Κατά την τεχνολογική επεξεργασία των προϊόντων διατροφής, τα σάκχαρα μπορούν να υποστούν όξινη και ενζυματική υδρόλυση.
Υδρόλυση οξέος.Η υδρόλυση των δισακχαριτών λαμβάνει χώρα κατά την παρασκευή γλυκών πιάτων (ζελέ, κομπόστες, ψήσιμο μήλων), καθώς και κατά την παρασκευή φοντάν ζαχαροπλαστικής. Η υδρόλυση της σακχαρόζης γίνεται σε οξινισμένο υδάτινο περιβάλλον. Η σακχαρόζη συνδέει ένα μόριο νερού και διασπάται σε ίσες ποσότητες γλυκόζης και φρουκτόζης:
C12 H22 O11 C6 H12 O6 + C6 H12 O6
υδρόλυση φρουκτόζης γλυκόζης
Η διαδικασία ονομάζεται αναστροφή και το ισομοριακό μείγμα μονοσακχαριτών ονομάζεται ιμβερτοποιημένο σάκχαρο. Το ιμβερτοποιημένο σάκχαρο έχει συγκεκριμένες ιδιότητες:
1. Ενισχύει τη γλυκύτητα των προϊόντων σε διαλύματα ζάχαρης χαμηλής συγκέντρωσης.
2. Προστατεύει τα συμπυκνωμένα διαλύματα σακχαρόζης από κρυστάλλωση (ζαχαροποίηση). Για αυτό ευθύνεται η φρουκτόζη, η οποία κατέχει την πρώτη θέση μεταξύ των σακχάρων ως προς τη γλυκύτητα και είναι πολύ υγροσκοπική.
Η ικανότητα αναστροφής των οξέων δεν είναι η ίδια. Το μεγαλύτερο είναι για το οξαλικό οξύ, το μικρότερο για το ξύδι. Την ενδιάμεση θέση καταλαμβάνουν το λεμόνι και το μήλο (10-15 φορές λιγότερο από το οξαλικό). Πρέπει να σημειωθεί ότι το οξαλικό οξύ είναι δηλητήριο και δεν χρησιμοποιείται στη μαγειρική πρακτική. Αλλά μιλάμε για αυτό γιατί περιέχεται στον κυτταρικό χυμό των λαχανικών και των φρούτων
μαζί με κιτρικό και μηλικό οξύ.
Ο ρυθμός της αντίδρασης υδρόλυσης σακχαρόζης είναι ανάλογος με τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου στο μέσο και ο βαθμός αναστροφής της σακχαρόζης εξαρτάται από τον τύπο του οξέος, τη συγκέντρωσή του και τη διάρκεια της έκθεσης στη θερμότητα. Στην πράξη, αυτό έχει σημασία κατά την οργάνωση τεχνολογική διαδικασία. Για παράδειγμα, μαγειρική κομπόστα από καλοκαιρινές ποικιλίες μήλων. Συνιστάται πρώτα να βράσετε το σιρόπι με την προσθήκη κιτρικού οξέος και στη συνέχεια να βάλετε τα έτοιμα μήλα σε αυτό, να βράσουν και να κρυώσουν.
Ενζυματική υδρόλυσηΗ σακχαρόζη και η μαλτόζη εμφανίζονται κατά τη ζύμωση της ζύμης μαγιάς και στην αρχή των προϊόντων ψησίματος από αυτήν, την παραγωγή μπύρας, κβας, κρασιού κ.λπ. Η μαλτόζη σχηματίζεται από τη δράση αμυλολυτικών ενζύμων στο άμυλο. Η σακχαρόζη και η μαλτόζη που υπάρχουν στη ζύμη υδρολύονται από ένζυμα ζύμης για να σχηματίσουν το ιμβερτοποιημένο σάαρ. Η γλυκόζη και η φρουκτόζη που συσσωρεύονται στη διαδικασία από το ενζυματικό σύμπλεγμα της ζύμης υφίστανται βαθιά διάσπαση με το σχηματισμό αιθανόλης και διοξειδίου του άνθρακα. Η ζύμωση γαλακτικού οξέος μπορεί επίσης να συμβεί με τη συμμετοχή βακτηρίων γαλακτικού οξέος. Το pH της ζύμης μετατοπίζεται στην όξινη πλευρά.
Σακχαρόζη C12H22O11, ή ζάχαρη από τεύτλα, ζάχαρη από ζαχαροκάλαμο, στην καθημερινή ζωή είναι απλώς ζάχαρη - ένας δισακχαρίτης από την ομάδα των ολιγοσακχαριτών, που αποτελείται από δύο μονοσακχαρίτες - α-γλυκόζη και β-φρουκτόζη.
Χημικές ιδιότητες της σακχαρόζης
Μια σημαντική χημική ιδιότητα της σακχαρόζης είναι η ικανότητά της να υφίσταται υδρόλυση (όταν θερμαίνεται παρουσία ιόντων υδρογόνου).
