Gamtoje dažniausiai pasitaikančių disacharidų (oligosacharido) pavyzdys yra sacharozė (runkelių arba cukranendrių cukrus)..

Biologinis sacharozės vaidmuo

Žmogaus mityboje didžiausią reikšmę turi sacharozė, kurios nemažas kiekis patenka į organizmą su maistu. Kaip gliukozė ir fruktozė, sacharozė, suskaidyta žarnyne, greitai absorbuojama iš virškinimo trakto į kraują ir lengvai naudojama kaip energijos šaltinis..

Svarbiausias sacharozės maisto šaltinis yra cukrus..

Sacharozės struktūra

C sacharozės molekulinė formulė₁₂N₂₂APIE_vienuolika.

Sacharozė turi sudėtingesnę struktūrą nei gliukozė. Sacharozės molekulę sudaro cikliškos formos gliukozės ir fruktozės molekulių likučiai. Jie yra sujungti vienas su kitu dėl pusiau acetalio hidroksilo sąveikos su (1 → 2) -glikozido jungtimi, tai yra, nėra laisvo pusiau acetalio (glikozidinio) hidroksilo:

Fizinės sacharozės savybės ir buvimas gamtoje

Sacharozė (paprastasis cukrus) yra balta kristalinė medžiaga, saldesnė už gliukozę, gerai tirpi vandenyje.

Sacharozės lydymosi temperatūra yra 160 ° C. Kai išlydyta sacharozė sukietėja, susidaro amorfinė skaidri masė - karamelė.

Sacharozė yra labai paplitęs disacharidas gamtoje, jos randama daugelyje vaisių, vaisių ir uogų. Ypač daug jo yra cukriniuose runkeliuose (16–21%) ir cukranendrėse (iki 20%), kurie naudojami pramoniniam valgomojo cukraus gamybai.

Cukraus sacharozės kiekis yra 99,5%. Cukrus dažnai vadinamas „tuščių kalorijų nešikliu“, nes cukrus yra grynas angliavandenis ir neturi kitų maistinių medžiagų, pavyzdžiui, vitaminų, mineralinių druskų.

Cheminės savybės

Sacharozė pasižymi reakcijomis į hidroksilo grupes.

1. Kokybinė reakcija su vario (II) hidroksidu

Hidroksilo grupių buvimas sacharozės molekulėje lengvai patvirtinamas reakcija su metalo hidroksidais.

Vaizdo testas „Hidroksilo grupių buvimo sacharozėje įrodymai“

Jei sacharozės tirpalas pridedamas prie vario (II) hidroksido, susidaro ryškiai mėlynas vario cukraus tirpalas (kokybinė daugiarūšių alkoholių reakcija):

2. Oksidacijos reakcija

Atkuriamieji disacharidai

Disacharidai, kurių molekulėse yra hemiacetalio (glikozidinio) hidroksilo (maltozės, laktozės), lieka tirpaluose, kurie iš ciklinių formų iš dalies virsta atviromis aldehido formomis ir pereina į aldehidams būdingas reakcijas: jie reaguoja su sidabro oksido amoniako tirpalu ir redukuoja vario (II) hidroksidą. iki vario oksido (I). Tokie disacharidai vadinami redukuojančiais (redukuojančiais Cu (OH)).₂ ir Ag₂O).

Sidabrinio veidrodžio reakcija

Nesumažinantis disacharidas

Disacharidai, kurių molekulėse nėra pusiau acetalio (glikozidinio) hidroksilo (sacharozės) ir kurie negali virsti atviromis karbonilo formomis, vadinami nesumažinančiais (nesumažina Cu (OH))₂ ir Ag₂O).

Sacharozė, skirtingai nuo gliukozės, nėra aldehidas. Tirpale esanti sacharozė nepatenka į „sidabro veidrodžio“ reakciją ir kaitinama su vario (II) hidroksidu nesudaro raudonojo vario oksido (I), nes ji negali virsti atvira forma, kurioje yra aldehido grupė.

Vaizdo patirtis „Sacharozės atstatymo gebėjimų stoka“

3. Hidrolizės reakcija

Disacharidams būdinga hidrolizės reakcija (rūgščioje terpėje arba veikiant fermentams), dėl kurios susidaro monosacharidai..

Sacharozė gali hidrolizuotis (kaitinant esant vandenilio jonams). Tokiu atveju iš vienos sacharozės molekulės susidaro gliukozės ir fruktozės molekulės:

Vaizdo patirtis „Rūgštinė sacharozės hidrolizė“

Hidrolizės metu maltozė ir laktozė suskaidomos į savo monosacharidus, nes nutrūksta jungtys (glikozidiniai ryšiai):

Taigi disacharidų hidrolizės reakcija yra atvirkštinis jų susidarymo iš monosacharidų procesas..

Gyvuose organizmuose disacharidų hidrolizė vyksta dalyvaujant fermentams.

Sacharozės gamyba

Cukriniai runkeliai arba cukranendrės paverčiamos smulkiomis drožlėmis ir dedamos į difuzorius (didžiulius katilus), kuriuose karštas vanduo išplovė sacharozę (cukrų).

Kartu su sacharoze į vandeninį tirpalą patenka ir kiti komponentai (įvairios organinės rūgštys, baltymai, dažikliai ir kt.). norint atskirti šiuos produktus nuo sacharozės, tirpalas apdorojamas kalkių pienu (kalcio hidroksidu). Dėl to susidaro sunkiai tirpios druskos, kurios nusėda. Sacharozė susidaro su kalciniame hidrokside tirpiame kalcio cukruje C₁₂N₂₂APIE_vienuolikaCaO2H₂APIE.

Kalcio cukrus suskaido ir neutralizuoja kalcio hidroksido perteklių, per tirpalą praleidžiamas anglies monoksidas (IV).

Nusodintas kalcio karbonatas filtruojamas ir tirpalas išgarinamas vakuuminiuose įtaisuose. Susidarius cukraus kristalams, jie atskiriami centrifuguojant. Likusiame tirpale - melasoje - yra iki 50% sacharozės. Jis naudojamas citrinos rūgšties gamybai..

Gauta sacharozė yra išgryninama ir spalvos pasikeičia. Norėdami tai padaryti, jis ištirpinamas vandenyje ir gautas tirpalas filtruojamas per aktyvuotą anglį. Tada tirpalas vėl išgarinamas ir kristalizuojamas.

