Раствор сахарозы в воде представляет собой

Материал для подготовки к ЕГЭ по химии на тему

Раствор сахарозы в воде представляет собой

ГОТОВИМСЯ К ЕГЭ

УГЛЕВОДЫ

Углеводы (сахара) – органические соединения, имеющие сходное строение и свойства, состав большинства которых отражает формула Cx(H2O)y, где x, y ≥ 3.

Исключение составляет дезоксирибоза, которая имеют формулу С5Н10O4.

НЕКОТОРЫЕ ВАЖНЕЙШИЕ УГЛЕВОДЫ

Олигосахариды

Полисахариды

Глюкоза С6Н12О6

Фруктоза С6Н12О6

Галактоза С6Н12О6

Рибоза С5Н10О5

Дезоксирибоза С5Н10О4

Дисахариды:

Сахароза С12Н22О11

Лактоза (молочный сахар) С12Н22О11

Мальтоза (солодовый сахар) С12Н22О11

Целлюлоза
(С6Н10О5)n

Крахмал
(С6Н10О5)n

Гликоген
(С6Н10О5)n

Физические свойства

Моно- и олигосахариды – твердые, белые кристаллические вещества, имеют сладкий вкус, хорошо растворимы в воде. Полисахариды – твердые, без сладкого вкуса, практически нерастворимые в воде (кроме крахмала).

Моносахариды

Моносахариды – гетерофункциональные соединения, в состав их молекул входит одна карбонильная группа (альдегидная или кетонная) и несколько гидроксильных.

ГЛЮКОЗА

Строение

В водном растворе глюкозы существует динамическое равновесие между двумя циклическими формами – α и β и линейной формой:

Циклические α- и β-формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В α-глюкозе этот гидроксил находится втранс-положении к гидроксиметильной группе -СН2ОН, в β-глюкозе – в цис-положении.

Явление существования веществ в нескольких взаимопревращающихся изомерных формах было названо А. М. Бутлеровым динамической изомерией. Позднее это явление было названо таутомерией

В твёрдом состоянии глюкоза имеет циклическое строение. Обычная кристаллическая глюкоза – это α- форма. В растворе более устойчива β-форма (при установившемся равновесии на неё приходится более 60% молекул). Доля альдегидной формы в равновесии незначительна. Это объясняет отсутствие взаимодействия с фуксинсернистой кислотой (качественная реакция альдегидов).

Для глюкозы кроме явления таутомерии характерны структурная изомерия с кетонами (глюкоза и фруктоза – структурные межклассовые изомеры) и оптическая изомерия:

Физические свойства

Глюкоза – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус (лат. «глюкос» – сладкий):

1) она встречается почти во всех органах растения: в плодах, корнях, листьях, цветах;

2) особенно много глюкозы в соке винограда и спелых фруктах, ягодах;

3) глюкоза есть в животных организмах;

4) в крови человека ее содержится примерно 0,1 %.

Получение.

В промышленности

Гидролиз крахмала:                               

(C6H10O5)n + nH2O t,H+→ nC6H12O6

крахмал                    глюкоза

В лаборатории

Из формальдегида (1861 г А.М. Бутлеров):              

  6 HCOH   Ca(OH)2→    C6H12O6

 формальдегид

В природе

Фотосинтез:                         

6CO2 + 6H2O     , хлорофилл →     C6H12O6 + 6O2 

Другие способы

Гидролиз дисахаридов:                            

C12H22O11 + H2O t,H+→ 2 C6H12O6

мальтоза                               глюкоза                            

C12H22O11 + H2O t,H+→   C6H12O6 +  C6H12O6

сахароза                              глюкоза       фруктоза

Химические свойства глюкозы.

  1. Реакция комплексообразования с гидроксидом меди (II).

Глюкоза как многоатомный спирт

При взаимодействии свежеосажденного гидроксида меди (II) с моносахаридами происходит растворение гидроксида с образованием комплекса синего цвета.

  (глюкозат меди (II) – синий раствор)

2. Глюкоза как альдегид

а) реакция серебряного зеркала.Образуется соль глюконовой кислоты.

б) реакция с гидроксидом меди (II) при нагревании. Образуется глюконовая кислота.

в) Глюкозу также можно окислить до глюконовой кислоты бромной водой, хлором, азотной кислотой (разб.):

г) Каталитическое гидрирование глюкозы – происходит восстановление карбонильной группы до спиртового гидроксила, получается шестиатомный спирт – сорбит.

д) С NaHSO3 – НЕ реагирует!!!

3. Реакции брожения.

а) спиртовое брожение C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
этанол

б) молочнокислое брожение C6H12O6 2CH3-CH(OH)-COOH
молочная кислота

в) маслянокислое брожение C6H12O6 C3H7COOH + 2CO2 + 2H2O
масляная кислота

г) лимоннокислое брожение

4. Реакции образования эфиров глюкозы.

Глюкоза способна образовывать простые и сложные эфиры. Наиболее легко происходит замещение полуацетального (гликозидного) гидроксила:

Простые эфиры получили название гликозидов.

В более жестких условиях (например, с CH3I ) возможно алкилирование и по другим оставшимся гидроксильным группам.

Моносахариды способны образовывать сложные эфиры с карбоновыми кислотами (реакция проходит с ангидридами, а не с самими кислотами) и с минеральными кислотами.

5. Реакция горения глюкозы.

