Сахар — Википедия
Увеличенное изображение кристаллов сахарозы Модель молекулы сахарозы Ёмкость для хранения сахара. УССРСахар — это распространенный продовольственный товар. Основной компонент сахара — собственно сахароза. Но кроме нее соответствующий продукт может содержать различные примеси. В сахаре-песке допускается их содержание до 0,25 %, в рафинированном — до 0,1 %.
Тростниковый и свекольный сахар (сахарный песок, рафинад) является важным пищевым продуктом. Обычный сахар относится к углеводам. Крахмал также принадлежит к углеводам, но усваивание его организмом происходит относительно медленно. Сахароза же быстро расщепляется в пищеварительном тракте на глюкозу и фруктозу, которые затем поступают в кровоток.
Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма. Нормальная концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне 80—120 миллиграммов сахара в 100 миллилитрах (0,08~0,12 %). Глюкоза обладает способностью поддерживать барьерную функцию печени против токсических веществ благодаря участию в образовании в печени так называемых парных глюкуроновых кислот. Вот почему приём сахара внутрь или введение глюкозы в вену рекомендуется при некоторых заболеваниях печени, отравлениях.
Сахара́ — то же, что низкомолекулярные углеводы (моно- и олигосахариды). Некоторые из них имеют сладкий вкус[1].
Этимология[править | править код]
Родина сахара — Индия (др.-инд. शर्करः (śarkaraḥ IAST) «песчинка, гравий, сахар»), в русский язык это слово было заимствовано через греч. σάκχαρον[2] (сакхарон).
Древние времена и Средневековье[править | править код]
В Европе сахар был известен ещё римлянам. Коричневые сахарные крупицы приготавливали из сока сахарного тростника и ввозили в Европу из Индии. Египет, провинция Римской империи, был посредником в торговле с Индией. Позднее сахарный тростник появился на Сицилии и в Южной Испании, но с падением Римской империи эта традиция была утрачена.
В России[править | править код]
История сахара на территории современной России начинается примерно с XI—XII веков. Когда сахар завезли впервые, он был доступен только знати. Первая в России «сахарная палата» была открыта Петром I в начале XVIII века, и сырьё для сахара ввозилось из-за границы. В 1809 году стало налаживаться производство сахара из отечественного сырья — сахарной свёклы.
Коричневый сахарКоричневый сахар — это тростниковый нерафинированный сахар.
Коричневый сахар состоит из кристаллов сахара, покрытых тростниковой мелассой с естественным ароматом и цветом. Производится увариванием сахарного сиропа по специальной технологии. Существует большое количество разновидностей коричневого сахара, которые различаются между собой главным образом по количеству содержащейся патоки мелассы. Тёмный тростниковый сахар имеет более интенсивный цвет и более сильный аромат патоки, чем светлый. Иногда коричневый сахар называют «чайный» или «кофейный». Производителями коричневый сахар позиционируется как элитный и дорогой, экологически чистый деликатесный продукт. В то время как диетологи отмечают, что неочищенный сахар может содержать нежелательные примеси и имеет примерно такую же калорийность
Визуально коричневым сахаром также является измельченный утфель (промежуточный продукт при производстве сахара), производимый из сахарной свеклы или тростника. Имеет сладкий вкус и сильно выраженный аромат патоки и мелассы.
На рынке так же встречаются подделки коричневого сахара — его могут изготавливать из рафинированного, примешивая к нему коричневый краситель. В странах-производителях тростникового сахара производство таких подделок не имеет экономического смысла. В России и ряде других стран подделки производятся из-за относительной дороговизны тростникового сахара.
Сахар тростниковый[править | править код]
Стебли сахарного тростника, растения, в диком виде росшего в Индии, являлись первоначальным сырьём для добывания сахара; в Европе тростниковый сахар стал известен ещё до нашей эры в качестве медицинского средства. При владычестве арабов в IX веке возделывание сахарного тростника установилось в Египте, Сицилии и Южной Испании; в конце X века выработка сахара в виде конических голов уже производилась в Венеции, но большее распространение сахар получил в Европе лишь в течение крестовых походов. В 1493 году Колумб перенёс сахарный тростник с Канарских островов на Санто-Доминго (Гаити), и с этого времени культура его в Вест-Индии и Центральной Америке стала быстро развиваться, и колониальный сахарный песок начал покрывать общую потребность в нём в Европе, в которой начиная с XVI столетия появились рафинадные заводы для его очищения. Фламандский картограф Абрахам Ортелий писал в 1572 году: «Сахар одно время можно было достать только у аптекарей, которые его приберегали для больных; теперь им лакомятся повсеместно. То, что раньше было лекарством, стало обычной едой». Тем не менее, сахар ещё долго, вплоть до XIX века, оставался предметом роскоши
Сахарный тростник относится к многолетним травам, культивируется в тропических и субтропических регионах. Для его выращивания требуется безморозный климат с достаточным количеством осадков в период вегетации, чтобы в полной мере использовать огромный потенциал роста растений. Урожай собирают механически или вручную, стебли нарезаются на куски и быстро транспортируются на перерабатывающий завод. Здесь сырьё либо измельчают и экстрагируют сок с водой, либо сахар извлекается путём диффузии. Сок потом подвергается очищению посредством гашёной извести (дефекация) и подогреву, чтобы убить ферменты. В результате жидкий сироп пропускается через серию испарителей, после чего оставшаяся вода удаляется испарением в вакуумном контейнере. После этого пересыщенный раствор кристаллизуется с образованием кристаллов сахара. Патока является побочным продуктом процесса производства сахара. Волокна от стеблей, известные как жмых, сжигаются с целью получения энергии для процесса экстракции сахара. Кристаллы утфеля (сахара-сырца) имеют липкий коричневый налёт и могут быть использованы в пищу как есть, или же их отбеливают диоксидом серы или угольной кислотой (сатурация) для получения белого продукта
Сахар свекольный[править | править код]
В 1747 году Андреас Марграф опубликовал в мемуарах Берлинской академии наук свои наблюдения о возможности извлекать сахар из корнеплодов свекловицы (beta alba) и указал даже порядок работы, который в существенных чертах сохранился и до настоящего времени. Часть устройства первого завода для добывания сахара из свекловицы принадлежит ученику Марграфа Ашару, но первые опыты в фабричном размере были неудачны и производство свекловичного сахара поставлено было на твёрдую почву в 1806 году Наполеоном (раздача земли для возделывания свекловицы, учреждение при фабриках школ, выдача премий), который видел в нём одно из средств к поддержанию т.н. континентальной системы и независимости от английского импорта. Высокая цена колониального тростникового сахара (около 8 франков за килограмм) делала выгодным производство сахара местного, а вместе с тем введённые во Франции усовершенствования производства (тёрки, гидравлические прессы, процеживание через костяной уголь, нагревание и сгущение сока паром) повели за собой быстрое его развитие: в 1828 году во Франции работали уже 103 завода, производившие до 5 млн кг сахара. Технология, разработанная во Франции, распространилась затем в Германии и других странах Европы.
В России в 1799 году профессор фармацевтической химии и фармации Московского университета Иоганн Иаков Биндгейм разработал способ получения сахара из белой свёклы и предложил план строительства сахарных заводов, описав основные составляющие сахарного производства в своей статье «Опыты и наблюдения о домашнем приготовлении сахару в России, а особливо из свекловицы».[6]
В 1799‒1801 годах Яков Степанович Есипов разработал технологию получения сахара из свёклы в промышленных условиях, впервые используя способ очистки свекловичного сока известью, применяемый и по настоящее время.
Первый завод в России для добывания свекловичного сока, главным образом для переработки в спирт, основан компаньонами генерал-майором Е. И. Бланкенагелем и Я. С. Есиповым в 1802 году в Тульской губернии, затем сахарный завод был устроен И. А. Мальцовым в 1809 году, дальнейшее развитие русского свеклосахарного производства многим обязано семье графов Бобринских. В 1897 году в России работали 236 заводов производительностью до 45 млн пудов в год
Сахарная свёкла относится к двухлетним растениям, мясистый корнеплод формируется в первый год. Культивируется в регионах с умеренным климатом с умеренным количеством осадков и требует плодородной почвы. Урожай собирают механически осенью, с удалением ботвы и налипшей почвы. Корнеплоды могут храниться без потерь в течение нескольких недель, прежде чем будут отправлены на перерабатывающую фабрику. Здесь свёклу промывают и нарезают, сахарный сироп извлекается горячей водой путём диффузии. Сдаваемый с диффузоров сок проходит через мерники, потом его для отделения от увлеченных частичек мякоти пропускают через фильтры из древесных стружек или грубой ткани, либо через металлические сита. После этого сок подогревается до +60 °С в решоферах, то есть в котлах, снабжённых трубками, через которые проходит сок, а в пространство между трубками пускается пар; после этого сок поступает в дефекатор(ы) и несколько раз подвергается очищению посредством извести (дефекация) и затем угольной кислоты (сатурация).