Δεδομένου ότι ο δεσμός μεταξύ των υπολειμμάτων μονοσακχαρίτη στη σακχαρόζη σχηματίζεται και από τα δύο γλυκοσιδικά υδροξύλια, δεν έχει αποκαταστατικές ιδιότητεςκαι δεν δίνει αντίδραση «ασημένιου καθρέφτη». Η σακχαρόζη διατηρεί τις ιδιότητές της πολυϋδρικές αλκοόλες: Σχηματίζει υδατοδιαλυτούς σακχαρίτες με υδροξείδια μετάλλων, ιδιαίτερα υδροξείδιο του ασβεστίου. Αυτή η αντίδραση χρησιμοποιείται για την απομόνωση και τον καθαρισμό της σακχαρόζης σε εργοστάσια ζάχαρης, για τα οποία θα μιλήσουμε λίγο αργότερα.
Όταν θερμαίνεται ένα υδατικό διάλυμα σακχαρόζης παρουσία ισχυρά οξέαή υπό τη δράση ενός ενζύμου αναστρέφωσυμβαίνει υδρόλυσηαυτός ο δισακχαρίτης για να σχηματίσει ένα μείγμα ίσων ποσοτήτων γλυκόζης και φρουκτόζης. Αυτή η αντίδραση είναι η αντίστροφη της διαδικασίας σχηματισμού σακχαρόζης από μονοσακχαρίτες:
Το μείγμα που προκύπτει ονομάζεται ιμβερτοποιημένη ζάχαρηκαι χρησιμοποιείται για την παραγωγή καραμέλας, τη γλυκαντική τροφή, την πρόληψη της κρυστάλλωσης της σακχαρόζης, την παραγωγή τεχνητού μελιού και την παραγωγή πολυυδρικών αλκοολών.
Σχέση με την υδρόλυση
Η υδρόλυση της σακχαρόζης είναι εύκολο να παρακολουθηθεί χρησιμοποιώντας ένα πολωόμετρο, καθώς το διάλυμα σακχαρόζης έχει σωστή περιστροφή και το προκύπτον μείγμα ΡΕ-γλυκόζη και ΡΕ-Η φρουκτόζη έχει μια περιστροφή προς τα αριστερά λόγω της κυρίαρχης περιστροφής της D-φρουκτόζης προς τα αριστερά. Κατά συνέπεια, καθώς η σακχαρόζη υδρολύεται, η γωνία ορθής περιστροφής σταδιακά μειώνεται, περνώντας από μηδενική τιμήκαι στο τέλος της υδρόλυσης, ένα διάλυμα που περιέχει ίσες ποσότητες γλυκόζης και φρουκτόζης αποκτά σταθερή περιστροφή προς τα αριστερά. Από αυτή την άποψη, η υδρολυμένη σακχαρόζη (ένα μείγμα γλυκόζης και φρουκτόζης) ονομάζεται ιμβερτοποιημένο σάκχαρο και η ίδια η διαδικασία υδρόλυσης ονομάζεται αναστροφή (από το λατινικό inversia - αναστροφή, αναδιάταξη).
Δομή μαλτόζης και σελοβιόζης. Σχέση με την υδρόλυση
Μαλτόζη και άμυλο. Σύνθεση, δομή και ιδιότητες. Σχέση με την υδρόλυση
Η μαλτόζη είναι εύκολα διαλυτή στο νερό και έχει γλυκιά γεύση. Το μοριακό βάρος της μαλτόζης είναι 342,32. Το σημείο τήξης της μαλτόζης είναι 108 (άνυδρο).
Χημικές ιδιότητες
Η μαλτόζη είναι ένα αναγωγικό σάκχαρο επειδή έχει μια μη υποκατεστημένη υδροξυλική ομάδα ημιακετάλης.
Με βρασμό μαλτόζης με αραιό οξύ και υπό τη δράση ενός ενζύμου μαλτόζηυδρολύεται (σχηματίζονται δύο μόρια γλυκόζης C 6 H 12 O 6).
Αμυλο (ντο 6 H 10 Ο 5) n πολυσακχαρίτες αμυλόζης και αμυλοπηκτίνης, το μονομερές των οποίων είναι η άλφα-γλυκόζη. Το άμυλο, που συντίθεται από διαφορετικά φυτά σε χλωροπλάστες υπό την επίδραση του φωτός κατά τη φωτοσύνθεση, διαφέρει κάπως στη δομή των κόκκων, τον βαθμό πολυμερισμού των μορίων, τη δομή των αλυσίδων πολυμερών και τις φυσικοχημικές ιδιότητες.
