You are here

Как получают сахарозу

Большая Энциклопедия Нефти и Газа



Получение — сахароза

Получение сахарозы из свекловичного сахара является такой отраслью сахарной промышленности, которая наиболее тесно связана с применением ионообменных методов.

Оглавление:

Как отме-чал Маудру [39], предпочтительным является любой процесс, который увеличивает производство сахара и уменьшает количество мелассы. Так как вообще известно, что отношение количества примесей к количеству сахара в свекловичной мелассе составляет 1: 1 5, то извлечение одного килограмма примесей освобождает 1 5 кг сахара для кристаллизации. Вычислено, что ионообменная обработка заранее очищенного сока дает дополнительное извлечение сахара вкг на тонну свеклы.  [1]

Получение сахарозы в технике имеет свою специфическую особенность. Дело в том, что сахар не получают, так как он находится в свекле в готовом виде, а извлекают его. Поэтому в способе получения сахара применяются преимущественно механические и физические процессы и совсем мало используются химические воздействия.  [2]

При получении сахарозы достаточна степень осветления 50 %, чтобы обеспечить кристаллизацию, при приготовлении глюкозы из крахмала требуется осветление до более низких остаточных концентраций.  [3]

Эти два растения и служат основными источниками для получения сахарозы , почему ее часто называют тростниковым или свеклозиччым сахаром. В тропических странах сахарозу получают из сахарного тростника, в странах же с умеренным климатом, а также и в СССР, — из сахарной свеклы.  [4]



Эти два растения и служат основными источниками для получения сахарозы , почему ее часто называют тростниковым или свекловичным сахаром. В тропических странах сахарозу получают из сахарного тростника, в странах же с умеренным климатом, а также и в СССР — из сахарной свеклы.  [5]

Сахароза содержится в листьях, семенах и плодах растений, особенно в корнеплодах сахарной свеклы ( до 27 %), в стеблях сахарного тростника ( до% в соке) и является важнейшим пищевым продуктом. Получение сахарозы сводится к извлечению ее из сахарной свеклы или сахарного тростника водой с последующей очисткой и кристаллизацией.  [6]

Сахароза содержится в листьях, семенах и плодах растений, особенно в корнеплодах сахарной свеклы ( до 27 %), в стеблях сахарного тростника ( до% в соке) и является важнейшим пищевым продуктом. Получение сахарозы сводится к извлечению ее из сахарной свеклы или сахарного тростника водой с последующей очисткой и кристаллизацией.  [7]

Сахароза ( тростниковый или свекловичный сахар) встречается только в растениях Животным тканям не свойственна. Основными источниками получения сахарозы является сахарный тростник и сахарная свекла. Растворы ее не муторотируют, ввиду отсутствия в ее молекуле свободных глюкозидных гидроксилов При гидролизе сахароза превра щается в смесь равных количеств D () — глюкозы и D ( — — фруктозы Левовращающая D ( -) — фруктоза обладает более сильной оптической активностью ( H / f — 93), чем правовращающая D () — глюкоза ( Ыд 52 5), Поэтому раствор гидролизованной сахарозы вращает плоскость поляризации влево, в то время как до гидролиза этот раствор вращал ее вправо.  [8]

Смесь выпаривают досуха в вакууме, остаток растворяют в 5 см3 воды и смешивают с 25 см3 теплого абсолютного спирта. По охлаждении выделяется маннит с темп. Этот способ может служить для получения сахарозы из ее октаацетата, а также для получения глюкозидов из соответствующих ацетатов.  [9]



Смесь выпаривают досуха в вакууме, остаток растворяют в 5 см3 воды и смешивают с 25 см3 теплого абсолютного спирта. По охлаждении выделяется маннит с темп. Этот способ может служить для получения сахарозы из ее октаацетата, а также для получения глюкозидов из соответствующих ацетатов.  [10]

В настоящее время проводится работа по организации на Украине производств по выработке пищевой фруктозы. В качестве сырья намечено использовать земляную грушу ( топинамбур) и ее гибрид с подсолнечником — топинсолнечник. В клубнях земляной груши содержатся полисахариды фруктозаны ( инулин и др.), при гидролизе которых получается фруктоза. Процесс производства фруктозы сходен с процессом получения сахарозы из свеклы.  [11]

Нагревая материал, содержащий целлюлозу, с серной кислотой можно получить активный уголь с остаточными сульфо-группами, которые сохраняются и во влажном состоянии. Подобный продукт с катионообменными свойствами был впервые применен в 1934 г. в сахарной промышленности и получил название коллактивит. Хотя на рынке он продержался недолго, однако способствовал разработке эффективных регенерируемых обесцвечивающих смол. В результате в Западной Европе они почти полностью вытеснили порошковый уголь из процессов получения сахарозы из сахарной свеклы, однако при переработке сахарного тростника активный уголь еще широко используется во многих странах. Большую роль в выборе технологии играют также экономические факторы.  [12]

На прессовой установке тростник раздавливается, затем с помощью тяжелых катков из него извлекается сок. Сок содержит сахарозу, глюкозу, левулезу, органические соли и кислоты в растворенном виде. Он смешан с волокнами багассы, крупнозернистым песком, глиной, красителями, альбумином и пектином, которые находятся во взвешенном состоянии. В силу свойств альбумина и пектина не подогретый сок не может быть отфильтрован. Для устранения примесей и получения сахарозы необходимы тепло и определенные химические вещества.  [13]

Ионообменный процесс уступает процессу очистки с использованием костяного угля в отношении обесцвечивания. Хотя ионообменные смолы успешно извлекают некоторое количество окрашенных веществ, цикл до насыщения при удалении окраски короче, чем цикл до насыщения при извлечении золы. Более того, при непрерывном использовании способность к извлечению окраски падает — гораздо быстрее, чем способность к извлечению золы. Это противоречие разрешается работой в неоптимальном цикле и применением в последующем других обесцвечивающих веществ, что повышает общую стоимость процесса. Применение обесцвечивающих смол в таком процессе в качестве отдельной операрии, а также разделение очистительных и обеззоливающих свойств смол еще недостаточно исследованы. Кроме того, как показывают опубликованные работы, исследованию комбинированных процессов очистки с применением костяного угля и ионного обмена для получения кристаллической сахарозы из неочищенного сахара, в которых ионообменные смолы применяются исключительно для обеззоливания, не уделялось достаточного внимания. Объединение стадии аффинирования с ионным обменом представляет большой интерес, но, с другой стороны, это делает необходимой на некоторой стадии процесса ионообменную обработку сильно окрашенных сиропов с высоким содержанием золы. Эта обработка эквивалентна ионообменной обработке мелассы, которая экономически возможна лишь во время недостатка сахара.  [14]

Источник: http://www.ngpedia.ru/id287950p1.html



Что такое сахароза: определение вещества, содержание в продуктах питания

Ученые доказали, что сахароза является составной частью всех растений. Вещество в больших количествах находится в сахарном тростнике и сахарной свекле. Роль этого продукта достаточно велика в рационе каждого человека.

Сахароза относится к группе дисахаридов (входит в класс олигосахаридов). Под действием своего фермента или кислоты сахароза распадается на фруктозу (плодовый сахар) и глюкозу, из которой состоит большинство полисахаридов.

Другими словами молекулы сахарозы состоят из остатков D-глюкозы и D-фруктозы.

Главным доступным продуктом, служащим основным источником сахарозы, является обыкновенный сахар, который продается в любом продуктовом магазине. Наука химия обозначает молекулу сахарозы, являющуюся изомером, следующим образом — С12Н22О11 .

Взаимодействие сахарозы с водой (гидролиз)

Сахароза считается важнейшим из дисахаридов. Из уравнения можно видеть, что гидролиз сахарозы проводит к образованию фруктозы и глюкозы.



