За време на технолошката обработка на прехранбените производи, шеќерите можат да подлежат на кисела и ензимска хидролиза.
Киселина хидролиза.Хидролиза на дисахариди се јавува при подготовка на слатки јадења (желе, компоти, јаболка за печење), како и при подготовка на кондиторски епови. Хидролиза на сахароза се случува во закиселена водната средина. Сахарозата прикачува молекула на вода и се распаѓа на еднакви количини на гликоза и фруктоза:
C12 H22 O11 C6 H12 O6 + C6 H12 O6
хидролиза на гликоза фруктоза
Процесот се нарекува инверзија, а еквимолекуларната мешавина на моносахариди се нарекува инвертен шеќер. Инвертниот шеќер има специфични својства:
1. Ја подобрува сладоста на производите во раствори на шеќер со ниска концентрација.
2. Ги штити концентрираните раствори на сахароза од кристализација (шеќерификација). За ова е одговорна фруктозата, која е на прво место меѓу шеќерите по сладост и е многу хигроскопна.
Способноста за инверзија на киселините не е иста. Најголемата е за оксалната киселина, најмалата за оцетот. Средната позиција е окупирана од лимон и јаболко (10-15 пати помалку од оксалната). Треба да се напомене дека оксалната киселина е отров и не се користи во кулинарската пракса. Но, ние зборуваме за тоа бидејќи се содржи во клеточниот сок од зеленчук и овошје
заедно со лимонска и јаболкова киселина.
Брзината на реакцијата на хидролиза на сахароза е пропорционална со концентрацијата на водородните јони во медиумот, а степенот на инверзија на сахароза зависи од видот на киселината, нејзината концентрација и времетраењето на изложеноста на топлина. Во пракса, ова е важно кога се организира технолошки процес. На пример, готвење компот од летни сорти на јаболка. Препорачливо е прво да се вари сирупот со додавање на лимонска киселина, а потоа да се стават подготвените јаболка во него, да се доведе до вриење и да се излади.
Ензимска хидролизасахарозата и малтозата се јавуваат при ферментација на тестото од квасец и на почетокот на печењето од него, производството на пиво, квас, вино итн. Маптозата се формира со дејство на амилолитички ензими на скроб. Сахарозата и малтозата присутни во тестото се хидролизираат со ензими на квасец за да формираат инвертен саар. Гликозата и фруктозата акумулирани во процесот од ензимскиот комплекс на квасец подлежат на длабоко расцепување со формирање на етанол и јаглерод диоксид. Ферментација на млечна киселина може да се случи и со учество на бактерии на млечна киселина. PH на тестото се префрла на киселата страна.
Сахароза C 12 H 22 O 11, или шеќер од репка, шеќер од трска, во секојдневниот живот тоа е едноставно шеќер - дисахарид од групата на олигосахариди, кој се состои од два моносахариди - α-гликоза и β-фруктоза.
Хемиски својства на сахароза
Важно хемиско својство на сахарозата е неговата способност да подлежи на хидролиза (кога се загрева во присуство на водородни јони).
Бидејќи врската помеѓу остатоците од моносахариди во сахарозата е формирана од двата гликозидни хидроксили, таа нема ресторативна својстваи не дава реакција на „сребрено огледало“. Сахарозата ги задржува своите својства полихидрични алкохоли: Формира сахарати растворливи во вода со метални хидроксиди, особено калциум хидроксид. Оваа реакција се користи за изолирање и прочистување на сахарозата во фабриките за шеќер, за што ќе зборуваме малку подоцна.
При загревање на воден раствор на сахароза во присуство силни киселиниили под дејство на ензим превртенасе случува хидролизаовој дисахарид да формира мешавина од еднакви количини на гликоза и фруктоза. Оваа реакција е обратна од процесот на формирање на сахароза од моносахариди:
Добиената смеса се нарекува инвертен шеќери се користи за производство на карамела, засладување на храната, за спречување на кристализација на сахароза, за производство на вештачки мед и за производство на полихидрични алкохоли.
