Экспериментальная часть

Экспериментальная часть. Искусственные подсластители за последние 5-8 лет получили в России широкое применение, а доля пищевых продуктов с подсластителями за последние 15 лет выросла на 30 . Активный рост данного рынка связан с преимуществами этого продукта, в первую очередь с тем, что он обладает значительно более высоким коэффициентом сладости, чем сахар.

Искусственные подсластители, как правило, низкокалорийны, что расширяет область их использования в пищевой промышленности. Кроме того, употребление таких заменителей сахара не вызывает кариеса, что обуславливает их широкое применение при производстве фармацевтических препаратов.

Благодаря высокой сладости искусственные подсластители добавляются в продукцию в значительно меньших объемах, чем сахар. Таким образом, их использование дает производителям огромное преимущество, так как по вкусовым качествам продукция, изготовленная на основе искусственных заменителей сахара, не уступает продуктам, подслащенным сахаром, при этом снижаются расходы на транспортировку и хранение и ускоряются технологические процессы производства. Искусственные подсластители широко применяются в производстве жевательной резинки, зубной пасты, йогуртов, мороженого, творожных продуктов, кондитерских и хлебобулочных изделий, соков, безалкогольных, слабоалкогольных и крепких алкогольных напитков, а также при консервации фруктов.

Искусственные подсластители, как правило, не содержат углеводы, поэтому они безопасны для диабетиков, снижают калорийность продуктов, одновременно усиливая и дополняя их вкусовые качества. Необходимо отметить и недостатки этого продукта. При чрезмерном потреблении некоторых видов искусственных заменителей сахара могут возникнуть опасные для здоровья последствия, поэтому на их использование требуется специальное разрешение.

Кроме того, сладость искусственных заменителей сахара варьируется и зависит от окружающей температуры и других факторов. Интенсивные подсластители применяются в производстве молочных продуктов йогуртов, мороженого, творожных продуктов и т.п хлебобулочных изделий, печенья, жевательной резинки, майонезов, кетчупов, соков, сухих, безалкогольных, слабоалкогольных и крепких напитков, при консервировании фруктов и овощей, то есть везде, где используют сахар. За последние 15 лет доля пищевых продуктов с подсластителями возросла на 27 . В технологическом процессе различают интенсивные подсластители двух типов первичные и вторичные.

К первичным базовым относятся индивидуальные подсластители сахарин, аспартам, цикламат, ацесульфам, сукралоза. Сахароза свекловичный, тростниковый сахар. Очень распространен в природе.

Получается из сахарной свеклы содержание до 28 от сухого вещества и сахарного тростника. Является невосстанавливающим сахаром, так как и кислородный мостик образован с участием обеих гликозидных гидроксильных групп Рис. 5. Молекула сахарозы При гидролизе образует глюкозу и фруктозу. Фруктоза находится в сахарозе в фуранозной форме. В свободном состоянии она имеет пиранозную форму. При гидролизе сахарозы, обладающей правым вращением, знак вращения меняется, так как образующаяся фруктоза значительно сильнее вращает влево, чем глюкоза вправо.

Это явление называется инверсией, а полученная смесь - инвертным сахаром искусственный мед. Катализаторами инверсии являются ферменты и кислоты. К вторичным подсластителям относятся смеси первичных. Как правило, все смеси готовятся на основе высококачественного сахарина, цикломата и аспартама. При смешении возможно проявление как количественного, так и качественного синергетического эффекта. Количественный синергизм - это взаимное усиление сладости различных заменителей сахара.

Качественный синергизм проявляется в улучшении вкуса при использовании нескольких заменителей сахара вместо одного. Например, сладость ацесульфама чувствуется мгновенно, но недолго сладость аспартама чувствуется не сразу, но держится долго. Меняя соотношение обоих веществ в смеси, ее вкус можно максимально приблизить к вкусу сахара. Однако, смешивая их непосредственно на предприятии, изготовителям пищевой продукции не всегда особенно при использовании сахарина и цикламатов удается избавиться от неприятного привкуса и достичь оптимального соотношения между сладостью, ценой и технологическими характеристиками.

Поэтому производители продуктов питания во всем мире, как правило, предпочитают покупать готовые смеси заменителей сахара, в которых эти проблемы уже решены. Популярность сахарозаменителей растет быстрыми темпами. В настоящее время количество людей, пользующихся заменителями сахара, возрастает ежегодно на 5-6 . Глюкоза применяется не только в качестве заменителя сахара, но и как улучшитель вкуса и товарного вида пищевых продуктов.

В кондитерской промышленности глюкозу употребляют для изготовления мягких конфет, пралине, десертных сортов шоколада, вафель, тортов, диетических и других изделий. Так как глюкоза не маскирует аромата и вкуса, она широко используется при производстве фруктовых консервов, замороженных фруктов, мороженого, алкогольных и безалкогольных напитков. Применение глюкозы в хлебопечении улучшает условия брожения, способствует образованию красивой золотисто-коричневой корки, равномерной пористости и хорошего вкуса.

Кристаллическую глюкозу целесообразно использовать для питания больных, раненых, выздоравливающих и людей, работающих с большими перегрузками. В последние десятилетия большое распространение получило производство глюкозно-фруктозных сиропов ГФС . Получаемая при этом глюкоза частично превращается затем во фруктозу, при этом может достигаться разное соотношение глюкозы и фруктозы.

Теоретически первоначальный выход глюкозы составляет 97 частей на 100 частей крахмала. Техническую глюкозу вырабатывают в небольших количествах кислотным гидролизом низкокачественного картофельного, кукурузного или другого зернового крахмала, предназначенного для технических целей. Если взять раствор, содержащий сахарозу и глюкозу в соотношении 10 1, то путем сгущения его и последующего быстрого охлаждения можно получить белоснежную массу - помадный сахар.

При высушивании этой массы получают порошкообразный помадный сахар, состоящий из мелких кристаллов сахарозы и инвертного сахара. При смешивании порошкообразного сахара с водой образуется паста. Помадный сахар находит всё большее распространение в кондитерской промышленности при производстве шоколада, начинок для мягких конфет и пр. Фруктоза фруктовый сахар является самой сладкой представительницей природных сахаров, сладость её составляет 1,73. Поскольку растворы фруктозы оказывают левовращающее действие на поляризованный свет, её еще называют левулезой.

