СЛАДКОЕ И КИСЛОЕ В ВИНОГРАДЕ
Капля виноградного сока оставляет на синей или нейтральной лакмусовой бумажке красное пятно. Это значит, что в винограде есть кислота. Но он содержит также сахар. Проба на сахар с основанием и сернокислой медью (медным купоросом) покажет наличие сахара.
ПРОБА НА САХАР
Налей в пробирку немного раствора гидроокиси натрия (едкого натра). Затем добавь по каплям раствор сернокислой меди (медного купороса). Образуется голубой студнеобразный осадок. Этот осадок осторожно нагрей.
При этом ты будешь наблюдать изменение окраски осадка от бурого до черного. Вещество черного цвета — это оксид меди (II) СuО.
А теперь немного видоизменим опыт. Налей в пробирку виноградного сока (3 см по высоте пробирки). Прибавь столько же раствора едкого натра, а затем по каплям раствор медного купороса.
Раствор окрашивается в красивый синий цвет. Получившийся раствор нагрей на спиртовке.
Постепенно раствор меняет окраску: синий – зеленый – желтый — красный.
Появление красной окраски (цвет томатного сока) свидетельствует о том, что в виноградном соке содержится глюкоза.
Глюкоза — один из видов сахара, виноградный сахар. Это и есть проба на глюкозу.
МЫ НАХОДИМ САХАР В ЯГОДАХ
Несколько капель сока, выжатого из смородины или малины, подвергаем вышеописанной пробе, желто-красная окраска подтверждает, что эти ягоды тоже содержат виноградный сахар.
МЕД И ВАРЕНЬЕ СОДЕРЖАТ ВИНОГРАДНЫЙ САХАР
Растворим в небольшом количестве воды в отдельных пробирках понемногу варенья и меда. Сделаем, как описано выше, пробу на сахар.
В обеих пробирках находим сахар.
Таким образом, в меде и варенье содержится виноградный сахар.
ВЫРАБАТЫВАЮТ ЛИ ПЧЕЛЫ САХАР?
Итак, мед содержит виноградный сахар. Интересно, берут ли пчелы виноградный сахар из цветов готовым или они вырабатывают его сами?
Чтобы в этом разобраться, сделаем пробу на глюкозу с соком клевера, с головок которого пчелы и собирают его. В клевере содержится виноградный сахар, значит пчелы извлекают сахар из цветов.
ЕСТЬ ЛИ САХАР В ХЛЕБЕ?
В обычном хлебе сахара нет, но если кусочек хлеба пожевать и поместить получившуюся кашицу в пробирку и сделать пробу на сахар, то можно обнаружить в хлебе виноградный сахар. Он образуется из крахмала хлеба в результате воздействия слюны.
САХАР ДВУХ ВИДОВ
Если проделать опыт с кусковым сахаром, который мы употребляем в пищу, то красного окрашивания не получится, как в присутствии виноградного сока. Это происходит потому, что кусковой сахар вырабатывают из сахарной свеклы или сахарного тростника, а сахар, содержащийся в свекле и сахарном тростнике, отличается от сахара фруктов. Химики называют его сахарозой.
ТРОСТНИКОВЫЙ САХАР (САХАРОЗА) ПРЕВРАЩАЕТСЯ В ВИНОГРАДНЫЙ
Кусочек сахара растворяем в чашке с водой, добавляем 10 капель соляной кислоты и кипятим 3 минуты. Если потом сделать пробу на сахар, получим красное окрашивание. Дело в том, что свекольный (тростниковый) сахар при обработке его кислотой частично превращается в виноградный сахар.
ЕСТЬ ЛИ САХАР В ХЛЕБЕ?
В обычном хлебе сахара нет, но если кусочек хлеба пожевать и поместить получившуюся кашицу в пробирку и сделать пробу на сахар, то можно обнаружить в хлебе виноградный сахар. Он образуется из крахмала хлеба в результате воздействия слюны
НЕСПЕЛОЕ И СПЕЛОЕ ЯБЛОКО
Неспелое яблоко не содержит сахара; зато в нем много крахмала. В созревшем яблоке раствором йода можно показать отсутствие крахмала; а сахарной пробой — наличие виноградного сахара. Созревание фруктов представляет собой химический процесс, при котором происходит превращение крахмала в сахар.
КРАХМАЛ ПРЕВРАЩАЕТСЯ В САХАР
Нальем в эмалированную тарелку крахмальной клейстер (примерно 1 объем пробирки) и добавим немного соляной кислоты (одну ложку). Смесь нагреем и в самом начале нагревания отберем пипеткой немного клейстера и добавим к нему каплю настойки йода. Синяя окраска покажет, что крахмал еще находится в растворе. В ходе опыта время от времени будем брать пробы раствора из тарелки, охлаждая их и добавляя каплю настойки йода. После нескольких минут нагревания отбираемая проба станет окрашиваться в фиолетовый цвет. Теперь пробы нужно отбирать чаще. Последующие пробы уже будут окрашиваться йодом в красный цвет, и, наконец, окраска станет желтой. Можно с уверенностью сказать, что в тарелке крахмала уже нет. Возьмем еще одну пробу, добавим к ней щепотку соды (чтобы нейтрализовать кислоту), проведем испытание на сахар, и мы его обнаружим.
