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 - С 12 Н 22 О 11 .

Взаимодействие сахарозы с водой (гидролиз)

С 12 Н 22 О 11 + Н 2 O → С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

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.

Фруктоза - СН 2 - СН - СН - СН -С - СН 2 .

Глюкоза - СН 2 (ОН) -(СНОН) 4 -СОН.

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.

Свойства сахарозы:

1. Это самый главный дисахарид.
2. Не относится к альдегидам.
3. При нагреве с Ag 2 O (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 С 12 Н 22 О 11 , нужно выделить такие:

• молочный сахар ();
• солодовый сахар (мальтоза).

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:

• упадок сил;
• нехватка энергии;
• апатия;
• раздражительность;
• депрессия.

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

Высокий уровень сахарозы тоже очень опасен:

1. зуд половых органов;
2. кандидоз;
3. воспалительные процессы в ротовой полости;
4. пародонтоз;
5. избыточный вес;
6. кариес.

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.

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.

Проблемы:

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

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:

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 (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:

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

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

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.

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.