Կենցաղում օգտագործվող սովորական քաղցր շաքարը կոչվում է սախարոզա: Դիսաքարիդների խմբին պատկանող օլիգոսաքարիդ է։ Սախարոզայի բանաձևը C 12 H 22 O 11 է:

Կառուցվածք

Մոլեկուլը պարունակում է երկու ցիկլային մոնոսաքարիդների մնացորդներ՝ α-գլյուկոզա և β-ֆրուկտոզա։ Նյութի կառուցվածքային բանաձևը բաղկացած է թթվածնի ատոմով միացված ֆրուկտոզայի և գլյուկոզայի ցիկլային բանաձևերից։ Կառուցվածքային միավորները միմյանց հետ կապված են գլիկոզիդային կապով, որը ձևավորվում է երկու հիդրոքսիլների միջև:

Բրինձ. 1. Կառուցվածքային բանաձեւ.

Սախարոզայի մոլեկուլները կազմում են մոլեկուլային բյուրեղյա վանդակ:

Անդորրագիր

Սախարոզը բնության մեջ ամենատարածված ածխաջրերն է: Միացությունը հանդիպում է մրգերի, հատապտուղների, բույսերի տերևների մեջ։ Մեծ թվովպատրաստի նյութը գտնվում է ճակնդեղի և շաքարեղեգի մեջ: Հետեւաբար, սախարոզը չի սինթեզվում, այլ մեկուսացվում է օգտագործելով ֆիզիկական ազդեցություն, մարսողություն և մաքրում։

Բրինձ. 2. Շաքարեղեգ։

Ճակնդեղը կամ շաքարեղեգը մանր կտրատում են և դնում մեծ կաթսաների մեջ տաք ջուր. Սախարոզը լվանում է՝ ձևավորելով շաքարի լուծույթ։ Այն պարունակում է տարբեր կեղտեր՝ գունանյութեր, սպիտակուցներ, թթուներ։ Սախարոզա առանձնացնելու համար լուծույթին ավելացնում են կալցիումի հիդրօքսիդ Ca(OH) 2։ Արդյունքում առաջանում է նստվածք և կալցիումի սախարատ C 12 H 22 O 11 · CaO · 2H 2 O, որի միջով անցնում է ածխաթթու գազ (ածխաթթու գազ): Կալցիումի կարբոնատը նստում է, իսկ մնացած լուծույթը գոլորշիացվում է մինչև շաքարի բյուրեղների ձևավորումը։

Ֆիզիկական հատկություններ

Հիմնական ֆիզիկական բնութագրերընյութեր:

• մոլեկուլային քաշը՝ 342 գ/մոլ;
• խտությունը - 1,6 գ / սմ 3;
• հալման կետը՝ 186°C։

Բրինձ. 3. Շաքարի բյուրեղներ.

Եթե ​​հալած նյութը շարունակի տաքանալ, ապա սախարոզը կսկսի քայքայվել գունային փոփոխությամբ։ Երբ հալած սախարոզը պնդանում է, ձևավորվում է կարամել՝ ամորֆ թափանցիկ նյութ։ 100 մլ ջրի մեջ ժ նորմալ պայմաններ 211,5 գ շաքարավազ կարելի է լուծել, 0°C-ում` 176 գ, 100°C-ում` 487 գ, նորմալ պայմաններում 100 մլ էթանոլում կարելի է լուծել միայն 0,9 գ շաքարավազ:

Մտնելով կենդանիների և մարդկանց աղիքներ՝ սախարոզը ֆերմենտների ազդեցության տակ արագ քայքայվում է մոնոսաքարիդների։

Քիմիական հատկություններ

Ի տարբերություն գլյուկոզայի, սախարոզը չի ցուցաբերում ալդեհիդի հատկություններ՝ ալդեհիդային խմբի՝CHO-ի բացակայության պատճառով: Այսպիսով որակական ռեակցիաՉկա «արծաթե հայելի» (փոխազդեցություն Ag 2 O-ի ամոնիակային լուծույթի հետ): Պղնձի (II) հիդրօքսիդով օքսիդացնելիս առաջանում է ոչ թե կարմիր պղնձի (I) օքսիդ, այլ վառ կապույտ լուծույթ։