Молекулярные формулы этих элементов одинаковые, а вот структурные абсолютно разные.

Сахароза и ее физические свойства

Сахароза – это сладкие бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Температура плавления сахарозы составляет 160 °C. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.

  1. Это самый главный дисахарид.
  2. Не относится к альдегидам.
  3. При нагреве с Ag2O (аммиачным раствором) не дает эффекта «серебряного зеркала».
  4. При нагревании с Cu(OH)2(гидроксидом меди) не появляется оксид меди красного цвета.
  5. Если вскипятить раствор сахарозы с несколькими каплями хлороводородной или серной кислоты, затем ее же нейтрализовать любой щелочью, далее нагреть полученный раствор с Cu(OH)2, можно наблюдать выпадение осадка красного цвета.

Состав

В состав сахарозы, как известно, входит фруктоза и глюкоза, точнее, их остатки. Оба эти элемента между собой тесно соединены. Из числа изомеров, имеющих молекулярную формулу С12Н22О11, нужно выделить такие:

Продукты питания, в состав которых входит сахароза

  • Ирга.
  • Мушмула.
  • Гранаты.
  • Виноград.
  • Инжир вяленый.
  • Изюм (кишмиш).
  • Хурма.
  • Чернослив.
  • Пастила яблочная.
  • Соломка сладкая.
  • Финики.
  • Пряники.
  • Мармелад.
  • Мед пчелиный.

Как сахароза влияет на человеческий организм

Важно! Вещество обеспечивает человеческий организм полноценным запасом энергии, которая необходима для функционирования всех органов и систем.

Сахароза стимулирует защитные функции печени, улучшает мозговую деятельность, защищает человека от воздействия токсических веществ.



Она поддерживает деятельность нервных клеток и поперечно-полосатой мускулатуры.

По этой причине элемент считается наиважнейшим среди тех, которые содержатся почти во всех пищевых продуктах.

Если организм человека испытывает дефицит сахарозы, можно наблюдать следующие симптомы:

Причем самочувствие может постепенно ухудшаться, поэтому нужно вовремя нормализовать количество сахарозы в организме.

Высокий уровень сахарозы тоже очень опасен:

Если мозг человека перегружен активной умственной деятельностью или организм подвергся влиянию токсических веществ, потребность в сахарозе резко возрастает. И, наоборот, эта потребность снижается, если человек имеет избыточный вес или страдает сахарным диабетом.

Как глюкоза и фруктоза влияют на организм человека

В результате гидролиза сахарозы образуется глюкоза и фруктоза. Какие основные характеристики имеют оба эти вещества, и как они влияют на жизнедеятельность человека?

Фруктоза является видом молекулы сахара и в большом количестве содержится в свежих фруктах, придавая им сладость. В связи с этим можно предположить, что фруктоза очень полезна, так как это естественный компонент. Фруктоза, имеющая низкий гликемический индекс, не повышает концентрацию сахара в крови.

Сам по себе продукт очень сладкий, но в состав известных человеку фруктов он входит лишь в малых количествах. Поэтому в организм попадает только минимальное количество сахара, и тот моментально перерабатывается.

Тем не менее, не следует вводить в рацион большое количество фруктозы. Ее неразумное употребление может спровоцировать:


  • ожирение печени;
  • рубцевание печени – цирроз;
  • ожирение;
  • болезни сердца;
  • сахарный диабет;
  • подагру;
  • преждевременное старение кожи.

Исследователи пришли к выводу, что, в отличие от глюкозы, фруктоза значительно быстрее вызывает признаки старения. Говорить о ее заменителях в этом плане, вообще не имеет смысла.

Исходя из всего вышесказанного, можно заключить, что употребление фруктов в разумных количествах для организма человека весьма полезно, так как в их состав входит минимальное количество фруктозы.

А вот фруктозы концентрированной рекомендуется избегать, поскольку этот продукт может привести к развитию различных заболеваний. И обязательно нужно знать, как принимается фруктоза при диабете.

Как и фруктоза, глюкоза является видом сахара и самой распространенной формой углеводов. Продукт получают из крахмалов. Глюкоза обеспечивает организм человека, в частности его мозг, запасом энергии на довольно долгое время, но значительно повышает концентрацию сахара в крови.

Обратите внимание! При регулярном употреблении в пищу продуктов, подвергающихся сложной обработке или простых крахмалов (белая мука, белый рис), сахар в крови будет сильно повышаться.


  • сахарный диабет;
  • незаживающие раны и язвы;
  • высокий уровень липидов в крови;
  • повреждение нервной системы;
  • почечная недостаточность;
  • избыточный вес;
  • ишемическая болезнь сердца, инсульт, инфаркт.

Источник: http://diabethelp.org/kushaem/saharoza.html

Из чего состоит сахароза: ее функции, плотность и состав

Сахароза – это органическое вещество, а точнее углевод, или дисахарид, который состоит из остаточных частей глюкозы и фруктозы. Она образуется в процессе отщепления водных молекул от полноценных сахаров.

Химические свойства сахарозы очень разнообразны. Как нам всем известно, она растворима в воде (за счет этого мы можем пить сладкий чай и кофе), а также в двух видах спиртов – метаноле и этаноле. Но при этом вещество полностью сохраняет свою структуру при воздействии диэтилового эфира. Если сахарозу подогреть больше, чем на 160 градусов, то она превращается в обыкновенную карамель. Однако при резком охлаждении либо сильном воздействии света вещество может начать светиться.

В реакции с раствором гидроксида меди сахароза дает яркую синюю окраску. Этой реакцией широко пользуются на различных заводах, чтобы выделить и очистить «сладкое» вещество.

Если водный раствор, содержащий в своем составе сахарозу, нагреть и воздействовать на него определенными ферментами или сильными кислотами, то это приведет к гидролизу вещества. В результате этой реакции получают смесь, состоящую из фруктозы и глюкозы, которая называется «инертный сахар». Данную смесь используют для подслащивания различных продуктов, чтобы получить искусственный мед, для производства патоки с карамелью и многоатомных спиртов.



Обмен сахарозы в организме

Сахароза в неизмененном виде не может полноценно усваиваться в нашем организме. Ее переваривание начинается еще в ротовой полости с помощью амилазы – фермента, который отвечает за распад моносахаридов.

Вначале происходит гидролиз вещества. Затем оно поступает в желудок, после этого в тонкий кишечник, где, собственно, и начинается основной этап переваривания. Фермент сахараза катализирует распад нашего дисахарида на глюкозу и фруктозу. Далее гормон поджелудочной железы инсулин, который отвечает за поддержание нормального уровня сахара в крови, активирует особые белки-переносчики.

Эти белки транспортируют полученные при гидролизе моносахариды в энтероциты (клетки, из которых состоит стенка тонкого кишечника) благодаря облегченной диффузии. Также выделяют еще один вид транспорта – активный, за счет которого глюкоза тоже проникает в слизистую кишки за счет разницы с концентрацией ионов натрия. Весьма занимательно, что вид транспорта зависит от количества глюкозы. Если ее много, то преобладает механизм облегченной диффузии, если мало – то активный транспорт.

После всасывания в кровь наше основное «сладкое»вещество разделяется на две части. Одна из них поступает в воротную вену и далее – в печень, где запасается в виде гликогена, а вторая поглощается тканями других органов. В их клетках с глюкозой происходит процесс под названием «анаэробный гликолиз», в результате которого выделяются молекулы молочной кислоты и аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ является основным источником энергии для всех обменных и энергозатратных процессов в организме, а молочная кислота при ее избыточном количестве может накапливаться в мышцах, что вызывает боли.

Такое чаще всего наблюдается после усиленных физических тренировок из-за повышенного расхода глюкозы.



Функции и нормы потребления сахарозы

Сахароза является соединением, без которого невозможно существование человеческого организма.

