуются моносахариды глюкоза и фруктоза. Наиболее чувствительна к последующему нагреванию фруктоза, скорость её изменения в 7 раз больше глюкозы. Поэтому при дальнейшем нагревании от фруктозы отщепляется вода и образуется фруктозан, а затем от глюкозы отщепляется вода и образуется ангидрид глюкозы глюкозан:

С 12 Н 22 О 11 С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

сахароза глюкоза фруктоза

фруктоза фруктозан

С 6 Н 12 О 6 С 6 Н 10 О 5 (ангидрид)

глюкоза глюкозан

При дальнейшем повышении температуры оба ангидрида соединяясь, образуют изосахарозан (реверсия)

С 6 Н 10 О 5 + С 6 Н 10 О 5 = С 12 Н 20 О 10

В процессе технологической обработки пищевых продуктов сахара могут подвергаться кислотному и ферментативному гидролизу.

Кислотный гидролиз. Гидролиз дисахаридов происходит при приготовлении сладких блюд (кисели, компоты, запекание яблок), а также при приготовлении кондитерской помадки. Гидролиз сахарозы идет в подкисленной водной среде. Сахароза присоединяет молекулу воды и распадается на равные количества глюкозы и фруктозы:

C12 H22 O11 C6 H12 O6 + C6 H12 O6

гидролиз глюкоза фруктоза

Процесс называется инверсией, а эквимолекулярная смесь моносахаридов – инвертным сахаром. Инвертный сахар обладает специфическими свойствами:

1.Усиливает сладость изделий в растворах сахара малой концентрации.

2.Предохраняет от кристаллизации (засахаривания) концентрированные растворы сахарозы. Ответственна за это фруктоза, которая занимает первое место в ряду сахаров по сладости и очень гигроскопична.

Инверсионная способность кислот не одинакова. Наибольшая – у щавелевой, наименьшая - у уксусной. Промежуточное занимает лимонная и яблочная (в 10-15 раз меньше, чем у щавелевой). Следует отметить, что щавелевая кислота – яд, и в кулинарной практике не используется. Но мы о ней говорим, ибо она содержится в клеточном соке овощей и плодов

наряду с лимонной и яблочной кислотами.

Скорость реакции гидролиза сахарозы пропорциональна концентрации водородных ионов в среде, а степень инверсии сахарозы зависит от вида кислоты, ее концентрации и продолжительности теплового воздействия. На практике это имеет значение при организации технологического процесса. На пример, варка компота из летних сортов яблок. Целесообразно сначала сварить сироп с добавлением лимонной кислоты, а затем положить в него подготовленные яблоки, довести до кипения и охладить.

Ферментативный гидролиз сахарозы и мальтозы имеет место в процессе брожения дрожжевого теста и вначале выпечки продуктов из него, производстве пива, кваса, вин и т. д. Мапльтоза образуются при действии на крахмал амилолитических ферментов. Находяиеся в тесте сахароза и мальтоза под действием ферментов дрожжей подвергаются гидролизу с образованием инвертного саара. Накапливающиеся в процессе глюкоза и фруктоза ферментативным комплексом дрожжей подвергаются глубокому расщеплению с образованием этилорого спорта и углекислого газа. Также может идти молочнокислое брожение при участие молочнокислых бактерий. рН теста сдвигается в кислую сторону.

Реакция гидролиза сахарозы протекает с образованием глюкозы и фруктозы:

C 12 H 22 O 11 + H 2 O  C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 (124)

сахароза глюкоза фруктоза

глюкоза фруктоза

Реакция бимолекулярная. Поскольку молярная концентрация воды в водном растворе во много раз больше чем сахарозы, то ее изменение в процессе реакции будет незначимым по сравнению с изменением концентрации сахарозы. Поэтому скорость реакции гидролиза сахарозы будет пропорциональна практически только молярной концентрации сахарозы и кинетическим уравнением реакции будет уравнение реакции первого порядка.

