Що таке глюкоза? Отримання глюкози і її властивості

Глюкоза в перекладі з грецької мови означає «солодкий». В природі у великих кількостях вона трапляється в соках ягід і фруктів, в тому числі у виноградному соку, чому і має в народі назву «винний цукор».

Історія відкриття

Глюкоза була відкрита на початку XIX століття англійським лікарем, хіміком і філософом Вільямом Праутом. Широку популярність дана речовина отримало після того, як в 1819 році Анрі Бракконо витягнув його з деревної тирси.

Фізичні властивості

Глюкоза представляє з собою безбарвний кристалічний порошок солодкого смаку. Вона добре розчиняється у воді, концентрованої сірчаної кислоти, хлориду цинку і реактиве Швейцера.

Будова молекули

Як і всі моносахариди, глюкоза є гетерофункциональным сполукою (до складу молекули входять кілька гідроксильних і одна карбоксильна група). У разі глюкози карбоксильної групою є альдегідна.

Загальна формула глюкози C6H12O6. Молекули даної речовини мають циклічну будову і два просторових ізомерів альфа — і бета-форми. У твердому стані практично на 100% переважає альфа форма. У розчині ж більш стійка бета-форма (вона займає приблизно 60%). Глюкоза є кінцевим продуктом гідролізу всіх полі — і дисахаридів, тобто отримання глюкози відбувається в переважній кількості випадків саме цим шляхом.

Отримання речовини

У природі глюкоза утворюється в рослинах у результаті фотосинтезу. Розглянемо промислові і лабораторні способи отримання глюкози. В лабораторії дана речовина є результатом альдольної конденсації. У промисловості ж найпоширенішим способом є отримання глюкози з крохмалю.

Крохмаль – це полісахарид, моночасти якого і є молекулами глюкози. Тобто для її отримання треба розкласти полісахарид на моночасти. Яким чином здійснюється цей процес?

Отримання глюкози з крохмалю починається з того, що крохмаль поміщають в ємність з водою і перемішують (крахмальное молоко). Іншу ємність з водою доводять до кипіння. Варто відзначити, що киплячої води має бути в два рази більше, ніж крохмального молока. Для того щоб реакція отримання глюкози пройшла до кінця, необхідний каталізатор. В даному випадку їм виступає соляна або сірчана кислота. Розраховану кількість додається в ємність з киплячою водою. Потім повільно заливається крахмальное молоко. У цьому процесі дуже важливо не отримати клейстер, якщо все ж він утворився, слід продовжувати кип’ятіння до повного його зникнення. У середньому кип’ятіння займає півтори години. Для того щоб бути впевненими, що крохмаль повністю гидролизовался, треба провести якісну реакцію. У відібрану пробу додається йод. Якщо рідина набуває синє забарвлення, значить, гідроліз не закінчений, якщо ж стає бурою або червонувато-бурою, значить, крохмалю в розчині більше немає. Але в даному розчині знаходиться не тільки глюкоза, отримання її було з допомогою каталізатора, а це значить, що і кислота має місце бути. Як видалити кислоту? Відповідь проста: за допомогою нейтралізації чистим крейдою і дрібно раскрошенным порцеляною.

Нейтралізація перевіряється лакмусовим папірцем. Далі відбувається фільтрування отриманого розчину. Справа за малим: отриману безбарвну рідину слід випарити. Утворені кристали і є наш кінцевий результат. Тепер розглянемо отримання глюкози з крохмалю (реакція).

Хімічна суть процесу

Дане рівняння отримання глюкози представлено до проміжного продукту – мальтози. Мальтоза – дисахарид, що складається з двох молекул глюкози. Наочно видно, що способи отримання глюкози з крохмалю і з мальтози однакові. Тобто в продовження реакції можемо поставити наступне рівняння.

На завершення варто підсумувати необхідні умови для того, щоб отримання глюкози з крохмалю пройшло успішно.

Необхідні умови

  • каталізатор (соляна чи сірчана кислота);
  • температура (не менше 100 градусів);
  • тиск (досить атмосферного, але збільшення тиску прискорює процес).

Даний метод найбільш простий, з великим виходом кінцевого продукту і мінімальними енергетичними витратами. Але він не єдиний. Отримання глюкози здійснюється так само з целюлози.

Отримання з целюлози

Суть процесу практично повністю відповідає попередньої реакції.

Наведено отримання глюкози (формула) з целюлози. На ділі ж цей процес набагато складніший і энергозатратнее. Отже, продуктом, який вступає в реакцію, є відходи деревопереробної промисловості, подрібнені до фракції, розмір частинок в якій 1,1 — 1,6 мм. Даний продукт обробляється спершу оцтовою кислотою, потім перекисом водню, потім сірчаною кислотою при температурі не нижче 110 градусів і гидромодуле 5. Тривалість цього процесу 3-5 годин. Потім, протягом двох годин проходить гідроліз сірчаної кислотою при кімнатній температурі і гидромодуле 4-5. Потім відбувається розбавлення водою і інверсія протягом приблизно півтори години.