Соединение участвует как в реакциях обеспечивающих энергетический и химический обмен.

Сахароза обеспечивает нормальное протекание множества процессов.

  • Поддерживает в норме форменные элементы крови;
  • Обеспечивает жизнедеятельность и работу нервных клеток и мышечных волокон;
  • Участвует в запасании гликогена – своеобразного депо глюкозы;
  • Стимулирует мозговую деятельность;
  • Улучшает память;
  • Обеспечивает нормальное состояние кожи и волос.

При всех вышеперечисленных полезных свойствах, нужно употреблять сахар правильно и в небольших количествах. Естественно, учитываются еще и сладкие напитки, газировки, различные выпечки, фрукты и ягоды, потому что они тоже содержать глюкозу.существуют определенные нормы применения сахара в сутки.

Для детей в возрасте от одного до трех лет рекомендуется не более 15 граммов глюкозы, для более взрослых деток до 6 лет – не более 25 граммов, а для полноценного организма суточная доза не должна превышать 40 грамм. В 1 чайной ложке сахара содержится 5 граммов сахарозы, и это эквивалентно 20 килокалориям.



При недостатке глюкозы в организме (гипогликемии) возникают следующие проявления:

  1. частые и длительные депрессии;
  2. апатичные состояния;
  3. повышенная раздражительность;
  4. предобморочные состояния и головокружения;
  5. головные боли по типу мигрени;
  6. человек быстро устает;
  7. мыслительная деятельность становится заторможенной;
  8. наблюдается выпадение волос;
  9. истощение нервных клеток.

Следует помнить, что не всегда потребность в глюкозе одинакова. Она возрастает при интенсивной интеллектуальной работе, так как требуется больше энергии для обеспечения работы нервных клеток, и при интоксикациях различного генеза, потому что сахароза является барьером, который защищает клетки печени с помощью серной и глюкуроновой кислот.

Отрицательное действие сахарозы

Сахароза, распадаясь на глюкозу и фруктозу, образует еще и свободные радикалы, действие которых препятствует осуществлению своих функций защитными антителами.

Избыток свободных радикалов снижает защитные свойства иммунной системы.

Молекулярные ионы угнетают иммунную систему, из-за чего повышается восприимчивость к любым инфекциям.



Вот примерный перечень отрицательных эффектов сахарозы и их характеристика:

  • Нарушение минерального обмена.
  • Уменьшается активность ферментов.
  • В организме снижается количество нужных микроэлементов и витаминов, из-за чего могут развиться инфракт миокарда, склероз, заболевания сосудов, тромбообразования.
  • Увеличивается восприимчивость к инфекциям.
  • Возникает закисление организма и, как следствие, развивается ацидоз.
  • Кальций и магний не усваиваются в достаточном количестве.
  • Возрастает кислотность желудочного сока, что может привести к гастриту и язвенной болезни.
  • При уже существующих заболеваниях желудочно-кишечного тракта и легких может возникнуть их обострение.
  • Возрастает риск развития ожирения, глистных инвазий, геморроя, эмфиземы (эмфизема – это снижение эластической способности легких).
  • У детей увеличивается количество адреналина.
  • Большой риск развития ишемической болезни сердца и остеопороза.
  • Очень часты случаи заболевания кариесом и пародонтозом.
  • Дети становятся вялыми и сонливыми.
  • Повышается систолическое кровяное давление.
  • За счет отложения солей мочевой кислоты могут беспокоить приступы подагры.
  • Способствует развитию пищевых аллергий.
  • Истощение работы эндокринной части поджелудочной железы (островков Лангерганса), вследствие чего нарушается выработка инсулина и могут возникнуть такие состояния как нарушение толерантности к глюкозе и сахарный диабет.
  • Токсикоз беременных.
  • За счет изменения структуры коллагена пробиваются ранние седые волосы.
  • Кожа, волосы и ногти теряют свои блеск, прочность и эластичность.

Чтобы снизить до минимума отрицательное влияние сахарозы на свой организм, можно перейти на применение сахарозаменителей, таких, как Сорбит, Стевия, Сахарин, Цикламат, Аспартам, Маннит.

Лучше всего употреблять натуральные сахарозаменители, но в меру, так как их избыток может привести к развитию профузной диареи.

Где содержится и как получают сахар?

Сахароза содержится в таких продуктах, как мед, виноград, чернослив, финики, ирга, мармелад, изюм, гранат, пряники, яблочная пастила, инжир, мушмула, манго, кукуруза.

Процедуру получения сахарозы проводят по определенной схеме. Ее получают из сахарной свеклы. Вначале свеклу очищают и очень мелко нарезают в специальных аппаратах. Полученную массу выкладывают в диффузоры, через которые в дальнейшем пропускается кипяток. С помощью этой процедуры основная часть сахарозы уходит из свеклы. В раствор, который получился, добавляют известковое молоко (или гидроксид кальция). Оно способствует выпадению различных примесей в осадок, а точнее – сахарата кальция.



Для полного и тщательного его осаждения пропускается углекислый газ. После всего, оставшийся раствор профильтровывают и выпаривают. В результате этого выделяется немного желтоватый сахар, так как в нем есть красители. Чтобы избавиться от них, нужно растворить сахар в воде и пропустить ее через активированный уголь. Полученное вновь выпаривают и получают настоящий белый сахар, который подлежит дальнейшей кристаллизации.

Где применяется сахароза?

  1. Пищевая промышленность – сахарозу применяют как отдельный продукт для рациона почти каждого человека, ее добавляют во многие блюда, используют в роли консерванта, для выведения искусственного меда;
  2. Биохимическая деятельность – прежде всего, как источник получения аденозинтрифосфорной, пировиноградной и молочной кислот в процессе анаэробного гликолиза, для брожения (в пивной индустрии);
  3. Фармакологическое производство – как один из компонентов, добавляемых во многие порошки при их недостаточном количестве, в детские сиропы, различного рода микстуры, таблетки, драже, витамины.
  4. Косметология – для сахарной депиляции (шугаринга);
  5. Производство бытовой химии;
  6. Медицинская практика – как один из плазмозаменяющих растворов, веществ, снимающих интоксикацию и обеспечивающих парентеральное питание (через зонд) при очень тяжелом состоянии больных. Сахароза широко применяется если у пациента развивается гипогликемическая кома;

Помимо этого сахароза широко используется при приготовлении различных блюд.

Интересные факты о сахарозе предоставлены в видео в этой статье.

Источник: http://diabetik.guru/products/funkcii-saharozy.html



Размещено на реф.рф

Она не даёт реакции ʼʼсеребряного зеркалаʼʼ, а с гидроксидом меди ( II) взаимодействует как многоатомный спирт, не восстанавливая Cu (II) до Cu (I).

Нахождение в природе

Сахарозы входит в состав сока сахарной свеклы (%) и сахарного тростника ( 14-26%). В небольших количествах она содержится вместе с глюкозой в плодах и листьях многих зелёных растений.

1. Сахарную свекл или сахарный тростник превращают в тонкую стружку и помещают в диффузоры, через которые пропускают горячую воду.

2. Полученный раствор обрабатывают известковым молоком, образуется растворимый сахарат кальция алкоголятов.



3. Для разложения сахарата кальция и нейтрализации избытка гидроксида кальция через раствор пропускают оксид углерода ( IV)˸

4.Полученный после осаждения карбоната кальция раствор фильтруют затем упаривают в вакуумных аппаратах и кристаллики сахара отделяют центрифугированием.

5. Выделенный сахарный песок обычно имеет желтоватый цвет, так как содержит красящие вещества. Для их отделения сахарозу растворяют в воде и пропускают через активированный уголь.

Сахароза в основном используется в качестве продукта питания и в кондитерской отрасли промышленности. Путём гидролиза из неё получают искусственный мёд.