Обозначим:

a – молярная концентрация сахарозы в реагирующей смеси в момент времени t = 0, моль/дм 3 ;

х – молярная концентрация глюкозы или фруктозы в последующие моменты времени t , моль/дм 3 .

Тогда кинетическое уравнение реакции:

, (125)

где k – константа скорости реакции, с -1 ;

t – время протекания реакции, с.

Реакция гидролиза сахарозы в водном растворе практически не идет. Её катализируют ионами водорода, добавляя в раствор сахарозы раствор сильной минеральной кислоты. Реакция очень удобна для изучения, так как сама сахароза и продукты гидролиза обладают асимметрическим атомом углерода и являются оптически активными. Поэтому за ходом данной реакции легко следить при помощи прибора – поляриметра (или сахариметра ), принцип работы которого основан на применении поляризованного света.

1 Поляризация излучения

Излучение, имеющее длину волны от 350 до 900 нм (видимая область спектра) называют светом.

При распространении световой волны вектор напряженности электромагнитного поля обычно колеблется по всевозможным направлениям, перпендикулярным к линии распространения светового луча. Однако при определенных условиях направления этих колебаний становятся параллельными друг другу – в этом случае говорят, что свет плоско поляризован. Согласно электромагнитной теории распространения света магнитное возмущение происходит в плоскости поляризации, а электрическое возмущение – под прямым углом к магнитному. Для упрощения схемы рассмотрения колебаний в поляризованном луче совместим все параллельные плоскости в одну. Если луч естественного (неполяризованного) света пропустить через кристалл исландского шпата по направлению его кристаллографической оси, то он расщепляется на два луча, причем оба становятся плоско поляризованными, а плоскости их поляризации взаимно перпендикулярны. Каждый из этих лучей может быть снова раздвоен при прохождении через кристалл исландского шпата и так далее.

При определении показателя преломления этого кристалла изучали прохождение через него излучения возбужденного атома натрия (натриевая линия D ). Для каждого из двух лучей было найдено, что для одного из них (называемого обыкновенным лучом ) показатель преломления имеет постоянное значение, равное 1.658, а для другого (называемого необыкновенным лучом ) показатель преломления изменяется в диапазоне от 1.486 до 1.658 в зависимости от направления, по которому луч распространяется в кристалле.

Оба луча (обыкновенный и необыкновенный) можно отделить друг от друга при помощи призмы Николя . Эту призму, для краткости называемую просто николем, изготавливают следующим образом: ромбический кристалл исландского шпата распиливают по плоскости, проходящей через вершины его тупых углов и делящей кристалл на две симметричные части; затем плоскости полируют и склеивают опять в одно целое при помощи канадского бальзама.

На рисунке 10.1 изображена плоскость сечения кристалла ABCD . Прямая линия AO показывает направление оптической оси кристалла; луч PQ при входе в кристалл у поверхности AD преломляется; преломленный луч оказывается наклоненным к оптической оси под углом около 75 , причем необыкновенный луч испытывает меньшее отклонение вследствие меньшего показателя преломления и проходит по направлению PQRS . Так как обыкновенный луч имеет больший показатель преломления, то он отклоняется по направлению QX и встречается с плоскостью AC под большим углом, чем необыкновенный луч.

Рисунок 10.1 – Схема прохождения света через призму Николя.

Канадский бальзам имеет показатель преломления, значение которого находится между показателями преломления исландского шпата для обыкновенного и необыкновенного лучей. А так как обыкновенный луч встречается с плоскостью AC под углом, который больше предельного угла преломления, то он испытывает полное внутреннее отражение и выходит из кристалла по направлению XT и затем поглощается зачерненной обоймой кристалла.

Таким образом, николь разделяет на две части падающий на него свет, а вышедший через грань BC луч оказывается плоско поляризованным. Если этот луч падает на второй николь, поставленный также как и первый, то поляризованный луч пройдет через него. Если же второй николь повернут на 90 , то поляризованный свет претерпевает полное внутреннее отражение и выходит через боковую грань; в результате указанный луч не пройдет через второй николь. При повороте второго николя на угол меньший 90  плоско поляризованный луч разделяется вторым николем на два луча, и только один из них пройдет через призму. Таким образом, при повороте второго николя в любом направлении на 180  интенсивность света, прошедшего через эту призму, уменьшается от максимального значения до нуля, а затем снова возрастает от нуля до прежнего значения.