КРАХМАЛЬНЫЙ ЗАВОД НА ДОМУ
Очищенный картофель нужно растереть на терке и полученную массу хорошо размешать в воде, затем положить в чистый мешочек (узелок) из редкого полотна и отжать (рис.). Остаток массы в полотне следует вновь перемешать с водой и отжать. Повторить этот процесс несколько раз. Дать жидкости отстояться. Зерна крахмала осядут на дно посуды. Сольем жидкость, а осевший крахмал вновь размешаем в чистой воды. Снова повторим операцию несколько раз до тех пор, пока крахмал не станет чистым и совершенно белым. Просуши его и можешь отдать маме, она обязательно его использует.
СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ В ПРИРОДЕ
Без солнечного света не происходит образование крахмала в зеленых листьях растений. Покажем это на опыте.
Выберем для опыта растение с широкими, не слишком толстыми и твердыми листьями. Выбранный лист должен хорошо освещаться солнцем в течение дня. Вечером прикрепим к листу булавкой два пробочных диска так, чтобы они находились друг против друга на верхней и нижней стороне листа
На следующий вечер сорвем лист, снимем пробки и погрузим лист на несколько секунд в кипящую воду. После этого положим лист в спирт (водку) и оставим его там в течение нескольких часов, пока вся зеленая краска листа не исчезнет. Вынем лист из спирта, протрем затемненный кружок и окружающую поверхность листа йодной настойкой. Вокруг кружка лист окрасится в черно-синий цвет — там есть крахмал. Кружок, который был закрыт от света, не темнеет. Крахмала там нет. Почему?
Днем, под действием солнечного света, в листьях растений образуется крахмал, который ночью превращается в сахар. На затемненном месте листа крахмал не образовался, и характерного окрашивания не произошло.
«ОГНЕОПАСНАЯ» АПЕЛЬСИНОВАЯ КОЖУРА
Фрукты содержат не только кислоты и сахар, но и жир или маслянистые вещества. Если взять кусочек апельсиновой корки и выжать ее над листом бумаги, то на бумаге появляются жирные пятнышки. Они получаются от масла, которое содержится в кожуре. Если выжать кожуру около пламени спиртовки, то брызги масла образуют маленький сноп огня
какие плоды содержат жир?
Если на лист бумаги положить кусочек сливочного масла или маргарина и растереть его, останется жирное пятно. Капля подсолнечного масла тоже оставляет жирное пятно.
Ядро грецкого или другого ореха также содержит жир, если его раздавить на бумаге — получится жирное пятно.
Архивы отбор сеянцев винограда по анализу на крахмал
Упрощенный способ отбора перспективных гибридных сеянцев винограда на максимальное содержание сахара. Этой статьей Аделия Ивановича Васьковского мы начинаем серию публикаций — статей и книг на тему виноградарства и виноделия -в том числе и современных, и от аксакалов от винограда, чьи работы актуальны и по сей день. Цель — помочь коллегам-виноградарям расширить информационное поле.
Статья написана в 90е годы 20-го века одним из талантливейших селекционеров Приморья А.И. Васьковским ясным доступным языком на основе наблюдений автора и актуальна по сей день. Его сорта Адель, Экспресс, Сувенир Васьковского и другие винные и универсальные формы до сих пор являются перспективными не только для виноградарей Дальнего Востока, но для многих других регионов. При этом методы отбора перспективных сеянцев осуществлял непосредственно автор данной статьи — Аделий Иванович Васьковский. Упрощенный способ отбора сеянцев винограда при селекции, приемы и нюансы его проведения имеют огромное значение.
Многолетняя работа по селекции винограда в условиях пригорода Владивостока навела автора на мысль, что между содержанием крахмала в однолетней виноградной лозе гибридных сеянцев в осенний период и количеством сахара в соке ягод будущего урожая имеется прямая зависимость: чем больше крахмала накопит в однолетней лозе гибридный сеянец, тем слаще будут у него ягоды. Поводом для такого вывода послужили неоднократные повреждения однолетней виноградной лозы мышевидными грызунами как у гибридов винограда, так и у существующих сортов.
Во всех случаях, при хранении в подвале привойной лозы высококачественных сортов европейского винограда или гибридных сеянцев, мыши съедали однолетнюю лозу только тех сортов и гибридов, которые в условиях Южного Приморья были способны накапливать в ягодах относительно высокое количество сахара по сравнению с другими сортами или гибридами какой-либо одной гибридной семьи.
