Фруктоза (fructose) - Особенности фруктозы
Фруктоза є одним з найбільш поширених видів натурального цукру. Вона присутня у вільному вигляді майже у всіх солодких ягодах і плодах. Половину сухої частини меду складає фруктоза. Фруктоза відноситься до групи моносахаридів і є одним з найважливіших природних сахарів. Деякі з'єднання фруктози зустрічаються у вигляді природних продуктів. Найбільш важливою серед них є сахароза, тобто звичайний цукор, молекули якого складаються з однієї молекули фруктози і однієї молекули глюкози. Полісахариди, що утворюються фруктозою, як наприклад, інулін і флеїн, є запасами живильних речовин для рослин. Раніше фруктоза виготовлялася з інсуліну, і тому, виробництво її в чистому вигляді було трудомістким і дорогим. Тільки останніми роками навчилися отримувати фруктозу також і шляхом додаткового очищення сахарози. Властивості, які відрізняють її від звичайного цукру, як наприклад, можливість застосування в харчовому раціоні хворих цукровим діабетом, відомі вже десятки років. З покон століть фруктоза в різному вигляді входила в живлення людини. Вона добре засвоюється організмом, не роблячи шкідливого впливу на здоров'ї і не викликаючи побічних явищ. Фруктоза утворює безводі кристали у вигляді голок, температура плавлення 102-105 С. Молекуряний вага 180,16; питома вага 1,60 г/см3; калорійна цінність приблизно та ж, що і інших цукрів, 4 ккал на 1 р. Фруктозі властива деяка гігроскопічність. Концентровані склади фруктози зберігають вологу. Фруктоза легко розчиняється у воді і спирті. При 20 C° насичений розчин фруктози має концентрацію в 78,9%, насичений розчин сахарози - 67,1%, а насичений розчин глюкози - тільки 47,2 %. В'язкість розчинів фруктози нижча за в'язкість розчинів сахарози і глюкози. З хімічної точки зору, фруктоза поводиться як нормальний редукуючий цукор. Типова реакція з аміногрупами, відома під назву реакції Майяра, протікає порівняно активно. Фруктоза, подібно до глюкози, при нагріванні з кислотами перетворюється в оксиметилфурфурол і, далі, в левулинову кислоту. Як у кристалічній формі, так і в певних похідних, фруктоза зустрічається у формі фруктопераноза. Відомі також деякі з'єднання, в яких фруктоза знаходиться в кетоформе з прямим ланцюгом. Хімія фруктози досліджена, в порівнянні з глюкозою та іншими альдогексозами, вельми мало. Фруктоза має ряд цікавих, властивих тільки для неї, реакцій. Вона володіє здатністю створювати деякі органічні сполуки, з яких, наприклад, фруктозат кальцію має значення у харчовому режимі. Значення фруктози, як створювача комплексів, може виявитися великим.
Дуже цікаві біологічні властивості фруктози.
На відміну від глюкози, фруктоза абсорбується з травного тракту людини тільки шляхом пасивної дифузії. Цей процес займає порівняно довгий час. Метаболізм фруктози відбувається швидко і протікає, в основному, в печінці, але також і у стінках кишечника, і в нирках, зважаючи на особливий ланцюг фруктозо-1-фосфата, яка не регулюється інсуліном. З цього виходить, що фруктоза є придатною як підсолоджуюча речовина і джерело вуглеводів для хворих цукровим діабетом. Дослідження показали, що фруктоза прискорює метаболізм алкоголю в організмі людини. Вона застосовується, наприклад, при лікуванні отруєння алкоголем людини, причому фруктоза в цьому випадку вводиться внутрішньовенно. По деяких відомостях, під час сну метаболізм алкоголю з фруктозою, у відмінності від метаболізму без фруктози, відбувається з максимальною швидкістю. В даний час ведуться дослідження про позитивну дію фруктози на похмільний синдром. Жовтий наліт, що утворюється на зубах, менш інтенсивний і легше віддаляється при використанні в їжі фруктози, чим сахарози. Фруктозний наліт містить леван, а сахарозний - декстран. При заміні в раціоні сахарози фруктозою ураженість зубів знижується на 30 - 40%. Завдяки особливому обміну, фруктоза допомагає адаптації організму при тривалому стані напруги: водінні автомобіля, в спорті і т. д. Після ухвалення фруктози не спостерігається швидкого підвищення і потім подальшого пониження рівня цукру в крові, що властиве глюкозі і сахарозі. В стані напруженості джерелом енергії для організму служить глікоген, що утворився з фруктози, який забезпечує організм енергією більш рівномірно, в міру необхідності. З цієї причини останнім часом фруктозу почали додавати в препарати, призначені спортсменам для компенсації втрат рідині і солі в стані граничного навантаження організму.