Η αντίδραση υδρόλυσης της σακχαρόζης προχωρά με το σχηματισμό γλυκόζης και φρουκτόζης:
C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 (124)
σακχαρόζη γλυκόζη φρουκτόζη
γλυκόζη φρουκτόζη
Η αντίδραση είναι διμοριακή. Δεδομένου ότι η μοριακή συγκέντρωση του νερού σε ένα υδατικό διάλυμα είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από αυτή της σακχαρόζης, η μεταβολή του κατά τη διάρκεια της αντίδρασης θα είναι ασήμαντη σε σύγκριση με τη μεταβολή στη συγκέντρωση της σακχαρόζης. Επομένως, ο ρυθμός της αντίδρασης υδρόλυσης σακχαρόζης θα είναι ανάλογος σχεδόν μόνο με τη μοριακή συγκέντρωση της σακχαρόζης και η κινητική εξίσωση της αντίδρασης θα είναι η εξίσωση αντίδρασης πρώτης τάξης.
Ας υποδηλώσουμε:
ένα– μοριακή συγκέντρωση σακχαρόζης στο αντιδρών μίγμα τη στιγμή t = 0, mol/dm 3;
Χ– μοριακή συγκέντρωση γλυκόζης ή φρουκτόζης σε επόμενα χρονικά σημεία t, mol/dm 3 .
Τότε η κινητική εξίσωση της αντίδρασης είναι:
,
(125)
Οπου κ – σταθερά ταχύτητας αντίδρασης, s -1;
t – χρόνος αντίδρασης, s.
Η αντίδραση υδρόλυσης της σακχαρόζης σε ένα υδατικό διάλυμα πρακτικά δεν συμβαίνει. Καταλύεται από ιόντα υδρογόνου με την προσθήκη διαλύματος ισχυρού ανόργανου οξέος σε διάλυμα σακχαρόζης. Η αντίδραση είναι πολύ βολική για μελέτη, αφού η ίδια η σακχαρόζη και τα προϊόντα υδρόλυσης έχουν ασύμμετρο άτομο άνθρακα και είναι οπτικά ενεργά. Επομένως, είναι εύκολο να παρακολουθήσετε την πρόοδο αυτής της αντίδρασης χρησιμοποιώντας τη συσκευή - πολόμετρο(ή σακχαρόμετρο), η αρχή λειτουργίας του οποίου βασίζεται στη χρήση πολωμένου φωτός.
1 Πόλωση ακτινοβολίας
Η ακτινοβολία που έχει μήκος κύματος από 350 έως 900 nm (ορατή περιοχή του φάσματος) ονομάζεται φως.
Όταν διαδίδεται ένα κύμα φωτός, το διάνυσμα έντασης ηλεκτρομαγνητικού πεδίου συνήθως ταλαντώνεται σε όλες τις πιθανές κατευθύνσεις κάθετες στη γραμμή διάδοσης της δέσμης φωτός. Ωστόσο, υπό ορισμένες συνθήκες, οι κατευθύνσεις αυτών των δονήσεων γίνονται παράλληλες μεταξύ τους - σε αυτήν την περίπτωση, το φως λέγεται ότι είναι επίπεδο πολωμένο. Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία της διάδοσης του φωτός, η μαγνητική διαταραχή συμβαίνει στο επίπεδο της πόλωσης και η ηλεκτρική διαταραχή συμβαίνει σε ορθή γωνία προς το μαγνητικό. Για να απλοποιήσουμε το σχήμα για την εξέταση των ταλαντώσεων σε μια πολωμένη δέσμη, συνδυάζουμε όλα τα παράλληλα επίπεδα σε ένα. Εάν μια ακτίνα φυσικού (μη πολωμένου) φωτός περάσει μέσα από έναν κρύσταλλο της Ισλανδίας spar προς την κατεύθυνση του κρυσταλλογραφικού άξονά του, τότε χωρίζεται σε δύο ακτίνες, και οι δύο γίνονται επίπεδο πόλωση και τα επίπεδα πόλωσής τους είναι αμοιβαία κάθετα. Κάθε μία από αυτές τις ακτίνες μπορεί να διακλαδιστεί ξανά όταν διέρχεται από έναν κρύσταλλο spar της Ισλανδίας και ούτω καθεξής.
Κατά τον προσδιορισμό του δείκτη διάθλασης αυτού του κρυστάλλου, μελετήσαμε τη διέλευση της ακτινοβολίας από ένα διεγερμένο άτομο νατρίου μέσω αυτού (γραμμή νατρίου ρε). Για καθεμία από τις δύο ακτίνες βρέθηκε ότι για τη μία από αυτές (καλ με ένα συνηθισμένο δοκάρι) ο δείκτης διάθλασης έχει σταθερή τιμή 1,658 , και για το άλλο (που ονομάζεται μια ασυνήθιστη ακτίνα) ο δείκτης διάθλασης ποικίλλει στην περιοχή από 1,486 έως 1,658 ανάλογα με την κατεύθυνση στην οποία διαδίδεται η δέσμη στον κρύσταλλο.