А.И. Васьковский Упрощенный способ отбора сеянцев…
Причем грызуны безошибочно выбирали из пучка хранящихся лоз только такие сладкие сорта, как Ранний Магарача, Алешенькин, Мускат янтарный, Августовский и Киевский золотистый.
При этом однолетние лозы гибридов винограда, а также таких сортов американского происхождения, как Ранний Кэмпбелла, Агавам и Альфа с посредственным вкусом ягод, грызунами не повреждались.
Васьковский Упрощенный способ отбора сеянцев…
Такие выборочные повреждения грызунами однолетних лоз только сладких сортов и гибридов винограда привели автора к выводу о необходимости проведения сравнительного химического анализа по содержанию крахмала в виноградной лозе и сопоставления полученных результатов с содержанием сахара в соке ягод их будущего урожая после вступления гибридов в период плодоношения.
Раздельное питание — сахар и крахмал
Сахар и крахмал являются углеводами, но они по-разному реагируют на соединения с другими веществами. Именно поэтому мы рассмотрим эти вещества отдельно. Этот раздел посвящается продуктам питания, в которых содержится большое количество сахара и где он играет доминирующую роль.Сахар
Сахар подразделяют на молочный и растительный. Мед — это растительный продукт, несмотря на то, что производится пчелами. Некоторые люди отказываются употреблять мед из-за этических соображений, но сточки зрения питательных веществ он является превосходным продуктом питания.
Некоторые фрукты содержат более 12% сахара, в которых он является преобладающим веществом. Существует еще одна подгруппа, которую составляют фрукты с большим содержанием кислоты.
Молочный сахар имеет в общем малый объем: в реальности о нем упоминают только для информации. Молоко — питательный продукт, но его трудно сочетать с другими.
Молочный сахар (лактоза)
| Продукт | Сахар, % |
| Материнское молоко | 7.1 |
| Кобылье молоко | 6.2 |
| Коровье молоко | 4.8 |
| Козье молоко | 4.8 |
| Овечье молоко | 4.7 |
Растительный сахар
| Продукт | Сахар, % |
| Промышленный сахар | 100 |
| Неочищенный сахарный песок | 98 |
| Мед | 91 |
| Конфеты | 84-97 |
| Газированные напитки | 82 |
| Варенье | 80 |
| Джем | 63 |
| Яблочный сироп | 60 |
| Кленовый сироп | 60 |
| Фруктовый напиток | 57 |
| Шоколад | 54 |
Фрукты с большим содержанием сахара
| Продукт | Сахар, % |
| Сухофрукты | 55 |
| Сладкие цукаты | 60 |
| Фруктовый концентрат | 57 |
| Бананы | 23 |
| Дикая черника | 19.6 |
| Шиповник | 19.3 |
| Культурная черника | 19.0 |
| Нефелиум | 17 |
| Виноград | 16.8 |
| Ренклод | 13.5 |
| Свежий инжир | 12.9 |
| Манго | 12.8 |
| Черешня | 12.7 |
| Нектарин | 12.4 |
| Белая мускатная дыня | 12 |
| Сок красной смородины | 12 |
| Слива | 11.9 |
| Гранат | 11.6 |
Крахмал
Крахмал принадлежит к группе полисахаридов, или комбинированного сахара. Это наиболее важная форма, в виде которой сахариды (сахара) присутствуют в клетках растений. Их можно обнаружить в больших количествах в семенах растений (особенно в гречихе), а также каштанах, моркови, клубнях, корнеплодах, стеблях, иногда в плодах фруктов и листьях.
Многие богатые крахмалом части растений являются важными источниками питания для людей и животных, а следовательно, представляют большое экономическое значение. Это картофель, пшеница, маис/кукуруза, рис, овес, ячмень, рожь, гречиха, бобовые, соя, аррорут и саго (из сердцевины некоторых пальм).
Крахмал — это важная составная традиционного питания. Значительная часть всей мировой сельскохозяйственной продукции, производимой для нужд человека и животных, состоит из продуктов, содержащих крахмал.
Большинство книг, посвященных проблемам питания, обращает внимание на важность крахмала как источника энергии. С экономической точки зрения это имеет достаточно важное значение, но с точки зрения питания это спорный вопрос. Анализ результатов раздельного питания позволяет сделать вывод, что продукты, богатые крахмалом, очень трудно сочетать с другими продуктами, и в реальности все такие комбинации склонны вызывать заболевания пищеварительных органов.
Именно потому, что крахмал встречается во всех продуктах, ему следует уделять больше внимания.