C6H12O6 + 6О2 6CO2 + 6H2O

Фруктоза

Это структурный изомер глюкозы – кетоноспирт:

СН2- СН- СН- СН – С – СН2

| | | | ║ |

OH OH OH OH O OH

Кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, более сладкое, чем глюкоза. В свободном виде содержится в мёде и фруктах.

Химические свойства фруктозы обусловлены наличием кетонной и пяти гидроксильных групп.

Так же, как и глюкоза, реагирует с гидроксидом меди (ярко-синий раствор) без нагревания; образует простые и сложные эфиры, горит.

При гидрировании фруктозы также получается СОРБИТ. С бромной водой, Сu(OH)2 при нагревании, аммиачным раствором оксида серебра – не реагирует.

Реакция восстановления:

Реакция многоатомных спиртов:

Образование сложных эфиров:

Дисахариды

Дисахариды – это углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных друг с другом за счет взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой).

  1. Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) С12Н22О11

Физические свойства и нахождение в природе

1. Она представляет собой бесцветные кристаллы сладкого вкуса, хорошо растворима в воде.

2. Температура плавления сахарозы 160 °C.

3. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.

4. Содержится во многих растениях: в соке березы, клена, в моркови, дыне, а также в сахарной свекле и сахарном тростнике.

Строение

Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы, соединенных друг с другом.

Химические свойства 

В молекуле сахарозы гликозидный атом углерода глюкозы СВЯЗАН, поэтому она не образует ОТКЫТУЮ (альдегидную) форму. (аль­де­гид­ная груп­па α-глю­ко­зы, вхо­дя­щей в со­став са­ха­ро­зы, участ­ву­ет в об­ра­зо­ва­нии связи с β-фрук­то­зой)

Вследствие этого сахароза не вступает в реакции альдегидной группы – с аммиачным раствором оксида серебра с гидроксидом меди при нагревании. Подобные дисахариды называют невосстанавливающими, т.е. не способными окисляться.

Сахароза реагирует с Сu(OH)2 без нагревания (ярко-синий раствор), с Са(ОН)2 (образуется сахарат кальция).

Сахароза подвергается гидролизу подкисленной водой:

С12Н22О11 + Н2О  С6Н12О6 (глюкоза) + С6Н12О6 (фруктоза)

Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С12Н22О11, можно выделить мальтозу и лактозу.

При гидролизе различные дисахариды расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва связей между ними (гликозидных связей):

Таким образом, реакция гидролиза дисахаридов является обратной процессу их образования из моносахаридов.

Применение сахарозы

·        Продукт питания;

·        В кондитерской промышленности;

·        Получение искусственного мёда

2. Мальтоза

Это дисахарид, состоящий из двух остатков α-глюкозы, она является промежуточным веществом при гидролизе крахмала.

остаток остаток

α-глюкозы α-глюкозы

Мальтоза – является восстанавливающим дисахаридом и вступает в реакции, характерные для альдегидов.

  1. К восстанавливающим сахаром относятся также целлобиоза

и лактоза

Эти дисахариды так же могут гидролизоваться.

Полисахариды.

Полисахариды – это природные высокомолекулярные углеводы, макромолекулы которых состоят из остатков моносахаридов.

Основные представители крахмал и целлюлоза построены из остатков одного моносахарида – глюкозы. Крахмал и целлюлоза имеют одинаковую молекулярную формулу (C6H10O5)n, но совершенно различные свойства. Это объясняется особенностями их пространственного строения.

Крахмал состоит из остатков α-глюкозы, а целлюлоза – из β-глюкозы, которые являются пространственными изомерами и отличаются лишь положением одной гидроксильной группы (выделена цветом):

Крахмал.

Крахмалом называется смесь двух полисахаридов, построенных из остатков циклической α-глюкозы.

В его состав входят:

  • амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%
  • амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

Цепь амилозы включает 200-1000 остатков α-глюкозы (средняя Mr=160 000) и имеет неразветвленное строение.

Макромолекула амилозы представляет собой спираль, каждый виток которой состоит из 6 звеньев α-глюкозы.

Свойства крахмала:

1. Гидролиз крахмала: при кипячении в кислой среде крахмал последовательно гидролизуется.

2. Крахмал не дает реакцию “серебряного зеркала” и не восстанавливает гидроксид меди (II).

3. Качественная реакция на крахмал: синее окрашивание с раствором йода.

Получение

Получают крахмал из природных крахмалосодержащих продуктов, чаще всего картофеля и кукурузы. Он широко используется в качестве продукта питания, а также как сырье для производства глюкозы и этилового спирта.

Целлюлоза

Физические свойства

Это вещество белого цвета, без вкуса и запаха, нерастворимое в воде, имеющее волокнистое строение. Растворяется в аммиачном растворе гидроксида меди (II) 

Нахождение в природе

Этот биополимер обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток. В большом количестве целлюлоза содержится в тканях древесины (40-55%), в волокнах льна (60-85%) и хлопка (95-98%). Основная составная часть оболочки растительных клеток. Образуется в растениях в процессе фотосинтеза.

Древесина состоит на 50% из целлюлозы, а хлопок и лён, конопля практически чистая целлюлоза.

Хитин (аналог целлюлозы) – основной компонент наружного скелета членистоногих и других беспозвоночных, а также в составе клеточных стенок грибов и бактерий.

Получение

Получают из древесины

Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный растительный полисахарид. Цепи целлюлозы построены из остатков β-глюкозы и имеют линейное строение.

