Сахароза: химический состав и свойства¶

Сахароза — органическое вещество класса дисахаридов, состоящее из остатков глюкозы и фруктозы, связанной α-1,2-гликозидной связью. В быту сахароза и есть тот самый «сахар» — белые кристаллы, которые используются в пищу, поэтому ответ на вопрос «сахароза — это сахар или нет» утвердительный: сахароза и есть сахар в привычном понимании слова, а термин «сахароза» обозначает то же вещество в научном и техническом языке.

¶Химический состав и строение

Молекулярная формула сахарозы — C₁₂H₂₂O₁₁. Она относится к дисахаридам, то есть образуется при конденсации двух моносахаридов: α-глюкозы и β-фруктозы. Гликозидная связь между ними возникает между первым углеродом глюкозы и вторым углеродом фруктозы, что придаёт молекуле особые свойства: в отличие от мальтозы или лактозы, сахароза не имеет свободной альдегидной группы и потому не проявляет свойств восстановителя (не даёт «серебряного зеркала» и реакции Фелинга).

Молярная масса сахарозы составляет 342,30 г/моль. При нагревании до 160 °C она плавится, а при дальнейшем нагреве разлагается с образованием карамели — характерного бурого вещества, используемого в пищевой промышленности в качестве красителя и ароматизатора.

¶Происхождение названия

Термин «сахароза» происходит от названия сахарного тростника (лат. Saccharum), из которого впервые был выделен этот сахар. Слово «сахар» в русский язык пришло через персидский и арабский языки от санскритского śarkarā — «сахарный песок».

¶Распространение в природе

Сахароза — один из самых распространённых дисахаридов в природе. Она содержится в сахарной свёкле (16–22 % массы корнеплода), сахарном тростнике (до 20 % стебля), моркови, тыкве, берёзовом соке, нектаре цветков растений. Именно сахарная свёкла и сахарный тростник служат основным сырьём для промышленного производства сахарозы.

В растениях сахароза выполняет функцию транспортной формы углеводов: она хорошо растворима в воде, химически стабильна и не обладает восстановительными свойствами, поэтому может безопасно переноситься по сосудам растения без побочных реакций.

¶Получение и промышленное производство

Основные страны-производители сахарозы — Бразилия, Индия, Китай, Таиланд (сахарный тростник) и Россия, Франция, Германия, США (сахарная свёкла). Россия входит в число крупнейших производителей свекловичного сахара; в 2023 году объём производства сахарозы из свёклы в стране составил около 6,5 млн тонн.

Производство сахарозы из свёклы включает несколько этапов: измельчение сырья, диффузию (вымачивание в горячей воде), очистку соков известью и углекислым газом, выпаривание, сиропоочистку, уваривание в вакуум-аппаратах и центрифугирование кристаллов.

¶Физические и химические свойства

Сахароза легко растворяется в воде, образуя насыщенные растворы. При кипячении с кислотами или под действием ферментов (инвертазы, сахаразы) она гидролизуется с образованием инвертного сахара — смеси глюкозы и фруктозы. Такой гидролиз называют инверсией сахарозы; он сопровождается изменением направления плоскости поляризации света.

¶Применение

Сахароза используется прежде всего в пищевой промышленности: в хлебопечении, кондитерском производстве, при изготовлении напитков, мороженого, консервов. Она играет роль консерванта (высокая концентрация сахара подавляет рост микроорганизмов), участвует в процессах брожения как источник энергии для дрожжей, придаёт продуктам объём и текстуру.

В фармацевтике сахароза применяется как наполнитель в таблетках и сиропах, а в медицинской практике — как компонент растворов для внутривенного введения. Кроме того, сахароза служит сырьём для производства спирта, лимонной кислоты, фурфурала и других химических продуктов.

¶Влияние на здоровье

Сахароза относится к быстроусвояемым углеводам: в тонком кишечнике она расщепляется на глюкозу и фруктозу, которые всасываются в кровь. Глюкоза является основным источником энергии для клеток, в том числе для нейронов и мышц.

Чрезмерное потребление сахарозы связано с повышением риска кариеса, ожирения, инсулинорезистентности и сахарного диабета 2 типа. В рекомендациях Всемирной организации здравоохранения суточная норма добавленных сахаров ограничивается 10 % от общей калорийности рациона, а оптимальным считается снижение до 5 %.

¶Сахароза и другие сахара

В бытовой речи слово «сахар» может означать не только сахарозу, но и другие сладкие вещества: глюкозу (виноградный сахар), фруктозу (фруктовый сахар), лактозу (молочный сахар), мальтозу (солодовый сахар). Все они относятся к углеводам и обладают сладким вкусом, однако различаются по химическому строению, свойствам и метаболизму в организме. Термин «сахар» в узком смысле, а также обозначения «пищевой сахар», «столовый сахар», «тростниковый сахар» и «свекловичный сахар» относятся именно к сахарозе.

Источники:

• Гранкин С. Н. Биохимия: учебник для вузов
• Химическая энциклопедия / Под ред. Кнунянца И. Л.
• Филиппович Ю. Г. Углеводы: учебное пособие
• Всемирная организация здравоохранения. Рекомендации по потреблению свободных сахаров
• ГОСТ 33222-2015. Сахар белый. Общие технические условия