Крахмал присутствует исключительно в овощных культурах, хотя существует еще одна разновидность крахмала животного происхождения — гликоген. Гликоген предшествует образованию глюкозы в организме человека, которая накапливается в таких органах, как печень, сердце и язык. Что касается гликогена как составной части пищи, количество его так мало, что он может игнорироваться в раздельном питании.
Хотя различные виды крахмала сочетаются между собой свободно, нижеприводимый список позволяет провести различие между разнообразными продуктами, содержащими крахмал. Это в свою очередь позволяет подробнее познакомиться с их разнообразием.
Крахмал зерновой
| Зерновые | Крахмал, % |
| Белый рис | 78 |
| Цельный рис | 75 |
| Просо | 69 |
| Маис/кукуруза | 65 |
| Овес | 61 |
| Пшеница | 60 |
| Ячмень | 58 |
| Рожь | 54 |
| Мука | Крахмал, % |
| Рисовая мука | 79 |
| Кукурузные хлопья | 74 |
| Ячменная мука | 72 |
| Пшеничная мука | 72 |
| Попкорн | 68 |
| Кукурузная мука | 65 |
| Блюдо из овса | 61 |
| Хлеб | Крахмал, % |
| Свежий хлеб | 66 |
| Сухари | 61 |
| Сухари из цельной муки | 58 |
| Белый хлеб | 48 |
| Ржаной хлеб | 45 |
| Выпечка из слоеного теста | 37 |
| Макаронные изделия | Крахмал, % |
| Спагетти | 75 |
| Лапша | 65 |
| Лапша из цельной муки | 64 |
| Овощи с большим содержанием крахмала | Крахмал, % |
| Хрустящий картофель (чипсы) | 53 |
| Kартофель фри | 35 |
| Картофельные крокеты | 20 |
| Сырой картофель | 15.4 |
| Вареный картофель | 14 |
| Хрен | 11.7 |
| Имбирь | 11.2 |
| Картофельное пюре | 11 |
Продукты с низким содержанием крахмала
Чеснок, тыква, горох, артишок, кольраби, цикорий, спаржа, капуста, грибы, эндивий, зеленый и красный перец, петрушка, редис, шпинат, пастернак.
Oвощи и растения, не содержащие крахмал
Лук, кервель, огурец, корнишон, брюква, портулак, турнепс, ревень, красная капуста, белая капуста, козлобородник, салат-латук, брюссельская капуста, помидоры, кресс-салат, валерианица овощная, укроп, кресс водяной, баклажан, цветная капуста, брокколи, морковь, шнитт-лук, одуванчик, крапива, лук-порей, лук-шалот, щавель.
Другие статьи темы:
1. Раздельное питание
2. Основные элементы пищи
3. Доминирующие питательные вещества
4. Кислотно-щелочной баланс
5. Сочетания продуктов, замена ингредиентов
6. Молоко и молочные продукты
7. Что мы едим ?
8. Белки
9. Жиры
10. Вода
11. Минеральные вещества
12. Сахар и крахмал
13. Как правильно сочетать продукты
14. Как научиться делать расчеты
15. Практические рекомендации
16. Здоровая пища
17. Сбалансированное питание
18. Схема здорового питания
19. Если не помогает
20. Диаграмма различных комбинаций продуктов
Если Вам понравилась эта статья, пожалуйста, оцените её или поделитесь ею с друзьями, нажав на одну из расположенных ниже кнопок. Мы будем Вам очень признательны.
Глюкоза — Википедия
| Глюкоза[1] | |
|---|---|
 | |
| Систематическое наименование | (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-пентагидроксигексаналь (D-глюкоза), (2S,3R,4S,5S)-2,3,4,5,6-пентагидроксигексаналь (L-глюкоза) |
| Традиционные названия | Глюкоза, декстроза |
| Хим. формула | C6H12O6 |
| Состояние | бесцветные кристаллы |
| Молярная масса | 180,16 г/моль |
| Плотность | 1,5620 г/см³ |
| Температура | |
| • плавления | α-D-глюкоза: 146 °C (моногидрат: 83 °C) β-D-глюкоза: 148–150 °C |
| Растворимость | |
| • в воде | 82 г/100 мл |
| • в 80 % этаноле | 2 г/100 мл |
| Вращение [α]D{\displaystyle [\alpha ]_{D}} | α-D-глюкоза: +112,2° β-D-глюкоза: +18,7° |
| Дипольный момент | 14,1 Д |
| Рег. номер CAS | 50-99-7 (D-глюкоза) 921-60-8 (L-глюкоза) |
| PubChem | 24895228 |
| Рег. номер EINECS | 200-075-1 |
| SMILES | |
| InChI | |
| RTECS | LZ6600000 |
| ChEBI | 17234 |
| NFPA 704 |  |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Глюко́за, или виноградный сахар, или декстроза (D-глюкоза), C6H12O6 — органическое соединение, моносахарид (шестиатомный гидроксиальдегид, гексоза), один из самых распространённых источников энергии в живых организмах на планете[2]. Встречается в соке многих фруктов и ягод, в том числе и винограда, от чего и произошло название этого вида сахара. Глюкозное звено входит в состав полисахаридов (целлюлоза, крахмал, гликоген) и ряда дисахаридов (мальтозы, лактозы и сахарозы), которые, например, в пищеварительном тракте быстро расщепляются на глюкозу и фруктозу.
