Свойства и применение сахарозы. Сахароза

Одним из наиболее известных углеводов является сахароза. Ее используют при приготовлении пищевых продуктов, также она содержится в плодах многих растений.

Этот углевод является одним из основных источников энергии в организме, но его избыток может привести к опасным патологиям. Поэтому стоит ознакомиться с его свойствами и особенностями подробнее.

Физические и химические свойства

Сахароза является органическим соединением, образованным из остатков глюкозы и фруктозы. Оно представляет собой дисахарид. Его формула С12Н22О11. Это вещество имеет кристаллическую форму. У него нет цвета. Вкус вещества – сладкий.

Его отличает превосходная растворимость в воде. Также это соединение можно растворить в метаноле и этаноле. Для плавления этого углевода необходима температура от 160 градусов, в результате этого процесса образуется карамель.

Для образования сахарозы необходима реакция отсоединения молекул воды от простых сахаридов. У нее не проявляются альдегидные и кетоновые свойства. При реакции с гидроксидом меди образует сахараты. Основными изомерами являются лактоза и мальтоза.

Анализируя, из чего состоит это вещество, можно назвать первое, чем отличается сахароза от глюкозы — у сахарозы более сложное строение, и глюкоза является одним из ее элементов.

Кроме этого, можно назвать следующие отличия:

1. Больше всего сахарозы находится в свекле или тростнике, именно поэтому ее называют свекловичным либо тростниковым сахаром. Второе название глюкозы – виноградный сахар.
2. Сахарозе присущ более сладкий вкус.
3. Гликемический индекс у глюкозы выше.
4. Организм усваивает глюкозу гораздо быстрее, поскольку она является простым углеводом. Для усвоения сахарозы необходимо предварительное ее расщепление.

Эти свойства являются основными различиями двух веществ, у которых достаточно много сходства. Как различить глюкозу и сахарозу способом попроще? Стоит сравнить их цвет. Сахароза – бесцветное соединение, которому присущ незначительный блеск. Глюкоза тоже является кристаллическим веществом, но его цвет – белый.

Биологическая роль

Человеческий организм неспособен к прямому усвоению сахарозы — для этого необходим гидролиз. Соединение переваривается в тонком кишечнике, где из нее высвобождается фруктоза и глюкоза. Именно они в дальнейшем расщепляются, превращаясь в энергию, необходимую для жизнедеятельности. Можно сказать, что основная функция сахара – энергетическая.

Благодаря этому веществу в организме происходят следующие процессы:

• выделение АТФ;
• поддержание нормы форменных элементов крови;
• функционирование нервных клеток;
• жизнедеятельность мышечной ткани;
• образование гликогена;
• поддержание стабильного количества глюкозы (при планомерном расщеплении сахарозы).

Однако несмотря на наличие полезных свойств, этот углевод считается «пустым», поэтому его чрезмерное потребление может вызвать нарушения в работе организма.

Это означает, что его количество в день не должно быть слишком большим. Оптимально оно должно составлять не больше 10-й части от потребляемых калорий. При этом сюда должна входить не только чистая сахароза, но и та, что входит в другие продукты питания.

Полностью исключать это соединение из рациона не следует, поскольку такие действия тоже чреваты последствиями.

На его нехватку указывают такие неприятные явления, как:

• депрессивные настроения;
• головокружение;
• слабость;
• повышенная утомляемость;
• снижение работоспособности;
• апатия;
• перепады настроения;
• раздражительность;
• мигрени;
• ослабление когнитивных функций;
• выпадение волос;
• ломкость ногтей.

Иногда у организма может наблюдаться повышенная потребность в продукте. Такое случается при активной умственной деятельности, поскольку для прохождения нервных импульсов нужна энергия. Также эта потребность возникает, если организм подвергается токсической нагрузке (сахароза в этом случае становится барьером для защиты клеток печени).

Вред сахара

Злоупотребление этим соединением может быть опасно. Это обусловлено образованием свободных радикалов, что происходит при гидролизе. Из-за них ослабевает иммунная система, что приводит к повышению уязвимости организма.

В связи с этим необходимо ограничивать потребление этого вещества, не допуская его чрезмерного накопления.

Природные источники сахарозы

Чтобы контролировать количество потребляемой сахарозы, надо знать, где содержится данное соединение.

Оно входит во многие продукты питания, также широко и ее распространение в природе.