Молекулярная масса целлюлозы – от 400 000 до 2 млн.

Свойства целлюлозы.

1. Горение

(С6Н10О5)n + О2 CO2 + Н2О

Без доступа кислорода – до угля и воды

(С6Н10О5)n C + Н2О

2. С йодомцеллюлоза сине-фиолетовое окрашивание не дает.

3. Образование сложных эфиров с азотной и уксусной кислотами.

а) нитрование целлюлозы. Т.к. в звене целлюлозы содержится 3 гидроксильные группы, то при нитровании избытком азотной кислоты возможно образование тринитрата целлюлозы, взрывчатого вещества пироксилина:

(С6Н7О2(ОН)3)n + 3n HNO3 3nH2O + 6Н7О2NO2)3)n

целлюлоза тринитрат целлюлозы (пироксилин)

б) ацилирование целлюлозы. При действии на целлюлозу уксусного ангидрида происходит реакция этерификации, при этом возможно участие в реакции 1, 2 и 3 групп ОН. Получается ацетат целлюлозы – ацетатное волокно.

(С6Н7О2(ОН)3)n+3n(СН3СО)2О 3nСН3-СООН + 6Н7О2(ОСОСН3)3)n

целлюлоза уксусный ангидрид уксусная кислота триацетат целлюлозы

+ 3n

триацетилцеллюлоза

+ 3n СH3СOOН

4. Гидролиз целлюлозы.

Целлюлоза, подобно крахмалу, в кислой среде гидролизуется:

Применение

Целлюлоза используется в производстве бумаги, искусственных волокон, пленок, пластмасс, лакокрасочных материалов, бездымного пороха, взрывчатки, твердого ракетного топлива, для получения гидролизного спирта и др.

·        Получение ацетатного шёлка – искусственное волокно, оргстекла, негорючей плёнки из ацетилцеллюлозы.

·        Получение бездымного пороха из триацетилцеллюлозы (пироксилин).

·        Получение коллодия (плотная плёнка для медицины) и целлулоида       ( изготовление киноленты, игрушек) из диацетилцеллюлозы.

·        Изготовление нитей, канатов, бумаги.

·        Получение глюкозы, этилового спирта (для получения каучука)

Источник: https://infourok.ru/material-dlya-podgotovki-k-ege-po-himii-na-temu-uglevodi-3852546.html

§1. Синонимы

IUPAC: сахароза.

Русский: тростниковый сахар, свекловичный сахар, «сахар».

Немецкий: Saccharose, Rohrzucker, Rübenzucker, «Zucker».

Английский: sucrose, cane sugar, beet sugar, «sugar».

Французский: Saccharose, sucre de canne, sucre colonial, sucre de betteraves, «sucre».

Итальянский: saccarosio, zucchero di canna, zucchero di barbabietola. «zucchero». Испанский: sacarosa, azúcar de cana, azúcar de remolacha, «azúcar».

§2. Историческая справка

Сахар (тростниковый) появился в Европе из Юго-Восточной Азии около 700 года нашей эры. Отсюда он позднее попал в Америку.

В XVIII веке в Герма­нии была разработана промышленная технология производства сахара из сахар­ной свеклы. Вначале из-за своей редкости и высокой цены сахар был предметом роскоши и лекарством.

Со временем он стал использоваться в больших количе­ствах для подслащивания пищи, а еще позже и для консервирования пищевых продуктов.

§3. Товарные формы

Практическое применение находит только сахароза из сахарного тростника (тростниковый сахар) и сахарной свеклы (свекловичный сахар). Она поступает в продажу в твердом виде или в виде растворов (сиропов). По своему значению для консервирования другие сахара сильно уступают сахарозе.

§4. Свойства

Сахароза С12Н22О11 представляет собой бесцветные, сладкие на вкус кристал­лы, плавящиеся при температуре 185°С. В спирте сахароза растворима мало. В 100 г воды при комнатной температуре растворяется приблизительно 204 г сахарозы, что соответствует 67,1 г сахара на 100 г раствора. При 100°С в 100 г воды растворяется 487 г сахарозы.

§5. Аналитические сведения

Для качественного и количественного определения сахарозы в пищевых про­дуктах существуют ферментативный и поляриметрический методы анализа, тон­кослойная, газовая и ионная хроматография, химические методы, например ме­тод Луф-Шурла, а также высокоэффективная жидкостная хроматография.

§6. Получение

Сахарозу получают главным образом из сахарного тростника (Saccharum officinarum) или сахарной свеклы (Beta vulgaris saccharifera). В обоих растениях са­хароза содержится в несвязанном виде. Ее извлекают водой из соответствующих частей растений и после очистки раствора выделяют кристаллизацией.

§7. Токсиколого-гигиеническая оценка

Для крыс LD50 сахарозы составляет 30-35 г на 1 кг массы тела; самцы не­сколько более восприимчивы, чем самки.

Кариогенное действие сахара бесспорно. Степень очистки оказывает ре­шающее влияние на кариогенность отдельных его видов. Основным факто­ром, влияющим на возникновение кариеса, является не количество сахара, а час-гота его употребления и время пребывания в полости рта. Для напитков это вре­мя значительно меньше, чем для твёрдых пищевых продуктов, например конди­терских изделий.

Сахар, как всякий высококалорийный пищевой продукт, может приводить к избыточной массе, что, в свою очередь, может способствовать возникновению некоторых форм диабета, хотя сам сахар и не является его причиной. Соглас­но рекомендациям ВОЗ, нормальным можно считать ежедневный приём са­харозы в количестве, не превышающем 10% дневного поступления энергии.