Поврзаност со хидролиза
Хидролизата на сахарозата лесно се следи со помош на полариметар, бидејќи растворот на сахароза има правилна ротација, а добиената мешавина Д-гликоза и Д-фруктозата има ротација од левата страна поради доминантната ротација на Д-фруктозата од левата страна. Следствено, како што се хидролизира сахарозата, аголот на десна ротација постепено се намалува, поминувајќи низ нулта вредност, а на крајот од хидролизата, растворот што содржи еднакви количини на гликоза и фруктоза добива стабилна ротација од левата страна. Во овој поглед, хидролизираната сахароза (мешавина од гликоза и фруктоза) се нарекува инвертен шеќер, а самиот процес на хидролиза се нарекува инверзија (од латинскиот инверзија - превртување, преуредување).
Структура на малтоза и целобиоза. Поврзаност со хидролиза
Малтоза и скроб. Состав, структура и својства. Поврзаност со хидролиза
Малтозата е лесно растворлива во вода и има сладок вкус. Молекуларната тежина на малтозата е 342,32. Точката на топење на малтозата е 108 (безводна).
Хемиски својства
Малтозата е редукционен шеќер бидејќи има несупституирана хемиацетална хидроксилна група.
Со варење малтоза со разредена киселина и под дејство на ензим малтозахидролизира (се формираат две молекули на гликоза C 6 H 12 O 6).
Скроб (В 6 Х 10 О 5) n полисахариди на амилоза и амилопектин, чиј мономер е алфа-гликоза. Скробот, синтетизиран од различни растенија во хлоропластите под влијание на светлината за време на фотосинтезата, донекаде се разликува по структурата на зрната, степенот на полимеризација на молекулите, структурата на полимерните синџири и физичко-хемиските својства.
Реакцијата на хидролиза на сахароза продолжува со формирање на гликоза и фруктоза:
C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 (124)
сахароза гликоза фруктоза
гликоза фруктоза
Реакцијата е бимолекуларна. Бидејќи моларната концентрација на вода во воден раствор е многу пати поголема од онаа на сахарозата, нејзината промена во текот на реакцијата ќе биде незначителна во споредба со промената на концентрацијата на сахароза. Затоа, брзината на реакцијата на хидролиза на сахароза ќе биде пропорционална речиси само со моларната концентрација на сахароза и кинетичката равенка на реакцијата ќе биде равенка на реакција од прв ред.
Да означиме:
а– моларна концентрација на сахароза во смесата која реагира во моментот т = 0, mol/dm 3;
X– моларна концентрација на гликоза или фруктоза во следните временски точки т, mol/dm 3.
Тогаш кинетичката равенка на реакцијата е:
,
(125)
Каде к – константа на брзината на реакцијата, s -1;
т – време на реакција, с.
Реакцијата на хидролиза на сахароза во воден раствор практично не се јавува. Се катализира со водородни јони со додавање раствор на силна минерална киселина во раствор на сахароза. Реакцијата е многу погодна за проучување, бидејќи самата сахароза и производите за хидролиза имаат асиметричен јаглероден атом и се оптички активни. Затоа, лесно е да се следи напредокот на оваа реакција со помош на уредот - полариметар(или сахариметар), чиј принцип на работа се заснова на употреба на поларизирана светлина.
1 Поларизација на зрачењето
Зрачењето со бранова должина од 350 до 900 nm (видливиот регион на спектарот) се нарекува светлина.
Кога светлосниот бран се шири, векторот на јачината на електромагнетното поле обично осцилира во сите можни насоки нормално на линијата на ширење на светлосниот зрак. Меѓутоа, под одредени услови, насоките на овие вибрации стануваат паралелни едни со други - во овој случај се вели дека светлината е рамно поларизирана. Според електромагнетната теорија за ширење на светлината, магнетното нарушување се јавува во рамнината на поларизација, а електричното нарушување се јавува под прав агол на магнетното. За да се поедностави шемата за разгледување на осцилациите во поларизиран зрак, ги комбинираме сите паралелни рамнини во една. Ако зрак од природна (неполаризирана) светлина се протне низ исландскиот спар кристал во правец на неговата кристалографска оска, тогаш тој се дели на два зраци, и двата стануваат поларизирани во рамнина, а нивните поларизациски рамнини се меѓусебно нормални. Секој од овие зраци може повторно да се бифурцира кога минува низ кристал на исландски спар итн.
При одредување на индексот на рефракција на овој кристал, го проучувавме преминот на зрачење од возбуден атом на натриум низ него (натриумова линија Д). За секој од двата зраци беше откриено дека за еден од нив (наречен со обична греда) индексот на прекршување има константна вредност 1,658 , а за другиот (наречен извонреден зрак) индексот на прекршување варира во опсег од 1,486 до 1,658 во зависност од насоката во која зракот се шири во кристалот.
Двата зраци (обични и извонредни) можат да се одвојат еден од друг користејќи Николас призми. Оваа призма, едноставно наречена накратко никол, е направена на следниов начин: ромбичен кристал од исландски спар се сече по авион кој минува низ врвовите на неговиот тапи аглии делење на кристалот на два симетрични дела; потоа авионите се полираат и се залепуваат назад во една целина користејќи балзам од Канада.
Слика 10.1 ја прикажува рамнината на пресекот на кристалот А БЕ ЦЕ ДЕ. Права линија А.О.ја покажува насоката на оптичката оска на кристалот; Реј PQпри влегување во кристалот во близина на површината АДпрекршено; прекршениот зрак излегува дека е наклонет кон оптичката оска под агол од околу 75 , а не обичен зракдоживува помала девијација поради помалиот индекс на рефракција и поминува во правец PQRS. Бидејќи обичниот зрак има повисок индекс на рефракција, тој е отстапен во насока QXи се среќава со авионот А.Ц.под поголем агол од извонредниот зрак.
Слика 10.1 – Дијаграм на поминување на светлината низ Николаевата призма.
Така, Никол ја дели светлината што паѓа врз неа на два дела, а светлината што излегува низ работ п.н.е.зракот излегува дека е рамно поларизиран. Ако овој зрак падне на втор никол, поставен на ист начин како и првиот, тогаш низ него ќе помине поларизираниот зрак. Ако вториот никол се ротира за 90 , тогаш поларизираната светлина претрпува целосна внатрешна рефлексија и излегува низ страничното лице; Како резултат на тоа, наведениот зрак нема да помине низ втората никола. Кога вториот никол се ротира за агол помал од 90 , рамномерниот поларизиран зрак се дели со вториот никол на два греди, а само еден од нив ќе помине низ призмата. Така, кога вториот никол се ротира во која било насока за 180 , интензитетот на светлината што минува низ оваа призма се намалува од неговата максимална вредност на нула, а потоа повторно се зголемува од нула до претходната вредност.
Ако николите се вкрстени, односно тие се меѓусебно ориентирани така што светлината не поминува низ вториот никол, тогаш кога одредени супстанции се внесуваат помеѓу двата никола, дел од зрачењето поминува низ вториот никол. Супстанциите што го имаат ова својство се нарекуваат оптички активнии се вели дека ја ротираат рамнината на поларизација. Во такви случаи се нарекува првиот никол од кој излегува поларизираниот зрак поларизатор, и вториот никол, кој ви овозможува да одредите дали светлината што паднала на неа е поларизирана - анализатор.
Кога оптички активна супстанција се внесува помеѓу вкрстени николи, светлината може повторно да се изгасне со вртење на анализаторот низ мал агол. Во некои случаи ова вртење треба да се направи надесно, а во други налево. Според тоа, ротацијата на рамнината на поларизација се нарекува десно или лево. Ако светлото се изгасне кога анализаторот се ротира надесно за 15 , тогаш истиот ефект може да се забележи како резултат на ротирање на анализаторот налево за 165 ; но при определувањето на насоката на ротација секогаш се зема предвид помалиот од двата агли на ротација.
Вредноста на аголот на ротација на рамнината на поларизација зависи од природата на супстанцијата, од дебелината на земениот слој, од брановата должина на применетата светлина, од температурата, а во случај на раствори, дополнително од концентрацијата на растворената супстанција и на природата на растворувачот.
Сахарозата во прехранбените производи во производството на јадења и производи се загрева за време на готвењето до t 0 C = 102 0 C, а при пржење до 135 0 C и повисоки. Во присуство на киселини, под влијание на топлина, шеќерите се разградуваат и нивно инверзија т.е. разделување на гликоза и фруктоза.
Мешавината од гликоза и фруктоза се нарекува инвертен шеќер. Има посладок вкус, ја менува специфичната ротација на растворот од десно кон лево и ги штити растворите од шеќерирање.
Овој феномен е забележан при термичка обработка на овошје и бобинки во присуство на шеќер (компоти за готвење, џемови, конзерви), готвење епови, печење јаболка, подготовка на овошни и бобинки пијалоци итн.
Фруктозата во инвертниот шеќер не само што ја зголемува неговата сладост, туку и го прави најхигроскопниот шеќер.
Зголемената хигроскопност на инвертниот шеќер и неговата апсорпција на вода од околината ја ограничува неговата употреба (фруктоза) во кондиторската индустрија. А за производи како што се мармалад, некои видови бел слез, пожелна е употребата на фруктоза и инвертен шеќер, напротив, бидејќи овие кондиторски производи не треба брзо да се исушат.
Инверзијата на сахарозата се забрзува во присуство на киселини. Овошјето и бобинките содржат главно лимонска и јаболкова киселина, а во многу помала мера киселини како што се винска, оксална, сукцинска и салицилна.
Лимонската киселина се наоѓа главно во агруми и бобинки, и во слободна состојба и во форма на соли, а јаболковата киселина се наоѓа во семките и семките од овошјето. Активната киселост (рН) на овошјето и бобинките е од 2,6 до 6.
Степенот на инверзија на сахарозата зависи од времето и температурата на нејзината термичка обработка, како и од видот и концентрацијата на киселината содржана во производите. Со зголемување на температурата и зголемување на времетраењето на термичката обработка, степенот на хидролиза се зголемува. Во системи помалку концентрирани во шеќер, под исти услови, хидролизата се одвива подобро отколку во поконцентрираните.
Бидејќи водородниот јон делува како катализатор за процесот на хидролиза, важно е да се знае неговиот извор. Минералните киселини, особено хлороводородната киселина, имаат најдобри способности за инверзија. Оксалната киселина има најголема инверзивна способност меѓу органските киселини.
10 пати помал - лимон,
15 пати - јаболко,
17 пати – млечни производи,
35 пати - килибар,
45 пати – оцет.
Количината на превртена сахароза во производот зависи од времетраењето на термичка обработка. Значи, ако излупените и исечканите јаболка се варат во шеќерен сируп (18%), количината на превртена сахароза се движи од 14 - 19% од вкупната количина. Ако се додаде лимонска киселина при готвење јаболка, џемови и компоти, степенот на инверзија на сахароза се зголемува до 50%.
Сепак, готвењето на моркови и цвекло (со висока содржина на шеќер) не е придружено со инверзија на шеќерите што ги содржат, бидејќи активната киселост на овие зеленчуци е многу ниска (pH 6,3 - 6,7), а јаболковата киселина што ја содржат има мала способност за инверзија .
Длабоко разградување на шеќерите се забележува при голем број кулинарски процеси.
При подготовка и во почетната фаза на тесто од квасец за печење - ферментација.
За време на процесот на загревање на шеќер или шеќерен сируп - карамелизирање.
При термичка обработка на прехранбени производи кои содржат редукциони шеќери и слободни амино киселини - формирање на меланоид.
|
Ферментација |
Во производството на тесто од квасец, главната улога ја игра процесот на ферментација, во кој моносахаридите (гликоза и фруктоза) содржани во брашното и формирани во тестото како резултат на хидролиза на сахароза и малтоза подлежат на длабоко разградување.