Και οι δύο ακτίνες (συνήθεις και έκτακτες) μπορούν να διαχωριστούν η μία από την άλλη χρησιμοποιώντας Πρίσματα Νικολάου. Αυτό το πρίσμα, που ονομάζεται απλώς nicol για συντομία, είναι φτιαγμένο ως εξής: ένας ρομβικός κρύσταλλος από ράβδο Ισλανδίας πριονίζεται κατά μήκος ενός αεροπλάνου που διέρχεται από τις κορυφές του αμβλείες γωνίεςκαι διαίρεση του κρυστάλλου σε δύο συμμετρικά μέρη. Στη συνέχεια, τα αεροπλάνα γυαλίζονται και κολλούνται ξανά σε ένα σύνολο χρησιμοποιώντας βάλσαμο Καναδά.
Το σχήμα 10.1 δείχνει το επίπεδο διατομής του κρυστάλλου Α Β Γ Δ. Ευθεία Ο Α.Ο.δείχνει την κατεύθυνση του οπτικού άξονα του κρυστάλλου. ακτίνα PQκατά την είσοδο στον κρύσταλλο κοντά στην επιφάνεια ΕΝΑ Δδιαθλάται? η διαθλασμένη δέσμη αποδεικνύεται ότι είναι κεκλιμένη προς τον οπτικό άξονα υπό γωνία περίπου 75 , και όχι συνηθισμένη δοκόςαντιμετωπίζει λιγότερη παραμόρφωση λόγω του χαμηλότερου δείκτη διάθλασης και περνά προς την κατεύθυνση PQRS. Δεδομένου ότι μια συνηθισμένη ακτίνα έχει υψηλότερο δείκτη διάθλασης, αποκλίνει προς την κατεύθυνση QXκαι συναντά το αεροπλάνο ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ.σε μεγαλύτερη γωνία από την εξαιρετική δέσμη.
Εικόνα 10.1 – Διάγραμμα διέλευσης φωτός από πρίσμα Νικολά.
Έτσι, η Nicole χωρίζει το φως που πέφτει πάνω του σε δύο μέρη και το φως που βγαίνει από την άκρη ΠΡΟ ΧΡΙΣΤΟΥ.η δέσμη αποδεικνύεται ότι είναι επίπεδο πολωμένη. Εάν αυτή η δέσμη πέσει σε μια δεύτερη νικόλη, τοποθετημένη με τον ίδιο τρόπο όπως η πρώτη, τότε η πολωμένη δέσμη θα περάσει μέσα από αυτήν. Εάν η δεύτερη νικόλη περιστραφεί κατά 90 , τότε το πολωμένο φως υφίσταται ολική εσωτερική ανάκλαση και εξέρχεται από την πλευρική όψη. Ως αποτέλεσμα, η καθορισμένη δέσμη δεν θα περάσει από τη δεύτερη νικόλη. Όταν η δεύτερη νικόλη περιστρέφεται κατά γωνία μικρότερη από 90 , η επίπεδη πολωμένη δέσμη διαιρείται από τη δεύτερη δέσμη σε δύο δέσμες και μόνο μία από αυτές θα περάσει από το πρίσμα. Έτσι, όταν το δεύτερο nicol περιστρέφεται προς οποιαδήποτε κατεύθυνση κατά 180 , η ένταση του φωτός που διέρχεται από αυτό το πρίσμα μειώνεται από τη μέγιστη τιμή του στο μηδέν και στη συνέχεια αυξάνεται ξανά από το μηδέν στην προηγούμενη τιμή του.
Εάν τα νικόλ είναι διασταυρωμένα, δηλαδή είναι αμοιβαία προσανατολισμένα έτσι ώστε το φως να μην διέρχεται από το δεύτερο νικόλ, τότε όταν εισάγονται ορισμένες ουσίες μεταξύ των δύο νικολών, μέρος της ακτινοβολίας διέρχεται από τη δεύτερη νικόλη. Οι ουσίες που έχουν αυτήν την ιδιότητα ονομάζονται οπτικά ενεργόςκαι λέγεται ότι περιστρέφουν το επίπεδο πόλωσης. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ονομάζεται η πρώτη νικόλη από την οποία αναδύεται η πολωμένη δέσμη πολωτήκαι το δεύτερο nicol, το οποίο σας επιτρέπει να προσδιορίσετε εάν το φως που προσπίπτει σε αυτό είναι πολωμένο - αναλυτής.
Όταν μια οπτικά δραστική ουσία εισάγεται μεταξύ διασταυρούμενων νικολών, το φως μπορεί να σβήσει ξανά περιστρέφοντας τον αναλυτή σε μια μικρή γωνία. Σε ορισμένες περιπτώσεις αυτή η στροφή πρέπει να γίνει προς τα δεξιά και σε άλλες προς τα αριστερά. Αντίστοιχα, η περιστροφή του επιπέδου πόλωσης ονομάζεται δεξιά ή αριστερά. Εάν το φως σβήσει όταν ο αναλυτής περιστρέφεται προς τα δεξιά κατά 15 , τότε το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να παρατηρηθεί ως αποτέλεσμα της περιστροφής του αναλυτή προς τα αριστερά κατά 165 . Ωστόσο, κατά τον προσδιορισμό της φοράς περιστροφής, λαμβάνεται πάντα υπόψη η μικρότερη από τις δύο γωνίες περιστροφής.