Химический процесс дефекации и сатурации состоит в том, что известь при нагревании вытесняет слабые основания в осадок и даёт с двуосновными органическими кислотами нерастворимые соли, разлагает инвертированный сахар, даёт нерастворимые соединения с легуминовыми белковыми веществами и, наконец, избыток её увлекает в осадок имеющийся в соке суспенс; при этом щелочные основания, освободившись из солей органических кислот, вступают в соединение с сахарозой, образуя щелочные сахараты, а избыток извести даёт одновременно известковый сахарат; вместе с тем азотистые вещества частично начинают разлагаться с выделением аммиака. Следующая затем обработка дефекованного сока угольным ангидридом имеет целью, главным образом, удалить избыток извести, которая, осаждаясь в виде карбоната кальция, производит дальнейшее осветление и обесцвечивание сока, а равно, разложить щелочные и известковые сахараты; сатурацию останавливают при известной щелочности сока (часть щелочности зависит от присутствия углекислых щелочных солей), чтобы этим предохранить сок от разложения под действием микроорганизмов. Кроме того, предложено весьма большое число средств и способов для очищения сока в замену извести и угольной кислоты, но все эти предложения не приобрели практического применения.
Очищенный указанными средствами сок настолько освобождается от примесей, что его можно простым выпариванием довести до такой концентрации, при которой из уваренной массы будут осаждаться кристаллы сахара.
Сгущённый сок, или сироп, называемый утфелем (Hutfüllmasse), при процеживании подвергается окончательному увариванию в вакуум-аппаратах. Отделение кристаллов от патоки производят при помощи центрифуг, пуская во вращающийся барабан центрифуги только что выпущенный утфель (горячее пробеливание), или давая ему охладиться (холодное пробеливание), причём он застывает в твёрдую массу, которую необходимо для придания ей однородности с целью равномерной нагрузки центрифуги размешать, что производится в приборах — утфелемешателях. Наполненный утфелем барабан центрифуги выбрасывает через сетчатые стенки патоку (первый оттёк) и удерживает кристаллы сахара, которые пробеливают или сперва клерсом, или напрямую паром, обмывающим удержавшуюся на кристаллах патоку; эту часть стекающей жидкости обыкновенно собирают отдельно (второй оттёк). По окончании пробелки кристаллы сахара, составляющего так называемый белый песок, или первый продукт, вынимают из центрифуги и высушивают, пропуская через вращающиеся цилиндры, через которые проходит струя нагретого воздуха. При горячем пробеливании из 100 частей утфеля получается до 50 частей первого продукта, при холодном — до 53-55 частей, хотя уже несколько менее чистого. Белый песок содержит 99,0-99,8 % сахара.
Полученные с первого продукта оттёки перерабатываются и отделяются от патоки. Таким образом получается второй продукт, или первый жёлтый песок, содержащий 90-95 % сахара. Патока, отделённая от второго продукта, после переработки даёт третий продукт, с содержанием сахара от 85 % до 90 % (второй жёлтый песок). Обыкновенно уже после выделения кристаллов третьего продукта получается патока, содержащая настолько много не сахара, что она называется чёрной, или кормовой, и идёт в большом количестве как материал для винокурения, а также в корм скоту[4].
Сахар кленовый[править | править код]
- См. также: Кленовый сироп
Кленовый сахар — традиционный сахар в восточных провинциях Канады, добываемый с XVII столетия[4] из сока сахарного клёна, для чего стволы в феврале и в марте просверливают, и тогда из отверстий начинает вытекать сок, содержащий до 3 % сахара. Течение сока продолжается несколько недель, так что из каждого дерева его получается большое количество. Сок выпаривают, получают «кленовый сироп», а затем из сиропа добывают сахар (до 3—6 фунтов ежегодно из каждого дерева). Он употребляется местным населением вместо обыкновенного тростникового сахара. Индустрия кленового сиропа в 1989 году принесла более 100 млн долларов прибыли[7][8].
Сахар пальмовый[править | править код]
Пальмовый сахар или ягре — добывается в Южной и Юго-Восточной Азии, на Молуккских островах и многих островах Индийского океана из сладкого сока, вытекающего в большом количестве из надрезов на молодых цветочных початках различных видов пальм. В Индии на Коромандельском берегу, на Мальдивских и Молуккских островах, а отчасти и на Шри-Ланке его получают, главным образом, из сока кокосовой пальмы (так называемый кокосовый сахар). Одна кокосовая пальма в состоянии дать в год более 250 кг сока, содержащего до 20 % сахарозы, и при умелом пользовании, не нанося деревьям значительный вред, можно получать хорошие выходы сока в течение многих лет. Сахар, получаемый из пальмового сока выпариванием, формуется в скорлупах кокосовых орехов и в виде круглых караваев поступает на рынок. Потребление его ограничивается по преимуществу местами производства. Добывают пальмовый сахар также и из финиковой пальмы, аренги и других пальм[9].
Сахар сорговый[править | править код]
Добывание сахара из стеблей сорго сахарного (Sorghum saccharatum (L.) Pers.) практиковалось ещё с глубокой древности в Китае[4], позднее получило распространение в северных штатах США во время гражданской войны, когда подвоз тростникового сахара по морю блокировался Англией, но сорговый сахар не получил широкого распространения, так как сорго не оправдало возлагаемых ожиданий как удобный сырьевой материал для добычи сахара. Объясняется это тем, что хотя сорговый сок и весьма богат сахарозой, извлечение из него последней в чистом виде сопряжено со значительными трудностями ввиду большого содержания в соке минеральных солей, камедеобразных веществ и инвертированного сахара; вследствие этого выход чистого кристаллического сахара весьма мал. Для извлечения сахара из сорго применяют, между прочим, и диффузионный способ. Сорговая резка содержит 5-11 % обыкновенного и 1-9 % инвертированного сахара; состав одного утфеля, например, был следующим: сахарозы — 53,5 %, инвертированного сахара — 13,6 %, органических веществ (не сахара) — 5,1 %, золы — 4,7 % и воды — 23,1 %. Гораздо большую выгоду сорго приносит в винокурении. Однако культура сорго для получения сахара сохраняет свой сельскохозяйственный потенциал, поскольку сорго может возделываться в засушливых районах, где выращивание прочих сахарных культур либо невозможно, либо невыгодно. Также сахарное сорго не требует специальных машин и особых приёмов возделывания, для его культивирования пригодны те же методы и механизмы, которые используются для кукурузы[10][11].
ru.wikipedia.org
Сахара — Википедия
Сахара в ТунисеСаха́ра (араб. الصحراء الكبرى, Эс-Сахра-ль-Кубра; фр. Sahara) — крупнейшая жаркая пустыня и вторая, после Антарктической, пустыня на Земле по площади. Расположена на севере Африканского континента. Вытянута примерно на 4800 км с запада на восток и от 800 до 1200 км с севера на юг; имеет площадь около 8,6 млн км² (около 30 % площади Африки, немногим больше площади Бразилии)[1]. С запада Сахара омывается Атлантическим океаном, с севера ограничена горами Атлас и Средиземным морем, а с востока — Красным морем. Южная граница пустыни определяется зоной малоподвижных древних песчаных дюн на 16° с. ш., к югу от которой располагается Сахель — переходный регион к Суданской саванне[2].
Сахара частично захватывает территорию более десяти государств — Алжира, Египта, Ливии, Мавритании, Мали, Марокко, Нигера, Судана, Туниса и Чада, а также спорной территории Западная Сахара. Обширные пространства Сахары не заселены, оседлый образ жизни ограничен районами оазисов, долинами рек Нил и Нигер.
Сахара не поддаётся категоризации в рамках одного типа пустыни, хотя преобладающим является песчано-каменистый тип. В составе пустыни различают множество регионов: Тенере, Большой Восточный Эрг, Большой Западный Эрг, Танезруфт, Эль-Хамра, Игиди, Эрг-Шеш, Аравийскую, Алжирскую, Ливийскую, Нубийскую пустыни, пустыню Талак.
Сахара постоянно увеличивается — каждый год пустыня расширяется к югу на 6—10 км[3].
Название «Сахара» упоминается с I века н. э.[4] Происходит от слова араб. صَحراء (ṣaḥrāʾ), которое в переводе означает «пустыня», и его множественного числа ṣaḥārā, согласно другим источникам, от древнеарабского сахра — «красно-коричневая»[4].
Названия некоторых районов Сахары, такие как Танезруфт (юго-запад Алжира) или Тенере (центр Нигера), часто имеют берберское происхождение[2].
Площадь[править | править код]
Разные источники по-разному определяют границы Сахары, из-за чего оценки её площади колеблются. Используются изогиеты 100 и 200 мм, индексы аридности, граница плодоношения финиковых пальм и произрастания травы эспарто на севере, а также другие ботанические признаки на юге. В некоторых источниках восточная граница Сахары проведена по долине Нила (не включаются Аравийская и Нубийская пустыни). В БСЭ приводится диапазон от 6 до 8 млн км²[5]. Согласно энциклопедии Британника Сахара занимает площадь около 8,6 млн км², что составляет около 30 % площади Африки[2]. WWF приводит цифру 9,1 млн км², описывая площадь «великой Сахары»[6].
