Сахароза, яку ще називають буряковим або тростинним цукром – найважливіша сполука з дисахаридів. Молекулярна формула її – С12Н22О11. Назва походить від давньоіндійського sarcara, що означало «камінчик, гравій», а пізніше – «пісок цукру».
Поширення в природі. Сахароза входить до складу соку цукрових буряків (16-20%) й цукрової тростини (14-26%). Невеликі кількості її разом із глюкозою є в плодах й листі багатьох зелених рослин, у березовому, кленовому, пальмовому соках, кукурудзі, моркві й дині.
Сахароза
С12Н22О11.
Рафінований цукор.
Будова молекули
Молекула сахарози складається із взаємно зв’язаних залишків глюкози й фруктози. У молекулі немає альдегідної й карбонільної груп, тому хімічні властивості сахарози відрізняються від властивостей моносахаридів. До складу молекули входять гідроксильні групи.
Фізичні властивості
Сахароза – безбарвна, кристалічна речовина, добре розчинна у воді, солодка на смак. У подрібненому стані має білий колір, містить 99,7% цукру, а у рафінованому стані – 99,9 % цукру. tпл. становить + 184-185°С. При застиганні розплавленої маси утворюється прозора аморфна маса – карамель.
Хімічні властивості
Схема 16
Як багатоатомний спирт сахароза взаємодіє із свіжо добутим купрум (ІІ) гідроксидом з утворенням розчинного купрум сахарату, а з кальцій гідроксидом – розчинного кальцій сахарату.
Через відсутність альдегідної групи сахароза не утворює червоного купрум (І) оксиду з купрум (ІІ) гідрооксидом при нагріванні.
У результаті гідролізу утворюється глюкоза, наявність якої можна довести реакцією «срібного дзеркала» або утворення червоного осаду Сu2O.
Добування
В Україні цукор добувають із цукрового буряка. Важливим показником є цукровість буряка. Селекціонери працюють над виведенням буряків з високим вмістом цукру.
При виробництві сахароза не зазнає хімічних перетворень, бо вона вже є в природних продуктах. Її лише виділяють з цих продуктів в якомога чистішому вигляді. Процес виділення сахарози із цукрових буряків на цукрових заводах показано на схемі 17.
Цукровий завод
1. Очищені цукрові буряки у механічних бурякорізках перетворюють на дрібну стружку й вміщують її в спеціальні посудини – дифузори, через які пропускають гарячу воду. В результаті цього з буряків вимивається майже вся сахароза, але разом із нею в розчин переходять різні кислоти, білки та барвники, які треба відокремити від сахарози.
Із 100 кг буряків добувають 15–17 кг цукру і 2–3 кг патоки (меляси) яка містить ~ 50% сахарози
2. Утворений в дифузорах розчин обробляють вапняним молоком. Оскільки кальцієві солі більшості карбонових кислот малорозчинні, то вони випадають в осад. Сахароза ж із гідрооксидом кальцію утворює розчинний сахарат типу алкоголятів. Склад сахарату кальцію можна показати хімічним рівнянням:
С12Н22О11+ Са(ОН)2 → С12Н22О11 • СаО • 2Н2О (існують сахарати й іншого складу).
3. Щоб розкласти утворений сахарат кальцію й нейтралізувати надлишок гідрооксиду кальцію, крізь їхній розчин пропускають карбон (IV) оксид. У результаті цього кальцій осідає у вигляді карбонату:
С12Н22О11 • СаО • 2Н2О + СО2 → С12Н22О11 + СаСО3↓ + 2Н2О.
4. Добутий після осідання карбонату кальцію розчин фільтрують, потім упарюють у вакуумних апаратах й кристалики цукру відокремлюють центрифугуванням.
Однак виділити весь цукор із розчину не вдається. Залишається бурий розчин (меляса), який містить ще до 50% сахарози. Мелясу використовують для добування лимонної кислоти, спирту та деяких інших продуктів.
5. Виділений цукровий пісок звичайно має жовтуватий колір, бо містить барвники. Щоб їх виділити, сахарозу знову розчиняють у воді й добутий розчин пропускають через активоване вугілля. Потім знову упарюють й кристалізують.