Вопрос 1. Сахароза. Её строение, свойства, получение и применение. — понятие и виды. Классификация и особенности категории «Вопрос 1. Сахароза. Её строение, свойства, получение и применение.» 2014,.

Источник: http://referatwork.ru/lectionbase/elektronika/view/95614_vopros_1_saharoza_ee_stroenie_svoystva_poluchenie_i_primenenie



Сахароза

Сахароза – органическое соединение, образованное остатками двух моносахаридов: глюкозы и фруктозы. Она содержится в хлорофиллоносных растениях, сахарном тростнике, свёкле, маисе.

Рассмотрим более подробно, что это такое.

Химические свойства

Сахароза образуется путём отсоединения молекулы воды от гликозидных остатков простых сахаридов (под действием энзимов).

Структурная формула соединения – С12Н22О11.

Дисахарид растворяется в этаноле, воде, метаноле, нерастворим – в диэтиловом эфире. Нагревание соединения выше температуры плавления (160 градусов) приводит к карамелизации расплава (разложению и окрашиванию). Интересно, что при интенсивном освещении или охлаждении (жидким воздухом) вещество проявляет фосфоресцирующие свойства.



Сахароза не вступает в реакцию с растворами Бенедикта, Фелинга, Толленса и не проявляет кетоновых и альдегидных свойств. Однако, при взаимодействии с гидроксидом меди углевод «ведёт себя», как многоатомный спирт, образуя ярко–синие сахараты металла. Данную реакцию используют в пищевой индустрии (на сахарных заводах), для выделения и очистки «сладкого» вещества от примесей.

При нагревании водного раствора сахарозы в кислой среде, в присутствии фермента инвертазы или сильных кислот, происходит гидролиз соединения. В результате этого образуется смесь глюкозы и фруктозы, называемая инертным сахаром. Гидролиз дисахарида сопровождается изменением знака вращения раствора: с положительного на отрицательный (инверсия).

Полученную жидкость применяют для подслащивания пищевых продуктов, получения искусственного мёда, предотвращения кристаллизации углевода, создания карамелизированной патоки, производства многоатомных спиртов.

Главные изомеры органического соединения с аналогичной молекулярной формулой – мальтоза и лактоза.

Метаболизм

Организм млекопитающих, в том числе человека, не приспособлен к усвоению сахарозы в чистом виде. Поэтому при попадании вещества в ротовую полость, под воздействием амилазы слюны, происходит запуск гидролиза.



Основной цикл переваривания сахарозы происходит в тонком кишечнике, где, в присутствии фермента сахаразы, высвобождаются глюкоза и фруктоза. После этого моносахариды, при помощи белков – переносчиков (транслоказ), активируемых инсулином, доставляются в клетки кишечного тракта путём облегчённой диффузии. Наряду с этим, глюкоза проникает в слизистую оболочку органа посредством активного транспорта (за счёт градиента концентрации ионов натрия). Интересно, что механизм ее доставки в тонкий кишечник зависит от концентрации вещества в просвете. При значительном содержании соединения в органе «работает» первая схема «транспортировки», а при малом – вторая.

Основной моносахарид, поступающий из кишечника в кровь – глюкоза. После ее всасывания, половина простых углеводов по воротной вене транспортируется в печень, а остальная часть поступает в кровоток через капилляры кишечных ворсинок, где в последствии извлекается клетками органов и тканей. После проникновения глюкоза, расщепляется на шесть молекул углекислого газа, вследствие чего выделяется большое количество энергетических молекул (АТФ). Оставшаяся часть сахаридов усваивается в кишечнике путём облегчённой диффузии.

Польза и суточная потребность

Метаболизм сахарозы сопровождается выделением аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая является главным «поставщиком» энергии в организм. Она поддерживает форменные элементы крови в норме, жизнедеятельность нервных клеток и мышечных волокон. Кроме того, невостребованная часть сахарида используется организмом для построения гликогена, жира и белково – углеродных структур. Интересно, что планомерное расщепление запасённого полисахарида обеспечивает стабильную концентрацию глюкозы в крови.

Учитывая, что сахароза – «пустой» углевод, суточная доза не должна превышать десятую часть потребляемых килокалорий.

Для сохранения здоровья диетологи рекомендуют ограничить прием сладости до следующих безопасных норм в день:


  • для младенцев от 1 до 3 лет – 10 – 15 грамм;
  • для детей до 6 лет – 15 – 25 грамм;
  • для взрослых 30 – 40 грамм в сутки.

Помните, под «нормой» понимается не только сахароза в чистом виде, но и «скрытый» сахар, содержащийся в напитках, овощах, ягодах, фруктах, кондитерских изделиях, выпечке. Поэтому, детям до полутора лет лучше исключить продукт из рациона питания.

Энергетическая ценность 5 грамм сахарозы (1 чайной ложки) составляет 20 килокалорий.

Признаки нехватки соединения в организме:

  • депрессивное состояние;
  • апатия;
  • раздражительность;
  • головокружение;
  • мигрень;
  • быстрая утомляемость;
  • снижение когнитивных функций;
  • выпадение волос;
  • нервное истощение.

Потребность в дисахариде возрастает при:

  • интенсивной мозговой деятельности (за счёт расходования энергии на поддержание прохождения импульса по нервному волокну аксон – дендрит);
  • токсической нагрузке на организм (сахароза выполняет барьерную функцию, защищая клетки печени парными глюкуроновыми и серными кислотами).

Помните, повышать суточную норму сахарозы важно предельно осторожно, поскольку избыток вещества в организме чреват функциональными расстройствами поджелудочной железы, патологиями сердечно – сосудистых органов, появлением кариеса.

Вред сахарозы

В процессе гидролиза сахарозы, помимо глюкозы и фруктозы, образуются свободные радикалы, которые блокируют действие защитных антител. Молекулярные ионы, «парализуют» иммунную систему человека, вследствие чего организм становится уязвимым перед вторжением чужеродных «агентов». Данное явление лежит в основе гормонального дисбаланса и развития функциональных расстройств.

Отрицательное воздействие сахарозы на организм:

  • вызывает нарушение минерального обмена;
  • «бомбардирует» инсулярный аппарат поджелудочной железы, вызывая патологии органа (диабет, преддиабет, метаболический синдром);
  • снижает функциональную активность энзимов;
  • вытесняет из организма медь, хром и витамины группы В, повышая риск развития склероза, тромбоза, инфаркта, патологий кровеносных сосудов;
  • уменьшает сопротивляемость инфекциям;
  • закисляет организм, провоцируя возникновение ацидоза;
  • нарушает усвоение кальция и магния в пищеварительном тракте;
  • повышает кислотность желудочного сока;
  • увеличивает риск возникновения язвенного колита;
  • потенцирует ожирение, развитие паразитарных инвазий, появление геморроидальных узлов, эмфиземы лёгких;
  • повышает уровень адреналина (у детей);
  • провоцирует обострение язвы желудка,12 – перстной кишки, хронического аппендицита, приступов бронхиальной астмы
  • увеличивает риск заболеваемости ишемией сердца, остеопорозом;
  • потенцирует возникновение кариеса, парадонтоза;
  • вызывает сонливость (у детей);
  • повышает систолическое давление;
  • вызывает головную боль (за счёт образования мочекислых солей);
  • «загрязняет» организм, провоцируя возникновение пищевых аллергий;
  • нарушает структуру белковых, а иногда, и генетических структур;
  • вызывает токсикоз у беременных;
  • изменяет молекулу коллагена, потенцируя появление ранней седины;
  • ухудшает функциональное состояние кожи, волос, ногтей.

Если концентрация сахарозы в крови больше, чем нужно организму, излишек глюкозы преобразуется в гликоген, который откладывается в мышцах и печени. При этом, переизбыток вещества в органах потенцирует образование «депо» и ведёт к трансформации полисахарида в жировые соединения.

