Глюкоза грек тілінен аударғанда «тәтті» дегенді білдіреді. Табиғатта ол жидектер мен жемістердің шырындарында, соның ішінде жүзім шырынында көп мөлшерде кездеседі, сондықтан оны халық арасында «шарап қанты» деп атайды.
Табу тарихы
Глюкозаны 19 ғасырдың басында ағылшын дәрігері, химигі және философы Уильям Проут ашқан. Бұл зат 1819 жылы Анри Бракконо үгінділерден шығарғаннан кейін кеңінен танымал болды.
Физикалық қасиеттері
Глюкоза – тәтті дәмі бар түссіз кристалды ұнтақ. Ол суда, концентрлі күкірт қышқылында, хлорлы мырышта және Швейтцер реагентінде жақсы ериді.
Молекуланың құрылымы
Барлық моносахаридтер сияқты, глюкоза гетерофункционалды қосылыс (молекулада бірнеше гидроксил және бір карбоксил тобы бар). Глюкоза жағдайында карбоксил тобы альдегид болып табылады.
Глюкозаның жалпы формуласы C6H12O6. Бұл заттың молекулалары циклдік құрылымға және альфа және бета нысандарының екі кеңістіктік изомерлеріне ие. Қатты күйде, дерлік100% басым альфа формасы. Ерітіндіде бета формасы неғұрлым тұрақты (ол шамамен 60% алады). Глюкоза барлық поли- және дисахаридтердің гидролизінің соңғы өнімі болып табылады, яғни глюкозаның өндірілуі басым көпшілігінде осы жолмен жүреді.
Зат алу
Табиғатта глюкоза өсімдіктерде фотосинтез нәтижесінде түзіледі. Глюкозаны алудың өндірістік және зертханалық әдістерін қарастырыңыз. Зертханада бұл зат альдол конденсациясының нәтижесі болып табылады. Өнеркәсіпте глюкозаны крахмалдан алу ең көп тараған әдіс болып табылады.
Крахмал – монопарттары глюкоза молекулалары болып табылатын полисахарид. Яғни, оны алу үшін полисахаридті монопарттарға ыдырату керек. Бұл процесс қалай жүзеге асырылады?
Крахмалдан глюкозаны алу крахмалды суы бар ыдысқа салып, араластырудан басталады (крахмал сүт). Басқа ыдыстағы суды қайнатыңыз. Айта кету керек, қайнаған су крахмалдан екі есе көп болуы керек. Глюкозаны өндіру реакциясы аяқталуы үшін катализатор қажет. Бұл жағдайда бұл тұз немесе күкірт қышқылы. Есептелген сома қайнаған суға арналған ыдысқа қосылады. Содан кейін крахмал сүті баяу құйылады. Бұл процесте паста алмау өте маңызды, егер ол түзілсе де, ол толығымен жоғалғанша қайнатуды жалғастыру керек. Орташа алғанда, қайнату бір жарым сағатты алады. Крахмалдың толық гидролизденетініне сенімді болу үшін сапалы өңдеуді жүргізу қажет.реакция. Таңдалған үлгіге йод қосылады. Егер сұйықтық көк түске ие болса, онда гидролиз аяқталмайды, ал егер ол қоңыр немесе қызыл-қоңыр болса, онда ерітіндіде крахмал жоқ. Бірақ бұл ерітіндіде глюкоза ғана емес, ол катализатордың көмегімен алынған, яғни қышқылдың да өз орны бар. Қышқылды қалай кетіруге болады? Жауап қарапайым: таза бормен және ұсақ ұсақталған фарформен бейтараптандыру арқылы.
Бейтараптандыру лакмус қағазымен сыналады. Содан кейін алынған ерітінді сүзіледі. Мәселе кішкентай: алынған түссіз сұйықтықты булану керек. Түзілген кристалдар біздің соңғы нәтижеміз. Енді крахмалдан глюкоза алуды қарастырыңыз (реакция).