Հիմնական քիմիական հատկությունները նկարագրված են աղյուսակում:

Սախարոզը չի կարողանում օքսիդանալ (ռեակցիաներում այն ​​վերականգնող նյութ չէ) և կոչվում է չվերականգնող շաքար։

Դիմում

Մաքուր շաքարավազն օգտագործվում է սննդի արդյունաբերության մեջ՝ արհեստական ​​մեղրի, քաղցրավենիքի, հրուշակեղենի և ալկոհոլի արտադրության համար։ Սախարոզա օգտագործվում է տարբեր նյութեր ստանալու համար. կիտրոնաթթու, գլիցերին, բութանոլ.

Բժշկության մեջ սախարոզան օգտագործում են ըմպելիքներ և փոշիներ պատրաստելու համար՝ տհաճ համերը թաքցնելու համար։

Ի՞նչ ենք մենք սովորել:

Սախարոզը կամ շաքարը դիսաքարիդ է, որը բաղկացած է գլյուկոզայի և ֆրուկտոզայի մնացորդներից: Այն ունի քաղցր համ և հեշտությամբ լուծվում է ջրի մեջ։ Նյութը մեկուսացված է ճակնդեղից և շաքարեղեգից։ Սախարոզը ավելի քիչ ակտիվ է, քան գլյուկոզան: Այն ենթարկվում է հիդրոլիզի, փոխազդում է պղնձի (II) հիդրօքսիդի հետ՝ առաջացնելով պղնձի սախարատ, չի օքսիդանում։ Շաքարն օգտագործվում է սննդի, քիմիական արդյունաբերության, բժշկության մեջ։

Թեմայի վիկտորինան

Հաշվետվության գնահատում

Միջին գնահատականը: 4.3. Ստացված ընդհանուր գնահատականները՝ 29:

սախարոզա C 12 H 22 O 11, կամ ճակնդեղի շաքարավազ, եղեգնաշաքար, առօրյա կյանքում միայն շաքարավազը՝ դիսաքարիդ օլիգոսաքարիդների խմբից, որը բաղկացած է երկու մոնոսաքարիդներից՝ α-գլյուկոզա և β-ֆրուկտոզա։

Քիմիական հատկություններսախարոզա

Սախարոզայի կարևոր քիմիական հատկությունը հիդրոլիզի ենթարկվելու հատկությունն է (ջրածնի իոնների առկայության դեպքում տաքացնելիս)։

Քանի որ սախարոզայի մոնոսաքարիդների մնացորդների միջև կապը ձևավորվում է երկու գլիկոզիդային հիդրոքսիլներով, այն չունի վերականգնող հատկությունև «արծաթե հայելի» ռեակցիա չի տալիս։ Սախարոզը պահպանում է բազմահիդրիկ սպիրտների հատկությունները. մետաղների հիդրօքսիդներով, մասնավորապես, կալցիումի հիդրօքսիդի հետ ձևավորում է ջրում լուծվող շաքարներ։ Այս ռեակցիան օգտագործվում է շաքարավազի վերամշակման գործարաններում սախարոզայի մեկուսացման և մաքրման համար, որի մասին մենք կխոսենք մի փոքր ուշ:

Երբ տաքացվում է ջրային լուծույթսախարոզա ուժեղ թթուների առկայության դեպքում կամ ֆերմենտի ազդեցության տակ ինվերտասներշարունակվում է հիդրոլիզԱյս դիսաքարիդից առաջանում է հավասար քանակությամբ գլյուկոզայի և ֆրուկտոզայի խառնուրդ: Այս ռեակցիան մոնոսաքարիդներից սախարոզայի ձևավորման հակառակն է.

