Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Сахароза

(тростниковый сахар, свекловичный сахар, обыкновенный сахар) является 2-(α-глюкопиранозидо)-β-фруктофуранозидом. Строение сахарозы изучалось весьма длительное время, причем наиболее существенные сведения получены методом метилирования.

При гидролизе октаметилсахарозы (I) получены тетраметилглюкоза (II) и тетраметилфруктоза (III), что подтверждает принадлежность сахарозы к дисахаридам группы трегалозы. Полученная тетраметилглюкоза (II) оказалась 2,3,4,6-тетраметилглюкопиранозой, так как при окислении она давала триметоксиглутаровую кислоту (IV), а при ее метилировании получался тетраметилметилглюкозид, тождественный получаемому при метилировании обычного α-метилглюкопиранозида. Тетраметилфруктоза (III) оказалась 1,3,4,6-тетраметилфруктофуранозой, так как при различных условиях окисления она давала γ-лактон триметоксиксилоновой кислоты (V) и диметилвинную кислоту (VI) Все это видно из приводимой схемы:

Наличие в сахарозе остатка фруктозы в виде не шестичленного, а пятичленного кольца вначале показалось неожиданным, так как для всех свободных гексоз, в том числе и для свободной фруктозы, было установлено наличие шестичленного кольца. Пришлось допустить, что образующаяся при гидролизе сахарозы фруктофураноза частично изомеризуется во фруктопиранозу. В дальнейшем было показано, что и в других сложных сахарах фруктоза обычно присутствует в виде пятичленного цикла.

Строение сахарозы в последние годы было подтверждено методом периодат-ного окисления, при котором на окисление сахарозы расходуется 3 моль HJО4 и образуется 1 моль муравьиной кислоты:

При этом вовсе не образуется формальдегида, что в свою очередь свидетельствует о том, что ни в одном из остатков моносахарида нет свободного гидроксила в пятом положении.

Тростниковый сахар был известен за много столетий до нашей эры. Он является одним из важнейших пищевых продуктов, обладает консервирующими свойствами, широко распространен в растительном мире. Листья и семена всегда содержат небольшие количества тростникового сахара. Он находится также в плодах, часто вместе с монозами, например в абрикосах, персиках, грушах, ананасе и пр. В особенно большом количестве, он содержится в корнеплодах сахарной свеклы (до 27%, в среднем 16—20%), в стеблях сахарного проса (сорго) и сахарного тростника (в соке 14—26%), из которых он и добывается заводским способом.

В промышленности тростниковый сахар получают из сахарной свеклы следующим образом. Сахарную свеклу разрезают на тонкие стружки и извлекают сахар и другие растворимые вещества горячей водой (диффузия). Получаемый раствор, содержащий 1215% сахара, обрабатывают известью (дефекация). При этом нейтрализуются и частью осаждаются свободные кислоты (щавелевая, лимонная), а также фосфаты, белковые и красящие вещества свеклы. Раствор, содержащий избыток извести, обрабатывают углекислотой (сатурация). Образующийся карбонат кальция, адсорбировавший примеси, отделяют на вакуум-фильтре, после чего раствор подвергают повторной дефекации и сатурации. Очищенный раствор упаривают в вакуум-аппаратах. Сахар выделяется из охлажденного раствора в виде мелких кристаллов, которые центрифугированием отделяют от маточного раствора. Повторным сгущением и кристаллизацией маточного раствора выделяют остаток сахара, после чего остается некристаллизующаяся густая масса, называемая кормовой патокой или меляссой. В меляссе содержится некоторое количество сахара, а также различные безазотистые и азотсодержащие примеси (из последних особенно важен бетаин). Полученный таким образом сырой сахарный песок подвергают очистке (рафинированию). Для этого его растворяют в воде, раствор фильтруют через животный или древесный активированный уголь и упаривают до кристаллизации.

Тростниковый сахар может быть получен в виде больших прозрачных кристаллов моноклинной системы. Он чрезвычайно хорошо растворим в воде, особенно в горячей, и легко дает густые пересыщенные растворы (сиропы). Физические свойства растворов тростникового сахара хорошо известны; на них проверялись и устанавливались физико-химические законы для растворов.

Растворы тростникового сахара не обнаруживают мутаротации, что находится в соответствии с его строением. Величина удельного вращения плоскости поляризации в водных растворах тростникового сахара довольно постоянна и может использоваться для определения концентрации растворов сахара. При содержании 30 г сахара в 100 мл раствора [α]D20=+66,5°.

Тростниковый сахар кристаллизуется в двух модификациях. Одна из них. получающаяся из большинства растворителей, плавится при 185° С с небольшим разложением; вторая модификация, получаемая кристаллизацией из метилового спирта, плавится при 170° С. Обычно препараты сахарозы имеют т. пл. от 160 до 185° С, в зависимости от способа очистки; при охлаждении они застывают в аморфную стекловидную массу. При более высоких температурах сахароза буреет, разлагаясь с выделением воды и образуя так называемую карамель смесь некристаллизующихся веществ. При дальнейшем нагревании карамель обугливается, выделяя пары и газы.

Тростниковый сахар не восстанавливает фелинговой жидкости, не реагирует с фенилгидразином и не изменяется от действия разбавленных щелочей. При гидролизе под действием кислот или энзимов, например диастаза или содержащейся в дрожжах спиртового брожения инвертазы, он распадается (превращается, или «инвертируется»), образуя смесь равных количеств D-глюкозы и D-фруктозы, называемую инвертным сахаром. Инвертный сахар вращает плоскость поляризации влево, так как левое вращение фруктозы больше правого вращения глюкозы.

С основаниями тростниковый сахар дает сахараты. Различная растворимость сахаратов щелочноземельных металлов (в частности, кальция) используется для выделения сахара из растворов. Моносахарат кальция C12H22O11 ∙ СаО ∙ 2Н2О и дисахарат кальция C12H22O11 ∙ 2СаО легко растворимы в воде; при кипячении же из растворов выпадает в осадок трудно растворимый трисахарат C12H22O11 ∙ 3СаО ∙ 3Н2О.

При действии уксусного ангидрида на тростниковый сахар получается октаацетилсахароза C12H14O3(OCOCH3)8, имеющая т. пл. 67° С; она обладает горьким вкусом.

Синтез тростникового сахара. Химический синтез тростникового сахара является одной из наиболее трудных проблем химии сахаров, не разрешенной до настоящего времени. В литературе неоднократно появлялись сообщения о синтезе сахарозы, но в дальнейшем либо описанные синтезы не могли быть воспроизведены, либо при детальном изучении продукта оказывалось, что получена не сахароза, а ее стереоизомер. Особой трудностью этого синтеза является то, что компоненты сахарозыглюкоза и фруктоза, находясь в виде фиксированных α- и β-гликозидных остатков, могут дать четыре сочетания α-α', α-β' β-β' и β-α', причем остаток фруктозы должен войти в виде лабильного пятичленного кольца. Один из этих изомеров — изосахарозу, или 2-(β-глюкозидо)-α-фруктозид — получил Пикте.

Ферментативный синтез сахарозы был проведен А. И. Опариным и А. Л. Курсановым в 1928 г. В 1942 г. ферментативным синтезом удалось получить синтетическую сахарозу в кристаллическом состоянии.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн