Glucose означава "сладка" на гръцки. В природата се намира в големи количества в соковете от горски плодове и плодове, включително гроздов сок, поради което е популярно наричан "винена захар".
История на откриването
Глюкозата е открита в началото на 19-ти век от английския лекар, химик и философ Уилям Праут. Това вещество става широко известно, след като Анри Браконо го извлича от дървени стърготини през 1819 г.
Физически свойства
Глюкозата е безцветен кристален прах със сладък вкус. Той е силно разтворим във вода, концентрирана сярна киселина, цинков хлорид и реагент на Швейцер.
Структурата на молекулата
Както всички монозахариди, глюкозата е хетерофункционално съединение (молекулата съдържа няколко хидроксилни и една карбоксилна група). В случай на глюкоза, карбоксилната група е алдехидът.
Общата формула на глюкозата е C6H12O6. Молекулите на това вещество имат циклична структура и два пространствени изомера на алфа и бета форми. В твърдо състояние, почти100% доминираща алфа форма. В разтвор бета-формата е по-стабилна (заема приблизително 60%). Глюкозата е крайният продукт от хидролизата на всички поли- и дизахариди, т.е. производството на глюкоза става в по-голямата част от случаите по този начин.
Получаване на вещество
В природата глюкозата се образува в растенията в резултат на фотосинтеза. Помислете за промишлени и лабораторни методи за получаване на глюкоза. В лабораторията това вещество е резултат от алдолна кондензация. В индустрията най-разпространеният начин е получаването на глюкоза от нишесте.
Нишестето е полизахарид, чиито моночасти са глюкозни молекули. Тоест, за да се получи, е необходимо полизахаридът да се разложи на моночасти. Как се извършва този процес?
Получаването на глюкоза от нишесте започва с факта, че нишестето се поставя в съд с вода и се смесва (нишестено мляко). Сложете още един съд с вода да заври. Струва си да се отбележи, че врящата вода трябва да бъде два пъти повече от нишестеното мляко. За да завърши реакцията за производство на глюкоза, е необходим катализатор. В този случай това е солна или сярна киселина. Изчисленото количество се добавя в съд с вряща вода. След това бавно се налива нишестеното мляко. При този процес е много важно да не се получи паста, ако все пак се образува, трябва да продължите да кипите, докато изчезне напълно. Средно кипенето отнема час и половина. За да сте сигурни, че нишестето е напълно хидролизирано, е необходимо да се проведе качественореакция. Към избраната проба се добавя йод. Ако течността стане синя, тогава хидролизата не е завършена, но ако стане кафява или червено-кафява, тогава в разтвора вече няма нишесте. Но този разтвор съдържа не само глюкоза, той е получен с помощта на катализатор, което означава, че киселината също има място да бъде. Как да премахнете киселината? Отговорът е прост: чрез неутрализиране с чист тебешир и фино натрошен порцелан.
Неутрализацията се тества с лакмусова хартия. След това полученият разтвор се филтрира. Точката е малка: получената безцветна течност трябва да се изпари. Образуваните кристали са нашият краен резултат. Сега помислете за получаване на глюкоза от нишесте (реакция).
Химическа същност на процеса
Това уравнение за получаване на глюкоза е представено преди междинния продукт - малтозата. Малтозата е дизахарид, състоящ се от две глюкозни молекули. Ясно се вижда, че методите за получаване на глюкоза от нишесте и от малтоза са еднакви. Тоест, в продължение на реакцията, можем да поставим следното уравнение.
В заключение си струва да обобщим необходимите условия за успешно производство на глюкоза от нишесте.
Необходими условия
- катализатор (солна или сярна киселина);
- температура (най-малко 100 градуса);
- налягане (атмосферното е достатъчно, но увеличаването на налягането ускорява процеса).
Този метод е най-простият, с висок добив на крайния продукт и минимални разходи за енергия. Нотой не е единственият. Глюкозата се получава и от целулоза.
Произведено от целулоза
Същността на процеса почти напълно съответства на предишната реакция.
Даден е приготвянето на глюкоза (формула) от целулоза. Всъщност този процес е много по-сложен и енергоемък. И така, продуктът, който влиза в реакцията, е отпадък от дървообработващата промишленост, натрошен до фракция, чийто размер на частиците е 1,1 - 1,6 mm. Този продукт се обработва първо с оцетна киселина, след това с водороден прекис, след това със сярна киселина при температура най-малко 110 градуса и хидромодул 5. Продължителността на този процес е 3-5 часа. След това в продължение на два часа се извършва хидролиза със сярна киселина при стайна температура и хидромодул 4-5. Това е последвано от разреждане с вода и обръщане за около час и половина.