Проте маючи безліч позитивних якостей, для фруктози властиве те, що, потрапляючи в організм, вона мине особливий ензим - фруктокиназу-1. А він несе відповідальність за переробку вуглеводів, що поступають в організм, в енергію і вирішує, на що ж перетворити отримані вуглеводи: у глікоген або в жир. Комплексні вуглеводи, такі як вівсянка, макарони, рис, потрапивши в організм, перетворюються, в основному, в глікоген, і в цьому вигляді відкладаються в печінці і м'язах. Відбувається це до тих пір, поки в "запасниках" вашого організму залишатиметься вільне місце, і лише потім ці вуглеводи почнуть перероблятися в жир (згідно з науковими даними, людський організм здатний відкласти про запас порядка 250-400 грамів вуглеводів у формі глікогену). Фруктозу ж печінка перетворює на жир, який, потрапляючи в кров, негайно вбирається жировими клітинами. Тому, присутня в комплексі ДД "Мікстура синього йоду" фруктоза, поступаючи в кров, більш поволі проходить через печінку, так званий, своєрідний фільтр організму. Таке уповільнення викликає крохмаль. Це дуже поважно, оскільки, коли фруктоза попаде в печінку, процес перетворення її в глікоген буде плавнішим. Організм не блокує будь-які інші вуглеводи, що поступають, як в печінку, так і в м'язи через печінку. До мінімуму зведений процес, коли незатребувані комплексні вуглеводи перетворяться не на дорогоцінний м'язовий глікоген, який здатний забезпечити могутній прилив енергії, а на ненависний жир!
Вживання фруктози в комплексі ДД "Мікстура синього йоду" ліквідовує деякі негативні її властивості - погіршення функції рецептора, відомого під назвою альфа-поліфосфорная кислота, унаслідок чого знімається проблема зростання процесу ожиріння, спостережуваного в світі. У складі препарату відчувається сприятливіші умови метаболічних процесів, не сприяючих накопиченню жиру.
Фруктоза (левулоза) принадлежит к кетогексозам. Фруктоза по сравнению с глюкозой более лабильна при действии кислот и оснований.
По степени сладости и физиологическому действию фруктоза превосходит глюкозу и сахарозу. Метаболизм фруктозы в организме человека, в отличие от глюкозы, проходит по иному механизму, что позволяет в умеренном количестве употреблять ее даже больным сахарным диабетом.
Существует несколько способов получения фруктозы : гидролиз сахарозы, изомеризация глюкозы, гидролиз фруктозосодержащих полимеров.
Из растворов, содержащих другие углеводы, фруктоза может быть выделена различными способами.
В промышленных условиях кристаллическую фруктозу получают из гидролизатов сахарозы или глюкозно-фруктозных сиропов, полученных изомеризацией гидролизатов крахмала.
Наиболее перспективным является производство фруктозы из сахарозы или крахмала с применением ионообменной технологии. По этому способу гидролиз сахарозы проводится при помощи ионообменной смолы. Крахмал гидролизуют, и изомеризуют глюкозу с применением ферментов. Разделение изомеризата на отдельные компоненты затем осуществляется хроматографическим методом на полистиролсульфонатном катионите в Са-форме.
Принципиальная схема получения фруктозы и глюкозы из сахарозы и крахмала приведена на рис.1.
Согласно приведенной схеме, раствор сахара 50% концентрации вначале подвергают ионообменной очистке для удаления главным образом минеральных несахаров. Очищенный раствор затем подвергают инверсии и хромато-графическому разделению. Для проведения этих операций целесообразно использовать хромато-графическую колонку с катионитом, который не полностью насыщен Са2+. Если инверсия осуществляется отдельно, то хромато-графическое разделение проводят на катионите, полностью переведенном в Са-форму. Отбор глюкозной и фруктозной фракций с колонки проводят так, чтобы они имели чистоту 95 %.
Среднюю смешанную фракцию используют для приготовления раствора сахарозы. После фильтрования и обесцвечивания растворы глюкозы и фруктозы сгущают до получения сиропов с концентрацией СВ 50-70%. Из фруктозной фракции получают фруктозные сиропы с содержанием 90 и 95% фруктозы на СВ. Кристаллизацией из фруктозного сиропа можно получить 50% кристаллической фруктозы. Если же кристаллизация проводится с применением метанола, то выход кристаллической фруктозы возрастает до 80%. Для увеличения выхода фруктозы глюкозный сироп может быть подвергнут изомеризации с получением изосиропа. Этот сироп в отличие от глюкозы обладает такой же сладостью, как сахароза, и может применяться как ее заменитель или может быть подвергнут хроматографическому разделению.