Η τιμή της γωνίας περιστροφής του επιπέδου πόλωσης εξαρτάται από τη φύση της ουσίας, από το πάχος του στρώματος που λαμβάνεται, από το μήκος κύματος του εφαρμοζόμενου φωτός, από τη θερμοκρασία και στην περίπτωση των διαλυμάτων, επιπλέον από τη συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας και της φύσης του διαλύτη.
Η σακχαρόζη στα τρόφιμα για την παραγωγή πιάτων και προϊόντων θερμαίνεται κατά το μαγείρεμα στους t 0 C = 102 0 C και κατά το τηγάνισμα στους 135 0 C και πάνω. Παρουσία οξέων, υπό την επίδραση της θερμότητας, τα σάκχαρα αποσυντίθενται και τους αντιστροφή , δηλαδή διάσπαση σε γλυκόζη και φρουκτόζη.
Ένα μείγμα γλυκόζης και φρουκτόζης ονομάζεται ιμβερτοποιημένο σάκχαρο. Έχει πιο γλυκιά γεύση, αλλάζει την ειδική περιστροφή του διαλύματος από δεξιά προς τα αριστερά και προστατεύει τα διαλύματα από το ζαχαρούχο.
Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται κατά τη θερμική επεξεργασία φρούτων και μούρων παρουσία ζάχαρης (μαγειρικές κομπόστες, μαρμελάδες, κονσέρβες), μαγείρεμα φοντάν, ψήσιμο μήλων, παρασκευή ροφημάτων φρούτων και μούρων κ.λπ.
Η φρουκτόζη στο ιμβερτοποιημένο σάκχαρο όχι μόνο αυξάνει τη γλύκα του, αλλά το κάνει και το πιο υγροσκοπικό σάκχαρο.
Η αυξημένη υγροσκοπικότητα του ιμβερτοποιημένου σακχάρου και η απορρόφησή του νερού από το περιβάλλον περιορίζει τη χρήση του (φρουκτόζη) στη βιομηχανία ζαχαροπλαστικής. Και για προϊόντα όπως η μαρμελάδα, ορισμένα είδη marshmallows, η χρήση φρουκτόζης και ιμβερτοποιημένης ζάχαρης, αντίθετα, είναι επιθυμητή, καθώς αυτά τα προϊόντα ζαχαροπλαστικής δεν πρέπει να στεγνώνουν γρήγορα.
Η αναστροφή της σακχαρόζης επιταχύνεται παρουσία οξέων. Τα φρούτα και τα μούρα περιέχουν κυρίως κιτρικό και μηλικό οξύ και σε πολύ μικρότερο βαθμό όπως τρυγικό, οξαλικό, ηλεκτρικό και σαλικυλικό.
Το κιτρικό οξύ βρίσκεται κυρίως στα εσπεριδοειδή και τα μούρα, τόσο σε ελεύθερη κατάσταση όσο και σε μορφή αλάτων, και το μηλικό οξύ βρίσκεται σε σπόρους και σπόρους φρούτων. Η ενεργή οξύτητα (pH) των φρούτων και των μούρων είναι από 2,6 έως 6.
Ο βαθμός αναστροφής της σακχαρόζης εξαρτάται από το χρόνο και τη θερμοκρασία της θερμικής επεξεργασίας της, καθώς και από τον τύπο και τη συγκέντρωση του οξέος που περιέχεται στα προϊόντα. Με την αύξηση της θερμοκρασίας και την αύξηση της διάρκειας της θερμικής επεξεργασίας, ο βαθμός υδρόλυσης αυξάνεται. Σε συστήματα λιγότερο συμπυκνωμένα σε ζάχαρη, υπό τις ίδιες συνθήκες, η υδρόλυση προχωρά καλύτερα από ό,τι σε πιο συμπυκνωμένα.
Δεδομένου ότι το ιόν υδρογόνου δρα ως καταλύτης για τη διαδικασία της υδρόλυσης, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε την πηγή του. Τα ορυκτά οξέα, ειδικά το υδροχλωρικό οξύ, έχουν τις καλύτερες ικανότητες αναστροφής. Το οξαλικό οξύ έχει τη μεγαλύτερη ικανότητα αναστροφής μεταξύ των οργανικών οξέων.
10 φορές μικρότερο - λεμόνι,
15 φορές – μήλο,
17 φορές – γαλακτοκομικά,
35 φορές – κεχριμπάρι,
45 φορές – ξύδι.
Η ποσότητα της ανεστραμμένης σακχαρόζης στο προϊόν εξαρτάται από τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας. Έτσι, αν τα αποφλοιωμένα και ψιλοκομμένα μήλα βράσουν σε σιρόπι ζάχαρης (18%), η ποσότητα της ανεστραμμένης σακχαρόζης κυμαίνεται από 14 - 19% της συνολικής ποσότητας. Εάν προστεθεί κιτρικό οξύ κατά το μαγείρεμα μήλων, μαρμελάδων και κομπόστες, ο βαθμός αναστροφής της σακχαρόζης αυξάνεται στο 50%.