Мнения о болезнетворном действии сахара (например, о разрушении вита­мина В1) не выдерживают научной критики.

§8. Законодательные аспекты применения в пищевых продуктах

Сахар – существенная составляющая многих пищевых продуктов, и его до­бавление в целях консервирования не имеет никаких законодательных ограничений. Исключение составляют диетические продукты для страдающих диабе­том или избыточной массой, а также продукты из фруктов специального качест­ва. В России и Германии сахар не считается пищевой добавкой.

§9. Действие на микроорганизмы

Общие принципы действия. Сахароза снижает активность воды и тем самым ухудшает условия для жизнедеятельности микроорганизмов. По этому действию она аналогична поваренной соли (см. §9 гл.6).

Так как активность воды даже в насыщенных растворах сахара не опускается ниже 0,85, а некоторые микроорга­низмы ещё могут развиваться в таких условиях, надёжно защитить пищевой про­дукт от микробной порчи одним сахаром невозможно.

Для консервирования пищевые продукты помешают в концентрированный раствор сахара (сироп) или добавляют к ним кристаллический сахар. Вследствие осмотического удаления части воды из пищевого продукта ее активность снижа­ется. Зависимость активности воды от содержания сахарозы в растворе представ­лена в табл. 17.

Таблица 17. Активность воды в растворах сахарозы 

Концентрации сахарозы, г на 100 г водыАктивность воды
110,99
250,96
780,95
930,94
1070,93
1200,92
1440,90
1690,88
1940,86
2080,85

Большое практическое значение имеет сочетание сахара с другими консер­вантами и с физическими способами консервации (прежде всего, сгущением, суш­кой и нагреванием).

Непосредственное антимикробное действие сахарозы отсутствует. В малых концентрациях она даже является для многих микроорга­низмов питательным веществом.

Кроме того, сахароза вследствие осмоса повы­шает термостойкость плесневых грибов.

Спектр действия. Так как действие сахарозы определяется снижением ак­тивности воды, спектр её действия обусловливается требованиями микроорга­низмов к этому фактору. Из табл. 10. где представлены пороговые значения ак­тивности воды для некоторых важных микроорганизмов, видно, что сильнее всего угнетаются бактерии.

Среди микроорганизмов, переносящих самые высокие концентрации саха­ра, можно упомянуть плесневые грибы вида Aspergillus glaucus и так называемые осмотолерантные дрожжи, например вида Zygosaccharomyces rouxii, вида Z. Bailii,и различные дрожжи рода Torulopsis.

Некоторые из этих дрожжей не только устой­чивы к высокому осмотическому давлению, но и сахарофильны, т.е. они не толь­ко переносит высокую концентрацию сахара, но и быстрее развиваются при опре­делённых (весьма высоких) его концентрациях. Так, например, Z.

rouxii лучше растут в 30%-м растворе сахара, чем без сахара или в 60%-м растворе.

Сахароза, как и поваренная соль, уменьшает растворимость кислорода в во­де. Поэтому в продуктах, содержащих много сахара, аэробные микроорганизмы могут испытывать нехватку кислорода.

§10. Области применения

Фруктовые продукты. При консервировании фруктовых продуктов сахаром различают способы, которые состоят только в добавлении сахара, и способы, в которых дополнительно применяется сгущение. Сахар используется в твёрдом виде или в виде сиропа.

Консервированием со сгущением получают джемы, повидла, конфитюры, варенья. сахарозы в них составляет 55-65%, а в цитрусовых повид­лах и вареньях даже выше.

В продуктах, консервированных сахаром (например, в джемах и вареньях), активность воды составляет 0,75-0,82. Такие значения не всегда достаточно низ­ки, чтобы полностью подавить рост плесеней и деятельность осмотолерантных дрожжей.

В этом случае дополнительно применяют пастеризацию или использу­ют сахарозу вместе с другими консервантами, например сорбиновой кислотой, в виде консервирующего или желирующего сахара (смеси сахарозы с пектинами и сорбиновой кислотой).

Путем засахаривания без сгущения делают цукаты, а также фрукты, засаха­ренные и обсыпанные сахаром. Фрукты или их кусочки многократно обрабаты­вают все более концентрированными растворами сахара.

При этом (так же как при посоле и мариновании) в результате осмоса происходит обмен между кон­центрированным раствором сахара и клеточным соком фруктов. Готовые про­дукты содержат сахара больше, чем джемы и варенья, и поэтому могут храниться без дополнительного консервирования или консервантов.

То же справедливо и для фруктовых сиропов. Они готовятся путём добавления сахара к фруктовым сокам и содержат его до 68%.

Выпечка. Сахар к выпечным изделиям добавляют для улучшения вкуса. Одновременно он служит и важным консервантом. Типичный пример – пироги и другие сдобные изделия.

сахара в них колеблется от 20 до 50% (в зависимости от вида продукта), что снижает активность воды до 0,83–0,9067.

Зачастую этого недостаточно для длительного хранения, поэтому по возможно­сти добавляют и другие консерванты, например сорбиновую кислоту.

Кондитерские изделия. Среди кондитерских изделий имеются такие, в кото­рых сахароза используется исключительно в качестве компонента, придающего продукту вкус и увеличивающего его массу, и такие, в которых сахароза допол­нительно выполняет функции консерванта для других составляющих.

