Підручник з Хімії. 10 клас. Величко - Нова програма

§ 36. САХАРОЗА

Склад і будова молекули. Молекулярна формула сахарози С12Н22О11. Сахароза — дисахарид. У її молекулі залишки α-глюкози та β-фруктози сполучені за допомогою етерного зв’язку між атомами С1—С2 через атом Оксигену:

Фізичні властивості. Сахароза — безбарвна кристалічна речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді. Під час нагрівання до 190—200 оС кристали плавляться, молекули частково розкладаються. Це зумовлює специфічний смак і запах розплавленої маси, яка після застигання утворює карамель.

Сахароза міститься в різних частинах рослин, наприклад у стеблах зеленої кукурудзи. Особливо багато її в коренеплодах цукрових буряків (16—20 %) та стеблах цукрової тростини (14—26 %). Тому сахарозу також називають буряковим цукром, або тростинним цукром (мал. 123, с. 196).

Мал. 123. Цукрові буряки — джерело сахарози

Хімічні властивості. Сахароза окиснюється з утворенням вуглекислого газу й води. У структурі молекули сахарози немає альдегідної групи, це підтверджується експериментально: сахароза не дає реакції «срібного дзеркала». Альдегідна група залишку глюкози блокована зв’язком із залишком молекули фруктози. Під час розчинення сахарози альдегідна форма глюкози не може утворитися, тому реакція окиснення за альдегідною групою не відбувається.

Реакції сахарози

Проте під дією неорганічних кислот сахароза гідролізує до глюкози і фруктози. Прокип’ятимо розчин сахарози з невеликою кількістю сульфатної кислоти, нейтралізуємо кислоту лугом і розчин нагріємо з купрум(ІІ) гідроксидом. Утворюється червоний осад купрум(І) оксиду.

Ця реакція засвідчує наявність альдегідної групи, отже, серед продуктів гідролізу є певна кількість відкритої форми глюкози.

Сахароза містить вісім гідроксильних груп і, як будь-який спирт, може утворювати алканоляти (тривіальна назва — сахарати), але за участю не менш ніж трьох спиртових груп. Особливо важливі кальцій сахарати, оскільки цей процес використовують під час промислового виробництва цукру.

До розчину з масовою часткою цукру 20 % добавимо, перемішуючи, вапняне молоко. Утворюється прозорий розчин сахарату складу C12H22O11 · СаО. Унаслідок нагрівання добутого розчину випадає осад кальцій трисахарату складу C12H22O11 · 3СаО.

Добування й застосування. Сахароза у вигляді тростинного цукру була відома з давніх-давен як лікувальний засіб. У Європі цукор із тростини з’явився в XVI ст., а з цукрових буряків був виділений уперше в середині XVIII ст.

Доведено, що середньорічне споживання людиною цукру становить близько 30 кг. Оскільки сахароза — цінний харчовий продукт, її добувають у великій кількості. Світове виробництво цукру перевищує 50 млн тонн на рік. Україна виробляє кілька мільйонів тонн цукру на рік із цукрових буряків (мал. 124).

Мал.124. У цеху цукрового заводу

Виробництво цукру полягає у виділенні його з природної сировини, очищенні й кристалізації продукту. Процеси відбуваються в такій послідовності.

Насамперед коренеплоди миють і подрібнюють на стружку. Цю масу обробляють гарячою водою. Як добре розчинна у воді сполука, сахароза переходить у розчин. Щоб позбутися домішок, які містяться в цукрових буряках, розчин обробляють вапняним молоком — випадає осад, що є сумішшю білків і солей Кальцію.

Сахароза у вигляді кальцій сахарату залишається в розчині. Його обробляють вуглекислим газом, унаслідок чого утворюється нерозчинний осад кальцій карбонату. Розчин сахарози відфільтровують. Далі його випарюють і кристалізують. Маса, що не кристалізується, — це так звана меляса. Вона містить залишки сахарози та супутніх речовин і є цінним кормом для худоби й сировиною для виробництва пекарських дріжджів.

Сирий цукор-пісок відокремлюють і додатково очищують. Для цього цукор знову розчиняють у воді, фільтрують розчин крізь активоване вугілля, випарюють і кристалізують — утворюється цукор-рафінад, який містить 99,9 % сахарози та є одним із найчистіших харчових продуктів.

Залежно від умов кристалізації цукор можна виділити у вигляді дрібних або великих кристалів, які потім розпилюють на шматки. Пресуванням цукру-піску добувають швидкорозчинний цукор.

Важливим показником для виробництва цукру є цукристість буряків. Селекціонери постійно працюють над виведенням сортів цукрового буряку з високим умістом цукру.

Завдання для самоконтролю

1. Чому сахароза належить до дисахаридів? Як вона утворюється?

2. Чи є в молекулі сахарози альдегідна група? Доведіть це.

3. Які продукти утворюються в результаті гідролізу сахарози?

4. Доведіть, що серед продуктів гідролізу сахарози є сполука з альдегідною групою.

5. Опишіть (усно) етапи виробництва цукру із цукрового буряку.

6. Якщо у вашій місцевості вирощують чи переробляють цукрові буряки, розкажіть про це.

7. Цукристість утрачається під час тривалого зберігання коренеплодів. Як, на вашу думку, можна уникнути цього?

8. Підготуйте повідомлення про користь і шкоду цукру в раціоні людини. Використайте знання з курсу біології.