При обмене веществ в организме человека фруктоза, наряду с сахарозой, является источником энергии. По калорийности равная сахарозе, фруктоза эффективно усваивается человеческим организмом и может быть использована диабетиками в качестве ежедневного компонента пищи в пределах 0,5-1 г на 1 кг массы человека за исключением крайне редко встречающихся случаев наследственной невосприимчивости к фруктозе. Применение фруктозы больными сахарным диабетом позволяет снизить дозы принимаемого ими инсулина.

Исследования показали полезность фруктозы для здоровых людей в проявлении тонизирующего эффекта, а также для людей, имеющих большую физическую нагрузку. После приёма фруктозы при физической нагрузке потеря мышечного гликогена источника энергии для организма наполовину меньше, чем после глюкозы. Поэтому продукты с фруктозой имеют большую популярность среди спортсменов, водителей автомобилей и т.д. Хорошо влияет на метаболизм расщепление алкоголя.

В мире насчитывается более 20 предприятий по производству фруктозы, из них большинство размещены в Европе и в Китае. Мировое производство кристаллической фруктозы составляет около 150 тыс. т в год. Благодаря повышенной по сравнению с сахарозой степенью сладости фруктозу используют в кондитерской промышленности, при приготовлении продуктов детского питания, при изготовлении ряда медицинских препаратов. Гигроскопичность фруктозы позволила рекомендовать её при изготовлении хлебобулочных изделий предохраняет их от быстрого очерствения, при приготовлении соков, варенья, десертов, так как фруктоза лучше других сахаров способна подчеркивать собственный аромат плодов, фруктов и ягод. Однако гигроскопичность фруктозы приводит к повышенным требованиям к упаковочным материалам для продуктов, содержащих фруктозу.

В отдельных случаях её присутствие может усилить горький вкус низкокачественного кофе, компонентов какао. Прежде относительно чистую фруктозу выделяли довольно сложным путем из инулина - полисахарида растительного происхождения, которого достаточно много содержится в земляной груше топинамбуре и в клубнях георгина.

В настоящее время сырьем для получения фруктозы служит любой сахарный раствор с высоким содержанием фруктозы, особенно глюкозно-фруктозные сиропы ГФС , получаемые гидролизом крахмалсодержащего сырья. Еще в середине прошлого столетия предпринимались попытки получения кристаллической фруктозы непосредственно из сахарозы, но далее лабораторных опытов это не пошло. Получение фруктозы путем гидролиза сахарозы в промышленных масштабах стало возможным благодаря применению ионнообменной технологии, разработанной финской фирмой Суомен Сокери. В зависимости от технологической схемы для получения 1 кг кристаллической фруктозы по этому методу необходимо 2,1 или 1,5 кг сахарозы.

Важным свойством фруктозы является её синергическая способность в смеси с другими синтетическим заменителями сахара подсластителями создавать заменителей сахара высокой степени сладости синергия - комбинированное воздействие нескольких веществ, характеризующееся тем, что превышает действие, оказываемое каждым компонентом в отдельности. Например, сладость смеси из 99,7 фруктозы и 0,3 сахарина в 3-4 раза выше сладости сахарозы.

Сладость смеси из трети фруктозы и двух третей сахарозы равна сладости фруктозы, что позволяет уменьшать расход сахарозы при приготовлении различных продуктов. На основе фруктозы получают различные патоки, искусственный мед, начинки, напитки, мороженое, консервы.

Создана смесь фруктозы и витамина С - фруктовит, 40 г которого заменяют почти 70 г сахарозы. Итак, в ходе эксперимента мы выяснили, что фруктоза - это изомер глюкозы, содержится вместе с глюкозой в сладких плодах и меде. Она слаще глюкозы и сахарозы. Из гексоз наибольшее значение имеют глюкоза виноградный сахар и фруктоза фруктовый сахар. Глюкоза - представитель альдоз, фруктоза - кетоз. Глюкоза и фруктоза - изомеры имеют одну и ту же молекулярную формулу, но различное строение. Молекулы глюкозы Обычно для изображения изомеров моноз используют проекционные формулы Фишера.

Этот метод позволяет представить различное положение атомов водорода и гидроксильных групп в пространстве относительно углеродной цепи. Молекулы глюкозы и фруктозы при таком изображении имеют следующий вид Рис. 6. Молекулы глюкозы и фруктозы Физические свойства фруктозы Фруктоза образует безводные кристаллы в виде игл, температура плавления 102-105 С. Молекулярный вес 180,16 удельный вес 1,60 г см3 калорийная ценность примерно та же, что и у других сахаров, т.е. около 4 ккал на 1 г. Фруктозе свойственна некоторая гигроскопичность.

Концентрированные растворы фруктозы сохраняют влагу. Мы выяснили, что фруктоза легко растворима в воде и спирте. При 20 С насыщенный раствор фруктозы имеет концентрацию в 78,9 , насыщенный раствор сахарозы - 67,1 , а насыщенный раствор глюкозы - только 47,2 . Фруктоза имеет левовращающее влияние на поляризованный свет откуда одно из названий левулоза удельное вращение - 930. Вязкость растворов фруктозы ниже вязкости растворов сахарозы и глюкозы. Химические свойства фруктозы С химической точки зрения фруктоза ведет себя в принципе, как нормальный редуцирующий сахар.

Типичная реакция с аминогруппами, известная под названием реакции Майяра, протекает сравнительно активно. Фруктоза, подобно глюкозе, преобразуется при нагревании с кислотами. Органолептические свойства фруктозы В зависимости от условий, фруктоза может быть Вв 1,5 -1,8 раз слаще сахарозы.

В слабокислотном растворе, при температуре ниже 100 С, фруктоза почти в два раза слаще сахарозы. В более теплом растворе разница меньше, примерно 1,2. Относительная сладость разных сладких веществ Фруктоза 120-175 Сахароза, ксилит 100 Глюкоза 70 Сорбит 50-60 Маннит 40-50 Мальтоза 30 Лактоза 15 Так как фруктоза имеет еще приятный сладкий вкус, при ее применении количество необходимого сахара можно понизить на 30-50 . Это имеет решающее значение, когда речь идет о разных диетических и малокалорийных изделиях, при изготовлении которых фруктозой можно заменить искусственные сладкие вещества, часто оказывающие, по данным исследователей, отрицательное влияние на здоровье.