Геология и полезные ископаемые[править | править код]
Сахара располагается на Сахарской плите — северо-западной части древней Африканской платформы. Вдоль центральной части плиты с запада на восток протягивается Центрально-Сахарская зона поднятий, где на поверхность выходит докембрийский кристаллический фундамент: Регибатский массив на западе отделён Танезруфтским прогибом от нагорья Ахаггар, состоящего из чередующихся горстов и грабенов. Далее к востоку простираются массивы Тибести, Эль-Увайнат, Эль-Эглаб, а также западный выступ Нубийско-Аравийского щита (хребет Этбай)[7].
К северу и югу от зоны поднятий находятся Северо-Сахарская и Южно-Сахарская зоны опусканий — прогибы платформы, заполненные фанерозойскими осадочными породами. До середины мела в этих зонах накапливалась континентальная толща, которая позже (в конце мела — начале палеогена) была перекрыта морскими осадками (причём в южной части зоны опусканий морские осадки менее мощны). С эпохи олигоцена море отступило, а древние массивы (особенно Ахаггар и Тибести) испытали сильное поднятие. В Южно-Сахарской зоне опусканий также располагаются плоская синеклиза Таоденни, грабен Гао, Мали-Нигерская синклиза и синеклиза Чад.[7]
Благодаря стабильности платформы формации эры палеозоя остались горизонтальными и мало изменились. В большинстве районов Сахары данные образования были покрыты мезозойскими отложениями, с которыми связаны многие важные водоносные горизонты. В северной части пустыни данные образования также ассоциируются с вытянутыми впадинами и бассейнами: от оазисов западного Египта до шоттов Алжира. Прогиб платформы в южной части пустыни создал крупные бассейны, занятые кайнозойскими озёрами (например, мега-озером Чад и группой озёр Унианга).[2]
На территории Сахары имеются богатые месторождения нефти и газа (Сахарский нефтегазоносный бассейн, включая месторождение Хасси-Месауд), железных (Иджиль) и медных (Акжужт) руд. Месторождения золота, вольфрама, урана и редких металлов связаны с докембрийским фундаментом[4][5].
Рельеф[править | править код]
Топографическая карта СахарыЛандшафт Сахары очень разнообразен. Бо́льшую часть её территории (до 70 %[4]) занимают равнинные глинистые сериры, галечные реги и каменистые плато (хамада) высотой ниже 500 м, опускающиеся до 200 м в прибрежных районах. Горные выступы наиболее высоки в Центральной Сахаре — нагорья Тибести (высочайший пик на территории Сахары — вулкан Эми-Куси, 3415 м) и Ахаггар (гора Тахат, 3003 м). Эти районы несут следы активного вулканизма времён неогена и антропогена и расчленены глубокими долинами (ширина до 30 км, длина до 400 км) с сухими руслами древних рек. Вокруг нагорий протягиваются куэстовые гряды высотой до 1000 м и ступенчатые плато Адрар-Ифорас (до 728 м), Аир (до 1900 м), Эннеди (до 1310 м), Тадемаит и другие.[5] Заметной особенностью равнинных районов является пустынный загар — ферромарганцевая чёрная плёнка, покрывающая горные породы. Сахарские плато в основном состоят из выветренных пород, как, например алжирское плато Тадемаит.[2][5]
Кроме равнин, плато и гор на территории Сахары выделяют многочисленные неглубокие солончаковые бессточные бассейны (себхи, шотты и дайи) и крупные впадины, в которых встречаются оазисы. Наиболее низкорасположенные области — Каттара (−133 м, самая низкая точка Сахары), Эль-Файюм, Мельгир (−26 м) и Боделе.[2]
Приуроченные к депрессиям и крупным вади, песчаные пустыни (эрги) и дюны занимают около 25 % поверхности пустыни[2] или около 2,2 млн км²[5]. Крупнейшие скопления песков — Игиди, Эрг-Шеш, Большой Западный Эрг, Большой Восточный Эрг, Эрг-Шебби и др. Гряды преимущественно скреплены слабой ксерофитной растительностью, также встречаются круглые, звездообразные, поперечные дюны и серповидные барханы; пирамидальные дюны достигают высоты 150 м, встречаются гряды высотой до 200—300 м. На юге северной и северо-восточной частей (Аубари, Идехан-Марзук, Тенере, Ливийская пустыня) встречаются подвижные пески. В некоторых местах наблюдается феномен поющих песков[2][5].
Водные ресурсы[править | править код]
Несколько рек, зарождаясь за границами Сахары, пополняют поверхностные и подземные воды пустыни. Нил является единственной рекой с постоянным транзитивным водотоком[5]. Его основные притоки —
ru.wikipedia.org
Глюкоза — Википедия
| Глюкоза[1] | |
|---|---|
| Систематическое наименование | (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-пентагидроксигексаналь (D-глюкоза), (2S,3R,4S,5S)-2,3,4,5,6-пентагидроксигексаналь (L-глюкоза) |
| Традиционные названия | Глюкоза, декстроза |
| Хим. формула | C6H12O6 |
| Состояние | бесцветные кристаллы |
| Молярная масса | 180,16 г/моль |
| Плотность | 1,5620 г/см³ |
| Т. плав. | α-D-глюкоза: 146 °C (моногидрат: 83 °C) β-D-глюкоза: 148–150 °C |
| Растворимость в воде | 82 г/100 мл |
| Растворимость в 80 % этаноле | 2 г/100 мл |
| Вращение [α]D | α-D-глюкоза: +112,2° β-D-глюкоза: +18,7° |
| Дипольный момент | 14,1 Д |
| Рег. номер CAS | 50-99-7 (D-глюкоза) 921-60-8 (L-глюкоза) |
| PubChem | 24895228 |
| Рег. номер EINECS | 200-075-1 |
| SMILES | |
| Рег. номер EC | 200-075-1 |
| RTECS | LZ6600000 |
| ChEBI | 17234 |
| NFPA 704 | |
| Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного. | |
Глюко́за, или виноградный сахар, или декстроза (D-глюкоза), C6H12O6 — органическое соединение, моносахарид (шестиатомный гидроксиальдегид, гексоза), один из самых распространённых источников энергии в живых организмах на планете[2]. Встречается в соке многих фруктов и ягод, в том числе и винограда, от чего и произошло название этого вида сахара. Глюкозное звено входит в состав полисахаридов (целлюлоза, крахмал, гликоген) и ряда дисахаридов (мальтозы, лактозы и сахарозы), которые, например, в пищеварительном тракте быстро расщепляются на глюкозу и фруктозу.
Вероятно, глюкоза известна человеку с древних времён, поскольку она кристаллизуется из мёда. Однако в чистом виде её выделили гораздо позже: немецкий химик Андреас Маргграф получил её в 1747 году из виноградного сока. Жозеф Луи Пруст в 1801 году осадил кристаллы α-D-глюкозы из того же виноградного сока. Благодаря этим экспериментам за глюкозой закрепилось название виноградного сахара[3].
Использование глюкозы в качестве подсластителя связано с тем, что во время Наполеоновских войн были заблокированы поставки тростникового сахара из Вест-Индии. Ещё в 1000 году до н. э. в Китае из крахмала (ферментацией риса) получали искусственный подсластитель — дисахарид мальтозу. К концу XVIII в. в Европе было известно, что крахмал можно обработать кислотой и получить сладкое вещество. Именно это позволило К. С. Кирхгофу нагреванием картофельного крахмала с серной кислотой получить сладкое сиропообразное вещество. В результате оптимизации процесса он получил сироп, который кристаллизовался при стоянии. Кроме того, была предпринята попытка прессовать получаемую массу в твёрдый продукт и в таком виде продавать. Однако организовать производство не удалось, поскольку Наполеон потерпел поражение и поставки сахара были восстановлены[3].
Процесс получения глюкозы исследовал французский химик Соссюр. Он выяснил, что крахмал подвергается гидролизу, при котором разрушаются связи между углеводными фрагментами, причём на каждый разрыв расходуется по одной молекуле воды. Также было обнаружено, что конфеты, производимые из сиропов глюкозы, не такие сладкие, как те, что получают из сахарозы. Поэтому в Германии и других странах Европы было организовано производство глюкозы[3].
В то время промышленная глюкоза была недостаточно чистой и получалась в виде сиропов. Её приходилось многократно кристаллизовать из воды или использовать органические растворители. Единственной твёрдой формой, которую выпускали в большом количестве, была литая глюкоза: сироп заливали в формы, где он затвердевал[3].
В 1923 году в США Уильям Б. Ньюкирк (англ. William B. Newkirk) запатентовал промышленный способ получения глюкозы. Этот способ отличался тщательным контролем условий кристаллизации, благодаря чему глюкоза выпадала из раствора в виде чистых, крупных кристаллов[3].
Глюкоза принадлежит к классу альдогексоз, то есть является полигидроксиальдегидом, содержащим шесть атомов углерода, альдегидную группу и пять гидроксильных групп. Четыре атома углерода в её структуре являются хиральными, поэтому существует 16 стереоизомерных альдогексоз: некоторые встречаются в природе, некоторые получены синтетически. Конкретную конфигурацию хиральных центров глюкозы в конце XIX в. установил немецкий химик Эмиль Фишер. Он сделал это при помощи реакций наращивания и деградации углеродной цепи сахаров. Наряду с наиболее распространённым в природе моносахаридом D-глюкозой существует также её энантиомер L-глюкоза,который в природе практически не встречается[4][5].