Очень важно учитывать, в каких растениях содержится компонент – это позволит ограничить его употребление до нужной нормы.

Природным источником большого количества этого углевода в жарких странах является сахарный тростник, а в странах с умеренным климатом — сахарная свекла, канадский клен и береза.

Также много вещества содержится в плодах и ягодах:

• хурме;
• кукурузе;
• винограде;
• ананасах;
• манго;
• абрикосах;
• мандаринах;
• сливах;
• персиках;
• нектаринах;
• моркови;
• дыне;
• клубнике;
• грейпфруте;
• бананах;
• грушах;
• черной смородине;
• яблоках;
• грецких орехах;
• фасоли;
• фисташках;
• помидорах;
• картофеле;
• луке;
• черешне;
• тыкве;
• вишне;
• крыжовнике;
• малине;
• зеленом горошке.

Помимо этого, соединение содержат многие сладости (мороженое, конфеты, выпечка) и отдельные виды сухофруктов.

Особенности производства

Получение сахарозы подразумевает промышленное ее извлечение из сахаросодержащих культур. Чтобы продукт соответствовал нормам ГОСТ, необходимо соблюдение технологии.

Она заключается в выполнении следующих действий:

1. Очищение сахарной свеклы и ее измельчение.
2. Помещение сырья в диффузоры, после чего через них пропускается горячая вода. Это позволяет вымыть из свеклы до 95% сахарозы.
3. Обработка раствора с помощью известкового молока. Благодаря этому осаждаются примеси.
4. Фильтрация и упаривание. Сахар в это время отличается желтоватым цветом из-за красящих веществ.
5. Растворение в воде и очищение раствора с использованием активированного угля.
6. Повторное упаривание, результатом которого и становится получение белого сахара.

После этого вещество кристаллизуют и расфасовывают в упаковки для продажи.

Видеоматериал о производстве сахара:

Область применения

Поскольку у сахарозы немало ценных особенностей, ее широко применяют.

Основными сферами ее использования можно назвать:

Также продукт находит применение в косметологии, сельском хозяйстве, при производстве бытовой химии.

Как сахароза влияет на человеческий организм?

Этот аспект является одним из наиболее важных. Многие люди стремятся понять, стоит ли использовать вещество и средства с его добавлением в повседневной жизни. Информация о наличии у него вредных свойств широко распространилась. Тем не менее нельзя забывать и о положительном влиянии продукта.

Наиболее важное действие соединения – снабжение организма энергией. Благодаря ему все органы и системы могут исправно функционировать, а человек при этом не испытывает утомления. Под влиянием сахарозы активируется нейронная деятельность, повышается способность сопротивления токсическим воздействиям. За счет этого вещества осуществляется деятельность нервов и мускулов.

При недостатке этого продукта самочувствие человека стремительно ухудшается, у него снижается работоспособность и настроение, появляются признаки переутомления.

Нельзя забывать и о возможном негативном воздействии сахара. При его повышенном содержании у человека могут развиться многочисленные патологии.

Среди наиболее вероятных называют:

• сахарный диабет;
• кариес;
• пародонтоз;
• кандидоз;
• воспалительные болезни ротовой полости;
• ожирение;
• зуд в области половых органов.

В связи с этим необходимо следить за количеством потребляемой сахарозы. При этом нужно учитывать потребности организма. В некоторых обстоятельствах необходимость в этом веществе увеличивается, и на это нужно обращать внимание.

Видеоматериал о пользе и вреде сахара:

Также следует помнить об ограничениях. Непереносимость этого соединения – редкое явление. Но если оно обнаружено, то это означает полное исключение данного продукта из рациона.

Еще одним ограничением является сахарный диабет. Можно ли при сахарном диабете употреблять сахарозу – лучше спросить у врача. На это влияют разные особенности: клиническая картина, симптоматика, индивидуальные свойства организма, возраст пациента и пр.

Специалист может полностью запретить употребление сахара, поскольку он увеличивает концентрацию глюкозы, провоцируя ухудшения. Исключением становятся случаи гипогликемии, для нейтрализации которых нередко используют сахарозу или продукты с ее содержанием.

В остальных ситуациях предполагается замена данного соединения подсластителями, не повышающими уровня глюкозы в крови. Иногда запрет на использование этого вещества нестрогий, и диабетику разрешается время от времени употребить желанный продукт.