Ко второй группе принадлежат, например, марципаны, персипаны, нуга, а также наполнители для шоколада и пралине. сахарозы в них часто превышает 60%. Вместе с приправами и сухими веществами остальных ингредиентов её обычно достаточно, чтобы исключить микробную порчу.

Только в редких случаях при­ходится сочетать сахарозу с более эффективными консервантами.

§11. Прочие действия

Наряду с консервирующим действием сахароза имеет сладкий вкус, и это во многих случаях является главной причиной применения сахара как составной части пищевых продуктов.

Концентрация сахара, заметно влияющая на вкус, су­щественно ниже требуемой для консервирования.

В области низких концентра­ций (менее 10%) сахароза не проявляет консервирующих свойств, а является пи­тательным веществом для многих микроорганизмов (непосредственно или после расщепления на глюкозу и фруктозу).

Источник: https://alternativa-sar.ru/tehnologu/pishchevye-dobavki-i-ingredienty/lyuk-e-yager-m-konservanty-v-pishchevoj-promyshlennosti/1002-glava-15-sakharoza

§ 24. Дисахариды. Сахароза. Полисахариды. Крахмал и целлюлоза

Раствор сахарозы в воде представляет собой

Наряду с моносахаридами в природе широко распространены дисахариды. Это всем хорошо известная сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар).

Сам термин «дисахарид» красноречиво говорит о том, что в молекулах этих веществ между собой связаны два остатка моносахаридов, которые можно получить гидролизом молекулы дисахарида.

Связывание двух моносахаридов в дисахарид может осуществляться либо за счёт гликозидных гидроксилов обоих моносахаридов (схема 5, а), либо с участием гликозидной гидроксильной группы одного и спиртовой гидроксильной группы другого моносахарида (схема 5, б).

В отличие от дисахаридов первого типа (а), вторые (б) обладают восстановительными свойствами.

Строение сахарозы и нахождение её в природе

Сахароза представляет собой дисахарид, образованный двумя молекулами гексоз: α-D-глюкозой и β-Б-фруктозой. В клетках растений сахароза образуется под действием ферментов за счёт отщепления молекулы воды от гликозидных гидроксилов двух моносахаридов.

Какова молекулярная формула сахарозы? Для этого совсем необязательно считать число атомов каждого элемента в приведённой выше структурной формуле, можно поступить проще на основании элементарных рассуждений.

Глюкоза и фруктоза являются изомерами, их молекулярные формулы С6Н12O6. При образовании молекулы сахарозы происходит отщепление одной молекулы воды.

Остаётся вычесть из удвоенной формулы гексозы два атома водорода и атом кислорода — молекулярная формула сахарозы С12Н22О11:

C6H12O6 + C6H12O6 → C12H22O11 + Н2O.

Как вы уже знаете, образование сахарозы происходит в клетках растений под действием ферментов.

Однако химики научились в пробирках осуществлять многие реакции, которые являются частью процессов, происходящих в живой природе. В 1953 г. французским химиком Р.

Лемье впервые в лабораторных условиях был осуществлён синтез сахарозы, который современники назвали «покорением Эвереста органической химии ».

Конечно, подобные синтезы имеют чисто теоретическое значение, показывающее, как глубоко проникает человеческая мысль в тайны живой природы. В промышленности же сахарозу получают из сока сахарного тростника (содержание 14—16%), сахарной свёклы (16—21%) и некоторых других растений (рис. 61).

Сахароза представляет собой хорошо растворимое в воде белое кристаллическое вещество и имеет сладкий вкус.

Химические свойства сахарозы

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.

Производство сахарозы

Первые экспериментальные предприятия по производству сахарозы из сахарной свёклы появились в Германии и в России в 1802 г. Сложность технологии заключается в очистке сахарозы от многочисленных примесей органических веществ, присутствующих в соке растения.

На помощь технологам пришли химики, предложившие использовать для этих целей замечательное свойство сахарозы — образовывать растворимый в воде сахарат кальция.

Такой способ очистки получил название «известково-углекислотный метод» и широко используется на современных сахарных заводах.

На первом этапе вымытые корнеплоды измельчают в тонкую стружку и обрабатывают горячей водой. При этом в раствор помимо сахарозы переходят и другие органические вещества, главным образом, карбоновые кислоты.

Для удаления органических примесей к полученному раствору добавляют «известковое молоко» — суспензию гидроксида кальция в воде. Большинство кальциевых солей органических кислот малорастворимы и выпадают в осадок. Сахароза же образует растворимый в воде сахарат кальция и остаётся в растворе. Происходящие процессы можно условно выразить уравнениями:

2R—СООН + Са(ОН)2 → (R—СОО)2Са↓ + 2Н2O,
С12Н22О11 + Са(ОН)2 → С12Н20О11Са + 2Н2O.

Раствор сахарата кальция отделяют от осадка. Теперь необходимо вновь выделить сахарозу из сахарата. Для этого через раствор пропускают углекислый газ. Сахарат кальция разлагается на сахарозу и нерастворимый в воде карбонат кальция:

С12Н20О11Са + СO2 + Н2O —> С12Н22О11 + СаСO3↓.

Полученный после осаждения карбоната кальция раствор сахарозы упаривают в вакуумных аппаратах, выпадающие кристаллы сахарозы отделяют и высушивают. Однако полностью извлечь продукт не удаётся, часть его остаётся в растворе, который называется меласса. Этот раствор используется для получения лимонной и щавелевой кислот.