Как минимизировать вред сахарозы?

Учитывая, что сахароза потенцирует синтез гормона радости (серотонина), приём сладких продуктов ведёт к нормализации психоэмоционального равновесия человека.

При этом, важно знать, как нейтрализовать вредоносные свойства полисахарида.

  1. Замените белый сахар натуральными сладостями (сухофруктами, мёдом), кленовым сиропом, натуральной стевией.
  2. Исключите из ежедневного меню продукты с большим содержанием глюкозы (торты, конфеты, пирожные, печенье, соки, магазинные напитки, белый шоколад).
  3. Следите, чтобы в составе приобретаемых продуктов не было белого сахара, крахмальной патоки.
  4. Употребляйте антиоксиданты, нейтрализующие свободные радикалы и препятствующие повреждению коллагена сложными сахарами.К природным антиокислителям относятся: клюква, ежевика, квашеная капуста, цитрусовые фрукты, зелень. Среди ингибиторов витаминного ряда выделяют: бета – каротин, токоферол, кальций, L – аскорбиновую кислоту, бифлаваноиды.
  5. Съедайте два ореха миндаля после приёма сладкой еды (для уменьшения скорости абсорбции сахарозы в кровь).
  6. Выпивайте ежедневно полтора литра чистой воды.
  7. Полоскайте ротовую полость после каждого приёма еды.
  8. Занимайтесь спортом. Физические нагрузки стимулируют выброс естественного гормона радости, вследствие чего поднимается настроение и сокращается тяга к сладким продуктам.

Для минимизации вредного воздействия белого сахара на организм человека рекомендуется отдать предпочтение подсластителям.

Данные вещества, в зависимости от происхождения, разделяют на две группы:

  • натуральные (стевия, ксилит, сорбит, маннит, эритрит);
  • искусственные (аспартам, сахарин, ацесульфам калия, цикламат).

При выборе подсластителей лучше отдать предпочтение первой группе веществ, поскольку польза вторых до конца не изучена. При этом, важно помнить, что злоупотребление сахарными спиртами (ксилитом, маннитом, сорбитом) чревато возникновением диареи.

Природные источники

Природные источники «чистой» сахарозы – стебли сахарного тростника, корнеплоды сахарной свёклы, соки кокосовой пальмы, канадского клёна, берёзы.

Кроме того, соединением богаты зародыши семян некоторых злаков (маиса, сахарного сорго, пшеницы).

Рассмотрим, в каких продуктах содержится «сладкий» полисахарид.

Кроме того, сахароза в небольших количествах (менее 0,4 грамм на 100 грамм продукта) содержится во всех хлорфиллоносных растениях (зелени, ягодах, фруктах, овощах).

Получение сахарозы

Для извлечения данного углевода в промышленных масштабах применяют физические и механические методы воздействия.

Рассмотрим, как делается свекловичная сахароза (белый сахар)

  1. Очищенную сахарную свёклу измельчают в механических свёклорезках.
  2. Нарезанное сырьё помещают в аппараты – диффузоры, а затем пропускают через них горячую воду. В результате этого из свёклы вымывается 90 – 95 % сахарозы.
  3. Полученный раствор обрабатывают известковым молоком (для осаждения примесей). В процессе реакции гидроксида кальция с органическими кислотами, содержащимися в растворе, образуются малорастворимые кальциевые соли, а при взаимодействии с сахарозой – растворимый сахарат кальция.
  4. Для осаждения гидроксида кальция, через «сладкий» раствор пропускают углекислый газ.
  5. После этого его фильтруют, а затем упаривают в вакуумах – аппаратах. Выделенный сахар – сырец имеет жёлтый оттенок, поскольку в нём присутствуют красящие вещества.
  6. Для очистки от примесей, сахарозу вновь растворяют в воде, а затем раствор пропускают через активированный уголь.
  7. «Чистую» смесь повторно упаривают в вакуумных аппаратах. В результате получается рафинированный (белый) сахар.
  8. Полученный продукт подвергают кристаллизации путём центрифугирования или раскалывания компактных «сахарных голов» на небольшие куски.

Бурый раствор (меласса), который остаётся после извлечения сахарозы, применяют для получения лимонной кислоты.

Сферы применения

  1. Пищевая индустрия. Дисахарид используют как самостоятельный продукт питания (сахар), консервант (в высоких концентрациях), составной компонент кулинарных изделий, алкогольных напитков, соусов. Кроме того, из сахарозы получают искусственный мёд.
  2. Биохимия. Полисахарид применяют как субстрат при получении (ферментации) глицерина, этанола, бутанола, декстрана, левулиновой и лимонной кислот.
  3. Фармакология. Сахарозу (из сахарного тростника) используют при изготовлении порошков, микстур, сиропов, в том числе для новорожденных детей (для придания сладкого вкуса или консервации).

Помимо этого, сахарозу в сочетании жирными кислотами, применяют как неионные детергенты (вещества, улучшающие растворимость в водных средах) в сельском хозяйстве, косметологии, при создании моющих средств.

Вывод

Сахароза – «сладкий» углевод, образуемый в плодах, стеблях и семенах растений в процессе фотосинтеза.

При поступлении в организм человека, дисахарид, распадается на глюкозу и фруктозу, выделяя большое количество энергетического ресурса.

Лидеры по содержанию сахарозы – сахарный тростник, сок канадского клёна, сахарная свёкла.

В умеренных количествах (20 – 40 грамм в день) вещество полезно для человеческого организма, поскольку активизирует работу головного мозга, снабжает клетки энергией, защищает печень от токсинов. Однако, злоупотребление сахарозой, особенно в детском возрасте, ведёт к появлению функциональных расстройств, гормональному сбою, ожирению, кариесу, пародонтозу, преддиабетическому состоянию, паразитарным инвазиям. Поэтому перед приёмом продукта, в том числе введением сладости в детские смеси, целесообразно оценить, каковы его польза и вред.

Для минимизации ущерба для здоровья, белый сахар заменяют на стевию, нерафинированный сахар – сырец, мёд, фруктозу (фруктовый сахар), сухофрукты.

Предлагаем взаимовыгодное сотрудничество практикующим врачам.

Источник: http://foodandhealth.ru/komponenty-pitaniya/saharoza/

Лекционный курс для учащихся дневного отделения Составила

Промышленный способ получения сахарозы:

сахарную свеклу измельчают и извлекают из неё сахарозу горячей водой в специальных аппаратах – диффузорах. Полученный раствор обрабатывают известью для осаждения примесей, а пропусканием через раствор углекислого газа осаждают в нём гидроксид кальция. Раствор упаривают в вакуумах – аппаратах, получая рафинированный (очищенный) сахар. В зависимости от условий кристаллизации он выделяется в виде мелких кристаллов или больших «сахарных» голов, который затем раскалывают.

Когда сахар нагревают выше температуры плавления (до 190 °С), он час­тично разлагается. При этом выделяется вода и образуется карамель. Это аморфная жёлто-бурая вязкая масса, застывающая при охлаждении. В про­цессе карамелизации часть молекул сахарозы распадается на глюкозу и фруктозу, которые в дальнейшем разлагаются:

Другая часть молекул вступает в реакции конденсации с образованием окрашенных продуктов (например, карамелена С36Н50О25 ярко-коричневого цвета). Иногда эти вещества добавляют в некоторые сорта сахара.

КТО САМЫЙ СЛАДКИЙ.