Сахароза C 12 H 22 O 11 , или свекловичный сахар , тростниковый сахар , в быту просто сахар - дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов - α-глюкозы и β-фруктозы.

Химические свойства сахарозы

Важное химическое свойство сахарозы – способность подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода).

Поскольку связь между остатками моносахаридов в сахарозе образована за счёт обоих гликозидных гидроксилов, она не обладает восстановительными свойствами и не даёт реакции «серебряного зеркала». У сахарозы сохраняются свойства многоатомных спиртов: она образует растворимые в воде сахараты с гидроксидами металлов, в частности, с гидроксидом кальция. Эта реакция используется для выделения и очистки сахарозы на сахарных заводах, о чём мы будем говорить чуть позже.

При нагревании водного раствора сахарозы в присутствии сильных кислот или под действием фермента инвертазы происходит гидролиз этого дисахарида с образованием смеси равных количеств глюкозы и фруктозы. Эта реакция обратна процессу образования сахарозы из моносахаридов:

Полученная смесь называется инвертным сахаром и используется для производства карамели, подслащивания пищевых продуктов, для предотвращения кристаллизации сахарозы, получения искусственного мёда, производства многоатомных спиртов.

Отношение к гидролизу

Гидролиз сахарозы легко проследить с помощью поляриметра, так как раствор сахарозы имеет правое вращение, а образующаяся смесь D- глюкозы и D- фруктозы имеет левое вращение, благодаря превалирующему значению левого вращения D-фруктозы. Следовательно, по мере гидролиза сахарозы величина угла правого вращения постепенно уменьшается, проходит через нулевое значение, и в конце гидролиза раствор, содержащий равные количества глюкозы и фруктозы, приобретает устойчивое левое вращение. В связи с этим гидролизованную сахарозу (смесь глюкозы и фруктозы) называют инвертным сахаром, а сам процесс гидролиза – инверсией (от лат. inversia – переворачивание, перестановка).

Структура мальтозы и целобиозы. Отношение к гидролизу

Мальтоза и крахмал. Состав, строение и свойства. Отношение к гидролизу

Физические свойства

Мальтоза легко растворима в воде, имеет сладкий вкус. Молекулярная масса мальтозы - 342,32. Температура плавления мальтозы - 108 (безводная).

Химические свойства

Мальтоза является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу.

При кипячении мальтозы с разбавленной кислотой и при действии фермента мальтоза гидролизуется (образуются две молекулы глюкозы C 6 H 12 O 6).

Крахма́л (C 6 H 10 O 5) n полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света прифотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.

Это химическое соединение, соответствующее формуле C 12 H 22 O 11 , и представляющее собой естественный дисахарид, состоящий из глюкозы и фруктозы. В просторечье сахарозу обычно называется сахаром. Как правило, сахароза изготавливается из сахарной свеклы, либо из сахарного тростника. Также она производится из сока канадского сахарного клена или из сока кокосовой пальмы. При этом ее название соответствует типу сырья, из которого была произведена: тростниковый сахар, кленовый сахар, свекольный. Сахароза хорошо растворима в воде и нерастворима в спирте.

Продукты богатые сахарозой:

Указано ориентировочное количество в 100 г продукта

Суточная потребность в сахарозе

Суточная масса сахарозы не должна превышать 1/10 всех поступающих килокалорий. В среднем, это составляет около 60-80 граммов в сутки. Данное количество энергии расходуется на жизнеобеспечение нервных клеток, поперечно-полосатой мускулатуры, а также на поддержание форменных элементов крови.

Потребность в сахарозе возрастает:

• Если человек занимается активной мозговой деятельностью. При этом выделяемая энергия расходуется на обеспечение нормального прохождения сигнала по цепи аксон-дендрит.
• Если организм подвергся воздействию токсических веществ (в данном случае сахароза оказывает барьерную функцию, защищая печень образующимися парными серными и глюкуроновыми кислотами).

Потребность в сахарозе снижается:

• Если наблюдается предрасположенность к диабетическим проявлениям, а также уже выявлен сахарный диабет . В данном случае сахар требуется заменить такими аналогами, как манит, ксилит и сорбит.
• Избыточный вес и ожирение также является противопоказанием к увлечению сахаром и сахаросодержащими продуктами, поскольку неизрасходованный сахар может преобразовываться в жировые отложения.