D-глюкоза (слева) и L-глюкоза (справа)Часто D-глюкозу изображают в линейной форме, однако в действительности D-глюкоза существует в циклической форме, образованной в результате присоединения ОН-группы при углероде С-5 к альдегидной группе. Образующийся при этом циклический полуацеталь устойчив: в растворах и кристаллической форме D-глюкоза более чем на 99 % находится в форме полуацеталя. В общем такую форму называют пиранозной (от названия пирана — шестичленного гетероцикла с одним атомом кислорода), а циклическую D-глюкозу называют D-глюкопиранозой[6].
При описанной циклизации возникает новый стереоцентр при полуацетальном атоме углерода, поэтому D-глюкопираноза может существовать в виде двух диастереомеров, называемых аномерами: α-D-глюкопиранозы и β-D-глюкопиранозы (или кратко: α-D-глюкозы и β-D-глюкозы; α-аномера и β-аномера). Изображать циклические формы углеводов удобно при помощи проекций Хеуорса — идеализированных шестичленных циклов с заместителями над и под плоскостью цикла[6][5].
 α-D-Глюкопираноза |  β-D-Глюкопираноза |
Наиболее близко к истине структуру молекулы глюкозы можно изобразить, используя конформацию «кресло». В таком представлении все гидроксильные группы D-глюкопиранозы находятся в экваториальных положениях (кроме аномерной, которая может находиться в экваториальном либо аксиальном положении в зависимости от аномера). Экваториальные положения более выгодны по сравнению с аксиальными: это объясняет, почему глюкоза является наиболее распространённым моносахаридом[6].
| α-D-Глюкопираноза | β-D-Глюкопираноза |
В растворах α-D-глюкопираноза и β-D-глюкопираноза существуют в равновесии и взаимопревращаются через образование открытоцепной формы. Равновесная доля α-аномера при 31 °С составляет 38 %, а более устойчивого β-аномера — 62 %[7]. Чистые аномеры можно получить в кристаллическом виде: α-аномер кристаллизуется из воды в виде моногидрата, а β-аномер кристаллизуется из пиридина[8].
Глюкоза — бесцветное кристаллическое вещество без запаха. Обладает сладким вкусом. D-глюкоза представлена в виде трёх кристаллических форм: безводной α-D-глюкопиранозы, моногидрата α-D-глюкопиранозы и безводной β-D-глюкопиранозы (хотя описан также моногидрат β-D-глюкопиранозы). Безводные формы имеют орторомбические кристаллы, а гидрат — моноклинные[7]. Все три формы отличаются температурой плавления: α-аномер плавится при 146 °С, его моногидрат — при 83 °С, β-аномер — при 148–150 °С[8].
Аномеры D-глюкопиранозы оптически активны: удельное вращение α-аномера составляет +112,2°, β-аномера — +18,9°[8]. Оба аномера при растворении претерпевают мутаротацию, то есть превращаются в равновесную смесь, состоящую из 62 % β-аномера и 38 % α-аномера[7]. Удельное вращение этой смеси составляет +52,7°[8].
Производство глюкозных сиропов[править | править код]
Кислотный гидролиз крахмала[править | править код]
Единственным сырьём для производства глюкозы является крахмал, хотя делаются попытки использовать другой природный полимер глюкозы — целлюлозу. Основным источником крахмала является кукуруза: 100 % глюкозных подсластителей в США и 84 % в Японии производят из кукурузного крахмала. Также 70 % производимой в мире кукурузы идёт на производство глюкозы. В Европе постепенно возрастает использование пшеничного крахмала, хотя в основном используется также кукурузный крахмал. В Австралии глюкозу получают только из пшеничного крахмала. В Азии используют крахмал из саго, тапиоки и кукурузы[9].
Для получения глюкозы крахмал гидролизуют в присутствии кислот или ферментов. При этом происходит разрыв связей между глюкозными звеньями полимерных амилозы и амилопектина — компонентов крахмала — и образуется мономер (D-глюкоза) с некоторым содержанием димеров: мальтозы и изомальтозы. Для кислотного гидролиза готовят суспензию крахмала в воде (30-40 мас. %) и доводят pH до 2 или ниже. При атмосферном давлении кислотный гидролиз протекает 6 ч, однако современные установки позволяют проводить процесс при повышенном давлении и, соответственно, более высокой температуре. При давлении 415–620 кПа и температуре до 160 °С крахмал гидролизуется в течение нескольких минут. Останавливают реакцию добавлением нейтрализующего реагента (обычно карбоната натрия), и pH повышается до 4-5,5[10].
После гидролиза нерастворимые примеси, которые изначально присутствовали в крахмале, отделяют центрифугированием или фильтрованием, а растворимые примеси удаляют активированным углём и ионообменными смолами. Смолы также позволяют обесцветить полученную глюкозу. Конечный раствор упаривают. Большинство глюкозных сиропов продают в виде 70-85 % растворов, хотя их можно упарить и до твёрдого состояния[10].
Глюкозные сиропы отличаются по степени гидролиза крахмала: её оценивают по количеству присутствующих в конечном продукте восстанавливающих сахаров и выражают в декстрозных эквивалентах (DE). Интересно, что кислотный гидролиз является в целом случайным процессом, однако в данном случае при одинаковой степени конверсии получается очень воспроизводимый углеводный состав конечного продукта. В некоторых случаях этот факт является нежелательным ограничением, потому что производителю может понадобиться более гибко регулировать углеводный состав. Из-за этого в промышленности стали использовать ферментативный гидролиз крахмала[10].
Ферментативный гидролиз крахмала[править | править код]
Ферментативный гидролиз используют как дополнение к кислотному. Изначально таким способом пытались повысить степень конверсии и получить более сладкий и менее вязкий сироп с большим содержанием глюкозы. Однако ферментативный гидролиз позволяет также регулировать соотношение глюкозы и мальтозы в продукте. Для проведения ферментативного гидролиза pH повышают до 4-6, а температуру снижают до 60-70 °С, затем вносят необходимые ферменты, которые подбирают исходя из потребностей по составу. Бактериальные α-амилазы случайным образом расщепляют α-1,4-гликозидные связи в крахмале. β-Амилазы и грибковые α-амилазы расщепляют те же связи, но дают преимущественно мальтозу. Глюкоамилаза отщепляет по одной молекуле глюкозы с невосстанавливающего конца, но может расщеплять также α-1,6-связи. Пуллуланаза расщепляет α-1,6-связи. По окончании процесса ферменты дезактивируют нагреванием или изменением pH[10].
Открытие термоустойчивых α-амилаз позволило разработать полностью ферментативные процессы и ещё более точно контролировать степень конверсии и углеводный состав продукта. Ферменты вносят в суспензию крахмала при pH 6-6,5, после чего суспензию нагревают паром до 103-107 °С и выдерживают в течение 5-10 мин, а затем 1-2 ч при 95 °С. После этого проводят вторичный ферментативный гидролиз, как и в случае кислотного гидролиза[10].
Производство общего сахара[
ru.wikipedia.org
Сахар — Википедия. Что такое Сахар
Увеличенное изображение кристаллов сахарозы Модель молекулы сахарозы Ёмкость для хранения сахара. УССРСа́хар — бытовое название сахарозы (C12H22O11).
Тростниковый и свекловичный сахар (сахарный песок, рафинад) является важным пищевым продуктом. Обычный сахар относится к углеводам, которые считаются ценными питательными веществами, обеспечивающими организм необходимой энергией. Крахмал также принадлежит к углеводам, но усваивание его организмом происходит относительно медленно. Сахароза же быстро расщепляется в пищеварительном тракте на глюкозу и фруктозу, которые затем поступают в кровоток.
Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма. Нормальная концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне 80—120 миллиграммов сахара в 100 миллилитрах (0,08~0,12 %). Глюкоза обладает способностью поддерживать барьерную функцию печени против токсических веществ благодаря участию в образовании в печени так называемых парных глюкуроновых кислот. Вот почему приём сахара внутрь или введение глюкозы в вену рекомендуется при некоторых заболеваниях печени, отравлениях.
Сахара́ — то же, что низкомолекулярные углеводы (моно- и олигосахариды). Некоторые из них имеют сладкий вкус[1].
История сахара
Этимология
Родина сахара — Индия (др.-инд. शर्करः (śarkaraḥ IAST) «песчинка, гравий, сахар»), в русский язык это слово было заимствовано через греч. σάκχαρον[2] (сакхарон).
Древние времена и Средневековье
В Европе сахар был известен ещё римлянам. Коричневые сахарные крупицы приготавливали из сока сахарного тростника и ввозили в Европу из Индии. Египет, провинция Римской империи, был посредником в торговле с Индией. Позднее сахарный тростник появился на Сицилии и в Южной Испании, но с падением Римской империи эта традиция была утрачена.
В России
История сахара на территории современной России начинается примерно с XI—XII веков. Когда сахар завезли впервые, он был доступен только знати. Первая в России «сахарная палата» была открыта Петром I в начале XVIII века, и сырьё для сахара ввозилось из-за границы. В 1809 году стало налаживаться производство сахара из отечественного сырья — сахарной свёклы.