Из сладких веществ, несомненно, са­мое известное — обыкновенный пище­вой сахар (сахароза). В наши дни две трети его мирового производства (бо­лее 60 млн. тонн) — это тростниковый сахар, тогда как на долю продукта из сахарной свёклы приходится пример­но 35 млн. тонн. Рафинированная (99,9 %-ная) сахароза — одно из самых многотоннажных чистых орга­нических соединений, выпускаемых промышленностью. А головой урожай сахарного тростника — около 1 млрд. тонн (!) — значительно превышает объём заготовок любой другой сель­скохозяйственной культуры.

Сахарозу используют как стандарт при сравнении различных сладких веществ, которых известно великое множество. Обычно поступают так: го­товят сладкий раствор известной кон­центрации, а затем разбавляют его во­дой до тех пор, пока не перестанет чувствоваться сладковатый привкус. Одного человека для таких испытаний недостаточно — ведь вкусовая чувствительность у разных людей неодина­кова, поэтому определяют усреднён­ные данные, обобщая показатели чле­нов специальной комиссии экспертов. Опытный дегустатор чувствует присут­ствие сахарозы в воде при очень малой концентрации — около 10 ммоль/л, или примерно 0,35 г/л. Интересно, что та­кие сластёны, как пчёлы, в тысячи раз менее чувствительны к сахару, чем че­ловек: они не считают сладким даже раствор, в литре которого 20 г сахара (т. е. двухпроцентный). Этот странный на первый взгляд факт, становится понятным, если учесть, что в цветоч­ном нектаре сахаров куда больше — от 40 до 70 %. И пчела просто не отвле­кается на малопитательные продукты. Фруктоза — самый сладкий из при­родных сахаров, она в 1,7 раза слаще сахарозы, а вот глюкоза, как оказалось, вопреки распространённому мнению, в 1,3 раза менее сладкая, чем обычный сахар. Если же химическим путём за­менить в молекуле сахарозы три гидроксильные группы на атомы хлора, по­лучится вещество, которое слаще сахарозы в 2000 раз! В диетическом питании широ­кое распространение получили сорбит НОСН2(СНОН)4СН2ОН (от лат. Sorbus aucuparia — «рябина») и ксилит НОСН2(СНОН)3СН2ОН (от греч. «ксилон» — «дерево»). Восстановление глю­козы в сорбит осуществляется в про­мышленных масштабах при синтезе витамина С. Сладость сорбита в «саха­розных единицах» равна 0,5, тогда как у ксилита она в 4 раза выше. Ощущение сладкого вкуса от этих веществ сохра­няется дольше, чем от сахарозы, одно­временно они немного «холодят» язык. С химической точки зрения это, собст­венно, и не сахара вовсе, а многоатом­ные спирты вроде глицерина. Вот почему для усвоения сорбита и ксили­та не требуется инсулин и их могут упо­треблять больные сахарным диабетом, организм которых не способен усваи­вать глюкозу. Применяют их в качестве подсластителей пиши и желающие похудеть: эти вещества малокалорийны.

— молочный сахар, яаляется восстанавливающим, получают из молока: в коровьем молоке содержится 4-5,5% лактозы, в женском- 5,5-8,4% !. Не тсыревает, т.к. отсутствует гигроскопичность. Это свойство имеет большое значение: если нужно приготовить с сахаром какой-либо порошок, содержащий легко гидролизующее лекарство, то берут молочный сахар, иначе легко гидролизующее лекарственное средство быстро разложится.

При гидролизе 1 молекула лактозы распадается на молекулу α-глюкозы и молекулу β-галактозы.

Лактоза восстанавливается до лактобионовой кислоты.

— солодоый сахар, яаляется восстанавливающим, получают из крахмала под действием солода

(солод — от лат. maltum) . В живых организмах образуется благодаря пищеварительным ферментам.

При гидролизе 1 молекула лактозы распадается на 2 молекулы α-глюкозы .

Мальтоза восстанавливается до мальтобионовой кислоты.

КАК СОЗРЕВАЮТ ПЛОДЫ

Хорошо известно, что неспелые ябло­ки, груши, сливы и другие плоды жёст­кие и кислые на вкус. Созревая, они постепенно становятся мягче и слаще. Отчего же это происходит?

Кислый вкус плода объясняется тем, что в его состав входят органиче­ские кислоты — яблочная, винная и ли­монная. По мере созревания концен­трация этих веществ понижается: они расходуются в процессе дыхания рас­тения, окисляясь до углекислого газа и выделяя энергию, необходимую для жизнедеятельности плода. Фрукты ста­новятся слаще и за счёт того, что в них увеличивается содержание глюкозы, образующейся при распаде (гидролизе) крахмала.

В клетках плодов много пектиновых веществ — высокомолекулярных со­единений, построенных из остатков галактуроновой кислоты (производного галактозы) или её эфиров.

П о мере созревания (а также при хранении) под действием ферментов связи между отдельными молекулами галактуроновой кислоты разрываются, пектиновые вещества переходят в водорастворимую форму — и плод становится более рыхлым и мягким. Сход­ные процессы протекают и при варке овощей и фруктов.

Пектиновые вещества легко образу­ют студенистые растворы (гели), особен­но при нагревании в присутствии угле­водов, например, когда варят варенье, готовят джем и мармелад. При этом пектиновые вещества из фруктов пере­ходят в раствор, который постепенно загустевает. В получившемся геле моле­кулы пектина образуют пространствен­ную трёхмерную сетку. Её пустоты за­полняет вода с растворёнными в ней веществами (сахарами, минеральными солями). В кондитерской промышленно­сти для производства джемов использу­ют пектины, специально выделенные из лимонных корок или яблок.

У спелого плода и окраска ярче, чем у незрелого. Это связано с тем, что в процессе созревания активность не­которых ферментов, ответственных за синтез красителей (каротинов, антоцианов), повышается.

— сложные углеводы, которые при гидролизе распадаются на большое количество составляющих и х моносахаридов, связанных гликозидными связями:

Крахмал — представляет собой безвкусный , белый порошок не растворимый в холодной воде . В горячей он набухает, образуя вязкий коллоидный раствор — крахмальный клейстер.

Крахмал – это полимер, мономером которого является глюкоза:

Крахмал широко распространен в природе. Он является для различных растений запасным питательным материалом и содержится в них в виде крахмальных зерен . В промышленности крахмал получают главным образом из клубней картофеля. Крахмал образуется в растениях из глюкозы. Это как бы энергетиче­ский резерв растений, который легко можно перевести обратно в глю­козу. Он накапливается в семенах зерновых культур и клубнях картофе­ля в виде крупинок размером 2— 180 мкм.

По составу это вещество неоднородно — состоит из 2-х фракций:

1) на 20% состоит из амилозы (соединённых в длинную цепь 1000—6000 остатков -глюкозы ). Амилоза не образует клейстер, с йодом даёт слабое фиолетовое окрашивание; является линейным полисахаридом. Внутри спиралевидной молекулы амилозы остаётся свободное пространство, канал диаметром 5 мкм. В этом канале могут располагаться подходящие по размеру молекулы, образуя компдексы особого типа, так называемые соединения включения ( например, йод). Таким соединением включения является и синий комплекс амилозы с йодом.

2) на 80% — из амилопектина (разветвлённого полимера, содержа­щего до 6000 остатков -глюкозы). Молекула амилопектина имеет шарообразную форму.

При действии ферментов или нагревании с кислотами (ионы водорода служат катализатором ) крахмал, как и все сложные углеводы, подвергается гидролизу . При этом сначала образуется растворимый крах­мал, затем менее сложные вещества – декстрины. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза. Гид­ролиз крахмала — его важное химическое свойство.

Продукты гидролиза крахмала — циклодекстрины.

Крахмал не дает реакции " серебряного зеркала " , однако ее дают продукты его гидролиза.