Полученная после известково-углекислотной очистки сахароза имеет желтоватый оттенок и называется сахар-сырец. Но на наш стол сахар попадает ослепительно белым.

Для этого его ещё раз растворяют и нагревают с активированным углем. Красящие вещества удерживаются на поверхности угля, раствор обесцвечивается.

Финалом производства является повторная кристаллизация упаренного раствора чистой сахарозы.

Вы никогда не задавались вопросом, как удаётся получить кристаллики сахарозы одного размера? Для этого в горячий концентрированный раствор вносят затравку — суспензию мелко измельчённой сахарозы в изопропиловом спирте. Каждая пылинка становится центром кристаллизации и одновременно начинает увеличиваться в размере. Задача технолога — точно рассчитать количество вносимой затравки, чтобы получились кристаллики нужного размера.

Продолжение >>>

Источник: http://xn--24-6kct3an.xn--p1ai/%D0%A5%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%8F_10_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81_%D0%A3%D0%B3%D0%BB%D1%83%D0%B1%D0%BB%D1%91%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D1%8C_%D0%93%D0%B0%D0%B1%D1%80%D0%B8%D0%BB%D1%8F%D0%BD/24.html

Свойства растворов сахарозы

Раствор сахарозы в воде представляет собой

В спирте этиловом и метиловом (абсолютных) сахароза не растворяется. В водно-спиртовых смесях растворимость сахарозы возрастает с увеличением доли воды в смеси.

Растворы сахарозы преломляют световые лучи. При этом показатель преломления не постоянен и зависит от концентрации раствора (табл. 1). Это свойство растворов сахарозы широко применяется для определения их концентрации.

Таблица 1

сахарозы в растворе, %020406080
Показатель преломления1,33301,36381,39971,44181,4901

Сахароза в кристаллическом и расплавленном состоянии, а также ее растворы практически не проводят электрического тока. Диэлектрическая постоянная для кристаллической сахарозы при 15°С равна 4,19.

Сахароза практически не восстанавливает медно-щелочных растворов и поэтому относится к нередуцирующим сахарам.

Некоторая (очень незначительная) редуцирующая способность растворов сахарозы обусловливается самоинверсией при нагревании, что связано с диссоциацией ее как кислоты (константа электролитической Диссоциации при 25°С равна 3•10-13). Образующийся при этом инвертный сахар проявляет восстановительные свойства.

Для кондитерского (в частности, карамельного) производства большое значение имеет свойство растворов сахарозы растворять другие сахара.

При этом общая концентрация растворенных веществ возрастает, что дает возможность получить более концентрированные растворы (сиропы).

Однако предельная концентрация самой сахарозы в присутствии других Сахаров и патоки снижается. Это наглядно видно из табл. 2-5.

Таблица 2. Концентрация сахарозы в присутствии инвертного сахара при 50°С

в насыщенном растворе, % на 100 г воды в насыщенном растворе, г
сахарозыинвертного сахарасахарозыинвертного сахаравсего сухих веществ
72,20,0260,40,0260,4
62,811,4243,744,3288,0
53,822,6228,496,2324,6
46,232,3215,1150,4365,5
35,746,0196,4253,0449,4

Таблица 3. Концентрация сахарозы в присутствии патоки при 50°С

содержание в насыщенном растворе, %содержание на 100 г воды в насыщенном растворе, г
сахарозыпатоки (сухих веществсахарозыпатоки (сухих веществ)всего сухих веществ
72,20,0260,40,0260,4
63,010,0233,437,2270,6
55,018,3208,269,0277,2
46,828,9193,2119,5312,7
38,040,5176,6188,6365,2

Таблица 4. Концентрация сахарозы в присутствии глюкозы при 25°С

содержание в насыщенном растворе, %содержание на 100 г воды в насыщенном растворе, г
сахарозыглюкозысахарозыглюкозывсего сухих веществ
67,90,0211,40,0211,4
63,65,2204,116,7220,8
59,210,3199,134,9234,0
53,919,5202,373,2275,5

Таблица 5. Концентрация сахарозы в присутствии мальтозы при 25°С

содержание в насыщенном растворе, %содержание на 100 г воды в насыщенном растворе, г
сахарозымальтозысахарозымальтозывсего сухих веществ
67,90,0211,40,0211,4
63,55,3203,317,1220,4
59,310,5196,735,0231,7
52,018,5176,262,9239,1

Из данных табл. 2-5 видно, что добавление к раствору сахарозы инвертного сахара, патоки, глюкозы и мальтозы снижает предельную концентрацию сахарозы. Общее содержание сухих веществ (в сумме) при этом возрастает. Особенно значительно повышение общего содержания сухих веществ по сравнению с насыщенным раствором одной сахарозы при добавлении инвертного сахара и патоки.

Сахароза не гигроскопична. При относительной влажности воздуха ниже 93% кристаллы сахарозы практически не поглощают влагу из воздуха и не расплываются. Однако при добавлении к сахарозе других Сахаров смесь поглощает воду из воздуха при более низких значениях относительной влажности.

В табл. 6 приведены данные, характеризующие гигроскопичность сахарозы в чистом виде и в смеси с другими сахарами.