Коричневый сахар
Коричневый сахарКоричневый сахар — это тростниковый нерафинированный сахар.
Коричневый сахар состоит из кристаллов сахара, покрытых тростниковой мелассой с естественным ароматом и цветом. Производится увариванием сахарного сиропа по специальной технологии. Существует большое количество разновидностей коричневого сахара, которые различаются между собой главным образом по количеству содержащейся патоки мелассы. Тёмный тростниковый сахар имеет более интенсивный цвет и более сильный аромат патоки, чем светлый. Иногда коричневый сахар называют «чайный» или «кофейный». Производителями коричневый сахар позиционируется как элитный и дорогой, экологически чистый деликатесный продукт. В то время как диетологи отмечают, что неочищенный сахар может содержать нежелательные примеси и имеет большую калорийность[3].
Визуально коричневым сахаром также является измельченный утфель (промежуточный продукт при производстве сахара), производящийся из сахарной свеклы или тростника. Имеет сладкий вкус и сильно выраженный аромат патоки и мелассы.
Виды сахара по сырью
Сахар тростниковый
Стебли сахарного тростника, растения, в диком виде росшего в Индии, являлись первоначальным сырьём для добывания сахара; в Европе тростниковый сахар стал известен ещё до нашей эры в качестве медицинского средства. При владычестве арабов в IX веке возделывание сахарного тростника установилось в Египте, Сицилии и Южной Испании; в конце X века выработка сахара в виде конических голов уже производилась в Венеции, но большее распространение сахар получил в Европе лишь в течение крестовых походов. В 1490 году Колумб перенёс сахарный тростник с Канарских островов на Санто-Доминго (Гаити), и с этого времени культура его в Вест-Индии и Центральной Америке стала быстро развиваться, и колониальный сахарный песок начал покрывать общую потребность в нём в Европе, в которой начиная с XVI столетия появились рафинадные заводы для его очищения. Фламандский картограф Абрахам Ортелий писал в 1572 году: «Сахар одно время можно было достать только у аптекарей, которые его приберегали для больных; теперь им лакомятся повсеместно. То, что раньше было лекарством, стало обычной едой». Тем не менее, сахар ещё долго, вплоть до XIX века, оставался предметом роскоши[4]. Большая часть сахара, потребляемая в современном мире, производится из сахарного тростника.
Сахарный тростник относится к многолетним травам, культивируется в тропических и субтропических регионах. Для его выращивания требуется безморозный климат с достаточным количеством осадков в период вегетации, чтобы в полной мере использовать огромный потенциал роста растений. Урожай собирают механически или вручную, стебли нарезаются на куски и быстро транспортируются на перерабатывающий завод. Здесь сырьё либо измельчают и экстрагируют сок с водой, либо сахар извлекается путём диффузии. Сок потом подвергается очищению посредством гашёной извести (дефекация) и подогреву, чтобы убить ферменты. В результате жидкий сироп пропускается через серию испарителей, после чего оставшаяся вода удаляется испарением в вакуумном контейнере. После этого пересыщенный раствор кристаллизуется с образованием кристаллов сахара. Патока является побочным продуктом процесса производства сахара. Волокна от стеблей, известные как жмых, сжигаются с целью получения энергии для процесса экстракции сахара. Кристаллы утфеля (сахара-сырца) имеют липкий коричневый налёт и могут быть использованы в пищу как есть, или же их отбеливают диоксидом серы или угольной кислотой (сатурация) для получения белого продукта[5].
Сахар свекловичный
В 1747 году Андреас Марграф опубликовал в мемуарах Берлинской академии наук свои наблюдения о возможности извлекать сахар из корнеплодов свекловицы (beta alba) и указал даже порядок работы, который в существенных чертах сохранился и до настоящего времени. Часть устройства первого завода для добывания сахара из свекловицы принадлежит ученику Марграфа Ахарду, но первые опыты в фабричном размере были неудачны и производство свекловичного сахара поставлено было на твёрдую почву в 1806 году Наполеоном (раздача земли для возделывания свекловицы, учреждение при фабриках школ, выдача премий), который видел в нём одно из средств к поддержанию континентальной системы и независимости от английского импорта. Высокая цена колониального тростникового сахара (около 8 франков за килограмм) делала выгодным производство сахара местного, а вместе с тем введённые во Франции усовершенствования производства (тёрки, гидравлические прессы, процеживание через костяной уголь, нагревание и сгущение сока паром) повели за собой быстрое его развитие: в 1828 году во Франции работали уже 103 завода и производили до 5 млн кг сахара. Способы, выработанные во Франции, перешли затем в Германию и другие страны Европы. В России первый завод для добывания свекловичного сока, главным образом для переработки в спирт, основан генерал-майором Бланкенигелем в 1802 году в Тульской губернии, затем сахарный завод был устроен Иваном Акимовичем Мальцовым в 1809 году, дальнейшее развитие русского свеклосахарного производства многим обязано семье графов Бобринских. В 1897 году в России работали 236 заводов, производительность которых составляла до 45 млн пудов в год[4].
Сахарная свёкла относится к двулетним растениям, мясистый корнеплод формируется в первый год. Культивируется в регионах с умеренным климатом с умеренным количеством осадков и требует плодородной почвы. Урожай собирают механически осенью, с удалением ботвы и налипшей почвы. Корнеплоды могут храниться без потерь в течение нескольких недель, прежде чем будут отправлены на перерабатывающую фабрику. Здесь свёклу промывают и нарезают, сахарный сироп извлекается горячей водой путём диффузии. Сдаваемый с диффузоров сок проходит через мерники, потом его для отделения от увлеченных частичек мякоти пропускают через фильтры из древесных стружек или грубой ткани, либо через металлические сита. После этого сок подогревается до +60 °С в решоферах, то есть в котлах, снабжённых трубками, через которые проходит сок, а в пространство между трубками пускается пар; после этого сок поступает в дефекатор(ы) и несколько раз подвергается очищению посредством извести (дефекация) и затем угольной кислоты (сатурация).
Химический процесс дефекации и сатурации состоит в том, что известь при нагревании вытесняет слабые основания в осадок и даёт с двуосновными органическими кислотами нерастворимые соли, разлагает инвертированный сахар, даёт нерастворимые соединения с легуминовыми белковыми веществами и, наконец, избыток её увлекает в осадок имеющийся в соке суспенс; при этом щелочные основания, освободившись из солей органических кислот, вступают в соединение с сахарозой, образуя щелочные сахараты, а избыток извести даёт одновременно известковый сахарат; вместе с тем азотистые вещества частично начинают разлагаться с выделением аммиака. Следующая затем обработка дефекованного сока угольным ангидридом имеет целью, главным образом, удалить избыток извести, которая, осаждаясь в виде карбоната кальция, производит дальнейшее осветление и обесцвечивание сока, а равно, разложить щелочные и известковые сахараты; сатурацию останавливают при известной щелочности сока (часть щелочности зависит от присутствия углекислых щелочных солей), чтобы этим предохранить сок от разложения под действием микроорганизмов. Кроме того, предложено весьма большое число средств и способов для очищения сока в замену извести и угольной кислоты, но все эти предложения не приобрели практического применения.
Очищенный указанными средствами сок настолько освобождается от примесей, что его можно простым выпариванием довести до такой концентрации, при которой из уваренной массы будут осаждаться кристаллы сахара.
Сгущённый сок, или сироп, называемый утфелем (Hutfüllmasse), при процеживании подвергается окончательному увариванию в вакуум-аппаратах. Отделение кристаллов от патоки производят при помощи центрифуг, пуская во вращающийся барабан центрифуги только что выпущенный утфель (горячее пробеливание), или давая ему охладиться (холодное пробеливание), причём он застывает в твёрдую массу, которую необходимо для придания ей однородности с целью равномерной нагрузки центрифуги размешать, что производится в приборах — утфелемешателях. Наполненный утфелем барабан центрифуги выбрасывает через сетчатые стенки патоку (первый оттёк) и удерживает кристаллы сахара, которые пробеливают или сперва клерсом, или напрямую паром, обмывающим удержавшуюся на кристаллах патоку; эту часть стекающей жидкости обыкновенно собирают отдельно (второй оттёк). По окончании пробелки кристаллы сахара, составляющего так называемый белый песок, или первый продукт, вынимают из центрифуги и высушивают, пропуская через вращающиеся цилиндры, через которые проходит струя нагретого воздуха. При горячем пробеливании из 100 частей утфеля получается до 50 частей первого продукта, при холодном — до 53-55 частей, хотя уже несколько менее чистого. Белый песок содержит 99,0-99,8 % сахара.
Полученные с первого продукта оттёки перерабатываются и отделяются от патоки. Таким образом получается второй продукт, или первый жёлтый песок, содержащий 90-95 % сахара. Патока, отделённая от второго продукта, после переработки даёт третий продукт, с содержанием сахара от 85 % до 90 % (второй жёлтый песок). Обыкновенно уже после выделения кристаллов третьего продукта получается патока, содержащая настолько много не сахара, что она называется чёрной, или кормовой, и идёт в большом количестве как материал для винокурения, а также в корм скоту[4].