Для получения 1 кг фруктозы с 100% содержанием СВ необходимо 2,1 кг сахарозы, если не проводится изомеризация глюкозы, а если она проводится, то 1,5 кг.
Применение фруктозы, полученной из сахарозы в качестве подслащивающего вещества, позволяет заменить 3/4 сахарозы. Из сахарозы кроме фруктозы получается также глюкоза с выходом 50%. Глюкоза может быть использована, например, для производства витамина С.
Переработка крахмала с получением фруктозосодержащих растворов рассмотрена далее.
Глюкозно-фруктозные сиропы
В качестве полноценного заменителя сахарозы в пищевой промышленности широко используют глюкозно-фруктозные сиропы (ГФС). Их получают из крахмала путем многостадийного ферментативного процесса с применением б - амилазы, амилоглюкозидазы и глюкоизомеразы. Производят ГФС с 42, 55 и 90% содержанием фруктозы.
В качестве субстрата для изомеризации используют растворы глюкозы концентрацией 35-50%. Каждый ферментный препарат имеет свой оптимум рН, определяемый экспериментально, в основном, в пределах 7,5-8,2. Оптимальное значение температуры для большинства препаратов лежит в области 58-65 С.
Изомеризация глюкозы во фруктозу является обратимой реакцией. Равновесное состояние характеризуется содержанием 48-52% фруктозы и зависит от температуры реакции (табл.1).
Таблица 1 - Влияние температуры на процесс изомеризации глюкозы
Температура, °С |
Концентрация фруктозы после изомеризации, % |
30 |
46,5 |
40 |
47,5 |
45 |
48,2 |
60 |
49,9 |
70 |
52,4 |
75 |
53,1 |
80 |
54,2 |
85 |
54,7 |
Фруктоза изомеризация глюкоза крахмал
Процесс получения фруктозосодержащих продуктов из крахмала представлен в виде схемы на рис.2. Он включает этапы гидролиза крахмала, изомеризации глюкозы, выделения фруктозы.
Рис.2 Принципиальная технологическая схема получения из крахмалаглюкозно-фруктозного сиропа
Похожие статьи
-
Особенности обработки цветных металлов - Цветные металлы
Цветные металлы прочны и долговечны, способны переносить высокие температуры. Недостаток только один -- способность корродировать и разрушаться под...
-
МЛЭ - один из современных и много обещающих технологических методов выращивания тонких монокристаллических полупроводниковых структур. Для осаждения...
-
Получение, Промывка - Особенности получения и применения золота
Для получения золота используются его основные физические и химические свойства: присутствие в природе в самородном состоянии, способность реагировать...
-
Основные опасности при перегонке связаны с использованием электрических нагревательных приборов (электроплитки, колбонагреватели). 1. Шнур (нельзя...
-
Особенности анализа органических соединений
Особенности анализа органических соединений: - Реакции с органическими веществами протекают медленно с образованием промежуточных продуктов. -...
-
Газотранспортные процессы, в основе которых лежат обратимые химические реакции, широко применяются для получения эпитаксиальных структур...
-
Из перечисленного обзора типов ММ, составляющих предмет ИСО, можно выделить следующие особенности ММ ИСО [3]. - Системный подход, заставляющий...
-
Понятие статистического наблюдения - Статистика: ее понятия и особенности наблюдения
Для исследования социально-экономических явлений и процессов общественной жизни следует прежде всего собрать о них необходимые сведения - статистические...
-
Для получения монокристаллов арсенида индия с высокими и стабильными электрофизическими параметрами необходимо использовать высокочистые исходные...
-
Амальгамация, Цианирование, Регенерация - Особенности получения и применения золота
Метод амальгамации основан на способности ртути образовывать сплавы -- амальгамы с различными металлами, в том числе и с золотом. В этом методе...
-
Известно, что проблема замены старого парка машин новыми, устаревших орудий -- современными -- одна из основных проблем индустрии. Оборудование со...
-
Программа статистического наблюдения - Статистика: ее понятия и особенности наблюдения
Программа статистического наблюдения. Всякое явление обладает множеством различных признаков. Собирать информацию по всем признакам нецелесообразно, а...
-
Цель статистического наблюдения - Статистика: ее понятия и особенности наблюдения
Цель наблюдения. Статистические наблюдения чаще всего преследуют практическую цель - получение достоверной информации для выявления закономерностей...
-
Первый этап подразделяется на два шага. На Первом шаге происходит постановка экономической проблемы и ее качественный анализ. Для этого требуется: 1)...