Методи за количествено определяне
След като разгледате всички начини за получаване на глюкоза, трябва да проучите методите за нейното количествено определяне. Има ситуации, когато в технологичния процес трябва да участва само разтвор, съдържащ глюкоза, тоест процесът на изпаряване на течността до получаване на кристали е излишен. Тогава възниква въпросът как да определим каква концентрация на дадено вещество в разтвор. Полученото количество глюкоза в разтвор се определя чрез спектрофотометрични, поляриметрични и хроматографски методи. Има и по-специфичен метод за определяне - ензимен (с помощта на ензима глюкозидаза). В този случай изчислението вече е продукт на действието на товаензим.
Използване на глюкоза
В медицината глюкозата се използва за интоксикация (това може да бъде както хранително отравяне, така и инфекциозна активност). В този случай разтворът на глюкоза се прилага интравенозно с помощта на капкомер. Това означава, че във фармацията глюкозата е универсален антиоксидант. Също така, това вещество играе важна роля при откриването и диагностицирането на захарен диабет. Тук глюкозата действа като стрес тест.
В хранително-вкусовата промишленост и кулинарията глюкозата заема много важно място. Отделно трябва да се посочи ролята на глюкозата във винопроизводството, производството на бира и луна. Говорим за такъв метод като производството на етанол чрез ферментация на глюкоза. Нека разгледаме този процес подробно.
Получаване на алкохол
Технологията за получаване на алкохол има два етапа: ферментация и дестилация. Ферментацията от своя страна се извършва с помощта на бактерии. В биотехнологиите отдавна се отглеждат култури от микроорганизми, които ви позволяват да получите максимален добив на алкохол с минимално прекарано време. В ежедневието обикновените трапезни дрожди могат да се използват като помощници за реакция.
На първо място, глюкозата се разтваря във вода. Използваните микроорганизми се разреждат в друг съд. След това получените течности се смесват, разклащат и се поставят в съд с тръба за изпускане на газ. Тази тръба е свързана с друга (U-образна). В средата на втората епруветка се налива варова вода. Краят на тръбата е затворен с гумена запушалка с кух стъклен прът, който има прибран край.
Товаконтейнерът се поставя в термостат при температура 25-27 градуса за четири дни. В епруветка с варова вода ще се наблюдава мътност, което показва, че въглеродният диоксид е реагирал с нея. Веднага след като въглеродният диоксид престане да се отделя, ферментацията може да се счита за завършена. Следва стъпката на дестилация. Лабораторията използва обратен хладник за дестилация на алкохол - устройства, при които студена вода преминава по външната стена, като по този начин охлажда получения газ и го прехвърля обратно в течност.
На този етап течността в нашия контейнер трябва да се загрее до 85-90 градуса. Така алкохолът ще се изпари, но водата няма да се доведе до кипене.
Механизъм за производство на алкохол
Помислете за производството на алкохол от глюкоза в уравнението на реакцията: С6Н12О6=2С2Н5ОН + 2СО2.
И така, може да се отбележи, че механизмът за получаване на етанол от глюкоза е много прост. Освен това, той е познат на човечеството от много векове и е доведен почти до съвършенство.
Значението на глюкозата в човешкия живот
И така, имайки известно разбиране за това вещество, неговите физични и химични свойства, употреба в различни индустрии, можем да заключим какво е глюкоза. Получаването му от полизахариди вече дава разбиране, че като основен компонент на всички захари, глюкозата е незаменим източник на енергия за хората. В резултат на метаболизма от това вещество се образува аденозин трифосфорна киселина, която се превръща в единица енергия.
Но не цялата глюкоза, която влиза в човешкото тяло, отива за попълване на енергия. В будно състояние човек превръща само 50 процента от получената глюкоза в АТФ. Останалата част се превръща в гликоген и се съхранява в черния дроб. Гликогенът се разгражда с течение на времето, като по този начин регулира нивата на кръвната захар. Количествено съдържанието на това вещество в организма е пряк показател за неговото здраве. Хормоналното функциониране на всички системи зависи от количеството захар в кръвта. Ето защо си струва да запомните, че прекомерната употреба на това вещество може да доведе до сериозни последствия.
Глюкозата на пръв поглед е проста и разбираема субстанция. Дори от гледна точка на химията, неговите молекули имат доста проста структура, а химичните свойства са ясни и познати в ежедневието. Но въпреки това глюкозата е от голямо значение както за самия човек, така и за всички сфери на живота му.