Фруктоза обладает свойствами усиления определенных ароматов, в частности ягод и фруктов. По вкусу фруктоза не отличается от обыкновенного сахара и не имеет какого-либо привкуса. Свойства фруктозы в пищевых продуктах Напитки.

Сахар добавляют в напитки лишь в целях подслащивания. Поэтому сахарозу в них можно легко заменить другими средствами подслащивания. Установлено, что особенно на так называемую относительную сладость фруктозы влияют кислота и температура напитка, а также употребляемая концентрация сахара. В слабокислых напитках сладость фруктозы сильнее, чем сладость того же количества сахарозы, а в кислых напитках значительной разницы не наблюдается. Фруктоза слаще в высоких концентрациях, чем в низких. В горячие напитки фруктозы надо добавлять больше, чем сахарозы, поскольку степень сладости фруктозы снижается при повышении температуры раствора.

Смеси фруктозы и сахарина, а также фруктозы и цикламата, можно успешно применять в качестве малокалорийных подслащивающих средств. Когда лимонный прохладительный напиток подслащивается смесью фруктозы и сорбита, получается напиток, в котором не ощущается горький привкус сахарина. Калорийность такого напитка на 65 ниже калорийности сахарного напитка.

В напитках - кола требуется меньше смеси фруктозы и сахарина, для того, чтобы достичь той же степени сладости, что отмечается в напитке, содержащем 10 сахарозы. Такие напитки может включить в свою диету и больным сахарным диабетом. Идеальной считается смесь из сладких веществ половина которой состоит из калорийных средств подслащивания, а половина из синтетических. Хлебобулочные изделия. Влияние фруктозы на качественные свойства разнообразных кексов исследовано многими авторами.

Если фруктозу добавляют в тесто в том же количестве, что и сахарозу, кекс на фруктозе всегда получается меньше по объему, чем кекс на сахарозе. Температура остудневания крахмала имеет большое значение в строении кекса. По строению лучший кекс получается, когда температура остудневания крахмала равняется 87,5-92С. В этом случае кекс содержит 56 сахарозы и 68 фруктозы. Разнообразное влияние разных сахаров следует учесть при применении традиционных рецептов в изготовлении хлебобулочных изделий на основе новых подслащивающих средств.

Самая значительная разница, однако, наблюдается в цвете кекс на фруктозе более румянится. Если кекс на фруктозе выпекают при той же температуре, как и кекс на сахарозе, его следует вынуть из духовки раньше, чтобы он не подгорел. Хорошо выпеченный кекс на фруктозе всегда получается более румяным, чем кекс на сахарозе. Хотя степень сладости фруктозы в водных растворах гораздо сильнее, чем сахарозы, в кексах разницы в сладости не наблюдается.

В печенье сладость сахарозы выше, чем сладость фруктозы. Это объясняется активным участием фруктозы в реакции Майяра и потерей некоторой доли сладости. Печенье отличается также по своему строению. Для печенья на фруктозе характерна некоторая вязкость, а печенье на сахарозе по строению рассыпчатое. Упакованное в полиэтиленовую пленку печенье на фруктозе сохраняется влажным и мягким в течение нескольких недель, поскольку фруктоза обладает выраженной гигроскопичностью. При выпечке с дрожжами фруктоза ведет себя как сахароза, поскольку дрожжи способны использовать фруктозу как и сахарозу в качестве источника энергии.

Варенье и джем. При изготовлении клубничного варенья фруктоза ведет себя почти как сахароза. Однако при хранении цвет варенья на фруктозе, ухудшается быстрее. Строение джема на фруктозе и сахарозе одинаковое. С помощью фруктозы, однако, можно получить более крепкий джем, поскольку фруктозе свойственно укреплять смесь с повышением ее концентрации, а сахароза достигнет максимальной прочности при концентрации 60 сахара.

Мороженое. Сахар оказывает большое влияние и на строение, и на плавление мороженого. Чем больше сахара, тем ниже падает точка плавления. На плавление мороженого влияет также молекулярный вес употребляемого сахара, и вследствие этого фруктоза М 180 снижает точку плавления больше, чем сахароза М 342 . Мороженое на фруктозе по строению и вкусу не отличается от мороженого на сахарозе. После трехмесячного хранения при температуре -25 С плавление мороженого на фруктозе можно было считать удовлетворительным, в то время как плавление мороженого на сахарозе не отвечало требованиям.

Йогурт. Установлено, что в йогурте фруктоза слаще сахарозы. В общем вкус йогурта на фруктозе свежее и лучше, чем на сахарозе и даже улучшается во время хранения. Строение и качество их одинаковы. Полученные результаты подтверждают, что самая лучшая область применения фруктозы - слабокислые холодные продукты, содержание сахара в которых не очень высокое.

Шоколад и сладости. Поскольку фруктоза обладает антикариогенными свойствами, ее стоит применять именно в сладостях. В этих продуктах возможно заменить сахарозу или жидкий сахар фруктозой. При изготовлении шоколада на фруктозе приходится сталкиваться с трудностями, в связи с большей гигроскопичностью фруктозы и ее свойством реагировать с другими веществами. Кристаллы фруктозы легче крошатся в порошок, чем кристаллы сахарозы. Гигроскопичность фруктозы приводит к тому, что ее кристаллы, имеют тенденцию к агломерации.

При вальцировании шоколадной массы следует соблюдать определенную температуру 40 С , избежать агломерации кристаллов. Химические реакции фруктозы с другими веществами часто осуществляются при процессе вальцирования. Процесс следует выполнять как можно быстрее, чтобы фруктоза не успела впитать в себя влагу и, чтобы кристаллы не соединились. Формула глюкозы C6H12O6. Глюкоза - моносахарид, одна из восьми изомерных альдогексоз. Молярная масса 180 г моль. Глюкоза в виде D-формы декстоза, виноградный сахар является самым распространённым углеводом.

