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.

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:

Больше всего сахарозы находится в свекле или тростнике, именно поэтому ее называют свекловичным либо тростниковым сахаром. Второе название глюкозы – виноградный сахар.
Сахарозе присущ более сладкий вкус.
Гликемический индекс у глюкозы выше.
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:

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

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 представляет собой органическое соединение. Основными источниками сахарозы являются растения хлорофиллоносной группы, сахарный тростник, свекла и маис. Согласно мнению многих ученых содержится сахароза практически во всех растениях и играет чрезвычайно важную роль в жизни каждого человека.

Сахарозу относят к категории дисахаридов. Под воздействием ферментов или же кислот она распадается на фруктозу и глюкозу, составляющей части большинства полисахаридов. Основным и наиболее распространенным источником такого вещества, как сахароза, является непосредственно сахар, который продается практически в любом магазине.

Основные свойства сахарозы

Сахароза представляет собой кристаллическую массу без цвета, которые легко растворяются в воде.

Для того чтобы сахароза начала плавится необходимо наличие температуры как минимум 160 градусов.

Как только расплавленная сахароза застывает, она образует прозрачную массу или же другими словами карамель.

Основные физические и химические свойства сахарозы:

Является основным видом дисахарида.
Не имеет отношения к альдегидам.
Во время нагревания отсутствует эффект «появления зеркала», а также не образуется оксид меди.
Если закипятить раствор сахарозы с добавлением нескольких капель хлороводородной или серной кислоты, после этого нейтрализовать ее с помощью щелочи и нагреть раствор, наблюдается появление осадка красного цвета.

Одним из способов использования сахарозы является ее нагревание в комбинации с водой и кислой средой. В условиях наличия фермента инвертазы или как вариант кислот сильного действия наблюдается гидролиз соединении. Результатом является производство инертного сахара. Данный инертный сахар используется в сочетании со многими продуктами питания, производства меда искусственного происхождения, во избежание кристаллизации углеводов, создания карамелизированной патоки и многоатомных спиртов.

Влияние сахарозы на организм

Несмотря на то, что в чистом виде сахароза не усваивается, следует сказать, что она является источником полноценного запаса энергии для организма.

При недостатке этого элемента нормальное эффективное функционирование органов человека обеспечивается.

К примеру, сахароза существенно улучшает защитные функции печени, мозговую деятельность, а также обеспечивает рост защитных свойств организма от проникновения токсических веществ.

Нервные клетки, а также некоторые части мускулатуры также получают часть полезных веществ от сахарозы.

В случае наличия дефицита сахарозы организм человека проявляет следующие недостатки:

упадок жизненных сил и отсутствие достаточного количества энергии;
наличие апатии и раздражительности;
депрессивное состояние.

Кроме этого может наблюдаться головокружение, выпадение волос и нервное истощение.

Избыток сахарозы, также как и ее недостаток, может привести к серьезным последствиям, а именно:

появлению ;
появлению зуда в области половых органов;
возникновению заболевания кандидоза;
воспалительным процессам в ротовой полости, в том числе пародонтозу и кариесу;

Помимо этого избыток сахарозы в организме приводит к появлению избыточного веса.

Сахароза и ее вред

Помимо положительных качеств, в некоторых случаях использование сахарозы имеет негативное воздействие на организм.

Когда сахароза разделяется на глюкозу и сахарозу, наблюдается формирование свободных радикалов.

Как правило, они блокируют действие антител, направленных на защиту.

Таким образом, организм становится уязвимым к воздействию внешних факторов.

Негативное воздействие сахарозы на организм наблюдается в:

Нарушении минерального обмена веществ.
Нарушении функционирования инсулярного аппарата поджелудочной, вызывая возникновение таких патологий, как диабет, преддиабет и метаболический синдром).Снижении активности функциональности энзимов.
Уменьшении количества таких полезных веществ, как медь, хром и различные витамины категории группы В. Таким образом, повышается риск возникновения следующих заболеваний: склероз, тромбоз, инфаркт и нарушение функционирования кровеносной системы.
Нарушении усвоения различных полезных веществ в организме.
Повышении уровня кислотности в организме.
Росте риска заболеваний, связанных с язвой.
Повышении риска возникновения .
Появлении сонливости и повышения систолического давления.
В некоторых случаях провоцируется возникновение аллергических реакций.
Нарушении белковых и, в некоторых случаях, генетических структур.
Появлении токсикоза в период беременности.

Дополнительно негативное влияние сахарозы проявляется в ухудшении состояния кожных покровов, волос и ногтей.

Сравнение сахарозы и сахара

Если говорить о разнице между этими двумя продуктами, следует сказать, что если сахар является продуктом, полученным в процессе промышленного использования сахарозы, непосредственно сама сахароза является чистым продуктом натурального происхождения. Во многих случаях данные термины считаются синонимами.

Теоретически сахарозу можно использовать в качестве заменителя для сахара. Но следует помнить о том, что усвоение непосредственно сахарозы более продолжительный и сложный процесс. Таким образом, можно сделать вывод, что сахароза не является сахарозаместителем.

Сахарозависимость является серьезной проблемой для многих людей. В связи с этим ученные предусмотрели наличие различных эквивалентов, которые являются относительно безопасными для организма. К примеру, есть такое лекарство, как Фитпарад, который считается одним из наиболее эффективных и безопасных по своему применению препаратов, используемых в качестве сахарозаменителя.

Основными преимуществами использования именно этого препарата являются отсутствие привкуса горечи, наличие сладости, одинаковой по сравнению с сахаром, а также соответствующий вид. Основная польза от использования этого препарата заключается в наличии смеси соответствующих подсластителей, которые имеют натуральное происхождение. Дополнительным плюсом является сохранение естественных свойств, которые не теряются даже в случае наличия термической обработки.

Как видно из определения сахароза – это вещество, которое по сравнению с моносахаридами, имеет две основных составляющих.

Вода и реакция в результате ее соединения с сахарозой не имеют особо положительного воздействия на организм. В качестве лекарства эта комбинация не может использоваться однозначно, при этом основным отличием сахарозы от натурального сахара является более значительная концентрация первого.

Чтобы уменьшить вред сахарозы необходимо:

использовать натуральные сладости вместо белого сахара;
исключить большое количество глюкозы в качестве принимаемых продуктов питания;
следить за содержанием используемых продуктов на наличие белого сахара и крахмальной патоки;
использовать в случае необходимости антиоксиданты, которые нейтрализую действие свободных радикалов;
своевременно принимать пищу и выпивать достаточное количество воды;

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.