Усваиваемость сахарозы

В организме сахароза распадается на глюкозу и фруктозу, которая в свою очередь также преобразуется в глюкозу. Несмотря на то, что сахароза является химически инертным веществом, она способна активизировать мыслительную деятельность мозга. При этом немаловажным плюсом в ее употреблении является тот факт, что усваивается она организмом только на 20%. Остальные 80% покидают организм практически в неизмененном виде. Благодаря данному свойству сахарозы, она реже приводит к сахарному диабету, чем глюкоза и фруктоза, употребляемые в чистом виде.

Полезные свойства сахарозы и ее влияние на организм

Сахароза обеспечивает наш организм необходимой ему энергией. Защищает печень от токсических веществ, активизирует мозговую деятельность. Именно поэтому сахароза является одним из самых важных веществ, содержащихся в продуктах питания.

Признаки нехватки сахарозы в организме

Если Вас преследует апатия, депрессия, раздражительность; наблюдается нехватка сил и энергии, это может быть первым сигналом недостатка в организме сахара. Если в ближайшее время не нормализовать употребление сахарозы, состояние может ухудшиться. К имеющимся симптомам могут подключиться такие неприятные для любого человека проблемы, как повышенная потеря волос, а также общее нервное истощение.

Признаки избытка сахарозы в организме

• Излишняя полнота. Если человек употребляет избыточное количество сахара, сахароза обычно преобразуется в жировую ткань. Тело становится рыхлым, тучным, а также возникают признаки апатии.
• Кариес . Дело в том, что сахароза является хорошей питательной средой для различного вида бактерий. А они, в процессе своей жизнедеятельности выделяют кислоту, которая и разрушает эмаль и дентин зуба.
• Пародонтоз и другие воспалительные заболевания ротовой полости. Данные патологии также вызываются большим количеством вредных бактерий в ротовой полости, размножающихся под воздействием сахара.
• Кандидоз и зуд половых органов. Причина все та же.
• Существует риск развития диабета. Резкие колебания веса, жажда, усталость, повышенное мочеиспускание, зуд тела, плохо заживающие ранки, расплывчатое зрение – это повод как можно скорее показаться эндокринологу.

Сахароза и здоровье

Для того чтобы наш организм оставался постоянно в тонусе, а процессы, происходящие в нем, не доставляли нам неприятности, необходимо наладить режим употребления сладостей. Благодаря этому, организм сможет получать достаточное количество энергии, но при этом не будет подвергаться риску, связанному с переизбытком сладостей.

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

Сахароза C12H22O11, или свекловичный сахар, тростниковый сахар, в быту просто сахар - дисахарид, состоящий из двух моносахаридов - α-глюкозы и β-фруктозы.

Сахароза является весьма распространённым в природе дисахаридом, она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно велико содержание сахарозы в сахарной свёкле и сахарном тростнике, которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.

Бесцветные моноклинные кристаллы. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.

Молекулярная масса 342,3 а.е.м.

Вкус сладковатый. Растворимость (грамм на 100 грамм): в воде 179 (0°C) и 487 (100°C), в этаноле 0,9 (20°C). Малорастворима в метаноле. Не растворима в диэтиловом эфире

Плотность 1,5879 г/см3

При охлаждении жидким воздухом, после освещения ярким светом кристаллы сахарозы фосфоресцируют

Не проявляет восстанавливающих свойств - не реагирует с реактивом Толленса и реактивом Фелинга.

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

Если прокипятить раствор сахарозы с несколькими каплями соляной или серной кислоты и нейтрализовать кислоту щелочью, а после этого нагреть раствор, то появляются молекулы с альдегидными группами, которые и восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I). Эта реакция показывает, что сахароза при каталитическом действии кислоты подвергается гидролизу, в результате чего образуются глюкоза и фруктоза:

С12Н22О11 + Н2О → С6Н12O6 + С6Н12O6

Природные и антропогенные источники

Содержится в сахарном тростнике, сахарной свекле (до 28% сухого вещества), соках растений и плодах (например, берёзы, клёна, дыни и моркови). Источник получения сахарозы - из свеклы или из тростника определяют по соотношению содержания стабильных изотопов углерода 12C и 13C. Сахарная свекла имеет C3-механизм усвоения углекислого газа (через фосфоглицериновую кислоту) и предпочтительно поглощает изотоп 12C; сахарный тростник имеет C4-механизм поглощения углекислого газа (через щавелевоуксусную кислоту) и предпочтительно поглощает изотоп 13C.