D-глюкоза обычно её называют просто глюкозой встречается в свободном виде и в виде олигосахаридов тростниковый сахар, молочный сахар, полисахаридов крахмал, гликоген, целлюлоза, декстран, гликозидов и других производных. В свободном виде D-глюкоза содержится в плодах, цветах и других органах растений, а также в животных тканях в крови, мозгу и др D-глюкоза является важнейшим источником энергии в организмах животных и микроорганизмов.

Как и другие моносахариды D-глюкоза образует несколько форм. Кристаллическая D-глюкоза получена в 2-х формах a -D-глюкоза и b -D-глюкоза. a - D-глюкоза tпл 146 С a D 112,2 в воде, кристаллизируется из воды в виде моногидрата с tпл 83 С. b -D-глюкоза Получают кристаллизацией D-глюкозы из пиридина и некоторых других растворов. tпл 148-150 С, a D 18,9 в воде. В водном растворе устанавливается равновесие между несколькими взаимопревращающимися формами D- глюкозы a - и b -пиранозными, a - и b - фуранозными, открытой альдегидной и гидратной формой.

В равновесной системе в воде a D 52,7 . L-глюкоза L-глюкоза получена синтетически, восстановлением лактона L -глюконовой кислоты. a -L-глюкоза - кристаллы tпл 142-143 С a D - 95,5 в воде и - 51,4 равновесная система в воде. Химические свойства L- глюкозы такие же, как у D-глюкозы. Нахождение в природе. В особом виде глюкоза содержится почти во всех органах зелёных растений. Особенно её много в виноградном соке, поэтому глюкозу иногда называют виноградным сахаром.

Мёд в основном состоит из смеси глюкозы с фруктозой. В организме человека глюкоза содержится в мышцах, в крови 0.1 - 0.12 и служит основным источником энергии для клеток и тканей организма. Повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработки гормона поджелудочной железы - инсулина, уменьшающего содержание этого углевода в крови. Химическая энергия питательных веществ, поступающих в организм, заключена в ковалентных связях между атомами.

В глюкозе количество потенциальной энергии составляет 2800 кДж на 1 моль то есть на 180 грамм. Получение. Глюкоза может быть получена гидролизом природных веществ, в состав которых она входит. В производстве её получают гидролизом картофельного и кукурузного крахмала кислотами. H2SO4, t C6H10O5 n nH2O ѕ ѕ nC6H12O6 Полные синтезы глюкозы, осуществлённые, исходя из диброма кролеина, а также из глицеринового альдегида и диоксиацетона, имеют лишь теоретический интерес.

В природе глюкоза наряду с другими углеводами образуется в результате реакции фотосинтеза хлорофилл 6CO2 6H2O ѕ ѕ ѕ C6H12O6 6O2-Q В процессе этой реакции аккумулируется энергия Солнца. Применение. Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям в результате которых образуется диоксид углерода и вода, при это выделяется энергия согласно итоговому уравнению C6H12O6 6O2 ѕ 6H2O 6CO2 2800 кДж Этот процесс протекает ступенчато, и поэтому энергия выделяется медленно.

Глюкоза также участвует во втором этапе энергетического обмена животной клетки расщепление глюкозы. Суммарное уравнение выглядит так C6H12O6 2H3PO4 2АДФ ѕ 2C3H6O3 2АТФ 2H2O Так как глюкоза легко усваивается организмом, её используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства при явлениях сердечной слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих и противошоковых жидкостей. Широко применяют глюкозу в кондитерском деле изготовление мармелада, карамели, пряников и т.д в текстильной промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и гликоновых кислот, для синтеза ряда производных сахаров и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы.

Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как и при силосовании кормов. Если подвергаемая силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению.

На практике используется также спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива. Физические свойства. Глюкоза - бесцветное кристаллическое вещество со сладким вкусом, хорошо растворимое в воде. Из водного раствора она выделяется в виде кристаллогидрата C6H12O6 H2O. По сравнению со свекловичным сахаром она менее сладкая. Химические свойства. Глюкоза обладает химическими свойствами, характерными для спиртов и альдегидов.

Кроме того, она обладает и некоторыми специфическими свойствами Свойства, обусловленные наличием в молекуле гидроксильных групп альдегидной группы 1. Реагирует с карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров пять гидроксильных групп глюкозы вступают в реакцию с кислотами . 2. Реагирует с оксидом серебра I в аммиачном растворе реакция серебряного зеркала CH2OH CHOH 4-COH Ag2O CH2OH CHOH 4-CO2H 2AgЇ Глюкоза способна подвергаться брожению а спиртовое брожение C6H12O6 2CH3-CH2OH CO2 б молочнокислое брожение C6H12O6 2CH3-CHOH-COOH молочная кислота 1. Как многоатомный спирт реагирует с гидроксидом меди II c образованием алкоголята меди II 2. Окисляется гидроксидом меди II с выпадением красного осадка. Под действием восстановителей превращается в шестиатомный спирт в маслянокислое брожение C6H12O6 C3H7COOH 2H2 2CO2 масляная кислота D-глюкоза даёт общие реакции на альдозы, она является восстанавливающим сахаром, образует ряд производных за счёт альдегидной группы фенилгидразон, n-бромфенилгидразон и др Озазон глюкозы идентичен озанону маннозы, которая является эпимером глюкозы, и озазону фруктозы.

При восстановлении глюкозы образуется шестиатомный спирт сорбит при окислении альдегидной группы глюкозы - одноосновная D- глюконовая кислота, при дальнейшем окислении - двухосновная D-сахарная кислота.

При окислении только вторичной спиртовой группы глюкозы при условии защиты альдегидной группы образуется D-глюкуроновая кислота.