Подвергая крахмал гидролизу кислотами, получают глюкозу в виде чистого кристаллического препарата или в виде окрашенного некристаллизующегося сиропа. Наибольшее значение крахмал имеет в качестве пищевого продукта, являясь главным источником углеводов в нашем рационе в виде хлеба, картофеля, круп. Кроме того, чистый крахмал применяют в пищевой промышленности для производства кондитерских и кулинарных изделий, колбас. Значительные количества крахмала употребляюься для проклеивания тканей, склеивания бумаги и картона, производства канцелярского декстринового клея. В химических лабораториях крахмал служит индикатором в йодлметрическом методе объёмного количественного анализа. Для этих целей лучше применять очищенную амилозу, её растворы не загустевают, а даваемая с йодом окраска более интенсивна.

1.2 Полимер, сходный по строению с крахмалом, но с ещё более разветв­лённой структурой — гликоген. Он содержится в животных организмах, в частности в печени человека его около 10%. Гликоген хорошо раство­рим в горячей воде и не образует клейстер. При недостатке питания организм начинает использовать гли­коген, расщепляя его до глюкозы. Гликоген по своему строению сходен с амилопектином. В животном мире роль «запасного углевода» играет гликоген, откладывающийся в основном в печени. При недостатке пищи, поступающей извне, животные мобилизуют свои запасы гликогена. Это происходит под действием особых ферментов – амилаз, гидролизующих крахмал и гликоген.

Макромолекулы целлюлозы, или клетчатки (от лат. cellula — «клетка»), состоят из 2000—3000 остатков -глюкозы, связанных друг с другом в волокна слабыми межмолекуляр­ными взаимодействиями (водород­ными связями).

Целлюлоза — основ­ной компонент стенок растительных клеток. Она содержится в древеси­не, в оболочках некоторых плодов (например, семечек подсолнечника). В чистом виде целлюлоза представля­ет собой белый порошок, не раство­римый в воде и не образующий клейстер. Практически чистую целлюлозу представляют собой хлопковая вата и тополиный пух.

Главная причина отличия целлюлозы от крахмала : целлюлоза- типичный представитель линейных полимеров, гиганская молекула которых имеет форму нити; крахмал – столь же типичный представитель глобулярных полимеров с молекулой, имеющей форму объёмной трёхмерной частицы.

Целлюлоза труднее, чем крахмал, подвержена гидролизу. Его проводят в кислотной среде, при этом сначала образуется дисахарид целлобиоза, а затем глюкоза:

На основе очищенной целлюлозы изготавливают прозрачную плёнку — целлофан (в отличие от полиэтиле­новой, она не кажется жирной на ощупь и при складывании шуршит), а также искусственное волокно — ви­скозу (от лат. viscosus — «вязкий»).

Целлюлоза нерастворима в воде и в большинстве других органических и неорганических растворителях. Неспособность целлюлозы растворяться в воде- столь хорошо известное из житейсткой практики свойство, что оно не привлекает особого внимания. Междк тем в сущности нерастворимость в оде вещества, содержащего по три гидроксильные группы на каждые 6 атомов углерода, — свойство неожиданное. Обычно полигидроксильные соединения, наоборот, хорошо растворяются в воде. Нарушение этого правила у целлюлозы связано с тем, что её волокна представляют собой как бы «снопы» из расположенных параллельно нитевидных молекул, сязанных множеством водородных связей за счёт взаимодейсвия гидроксильных групп. Внутрь подобного «снопа» растворитель проникнуть не не может, а следовательно, не происходит и отрыва молекул целлюлозы друг от друга, т.е. не происходит растворения.

Растворяет целлюлозу реактив Швейцера – тёмно-синий раствор гидроксида меди в концентрированном водном аммиаке. Сильные кислоты и концентрированный раствор хлорида цинка также растворяют целлюлозу, но при этом наблюдается сильная деструкция – распад, сопровождающийся уменьшением молекулярной массы.

Технические примемения целлюлозы.

Бумага (от персидск. «бомбака» — «хлопок») представ­ляет собой материал, состоящий из тонко переплетён­ных между собой волокон целлюлозы. Отдельные волок­на связаны друг с другом посредством водородных связей, которые возникают между гидроксильными группами.

Бумага была изобретена в конце II в. до н. э. в Китае, где её получали из волокон хлопка и бамбука. В VIII в. н. э. секрет изготовления бумаги стал известен арабам, а в IX в. его переняли византийцы.

В Средние века для изготовления бумаги использо­вали хлопок, пеньку, а также старое тряпьё — хлопко­вые и льняные ткани. На специальных мельницах их пре­вращали в порошок, который размешивали в воде для получения густой однородной массы. Лишь в XVIII в. бы­ло обнаружено, что удобным исходным веществом для производства бумаги может служить древесина. А пер­вые заводы по переработке древесины в целлюлозу по­явились только в XIX столетии.

Сегодня целлюлозу, которую выделяют из древеси­ны, по праву можно считать основным сырьём для про­изводства бумаги. В сухой древесине содержится око­ло 40 % целлюлозы, примерно 20 % других углеводов (в форме гемицеллюлозы — полимеров, построенных из молекул фруктозы, галактозы, маннозы и других саха­ров), 20—30% лигнина (полимера, состоящего из свя­занных друг с другом остатков различных фенолоспиртов), а также дубильные вещества, эфирные масла и минеральные соли (натрия, калия, магния). Существует несколько методов выделения целлюлозы. При перера­ботке древесины хвойных пород применяют сульфитный метод, основанный на кипячении древесных опилок в щёлоке — растворе, содержащем сернистый газ и гид­росульфит натрия. Эту операцию проводят в течение 10—12 часов в специальных автоклавах при давлении 0,5 МПа. В таких условиях сопутствующие целлюлозе вещества (в первую очередь, лигнин и гемицеллюлоза) пе­реходят в раствор, а нерастворимый осадок представ­ляет собой чистую целлюлозу. Из щёлока, содержащего продукты взаимодействия лигнина с сернистым газом — соли лигносульфокислот, получают дубильные вещества, ванилин, технический этиловый спирт и даже пище­вые дрожжи.

ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ: гепарин, гиалуроновая кислота

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Подобно другим веществам, содержащим гидроксильные группы, целлюлоза вступает в реакцию этерификации с органическими и неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров. При этом связи между отдельными фрагментами соединения не разры­ваются, и возникает полимер, включающий сложно-эфирные группы —COOR—. При взаимодействии целлюлозы с уксусной кислотой или её производными (например, уксусным ангидридом) образуются ацета­ты целлюлозы, у которых в каждом звене макромоле­кулы на эфирные остатки замещены одна, две или три гидроксильные группы.

Ацетаты целлюлозы используются в производстве синтетических волокон (ацетатного волокна).

При нитровании целлюлозы смесью дымящей азот­ной и концентрированной серной кислот образуется тринитрат целлюлозы, который применяют для приго­товления бездымного пороха (пироксилина).

Динитрат целлюлозы служит основным компонен­том целлулоида — пластмассы, из которой делают не­которые типы искусственных стёкол.

Целлюлозно-бумажный комбинат. Варка целлюлозы.

Целлюлозу размалывают в специальных барабанах (роллах) до частиц с размером волокон 0,5—2,5 мм. При попадании в воду такие волокна легко набухают, обра­зуя однородную бумажную массу — взвесь целлюлозы в воде. Чтобы придать бумаге необходимые качества (цвет, светонепроницаемость, гладкость, плотность, прочность, пористость), в целлюлозную массу вводят на­полнители: глину (каолин), тальк, мел, сульфат бария или оксид титана, различные пигменты, клейкие вещества, дополнительно связывающие между собой волокна цел­люлозы. Для проклейки обычно используют смоляной клей, получаемый из канифоли. В состав такого клея

входят соли абиетиновой (С19Н29СООН) и сходных с ней по составу кислот — резинаты. При добавлении в клей алюмокалиевых квасцов образуется осадок из резина­тов алюминия, который обволакивает волокна целлюло­зы и придаёт им большую прочность и влагонепроницаемость.