Sacharozės vartojimas

Sacharozė daugiausia naudojama kaip savarankiškas maisto produktas (cukrus), taip pat gaminant konditerinius gaminius, alkoholinius gėrimus, padažus. Jis naudojamas didelėmis koncentracijomis kaip konservantas. Dirbtinis medus iš jo gaunamas hidrolizės būdu..

Sacharozė naudojama chemijos pramonėje. Fermentacijos būdu iš jo gaunamas etanolis, butanolis, glicerinas, levulino ir citrinos rūgštys..

Medicinoje sacharozė naudojama miltelių, vaistų, sirupų gamyboje, taip pat ir naujagimiams (norint suteikti saldų skonį ar išsaugoti)..

Chemijos cukrus: molinė masė ir formulė

Straipsnio turinys

• Chemijos cukrus: molinė masė ir formulė
• Fizinės fruktozės savybės
• Kur naudojami polisacharidai?

Yra įvairių rūšių cukraus. Paprasčiausias tipas yra monosacharidai, kurie apima gliukozę, fruktozę ir galaktozę. Stalinis arba granuliuotas cukrus, dažniausiai naudojamas maiste, yra sacharozės disaharidas. Kiti disacharidai yra maltozė ir laktozė..

Cukraus rūšys, apimančios ilgas molekulių grandines, vadinamas oligosacharidais.

Dauguma šio tipo junginių yra išreiškiami formule CnH2nOn. (n yra skaičius, kuris gali svyruoti nuo 3 iki 7). Gliukozės formulė - C6H12O6.

Kai kurie monosacharidai gali sudaryti ryšius su kitais monosacharidais, sudarydami disacharidus (sacharozę) ir polisacharidus (krakmolą). Kai vartojamas cukrus, fermentai šiuos ryšius suardo ir cukrus virškinamas. Po virškinimo ir absorbcijos kraujyje ir audiniuose monosacharidai virsta gliukoze, fruktozė ir galaktoze..

Pentos ir heksozės monosacharidai sudaro žiedo struktūrą.

Pagrindiniai monosacharidai

Pagrindiniai monosacharidai yra gliukozė, fruktozė ir galaktozė. Jie turi penkias hidroksilo grupes (-OH) ir vieną karbonilo grupę (C = 0)..

Gliukozė, dekstrozė ar vynuogių cukrus yra vaisių ir daržovių sultyse. Tai yra pagrindinis fotosintezės produktas. Gliukozę galima gauti iš krakmolo pridedant fermentų arba dalyvaujant rūgštims.

Fruktozės arba vaisių cukraus yra vaisiuose, kai kuriuose šakniavaisiuose, cukranendrių cukruje ir meduje. Tai yra pats saldžiausias cukrus. Fruktozė yra stalo cukraus arba sacharozės dalis.

Galaktozė nėra gryna forma. Bet tai yra gliukozės disacharido laktozės arba pieno cukraus dalis. Jis yra mažiau saldus nei gliukozė. Galaktozė yra antigenų dalis, esanti kraujagyslių paviršiuje.

Disacharidai

Sacharozė, maltozė ir laktozė yra disacharidai.

Cheminė disacharidų formulė yra C12H22O11. Jie susidaro dėl dviejų monosacharidų molekulių, išskyrus vieną vandens molekulę, derinio..

Sacharozė natūraliai randama cukranendrių cukraus stiebuose ir cukrinių runkelių šakniavaisiuose, kai kuriuose augaluose, morkose. Sacharozės molekulė yra fruktozės ir gliukozės molekulių derinys. Jo molinė masė yra 342,3.

Maltozė susidaro sėjant tam tikrus augalus, pavyzdžiui, miežius. Maltozės molekulė susidaro dėl dviejų gliukozės molekulių sujungimo. Šis cukrus yra mažiau saldus nei gliukozė, sacharozė ir fruktozė..

Laktozės randama piene. Jo molekulė yra galaktozės ir gliukozės molekulių derinys.

Kaip rasti cukraus molekulės molinę masę

Norėdami apskaičiuoti molekulės molinę masę, turite sudėti visų molekulės atomų atomines mases..

Molinė masė C12H22O11 = 12 (masė C) + 22 (masė H) + 11 (masė O) = 12 (12,01) + 22 (1,008) + 11 (16) = 342,30

Sacharozė

Struktūra

Į molekulės sudėtį įeina dviejų ciklinių monosacharidų - α-gliukozės ir β-fruktozės - liekanos. Medžiagos struktūrinę formulę sudaro ciklinės fruktozės ir gliukozės formulės, sujungtos deguonies atomu. Struktūriniai vienetai yra sujungti glikozidiniu ryšiu, suformuotu tarp dviejų hidroksilų.

Fig. 1. Struktūrinė formulė.

Sacharozės molekulės sudaro molekulinę kristalinę gardelę.

Gauna

Sacharozė yra labiausiai paplitęs angliavandenis gamtoje. Junginys yra vaisių, uogų, augalų lapų dalis. Didelis kiekis paruoštos medžiagos yra burokėliuose ir cukranendrėse. Todėl sacharozė nėra sintetinta, o yra išskiriama fiziškai, virškinant ir gryninant..

Fig. 2. Cukranendrės.

Burokėliai arba cukranendrės smulkiai trina ir dedami į didelius katilus su karštu vandeniu. Sacharozė nuplaunama, kad susidarytų cukraus tirpalas. Jame yra įvairių priemaišų - dažančių pigmentų, baltymų, rūgščių. Norėdami atskirti sacharozę, į tirpalą pridedama kalcio hidroksido Ca (OH)₂. Rezultatas yra nuosėdos ir kalcio cukrus S₁₂N₂₂APIE_vienuolikaCaO2H₂O, pro kurį praeina anglies dioksidas (anglies dioksidas). Kalcio karbonatas nusėda, o likęs tirpalas išgarinamas, kad susidarytų cukraus kristalai.

Fizinės savybės

Pagrindinės fizinės medžiagos savybės:

• molekulinė masė 342 g / mol;
• tankis - 1,6 g / cm 3;
• lydymosi temperatūra - 186 ° C.