Образование D-глюкуроновой кислоты из D-глюкозы может происходить при действии ферментов оксидаз или дегидрогеназ глюкозы. При пиролизе D-глюкозы образуются гликозаны a -гликозан и левоглюкозан b -глюкозан. Далее рассмотрим 1 Строение глюкозы и фруктозы и их реакции их 2 Общие формулы глюкозоподобных веществ и стереохимические отношения 3 Описание триоз, пентоз и гексоз - глюкозы, фруктозы 4 Синтез Э. Фишера глюкозы, фруктозы и их оптических антиподов и i-изомеров. Глюкоза и фруктоза одновременно возникают из тростникового сахара при его инверсии, а именно, например, при кипячении раствора его с слабой серной кислотой C11H22O11 Н2О с6h12o6 С6Н12O6. Происходит гидролиз частица тростникового сахара, присоединяя частицу воды, распадается на частицу глюкозы и частицу фруктозы.

Все природные глюкозоподобные вещества могут быть получены при гидролизе более сложных соединений, находящихся преимущественно в растениях, например тростникового сахара, крахмала, клетчатки, различных камедей, или гумми и т. п. потому глюкозы называются моносахаридами, а вещества, из которых они получаются при инверсии - бисахаридами, трисахаридами и т. д. Глюкозы называют также сахаромонозами и просто сахарами, а тростниковый сахар служит представителем сахаробиоз.

Формулы глюкозы и фруктозы в обычном структурном смысле таковы I. CH2 OH . СН ОН 4 .СОН II. СН 2 ОН . СН ОН 3.СО.СН 2 ОН . Глюкозы есть альдегид, а фруктоза - кетон предельного, шестиатомного спирта с нормальным углеродным ядром.

Следующие превращения побудили принять эти формулы а глюкозы и фруктоза присоединяют водород при действии амальгамы натрия на водные растворы их, превращаясь в предельные шестиатомные спирты С 6 Н 14 О 6. б глюкозы и фруктоза присоединяют цианистый водород CNH реакция Килиани, образуя нитрилы C7H13O6N эти переводятся затем в одноосновные гексаоксикислоты, которые при нагревании с концентрированной йодисто-водородной кислотой и с красным фосфором превращаются в гептиловые кислоты из глюкозы получается нормальная гептиловая кислота СН 3.СН 2.СН 2.СH 2.СН 2.СН 2.СО 2H, а из фруктозы - бутилметилуксусная СН 3.СН2.СН2.СН2 .СН СО2Н .СН3. в глюкозы и фруктоза с фенилгидразином, а также и с гидроксиламином и анилином, вступают во взаимодействие по одному типу, образуя фенилгидразиды, оксимы и анилиды.

Реакция с фенилгидразином выражается так C6H12O6 N2H3.С6H5 C6H12O5 N2 H.С 6H5 H2O. Остаток фенилгидразина встает на место альдегидного или кетонного кислорода получающиеся при этом фенилгидразиды, так называемые гидразоны глюкозы и фруктозы, изомерны, что и показывают следующие формулы СН 2 ОН . СН ОН 4.С N 2H.C6H5 H C12H18O5N2 СH 2 ОН . СН ОН 3.С N 2 H.С 6H5 .СН 2 ОН C 12H18O5N2. При избытке фенилгидразина и при нагревании происходит следующая реакция С 6 Н 12 О 5 N2 H .С 6 Н 5 N2H3.С 6H5 C6H10O4 N2 H.С 6 Н 5 2 H2O H2. Из образовавшегося в первый момент гидразона получается так называемый озазон глюкозы или фруктозы, С 11H22O4N4, вода и водород последний по мере течения реакции действует на избыток фенилгидразина, превращая его в аммиак и анилин N2 Н 3.С 6 Н 5 Н 2 NH3 C6H3.NH2. Озазон получается один и тот же и из глюкозы, и из фруктозы из этого следует, так как положение остатка фенилгидразина в обоих гидразонах определенное, что второй остаток фенилгидразина при образовании озазона из глюкозы соединяется со вторым углеродом форм. I , соседним с альдегидной группой, а при образовании из фруктозы - с первым форм. II , соответствующим углероду в альдегидной группе глюкозы CH2 OH . CH OH 3.C N2H.C6H3 .C N2H.C6H5 H. Озазоны играют большую роль при изучении сахаров, для характеристики их и при выделении из смесей, потому что они хорошо кристаллизуются, в виде желтых иголочек, и мало растворимы гидразоны иногда также удобны для этого.

Образование озазонов, при чем происходят еще аммиак и анилин, можно считать самой характерной реакцией глюкозоподобных веществ все другие реакции их, кроме способности разлагаться на спирт и СО 2 при брожении, свойственны веществам самых разнообразных функций к тому же способность бродить под влиянием дрожжей обнаруживают далеко не все моносахариды.

С дымящей соляной кислотой озазон реагирует так C18H22O4N4 2H2 O 2НCl C 6H10O6 2HCl. N2H3.C6H5. Получается так называемый озон в растворе и хлористо-водородный фенилгидразин в осадке оба остатка фенилгидразина в озазоне заменились двумя кислородами СН 2 ОН . СН ОН 3.СО.СОН Оцон есть альдегидокетоноспирт. Оцоны важны при изучении сахаров тем, что при восстановлении цинковая пыль и серная кислота они переходят в сахар C6H10O6 H2 C6H12O6 в данном случае восстановление приводит к фруктозе.

Таким образом глюкозу через оцон можно превратить в фруктозу.

Такой же переход можно сделать через изоглюкозамин Вещество изомерное с глюкозамином, получаемым из хитина в оболочке омаров при нагревании с крепкой соляной кислотой глюкозанин с фенилгидразином дает озазон глюкозы, а с азотистой кислотой - правовращающую глюкозы, которая не однако способна бродить Тиманн, получающийся при восстановлении озазона, потому что изоглюкозамин с азотистой кислотой распадается на азот и фруктозу C6H1O5.NH2 HNO2 C6H12O6 N2 H2O. г Способность глюкозы и фруктозы восстановляться в спирты и образовать нитрилы и гидразоны объясняется присутствием в них альдегидного Только неспособность окрашивать фуксиносернистую кислоту говорит за отсутствие в глюкозы альдегидной группы но пока вообще неизвестно, как к этому реагенту относятся другие оксиальдегиды или кетонного кислорода при образовании озазонов имеет значение уже спиртовая группа спиртовая натура глюкозы сказывается в их способности соединяться с основаниями, давать щелочные и щелочноземельные алкоголяты.