Ստացված խառնուրդը կոչվում է ինվերտ շաքարավազև օգտագործվում է կարամելի արտադրության, սննդամթերքի քաղցրացման, սախարոզայի բյուրեղացումը կանխելու, արհեստական ​​մեղրի ստացման և բազմահիդրիկ սպիրտների արտադրության համար։

Կապը հիդրոլիզի հետ

Սախարոզայի հիդրոլիզը հեշտ է հետևել բևեռաչափով, քանի որ սախարոզայի լուծույթն ունի աջակողմյան պտույտ, և ստացված խառնուրդը. Դ-գլյուկոզա և Դ-ֆրուկտոզան ունի ձախ պտույտ՝ պայմանավորված D-ֆրուկտոզայի ձախ պտույտի գերակշռող արժեքով: Հետևաբար, քանի որ սախարոզը հիդրոլիզացվում է, աջ պտույտի անկյունը աստիճանաբար նվազում է, անցնում զրոյի միջով, և հիդրոլիզի վերջում հավասար քանակությամբ գլյուկոզա և ֆրուկտոզա պարունակող լուծույթը ձեռք է բերում կայուն ձախ պտույտ։ Այս առումով հիդրոլիզացված սախարոզը (գլյուկոզայի և ֆրուկտոզայի խառնուրդ) կոչվում է ինվերտ շաքար, իսկ հիդրոլիզի պրոցեսն ինքնին կոչվում է ինվերսիա (լատիներեն inversia-ից՝ շրջում, վերադասավորում):

Մալթոզայի և ցելոբիոզայի կառուցվածքը. Կապը հիդրոլիզի հետ

Մալթոզա և օսլա: Կազմը, կառուցվածքը և հատկությունները: Կապը հիդրոլիզի հետ

Ֆիզիկական հատկություններ

Մալտոզան հեշտությամբ լուծվում է ջրի մեջ քաղցր համ. Մոլեկուլային զանգվածմալթոզա - 342,32. Մալթոզայի հալման կետը 108 է (անջուր):

Քիմիական հատկություններ

Մալտոզան վերականգնող շաքար է, քանի որ այն ունի չփոխարինված կիսացետալ հիդրօքսիլ խումբ:

Մալթոզը նոսր թթվով եռացնելով և ֆերմենտի ազդեցությամբ մալթոզահիդրոլիզում է (առաջանում է C 6 H 12 O 6 գլյուկոզայի երկու մոլեկուլ)։

Օսլա (Գ 6 Հ 10 Օ 5) ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի n պոլիսախարիդներ, որոնց մոնոմերը ալֆա-գլյուկոզա է. Օսլա, սինթեզված տարբեր բույսերքլորոպլաստներում ֆոտոսինթեզի ժամանակ լույսի ազդեցությամբ որոշ չափով տարբերվում է հատիկների կառուցվածքով, մոլեկուլների պոլիմերացման աստիճանով, պոլիմերային շղթաների կառուցվածքով և ֆիզիկաքիմիական հատկություններով։

Ֆիզիկական հատկություններ

Մաքուր սախարոզը քաղցր համով անգույն բյուրեղային նյութ է, որը շատ լուծելի է ջրում։

Քիմիական հատկություններ

Դիսաքարիդների հիմնական հատկությունը, որը դրանք տարբերում է մոնոսաքարիդներից, հիդրոլիզվելու ունակությունն է. թթվային միջավայր(կամ մարմնում ֆերմենտների ազդեցությամբ).

C 12 H 22 O 11 + H2O> C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

Սախարոզա գլյուկոզա ֆրուկտոզա

Հիդրոլիզի ընթացքում առաջացած գլյուկոզան կարող է հայտնաբերվել «արծաթե հայելի» ռեակցիայի կամ պղնձի (II) հիդրօքսիդի հետ փոխազդեցության միջոցով։

Սախարոզա ստանալը

Սախարոզա C 12 H 22 O 11 (շաքար) ստացվում է հիմնականում շաքարի ճակնդեղից և շաքարեղեգից։ Սախարոզայի արտադրության մեջ քիմիական փոխակերպումներ չեն լինում, քանի որ այն արդեն առկա է բնական մթերքներում։ Այն միայն մեկուսացված է այս ապրանքներից հնարավորինս մաքուր:

Շաքարի ճակնդեղից սախարոզայի մեկուսացման գործընթացը.