Fig. 3. Cukraus kristalai.

Jei išlydyta medžiaga toliau kaitinsis, sacharozė pradės skilti keičiant spalvą. Kai išlydyta sacharozė sukietėja, susidaro karamelė - amorfinė skaidri medžiaga. 100 ml vandens normaliomis sąlygomis galima ištirpinti 211,5 g cukraus, esant 0 ° C - 176 g, esant 100 ° C - 487 g. 100 ml etanolio normaliomis sąlygomis galima ištirpinti tik 0,9 g cukraus..

Patekusi į gyvūnų ir žmonių žarnyną, sacharozė, veikiama fermentų, greitai suskaidoma į monosacharidus.

Cheminės savybės

Skirtingai nuo gliukozės, sacharozė neturi aldehido savybių, nes nėra -CHO aldehido grupės. Todėl kokybinė „sidabro veidrodžio“ reakcija (sąveika su amoniako tirpalu Ag₂O) neina. Kai oksiduojamas vario (II) hidroksidu, susidaro ne raudonasis vario oksidas (I), o ryškiai mėlynas tirpalas..

Pagrindinės cheminės savybės aprašytos lentelėje..

Reakcija

apibūdinimas

Lygtis

Kokybinė hidroksilo grupių buvimo reakcija

Reaguoja su vario (II) hidroksidu, kad gautų ryškiai mėlyną vario cukrų

Reakcija vyksta kaitinant kartu su katalizatoriumi (sieros arba druskos rūgštimi). Sacharozė suskaidoma į fruktozės ir gliukozės molekules

Sacharozė nėra pajėgi oksiduoti (ji nėra reduktorius reakcijose) ir yra vadinama nesumažinančiu cukrumi..

Taikymas

Grynas cukrus naudojamas maisto pramonėje dirbtinio medaus, saldainių, konditerijos gaminių, alkoholio gamybai. Sacharozė naudojama gaminant įvairias medžiagas: citrinos rūgštį, glicerolį, butanolį.

Medicinoje sacharozė naudojama vaistams ir milteliams gaminti, norint paslėpti nemalonų skonį..

Ko mes išmokome?

Sacharozė arba cukrus yra disacharidas, susidedantis iš gliukozės ir fruktozės liekanų. Jis turi saldų skonį, lengvai tirpsta vandenyje. Medžiaga yra izoliuota nuo burokėlių ir cukranendrių. Sacharozė mažiau veikia nei gliukozė. Jis hidrolizuojasi, reaguoja su vario (II) hidroksidu, sudarydamas vario cukrų, neoksiduoja. Cukrus naudojamas maisto, chemijos pramonėje, medicinoje.

Sacharozė - sacharozė

Sacharozė

vardai
vardas IUPAC

Kiti vardai

β- D -fruktofuranozil- (2 → 1) -α- D - gliukopiranozidas; β- (2S, 3S, 4S, 5R) -fruktofuranozil-α- (1 R, 2 R, 3S, 4S, 5 R) gliukopiranozidas; α- (1 R, 2 R, 3S, 4S, 5R) gliukopiranozil-β- (2S, 3S, 4S, 5R) -frukto-furanozidas
, dodekarbono monodekahidratas

((2R, 3R, 4S, 5S, 6R) -2 - [(2S, 3S, 4S, 5R) -3,4-dihidroksi-2,5-bis (hidroksimetil) oksapent-2-il] oksi-6- (hidroksimetil) oksaheksan-3,4,5-triolis)

IdentifikatoriaiICGV informacinė kortelė100.000.304EB numeris200-334-9RTECS numerisWN6500000UniisavybesSU ₁₂ N ₂₂ APIE _vienuolikaMolinė masė342,30 g / molIšvaizdabalta kietatankis1,587 g / cm 3 kietos medžiagosLydymosi temperatūraNė vienas; suyra 186 ° C (367 ° F; 459 K)

2000 g / l (25 ° C) (kitos temperatūros žr. Lentelę žemiau)įveskite P-3,76Struktūra

P2 ₁termochemija1 349,6 kcal / mol (5647 kJ / mol) (didesnė šildymo vertė)pavojaiMSDSICSC 1507NFPA 704Mirtina dozė arba koncentracija (LD, LC):29700 mg / kg (oralinis, žiurkė)JAV sveikatos poveikio ribos (NIOSH):TWA 15 mg / m 3 (iš viso) TWA 5 mg / m 3 (atitinkamai)TWA 10 mg / m 3 (iš viso) TWA 5 mg / m 3 (atitinkamai)Šiaurės DakotaSusiję junginiai Y įsitikinkite (kas?) Y N Informacijos dėžutės nuorodos

Sacharozė yra įprasta cukraus lentelė. Tai yra disacharidas, molekulę sudaro du monosacharidai: gliukozė ir fruktozė. Sacharozė natūraliai gaminama augaluose, iš kurių rafinuotas stalo cukrus. Ji turi C formulę ₁₂ H ₂₂ O _vienuolika.

Žmonėms vartoti skirtas sacharozė ekstrahuojama ir rafinuojama iš cukranendrių arba cukrinių runkelių. Cukraus gamyklos yra ten, kur cukranendrės auginamos cukranendrėms susmulkinti ir žaliaviniam cukrui gaminti, kuris visame pasaulyje tiekiamas perdirbti į gryną sacharozę. Kai kurios cukraus gamyklos žaliavinį cukrų taip pat perdirba į gryną sacharozę. Cukriniai runkeliai yra šaltame klimate, kur burokėliai auginami ir runkeliai perdirbami tiesiai į rafinuotą cukrų. Cukraus perdirbimo procesas apima žaliavinio cukraus kristalų plovimą prieš ištirpinant juos cukraus sirupe, kuris filtruojamas ir išleidžiamas per anglį, kad būtų pašalintos visos likusios spalvos. Cukraus sirupas dabar yra skaidrus, tada jis sukoncentruojamas verdant vakuume ir kristalizuojamas kaip galutinis gryninimo procesas, gaunant grynos sacharozės kristalus. Šie kristalai yra skaidrūs, bekvapiai ir saldaus skonio. Masiškai kristalai atrodo balti.