Схема 17
Виробництво цукру
Застосування
Сахарозу використовують в основному в харчовій промисловості. Деякі сучасні умільці використовують цукор для виготовлення макетів історичних будинків, копій картин великих художників. Як пластифікатори у виробництві пластмас використовують похідні сахарози.
Підсумок:
- У молекулі сахарози немає альдегідної групи, тому вона не дає реакцію «срібного дзеркала», та не відновлюється іншими відновниками.
- Як багатоатомний спирт сахароза взаємодіє із свіжодобутим купрум (ІІ) гідроксидом з утворенням розчинного купрум сахарату.
- Молекула сахарози складається із взаємно зв’язаних залишків глюкози й фруктози. У присутності мінеральних кислот сахароза гідролізується, в результаті утворюються глюкоза й фруктоза.
?
- Назвіть молекулярну формулу сахарози, її фізичні властивості.
- Яким способом одержують сахарозу в промисловості? Чи можна цей спосіб назвати хімічним?
- Які речовини утворюються в результаті гідролізу сахарози?
- Яке значення гідролізу сахарози?
- За допомогою якого одного реактиву можна відрізнити сахарозу від глюкози?
- Що таке дисахариди? Назвіть представників дисахаридів?
Для допитливих
♦ Ще за 300 років до нашої ери індуси добували кристалічний цукор з тростини, а вже за 200 років до нашої ери солодкий сік цукрової тростини вживали в їжу ще й китайці. Пізніше тростину почали вирощувати в Єгипті, Греції, Сицилії. У VII столітті нашої ери цукор у твердому стані був предметом торгівлі персів. У Європі цукор з’явився у ХVI столітті. У середині XVIII століття цукор виявили у цукровому буряці. У 1801 році під керівництвом К. Ахарда був побудований перший цукровий завод. В наш час шведські хіміки розробили метод добування цукру із кукурудзи й картоплі. Добувають сахарозу також із цукрової тростини.
♦ Останнім часом науковці досліджують як із моносахаридів у клітині формуються макромолекули, які за своїми розмірами й складністю не поступаються ДНК. Цукри беруть участь пракично в усіх біологічних процесах, як-от зсідання крові, розпізнавання хвороботворних мікроорганізмів, а навіть у заплідненні. Порушення у синтезі моносахаридів призводить до численних захворювань, наприклад, м’язової дистрофії та ревматоїдного артриту. Подібно як для позначення цілого набору генів вживають слово «геном», вчені створили нове слово «гліком», яким називають усі цукри, що утворюються в клітині або в організмі.
З простих цукрів, моносахаридів, утворюються полісахариди. Вони, в свою чергу, формують макромолекули, які можуть містити понад 200 моносахаридів. Важливою особливістю моносахаридів є їхня тривимірна конфігурація, тому «молекула», яка складаєтьсмя лише з шести моносахаридів, може мати 12 мільярдів різних структур.
Експериментуємо
Дослідимо якість меду
Фальшивий мед може містити цукор, патоку, крейду, борошно, навіть крохмаль. Щоб перевірити наявність нерозчинних домішок, у невелику пробірку набираємо мед з дна посудини, де він зберігається, й додамо дистильовану або просто кип’ячену воду такого ж об’єму (у відношенні 1:1). Коли мед розчиниться у воді, нерозчинні домішки будуть добре помітні на дні пробіки або на поверхні розчину.
Якщо до розчину меду додати кілька крапель спиртового розчину йоду, то мед, який має домішки крохмалю посиніє. Для виявлення домішок крейди в пробу меду крапають оцтову кислоту. Якщо суміш «скипає», через виділення вуглекислого газу, це вказує на наявність крейди.
Домішки патоки можна виявити спиртом або горілкою. Чистий мед дасть прозорий розчин, а мед з крохмальною патокою стане молочно-білим. Декілька крапель 3% розчину арґентум нітрату допоможуть виявити цукрову патоку – випаде білий осад.
Натуральний мед майже в 1,5 разів важчий за воду. На холоді або при довготривалому зберіганні він утворює дрібні кристалики. Якщо в банці меду з’явилися великі кристали, це вказує на наявність сахарози.
