Применение сахарозы. Что говорят диетологи о сахаре. Физико-химические свойства сахара

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.

К примеру:

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:

частые и длительные депрессии;
апатичные состояния;
повышенная раздражительность;
предобморочные состояния и головокружения;
головные боли по типу мигрени;
человек быстро устает;
мыслительная деятельность становится заторможенной;
наблюдается выпадение волос;
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 (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?

Сахарозу использует:

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;
Биохимическая деятельность – прежде всего, как источник получения аденозинтрифосфорной, пировиноградной и молочной кислот в процессе анаэробного гликолиза, для брожения (в пивной индустрии);
Фармакологическое производство – как один из компонентов, добавляемых во многие порошки при их недостаточном количестве, в детские сиропы, различного рода микстуры, таблетки, драже, витамины.
Косметология – для сахарной депиляции (шугаринга);
Производство бытовой химии;
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

Примером наиболее распространенных в природе дисахаридов (олигосахаридом) является сахароза (свекловичный или тростниковый сахар).

Олигосахариды – это продукты конденсации двух или нескольких молекул моносахаридов.

Дисахариды – это углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под влиянием ферментов подвергаются гидролизу, расщепляясь на две молекулы моносахаридов.

Физические свойства и нахождение в природе

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

2. Температура плавления сахарозы 160 °C.

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

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

Строение и химические свойства

1. Молекулярная формула сахарозы – С 12 Н 22 О 11

2. Сахароза имеет более сложное строение, чем глюкоза. Молекула сахарозы состоит из остатков глюкозы и фруктозы, соединенных друг с другом за счет взаимодействия полуацетальных гидроксилов (1→2)-гликозидной связью :

3. Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов.

Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди (II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди (качественная реакция многоатомных спиртов).

Видео-опыт «Доказательство наличия гидроксильных групп в сахарозе»

4. Альдегидной группы в сахарозе нет: при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра (I) она не дает «серебряного зеркала», при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I).

5. Сахароза, в отличие от глюкозы, не является альдегидом. Сахароза, находясь в растворе, не вступает в реакцию "серебряного зеркала", так как не способна превращаться в открытую форму, содержащую альдегидную группу. Подобные дисахариды не способны окисляться (т.е. быть восстановителями) и называются невосстанавливающими сахарами.

Видео-опыт «Отсутствие восстанавливающейспособности сахарозы»

6. Сахароза является важнейшим из дисахаридов.

7. Она получается из сахарной свеклы (в ней содержится до 28 % сахарозы от сухого вещества) или из сахарного тростника.

Реакция сахарозы с водой.

Важное химическое свойство сахарозы – способность подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода). При этом из одной молекулы сахарозы образуется молекула глюкозы и молекула фруктозы:

С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О t , H 2 SO 4 → С 6 Н 12 O 6 + С 6 Н 12 O 6

Видео-опыт «Кислотный гидролиз сахарозы»

Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С 12 Н 22 О 11 , можно выделить мальтозу и лактозу.

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

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

Применение сахарозы

· Продукт питания;

· В кондитерской промышленности;

· Получение искусственного мёда

Иногда сахароза (от греч. Σάκχαρον — сахар), также свекловичный сахар, тростниковый сахар, α-D-глюкопиранозил-β-D-фруктофуранозид, С 12 Н 22 О 11 — важный дисахарид. Белый, без запаха, кристаллический порошок со сладким вкусом — является наиболее известным и широко применяемым в питании сахаром. Молекула сахарозы состоит из остатков молекул глюкозы и фруктозы.

Очень распространена в природе: синтезируется в клетках всех зеленых растений и накапливается в стеблях, семенах, плодах и корнях растений. Содержание ее в сахарной свекле составляет 15-22%, в сахарном тростнике — 12-15%. Эти растения являются основными источниками получения сахарозы, отсюда возникли и ее названия — тростниковый сахар и свекловичный сахар. Ее во кленовом и пальмовом сока, в кукурузе — 1,4-1,8%, картофеля — 0,6, лука — 6,5, моркови — 3,5, дыни — 5,9, персиках и абрикосах — 6, 0, апельсинах — 3,5, винограде — 0,5%. Содержится в соке березы и некоторых фруктах.

Термин «сахароза» («sucrose») был впервые применен в 1857 году английским химиком Уильямом Миллером.

Физические свойства

Кристаллы сахарозы хорошо растворимые в воде, плохо — в спиртах. Сахароза кристаллизуется без воды в виде больших моноклиничних кристаллов.