Cukrus dažnai yra papildomas komponentas gaminant maistą ir maisto receptus. 2013 m. Visame pasaulyje buvo pagaminta apie 175 milijonai tonų cukraus.

turinys

Etimologija

Žodį sacharozė 1857 m. Sukūrė anglų chemikas Williamas Milleris iš prancūzų sacharo („cukrus“) ir bendrąją cheminę priesagą „cukrus“. Mokslinėje literatūroje sacharozei dažnai naudojamas sutrumpintas terminas „Suc“..

Sacharozė yra pasenęs cukrų, ypač sacharozės, pavadinimas. Pavadinimą sacharozė sukūrė 1860 m. Prancūzų chemikas Berthelotas.

Fizinės ir cheminės savybės

Struktūrinis O-α- D -gliukopiranozil- (1 → 2) -β- D -fruktofuranozidas

Sacharozės, gliukozės ir fruktozės komponentai yra sujungti eteriniu ryšiu tarp C1 gliukoziltransferazės subvienete ir C2 fruktozilo bloke. Ryšys vadinamas glikozidiniu ryšiu. Gliukozė vyrauja dviejų izomerinių „piranozių“ (α ir β) pavidalu, tačiau tik viena iš šių formų nurodo fruktozę. Pati fruktozė yra „furanozių“ mišinio pavidalu, kiekvienas iš jų turi a ir p izomerų, tačiau tik vienas specifinis izomeras yra nuoroda į gliukozilo transferazės bloką. Stebėtina sacharozės yra tai, kad skirtingai nuo daugelio disacharidų, glikozidinis ryšys susidaro tarp redukuojančių gliukozės ir fruktozės galų, o ne tarp redukuojančiojo vieno galo ir nesumažinančiojo kito galo. Šis ryšys slopina tolesnį prisijungimą prie kitų sacharidų. Kadangi jame nėra anomerinių hidroksilo grupių, jis klasifikuojamas kaip nesumažinantis cukrus.

Sacharozė kristalizuojasi monoklinikos erdvės grupėje P2 ₁ kambario temperatūros gardelės parametrais c = 1,08631 nm, b = 0,87044 nm, s = 0,77624 nm, β = 102,938 °.

Sacharozės grynumas matuojamas poliarimetrija, sukant plokštumos poliarizuotą šviesą su cukraus tirpalu. Savitasis sukimasis esant 20 ° C, naudojant geltoną „natrio D“ šviesą (589 nm), yra + 66,47 °. Komercinio cukraus mėginiai analizuojami naudojant šį parametrą. Sacharozė nepablogėja aplinkoje.

Terminis ir oksidacinis skilimas

Sacharozės tirpumas vandenyje

T (° C)	S (g / dl)
penkiasdešimt	259
55	273
60	289
65	306
70	325
75	346
80	369
85	394
90	420

Sacharozė netirpsta aukštoje temperatūroje. Vietoj to jis suyra 186 ° C (367 ° F) temperatūroje ir sudaro karamelę. Kaip ir kiti angliavandeniai, jis dega prie anglies dioksido ir vandens. Maišant sacharozę su oksiduojančiu kalio nitrato agentu gaunamas kuras, vadinamas saldainių raketomis, kuris naudojamas mėgėjų raketų varikliams varyti..

Tačiau ši reakcija šiek tiek supaprastinta. Dalis anglies visiškai oksiduojasi iki anglies dioksido, taip pat vyksta kitos reakcijos, tokios kaip vandens ir dujų konversijos reakcija. Tikslesnė teorinė lygtis:

SU ₁₂ N ₂₂ APIE _vienuolika + 6288 KNO ₃ → 3 796 СО ₂ + СО + 5.205 7.794 N ₂ O + 3,065 N ₂ + 3.143 N ₂ + 2.998 K ₂ Su ₃ + 0,274 KOH

Sacharozė gali būti dehidratuojama su sieros rūgštimi, kad susidarytų juoda, anglies turtinga kieta medžiaga, kaip nurodyta šioje idealizuotoje formulėje:

H ₂ Taigi ₄ (katalizatorius) + C ₁₂ N ₂₂ O _vienuolika → 12 C + 11 N ₂ O + šiluma (ir šiek tiek H ₂ O + CO ₃ kaip karštis).

Sacharozės skilimo formulę galima apibūdinti kaip dviejų etapų reakciją: su pirmąja supaprastinta reakcija yra sacharozės dehidratacija iki grynos anglies ir vandens, o po to anglis oksiduoja CO ₂ su O ₂ iš oro.

SU ₁₂ N ₂₂ APIE _vienuolika + šiluma → 12 C + 11 N ₂ Apie 12 C + 12 O ₂ → 12 СО ₂

Hidrolizė

Hidrolizė skaido glikozidinį ryšį, paverčiant sacharozę į gliukozę ir fruktozę. Tačiau hidrolizė yra tokia lėta, kad sacharozės tirpalai gali sėdėti daugelį metų, šiek tiek pasikeitus. Tačiau jei pridedama sacharozės fermento, reakcija vyks greitai. Hidrolizę taip pat gali paspartinti rūgštys, tokios kaip rauginis kremas ar citrinų sultys, tokios kaip silpnos rūgštys. Tokiu pat būdu skrandžio sulčių rūgštingumas virškinimo metu paverčia sacharozę į gliukozę ir fruktozę, jungtis tarp jų yra acetalinis ryšys, kurį gali suskaidyti rūgštis.

Atsižvelgiant į (aukščiau) sacharozės 1349,6 kcal / mol šiluminę vertę, 673,0 gliukozės ir 675,6 fruktozės, hidrolizės, išmetalų kiekį maždaug 1,0 kcal (4,2 kJ) vienam moliui sacharozės arba apie 3 mažų kalorijų vienam gramui produkto.

Sacharozės sintezė ir biosintezė

Sacharozės pajamų biosintezė naudojant UDP-gliukozės ir fruktozės 6-fosfato pirmtakus, katalizuojamus sacharozės-6-fosfato sintazės fermento. Reakcijos energija gaunama suskaidžius uridino difosfatą (UDP). Sacharozę formuoja augalai ir melsvadumbliai, bet ne kiti organizmai. Sacharozė natūraliai randama daugelyje maistinių augalų kartu su fruktozės monosacharidais. Daugelyje vaisių, tokių kaip ananasai ir abrikosai, sacharozė yra pagrindinis cukrus. Kitose šalyse, pavyzdžiui, vynuogėse ir kriaušėse, fruktozė yra pagrindinis cukrus.