Вероятно, глюкоза известна человеку с древних времён, поскольку она кристаллизуется из мёда. Однако в чистом виде её выделили гораздо позже: немецкий химик Андреас Маргграф получил её в 1747 году из виноградного сока. Жозеф Луи Пруст в 1801 году осадил кристаллы α-D-глюкозы из того же виноградного сока. Благодаря этим экспериментам за глюкозой закрепилось название виноградного сахара[3].
Использование глюкозы в качестве подсластителя связано с тем, что во время Наполеоновских войн были заблокированы поставки тростникового сахара из Вест-Индии. Ещё в 1000 году до н. э. в Китае из крахмала (ферментацией риса) получали искусственный подсластитель — дисахарид мальтозу. К концу XVIII в. в Европе было известно, что крахмал можно обработать кислотой и получить сладкое вещество. Именно это позволило К. С. Кирхгофу нагреванием картофельного крахмала с серной кислотой получить сладкое сиропообразное вещество. В результате оптимизации процесса он получил сироп, который кристаллизовался при стоянии. Кроме того, была предпринята попытка прессовать получаемую массу в твёрдый продукт и в таком виде продавать. Однако организовать производство не удалось, поскольку Наполеон потерпел поражение и поставки сахара были восстановлены[3].
Процесс получения глюкозы исследовал французский химик Соссюр. Он выяснил, что крахмал подвергается гидролизу, при котором разрушаются связи между углеводными фрагментами, причём на каждый разрыв расходуется по одной молекуле воды. Также было обнаружено, что конфеты, производимые из сиропов глюкозы, не такие сладкие, как те, что получают из сахарозы. Поэтому в Германии и других странах Европы было организовано производство глюкозы[3].
В то время промышленная глюкоза была недостаточно чистой и получалась в виде сиропов. Её приходилось многократно кристаллизовать из воды или использовать органические растворители. Единственной твёрдой формой, которую выпускали в большом количестве, была литая глюкоза: сироп заливали в формы, где он затвердевал[3].
В 1923 году в США Уильям Б. Ньюкирк (англ. William B. Newkirk) запатентовал промышленный способ получения глюкозы. Этот способ отличался тщательным контролем условий кристаллизации, благодаря чему глюкоза выпадала из раствора в виде чистых, крупных кристаллов[3].
Глюкоза принадлежит к классу альдогексоз, то есть является полигидроксиальдегидом, содержащим шесть атомов углерода, альдегидную группу и пять гидроксильных групп. Четыре атома углерода в её структуре являются хиральными, поэтому существует 16 стереоизомерных альдогексоз: некоторые встречаются в природе, некоторые получены синтетически. Конкретную конфигурацию хиральных центров глюкозы в конце XIX в. установил немецкий химик Эмиль Фишер. Он сделал это при помощи реакций наращивания и деградации углеродной цепи сахаров. Наряду с наиболее распространённым в природе моносахаридом D-глюкозой существует также её энантиомер L-глюкоза,который в природе практически не встречается[4][5].
D-глюкоза (слева) и L-глюкоза (справа)Часто D-глюкозу изображают в линейной форме, однако в действительности D-глюкоза существует в циклической форме, образованной в результате присоединения ОН-группы при углероде С-5 к альдегидной группе. Образующийся при этом циклический полуацеталь устойчив: в растворах и кристаллической форме D-глюкоза более чем на 99 % находится в форме полуацеталя. В общем такую форму называют пиранозной (от названия пирана — шестичленного гетероцикла с одним атомом кислорода), а циклическую D-глюкозу называют D-глюкопиранозой[6].
При описанной циклизации возникает новый стереоцентр при полуацетальном атоме углерода, поэтому D-глюкопираноза может существовать в виде двух диастереомеров, называемых аномерами: α-D-глюкопиранозы и β-D-глюкопиранозы (или кратко: α-D-глюкозы и β-D-глюкозы; α-аномера и β-аномера). Изображать циклические формы углеводов удобно при помощи проекций Хеуорса — идеализированных шестичленных циклов с заместителями над и под плоскостью цикла[6][5].