Присутствие пяти спиртовых группировок дает им возможность образовать пятизамещенные эфиры с кислотами С6Н12О6 5R ОН С6Н7R5О6 5Н2О, где R означает кислотный радикал. д Способность восстановлять Фелингову жидкость, т. е. окись меди в щелочном растворе, объясняется одновременным присутствием спиртовой и кетонной или альдегидной группировок.

Таким образом структурные формулы глюкозы и фруктозы можно считать доказанными.

В природе существуют и получены синтетически еще многие вещества, обладающие свойствами глюкозы. Структурные формулы, им отвечающие, следующие А. СН 2 ОН . СН ОН n. СНО, В. СН 2 ОН . СН ОН n-1.СО.СН 2 ОН . При n 4 формула А превращается в формулу глюкозы, а В - в формулу фруктозы.

Величина n получила в настоящее время значение 1, 2 и т. д. до 7 включительно.

А выражает строение альдоз, а В - кетоз эти названия произошли от слов альдегид, кетон. При n 1 в частице заключается три атома углерода, при n 2 - четыре и т. д. общие названия образующихся таким образом групп соединений следующие триозы, тетрозы, пентозы, гексозы сюда относится глюкозы и фруктоза, гептозы, октозы и нонозы. Гексозы глюкозы виноградный сахар или декстроза в природе очень распространена. Она находится, частью в свободном виде, частью в соединении с другими моносахаридами, а также в виде глюкозидов, в меде, во многих плодах, в соке некоторых растений и корней, в зернах, клубнях и, наконец, в моче диабетиков, из которой кристаллизуется, в соединении с хлористым натрием, в виде С6Н12О6 2.NaCl. H2O. Обыкновенно получают глюкозу из крахмала или тростникового сахара, удобно также пользоваться молочным сахаром. 25 раствор тростникового сахара нагревают до 50 - 55 с 2 - 3 прессованных дрожжей часа 2 - 3 происходит инверсия.

При сгущении в пустоте из раствора получается кристаллическая масса ее промывают разбавленным спиртом, уд. в. 0,830, и остаток растворяют в том же спирте из раствора кристаллизуется затем глюкозу, которую нужно еще раз перекристаллизовать из метилового спирта.

Водный спирт, промывавший глюкозу, содержит фруктозу, которая и может быть выделена из него см. ниже. Если инверсия произведена при помощи кипячения с серной кислотой что хуже, чем с дрожжами, то нужно прежде всего удалить эту баритом, а затем поступать так же, как выше. Удобно инвертировать также спиртовым раствором хлористого водорода при 45 - 50 . При фабричном приготовлении пользуются крахмалом, который при полной инверсии дает только одну глюкозу так как полной инверсии при кипячении со слабой серной кислотой достигнуть здесь нельзя, то такая глюкозам не представляет собой чистого продукта.

Из молочного сахара при инверсии получается глюкоза с галактозой см. ниже выпаренный раствор дает кристаллическую смесь, из которой глюкоза извлекается, метиловым спиртом.

Глюкоза кристаллизуется из крепкого спирта и из водного раствора при 30 - 35 при специальном производстве в виде кристаллической пыли или призмочек состава C6H12O6 температура плавления 146 при обыкновенной температуре из водного раствора кристаллизуется гидрат C6H12O6 H2O, температура плавления около 80 . Сладкий вкус глюкоза - слабее, чем тростникового сахара. Водный раствор вращает п. п. вправо б D 52,6 . Свежеприготовленный раствор проявляет оптическую деятельность почти вдвое сильнее это - явление биротации нагревание раствора или продолжительное стояние его при обыкновенной температуре уничтожает биротацию если раствор приготовлен из расплавленной и охлажденной затем до обыкновенной температуры глюкоза, биротации не замечается.

При нагревании до 170 , глюкоза, теряя воду, переходит в так называемый глюкозан, С6Н12О6 - Н2О С6Н10О5, аморфное вещество, которое в водном растворе снова переходит в глюкозу.

Глюконовая кислота 2 при n 4 , лактон которой C6H10O6 плавится при 130 - 135 и вращает п. п. вправо б D 68,2 в виде лактонокислоты плавится при 130 - 132 а вращает вправо, б D 225 сахарная кислота 3 при редукции глюкозы получается шестиатомный спирт сорбит Meunier, стереоизомер маннита сорбит при окислении дает снова глюкозу Vincent и Delachanal. Гидразон глюкозы, бесцветные иглы, плавится при 144 - 145 озазон, желтые иглы, плавятся при 204 - 205 . Фруктоза левулоза встречается в меде и во многих плодах образуется при окислении маннита хамелеоном или воздухом в присутствии платиновой черни вместе с маннозой Горуп Безанец, который назвал полученную смесь маннитозой. Для получения чистой фруктозы обыкновенно пользуются инулином, который при кипячении с слабой серной кислотой, и даже просто водного раствора, целиком переходит в фруктозу.

При испарении водного раствора в пустоте над серной кислотой получается сироп, который, после промывания абсолютным спиртом, превращается в кристаллическую массу фруктоза плавится при 95 и начинает разлагаться при 100 . Из спиртового раствора, получающегося при обработке инвертированного тростникового сахара на глюкозу, фруктоза может быть выделена посредством порошка гашеной извести, с которой она образует труднорастворимое соединение С6Н12О6.Са ОН 2 последнее, после промывки, разлагают щавелевой кислотой или углекислотой.

Фруктоза слаще глюкозу, бродит труднее ее, восстановляет Фелингову жидкость слабее вращает п. п. влево величина вращения сильно меняется с температурой б D 0 - 108,5 , б D 20 - 95,7 этим пользуются для определения количества фруктозы в смесях с другими сахарами, потому что последние не обнаруживают такой изменчивости от температуры.

Фруктоза, вращающая влево, получается из d-глюкозы. и d -маннита и при восстановлении дает d- маннит вместе с d -сорбитом она принадлежит к группе d -соединений, а потому Э. Фишер называет ее d -фруктозой, что противоречит направлению ее оптической деятельности фруктозу можно считать производным сахаром от d- глюкозы, а также от d- маннозы, а все производные необходимо обозначать значком исходного сахара оптическая деятельность и других производных альдоз нередко обратна по направлению с оптическою деятельностью исходной альдозы это имеет место при озазонах, анилидах и пр. Быть может, удобно было бы считать альдозы вообще основными сахарами, а кетозы производными.