Ωστόσο, το μαγείρεμα των καρότων και των τεύτλων (με υψηλή περιεκτικότητα σε σάκχαρα) δεν συνοδεύεται από αναστροφή των σακχάρων που περιέχουν, καθώς η ενεργή οξύτητα αυτών των λαχανικών είναι πολύ χαμηλή (pH 6,3 - 6,7) και το μηλικό οξύ που περιέχουν έχει μικρό ικανότητα αντιστροφής.
Η βαθιά αποσύνθεση των σακχάρων παρατηρείται κατά τη διάρκεια μιας σειράς μαγειρικών διαδικασιών.
Κατά την προετοιμασία και στο αρχικό στάδιο της ζύμης μαγιάς ψησίματος - ζύμωση.
Κατά τη διαδικασία θέρμανσης ζάχαρης ή σιροπιού ζάχαρης - καραμελοποίηση.
Κατά τη θερμική επεξεργασία προϊόντων τροφίμων που περιέχουν αναγωγικά σάκχαρα και ελεύθερα αμινοξέα - σχηματισμός μελανοειδών.
|
Ζύμωση |
Στην παραγωγή ζύμης μαγιάς, τον κύριο ρόλο παίζει η διαδικασία ζύμωσης, κατά την οποία οι μονοσακχαρίτες (γλυκόζη και φρουκτόζη) που περιέχονται στο αλεύρι και σχηματίζονται στη ζύμη ως αποτέλεσμα της υδρόλυσης σακχαρόζης και μαλτόζης υφίστανται βαθιά διάσπαση.
Μεταξύ των πολυάριθμων διεργασιών που συμβαίνουν κατά τη ζύμωση της ζύμης, τον κύριο ρόλο παίζει η αλκοολική ζύμωση, ως αποτέλεσμα της οποίας οι εξόσες αποσυντίθενται σε διοξείδιο του άνθρακα και αιθυλική αλκοόλη.
C 6 H 12 O 6 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH
Το διοξείδιο του άνθρακα και αιθανόληείναι τα τελικά προϊόντα χημικές αντιδράσεις, καθένα από τα οποία εμφανίζεται υπό την επίδραση ενός ειδικού ενζύμου.
Κατά τη διάρκεια της αλκοολικής ζύμωσης, σχηματίζονται υποπροϊόντα σε μικρές ποσότητες: ηλεκτρικό οξύ, έλαια fusel (μίγμα αμυλίου, ισοαμυλίου, βουτυλικής αλκοόλης κ.λπ.), ακεταλδεΰδη, γλυκερίνη κ.λπ. Η γλυκόζη και η φρουκτόζη ζυμώνονται πιο εύκολα, η γαλακτόζη αντιδρά περισσότερο αργά. Οι πεντόζες δεν ζυμώνονται από τη μαγιά.
Οι δισακχαρίτες και η μαλτόζη ζυμώνονται μόνο μετά από προκαταρκτική υδρόλυση στους μονοσακχαρίτες τους.
Η βαθιά αποσύνθεση των εξόζων συμβαίνει επίσης στη διαδικασία ζύμωσης γαλακτικού οξέος που συνοδεύει την αλκοολική ζύμωση:
C 6 H 12 O 6 2CH 3 CHONCOOH (γαλακτικό οξύ)
Η ζύμωση γαλακτικού οξέος προκαλείται από ομο- και ετεροζυμωτικά βακτήρια γαλακτικού οξέος που εισέρχονται στη ζύμη με το αλεύρι.
Τα ομοζυμωτικά βακτήρια σχηματίζονται από εξόζες για να σχηματίσουν γαλακτικό οξύ και επιπλέον σχηματίζονται ετεροζυμωτικά βακτήρια οξικό οξύ, αιθυλική αλκοόλη και άλλα προϊόντα. Τέτοιες διεργασίες συμβαίνουν επίσης κατά την παρασκευή γαλακτοκομικών προϊόντων που έχουν υποστεί ζύμωση (λόγω της λακτόζης), το kvass και τη ζύμωση λαχανικών και φρούτων.
|
Μη ενζεματικό μαύρισμα ζαχαρούχων ουσιών |
Μεταξύ των βασικών αλλαγών στα σάκχαρα που συμβαίνουν υπό την επίδραση των υψηλών θερμοκρασιών είναι οι αλλαγές στην εμφάνιση, το χρώμα, τη γεύση, την όσφρηση και τις φυσικοχημικές παραμέτρους. Το κοινό χαρακτηριστικό μεταξύ αυτών των αλλαγών είναι η αλλαγή στο χρώμα, γι' αυτό ονομάζονται επίσης μη ενζυματικό καφέ χρώμα (ή μη ενζυματικό καφέ χρώμα).