Cheminė sintezė

Nors sacharozė beveik visada buvo izoliuota iš natūralių šaltinių, jos cheminę sintezę pirmą kartą pasiekė 1953 m. Raymond Lemieux.

šaltiniai

Gamtoje sacharozės yra daugelyje augalų, ypač jų šaknyse, vaisiuose ir nektaruose, nes tai yra energijos kaupimo priemonė, pirmiausia vykstanti fotosintezės metu. Daugybė žinduolių, paukščių, vabzdžių ir bakterijų kaupiasi ir maitinasi sacharozėje augaluose, ir kai kuriems tai yra pagrindinis jų mitybos šaltinis. Žmogaus vartojimui, medaus augalai yra ypač svarbūs, nes jie kaupia sacharozę ir gamina medų, svarbų maisto produktą visame pasaulyje. Pačiame meduje esančius angliavandenius daugiausia sudaro fruktozė ir gliukozė, o sacharozės yra nedaug..

Brandaus vaisiaus sacharozės kiekis paprastai staigiai padidėja, tačiau kai kuriuose vaisiuose sacharozės beveik nėra. Tai apima vynuoges, vyšnias, mėlynes, gervuoges, figas, granatus, pomidorus, avokadus, citrinas ir kalkes.

Sacharozė yra natūralus cukrus, tačiau atsiradus industrializacijai, ji buvo patobulinta ir vartojama visų rūšių perdirbtuose maisto produktuose..

gamyba

Sacharozės tobulinimo istorija

Stalo cukraus gamyba turi ilgą istoriją. Kai kurie mokslininkai teigia, kad indėnai sužinojo, kaip cukrus kristalizuojasi Guptos dinastijos metu, maždaug 350 m..

Kiti mokslininkai nurodo senovės Kinijos rankraščius, datuotus pr VIII a., Kur viena ankstyviausių istorinių nuorodų į cukranendres yra kartu su tuo, kad jų žinios apie cukranendres buvo gautos iš Indijos. Be to, paaiškėja, kad maždaug 500 m. Pr. Kr. Šiuolaikinės Indijos gyventojai pradėjo gaminti cukraus sirupą ir jį atvėsinti dideliuose plokščiuose induose, kad sudarytų žaliavinio cukraus kristalų lenteles, kurias būtų lengviau laikyti ir transportuoti. Vietine indėnų kalba šie kristalai buvo pavadinti Handa (खण्ड), kuris yra žodžio saldainiai šaltinis.

Indo upės krantuose Aleksandro Didžiojo armija buvo sustabdyta atsisakant jo kariuomenės judėti toliau į rytus. Jie pamatė, kaip Indijos žemyno žemyne ​​auga cukranendrės ir iš saldžiųjų miltelių gamina granuliuotą druską iš vietinio pavadinimo SAHAR (साखर), tariamą sakcharon (ζακχαρον), išverstą iš graikų kalbos (šiuolaikinė graikų kalba, Zachary ραρη). Grįždami graikų kareiviai nešė dalį medaus kankorėžių. Cukranendrės tūkstantmečius išliko ribotas pasėlis. Cukrus buvo reta prekė, o cukraus prekeiviai tapo turtingi. Savo finansinio pajėgumo viršūnėje Venecija buvo pagrindinis cukraus platinimo centras Europoje. Arabai jį pradėjo gaminti Sicilijoje ir Ispanijoje. Tik po kryžiuočių Europoje pradėta konkuruoti su medumi, kaip saldikliu. Ispanai pradėjo auginti cukranendres Vakarų Indijoje 1506 m. (Kuba 1523 m.). Pirmasis Portugalijos cukranendrių vynas, išaugintas Brazilijoje 1532 m.

Cukrus didžiojoje pasaulio dalyje nebuvo prabanga iki pat XVIII amžiaus. Tik turtingieji galėjo sau tai leisti. XVIII amžiuje cukraus poreikis Europoje smarkiai išaugo, o XIX amžiuje jis buvo pradėtas vertinti kaip žmogaus poreikį. Cukraus vartojimas išaugo vartojant arbatą, pyragus, pyragaičius ir šokoladus. Naujų formų cukraus rinkos tiekėjai, pavyzdžiui, kietų spurgų, kurių vartotojams reikia, norint suplėšyti gabalus, kad būtų naudojamas cukraus spaustukas - replių tipo įrankis..

Pigiau kainuojančio cukraus paklausa ypač lėmė tropinių salų ir šalių, kuriose gali klestėti daug laiko reikalaujančios cukranendrių plantacijos ir stalo cukrus, gyvenvietes. Cukranendrių pasėlių auginimas karšto, drėgno klimato sąlygomis ir cukraus lentelių gamyba cukraus pramonėje esant aukštai temperatūrai buvo sunkus, nežmoniškas darbas. Pigios ir paklusnios darbo jėgos paklausa šiam darbui pirmiausia atiteko vergų prekybai iš Afrikos (ypač Vakarų Afrikos), paskui - iš Pietų Azijos (ypač Indijos) prekybai vergais. Milijonai vergų, paskui milijonai uždirbančiųjų, buvo gabenami į Karibų, Indijos vandenyną, Ramiojo vandenyno salas, Rytų Afriką, Natalą, Šiaurės ir Rytų Pietų Ameriką bei Pietryčių Aziją. Šiuolaikinė daugelio tautų etninė sudėtis, įsitvirtinusi per pastaruosius du šimtmečius, veikiama stalo cukraus.

Nuo XVIII amžiaus pabaigos cukraus gamyba tapo vis labiau mechanizuota. Garo variklis pirmą kartą tiekė cukraus gamyklą Jamaikoje 1768 m., O netrukus po to garas pakeitė tiesioginį degimą kaip proceso šilumos šaltinį. Tame pačiame amžiuje europiečiai pradėjo eksperimentuoti su cukraus gamyba iš kitų augalų. Andreasas Marggrave'as nustatė cukrinių runkelių šaknies sacharozę, o jo mokinys Franzas Achardas pastatė cukrinių runkelių perdirbimo gamyklą Silezijoje (Prūsija). Tačiau runkelių cukraus pramonė ėmė kilti Napoleono karų metu, kai Prancūzija ir žemynas buvo atskirti nuo Karibų jūros cukraus. 2010 m. Iš runkelių buvo pagaminta apie 20 procentų viso pasaulio cukraus..