Մաքրած շաքարի ճակնդեղը ճակնդեղի մեխանիկական կտրիչների մեջ վերածվում է բարակ չիպսերի և տեղադրվում հատուկ տարաների մեջ՝ դիֆուզորների մեջ, որոնց միջով անցնում է։ տաք ջուր. Արդյունքում ճակնդեղից լվացվում է գրեթե ողջ սախարոզը, սակայն դրա հետ լուծույթ են անցնում տարբեր թթուներ, սպիտակուցներ և գունանյութեր, որոնք պետք է առանձնացնել սախարոզից։

Դիֆուզերներում ձևավորված լուծույթը մշակվում է կրաքարի կաթով։

C 12 H 22 O 11 + Ca (OH) 2 > C 12 H 22 O 11 2CaO H 2 O

Կալցիումի հիդրօքսիդը փոխազդում է լուծույթում պարունակվող թթուների հետ։ Քանի որ օրգանական թթուների մեծ մասի կալցիումի աղերը քիչ են լուծվում, դրանք նստվածք են առաջացնում: Մյուս կողմից, սախարոզը կալցիումի հիդրօքսիդի հետ ձևավորում է ալկոհոլային տիպի լուծվող սախարոզա՝ C 12 H 22 O 11 2 CaO H 2 O

3. Ստացված կալցիումի սախարոզը քայքայելու և կալցիումի հիդրօքսիդի ավելցուկը չեզոքացնելու համար դրանց լուծույթով անցնում են ածխածնի օքսիդ (IV): Արդյունքում կալցիումը նստեցվում է կարբոնատի տեսքով.

C 12 H 22 O 11 2CaO H 2 O + 2CO 2 > C 12 H 22 O 11 + 2CaCO 3 v 2H 2 O

4. Կալցիումի կարբոնատի նստեցումից հետո ստացված լուծույթը զտվում է, այնուհետև գոլորշիացվում է վակուումային ապարատում և շաքարի բյուրեղներն առանձնանում են ցենտրիֆուգմամբ:

Այնուամենայնիվ, հնարավոր չէ լուծույթից մեկուսացնել ամբողջ շաքարը: Մնում է շագանակագույն լուծույթ (մելաս), որը պարունակում է մինչև 50% սախարոզա։ Մելասն օգտագործվում է կիտրոնաթթու և որոշ այլ ապրանքներ արտադրելու համար։

5. Մեկուսացված հատիկավոր շաքարավազը սովորաբար ունենում է դեղնավուն գույն, քանի որ այն պարունակում է գունանյութեր։ Դրանք առանձնացնելու համար սախարոզը նորից լուծվում է ջրի մեջ և ստացված լուծույթն անցնում է միջով Ակտիվացված ածխածին. Այնուհետև լուծույթը կրկին գոլորշիացվում է և ենթարկվում բյուրեղացման։ (տես Հավելված 2)

Սախարոզայի կիրառում

Սախարոզը հիմնականում օգտագործվում է որպես սննդամթերք և հրուշակեղենի արդյունաբերության մեջ։ Հիդրոլիզով նրանից ստացվում է արհեստական ​​մեղր։

Լինելով բնության և մարդու մարմնի մեջ

Սախարոզը շաքարի ճակնդեղի հյութի (16-20%) և շաքարեղեգի (14-26%) բաղադրիչ է։ Փոքր քանակությամբ այն հայտնաբերվում է գլյուկոզայի հետ միասին բազմաթիվ կանաչ բույսերի պտուղներում և տերևներում։