Если николи перекрещены, то есть они взаимно ориентированы так, что через второй николь свет не проходит, то при введении определенных веществ между двумя николями часть излучения проходит через второй николь. Вещества, обладающие указанным свойством, называют оптически активными и говорят, что они вращают плоскость поляризации. В подобных случаях первый николь, из которого выходит поляризованный луч, называется поляризатором , а второй николь, позволяющий определить поляризован ли падающий на него свет – анализатором .

При введении между скрещенными николями оптически активного вещества свет может быть снова потушен путем поворота анализатора на небольшой угол. В одних случаях этот поворот приходится производить вправо, а в других влево. Соответственно, этим поворотам вращение плоскости поляризации называют правым или левым. Если свет потухает при вращении анализатора вправо на 15 , то тот же эффект может наблюдаться в результате вращения анализатора влево на 165 ; однако при определении направления вращения имеется всегда в виду меньший из двух углов поворота.

Значение угла вращения плоскости поляризации зависит от природы вещества, от толщины взятого слоя, от длины волны примененного света, от температуры, а в случае растворов – дополнительно от концентрации растворенного вещества и от природы растворителя.

Сахароза C 12 H 22 O 11 , или свекловичный сахар , тростниковый сахар , в быту просто сахар - дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов - α-глюкозы и β-фруктозы.

Химические свойства сахарозы

Важное химическое свойство сахарозы – способность подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода).

Поскольку связь между остатками моносахаридов в сахарозе образована за счёт обоих гликозидных гидроксилов, она не обладает восстановительными свойствами и не даёт реакции «серебряного зеркала». У сахарозы сохраняются свойства многоатомных спиртов: она образует растворимые в воде сахараты с гидроксидами металлов, в частности, с гидроксидом кальция. Эта реакция используется для выделения и очистки сахарозы на сахарных заводах, о чём мы будем говорить чуть позже.

При нагревании водного раствора сахарозы в присутствии сильных кислот или под действием фермента инвертазы происходит гидролиз этого дисахарида с образованием смеси равных количеств глюкозы и фруктозы. Эта реакция обратна процессу образования сахарозы из моносахаридов:

Полученная смесь называется инвертным сахаром и используется для производства карамели, подслащивания пищевых продуктов, для предотвращения кристаллизации сахарозы, получения искусственного мёда, производства многоатомных спиртов.

Отношение к гидролизу

Гидролиз сахарозы легко проследить с помощью поляриметра, так как раствор сахарозы имеет правое вращение, а образующаяся смесь D- глюкозы и D- фруктозы имеет левое вращение, благодаря превалирующему значению левого вращения D-фруктозы. Следовательно, по мере гидролиза сахарозы величина угла правого вращения постепенно уменьшается, проходит через нулевое значение, и в конце гидролиза раствор, содержащий равные количества глюкозы и фруктозы, приобретает устойчивое левое вращение. В связи с этим гидролизованную сахарозу (смесь глюкозы и фруктозы) называют инвертным сахаром, а сам процесс гидролиза – инверсией (от лат. inversia – переворачивание, перестановка).

Структура мальтозы и целобиозы. Отношение к гидролизу

Мальтоза и крахмал. Состав, строение и свойства. Отношение к гидролизу

Физические свойства

Мальтоза легко растворима в воде, имеет сладкий вкус. Молекулярная масса мальтозы - 342,32. Температура плавления мальтозы - 108 (безводная).

Химические свойства

Мальтоза является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу.

При кипячении мальтозы с разбавленной кислотой и при действии фермента мальтоза гидролизуется (образуются две молекулы глюкозы C 6 H 12 O 6).

Крахма́л (C 6 H 10 O 5) n полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света прифотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.