Меѓу бројните процеси што се случуваат за време на ферментацијата на тестото, главната улога ја игра алкохолната ферментација, како резултат на која хексозите се распаѓаат на јаглерод диоксид и етил алкохол.
C 6 H 12 O 6 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH
Јаглерод диоксид и етанолсе финалните производи хемиски реакции, од кои секоја се јавува под влијание на посебен ензим.
При алкохолна ферментација во мали количини се формираат нуспроизводи: килибарна киселина, фузелово масла (мешавина од амил, изоамил, бутил алкохол итн.), ацеталдехид, глицерин итн. Гликозата и фруктозата најлесно се ферментираат, галактозата реагира повеќе полека. Пентозите не се ферментираат со квасец.
Дисахаридите и малтозата се ферментираат само по прелиминарна хидролиза во нивните составни моносахариди.
Длабоко распаѓање на хексози се случува и во процесот на ферментација на млечна киселина што ја придружува алкохолната ферментација:
C 6 H 12 O 6 2CH 3 CHONCOOH (млечна киселина)
Ферментацијата на млечна киселина е предизвикана од хомо- и хетероферментативни бактерии на млечна киселина кои влегуваат во тестото со брашно.
Хомоферментативните бактерии се формираат од хексози за да формираат млечна киселина, а дополнително се формираат хетероферментативни бактерии оцетна киселина, етил алкохол и други производи. Ваквите процеси се случуваат и при подготовка на ферментирани млечни производи (поради лактоза), квас и ферментација на зеленчук и овошје.
|
Не-ензимско заруменување на слатки материи |
Меѓу главните промени кај шеќерите кои настануваат под влијание на високите температури се промените во изгледот, бојата, вкусот, мирисот и физичко-хемиските параметри. Заедничка карактеристика меѓу овие промени е промената на бојата, поради што тие се нарекуваат и неензимско кафеава боја (или неензимско кафеава боја).
Производите на неензимско кафеава боја се поделени на производи кои се формираат поради доминација на процесот на карамелизирање и производи кои се формираат во процесот на формирање на меланоид.
Загревањето на шеќерите на високи температури предизвикува тие да претрпат длабоки промени, создавајќи нови производи со темна боја, процес т.н. карамелизирање.Процесите што се случуваат во овој случај сè уште не се доволно проучени; процесите што се случуваат зависат и од составот на шеќерите и од условите на неговото загревање.
Киселините католички го забрзуваат овој процес. Кога сахарозата се загрева на температура од 160-185 0 C, се формираат моносахариди гликоза и фруктоза. Фруктозата е најчувствителна на последователно загревање; нејзината стапка на промена е 7 пати поголема од гликозата. Затоа, со дополнително загревање, водата се одвојува од фруктозата и се формира фруктозан, а потоа водата се одвојува од гликозата и се формира гликозен анхидрид глукозан:
C 12 H 22 O 11 C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6
сахароза гликоза фруктоза
фруктоза фруктозан
C 6 H 12 O 6 C 6 H 10 O 5 (анхидрид)
гликоза глукозан
Со дополнително зголемување на температурата, двата анхидриди се комбинираат за да формираат изосахаросан (реверзија)
C 6 H 10 O 5 + C 6 H 10 O 5 = C 12 H 20 O 10
Со помош на оваа видео лекција, можете самостојно да ја проучувате темата „Олиго- и полисахариди. Сахароза. Хидролиза на сахароза. Скроб“. Молекулите на јаглени хидрати на моносахариди се способни да комуницираат едни со други, формирајќи синџири со различна должина. Во оваа лекција ќе погледнеме како се случува ова и како се формираат олиго- и полисахаридите. Дозволете ни да разговараме подетално за најпознатиот и најчест дисахарид - сахароза. Да ја разгледаме хидролизата на сахарозата. Ќе ги проучуваме и својствата на скроб, друг полисахарид.