Таблица 6. Гигроскопичность сахарозы

СахарОтносительная влажность 81,8%Относительная влажность 62,7%Относительная влажность 43,0%
Количество влаги в %, поглощенной при 25°С через
1 ч24 ч72 ч1 ч24 ч72 ч1 ч24 ч72 ч
СахарозаНе гигроскопичнаНе гигроскопичнаНе гигроскопична
Сахароза + 10% глюкозы0,000,902,570,040,040,04Не гигроскопична
Сахароза + 10 % Фруктозы0,446,039,710,001,713,460,040,050,05
Сахароза +10% инвертного сахара0,665,368,910,001,572,230,080,080,08
Сахароза + 10% мальтозы0,280,380,680,020,020,030,020,020,02

Как видно из данных таблицы, при добавлении к сахарозе инвертного сахара или фруктозы способность смеси поглощать влагу из окружающего воздуха наблюдается уже при относительной влажности 62,7%, а при относительной влажности 81,8% такие смеси поглощают влагу уже после первого часа хранения.

Добавление к сахарозе 10% глюкозы или мальтозы также повышает гигроскопичность смеси по сравнению с чистой сахарозой, но в значительно меньших размерах по сравнению со смесями, в которые добавлены фруктоза или инвертный сахар. Смеси сахарозы с 10% глюкозы или мальтозы практически не гигроскопичны при относительной влажности 43,0 и 62,7%.

Некоторая гигроскопичность проявляется только при относительной влажности 81,8%

Источник: http://www.comodity.ru/confectionary/massproduction/12.html

Сахароза, свойства, получение и применение

Раствор сахарозы в воде представляет собой

Сахароза – дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов: α-глюкозы и β-фруктозы, имеющий формулу C12H22O11.

Сахароза, формула, молекула, строение, вещество

Физические свойства сахарозы

Химические свойства сахарозы. Химические реакции (уравнения) сахарозы

Получение и производство сахарозы: из сахарного тростника, сахарной свеклы и сахарного клена

Применение сахарозы

Сахароза, формула, молекула, строение, вещество:

Сахароза – дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов: α-глюкозы и β-фруктозы, имеющий формулу C12H22O11.

В быту сахароза именуется сахаром, тростниковым сахаром или свекловичным сахаром.

Олигосахариды – это углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков. Дисахариды – углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под влиянием ферментов подвергаются гидролизу, расщепляясь на две молекулы моносахаридов.

Сахарозаявляется весьма распространённым в природе дисахаридом. Она встречается во многих фруктах, плодах, ягодах, в стеблях и листьях растений, в соке деревьев.

Особенно велико содержание сахарозы в сахарной свёкле, сахарном тростнике, сорго, сахарном клене, кокосовой пальме, финиковой пальме, аренге и иных пальмах, которые используются для промышленного производства пищевого сахара.

Химическая формула сахарозы C12H22O11.

Аналогичную общую химическую формулу имеют и другие дисахариды: лактоза, состоящая из остатков глюкозы и галактозы, и мальтоза, состоящая из остатков глюкозы.

Строение молекулы сахарозы, структурная формула сахарозы:

Молекула сахарозы образована из двух остатков моносахаридов – α-глюкозы и β-фруктозы, соединённых между собой атомом кислорода и связанных друг с другом за счёт взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных гидроксилов) – (1→2)-гликозидной связью.

Систематическое химическое наименование сахарозы: (2R,3R,4S,5S,6R)-2-[(2S,3S,4S,5R)-3,4-дигидрокси-2,5-бис(гидроксиметил)оксолан-2-ил]окси-6-(гидроксиметил)оксан-3,4,5-триол.

Используется также и другое химическое название сахарозы: α-D-глюкопиранозил-β-D-фруктофуранозид.

Сахароза по внешнему виду сахароза представляет собой белое кристаллическое вещество. На вкус более сладкая, чем глюкоза.

Сахароза очень хорошо растворяется в воде. Малорастворима в этаноле и метаноле. Не растворима в диэтиловом эфире.

Сахароза, попадая в кишечник, под действием ферментов быстро гидролизуется на глюкозу и фруктозу, после чего всасывается и попадает в кровь.

https://www.youtube.com/watch?v=bZiiME2TM6s

Температура плавления сахарозы 160 °C. Расплавленная сахароза застывает, образуя аморфную прозрачную массу – карамель.

Если расплавленную сахарозу продолжить нагревать, то при температуре 186 °C сахароза разлагается  с изменением окраски – с прозрачной на коричневую.

Сахароза служит источником глюкозы и важнейшим источником углеводов для организма человека.

Физические свойства сахарозы:

Наименование параметра:Значение:
Цветбелый, бесцветный
Запахбез запаха
Вкуссладкий
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)твердое кристаллическое вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см31,587
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м31587
Температура разложения, °C186
Температура плавления, °C160
Температура кипения, °C
Молярная масса сахарозы, г/моль342,2965 ± 0,0144

Химические свойства сахарозы. Химические реакции (уравнения) сахарозы:

Основные химические реакции сахарозы следующие:

  1. 1. реакция сахарозы с водой (гидролиз сахарозы):

С12Н22О11 + Н2О → С6Н12O6 + С6Н12O6 (tо, kat = H2SO4, HCl).

При гидролизе (при нагревании в присутствии ионов водорода) сахароза расщепляется на составляющие ее моносахариды за счёт разрыва гликозидных связей между ними. Данная реакция является обратной процессу образования сахарозы из моносахаридов.

Аналогичная реакция происходит в кишечнике у живых организмов при попадании в него сахарозы. В кишечнике сахароза под действием ферментов быстро гидролизуется на глюкозу и фруктозу.