-
Парофазный каталитический гидролиз хлорбензола (метод Рашига) - Особенность синтеза фенолов
Синтез фенола по этому методу обычно проводят в две стадии. В первой стадии получают хлорбензол окислительным хлорированием бензола хлористым водородом в...
-
Промышленные методы синтеза, Кумольный процесс - Особенность синтеза фенолов
Кумольный процесс Кумольный процесс получения фенола включает три стадии: алкилирование бензола в кумол, окисление кумола в гидропероксид кумола и...
-
Процесс окислительного декарбоксилирования состоит из двух основных стадий: окисления углеводорода до арилкарбоновой кислоты и собственно окислительного...
-
Эйнштейн решил теорию относительности при изучении эффектов электрического и магнитного полей, а также при скоростях движения тел, близких к скорости...
-
В современной экономической теории доминирующую роль играют труды зарубежных экономистов. Однако русская экономическая наука также ярко представлена...
-
Цветные металлы: особенности применения и обработки, Применение цветных металлов - Цветные металлы
На сегодняшний день цветные металлы имеют огромное значение для производства любого типа техники. Металл является химически простым веществом, обладающим...
-
Гидроксилирование аренов с реактивом Фентона - Особенность синтеза фенолов
Теоретически наиболее перспективным промышленным способом получения фенола является окисление бензола кислородом, однако до сих пор не найдено достаточно...
-
Реакции с механизмом SN1 для ароматических соединений встречаются крайне редко и, по сути, характерны только для солей диазония. Эти реакции идут в...
-
Присоединение галогенов (Cl2,Br2) Гидроксильная группа оказывает очень большое влияние на ароматическое ядро, увеличивая его реакционную способность в О...
-
Введение, Химические свойства фенолов, Кислотные свойства фенолов - Особенность синтеза фенолов
Фенолы ( От греческого слова "фено" - "несущий свет") - органические соединения, содержащие атом гидроксила, связанный непосредственно с атомом углерода...
-
Задание. Рассматривается вычислительная система состоящая из n вычислительных машин. Имеется n задач. Задана матрица T определяющая время решения i-й...
-
Решая проблему синтеза адаптивных систем для радиофизических исследований (АСРФИ), необходимо, как отмечалось выше, иметь возможность цифровой...
-
Особенности расчетов индексов цен - Основы эконометрики
В рыночном хозяйстве особое место среди индексов качественных показателей отводится индексам цен. Основным назначением индекса цен является оценка...
-
Особенности фосфора, История открытия фосфора - Фосфор и его соединения
Фосфор химический биологический аллотропный Фосфор (лат. Phosphorus) P - химический элемент V группы периодической системы Менделеева атомный номер 15,...
-
Как известно, человечество в своем стремительном развитии старается все более расширить сферы своей деятельности, сталкиваясь при этом с множеством новых...
-
В настоящее время при изучении различных дисциплин все более широко применяются персональные компьютеры, как в процессе обучения, так и текущего...
-
Итак, я выдуваю мыльный пузырь, отделяю его от трубки. Пузырь сначала поднимется немного вверх и только потом, переливаясь всеми цветами радуги, начинает...
-
Хорошо известно, что для классических линейных полимеров, таких как, например, полистирол, с возрастанием молекулярной массы вязкость резко увеличивается...
-
Несмотря на то, что получение эпитаксиальных слоев из паровой фазы является основным направлением в технологии изготовления полупроводниковых приборов...
-
Действия персонала во время аварии Во всех случаях аварийного останова немедленно сообщить ведущему инженеру-технологу, диспетчеру ОАО "Уфаоргсинтез" и...
-
Эпитаксиальные пленки арсенида индия высокой чистоты можно получать с использованием в качестве транспортирующего агента тетрахлорид кремния. Водород,...
-
Некоторые особенности решения задач нелинейного программирования - Экономико-математические методы
Для решения ЗНП существенно знать: 1) выпукло или не выпукло множество допустимых решений задачи; 2) является ли целевая функция выпуклой или вогнутой...
-
Изучив основные вопросы, связанные с календарным планированием, подведем итог. Задачи календарного планирования отражают процесс распределения во времени...
-
Особенности эконометрического метода - Особенности эконометрического метода
Становление и развитие эконометрического метода на методах вычислительной статистики: - на методах парной и множественной корреляции; - выделение тренда...
-
Особенности современной химии, Заключение - Химия сегодня
Я разбил на разделы особенности современной химии, предлагаю их к вашему вниманию: 1) Атомно-молекулярная концепция, структурные и электронные...
-
Становление и развитие эконометрического метода на методах вычислительной статистики: - на методах парной и множественной корреляции; - выделение тренда...
Фруктоза (fructose) - Особенности фруктозы