Τα προϊόντα μη ενζυματικής αμαύρωσης χωρίζονται σε προϊόντα που σχηματίζονται λόγω της επικράτησης της διαδικασίας καραμελοποίησης και σε προϊόντα που σχηματίζονται κατά τη διαδικασία σχηματισμού μελανοειδών.
Η θέρμανση των σακχάρων σε υψηλές θερμοκρασίες τα αναγκάζει να υποστούν βαθιές αλλαγές, δημιουργώντας νέα σκουρόχρωμα προϊόντα, μια διαδικασία που ονομάζεται καραμελοποίηση.Οι διεργασίες που συμβαίνουν σε αυτή την περίπτωση δεν έχουν ακόμη μελετηθεί επαρκώς οι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα εξαρτώνται τόσο από τη σύνθεση των σακχάρων όσο και από τις συνθήκες θέρμανσης.
Τα οξέα επιταχύνουν καθολικά αυτή τη διαδικασία. Όταν η σακχαρόζη θερμαίνεται σε θερμοκρασία 160-185 0 C, σχηματίζονται οι μονοσακχαρίτες γλυκόζη και φρουκτόζη. Η φρουκτόζη είναι η πιο ευαίσθητη στην επακόλουθη θέρμανση, ο ρυθμός μεταβολής της είναι 7 φορές μεγαλύτερος από τη γλυκόζη. Επομένως, με περαιτέρω θέρμανση, το νερό αποσπάται από τη φρουκτόζη και σχηματίζεται φρουκτοζάνη, και στη συνέχεια το νερό διασπάται από τη γλυκόζη και σχηματίζεται ανυδρίτης γλυκόζης γλυκοζάνη:
C 12 H 22 O 11 C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6
σακχαρόζη γλυκόζη φρουκτόζη
φρουκτόζη φρουκτοζάνη
C 6 H 12 O 6 C 6 H 10 O 5 (ανυδρίτης)
γλυκόζη γλυκοζάνη
Με περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας, και οι δύο ανυδρίτες συνδυάζονται για να σχηματίσουν ισοσακχαροσάνη (αναστροφή)
C 6 H 10 O 5 + C 6 H 10 O 5 = C 12 H 20 O 10
Με τη βοήθεια αυτού του μαθήματος βίντεο, μπορείτε να μελετήσετε ανεξάρτητα το θέμα «Ολιγο- και πολυσακχαρίτες. Σακχαρόζη. Υδρόλυση σακχαρόζης. Αμυλο". Τα μόρια μονοσακχαριτών υδατανθράκων είναι σε θέση να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, σχηματίζοντας αλυσίδες διαφορετικού μήκους. Σε αυτό το μάθημα θα δούμε πώς συμβαίνει αυτό και πώς σχηματίζονται οι ολιγο- και οι πολυσακχαρίτες. Ας συζητήσουμε λεπτομερέστερα τον πιο διάσημο και πιο κοινό δισακχαρίτη - σακχαρόζη. Ας εξετάσουμε την υδρόλυση της σακχαρόζης. Θα μελετήσουμε επίσης τις ιδιότητες του αμύλου, ενός άλλου πολυσακχαρίτη.
Αυτό το κείμενο είναι μια μη επεξεργασμένη έκδοση της μεταγραφής, η οποία θα επεξεργαστεί στο μέλλον.
Χημεία. Βαθμός 10
Μάθημα 60. Ολιγο- και πολυσακχαρίτες. Σακχαρόζη.
Υδρόλυση σακχαρόζης. Αμυλο
Zagorsky V.V., Διδάκτωρ Παιδαγωγικών Επιστημών, Καθ. Εξειδικευμένο Εκπαιδευτικό και Επιστημονικό Κέντρο του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας
(σχολείο με το όνομα A.N. Kolmogorov στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας),
πολλαπλός νικητής των υποτροφιών «Δάσκαλος της Μόσχας».
17/03/2011
Πρωταγωνιστούν:
Morozova N.I., Ph.D., ανώτερος Στροφή μηχανής. SUSC MSU
Mendeleeva N.A., Ph.D., Αναπληρώτρια Καθηγήτρια. SUSC MSU
Ολιγο- και πολυσακχαρίτες, σακχαρόζη, υδρόλυση σακχαρόζης, άμυλο
Γειά σου.
Το θέμα του σημερινού μαθήματος είναι «Ολιγο- και πολυσακχαρίτες».
Τα μόρια των μονοσακχαριτών υδατανθράκων είναι σε θέση να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, σχηματίζοντας αλυσίδες διαφορετικού μήκους. Ας δούμε πώς συμβαίνει αυτό.
Η αλληλεπίδραση συμβαίνει μέσω του μηχανισμού σχηματισμού των αιθέρων. Είναι γνωστό ότι δύο μόρια αλκοόλης, πανομοιότυπα ή διαφορετικά, μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους για να απελευθερώσουν ένα μόριο νερού και να σχηματίσουν έναν δεσμό άνθρακα-οξυγόνου, ο οποίος ονομάζεται δεσμός αιθέρα. Ακριβώς οι ίδιοι δεσμοί προκύπτουν μεταξύ των μορίων μονοσακχαρίτη.