Овој текст е неуредена верзија на преписот, кој ќе биде уреден во иднина.
Хемија. Одделение 10
Лекција 60. Олиго- и полисахариди. Сахароза.
Хидролиза на сахароза. Скроб
Загорски В.В., доктор по педагошки науки, проф. Специјализиран образовен и научен центар на Московскиот државен универзитет
(училиште именувано по А.Н. Колмогоров на Московскиот државен универзитет),
повеќекратен добитник на грантови „Учител од Москва“.
17.03.2011
Во главната улога:
д-р Морозова Н.И., виш Св. SUSC MSU
Менделеева Н.А., д-р, вонреден професор. SUSC MSU
Олиго- и полисахариди, сахароза, хидролиза на сахароза, скроб
Здраво.
Темата на денешната лекција е „Олиго- и полисахариди“.
Молекулите на јаглени хидрати на моносахариди се способни да комуницираат едни со други, формирајќи синџири со различна должина. Ајде да видиме како се случува ова.
Интеракцијата се јавува преку механизмот на формирање на етери. Познато е дека две молекули на алкохол, идентични или различни, можат да комуницираат една со друга за да ослободат молекула на вода и да формираат јаглерод-кислородна врска, која се нарекува етерска врска. Точно истите врски се јавуваат помеѓу молекулите на моносахариди.
На пример, дисахаридот сахароза лесно се формира од гликоза и фруктоза. Две молекули на моносахаридот гликоза реагираат една со друга во кисела средина, формирајќи дисахарид малтоза. Најпознат од дисахаридите и најчест е сахарозата. Се состои од два моносахариди: гликоза во форма на 6-член циклус и фруктоза во форма на 5-член циклус.
За разлика од нејзините составни моносахариди, сахарозата не дава карактеристични реакции, на пример, за алдехиди. Сите други својства се нормални. Сладок вкус, растворливост во вода, способност за производство на карамела.
Зошто нема алдехидна реакција?
Бидејќи, прво, гликозата во сахарозата е во циклична форма.
Второ, оваа циклична форма се стабилизира со естерска врска помеѓу две молекули на моносахариди, така што реакциите на оксидација не се случуваат.
Само една реакција на сахароза не е карактеристична за нејзините составни моносахариди. Се разбира, оваа реакција е спротивна, т.е. хидролиза на дисахаридот во кисела средина или под дејство на ензими со формирање на оригиналните моносахариди - гликоза и фруктоза.
Покрај дисахаридите, широко распространети се и полисахаридите кои ни се добро познати. Тоа се скроб и целулоза. Нивниот формален состав е ист, т.е. Ова се полимери на гликоза. Сепак, нивните својства значително се разликуваат.
Скроб е составен делмногу прехранбени производи. Го има во лебот, компирот, сите видови житни производи и голем број растенија.
Молекулата на скроб се состои од остатоци од гликоза. Структурната единица на една врска може да се замисли на следниов начин: скробот, како полисахарид, е способен да се хидролизира за да го формира оригиналниот моносахарид. Хидролизата се јавува или во кисела средина кога се загрева, или под дејство на ензими. Производот на хидролиза е гликоза.
Во вода, скробот се однесува конкретно. Скробот е практично нерастворлив во ладна вода, а кога ќе се загрее и зоврие може да формира вискозен раствор, таканаречена скробна паста.
Ајде да ја разгледаме оваа реакција користејќи го примерот на добро познат природен објект - компири. Земаме еден компир, го сечеме и на свежиот рез на компирот нанесуваме јодна шема. Се гледа дека кафеавата боја на јодот постепено се претвора во малку поинаква боја. Во разредените водени раствори има синкаста нијанса, природно местоможе да биде речиси црна или сиво-црна нијанса. Оваа реакција е типична за сите природни производи кои содржат скроб.
Врз основа на оваа реакција во хемиска анализасе користи таканаречена јодно-скробна хартија која содржи калиум јодид и раствор од скроб.
Денес ги разгледавме олиго- и полисахаридите. Ова ја завршува нашата лекција.