Подвергается гидролизу под действием кислот и фермента сахараз. В результате гидролиза распадается с образованием молекулы глюкозы и молекулы фруктозы. Удельное вращение водного раствора сахарозы + 66,5 в. Фруктоза обладает более сильным левым вращением (-92 о), чем глюкоза правым (52,5 о), поэтому при гидролизе сахарозы угол вращения меняется. Гидролиз сахарозы получил название инверсии, а смесь создаваемых различных количеств глюкозы и фруктозы — инвертным сахаром. После гидролиза сахароза сбраживается дрожжами, а при нагревании выше температуры плавления карамелизуется, то есть превращается в смесь сложных продуктов: карамелана С 24 Н 36 О 18 карамелена С 36 Н 50 О 25 и других, теряя при этом воду. Эти продукты под названием «колер» используют в производстве напитков и коньяков для окрашивания готовых продуктов.

Использование

Сахароза — ценный пищевой продукт. Ее используют в пищевой и микробиологической промышленности для получения спиртов, лимонной и молочной кислот, поверхностно-активных веществ. Ферментацией сахарозы производится значительный объем этилового спирта.

Химические свойства

Молекулярная масса 342,3 а. е. м. Брутто-формула (система Хилла): C 12 H 22 O 11. Вкус сладковатый. Растворимость (грамм на 100 грамм): в воде 179 (0 ° C) и 487 (100 ° C), в этаноле 0,9 (20 ° C). Растворим в метаноле. Не растворима в диэтиловом эфире. Плотность 1,5879 г / см 3 (15 ° C). Удельное вращение для D-линии натрия: 66,53 (вода, 35 г / 100 г, 20 ° C). При охлаждении жидким воздухом, после освещения ярким светом кристалл сахарозы фосфоресцирующий. Не проявляет восстановительных свойств — не реагирует с реактивом Толленса и реактивом Фелинга. Не образует открытую форму, поэтому не проявляет свойств альдегидов и кетонов. Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов. Если раствор сахарозы долить до гидроксида меди (II), образуется ярко-синий раствор цукриту меди. Альдегидной группы в сахарозы нет: при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра (I) она не дает «серебряного зеркала», при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I). Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С 12 Н 22 О 11 можно выделить мальтозу и лактозу.

Реакция сахарозы с водой

Если прокипятить раствор сахарозы с несколькими каплями соляной или серной кислоты и нейтрализовать кислоту щелочью, а затем нагреть раствор, то появляются молекулы с альдегидной группы, которые и восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I). Эта реакция показывает, что сахароза при каталитическом воздействии кислоты подвергается гидролизу, в результате чего образуются глюкоза и фруктоза: С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О → С 6 Н 12 O 6 (глюкоза) + С 6 Н 12 O 6 (фруктоза).

Реакция с гидрооксидом меди

В молекуле сахарозы есть несколько гидроксильных групп. Поэтому соединение взаимодействует с гидроксидом меди (II) аналогично глицерина и глюкозе. При добавлении раствора сахарозы к осадку с гидроксидом меди (II) он растворяется, жидкость окрашивается в синий цвет. Но в отличие от глюкозы, сахароза не восстанавливает гидроксид меди (II) до оксида меди (I).

Физические свойства

Чистая сахароза -- бесцветное кристаллическое вещество сладкого вкуса, хорошо растворимое в воде.

Химические свойства

Главным свойством дисахаридов, отличающим их от моносахаридов, является способность к гидролизу в кислой среде (или под действием ферментов в организме):

С 12 Н 22 О 11 +Н2О> С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

Сахароза глюкоза фруктоза

Образовавшуюся в процессе гидролиза глюкозу можно обнаружить реакцией «серебряного зеркала» или при взаимодействии ее с гидроксидом меди (II).

Получение сахарозы

Сахарозу C 12 H 22 O 11 (сахар) получают в основном из сахарной свеклы и сахарного тростника. При производстве сахарозы не происходят химические превращения, ибо она уже имеется в природных продуктах. Ее лишь выделяют из этих продуктов по возможности в более чистом виде.

Процесс выделения сахарозы из сахарной свеклы:

Очищенную сахарную свеклу в механических свеклорезках превращают в тонкую стружку и помещают ее в специальные сосуды -- диффузоры, через которые пропускают горячую воду. В результате из свеклы вымывается почти вся сахароза, но вместе с ней в раствор переходят различные кислоты, белки и красящие вещества, которые требуется отделить от сахарозы.

