Превращения моноз и олигосахаридов

4.1 Гидролиз ди- и трисахаридов

При нагревании в присутствии кислот или под действием ферментов ди- и трисахариды распадаются на составляющие их моносахариды. Эта реакция называется гидролизом или инверсией.

Соответственно различают кислотный и ферментативный гидролиз.

Сахароза при присоединении молекулы воды распадается на молекулу глюкозы и молекулу фруктозы:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О ® С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆ Сладость увеличивается в 1,2 раза

^{сахароза глюкоза фруктоза}(экономия сахара по с.в. 5%)

^{342 18 180 180}

Полученная смесь глюкозы и фруктозы называется инвертным сахаром. Он вращает плоскость поляризации не вправо, как сахароза, а влево и имеет более сладкий по сравнению с ней вкус (в 1,2 раза).

Инвертный сахар образуется при приготовлении инвертного сиропа, помады кондитерской, варенья и др, обладает антикристаллизационными свойствами.

! Процесс нежелателен в сахарном производстве, т.к. ведет к потере сухих веществ.

Степень инверсии зависит от:

n продолжительности теплового воздействия;

n концентрации кислоты;

n инверсионной способности кислоты.

В присутствии сильных кислот (соляная, серная) инверсия идет с большей скоростью, в присутствии слабых (молочная, уксусная) гораздо медленнее.

щавелевая

инверси- лимонная < в 10 раз

онная яблочная < в 15 раз

способ- молочная < в 17 раз

ность янтарная < в 35 раз

уксусная < в 45 раз

На кондитерских фабриках для получения инвертного сиропа гидролизу подвергают сахарные растворы с концентрацией 80%. Процесс ведут при температуре 80-90°С.

Кислотный гидролиз можно осуществлять двумя способами.

1 способ - периодический (кубовый).

Соляную кислоту используют в виде 10%-ного раствора в количестве 3 л на 1 т сахара, процесс ведут 20-30 мин. При этом гидролизуется 90% сахарозы, сироп содержит 65-75% редуцирующих веществ.

При гидролизе молочной кислотой сахарный сироп нагревают до кипения в течение 40-50 мин. Кислоту (40%-ной концентрации) вводят в количестве 4 л на 1 т сахара.

По окончании гидролиза введенную кислоту нейтрализуют 8%-ным раствором гидрокарбоната натрия.

2-й способ -непрерывный.

Основан на применении сильнокислотного катионита (КУ2-8 в Н⁺). Кислота обычно не применяется. При использовании высококонцентрированных сахарных сиропов 54-65%, t = 55-60 ° С инверты получаются бесцветными, без солевых примесей.

Ферментативный гидролиз осуществляют под действием гидролитических ферментов (гликозидаз), катализирующих расщепление олигосахаридов.

Раффиноза a -галактозидаза

О 1®6

a-D-гал О сахароза

О 1®2 О

a-D-глю О b-Dфр

мелибиоза

b -фруктофуранозидаза,

инвертаза (сахараза),

разбавленные кислоты

a -глюкозидаза b -фруктофуранозидаза

Сахароза О О

a-D-глю b-D-фр

a -глюкозидаза содержится в слюне, в пищеварительных соках, образуется в дрожжах при определенных условиях выращивания, в просяном солоде.

b -фруктофуранозидаза содержится в дрожжах.

Брожение сахаров

Существует 6 основных типов брожения:

1) спиртовое;

2) молочное гомо- и гетероферментативное;

3) пропионовое ( пропионовая и уксусная кислоты + СО₂ + Н₂О);

4) бутиленгликолевое (2,3 бутиленгликоль, муравьиная, янтарная, уксусная кислоты + Н₂);

5) ацетоноэтиловое (ацетон и этиловый спирт);

6) ацетонобутиловое и масляное ( масляная кислота + СО₂).

При брожении теста имеют место все перечисленные типы брожения.

Подробнее брожение будет рассмотрено в специальной лекции.

Карамелизация сахаров

Карамелизация - термическое превращение сахаров, нагреваемых в сухом виде при температуре выше 100 ° С.

Степень термических изменений и состав образующихся продуктов зависит от:

температуры,

рН среды,

условий нагрева,

вида и концентрации сахара.

Карамелизация сопровождается образованием как летучих продуктов разложения, обладающих запахом (метилглиоксаль, оксиметилфурфурол, левулиновая и муравьиная кислоты и др.), так и полимерных, нелетучих, темноокрашенных веществ.

При нагревании сухой сахарозы образуются:

С₁₂Н₂₂О₁₁ - 2Н₂О ® С₁₂Н₁₈О₉- карамелан

3С₁₂Н₂₂О₁₁ - 8Н₂О ® С₃₆Н₅₀О₂₅- карамелен

2С₁₂Н₂₂О₁₁ - 7Н₂О ® С₂₄Н₃₀О₁₅- карамелин

Карамелан - вещество соломенно-желтого цвета, растворимое в холодной воде;

карамелен - ярко-коричневого цвета, растворим в воде;

карамелин - темно-коричневого цвета, растворяется только в кипящей воде.

При более длительном нагревании сахарозы образуются гуминовые вещества (черно-коричневые), растворимые в щелочах.

Наиболее изучен механизм карамелизации глюкозы (схема), но строение многих продуктов карамелизации еще не выяснено.

Термическое расщепление глюкозы может идти по двум путям:

1) расщепление между 3 и 4 атомами углерода - образуются летучие продукты разложения;

2) ступенчатое отщепление молекул воды - образуются летучие продукты разложения и карамель.

Синтез карамели осуществляется в результате взаимной циклизациидезоксиглюкозанов в енольной форме с образованием дикетодиоксановых систем (циклов) в полимерной цепи.

Рост цепей молекул протекает за счет альдольной конденсации.

Карамелизация приводит к образованию сотен различных химических продуктов, однако, химия карамелизации сложна и изучена довольно плохо. Она включает следующие процессы:

1. Инверсия сахарозы во фруктозу и глюкозу;

2. Реакции конденсации;

3. Внутримолекулярные сшивки;

4. Изомеризация альдоз в кетозы;

5. Реакции дегидрации;

6. Реакции фрагментации;

7. Образование ненасыщенных полимеров.

Температуры карамелизации [1]
Сахар	Температура
Фруктоза	110 °C, 230 °F
Галактоза	160 °C, 320 °F
Глюкоза	160 °C, 320 °F
Сахароза	160 °C, 320 °F
Мальтоза	180 °C, 356 °F

Лекция 9

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 367; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!