Շաքարավազը սախարոզայի խոսակցական անունն է։ Բանաձևն ունի հետևյալ տեսքը՝ C12H22O11: Շաքարավազը հիմնականում արդյունահանվում է եղեգից կամ ճակնդեղից։ Այն բջիջների սնուցման էական բաղադրիչ է, որն անփոխարինելի է ուղեղի համար։ ամենամաքուր ածխաջրն է, որն ապահովում է ֆիզիկական և մտավոր ակտիվություն: Ի տարբերություն օսլայի, որը նույնպես ածխաջրածին է, այն արագ վերամշակվում և ներծծվում է օրգանիզմի կողմից։ Մարսողական տրակտը բաժանում է սախարոզը պարզ շաքարների՝ գլյուկոզայի և ֆրուկտոզայի: Գլյուկոզան ապահովում է մարմնի էներգիայի ծախսերի կեսից ավելին:

Շաքարի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները

Սախարոզը անգույն բյուրեղ է, հեշտությամբ լուծվող ջրում։ Սպիտակությունը բացատրվում է նուրբ մասնաբաժնով, իսկ լույսի բեկումը եզրերով։ 160 ° C ջերմաստիճանում տեղի է ունենում հալում, պնդացումով ձևավորվում է մածուցիկ կիսաթափանցիկ զանգված, որը կոչվում է կարամել:
Սախարոզը գլյուկոզայի համեմատ ունի բարդ մոլեկուլային կառուցվածք: Պարունակում է հիդրօքսիլ խումբ (OH), ինչի մասին է վկայում շաքարների հանդուրժողականությունը մետաղների օքսիդացման նկատմամբ։ Ալդեհիդները (ջրածնից զուրկ ալկոհոլ) հայտնաբերված են ածխաջրերի բոլոր դասերում, բացի սախարոզից: Այնուամենայնիվ, այն դրսևորվում է գլյուկոզայի հետ, երբ շաքարի մոլեկուլները բաժանվում են մարսողական համակարգըօրգանիզմ։
Սախարոզը դիսաքարիդների մեջ ամենակարեւոր տարրն է, որի մոլեկուլները բաղկացած են երկու ատոմից։ Այս դեպքում՝ գլյուկոզայից և ֆրուկտոզայից։ Ի տարբերություն մյուսների (կաթնաշաքար, մալթոզա, ցելոբիոզա), սախարոզը ամենաածխաջրածին շաքարն է։

Սախարոզայի մոլային զանգվածը 342 գ/մոլ է

Շաքարի օգտակար հատկությունները

Մարդու մարմնում գլյուկոզայի հիմնական սպառողը ուղեղի նեյրոններն են։ Թթվածինն ու շաքարը կենտրոնականի հիմնական սննդանյութերն են նյարդային համակարգ. Գլյուկոզան անհրաժեշտ է նյութափոխանակության համար։ Սնուցում է սրտանոթային համակարգը։
Ինչպես գիտեք, գլյուկոզան նպաստում է էնդորֆինների (երջանկության հորմոնների) արտազատմանը, որոնք բնական պաշտպանություն են սթրեսից: Քաղցր թեյ կամ շոկոլադ լավագույն օգնականներըքննությունների կամ հարցազրույցների ժամանակ:

Շաքարի վնասակար հատկությունները

Դժվար է գերագնահատել այն վնասը, որ շաքարը բերում է օրգանիզմին։ Շաքարի ավելցուկն անուղղելի վնաս է հասցնում լյարդին՝ պարուրելով այն ճարպային շերտերով։ Նմանապես, ֆրուկտոզան մտնում է սիրտ, ինչը հանգեցնում է սրտի կաթվածի, կորոնար հիվանդության:
Շաքարը սննդարար նյութ է ոչ միայն ուղեղի, այլեւ բակտերիաների համար։ Ատամների վրա ատամնափառ կամ ճեղքեր, դժվար հասանելի վայրերում բերանի խոռոչկարող է պարունակել կպչուն շաքարի առյուծի բաժինը, որը հարմարավետ միջավայր է հարյուրավոր տեսակի պաթոգեն միկրոֆլորայի վերարտադրության համար: Ախորժակի աճով բերանի բնակիչները վերցնում են ատամի էմալը և դենտինը, ինչը հանգեցնում է կարիեսի:
Շաքարը ածխաջրերից բացի այլ սննդանյութեր չի պարունակում: Խիստ անցանկալի է օգտագործել այն իր մաքուր տեսքով: ավելորդ