Фруктоза, как выше показано, есть кетоза другая встречающаяся в природе кетоза - сорбиноза.

Сорбиноза Шейблер, раньше называлась сорбином получается из ягод рябины Sorbus она обладает очень сладким вкусом, хорошо кристаллизуется в виде ромбических плотных кристаллов состава С6Н12О6 1 2Н2О вращает п. п. влево, б D - 43,4 по всем реакциям это одна из глюкоз, но не бродит. Ее должно считать стереоизомером d -фруктозы. При восстановлении дает сорбит, который при окислении дает Г. Озазон плавится при 164 . В последние десятилетия в качестве заменителей сахара широко используются крахмальные сиропы и патоки.

Путем ферментативного гидролиза крахмал в крахмалосодержащем сырье картофель, кукуруза, пшеница, сорго, ячмень, рис и т.д. постадийно превращается вначале в глюкозу, а затем в смесь глюкозы и фруктозы. Процесс может быть прекращен на разных стадиях и поэтому можно получать глюкозно-фруктозные сиропы ГФС с различным соотношением глюкозы и фруктозы. При содержании в сиропе 42 фруктозы - получается обычный ГФС, при повышении содержания фруктозы до 55-60 - обогащенный, или ОГФС сироп 2-го поколения, высокофруктозный сироп 3-го поколения содержит 90-95 фруктозы.

В связи с тем, что такой сироп слаще сахара, он за рубежом постепенно вытесняет последний при применении в кондитерской, хлебопекарной и других отраслях пищевой промышленности, при производстве напитков. Мировой опыт показывает, что ГФС может заменить сахар в кондитерских изделиях - около 20 , в производстве мороженого - около 50 , при выработке хлебобулочных изделий, плодоовощных консервов, безалкогольных напитков и виноградных вин, сгущенного молока - до 100 . Так, кукурузные сиропы с высоким содержанием фруктозы можно использовать при производстве пшеничного хлеба, при этом хлеб дольше не черствеет и не отличается от обычно приготовленного по вкусу, однородности и цвету мякиша.

При использовании ГФС долго сохраняется свежесть кондитерских изделий, в частности, мягких конфет, помады, зефира. При внесении в соки с мякотью 3-7 ГФС повышается биологическая ценность соков при снижении расхода сахара на их производство.

Применение высокофруктозного сиропа при производстве хлебобулочных изделий, сухих круп и приправ к салатам способствует снижению калорийности этих продуктов. Высокая сладость и растворимость ГФС 3-го поколения позволяет получать ароматизированные концентрированные сиропы с более высоким коэффициентом разбавления, что повышает выход продукта, стойкость его при хранении и уменьшает стоимость транспортировки. Глюкозно-фруктозные сиропы можно получать и из отходов переработки плодов и овощей, особенно эффективным сырьем служат виноградные выжимки, содержащие значительное количество сахаров - 9-11 . Путем экстракции и последующей концентрации можно получать ГФС, обогащенные биологически активными веществами, в том числе витаминами тиамином и рибофлавином.

Таблица 1. Химический состав глюкозного сиропа ГС , полученного из зернового сырья. Показатель Массовая доля к абс. сухому веществу, Глюкоза 94,62 Олигосахариды 2,66 Белок 1,13 Жир 0,75 Зола 0,51 Витамины, мг кг тиамин B1 2,72 рибофлавин B2 16,18 никотиновая кислота РР 4,25 токоферол Е 3,74 Мальтозная и глюкозно-мальтозная патоки являются новыми видами сахаристых продуктов из крахмала.

Благодаря низкому содержанию глюкозы, мальтозная патока не кристаллизуется в процессе хранения, она малогигроскопична, что важно для кондитерской промышленности, так как требует меньшего количества добавляемого сахара. Мальтозная патока отвечает требованиям, предъявляемым к заменителям сахара при производстве продуктов детского питания, так как сахароза и глюкоза могут являться аллергенами.

Низкоосахаренная патока широко применяется при производстве замороженных молочных изделий, мармеладов, а высокоосахаренная - в кондитерской, консервной и других отраслях. Мальтозная и глюкозно-мальтозная патоки содержат большое количество сбраживаемых сахаров соответственно до 65 и свыше 70 , что позволяет широко применять их в пивоварении, оказывая при этом положительное влияние на вкус и вязкость пива. Глюкозно-мальтозная патока отличается наибольшей сладостью и наименьшей вязкостью, что позволяет вырабатывать её с высоким содержанием сухих веществ до 83,5 , при этом она не кристаллизуется в процессе хранения.

Содержание глюкозы в ней не превышает 38 , что позволяет применять её в качестве заменителя сахарозы в виноделии, хлебопечении, консервировании, при производстве напитков и т.д. Кроме того, глюкозно-мальтозную патоку можно использовать как готовый продукт для приготовления в домашних условиях вин, варенья, плодово-ягодных консервов, кваса, выпечки и пр. Что касается сладости смесей.

Уровень сладости смеси, состоящей из двух заменителей сахара, часто оказывается выше или ниже уровня, вычисленного путем алгебраического сложения индивидуальной выраженности сладости каждого из этих заменителей сахара. Функция между выраженностью сладости и концентрацией не является линейной. Хорошим психофизическим методом для измерения выраженности сладости является оценка величины S kcn где S - выраженность сладости k - константа пропорциональности с - молярность n - экспонента Значение n составляло приблизительно 1.3 для всех исследованных сахаров и менее 1.00 для сахарина и цикламата.