 α-D-Глюкопираноза |  β-D-Глюкопираноза |
Наиболее близко к истине структуру молекулы глюкозы можно изобразить, используя конформацию «кресло». В таком представлении все гидроксильные группы D-глюкопиранозы находятся в экваториальных положениях (кроме аномерной, которая может находиться в экваториальном либо аксиальном положении в зависимости от аномера). Экваториальные положения более выгодны по сравнению с аксиальными: это объясняет, почему глюкоза является наиболее распространённым моносахаридом[6].
 α-D-Глюкопираноза |  β-D-Глюкопираноза |
В растворах α-D-глюкопираноза и β-D-глюкопираноза существуют в равновесии и взаимопревращаются через образование открытоцепной формы. Равновесная доля α-аномера при 31 °С составляет 38 %, а более устойчивого β-аномера — 62 %[7]. Чистые аномеры можно получить в кристаллическом виде: α-аномер кристаллизуется из воды в виде моногидрата, а β-аномер кристаллизуется из пиридина[8].
Глюкоза — бесцветное кристаллическое вещество без запаха. Обладает сладким вкусом. D-глюкоза представлена в виде трёх кристаллических форм: безводной α-D-глюкопиранозы, моногидрата α-D-глюкопиранозы и безводной β-D-глюкопиранозы (хотя описан также моногидрат β-D-глюкопиранозы). Безводные формы имеют орторомбические кристаллы, а гидрат — моноклинные[7]. Все три формы отличаются температурой плавления: α-аномер плавится при 146 °С, его моногидрат — при 83 °С, β-аномер — при 148–150 °С[8].
Аномеры D-глюкопиранозы оптически активны: удельное вращение α-аномера составляет +112,2°, β-аномера — +18,9°[8]. Оба аномера при растворении претерпевают мутаротацию, то есть превращаются в равновесную смесь, состоящую из 62 % β-аномера и 38 % α-аномера[7]. Удельное вращение этой смеси составляет +52,7°[8].
Производство глюкозных сиропов[править | править код]
Кислотный гидролиз крахмала[править | править код]
Единственным сырьём для производства глюкозы является крахмал, хотя делаются попытки использовать другой природный полимер глюкозы — целлюлозу. Основным источником крахмала является кукуруза: 100 % глюкозных подсластителей в США и 84 % в Японии производят из кукурузного крахмала. Также 70 % производимой в мире кукурузы идёт на производство глюкозы. В Европе постепенно возрастает использование пшеничного крахмала, хотя в основном используется также кукурузный крахмал. В Австралии глюкозу получают только из пшеничного крахмала. В Азии используют крахмал из саго, тапиоки и кукурузы[9].
Для получения глюкозы крахмал гидролизуют в присутствии кислот или ферментов. При этом происходит разрыв связей между глюкозными звеньями полимерных амилозы и амилопектина — компонентов крахмала — и образуется мономер (D-глюкоза) с некоторым содержанием димеров: мальтозы и изомальтозы. Для кислотного гидролиза готовят суспензию крахмала в воде (30-40 мас. %) и доводят pH до 2 или ниже. При атмосферном давлении кислотный гидролиз протекает 6 ч, однако современные установки позволяют проводить процесс при повышенном давлении и, соответственно, более высокой температуре. При давлении 415–620 кПа и температуре до 160 °С крахмал гидролизуется в течение нескольких минут. Останавливают реакцию добавлением нейтрализующего реагента (обычно карбоната натрия), и pH повышается до 4-5,5[10].
После гидролиза нерастворимые примеси, которые изначально присутствовали в крахмале, отделяют центрифугированием или фильтрованием, а растворимые примеси удаляют активированным углём и ионообменными смолами. Смолы также позволяют обесцветить полученную глюкозу. Конечный раствор упаривают. Большинство глюкозных сиропов продают в виде 70-85 % растворов, хотя их можно упарить и до твёрдого состояния[10].
Глюкозные сиропы отличаются по степени гидролиза крахмала: её оценивают по количеству присутствующих в конечном продукте восстанавливающих сахаров и выражают в декстрозных эквивалентах (DE). Интересно, что кислотный гидролиз является в целом случайным процессом, однако в данном случае при одинаковой степени конверсии получается очень воспроизводимый углеводный состав конечного продукта. В некоторых случаях этот факт является нежелательным ограничением, потому что производителю может понадобиться более гибко регулировать углеводный состав. Из-за этого в промышленности стали использовать ферментативный гидролиз крахмала[10].
Ферментативный гидролиз крахмала[править | править код]
Ферментативный гидролиз используют как дополнение к кислотному. Изначально таким способом пытались повысить степень конверсии и получить более сладкий и менее вязкий сироп с большим содержанием глюкозы. Однако ферментативный гидролиз позволяет также регулировать соотношение глюкозы и мальтозы в продукте. Для проведения ферментативного гидролиза pH повышают до 4-6, а температуру снижают до 60-70 °С, затем вносят необходимые ферменты, которые подбирают исходя из потребностей по составу. Бактериальные α-амилазы случайным образом расщепляют α-1,4-гликозидные связи в крахмале. β-Амилазы и грибковые α-амилазы расщепляют те же связи, но дают преимущественно мальтозу. Глюкоамилаза отщепляет по одной молекуле глюкозы с невосстанавливающего конца, но может расщеплять также α-1,6-связи. Пуллуланаза расщепляет α-1,6-связи. По окончании процесса ферменты дезактивируют нагреванием или изменением pH[10].
