Co je to glukóza? Získání glukózy a jejích vlastností

Glukóza v překladu z řečtiny znamená "sladká". V přírodě se ve velkém množství vyskytuje v šťávě z bobulí a ovoce, včetně hroznové šťávy, což je důvod, proč mají lidé název "cukr z vína".

Historie objevu

Glukóza byla objevena počátkem XIX. Století anglickým lékařem, chemikou a filozofem Williamem Prouttem. Tato látka se stala široce známou po roce 1819, kdy ho Henri Braccone vytěžil z pilin.

Fyzikální vlastnosti

Glukóza je bezbarvý krystalický prášek sladké chuti. Je vysoce rozpustný ve vodě, koncentrované kyselině sírové, chlorid zinečnatý a Schweitzerovým činidlem.

Struktura molekuly

Stejně jako všechny monosacharidy, glukosa je heterofunkční sloučenina (několik molekul hydroxylu a jedné karboxylové skupiny jsou součástí molekuly). V případě glukózy je karboxylová skupina aldehyd.

Obecný vzorec glukózy je C6H12O6. Molekuly této látky mají cyklickou strukturu a dva prostorové izomery alfa a beta forem. V tuhém stavu převažuje alfa forma téměř 100%. V roztoku je beta forma stabilnější (zaujímá přibližně 60%). Glukóza je konečným produktem hydrolýzy všech poly- a disacharidů, tj. Produkce glukózy se vyskytuje v ohromném počtu případů přesně tímto způsobem.

Příprava látky

V přírodě vzniká v rostlinách glukóza v důsledku fotosyntézy. Zvažte průmyslové a laboratorní metody získávání glukózy. V laboratoři je tato látka výsledkem kondenzace aldolu. V průmyslu je nejběžnějším způsobem získat glukózu ze škrobu.

Škrob je polysacharid, jehož mono-části jsou molekuly glukózy. To znamená, že k jeho získání musí být polysacharid rozložen do jednopartikuly. Jak se tento proces provádí?

Produkce glukózy ze škrobu začíná tím, že škrob se umístí do nádoby s vodou a smíchá (škrobové mléko). Další zásobník vody je přiveden do varu. Je třeba poznamenat, že vroucí voda by měla být dvakrát větší než škrobové mléko. K tomu, aby reakce dosáhla nakonec glukózy, je zapotřebí použít katalyzátor. V tomto případě jsou to fyziologický roztok nebo kyselina sírová. Vypočítané množství se přidá do nádoby s vroucí vodou. Pak se pomalu vylije škrobové mléko. V tomto procesu je velmi důležité nezískat pastu, pokud se ještě tvoří, je nutné pokračovat v vaření, dokud nezmizí úplně. Váření trvá v průměru hodinu a půl. Aby bylo zajištěno, že je škrob plně hydrolyzován, je nutné provést kvalitativní reakci. K vybranému vzorku se přidá jód. Pokud se kapalina dostane do modré barvy, není hydrolýza dokončena, ale pokud se stává hnědá nebo červenohnědá, pak v roztoku není žádný škrob. Ale v tomto řešení je nejen glukóza, ale je získán pomocí katalyzátoru, což znamená, že kyselina má také místo. Jak odstranit kyselinu? Odpověď je jednoduchá: s neutralizací, čistou křídou a jemně rozpadaným porcelánem.

Neutralizace je kontrolována lakmusový test. Pak se výsledný roztok filtruje. Pouzdro pro malé: výsledná bezbarvá kapalina by měla být odpařena. Vytvářené krystaly jsou konečným výsledkem. Nyní zvažte produkci glukózy ze škrobu (reakce).

Chemická podstata procesu

Tato rovnice získání glukózy je prezentována na meziprodukt - maltózu. Maltóza je disacharid sestávající ze dvou molekul glukózy. Je zřejmé, že metody pro získání glukózy ze škrobu a maltózy jsou stejné. To znamená, že v pokračování reakce můžeme dát následující rovnici.

Závěrem je třeba shrnout nezbytné podmínky pro získání glukózy ze škrobu.

Předpoklady

• katalyzátor (kyselina chlorovodíková nebo kyselina sírová);
• teplota (nejméně 100 stupňů);
• tlak (dostatečně atmosférický, ale zvyšující se tlak urychluje proces).

Tato metoda je nejjednodušší, s velkým výtěžkem konečného produktu a minimálními náklady na energii. Ale není jediný. Produkce glukózy se také provádí z celulózy.

Příprava z celulózy

Podstata procesu je téměř úplně v souladu s předchozí reakcí.

Produkce glukózy (vzorce) z celulózy je dána. Ve skutečnosti je tento proces mnohem komplikovanější a energeticky náročnější. Takže produkt, který se dostává do reakce, je odpad z dřevozpracujícího průmyslu, drcený na frakci, jehož velikost částic je 1,1 až 1,6 mm. Tento produkt je nejdříve ošetřen kyselinou octovou, pak peroxidem vodíku, potom kyselinou sírovou při teplotě nejméně 110 ° a hydromodulou 5. Doba trvání tohoto procesu je 3-5 hodin. Potom po dobu dvou hodin proběhne hydrolýza kyselinou sírovou při pokojové teplotě a vodní modul 4-5. Poté dochází k ředění vodou a inverzi po dobu přibližně jedné a půl hodiny.