Сахар кленовый
- См. также: Кленовый сироп
Кленовый сахар — традиционный сахар в восточных провинциях Канады, добываемый с XVII столетия[4] из сока сахарного клёна, для чего стволы в феврале и в марте просверливают, и тогда из отверстий начинает вытекать сок, содержащий до 3 % сахара. Течение сока продолжается несколько недель, так что из каждого дерева его получается большое количество. Сок выпаривают, получают «кленовый сироп», а затем из сиропа добывают сахар (до 3—6 фунтов ежегодно из каждого дерева). Он употребляется местным населением вместо обыкновенного тростникового сахара. Индустрия кленового сиропа в 1989 году принесла более 100 млн долларов прибыли[6][7].
Сахар пальмовый
Пальмовый сахар или ягре — добывается в Южной и Юго-Восточной Азии, на Молуккских островах и многих островах Индийского океана из сладкого сока, вытекающего в большом количестве из надрезов на молодых цветочных початках различных видов пальм. В Индии на Коромандельском берегу, на Мальдивских и Молуккских островах, а отчасти и на Шри-Ланке его получают, главным образом, из сока кокосовой пальмы (так называемый кокосовый сахар). Одна кокосовая пальма в состоянии дать в год более 250 кг сока, содержащего до 20 % сахарозы, и при умелом пользовании, не нанося деревьям значительный вред, можно получать хорошие выходы сока в течение многих лет. Сахар, получаемый из пальмового сока выпариванием, формуется в скорлупах кокосовых орехов и в виде круглых караваев поступает на рынок. Потребление его ограничивается по преимуществу местами производства. Добывают пальмовый сахар также и из финиковой пальмы, аренги и других пальм[8].
Сахар сорговый
Добывание сахара из стеблей сорго сахарного (Sorghum saccharatum (L.) Pers.) практиковалось ещё с глубокой древности в Китае[4], позднее получило распространение в северных штатах США во время гражданской войны, когда подвоз тростникового сахара по морю блокировался Англией, но сорговый сахар не получил широкого распространения, так как сорго не оправдало возлагаемых ожиданий как удобный сырьевой материал для добычи сахара. Объясняется это тем, что хотя сорговый сок и весьма богат сахарозой, извлечение из него последней в чистом виде сопряжено со значительными трудностями ввиду большого содержания в соке минеральных солей, камедеобразных веществ и инвертированного сахара; вследствие этого выход чистого кристаллического сахара весьма мал. Для извлечения сахара из сорго применяют, между прочим, и диффузионный способ. Сорговая резка содержит 5-11 % обыкновенного и 1-9 % инвертированного сахара; состав одного утфеля, например, был следующим: сахарозы — 53,5 %, инвертированного сахара — 13,6 %, органических веществ (не сахара) — 5,1 %, золы — 4,7 % и воды — 23,1 %. Гораздо большую выгоду сорго приносит в винокурении. Однако культура сорго для получения сахара сохраняет свой сельскохозяйственный потенциал, поскольку сорго может возделываться в засушливых районах, где выращивание прочих сахарных культур либо невозможно, либо невыгодно. Также сахарное сорго не требует специальных машин и особых приёмов возделывания, для его культивирования пригодны те же методы и механизмы, которые используются для кукурузы[9][10].
Пищевая ценность сахара
1 чайная ложка = 4 г сахара = 16 ккал
Формы выпуска
Прессованный сахар-рафинадВыпускаются следующие виды сахара:
Производство сахара в мире
Среднее годовое потребление сахара на человека в Европе: середина XIX века — 2 кг, 1920 год — 17 кг, 2000-е — 37 кг[12].
В 2015 году в мире было произведено 167,5 миллионов тонн сахара, при этом 88 % сахара было произведено из сахарного тростника и 12 % из сахарной свёклы[13]. В пятёрку крупнейших производителей сахара в 2015 году вошли Бразилия, Индия, Европейский Союз, Таиланд и Китай. За тот же год крупнейшим экспортёром сахара являлась Бразилия, за ней следовали Таиланд, и Индия. Крупнейшими импортёрами были Китай, Соединённые Штаты и Индонезия[13]. В настоящее время Бразилия имеет самое высокое потребление сахара на душу населения, за ней идут Австралия, Таиланд и Европейский Союз.
| Крупнейшие производители сахара (млн тонн)[13] | |||
|---|---|---|---|
| Страна | 2016 год | ||
| Бразилия Бразилия | 35,0 | ||
| Индия | 27,0 | ||
| Европейский союз Европейский союз | 13,8 | ||
| Таиланд Таиланд | 11,5 | ||
| КНР КНР | 9,8 | ||
| США США | 7,4 | ||
| Россия Россия | 6,7 | ||
| Мексика Мексика | 6,0 | ||
| Пакистан Пакистан | 5,2 | ||
| Австралия Австралия | 4,8 | ||
| Крупнейшие экспортёры сахара (млн тонн)[13] | |||
|---|---|---|---|
| Страна | 2015 год | ||
| Бразилия Бразилия | 24,0 | ||
| Таиланд Таиланд | 7,6 | ||
| Индия | 3,1 | ||
| Франция Франция | 2,3 | ||
| Гватемала Гватемала | 2,1 | ||
| Мексика Мексика | 1,4 | ||
| Куба Куба | 1,1 | ||
| Германия Германия | 0,8 | ||
| Колумбия Колумбия | 0,7 | ||
| Бельгия Бельгия | 0,6 | ||
| Крупнейшие импортёры сахара (млн тонн)[13] | |||
|---|---|---|---|
| Страна | 2015 год | ||
| КНР КНР | 4,8 | ||
| Индонезия Индонезия | 3,4 | ||
| США США | 3,2 | ||
| Бангладеш Бангладеш | 2,6 | ||
| Малайзия Малайзия | 1,9 | ||
| Алжир Алжир | 1,9 | ||
| Республика Корея Республика Корея | 1,8 | ||
| ОАЭ ОАЭ | 1,7 | ||
| Италия Италия | 1,5 | ||
| Великобритания Великобритания | 1,1 | ||
Чрезмерное потребление сахара
Долгое время потребление сахара и внутривенное введение концентрированных растворов глюкозы считалось эффективным средством при различных заболеваниях сердечно-сосудистой, нервной и пищеварительной систем.
В последние годы исследователи склоняются к необходимости ограничения употребления этого продукта[15]. Установлено, что в пожилом возрасте избыточное потребление сахара способствует нарушению жирового обмена, приводит к увеличению концентрации холестерина и глюкозы в крови, вносит дезорганизацию в функции клеток.
На повышение в крови холестерина влияет характер принимаемых с пищей микроуглеводов: наиболее активна в этом отношении лактоза, по сравнению с сахарозой, которая в свою очередь больше способствует гиперхолестеринемии, чем глюкоза. Увеличение концентрации глюкозы в крови, изменяя проницаемость стенки артерий, создаёт благоприятные условия для отложения в ней липидов и повышает склеивание тромбоцитов.
Не случайно диетологи настаивают на том, чтобы в рационе питания пожилых людей, особенно имеющих склонность к тучности, количество сахара не превышало 15 % от общего суточного количества углеводов.
Кардиологи утверждают, что в результате повышения калорийности питания за счёт сахара у людей, не занимающихся физическим трудом, создаются условия для избыточной массы тела и быстрого развития атеросклероза.
Потребляемые в излишке легкоусвояемые, но неусвоенные углеводы попадают из кишечника в кровоток и раздражают (а если это повторяется часто, то могут вывести из строя) инсулярный аппарат поджелудочной железы.
В нормальных условиях гормон поджелудочной железы — инсулин выполняет в организме функции регулятора углеводного обмена. Благодаря инсулину глюкоза распределяется в печени и в мышцах в виде гликогена, а часть глюкозы превращается в жир. Потребность организма в углеводах в среднем возрасте составляет 400—500 граммов в сутки, а в пожилом на 100 граммов меньше, то есть 300—400 граммов в сутки.
Следует учитывать, что углеводы — это не только сахар, они также содержатся в мёде, фруктах, мучных продуктах, крупах. Так называемые простые сахара (тростниковый, свекловичный, виноградный) легкорастворимы в воде и быстро всасываются в кровь. Для замедления перехода глюкозы из крови в ткани рекомендуется заменять рафинированные углеводы (сладости, кондитерские изделия и прочее) крахмалом.
Исследователи из University of Bath выяснили, что люди, употребляющие чрезмерное количество сахара, имеют повышенный риск появления симптомов болезни Альцгеймера. Ученые установили четкую связь между уровнем сахара в крови и дегенеративным неврологическим заболеванием, так как переизбыток глюкозы нарушает выработку энзима, который задействован в предотвращении заболевания на ранней стадии. К такому выводу ученые пришли после изучения образцов мозга людей, страдающих болезнью Альцгеймера.[16]
Заменители сахара
Кристаллы ксилитаВместо сахара можно использовать мёд или фрукты, которые содержат как фруктозу, так и глюкозу. В клетках печени фруктоза фосфорилируется, а затем расщепляется на триозы, которые либо используются для синтеза жирных кислот, что может приводить к ожирению, а также к повышению уровня триглицеридов (что, в свою очередь, повышает риск атеросклероза), или используется для синтеза гликогена (частично также превращается в глюкозу в ходе глюконеогенеза)[17]. Фрукты и ягоды особенно полезны организму благодаря содержанию в них витаминов, органических кислот и минеральных солей. Пчелиный мёд также содержит витамины, органические кислоты, соли, ферменты, белки и в той же мере оказывает благоприятное влияние на организм, но содержание сахарозы (до 2 %) и высокая калорийность также требуют ограничения его потребления до 50—60 граммов в день. Следует также отметить, что мёд является аллергеном.