  1. 2. качественная реакция на сахарозу (реакция сахарозы с гидроксидом меди):

2С12Н22О11 + Cu(OH)2 → Cu(C12H21O11)2 + 2Н2О, или

2C12H20O9(OH)2+Cu(OH)2 → Cu(C12H20O9(O)(OH))2+2H2O.

В молекуле сахарозы имеется несколько гидроксильных групп. Для подтверждения их наличия используют реакцию с гидроксидами металлов, например, с гидроксидом меди.

Для этого к раствору сахарозы добавляют гидроксид меди. В результате образуется сахарат меди, а раствор окрашивается в ярко-синий цвет.

  1. 3. не дает реакцию «серебряного зеркала»:

Альдегидной группы в сахарозе нет. Поэтому она при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра не дает реакцию «серебряного зеркала», т.к. сахароза не способна превращаться в открытую форму, содержащую альдегидную группу.

Кроме того, при нагревании с гидроксидом меди (II) сахароза не образует красного оксида меди (I).

Реакция «серебряного зеркала» и реакция с гидроксидом меди (II) с образованием красного оксида меди (I) характерны для лактозы и мальтозы.

Поэтому сахарозу еще именуют невосстанавливающим дисахаридом, т.к. она не восстанавливает Ag2O и Cu(OH)2.

Получение и производство сахарозы:

Сахароза содержится во многих фруктах, плодах, ягодах, в стеблях и листьях растений, в соке деревьев. Поэтому получение сахарозы связано с выделением ее из ее источников: сахарного тростника, сахарной свеклы и пр.

Получение сахарозы из сахарного тростника:

Сахарный тростник является основной мировой культурой для производства сахара. На его долю приходится до 65 % мирового производства сахара.

Сахарный тростник до начала цветения срезают. Срезанные стебли измельчают и размалывают.

Из полученной массы отжимают сок, в котором содержится до 0,03 % белковых веществ, 0,1 % зернистых веществ (крахмала), 0,22 % азотосодержащей слизи, 0,29 % солей (большей частью органических кислот), 18,36 % сахара, 81 % воды и очень небольшое количество ароматических веществ, придающих сырому соку своеобразный запах.

Для очистки сока к нему добавляют свежегашеную известь – Са(ОН)2 и нагревают. Сахароза вступает в химическую реакцию с гидроксидом кальция, в результате чего образуется растворимый в воде сахарат кальция. Кроме того, другие вещества, содержащиеся в соке, также вступают в реакцию с гидроксидом кальция, образуя малорастворимые и нерастворимые соли, которые выпадают в осадок и отфильтровывают.

Затем через раствор, чтобы разложить сахарат кальция и нейтрализовать избыточный гидроксид кальция, пропускают углекислый газ – СО2. В итоге образуется карбонат кальция – СаСО3, который выпадает в осадок. Выпавший в осадок карбонат кальция отфильтровывают, а раствор выпаривают в вакуумных аппаратах до получения кристаллов сахарозы.

На данной стадии производства сахароза все еще содержит примеси – мелассу и имеет коричневый цвет. Меласса придает сахарозе ярко выраженный естественный аромат и вкус. Полученный продукт именуется коричневым сахаром или тростниковым нерафинированным сахаром. Он (коричневый сахар) пригоден в пищу.

Его можно использовать в пищу как есть либо подвергнуть дополнительной очистке.

На последней стадии производства сахарозу подвергают дополнительной очистке и обесцвечиванию. В конечном итоге получают рафинированный (очищенный) сахар, имеющий белый цвет.

Получение сахарозы из сахарной свеклы:

Сахарная свекла является двухлетним растением. В первый год собирают урожай корнеплодов и отправляют их на переработку.

На перерабатывающей фабрике корнеплоды промываются и измельчаются. Измельченные корнеплоды помещают в диффузоры (большие котлы) с горячей водой температурой 75 оС. Горячая вода вымывает из измельченных корнеплодов сахарозу и прочие компоненты. В итоге получается диффузионный сок, который в дальнейшем подвергается фильтрации от содержащихся в нем частичек мякоти.

На следующих стадиях производства сахара диффузионный сок очищают  гидроксидом кальция и углекислым газом, уваривают, выпаривают на вакуумных аппаратах, подвергают дополнительной очистке, отбеливанию и центрифугированию. В итоге получают рафинированный сахар.

Получение сахарозы из сахарного клена:

Сахарозу из сахарного клена получают в восточных провинциях Канады.

В феврале-марте ствол сахарного клена просверливают. Из отверстий вытекает кленовый сок, который собирают. Он содержит до 3 % сахарозы.

Кленовый сок выпаривают, получая «кленовый сироп». Далее «кленовый сироп» очищают  гидроксидом кальция и углекислым газом, выпаривают на вакуумных аппаратах, подвергают дополнительной очистке и отбеливанию, тем самым получая готовый продукт – сахар.

Применение сахарозы:

– в качестве продукта питания, а также для приготовления различных продуктов питания (кондитерских изделий, напитков, соусов и пр.)

– в кондитерской промышленности как консервант,

– используется для приготовления искусственного меда,

– в химической промышленности для производства этанола, бутанола, глицерина, лимонной кислоты, декстрана и пр.,

– в фармацевтической промышленности для изготовления различных лекарственных средств.

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

карта сайта

by HyperComments
Ссылка на источник

Источник: https://allbreakingnews.ru/saxaroza-svojstva-poluchenie-i-primenenie/

РецептЛечения
Добавить комментарий