Процесстің химиялық мәні
Глюкозаны алуға арналған бұл теңдеу аралық өнім – мальтозаның алдында берілген. Мальтоза - екі глюкоза молекуласынан тұратын дисахарид. Крахмалдан және мальтозадан глюкоза алу әдістері бірдей екені анық көрінеді. Яғни, реакцияны жалғастыра отырып, келесі теңдеуді қоюға болады.
Қорытындылай келе, крахмалдан глюкозаны табысты алу үшін қажетті шарттарды қорытындылаған жөн.
Қажетті шарттар
- катализатор (тұз немесе күкірт қышқылы);
- температура (кемінде 100 градус);
- қысым (атмосфералық жеткілікті, бірақ қысымның жоғарылауы процесті жылдамдатады).
Бұл әдіс ең қарапайым, соңғы өнімнің жоғары шығымдылығымен және минималды энергия шығындарымен. Бірақол жалғыз емес. Глюкоза сонымен қатар целлюлозадан алынады.
Целлюлозадан жасалған
Процесстің мәні алдыңғы реакцияға толығымен дерлік сәйкес келеді.
Целлюлозадан глюкозаны (формула) дайындау берілген. Шын мәнінде, бұл процесс әлдеқайда күрделі және энергияны көп қажет етеді. Сонымен, реакцияға түсетін өнім бөлшектердің мөлшері 1,1 - 1,6 мм болатын фракцияға дейін ұсақталған ағаш өңдеу өнеркәсібінің қалдықтары болып табылады. Бұл өнімді алдымен сірке қышқылымен, содан кейін сутегі асқын тотығымен, содан кейін күкірт қышқылымен кем дегенде 110 градус температурада және гидромодуль 5. Бұл процестің ұзақтығы 3-5 сағатты құрайды. Содан кейін екі сағат бойы күкірт қышқылымен бөлме температурасында және 4-5 гидромодульмен гидролиз жүреді. Осыдан кейін сумен сұйылту және шамамен бір жарым сағат инверсия.
Мөлшерлеу әдістері
Глюкозаны алудың барлық жолдарын қарастырып, оның сандық анықтау әдістерін зерттеу керек. Технологиялық процеске тек глюкозасы бар ерітінді қатысуы керек жағдайлар бар, яғни кристалдар алынғанша сұйықтықты булану процесі артық. Содан кейін берілген заттың ерітіндідегі концентрациясын қалай анықтауға болады деген сұрақ туындайды. Ерітіндідегі глюкозаның алынған мөлшерін спектрофотометриялық, поляриметриялық және хроматографиялық әдістермен анықтайды. Анықтаудың анағұрлым спецификалық әдісі де бар - ферментативті (глюкозидаза ферментін қолдану). Бұл жағдайда есептеу қазірдің өзінде осы әрекеттің өнімдері болып табыладыфермент.
Глюкозаны қолдану
Медицинада глюкоза интоксикация үшін қолданылады (бұл тағамнан улану да, инфекциялық белсенділік те болуы мүмкін). Бұл жағдайда глюкоза ерітіндісі тамшуырдың көмегімен көктамыр ішіне енгізіледі. Бұл фармацияда глюкозаның әмбебап антиоксидант екенін білдіреді. Сондай-ақ, бұл зат қант диабетін анықтау және диагностикалауда маңызды рөл атқарады. Бұл жерде глюкоза стресс сынағы ретінде әрекет етеді.
Тамақ өнеркәсібінде және аспаздық өндірісте глюкоза өте маңызды орын алады. Шарап жасау, сыра және самогон өндірудегі глюкозаның рөлін бөлек көрсету керек. Біз глюкозаны ашыту арқылы этанол алу сияқты әдіс туралы айтып отырмыз. Бұл процесті егжей-тегжейлі қарастырайық.