Экспонента n является показателем степени повышения сладости с увеличением концентрации, а значение k-показателем относительной сладости сахаров. Приведем сравнение выраженности сладости нескольких заменителей сахара в концентрации 1,0 M по Московицу сахароза - 3,20 фруктоза - 2,05 лактоза - 1,45 глюкоза - 1,00 маннит - 0.80 рибоза - 0.68 сорбит -0.53 глицерин - 0.37. Если смешать растворы двух разных концентраций сахара и если их экспонента n 2, то St k C1 С2 2 St kC12 kC22 2C1C2 С другой стороны, если бы индивидуальная сладость рассчитывалась и слагалась алгебраически, то результат был бы следующим S1 kCi2 S2 kC22 St kCi2 kCi2 Таким образом, ложное допущение о возможности простого суммирования приводит к тому, что общая сладость оказывается ниже фактической, которая отражена в значении 2С1С2. Алгебраическое суммирование всегда приводит к ложному синергизму, если экспоненты заменителей сахара превышают единицу.

Поскольку математическое выражение для смесей вкусовых качеств отличается сложностью, приближенное значение можно получить в том случае, если концентрацию одного из заменителей сахара привести в соответствие с концентрацией второго, а затем использовать сумму двух концентраций одного и того же подсластителя для определения эквивалентной сладости.

Многие исследователи преобразовывают свои сахара в концентрации глюкозы с эквивалентной сладостью. Все рассмотренные выше случаи основывались на допущении, что оба подсластителя взаимодействуют с одними и теми же рецепторными участками.

Электрофизиологические эксперименты показали, что это не всегда верно и что существует много других рецепторных участков сладости. В некоторых случаях истинный синергизм может иметь место при условии, что два разных подсластителя не конкурируют за один и тот же рецепторный участок. Однако максимальная сладость, которую можно достичь, в два раза ниже выраженности сладости, продуцируемой самой сладкой из двух выбранных молекул в смеси.

Таким образом, синергизм вкусовых качеств в смесях может способствовать повышению сладости пищи, но смеси сахаров не могут стать новым эффективным подсластителем, который мог бы заменить, например, сахарин. Теперь, что касается аспартама. Аспартам - это низкокалорийный подсластитель приблизительно в 200 раз слаще сахара. Он усваивается организмом, но благодаря высокому коэффициенту сладости, используемое количество аспартама настолько незначительно, что его можно считать фактически свободным от калорий.

Состоит из двух аминокислот - аспарагиновой кислоты и фенилаланина, являющихся строительными кирпичиками белка. Аминокислоты, входящие в состав аспартама, имеются в природе в большинстве протеиносодержащих продуктов, включая мясо, молочные продукты и овощи. Метаболизм При пищеварении аспартам распадается на фенилаланин, аспарагиновую кислоту и небольшое количество метанола.

Метанол находится в естественном виде в организме человека и во многих продуктах. Его количество в аспартаме незначительно по сравнению с тем, которое находится в продуктах. Например, томатный сок содержит в шесть раз больше метанола по сравнению с такой же порцией напитка, подслащенного аспартамом. Свойства По вкусу очень близок к сахару. Усиливает и подчеркивает аромат натуральных фруктов, в особенности цитрусовых.

Можно снизить количество калорий в напитках и продуктах за счет замены сахара аспартамом. Крошечное количество аспартама с 1 10 калории дает тот же самый уровень сладости как чайная ложка сахара с 16 калориями. Не вызывает кариеса зубов. Аспартам используют для подслащивания различных продуктов, напитков и в качестве столового подсластителя. В настоящее время его применяют в следующих широко известных продуктах - газированные напитки - соки - пудинги, наполнители для тортов, желе - десерты и подливки - столовые подсластители таблетки и порошки - жевательные резинки - фруктовые соки - пастила - замороженные десерты - йогурты - джемы, мармелады - фармацевтика - горячий шоколад - завтраки из зерновых - кондитерские изделия - сухие напитки - мультивитамины - освежители рта Аспартам является самой тщательно изученной пищевой добавкой, используемой в пищевых продуктах. Аспартам безопасен и одобрен для употребления в пищу диабетикам, беременным женщинам, кормящим матерям и детям.

Аспартам был изучен и объявлен безопасным такими влиятельными организациями, как Европейская комиссия по продуктам питания SCF , Объединенная экспертная комиссия по пищевым добавкам JECFA Всемирной организации здравоохранения WHO , Управление по контролю за пищевыми продуктами и лекарствами в США FDA , а также многими контролирующими организациями в более чем 90 стран по всему миру. Допустимая дневная доза ADI для аспартама была установлена в 40 мг на килограмм веса тела человека JECFA .Данная норма ADI также одобрена и принята Минздравом Украины.

Ни Аспартам, ни его компоненты не накапливаются в организме.

Белковые аминокислоты также как белки выделяют 4Ккал на 1г. Но, учитывая высокую сладоинтенсивность Аспартама, 16200 раз слаще сахара, калорийность Аспартама можно считать ничтожной. Аспартам имеет вкус, аналогичный сахару. Усиливает вкус аромат цитрусовых и других фруктов. При всех его замечательных свойствах у аспартама есть два недостатка он не обладает хорошей растворимостью и не выдерживает высокой температуры.

Это усложняет процесс приготовления напитков и ограничивает использование аспартама в таких областях как хлебопекарная и другие виды пищевой промышленности, где технологически требуется повышение температуры. Растворимость аспартама приблизительно 1 , и она увеличивается с повышением температуры, достигая примерно 5 при предельной 60 С . Распадаясь, аспартам остается совершенно безвредным.

При продолжительном воздействии температуры выше 60 С компоненты аспартама разделяются, теряется часть сладости. Поэтому в некоторых рецептах его можно применять только на последних стадиях приготовления. Аспартам можно использовать при моментальной пастеризации, при быстром охлаждении. Максимальная устойчивость 25 С достигается при рН 4.2. Индивидуально Аспартам в основном применяется для подслащивания пищевых продуктов, например мороженного или кремов, которые не требуют тепловой обработки, а также продуктов лечебного назначения. Для того чтобы охарактеризовать качество сладости аспартама, он был сопоставлен с сахаром и другими сахаристыми веществами.

В результате этого, в отличие от других сахаристых веществ с высокой сладостью, сладость аспартама ближе всего к сладости сахара. При использовании смеси Аспартам Ацесульфам нужно учитывать, что в напитках Аспартам лишь ограниченно стабилен. Поэтому иногда целесообразно, смесить соотношение заменителей сахара в сторону избытка Ацесульфама. 4.