Глюкоза

Основные схемы получения глюкозы

В соке многих фруктов и ягод встречается такое органическое соединение, как глюкоза. Она представляет собой моносахарид, т. е. самую простую форму сахара, которая получила широкое распространение как один из основных источников энергии в живых организмах.

С точки зрения присущих физических свойств глюкоза существует в виде бесцветного кристаллического вещества, которое не имеет запаха, но обладает сладким вкусом. Глюкоза также известна среди специалистов как виноградный сахар, или декстроза.

Единственным сырьем для производства глюкозы является крахмал, основным источником которого в настоящее время является кукуруза. Хотя в некоторых странах постепенно возрастает использование пшеничного крахмала.

Получение глюкозы требует гидролиза (расщепления, вызванного взаимодействием с водой) крахмала в присутствии кислот или ферментов. В данном случае разрываются связи между компонентами крахмала - глюкозными звеньями полимерных амилозы и амилопектина. В результате образуется мономер (D-глюкоза), который содержит некоторое количество димеров: мальтозы и изомальтозы.

Кислотный гидролиз требует приготовления суспензии крахмала в воде (30-40 мас. %), pH которой затем нужно довести до 2 или ниже. Продолжительность кислотного гидролиза при атмосферном давлении составляет 6 часов. Но современное оборудование способно воспроизвести условия повышенного давления и, соответственно, более высокой температуры. Так, гидролиз крахмала при давлении 415-620 кПа температуре до 160°С занимает нескольких минут. Для остановки реакции нужно добавить нейтрализующий реагент (обычно в этом качестве выступает карбонат натрия), в результате чего pH повышается до 4-5,5.

После гидролиза остаются две группы примесей, которые присутствовали в крахмале изначально. Первая группа - это нерастворимые примеси, которые отделяют центрифугированием или фильтрованием. А вторая группа - это растворимые примеси, которые удаляют активированным углем и ионообменными смолами.

Конечный раствор упаривают, в результате чего получают глюкозный сироп.

Если производителю нужно более гибко регулировать углеводный состав, то он прибегает к проведению ферментативного гидролиза крахмала. Его используют как дополнение к кислотному, которое позволяет достичь следующих результатов:

• повышение степени конверсии;
• получение более сладкого сиропа;
• получение менее вязкого сиропа;
• повышение содержания глюкозы в сиропе;
• регулирование соотношения глюкозы и мальтозы в продукте.

Проведение ферментативного гидролиза предполагает повышение pH до 4-6 и снижение температуры до 60-70 °C. Затем вносят подобранные исходя из потребностей по составу необходимые ферменты, которые расщепляют различные многообразные связи в крахмале. Дезактивация ферментов происходит за счет нагревания или изменения pH.

Химическая и биологическая характеристика глюкозы

Глюкоза может восстанавливаться в шестиатомный спирт. В зависимости от выбранного метода окисление глюкозы может приводить к образованию одной из трех кислот: глюконовой, глюкаровой либо глюкуроновой.

Глюкоза является восстанавливающим сахаром, в связи с этим она проявляет восстановительные свойства. Кроме того, глюкоза также обладает некоторыми специфическими свойствами, такими как брожение (т.е. деструктивное разложение под действием ферментов).

Глюкоза так же, как и сахароза, обладает малой гигроскопичностью. Но, если степень сладости сахарозы принять за 100, то степень сладости глюкозы можно выразить числом 72. Так, изделия, которые содержат больше сахаров, восприятие сладости глюкозы оказывается близким восприятию сладости сахарозы.

С биологической точки зрения глюкоза является основным продуктом фотосинтеза. В организме человека глюкоза выполняет роль основного и универсального источника энергии, за счет которого обеспечивается протекание метаболических процессов.

Применение глюкозы

Кристаллическая глюкоза в настоящее время считается высококачественным пищевым продуктом. Это обусловлено прекрасной усвояемостью данного вещества и наличием у него хорошего чистого сладкого вкуса.

Глюкоза может быть успешно использована в большинстве кондитерских изделий. При этом дозировка глюкозы может меняться от 10 до 40 % относительно веса всего сахара.

Шоколад с глюкозой в сравнении с обычным шоколадом имеет лучше выраженный вкус какао-продуктов и меньше вызывает жажду. Кондитерские изделия, сделанные с глюкозой (например, печенье), имеют диетическое значение. По состоянию на сегодняшний день глюкоза успешно используется в кулинарии, хлебопечении, для изготовления фруктовых консервов, сгущенного молока, ликероводочных изделий и т.п.

Помимо этого, кристаллическая рафинированная глюкоза нашла еще применение и в медицине. В этой сфере она сейчас, в основном, используется, как средство для восстановления сил и укрепления организма. Это преимущественно реализуется через вливание растворов глюкозы в вену.

Техническая глюкоза, которая содержит много примесей, из-за чего является непригодной для пищевых целей, обладает восстанавливающим свойствам. Благодаря им она сейчас используется применяется в текстильном и кожевенном производстве в качестве восстановителя при крашении и т.д.

Таким образом, большое значение в пищевой промышленности, а также в ряде иных химических и биологических операциях, имеет глюкоза. Это - органическое соединение, моносахарид, который является источником энергии, составной частью натуральных соков многих фруктов и ягод, а также одним из основных ингредиентов многих кондитерских изделий.