Образовавшийся в диффузорах раствор обрабатывают известковым молоком.

С 12 Н 22 О 11 +Ca(OH) 2 > С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O

Гидроксид кальция реагирует с содержащимися в растворе кислотами. Так как кальциевые соли большинства органических кислот малорастворимы, то они выпадают в осадок. Сахароза же с гидроксидом кальция образует растворимый сахарат типа алкоголятов - С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O

3. Чтобы разложить образовавшийся сахарат кальция и нейтрализовать избыток гидроксида кальция, через их раствор пропускают оксид углерода (IV). В результате кальций осаждается в виде карбоната:

С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O + 2СО 2 > С 12 Н 22 О 11 + 2CaСO 3 v 2Н 2 О

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

Однако выделить весь сахар из раствора не удается. Остается бурый раствор (меласса), который содержит еще до 50% сахарозы. Мелассу используют для получения лимонной кислоты и некоторых других продуктов.

5. Выделенный сахарный песок обычно имеет желтоватый цвет, так как содержит красящие вещества. Чтобы их отделить, сахарозу вновь растворяют в воде и полученный раствор пропускают через активированный уголь. Затем раствор снова упаривают и подвергают кристаллизации. (см. приложение 2)

Применение сахарозы

Сахароза в основном используется в качестве продукта питания и в кондитерской промышленности. Путем гидролиза из нее получают искусственный мед.

Нахождение в природе и организме человека

Сахароза входит в состав сока сахарной свеклы (16 -- 20%) и сахарного тростника (14 -- 26%). В небольших количествах она содержится вместе с глюкозой в плодах и листьях многих зеленых растений.

Сахар - разговорное название сахарозы. Формула выглядит следующим образом: C12H22O11. В основном сахар добывается из тростника или свеклы. Является важнейшим компонентом питания клеток, незаменим для мозга. является чистейшим углеводом, который обеспечивает физическую и умственную активность. В отличие от крахмала, который тоже является углеводом, быстро перерабатывается и усваивается организмом. Пищеварительный тракт расщепляет сахарозу на простые сахара – глюкозу и фруктозу. Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма.

Физико-химические свойства сахара

Сахароза представляет собой бесцветные кристаллы легко растворимые в воде. Белизна объясняется мелкой фракцией и преломлением света гранями. При температуре от 160°C происходит плавление, с застыванием образуется вязкая полупрозрачная масса именуемая карамелью.
Сахароза имеет сложное молекулярное строение по сравнению с глюкозой. Содержит гидроксильную группу (ОН), что подтверждается толерантностью сахаров к окислению металлов. Альдегиды (спирт лишенный водорода) содержаться во всех классах углеводов, кроме сахарозы. Однако проявляется с глюкозой при расщеплении молекул сахара в пищеварительной системе организма.
Сахароза является важнейшим элементом среди дисахаридов, молекулы которых состоят из двух атомов. В данном случае из глюкозы и фруктозы. В отличие от остальных (лактоза, мальтоза, целлобиоза), сахароза – наиболее углеводистый сахар.

Молярная масса сахарозы 342 г/моль

Полезные свойства сахара

Главным потребителем глюкозы в организме человека являются нейроны головного мозга. Кислород и сахар - основные питательные элементы центральной нервной системы. Глюкоза необходима для метаболизма. Питает сердечно-сосудистую систему.
Как известно, глюкоза способствует выделению эндорфинов (гормоны счастья), которые являются природной защитой от стрессов. Сладкий чай или шоколадка – лучшие помощники на экзаменах или собеседованиях.

Вредные свойства сахара

Вред, наносящий организму сахаром, сложно переоценить. Переизбыток сахара наносит непоправимый урон печени , окутывая ее жировыми прослойками. Точно также фруктоза поступает с сердцем, что приводит к инфарктам, ишемической болезни.
Сахар является питательным веществом не только мозга, но и бактерий. Налет на зубах или в щелях, труднодоступных местах ротовой полости может содержать львиную долю липкого сахара, что является уютной средой для размножения сотен видов патогенной микрофлоры. При увеличении аппетита, ротовые жители берутся за зубную эмаль и дентин, что приводит к кариесу.
Сахар не содержит иных питательных веществ, кроме углеводов. Применять его в чистом виде крайне нежелательно. Излишняя