Заменители сахара (ксилит, сорбит, аспартам), которые по сладости и внешнему виду мало отличаются от пищевого сахара, могут использоваться при лечении ожирения. Для обеспечения потребности человека в сладком достаточно в день 40 граммов ксилита. Тем не менее имеются данные, что непрерывное употребление ксилита в пожилом возрасте может ускорить течение атеросклеротического процесса.
Непищевое применение сахара
- В донной противодесантной мине, устанавливаемой в прибрежной воде возле своего берега реки (водоёма) на глубине до двух метров, в качестве предохранителя используется пробка из прессованного сахара. Установив такую мину, открывают крышку, закрывавшую воде доступ к пробке. Максимум за два часа (время сильно зависит от температуры воды) сахарная пробка растворится, отчего мина встанет на боевой взвод. Такое устройство позволяет установить минное поле таких мин, без опасности подорваться на уже установленных[18].
wiki.sc
Сахар — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Увеличенное изображение кристаллов сахарозы Модель молекулы сахарозы Ёмкость для хранения сахара. УССРСа́хар — бытовое название сахарозы (C12H22O11).
Тростниковый и свекловичный сахар (сахарный песок, рафинад) является важным пищевым продуктом. Обычный сахар относится к углеводам, которые считаются ценными питательными веществами, обеспечивающими организм необходимой энергией. Крахмал также принадлежит к углеводам, но усваивание его организмом происходит относительно медленно. Сахароза же быстро расщепляется в пищеварительном тракте на глюкозу и фруктозу, которые затем поступают в кровоток.
Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма. Нормальная концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне 80—120 миллиграммов сахара в 100 миллилитрах (0,08~0,12 %). Глюкоза обладает способностью поддерживать барьерную функцию печени против токсических веществ благодаря участию в образовании в печени так называемых парных глюкуроновых кислот. Вот почему приём сахара внутрь или введение глюкозы в вену рекомендуется при некоторых заболеваниях печени, отравлениях.
Сахара́ — то же, что низкомолекулярные углеводы (моно- и олигосахариды). Некоторые из них имеют сладкий вкус[1].
История сахара
Этимология
Родина сахара — Индия (др.-инд. शर्करः (śarkaraḥ IAST) «песчинка, гравий, сахар»), в русский язык это слово было заимствовано через греч. σάκχαρον[2] (сакхарон).
Древние времена и Средневековье
В Европе сахар был известен ещё римлянам. Коричневые сахарные крупицы приготавливали из сока сахарного тростника и ввозили в Европу из Индии. Египет, провинция
wiki2.red
Сахароза — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 апреля 2019; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 апреля 2019; проверки требуют 2 правки. Эта статья — о химическом веществе. О пищевом продукте см. Сахар.| Сахароза | |
|---|---|
| Систематическое наименование | (2R,3R,4S,5S,6R)-2-[(2S,3S,4S,5R)-3,4-дигидрокси-2,5-бис(гидроксиметил)оксолан-2-ил]окси-6-(гидроксиметил)оксан-3,4,5-триол |
| Сокращения | α-D-глюкопиранозил-(1,2)-β-D-фруктофуранозид |
| Традиционные названия | свекловичный сахар, тростниковый сахар |
| Хим. формула | C12H22O11 |
| Состояние | Твёрдое, кристаллическое |
| Молярная масса | 342,2965 ± 0,0144 г/моль |
| Плотность | 1,587 г/см³ |
| Т. плав. | 186 °C |
| 367 ± 1 °F[1] и 320 ± 1 °F[1] | |
| Давление пара | 0 ± 1 мм рт.ст.[1] |
| Растворимость в воде | 211,5 г/100 мл |
| Рег. номер CAS | 57-50-1 |
| PubChem | 5988 |
| Рег. номер EINECS | 200-334-9 |
| SMILES | |
| InChI | 1S/C12h32O11/c13-1-4-6(16)8(18)9(19)11(21-4)23-12(3-15)10(20)7(17)5(2-14)22-12/h5-11,13-20H,1-3h3/t4-,5-,6-,7-,8+,9-,10+,11-,12+/m1/s1 |
| RTECS | WN6500000 |
| ChEBI | 17992 |
| ChemSpider | 5768 |
| Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного. | |
Сахаро́за (сукро́за, тростниковый сахар) C12H22O11, в быту просто сахар, — дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов: α-глюкозы и β-фруктозы.
Сахароза является весьма распространённым в природе дисахаридом. Она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно велико содержание сахарозы в сахарной свёкле и сахарном тростнике, которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.
Сахароза, попадая в кишечник, быстро гидролизуется альфа-глюкозидазой тонкой кишки на глюкозу и фруктозу, которые затем всасываются в кровь. Ингибиторы альфа-глюкозидазы, такие, как акарбоза, тормозят расщепление и всасывание сахарозы, а также и других углеводов, гидролизуемых альфа-глюкозидазой, в частности, крахмала. Это используется в лечении сахарного диабета 2-го типа[2].
В чистом виде — бесцветные моноклинные кристаллы. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса — карамель. Сахароза имеет высокую растворимость. Растворимость (в граммах на 100 грамм растворителя): в воде 179 (0 °C) и 487 (100 °C), в этаноле 0,9 (20 °C). Малорастворима в метаноле. Не растворима в диэтиловом эфире. Плотность 1,5879 г/см3 (15 °C). Удельное вращение для D-линии натрия: 66,53 (вода; 35 г/100г; 20 °C). Температура плавления 186℃.
Не проявляет восстанавливающих свойств — не реагирует с реактивами Толленса, Фелинга и Бенедикта. Не образует открытую форму, поэтому не проявляет свойств альдегидов и кетонов. Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов. Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди(II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди. Альдегидной группы в сахарозе нет: при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра(I) она не дает реакцию «серебряного зеркала», при нагревании с гидроксидом меди(II) не образует красного оксида меди(I). Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С12Н22О11, можно выделить мальтозу и лактозу.
Реакция сахарозы с водой[править | править код]
Если прокипятить раствор сахарозы с несколькими каплями соляной или серной кислоты и нейтрализовать кислоту щелочью, а после этого нагреть раствор, то появляются молекулы с альдегидными группами, которые и восстанавливают гидроксид меди(II) до оксида меди(I). Эта реакция показывает, что сахароза при каталитическом действии кислоты подвергается гидролизу, в результате чего образуются глюкоза и фруктоза:
- C12h32O11+h3O→C6h22O6+C6h22O6{\displaystyle {\mathsf {C_{12}H_{22}O_{11}+H_{2}O\rightarrow C_{6}H_{12}O_{6}+C_{6}H_{12}O_{6}}}}
Реакция сахарозы с гидроксидом меди(II)[править | править код]
В молекуле сахарозы имеется несколько гидроксильных групп. Поэтому соединение взаимодействует с гидроксидом меди (II) аналогично глицерину и глюкозе. При добавлении раствора сахарозы к осадку гидроксида меди (II) он растворяется; жидкость окрашивается в синий цвет. Но, в отличие от глюкозы, сахароза не восстанавливает гидроксид меди (II) до оксида меди (I).
Природные и антропогенные источники[править | править код]
Содержится в сахарном тростнике, сахарной свёкле (до 28 % сухого вещества), соках растений и плодах (например, берёзы, клёна, дыни и моркови). Источник получения сахарозы — из свёклы или из тростника, определяют по соотношению содержания стабильных изотопов углерода 12C и 13C. Сахарная свёкла имеет C3-механизм усвоения углекислого газа (через фосфоглицериновую кислоту) и предпочтительно поглощает изотоп 12C; сахарный тростник имеет C4-механизм поглощения углекислого газа (через щавелевоуксусную кислоту) и предпочтительно поглощает изотоп 13C.
Мировое производство в 1990 году — 110 000 000 тонн.
Статичное 3D-изображение
молекулы сахарозыКристаллы коричневого
(нерафинированного тростникового) сахара
ru.wikipedia.org
Сахарный диабет — Википедия
Са́харный диабе́т (лат. diabetes mellītus) — группа эндокринных заболеваний, связанных с нарушением усвоения глюкозы и развивающихся вследствие абсолютной или относительной (нарушение взаимодействия с клетками-мишенями) недостаточности гормона инсулина, в результате чего развивается гипергликемия — стойкое увеличение содержания глюкозы в крови. Заболевание характеризуется хроническим течением, а также нарушением всех видов обмена веществ: углеводного, жирового, белкового, минерального и водно-солевого[3][4]. Кроме человека данному заболеванию подвержены также некоторые животные, например кошки и собаки[5].