Методи кількісного визначення

Розглянувши всі способи отримання глюкози, слід вивчити методи її кількісного визначення. Бувають ситуації, коли в технологічному процесі повинен брати участь лише розчин, що містить глюкозу, тобто процес випарювання рідини до отримання кристалів – зайвий. Тоді виникає питання, як визначити, яка концентрація даної речовини в розчині. Отримане кількість глюкози в розчині визначають спектрофотометричним, поляриметрическим і хроматографічним методами. Існує і більш специфічний метод визначення – ферментативний (з допомогою ферменту глюкозидази). В даному випадку підрахунок йде вже продуктів дії цього ферменту.

Застосування глюкози

В медицині використовують глюкозу при інтоксикації (це може бути як харчове отруєння, так і діяльність інфекції). У цьому випадку розчин глюкози вводять внутрішньовенно за допомогою крапельниці. Це означає, що у фармації глюкоза є універсальним антиоксидантом. Так само не малу роль дана речовина відіграє при виявленні і діагностиці цукрового діабету. Тут глюкоза виступає як стрес-тест.

У харчовій промисловості та кулінарії глюкоза займає дуже важливе місце. Окремо ж слід визначити роль глюкози у виноробстві, пиво — і самогоноварении. Мова йде про такому методі отримання етанолу бродінням глюкози. Розглянемо детально цей процес.

Отримання спирту

Технологія отримання спирту має дві стадії: бродіння і перегонку. Бродіння, в свою чергу, здійснюється з допомогою бактерій. У біотехнології вже давно виведені культури мікроорганізмів, які дозволяють одержати максимальний вихід спирту при мінімально витраченому часу. У побуті ж в якості помічників реакції можуть бути використані звичайні столові дріжджі.

Насамперед, глюкоза розводиться у воді. В іншій ємності розлучаються використовувані мікроорганізми. Далі, отримані рідини перемішуються, встряхиваются і поміщаються у ємність з газовідвідною трубкою. Дана трубка з’єднується з ще однією (U-подібної форми). У середину другої трубки наливається вапняна вода. Кінець трубки закривається гумовою пробкою з порожнистої скляною паличкою, має відтягнутий кінець.

Дана ємність поміщається в термостат при температурі 25-27 градусів на четверо діб. У трубці з вапняною водою буде спостерігатися помутніння, що свідчить про вступ у реакцію з неї вуглекислого газу. Як тільки вуглекислий газ перестане виділятися, бродіння можна вважати закінченим. Далі слідує стадія перегонки. У лабораторії для дистиляції спирту використовують зворотні холодильники – прилади, в яких по зовнішній стінці проходить холодна вода, тим самим охолоджуючи утворився газ і переводячи його назад у рідину.

На даному етапі рідина, яка знаходиться в нашій ємності, слід нагріти до 85-90 градусів. Таким чином буде випаровуватися спирт, вода ж не буде доведена до кипіння.

Механізм отримання спирту

Розглянемо отримання спирту з глюкози в рівнянні реакції: С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СО2.

Отже, можна зазначити, що механізм отримання етанолу з глюкози досить простий. Більш того, він відомий людству вже багато століть, і доведена практично до досконалості.

Значення глюкози в житті людини

Отже, маючи певне уявлення про даному речовині, його фізичні і хімічні властивості, використання в різних сферах промисловості, можна зробити висновок, що таке глюкоза. Отримання її з полісахаридів, вже дає розуміння того, що, будучи головною складовою всіх цукрів, глюкоза являє собою незамінне джерело енергії для людини. В результаті метаболізму, з цієї речовини утворюється аденозинтрифосфорная кислота, яка і перетвориться в одиницю енергії.

Але не вся глюкоза, яка надходить в організм людини йде на заповнення енергії. У стані неспання людина перетворює лише 50 відсотків отриманої глюкози в АТФ. Решта перетворюється у глікоген і накопичується в печінці. Глікоген з плином часу руйнується, тим самим регулюючи рівень цукру в крові. Кількісно вміст даної речовини в організмі – прямий показник її здоров’я. Від кількості цукру в крові залежить гормональне функціонування всіх систем. Тому варто пам’ятати, що надмірне вживання даної речовини може призвести до тяжких наслідків.

Глюкоза на перший погляд просте і для всіх зрозуміле речовина. Навіть з точки зору хімії її молекули мають досить просту будову, а хімічні властивості зрозумілі і знайомі в побуті. Але, незважаючи на це, глюкоза має велике значення як для самої людини, так і для всіх сфер його життєдіяльності.

 

 

Related posts

 
 

Leave a Reply

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

http://poradumo.com.ua/295602-s-407/