Šiandien didelis runkelių fabrikas per dieną pagamina apie 1500 tonų cukraus; visą parą jam reikia pastovaus darbo jėgos - maždaug 150..

Dabartinės tendencijos

Cukraus (sacharozės) lentelė yra iš augalų šaltinių. Vyrauja dvi svarbios cukraus kultūros: cukranendrės (Saccharum spp.) Ir cukriniai runkeliai (Beta Vulgaris), kuriose cukrus gali sudaryti nuo 12 iki 20% sauso augalo svorio. Mažesnius komercinius cukraus pasėlius sudaro datulinės palmės (Phoenix dactylifera), sorgai (paprastasis sorgas) ir cukraus klevai (Acer cukrus). Sacharozė gaunama ekstrahuojant iš šių kultūrų karštu vandeniu; koncentruoti ekstraktą gaunami sirupai, iš kurių kristalizuojasi sacharozės kieta medžiaga. 2013 m. Pasaulinė stalo cukraus produkcija sudarė 175 milijonus tonų.

Daugiausia cukranendrių cukraus yra iš šilto klimato šalių, nes cukranendrės netoleruoja šalčio. Kita vertus, cukriniai runkeliai auga tik šaltesniuose, vidutinio klimato regionuose ir netoleruoja aukštos temperatūros. Apie 80 procentų sacharozės gaunama iš cukranendrių, likusi dalis - iš cukrinių runkelių.

2010 m. Brazilija, Indija, Europos Sąjunga, Kinija, Tailandas ir JAV buvo pagrindinės cukrų gaminančios šalys pasaulyje. 2013 m. Brazilijoje buvo pagaminta apie 40 milijonų tonų stalo cukraus, o Indija pagamino 25 milijonus, ES-27 šalys - 16 milijonų, Kinija - 14 milijonų, Tailandas - apie 10 milijonų, o JAV - daugiau nei 7 milijonai..

Atsižvelgiant į regioną, cukranendrių gamyboje vyrauja Azija, kuriai didelę dalį sudaro Indija, Kinija, Tailandas ir kitos šalys, kurios 2006 m. Pagamino 40 proc. Pasaulinės produkcijos, o Pietų Amerika užima antrąją vietą ir sudaro 32 proc. Pasaulio produkcijos; Afrika ir Centrinė Amerika pagamina po 8%, o Australija - po 5%. Likusią dalį sudaro JAV, Karibai ir Europa, kiekviena jų sudaro maždaug 3 proc.

Burokėlių cukrus gaunamas iš šaltesnio klimato regionų: šiaurės vakarų ir rytų Europos, šiaurinės Japonijos, taip pat kai kurių JAV rajonų (įskaitant Kaliforniją). Šiauriniame runkelių auginimo pusrutulyje sezonas baigiasi derliaus nuėmimo pradžia maždaug rugsėjo mėnesį. Kai kuriais atvejais rinkimas ir perdirbimas tęsiasi iki kovo mėn. Tiek perdirbimo įmonės pajėgumai, tiek oro sąlygos turi įtakos rinkimo ir perdirbimo trukmei - pramonė gali prieš laikydama perdirbti runkelių pasėlius, tačiau pažeistų runkelių šaltis tampa beveik neperdirbamas..

Brazilija yra didžiausia cukraus eksportuotoja pasaulyje, per metus - 29 mln. Tonų per metus. Europos Sąjunga (ES) tapo antra didžiausia cukraus eksportuotoja pasaulyje. ES bendroji žemės ūkio politika nustato maksimalias narių gamybos kvotas, kad atitiktų pasiūlą ir paklausą, taip pat kainą. Europa eksportuoja perteklines gamybos kvotas (apie 5 mln. Tonų 2003 m.). Dalis šios „kvotos“ cukraus yra subsidijuojama iš pramonės mokesčių, likusi dalis (maždaug pusė) parduodama kaip „C“ cukraus kvota rinkos kainomis be subsidijų. Dėl šių subsidijų ir aukštų importo tarifų kitoms šalims sunku eksportuoti į ES šalis arba konkuruoti su europiečiais pasaulio rinkose.

JAV nustato aukštas cukraus kainas savo gamintojams palaikyti, todėl daugelis buvusių cukraus pirkėjų perėjo prie kukurūzų sirupo (gėrimų gamintojai) arba persikėlė iš šalies (saldainių gamintojai)..

Indija suvartoja daugiau viso cukraus - 26 mln. Tonų stalo cukraus 2013 m. ES-27 yra antroje vietoje - 18 mln., O Kinija yra trečioji ir viršija 16 mln..

Tikimasi, kad žemos cukraus kainos paskatins pasaulinį vartojimą ir prekybą, o eksporto prognozė padidės 59 procentais 4 procentais.

Žemos gliukozės sirupų, pagamintų iš kviečių ir kukurūzų (kukurūzų), kainos kelia grėsmę tradicinei cukraus rinkai. Kartu su dirbtiniais saldikliais jie gali leisti gėrimų gamintojams gaminti labai pigius produktus..

Aukštos fruktozės kukurūzų sirupas

JAV galioja cukraus importo tarifai ir subsidijos kukurūzų (kukurūzų) auginimui. Didelis fruktozės kiekis kukurūzų sirupas (HFCS) yra žymiai pigesnis už rafinuotą sacharozę kaip saldiklį. Dėl to sacharozė iš dalies pasikeitė JAV pramoninių maisto produktų gamyboje prie HFCS ir kitų natūralių saldiklių, kurių sudėtyje nėra sacharozės..