Открытие термоустойчивых α-амилаз позволило разработать полностью ферментативные процессы и ещё более точно контролировать степень конверсии и углеводный состав продукта. Ферменты вносят в суспензию крахмала при pH 6-6,5, после чего суспензию нагревают паром до 103-107 °С и выдерживают в течение 5-10 мин, а затем 1-2 ч при 95 °С. После этого проводят вторичный ферментативный гидролиз, как и в случае кислотного гидролиза[10].
Производство общего сахара[править | править код]
Большая часть глюкозы продаётся в виде сиропов, но существует небольшая потребность также в твёрдой глюкозе. Её производят как в чистом виде, так и в виде общего сахара (англ. total sugars) — отверждённого гидролизата крахмала. Общий сахар может содержать значительное количество мальтозы (DE<20), быть практически чистой глюкозой (95-99 %), а также содержать определённый процент фруктозы[11].
Производство кристаллической глюкозы[править | править код]
Изначально чистую кристаллическую глюкозу производили из крахмала, гидролизованного в кислой среде. В таких условиях удавалось добиться только 88 % содержания глюкозы, поскольку в условиях гидролиза образовывались побочные продукты, связанные с мутаротацией и изомеризацией. С 1938 года начали использовать ферментативный гидролиз, который позволил получать более чистую глюкозу[12].
Моногидрат α-D-глюкозы получают кристаллизацией из перенасыщенных сиропов с содержанием твёрдого вещества в 74-79 %, из которого глюкоза составляет 95-96 %. Такие сиропы производят ферментативным гидролизом, нацеленным на максимальную конверсию. Сироп охлаждают до 46-50 °С и смешивают с затравочными кристаллами из предыдущей партии. Сироп медленно охлаждают до 20-40 °С в течение 2-5 дней: при этом около 60 % кристаллизуется в виде моногидрата α-D-глюкозы. Маточный раствор отделяют на центрифугах, кристаллы глюкозы промывают водой и там же сушат до максимально сухого состояния (14 % влаги). Затем их досушивают потоком горячего воздуха до 8,5-9 % влаги (теоретическое содержание воды в моногидрате — 9,08 %). Кристаллизации не мешает наличие примесей, поэтому маточный раствор концентрируют и получают вторую порцию кристаллов либо объединяют его со следующей партией сиропа. Извлечение моногидрата глюкозы из сиропа достигает 87,5 %. При повторных кристаллизациях из маточного раствора степень выделения повышается до 100 %[12].
Безводную α-D-глюкозу кристаллизуют при 60-65 °С в условиях вакуума и испарения растворителя. Исходные сиропы должны быть достаточно чистые. Цикл кристаллизации значительно короче, чем для моногидрата, и составляет 6-8 ч. Выделяют и сушат кристаллы примерно так же, как описано выше. Содержание воды в конечном продукте не превышает 0,1 %[12].
Безводную β-D-глюкозу получают кристаллизацией выше 100 °С. Дополнительные сложности связаны с тем, что β-D-глюкоза значительно лучше растворима в воде, чем α-D-глюкоза (72 % против 30 % при 25 °С)[12].
Глюкоза может восстанавливаться в шестиатомный спирт (сорбит). Окисление глюкозы в зависимости от метода окисления может приводить к трём продуктам: глюконовой кислоте (окисление альдегидной группы), глюкаровой кислоте (дополнительно окисляется первичная OH-группа) либо глюкуроновой кислоте (окисление только первичной OH-группы)[8].
Как восстанавливающий сахар, глюкоза проявляет восстановительные свойства. Это проявляется в реакциях с реактивом Толленса (аммиачным раствором оксида серебра), реактивом Бенедикта и реактивом Фелинга (реагенты на основе меди).
Глюкоза — основной продукт фотосинтеза, образуется в цикле Кальвина.
В организме человека и животных глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов. Глюкоза является субстратом гликолиза, в ходе которого она может окислиться либо до пирувата в аэробных условиях, либо до лактата в случае анаэробных условий. Пируват, полученный таким образом в гликолизе, далее декарбоксилируется, превращаясь в ацетил-КоА (ацетилкоэнзим А). Также в ходе окислительного декарбоксилирования пирувата восстанавливается кофермент НАД+. Ацетил-КоА далее используется в цикле Кребса, а восстановленный кофермент используется в дыхательной цепи.