Алкоголь ішу
Алкогольді алу технологиясы екі кезеңнен тұрады: ашыту және айдау. Ашыту, өз кезегінде, бактериялардың көмегімен жүзеге асырылады. Биотехнологияда микроорганизмдердің культуралары ұзақ уақыт бойы өндірілген, бұл ең аз уақыт жұмсалған алкогольдің максималды өнімін алуға мүмкіндік береді. Күнделікті өмірде кәдімгі ас ашытқысын реакция көмекшісі ретінде пайдалануға болады.
Біріншіден, глюкоза суда ериді. Қолданылатын микроорганизмдер басқа ыдыста сұйылтылған. Әрі қарай алынған сұйықтықтар араластырылады, шайқалады және газ шығатын түтігі бар ыдысқа салынады. Бұл түтік басқасына қосылған (U-тәрізді). Екінші түтіктің ортасына әк суы құйылады. Түтіктің ұшы тартылған ұшы бар, қуыс шыны таяқшасы бар резеңке тығынмен жабылады.
Бұлконтейнер төрт күн бойы 25-27 градус температурада термостатқа орналастырылады. Әк суы бар түтікте бұлыңғырлық байқалады, бұл көмірқышқыл газының онымен әрекеттескенін көрсетеді. Көмірқышқыл газының бөлінуін тоқтатқаннан кейін ашыту аяқталды деп санауға болады. Келесі айдау кезеңі келеді. Зертхана спиртті айдау үшін кері тоңазытқыш конденсаторларды пайдаланады - суық су сыртқы қабырға бойымен өтіп, нәтижесінде пайда болған газды салқындатады және оны қайтадан сұйықтыққа ауыстырады.
Бұл кезеңде біздің ыдыстағы сұйықтықты 85-90 градусқа дейін қыздыру керек. Осылайша, алкоголь буланып кетеді, бірақ су қайнатпайды.
Алкоголь өндіру механизмі
С6Н12О6=2С2Н5ОН + 2СО2 реакция теңдеуінде глюкозадан спирт түзілуін қарастырайық.
Сонымен, глюкозадан этанол алу механизмі өте қарапайым екенін атап өтуге болады. Оның үстіне, ол көптеген ғасырлар бойы адамзатқа белгілі және кемелділікке жетті.
Глюкозаның адам өміріндегі маңызы
Сонымен, бұл зат, оның физикалық және химиялық қасиеттері, әртүрлі салаларда қолданылуы туралы белгілі бір түсінікке ие бола отырып, глюкозаның не екенін қорытындылауға болады. Оны полисахаридтерден алу глюкозаның барлық қанттардың негізгі құрамдас бөлігі бола отырып, адам үшін таптырмас энергия көзі екенін түсінуге мүмкіндік береді. Зат алмасу нәтижесінде осы заттан энергия бірлігіне айналатын аденозин үшфосфор қышқылы түзіледі.
Бірақ адам ағзасына түскен глюкозаның барлығы энергияны толтыруға кетпейді. Ояу күйде адам қабылданған глюкозаның тек 50 пайызын АТФ-ға айналдырады. Қалғандары гликогенге айналады және бауырда сақталады. Уақыт өте келе гликоген ыдырайды, осылайша қандағы қант деңгейін реттейді. Сандық жағынан бұл заттың ағзадағы мазмұны оның денсаулығының тікелей көрсеткіші болып табылады. Барлық жүйелердің гормоналды жұмысы қандағы қанттың мөлшеріне байланысты. Сондықтан бұл затты шамадан тыс пайдалану ауыр зардаптарға әкелуі мүмкін екенін есте ұстаған жөн.
Глюкоза бір қарағанда қарапайым және түсінікті зат. Тіпті химия тұрғысынан оның молекулалары жеткілікті қарапайым құрылымға ие, ал химиялық қасиеттері күнделікті өмірде түсінікті және таныс. Бірақ, соған қарамастан, глюкоза адамның өзі үшін де, оның өмірінің барлық саласы үшін де үлкен маңызға ие.