Սախարոզա հայտնաբերվել է մրգերի, հատապտուղների և այլ բույսերի բազմաթիվ տեսակներում՝ շաքարի ճակնդեղ և շաքարեղեգ: Վերջիններս օգտագործվում են արդյունաբերական վերամշակումշաքարավազ ստանալու համար, որն օգտագործում են մարդիկ։

Այն բնութագրվում է բարձր աստիճանլուծելիություն, քիմիական իներտություն և նյութափոխանակության մեջ չներգրավվածություն: Հիդրոլիզը (կամ սախարոզի տարրալուծումը գլյուկոզայի և ֆրուկտոզայի) աղիքներում տեղի է ունենում բարակ աղիքներում տեղակայված ալֆա-գլյուկոզիդազի օգնությամբ։

Իր մաքուր տեսքով սա անգույն մոնոկլինիկ բյուրեղներ է: Ի դեպ, հայտնի կարամելը հալած սախարոզա պնդացնելու և ամորֆ թափանցիկ զանգվածի ձևավորման արդյունքում ստացվող մթերք է։

Շատ երկրներ զբաղվում են սախարոզայի արդյունահանմամբ։ Այսպիսով, 1990 թվականի արդյունքներով շաքարի համաշխարհային արտադրությունը կազմել է 110 մլն տոննա։

Սախարոզայի քիմիական հատկությունները

Դիսաքարիդը արագ լուծվում է էթանոլում և ավելի քիչ՝ մեթանոլում, ինչպես նաև ընդհանրապես չի լուծվում դիէթիլ եթերի մեջ։ Սախարոզայի խտությունը 15 աստիճան Ցելսիուսում 1,5279 գ/սմ3 է։

Այն նաև ունակ է ֆոսֆորացման, երբ սառչում է հեղուկ օդով կամ ակտիվորեն լուսավորվում է պայծառ լույսի հոսքով:

Սախարոզը չի փոխազդում Տոլլենսի, Ֆեհլինգի և Բենեդիկտի ռեագենտների հետ, ցույց չի տալիս ալդեհիդների և կետոնների հատկությունները։ Պարզվել է նաև, որ երկրորդ տեսակի պղնձի հիդրօքսիդին սախարոզայի լուծույթ ավելացնելիս առաջանում է պղնձի սախարատի լուծույթ, որն ունի վառ կապույտ լույս։ Դիսաքարիդը չունի ալդեհիդային խումբ, մյուս սախարոզներն են մալթոզը և կաթնաշաքարը:

Սախարոզայի արձագանքը ջրի հետ պարզելու փորձի դեպքում դիսաքարիդով լուծույթը եփում են մի քանի կաթիլ աղաթթվի կամ ծծմբաթթվի ավելացմամբ, այնուհետև չեզոքացնում են ալկալիով։ Այնուհետեւ լուծույթը նորից տաքացնում են, որից հետո առաջանում են ալդեհիդի մոլեկուլներ, որոնք հատկություն ունեն երկրորդ տեսակի պղնձի հիդրօքսիդը վերածելու նույն մետաղի, բայց արդեն առաջին տեսակի օքսիդին։ Այսպիսով, ապացուցված է այն պնդումը, որ սախարոզը, թթվի կատալիտիկ գործողության մասնակցությամբ, ընդունակ է հիդրոլիզի ենթարկվել։ Արդյունքում առաջանում են գլյուկոզա և ֆրուկտոզա։

Սախարոզայի մոլեկուլի ներսում կան մի քանի հիդրօքսիլ խմբեր, որոնց շնորհիվ այս միացությունը կարող է փոխազդել երկրորդ տեսակի պղնձի հիդրօքսիդի հետ նույն սկզբունքով, ինչ