Kai kuriems žmonėms HFCS yra nesveika. Tačiau klinikiniai dietologai, medicinos institucijos ir Jungtinių Valstijų maisto ir vaistų administracija atmetė tokias problemas, nes „Sacharozė, FUV, invertuotas cukrus, medus ir daugelis vaisių bei sulčių tiekia tą patį cukrų tokiomis pačiomis proporcijomis. audinius per tą patį laiko tarpą tiems patiems medžiagų apykaitos keliams. “ Nors mokslo institucijos sutinka, kad dietinis cukrus yra tuščių kalorijų, susijusių su tam tikromis sveikatos problemomis, šaltinis, mokslinius įrodymus patvirtina įsitikinimas, kad gliukozės ir fruktozės sirupai, tokie kaip HFCS, nėra ypač sveiki. FDA patvirtina visų pridedamų cukrų, įskaitant HFCS, suvartojimo apribojimus.

nendrės

Nuo VI a. Pr. Kr., Cukranendrių cukraus gamintojai, norėdami surinkti ir filtruoti sultis, iš cukranendrių smulkindavo nuimtą augalinę medžiagą. Tada jie taikomi skysčiams (dažnai su kalkėmis (kalcio oksidu)), kad pašalintų priemaišas, ir tada juos neutralizuoja. Tada, užvirus sultims, jos gali nugrimzti į gilinimo dugną, o varnėnas pakyla į paviršių, kad nugrimztų. Atvėsęs skystis paprastai kristalizuojasi maišant, kad gautųsi cukraus kristalai. Centrifugos paprastai pašalina nekristalintą sirupą. Tada gamintojai gali arba parduoti cukraus produktą, kad jis būtų naudojamas, arba perdirbti toliau, kad būtų pagamintos lengvesnės veislės. Vėliau perdirbimas gali būti vykdomas kitoje gamykloje kitoje šalyje..

Cukranendrės yra vienas pagrindinių Brazilijos žemės ūkio komponentų; šalis yra didžiausia cukranendrių ir jos darinių, tokių kaip kristalizuotas cukrus ir etanolis (etanolio kuras), gamintoja pasaulyje.

runkeliai

Cukrinių runkelių gamintojai susmulkintus burokėlius susmulkina, o po to „difuzoriuje“ ištraukia cukrų karštu vandeniu. Tada šarminis tirpalas („kalkių pienas“ ir anglies dioksidas iš kalkių krosnies) yra skirtas priemaišoms nusodinti (žr. Karbonizaciją). Po filtravimo sulčių koncentratai išgarinami iki maždaug 70% kietų medžiagų, o cukrus kristalizuojasi, kad būtų galima kontroliuoti kristalizaciją. Centrifuga pašalina cukraus kristalus iš skysčio, kuris perdirbamas kristalizacijos etape. Kai dėl ekonominių sunkumų negalima pašalinti daugiau cukraus, gamintojas išmeta likusį skystį, dabar žinomą kaip melasa, arba parduoda jį gyvūnų pašarų gamintojui..

Sijojant gautą baltąjį cukrų, parduodamos įvairios veislės.

Cukranendrės prieš burokėlius

Sunku atskirti visiškai rafinuotą cukrų, gaminamą iš burokėlių ir cukranendrių. Vienas iš būdų yra anglies izotopų analizė. Nendrėse naudojama C4 anglies fiksacija, o burokėliuose naudojama C3 anglies fiksacija, todėl sacharozėje yra skirtingas 13 C ir 12 C izotopų santykis. Testai naudojami siekiant nustatyti apgaulingą piktnaudžiavimą Europos Sąjungos subsidijomis arba padėti nustatyti falsifikuotas vaisių sultis.

Cukranendrės geriau toleruoja karštesnį klimatą, tačiau cukranendrėms gaminti reikia maždaug keturis kartus daugiau vandens nei cukrinių runkelių gamybai. Todėl kai kurios šalys, kurios tradiciškai gamino cukranendrių cukrų (pavyzdžiui, Egiptas), pastatė naujas runkelių cukraus gamyklas, nes maždaug nuo 2008 m. Kai kurios cukraus gamyklos perdirba ir cukranendrių, ir runkelius, ir tokiu būdu prailgina jų perdirbimo laiką..

Cukraus gamyboje lieka likučių, kurie labai skiriasi priklausomai nuo naudojamų žaliavų ir gamybos vietos. Nors cukranendrių melasa dažnai naudojama gaminant maistą, žmonėms iš cukrinių runkelių melasa atrodo nemaloni, todėl galiausiai tai vyksta kaip pramoninis žaliavų fermentacija (pavyzdžiui, distiliavimo alkoholyje) arba kaip gyvulių pašaras. Po džiovinimo bet kokio tipo melasa gali būti naudojama kaip deginimo kuras.

Gryno runkelių cukraus sunku rasti, tokiu etiketu, rinkoje. Nors kai kurie prekės ženklai aiškiai ženklina savo gaminius kaip „gryną cukranendrių cukrų“, runkelių cukrus beveik visada ženklinamas paprasčiausiai kaip cukrus arba grynas cukrus. Interviu su 5 pagrindiniais gamybos įmonių cukriniais runkeliais parodė, kad daugelio parduotuvių prekės ženklai ar „Private Label“ cukraus produktai yra grynas runkelių cukrus. Kodą galima daug naudoti įmonei ir augalui, iš kurio atsirado cukrus, identifikuoti, o runkelių cukrui nustatyti, ar kodai yra žinomi..

Kulinarinis cukrus

malūnas baltas

Baltasis malūnas, dar vadinamas baltuoju plantacija, iš žaliavinio cukraus gaunamas kristalinis arba didesnis cukrus. Gamybos metu jis yra veikiamas sieros dioksido, kad sumažėtų spalvotųjų metalų junginių koncentracija ir padėtų išvengti tolesnio spalvos vystymosi kristalizacijos metu. Nors šis produktas būdingas cukranendrių auginimo vietoms, šis produktas netinkamai sandėliuojamas ir nepristatomas. Po kelių savaičių jo mišinys paprastai keičia spalvą ir gabalus; Todėl šios rūšies cukrus paprastai apsiriboja vietiniu vartojimu..

„Blanco directo“

Baltasis cukrus „Blanco Directo“, paplitęs Indijoje ir kitose Pietų Azijos šalyse, gaunamas iš cukranendrių sulčių nusodinant daugelį priemaišų, naudojant fosforo rūgštį ir kalcio hidroksidą, panašiai kaip gazinimo technika, naudojama perdirbant cukrinius runkelius. „Blanco Directo“ yra švaresnis nei baltojo cukraus fabrikai, tačiau ne toks grynas kaip rafinuotas baltasis.