В истории научных представлений о сахарном диабете можно выделить смену следующих парадигм.[6]
Недержание воды[править | править код]
Первые описания этого патологического состояния выделяли прежде всего наиболее яркие его симптомы — потеря жидкости (полиурия) и неутолимая жажда (полидипсия). Термин «диабет» (лат. diabetes mellitus) впервые был использован греческим врачом Деметриосом из Апамании (II век до н. э.), происходит от др.-греч. διαβαίνω, что означает «проходить насквозь».
Таково в то время было представление о диабете — состоянии, при котором человек непрерывно теряет жидкость и её восполняет, «как сифон», что относится к одному из основных симптомов диабета — полиурии (избыточное выделение мочи). В те времена сахарный диабет рассматривался как патологическое состояние, при котором организм утрачивает способность удерживать жидкость.[6]
Недержание глюкозы[править | править код]
В 1675 году Томас Уиллис показал, что при полиурии (повышенном выделении мочи) моча может быть «сладкой», а может быть и «безвкусной». В первом случае он добавил к слову диабет (лат. diabetes) слово mellitus, что с латинского означает «сладкий, как мёд» (лат. diabetes mellitus), а во втором — «insipidus», что означает «безвкусный». Безвкусным был назван несахарный диабет — патология, вызванная либо заболеванием почек (нефрогенный несахарный диабет), либо заболеванием гипофиза (нейрогипофиза) и характеризующаяся нарушением секреции или биологического действия антидиуретического гормона.
Мэтью Добсон доказал, что сладкий вкус мочи и крови больных диабетом обусловлен большим содержанием сахара. Древние индийцы заметили, что моча больных диабетом притягивает муравьёв, и назвали это заболевание «болезнью сладкой мочи». Корейские, китайские и японские аналоги этого слова основываются на той же идеограмме и также означают «болезнь сладкой мочи».[6][7]
Повышенный уровень глюкозы в крови[править | править код]
С появлением технической возможности определять концентрацию глюкозы не только в моче, но и в сыворотке крови выяснилось, что у большинства пациентов повышение уровня сахара в крови поначалу не гарантирует его обнаружения в моче. Дальнейшее повышение концентрации глюкозы в крови превышает пороговое для почек значение (около 10 ммоль/л) — развивается гликозурия — сахар определяется и в моче. Объяснение причин сахарного диабета снова пришлось изменить, поскольку оказалось, что механизм удержания сахара почками не нарушен, а значит, нет «недержания сахара» как такового. Вместе с тем прежнее объяснение «подошло» новому патологическому состоянию, так называемому «почечному диабету» — снижению почечного порога для глюкозы крови (выявление сахара в моче при нормальных показателях сахара крови). Таким образом, как и в случае несахарного диабета, старая парадигма оказалась пригодной не для сахарного диабета, а для совсем другого патологического состояния.
Итак, от парадигмы «недержание сахара» отказались в пользу парадигмы «повышенный сахар крови». Эта парадигма и является на сегодня главным и единственным инструментом диагностики и оценки эффективности проводимой терапии. При этом современная парадигма о диабете не исчерпывается лишь фактом повышенного сахара в крови. Более того, можно с уверенностью утверждать, что парадигмой «повышенный сахар крови» заканчивается история научных парадигм сахарного диабета, сводящихся к представлениям о концентрации сахара в жидкостях.[6]
Инсулиновая недостаточность[править | править код]
К появлению новой парадигмы причин диабета как инсулиновой недостаточности привели несколько открытий. В 1889 году Джозеф фон Меринг и Оскар Минковски показали, что после удаления поджелудочной железы у собаки развиваются симптомы сахарного диабета. А в 1910 году сэр Эдвард Альберт Шарпей-Шефер предположил, что диабет вызван недостаточностью химического вещества, выделяемого островками Лангерганса в поджелудочной железе. Он назвал это вещество инсулином, от латинского insula, что означает «островок». Эндокринная функция поджелудочной железы и роль инсулина в развитии диабета были подтверждены в 1921 году Фредериком Бантингом и Чарльзом Гербертом Бестом. Они повторили эксперименты фон Меринга и Минковского, показав, что симптомы диабета у собак с удалённой поджелудочной железой можно устранить путём введения им экстракта островков Лангерганса здоровых собак; Бантинг, Бест и их сотрудники (в особенности химик Коллип) очистили инсулин, выделенный из поджелудочной железы крупного рогатого скота, и применили его для лечения первых больных в 1922 году. Эксперименты проводились в университете Торонто, лабораторные животные и оборудование для экспериментов были предоставлены Джоном Маклеодом.[8] За это открытие учёные получили Нобелевскую премию по медицине в 1923 году. Производство инсулина и применение его в лечении сахарного диабета стали бурно развиваться.[7]
После завершения работы над получением инсулина Джон Маклеод вернулся к начатым в 1908 году исследованиям регуляции глюконеогенеза и в 1932 году сделал вывод о значимой роли парасимпатической нервной системы в процессах глюконеогенеза в печени.[8]
Однако, как только был разработан метод исследования инсулина в крови, выяснилось, что у ряда больных диабетом концентрация инсулина в крови не только не снижена, но и значительно повышена. В 1936 году сэр Гарольд Персиваль Химсворт опубликовал работу, в которой диабет 1-го и 2-го типа впервые отмечались как отдельные заболевания. Это вновь изменило парадигму диабета, разделяя его на два типа — с абсолютной инсулиновой недостаточностью (1-й тип) и с относительной инсулиновой недостаточностью (2-й тип). В результате сахарный диабет превратился в синдром, который может встречаться как минимум при двух заболеваниях: сахарном диабете 1-го или 2-го типов.[6].
Несмотря на значительные достижения диабетологии последних десятилетий, диагностика заболевания до сих пор основывается на исследовании параметров углеводного обмена.[9]
С 14 ноября 2006 года под эгидой ООН отмечается Всемирный день борьбы с диабетом, 14 ноября выбрано для этого события из-за признания заслуг Фредерика Гранта Бантинга в деле изучения сахарного диабета.[10]
Термин «сахарный диабет 1-го типа» применяется к обозначению группы заболеваний, которые развиваются вследствие прогрессирующего разрушения бета-клеток поджелудочной железы, что приводит к дефициту синтеза проинсулина и гипергликемии, требует заместительной гормональной терапии. Термин «сахарный диабет 2-го типа» относится к заболеванию, развивающемуся у лиц с избыточным накоплением жировой ткани, имеющих инсулинорезистентность, вследствие чего наблюдается избыточный синтез проинсулина, инсулина и амилина бета-клетками поджелудочной железы, возникает так называемый «относительный дефицит». Последний пересмотр классификации СД сделала Американская диабетическая ассоциация в январе 2010 года[11]. С 1999 года по классификации, одобренной ВОЗ, выделяют СД 1 типа, СД 2 типа, СД беременных и «другие специфические типы СД».[12] Также выделяют термин латентный аутоиммунный диабет у взрослых (LADA, «диабет 1,5 типа») и ряд более редких форм сахарного диабета.
Распространённость сахарного диабета в популяциях человека, в среднем, составляет 1—8,6 %, заболеваемость у детей и подростков примерно 0,1—0,3 %. С учётом недиагностированных форм это число может в некоторых странах достигать 6 %. По состоянию на 2002 год в мире сахарным диабетом болело около 120 миллионов человек. По данным статистических исследований, каждые 10—15 лет число людей, болеющих диабетом, удваивается, таким образом, сахарный диабет становится медико-социальной проблемой. По данным Российской Диабетической Ассоциации с ссылкой на Международную диабетическую федерацию[en], на 1 января 2016 в мире около 415 миллионов людей в возрасте от 20 до 79 лет страдают диабетом, и при этом половина из них не знает о своём заболевании[13].
Также следует отметить, что со временем увеличивается доля людей, страдающих 1-м типом сахарного диабета. Это связано с улучшением качества медицинской помощи населению и увеличения срока жизни лиц с диабетом 1-го типа[14].
Следует отметить неоднородность заболеваемости сахарным диабетом в зависимости от расы. Сахарный диабет 2-го типа наиболее распространён среди монголоидов; так, в Великобритании среди лиц монголоидной расы старше 40 лет 20 % страдают сахарным диабетом 2-го типа, на втором месте стоят люди негроидной расы, среди лиц старше 40 лет доля больных сахарным диабетом составляет 17 %. Также неоднородна частота осложнений. Принадлежность к монголоидной расе повышает риск развития диабетической нефропатии и ишемической болезни сердца, но снижает риск возникновения синдрома диабетической стопы. Для лиц негроидной расы чаще характерна тяжёлая, плохо поддающаяся лечению артериальная гипертензия и более частое развитие гестационного сахарного диабета[15].
По данным на 2000 год наибольшее количество больных наблюдалось в Гонконге, они составляли 12 % населения. В США количество заболевших составляло 10 %, в Венесуэле — 4 %, наименьшее количество зарегистрированных больных наблюдалось в Чили, оно составляло 1,8 %.[15]
Метаболизм глюкозы в организме человека[править | править код]
ru.wikipedia.org