Για παράδειγμα, ο δισακχαρίτης σακχαρόζη σχηματίζεται εύκολα από γλυκόζη και φρουκτόζη. Δύο μόρια του μονοσακχαρίτη γλυκόζης αντιδρούν μεταξύ τους σε όξινο περιβάλλον, σχηματίζοντας τον δισακχαρίτη μαλτόζη. Ο πιο γνωστός από τους δισακχαρίτες και ο πιο κοινός είναι η σακχαρόζη. Αποτελείται από δύο μονοσακχαρίτες: τη γλυκόζη με τη μορφή 6μελούς κύκλου και τη φρουκτόζη με τη μορφή 5μελούς κύκλου.
Σε αντίθεση με τους μονοσακχαρίτες που την αποτελούν, η σακχαρόζη δεν δίνει χαρακτηριστικές αντιδράσεις, για παράδειγμα, για τις αλδεΰδες. Όλες οι άλλες ιδιότητες είναι κανονικές. Γλυκιά γεύση, διαλυτότητα στο νερό, ικανότητα παραγωγής καραμέλας.
Γιατί δεν υπάρχει αντίδραση αλδεΰδης;
Επειδή, πρώτον, η γλυκόζη στη σακχαρόζη είναι σε κυκλική μορφή.
Δεύτερον, αυτή η κυκλική μορφή σταθεροποιείται από έναν εστερικό δεσμό μεταξύ δύο μορίων μονοσακχαρίτη, επομένως δεν συμβαίνουν αντιδράσεις οξείδωσης.
Μόνο μία αντίδραση σακχαρόζης δεν είναι χαρακτηριστική των μονοσακχαριτών που την αποτελούν. Φυσικά, αυτή η αντίδραση είναι αντίθετη, δηλ. υδρόλυση του δισακχαρίτη σε όξινο περιβάλλον ή υπό τη δράση ενζύμων με το σχηματισμό των αρχικών μονοσακχαριτών - γλυκόζης και φρουκτόζης.
Εκτός από τους δισακχαρίτες, είναι ευρέως διαδεδομένοι οι πολυσακχαρίτες που μας είναι πολύ γνωστοί. Αυτά είναι το άμυλο και η κυτταρίνη. Η τυπική τους σύνθεση είναι η ίδια, δηλ. Αυτά είναι πολυμερή γλυκόζης. Ωστόσο, οι ιδιότητές τους διαφέρουν σημαντικά.
Το άμυλο είναι αναπόσπαστο μέροςπάρα πολλά προϊόντα διατροφής. Βρίσκεται στο ψωμί, τις πατάτες, όλα τα είδη σιτηρών και μια σειρά φυτών.
Το μόριο του αμύλου αποτελείται από υπολείμματα γλυκόζης. Η δομική μονάδα ενός συνδέσμου μπορεί να φανταστεί ως εξής: το άμυλο, ως πολυσακχαρίτης, είναι ικανό να υδρολύεται για να σχηματίσει τον αρχικό μονοσακχαρίτη. Η υδρόλυση γίνεται είτε σε όξινο περιβάλλον όταν θερμαίνεται, είτε υπό τη δράση ενζύμων. Το προϊόν της υδρόλυσης είναι η γλυκόζη.
Στο νερό, το άμυλο συμπεριφέρεται ειδικά. Το άμυλο είναι πρακτικά αδιάλυτο στο κρύο νερό και όταν θερμαίνεται και βράσει μπορεί να σχηματίσει ένα παχύρρευστο διάλυμα, τη λεγόμενη πάστα αμύλου.
Ας εξετάσουμε αυτήν την αντίδραση χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός πολύ γνωστού φυσικού αντικειμένου - των πατατών. Παίρνουμε μια πατάτα, την κόβουμε και απλώνουμε ένα σχέδιο ιωδίου στη φρέσκια κοπή της πατάτας. Μπορεί να φανεί ότι το καφετί χρώμα του ιωδίου σταδιακά μετατρέπεται σε ελαφρώς διαφορετικό χρώμα. Σε αραιά υδατικά διαλύματα έχει μια γαλαζωπή απόχρωση, φυσική τοποθεσίαμπορεί να είναι σχεδόν μαύρο ή γκρι-μαύρη απόχρωση. Αυτή η αντίδραση είναι χαρακτηριστική για όλα τα φυσικά προϊόντα που περιέχουν άμυλο.
Με βάση αυτή την αντίδραση στο χημική ανάλυσηχρησιμοποιείται το λεγόμενο χαρτί ιωδίου-αμύλου, το οποίο περιέχει ιωδιούχο κάλιο και διάλυμα αμύλου.
Σήμερα εξετάσαμε τους ολιγο- και πολυσακχαρίτες. Αυτό ολοκληρώνει το μάθημά μας.