Balta rafinuota

Rafinuotas baltasis cukrus yra labiausiai paplitusi forma Šiaurės Amerikoje ir Europoje. Rafinuotas cukrus gaunamas ištirpinant ir rafinuojant žaliavinį cukrų, naudojant fosforo rūgštį, panašiai kaip ir metodą, naudojamą „Blanco Directo“. Garavimo procesą, kuriame dalyvauja kalcio hidroksidas ir anglies dioksidas, arba naudojant įvairias filtravimo strategijas. Po to jis buvo toliau išgryninamas filtruojant per aktyvuotos anglies sluoksnį arba kruopas. Rafinuoto baltojo cukraus augalų cukrinių runkelių cukraus gamyba tiesiogiai be tarpinio žalio etapo.

Rafinuotas baltasis cukrus paprastai parduodamas kaip cukraus smėlis, kuris džiovinamas, kad neliktų gumulėlių, ir yra įvairių dydžių kristalų, skirtų naudoti namuose ir pramonėje:

• Šiurkštus, pavyzdžiui, šlifavimo cukrus (dar vadinamas „perliniu cukrumi“, „dekoravimo cukrumi“, nugludintu cukrumi ar cukraus patarimais) yra šiurkščiavilnių grūdų cukrus, naudojamas pridedant kibirkštį ir aromatą ant kepinių ir saldainių viršaus. Jo dideli atspindintys kristalai netirpsta veikiami šilumos.
• Granulės, žinomos kaip cukrus, kurių grūdelių skersmuo yra apie 0,5 mm. Cukraus gabaliukai yra vienkartiniai, kad būtų patogu vartoti, gaunant sumaišant granuliuotą cukrų su cukraus sirupu.
• Ratukas (arba ratukas) (0,35 mm), labai geras cukrus JK ir kitose Sandraugos šalyse, pavadintas todėl, kad grūdai yra pakankamai maži, kad tilptų per ratuką, kuris yra mažas indas su perforuotu viršuje, iš kurio į stalą pabarstomas cukrus. Dažniausiai naudojamas kepiniuose ir mišriuose gėrimuose, jis parduodamas kaip „geriausias“ cukrus JAV. Dėl subtilumo jis ištirpsta greičiau nei įprastas baltasis cukrus, todėl yra ypač naudingas pieneliuose ir šaltuose skysčiuose. Ricinos cukrų galima paruošti namuose, keletą minučių šlifuojant granuliuotą cukrų skiedinyje ar virtuvės kombaine.
• Milteliai, 10X cukraus, konditerinis cukrus (0,060 mm) arba apledėjimo cukrus (0,024 mm), gaunami sumalus cukrų iki smulkių miltelių. Gamintojas gali pridėti nedidelį kiekį sutraukiančių medžiagų, kad neliktų gumulėlių - arba kukurūzų krakmolo (nuo 1% iki 3%), arba trikalcio fosfato.

Rudasis cukrus gaunamas arba iš vėlesnių cukranendrių cukraus stadijų, rafinuojamas, kai cukrus sudaro mažus kristalus su reikšminga melasa, arba iš baltojo rafinuoto cukraus padengimo cukranendrių sirupo sirupu (melasa). Padidėjus melasos kiekiui, rudojo cukraus spalva ir skonis sustiprėja, todėl jis sulaiko vandenį. Rudasis cukrus taip pat linkęs kietėti, kai yra veikiamas atmosferos, nors tinkamas perdirbimas gali tai pakeisti..

matavimas

Ištirpintas cukrus

Mokslininkai ir cukraus pramonė naudojasi Brikso laipsniais (simbolis ° Bx), įvestu Adolfo Brixo, kaip tirpios medžiagos ir vandens skysčio masės santykio matavimo vienetą. 25 ° Bx sacharozės tirpale yra 25 gramai sacharozės 100 g skysčio; arba, kitaip tariant, 100 g tirpalo yra 25 g sacharozės cukraus ir 75 g vandens.

Brikso laipsniai matuojami naudojant infraraudonųjų spindulių jutiklį. Šis matavimas neturėtų būti prilygintas Brikso laipsniams pagal tankio ar lūžio rodiklio matavimus, nes jis tiksliai išmatuos ištirpusio cukraus koncentraciją vietoje visų ištirpusių kietų medžiagų. Kai naudojamas refraktometras, rezultatas turėtų būti nurodomas kaip „refraktometrinė išdžiovintoji medžiaga“ (RDS). Galima būtų kalbėti apie skystį, kurio RDS yra 20 ° Bx. Tai reiškia visų sausų kietųjų medžiagų masės procentais matavimą ir, nors techniškai tai nesiskiria nuo Brikso laipsnių, nustatytų infraraudonųjų spindulių metodu, tiksliai matuoja sacharozę, nes sacharozė iš tikrųjų sudaro didžiąją dalį sausų kietų medžiagų. Atsiradus „Brix“ infraraudonųjų spindulių matavimo jutikliams, tiesioginiame matavime buvo galima išmatuoti ištirpinto cukraus kiekį ekonomiškuose produktuose..

vartojimas

Rafinuotas cukrus buvo prabanga iki XVIII a. Jis paplito XVIII amžiuje, o XIX amžiuje tapo pagrindiniu maistu. Ši skonio raida ir cukraus, kaip pagrindinio maisto ingrediento, paklausa atvėrė didelius ekonominius ir socialinius pokyčius. Galų gale stalo cukrus tapo pakankamai pigus ir pakankamai bendras, kad galėtų įtakoti įprastą virtuvę ir skoninius gėrimus.

Sacharozė yra vienas iš svarbiausių konditerijos gaminių ir desertų elementų. Virėjai jį naudoja saldinimui - jo fruktozės komponentas, beveik dvigubai saldesnis už gliukozę, padaro sacharozę išskirtinai saldi, palyginti su kitais angliavandeniais. Ji taip pat gali veikti kaip maisto konservantas, kai naudojama pakankamai koncentruota. Sacharozė yra būtina daugelio maisto produktų struktūrai, įskaitant sausainius ir sausainius, pyragus ir pyragus, saldainius ir ledus bei šerbetą. Tai dažnas perdirbtų ir vadinamųjų „greito maisto“ ingredientas..