Сахароза — химическое вещество¶

Сахароза — органическое вещество класса дисахаридов, состоящее из остатков глюкозы и фруктозы; пищевой сахар, получаемый преимущественно из сахарной свёклы и сахарного тростника. Химическая формула — C₁₂H₂₂O₁₁. При гидролизе расщепляется на две монозы, поэтому относится к невосстанавливающим сахарам. Один из основных источников углеводов в рационе человека.

¶Строение и свойства

Молекула сахарозы образована связью между альфа-глюкопиранозой и бета-фруктопиранозой через гликозидную связь α-1,2. В отличие от мальтозы и лактозы, в сахарозе оба аномальные углеродные атома (C1 глюкозы и C2 фруктозы) участвуют в гликозидной связи, поэтому свободных альдегидных и кетонных групп нет — сахароза не проявляет свойств восстанавливающего сахара (не даёт «серебряного зеркала» и реакции Фелинга).

Кристаллическая сахароза — бесцветное вещество с моноклинными призмами, сладкое на вкус. Молярная масса — 342,3 г/моль, температура плавления — 186 °C. Хорошо растворяется в воде; растворимость растёт с температурой. Водные растворы сахарозы поляризуют плоскость поляризованного света вправо, что используется при контроле качества.

¶Получение

Основной промышленный источник сахарозы — сахарная свёкла (содержание в корне 16–20 %) и сахарный тростник (12–17 % в стеблях). В России свёкловодство и сахарное производство исторически преобладают: свёкла даёт более 60 % мирового производства сахарозы, и Россия входит в число ведущих производителей свекловичного сахара.

Процесс производства включает извлечение сахарозы измельчённой сырьевой массы горячей водой, очистку соков известью и углекислым газом, ультрафильтрацию, выпаривание и кристаллизацию. Полученный продукт проходит сепарацию в центрифугах и сушку. В зависимости от степени очистки различают сахар-песок, сахар-рафинад и кристаллическую сахарозу высшей категории.

¶Гидролиз и инвертный сахар

При нагревании с кислотой или под действием фермента инвертазы сахароза гидролизуется с образованием смеси глюкозы и фруктозы, называемой инвертным сахаром. Процесс сопровождается инверсией плоскости поляризации: исходный раствор сахарозы вращает её вправо, а продукт гидролиза — влево (фруктоза сильнее глюкозы). В пищевой промышленности инвертный сахар применяют для производства мёда, кондитерских изделий, мороженого.

¶Биологическая роль

В пищеварительном тракте человека сахароза расщепляется ферментом сахарозой (инвертазой) тонкой кишки на глюкозу и фруктозу, которые всасываются в кровь. Глюкоза служит основным источником энергии для клеток, в том числе нервных; фруктоза метаболизируется преимущественно в печени.

Сахароза — важный транспортный углевод в растениях: именно в форме сахарозы углеводы перемещаются по флоэме из листьев в органы запасания. В тростнике и свёкле сахароза накапливается как запасное вещество.

¶Применение

Сахароза широко используется в пищевой промышленности как подсластитель, консервант (при высокой концентрации связывает воду и подавляет рост микроорганизмов), стабилизатор и структурообразователь. На её основе производят карамель, ирис, варенье, джемы, газированные напитки.

В фармацевтике сахароза применяется как наполнитель в таблетках и сиропах, а также в производстве суспензий. В микробиологии сахароза служит субстратом для определения кислотообразующих свойств бактерий (например, в тесте на Streptococcus mutans).

¶Влияние на здоровье

Чрезмерное потребление сахарозы связано с кариесом: Streptococcus mutans ферментирует сахарозу до полисахарида декстрана, формирующего зубной налёт. Избыточное поступление свободных сахаров, включая сахарозу, Всемирная организация здравоохранения рекомендует ограничивать до 10 %, а желательно — до 5 % энергии рациона.

При избыточном потреблении сахароза способствует набору массы тела, развитию инсулинорезистентности и повышению риска сахарного диабета 2-го типа. Людям с наследственной непереносимостью фруктозы (болезнь накопления фруктозы) гидролиз сахарозы опасен, поскольку приводит к накоплению фруктозы в тканях.

¶Сахароза в России

Россия — один из крупнейших производителей свекловичного сахара; по данным Росстата, ежегодное производство сахара-песка составляет около 6–7 млн тонн. Потребление сахарозы на душу населения в России, по разным оценкам, превышает рекомендованные нормы ВОЗ. Государственное регулирование включает введение пошлин на импорт сахара и поддержку отечественного свеклосахарного производства.

¶История

Сахароза впервые получена в Индии, откуда тростниковый сахар попал в Европу в Средние века. В 1747 году немецкий химик Марграф Андреас Сигизмунд обнаружил сахарозу в сахарной свёкле, что заложило основу свеклосахарного производства. Промышленное производство свекловичного сахара началось в конце XVIII века.

¶Источники

• Грантон Г., Кеннеди Дж. Углеводы: структура и биохимия. — М.: Мир.
• Фадеев Д. А. Биохимия сахарозы. — М.: Химия.
• Сборник статистических данных Росстата по производству сахара.
• Материалы Всемирной организации здравоохранения по потреблению свободных сахаров.