Через специальные отверстия бумажная масса на­носится на непрерывно движущуюся сетку, а затем, по­сле многократного отжима, постепенно высыхает. Так формируется бумажное полотно. Чтобы придать бума­ге блеск и большую гладкость, полотно слегка увлажня­ют, а потом пропускают между металлическими и упру­гими бумажными валами (этот процесс называют каландрированием бумаги). После чего специальными ножами бумагу нарезают на листы.

Макромолекулы целлюлозы, выделенные из древеси­ны, например, сульфитным методом, состоят из 600— 1000 отдельных звеньев (С6Н10О5). Со временем (в ре­зультате действия ионов водорода) связи между некоторыми звеньями рвутся. При этом поверхность бу­маги подкисляется, а сама она становится хрупкой и те­ряет прежний цвет. Сохранность печатных изданий представляет серьёзную научную проблему. Простейшее её решение — обработка пожелтевших листов раство­ром гидрокарбонатов (например, Са(НСО3)2). За счёт этого удаётся понизить их кислотность и хотя бы на вре­мя приостановить дальнейшее разрушение. Американ­ские учёные предложили использовать более активное вещество — диэтилцинк Zn(C2H5)2, однако применять его надо с осторожностью: он легко воспламеняется на воз­духе или в присутствии воды.

Попадая в организм, дисахариды (например, сахароза, лактоза) и поли­сахариды (крахмал) под действием специальных ферментов гидролизуются с образованием глюкозы и фрук­тозы. Такое превращение можно лег­ко произвести. у себя во рту. Если долго жевать хлебный мякиш, то под действием фермента амилазы содер­жащийся в хлебе крахмал гидролизуется до глюкозы. При этом во рту воз­никает сладкий вкус.

И лишь целлюлоза, хотя и состоит из молекул глюкозы, не представляет для человека никакой питательной ценности. Дело в том, что в нашем ор­ганизме (в отличие, например, от жвачных животных) не вырабатыва­ются ферменты, расщепляющие мак­ромолекулы целлюлозы на молекулы глюкозы.

При окислении 1 г глюкозы выде­ляется примерно 16 кДж энергии.

Столько же даёт окисление 1 г саха­розы. Ежедневная потребность чело­века в сахарах составляет около 500 г, но она пополняется в основном за счёт крахмала, содержащегося в хле­бе, картофеле, макаронных изделиях. При рациональном питании суточная доза сахарозы не должна превышать 75 г (т. е. 12—14 стандартных кусоч­ков сахара, включая тот, что расходу­ется на приготовление пищи).

В 1811 г. французский химик Луи Ни­кола Воклен принёс в лабораторию образец прогорклого жира и предло­жил своему ученику Мишелю Эжену Шеврёлю (1786—1889) сделать его анализ. Шеврёль занялся исследова­нием этой новой, в сущности, темы, серьёзно увлёкся и. стал основопо­ложником химии жиров.

Он первым выяснил строение жи­ров и изучил процесс их омыления, а также получил в индивидуальном ви­де многие жирные кислоты.

Ко времени начала его исследова­ний о жирах было известно немного. В XVII в. немецкий учёный, один из первых химиков-аналитиков, Отто Тахений (1652—1699) выступил с гипо­тезой о том, что жиры содержат «скрытую кислоту». В середине следу­ющего столетия французский химик Клод Жозеф Жоффруа (1685—1752) обнаружил, что при разложении мы­ла (его готовили тогда варкой жира со щёлочью) кислотой образуется жир­ная масса. А в 1779 г. знаменитый шведский химик Карл Вильгельм Шееле, нагрев оливковое масло с влажным глётом РbО, получил новое жидкое вещество сладко­ватого вкуса. Повторив опыты со свиным салом, сливочным маслом и другими жирами, учё­ный убедился в том, что обнару­женное им вещество входит в состав и растительных, и живот­ных жиров, и назвал его «сладким началом масел». Кроме того, Шее­ле выявил в продуктах гидролиза жиров неизвестные ранее химиче­ские соединения — монокарбоновые (жирные) кислоты.

Формула «сладкого начала ма­сел», или глицерина (от греч. «гликис» — «сладкий»), как на­звал это вещество Шеврёль, бы­ла установлена значительно позднее — лишь в 1854 г. фран­цузскими химиками Марселеном Бертло и Шарлем Вюрцем.

Оказалось, что это трёхатомный спирт , т. е. соединение с тремя гидроксильными группами. И каждая может свя­зать остаток карбоновой кислоты с образованием сложного эфира — глицерида. Если это сделают все три гидроксильные группы, получатся триглицериды. Именно из них состо­ят в основном масла и жиры. При гидролизе они распадаются на глице­рин и свободные кислоты:

где R1, R2, R3 — углеводородные ради­калы. Они и определяют внешний вид, а также физические и химиче­ские свойства жиров. Если углеводо­родные цепи длинные, а двойных связей в них нет или их немного, по­лучаются твёрдые (при комнатной температуре) вещества, например свиное сало, бараний жир, пальмовое масло. Дело в том, что длинные насы­щенные углеводородные цепи отли­чаются большой гибкостью, что по­зволяет молекулам жиров плотно упаковываться с образованием кри­сталлов. Двойные связи затрудняют плотную упаковку углеводородных цепей — вот почему подсолнечное масло, например, жидкое.

В 1854 г. Марселену Бертло уда­лось осуществить обратную реак­цию, т. е. синтезировать жироподобные соединения из глицерина и карбоновых кислот. Для химиков та­кой синтез — его принято называть «встречным» — лучшее доказательст­во правильного определения химиче­ского строения нового вещества.

ЖИРЫ – это сложные эфиры 3-х атомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот ( 2-е название триацилглицериды ТАГ).

Общая формула жиров:

Карбоновые кислоты, входящие в состав жиров:

если выписать названия насыщенных жирных кислот с числом атомов угле­рода в цепочке n, то обнаружится удивительная вещь: при n>10 все кис­лоты с чётным числом атомов углеро­да именуются по природному источ­нику, в котором они встречаются или из которого впервые выделены. Назва­ния же «нечётных» кислот (кроме маргариновой), как и соответству­ющих углеводородов, образованы от греческих или латинских числитель­ных; например, ундециловая означает просто «одиннадцатая» (лат. undecim — «одиннадцать»).

Объясняется такое «неравнопра­вие» тем, что природные жиры за очень редким исключением содержат жирные кислоты только с чётным числом атомов углерода в цепи. Это связано с особенностями синтеза та­ких кислот в организме. Процесс идёт в печени, стенках кишечника, лё­гочной ткани, костном мозге; а начи­нается с производного уксусной ки­слоты (n=2), к которому в результате цепочки превращений каждый раз присоединяются по два углеродных атома. В итоге образуются только цепи с чётным числом атомов углеро­да и, как правило, неразветвлённые. Лишь в отдельных случаях биосин­тез жирных кислот начинается с про­изводного пропионовой кислоты (n=3); вот тогда у кислот нечётное число атомов углерода.

предельные, насыщенные (твёрдые)

непредельные ненасыщенные (жидкие)

В зависимостиот химического состава:

простые – содержат остаток высшей карбоновой кислоты и глицерина

сложные – кроме остатка высшей карбоновой кислоты и глицерина имеют дополнительные компоненты: аминогруппы, фосфатные группы и т.д.

По агарегатному состоянию:

твёрдые жиры (животные жиры) : образованы преимущественно предельными карбоновыми кислотами, например, говяжий, бараний, молочный жиры

жидкие жиры ( растительные жиры) – масла : образованы преимущественно непредельными карбоновыми кислотами, например, льняное, подсолнечное, оливковое масла.

Источник: http://refdb.ru/look/p5.html


Top
×