Глюкоза депонируется у животных в виде гликогена, у растений — в виде крахмала, полимер глюкозы — целлюлоза является основной составляющей клеточных оболочек всех высших растений. У животных глюкоза помогает пережить заморозки. Так, у некоторых видов лягушек перед зимой повышается уровень глюкозы в крови, за счёт чего их тела способны выдержать заморозку во льду.
Глюкозу используют при интоксикации (например, при пищевом отравлении и инфекциях), вводят внутривенно струйно и капельно, так как она является универсальным антитоксическим средством. Также препараты на основе глюкозы и сама глюкоза используются эндокринологами при определении наличия и типа сахарного диабета у человека (в виде стресс-теста на ввод повышенного количества глюкозы в организм).
- ↑ Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. — 2-е издание. — Химия, 1978.
- ↑ Степаненко Б. Н., Городецкий В. К., Ковалев Г. В. Глюкоза // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3 изд. — Москва : Советская энциклопедия, 1978. — Т. 6. Гипотериоз — Дегенерация. — 528 с. — 150 000 экз.
- ↑ 1 2 3 4 5 Ullmann, 2006, p. 45–48.
- ↑ Терней, 1981, с. 444–447.
- ↑ 1 2 Робертс Дж., Касерио М. Основы органической химии / Пер. с англ. Ю. Г. Бунделя, под ред. А. Н. Несмеянова. — М. : Мир, 1978. — С. 10–27.
- ↑ 1 2 3 Терней, 1981, с. 424–429.
- ↑ 1 2 3 Ullmann, 2006, p. 48.
- ↑ 1 2 3 4 5 Химическая энциклопедия, 1988.
- ↑ Ullmann, 2016, p. 49–51.
- ↑ 1 2 3 4 5 Ullmann, 2016, p. 51–56.
- ↑ Ullmann, 2016, p. 56.
- ↑ 1 2 3 4 Ullmann, 2016, p. 56–58.
 | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Общие: | |||||||||||||||
| Геометрия | |||||||||||||||
| Моносахариды |
| ||||||||||||||
| Мультисахариды | |||||||||||||||
| Производные углеводов | |||||||||||||||
Наука о веществах. Вещества на кухне — урок. Окружающий мир, 3 класс.
Веществ известно очень много. Никто точно не может их сосчитать. Учёные утверждают, что существует более \(10\) миллионов разных веществ. Их изучает химия.
Химия — наука, которая занимается изучением веществ.
Химик — это учёный, который изучает вещества.
Многие вещества существуют в природе (вода, крахмал, соль, сахар). Из них состоят все природные тела. Других веществ в природе нет, они созданы человеком (пластмассы, железо, алюминий, сода).
У каждого вещества свои признаки — цвет, вкус, запах, растворимость в воде и др.
Самое известное вещество — это вода. Она образует океаны, моря, реки. Воду мы пьём, используем для приготовления пищи. Водой мы умываемся.
Вода — прозрачная жидкость без вкуса и запаха.
Вспомним вещества, с которыми мы постоянно встречаемся дома. Заглянем сначала на кухню. Там мы найдём много веществ: соль, сахар, соду, крахмал, уксус.
Поваренная соль
Поваренная соль — твёрдое белое солёное вещество.
Самое важное для человека свойство поваренной соли — то, что она солёная на вкус. Поэтому её добавляют в пищу.
В природе соль встречается в виде камня под землёй, содержится в морской воде и в воде солёных озёр.
Сахар — твёрдое белое сладкое вещество.
По внешнему виду сахар похож на соль, но отличается по вкусу. Сахар сладкий, поэтому его добавляют во многие продукты. Получают сахар из растений — сахарной свёклы и сахарного тростника.
Ещё одно сладкое вещество — глюкоза. В аптеках она продаётся в виде больших сладких таблеток с витамином C.
В природе глюкоза содержится в различных частях растений и придаёт им сладкий вкус. Особенно много её в винограде. Поэтому глюкозу называют также виноградным сахаром.
Глюкоза — твёрдое белое сладкое вещество.
Крахмал — твёрдое белое безвкусное вещество.
Крахмал — одно из важнейших питательных веществ, необходимых человеку. Он содержится во многих продуктах растительного происхождения: картофеле, хлебе, макаронах, крупах.
Можно узнать, есть ли крахмал в том или ином продукте. Для этого нужна разбавленная водой настойка йода. Настойка становится сине-фиолетовой, если капнуть ею на продукт, в котором содержится крахмал. Таким способом можно определить, что крахмал содержится, например, в белом хлебе и клубнях картофеля.
Сода — твёрдое белое вещество (не сладкое и не солёное). Сода используется для приготовления теста. Она помогает почистить посуду. Раствор соды применяют для полоскания горла при простуде.