Metody kvantitativního stanovení

Po zvážení všech metod získávání glukózy je nutné studovat metody jejího kvantitativního stanovení. Existují situace, kdy by se měl technologický proces podílet pouze na roztoku obsahujícím glukózu, to znamená, že proces odpařování kapaliny před získáním krystalů je zbytečný. Poté vzniká otázka, jak určit, jaká koncentrace látky v roztoku. Získané množství glukózy v roztoku se stanoví spektrofotometrickým, polarimetrickým a chromatografickým způsobem. Existuje také specifičtější metoda stanovení - enzymatická (s použitím enzymu glukosidáza). V tomto případě je počet již produktem působení tohoto enzymu.

Aplikace glukózy

V medicíně se glukóza používá při intoxikaci (může to být jak otrava jídlem, tak aktivita infekce). V tomto případě se roztok glukózy podává intravenózně kapátkem. To znamená, že ve farmacii je glukóza univerzálním antioxidantem. Také tato látka hraje malou roli v detekci a diagnostice diabetes mellitus. Zde působí glukóza jako zátěžový test.

V potravinářství a vaření je velmi důležitá glukóza. Samostatně by měla být označena jako role glukózy ve výrobě vinařství, v pivu a pivovarnictví. To je metoda, jako je získání ethanolu fermentace glukózy. Zvažme tento proces podrobně.

Získání alkoholu

Technologie získávání alkoholu má dvě fáze: fermentaci a destilaci. Fermentace se postupně provádí pomocí bakterií. V biotechnologii jsou kultivace mikroorganismů dlouho vyloučeny, což umožňuje dosažení maximálního výtěžku alkoholu za minimální dobu strávenou. V každodenním životě mohou být jako reakční asistenti použity běžné stolní kvasnice.

Nejprve se glukóza chová ve vodě. V jiné nádrži se zředí použité mikroorganismy. Dále se výsledné kapaliny smísí, protřepou a umístí do nádoby s plynové potrubí. Tato trubice je připojena k jedné další (ve tvaru U). Uprostřed druhé trubky je nalit vápennou vodu. Konec trubky je uzavřen gumovou zátkou s dutou skleněnou tyčí, která má nakreslený konec.

Tento kontejner je umístěn v termostatu při teplotě 25-27 stupňů po dobu čtyř dnů. V trubici s vápnitou vodou bude pozorováno zakalení, což svědčí o tom, že s ním dojde k reakci s oxidem uhličitým. Jakmile kysličník uhličitý přestane vystupovat, fermentace může být považována za úplnou. Následuje destilační stupeň. V laboratoři pro destilaci alkoholu se používají reverzní chladničky - přístroje, ve kterých studená voda protéká vnější stěnou, čímž ochlazuje vytvořený plyn a přenese jej zpět do kapaliny.

V této fázi by měla být tekutina, která je v nádrži, zahřátá na 85-90 stupňů. Tak se alkohol odpaří, voda se nepřivede k varu.

Mechanismus získávání alkoholu

Zvažte přípravu alkoholu z glukózy v reakční rovnici: C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2.

Takže lze poznamenat, že mechanismus pro získání ethanolu z glukózy je velmi jednoduchý. Kromě toho je lidstvo známo po mnoho staletí a bylo prakticky zdokonaleno.

Hodnota glukózy v lidském životě

Takže s určitou představou o této látce, jejích fyzikálních a chemických vlastnostech, které se používají v různých průmyslových odvětvích, můžeme usoudit, že takovéto glukózy. Získat to z polysacharidů již dává pochopení, že jako hlavní složka všech cukrů, glukosa je nepostradatelným zdrojem energie pro člověka. V důsledku metabolismu vzniká z této látky kyselina adenosintrifosforečná, která se převádí na jednotku energie.

Ale ne všechny glukózy, které vstupují do lidského těla, přicházejí k doplnění energie. V bdělém stavu člověk obrátí pouze 50 procent získané glukózy na ATP. Zbytek se přemění na glykogen a hromadí se v játrech. Glykogen v průběhu času je zničen, čímž se reguluje hladina cukru v krvi. Kvantitativně je obsah této látky v těle přímým ukazatelem jejího zdraví. Hormonální fungování všech systémů závisí na množství cukru v krvi. Proto je třeba připomenout, že nadměrné užívání této látky může mít vážné důsledky.

Glukóza na první pohled je jednoduchá a srozumitelná látka. Dokonce i z hlediska chemie mají jeho molekuly poměrně jednoduchou strukturu a chemické vlastnosti jsou v každodenním životě pochopitelné a známé. Ale přes to, glukóza má velký význam jak pro osobu samotnou, tak pro všechny oblasti své životní aktivity.