Што такое глюкоза? Атрыманне глюкозы і яе ўласцівасці

Глюкоза ў перакладзе з грэцкай мовы азначае "салодкі". У прыродзе ў вялікіх колькасцях яна сустракаецца ў соках ягад і садавіны, у тым ліку ў вінаградным соку, з-за чаго і мае ў народзе назву "вінны цукар".

Гісторыя адкрыцця

Глюкоза была адкрыта ў пачатку XIX стагоддзя ангельскай лекарам, хімікам і філосафам Уільямам Праутом. Шырокую вядомасць дадзенае рэчыва атрымала пасля таго, як ў 1819 годзе Анры Бракконо дастаў яго з драўняных пілавіння.

фізічныя ўласцівасці

Глюкоза ўяўляе з сабой бескаляровы крышталічны парашок салодкага густу. Яна добра растваральная ў вадзе, канцэнтраванай сернай кіслаце, хларыд цынку і рэактывы Швейцера.

будова малекулы

Як і ўсе моносахариды, глюкоза з'яўляецца гетерофункциональным злучэннем (у склад малекулы ўваходзяць некалькі гидроксильных і адна карбаксільная група). У выпадку глюкозы карбаксільныя групай з'яўляецца альдегидная.

Агульная формула глюкозы C6H12O6. Малекулы дадзенага рэчывы маюць цыклічнае будова і два прасторавых ізамера альфа-і бэта-формы. У цвёрдым стане практычна на 100% пераважае альфа форма. У растворы ж больш устойлівая бэта-форма (яна займае прыблізна 60%). Глюкоза з'яўляецца канчатковым прадуктам гідролізу усіх полі- і дисахаридов, гэта значыць атрыманне глюкозы адбываецца ў пераважнай колькасці выпадкаў менавіта дадзеных шляхам.

атрыманне рэчывы

У прыродзе глюкоза утвараецца ў раслінах у выніку фотасінтэзу. Разгледзім прамысловыя і лабараторныя спосабы атрымання глюкозы. У лабараторыі дадзенае рэчыва з'яўляецца вынікам альдольной кандэнсацыі. У прамысловасці жа самым распаўсюджаным спосабам з'яўляецца атрыманне глюкозы з крухмалу.

Крухмал - гэта поліцукрыд, моночасти якога і з'яўляюцца малекуламі глюкозы. Гэта значыць для яе атрымання трэба раскласці поліцукрыд на моночасти. Якім чынам ажыццяўляецца гэты працэс?

Атрыманне глюкозы з крухмалу пачынаецца з таго, што крухмал змяшчаюць у ёмістасць з вадой і змешваюць (крухмальнага малако). Іншую ёмістасць з вадой даводзяць да кіпення. Варта адзначыць, што кіпячай вады павінна быць у два разы больш, чым крухмальнага малака. Для таго каб рэакцыя атрымання глюкозы прайшла да канца, неабходны каталізатар. У дадзеным выпадку ім выступае саляная або серная кіслата. Разлічаная колькасць дадаецца ў ёмістасць з кіпячай вадой. Затым павольна заліваецца крухмальнага малако. У дадзеным працэсе вельмі важна не атрымаць клейстер, калі ўсё ж ён утварыўся, варта працягваць кіпячэнне да поўнага яго знікнення. У сярэднім кіпячэнне займае паўтары гадзіны. Для таго каб быць упэўненымі, што крухмал цалкам гидролизовался, трэба правесці якасную рэакцыю. У адабраную пробу дадаецца ёд. Калі вадкасць набывае сінюю афарбоўку, значыць, гідроліз не скончаны, калі ж становіцца бурай або чырвона-бурай, значыць, крухмалу ў растворы больш няма. Але ў дадзеным растворы знаходзіцца не толькі глюкоза, атрыманне яе было з дапамогай каталізатара, а гэта значыць, што і кіслата мае месца быць. Як выдаліць кіслату? Адказ просты: пры дапамозе нейтралізацыі чыстым мелам і дробна раскрышаныя фарфорам.

Нейтралізацыя правяраецца лакмусавай паперкай. Далей адбываецца фільтраванне атрыманага раствора. Справа за малым: атрыманую бескаляровую вадкасць варта выпарыць. Адукаваныя крышталі і ёсць наш канчатковы вынік. Зараз разгледзім атрыманне глюкозы з крухмалу (рэакцыя).

Хімічная сутнасць працэсу

Дадзенае раўнанне атрымання глюкозы прадстаўлена да прамежкавага прадукту - мальтозу. Мальтозу - дисахарид, які складаецца з двух малекул глюкозы. Наглядна відаць, што спосабы атрымання глюкозы з крухмалу і з мальтозу аднолькавыя. Гэта значыць, у працяг рэакцыі можам паставіць наступнае раўнанне.

У завяршэнне варта падагульніць неабходныя ўмовы для таго, каб атрыманне глюкозы з крухмалу прайшло паспяхова.

неабходныя ўмовы

• каталізатар (саляная або серная кіслата);
• тэмпература (не менш за 100 градусаў);
• ціск (досыць атмасфернага, але павелічэнне ціску паскарае працэс).

Дадзены метад самы просты, з вялікім выхадам канчатковага прадукту і мінімальнымі энергетычнымі выдаткамі. Але ён не адзіны. Атрыманне глюкозы ажыццяўляецца гэтак жа з цэлюлозы.

Атрыманне з цэлюлозы

Сутнасць працэсу практычна цалкам адпавядае папярэдняй рэакцыі.

Прыведзена атрыманне глюкозы (формула) з цэлюлозы. На справе ж гэты працэс нашмат складаней і энергазатратных. Такім чынам, прадуктам, ўступае ў рэакцыю, з'яўляюцца адходы з дрэваперапрацоўчай прамысловасці, здробненыя да фракцыі, памер часціц у якой 1,1 - 1,6 мм. Дадзены прадукт апрацоўваецца спярша воцатнай кіслатой, затым перакісам вадароду, затым сернай кіслатой пры тэмпературы не ніжэй 110 градусаў і гідрамодулю 5. Працягласць гэтага працэсу 3-5 гадзін. Затым, на працягу двух гадзін праходзіць гідроліз сернай кіслатой пры пакаёвай тэмпературы і гідрамодулю 4-5. Затым адбываецца развядзенне вадой і інверсія на працягу прыблізна паўтары гадзіны.

Метады колькаснага вызначэння

Разгледзеўшы ўсе спосабы атрымання глюкозы, варта вывучыць метады яе колькаснага вызначэння. Бываюць сітуацыі, калі ў тэхналагічным працэсе павінен удзельнічаць толькі раствор, які змяшчае глюкозу, гэта значыць працэс выпарвання вадкасці да атрымання крышталяў - лішні. Тады ўзнікае пытанне, як вызначыць, якая канцэнтрацыя дадзенага рэчыва ў растворы. Атрыманае колькасць глюкозы ў растворы вызначаюць спектрофотометрическим, поляриметрическим і храматаграфічным метадамі. Існуе і больш спецыфічны метад вызначэння - Ферментатыўнай (з дапамогай фермента глюкозидазы). У дадзеным выпадку падлік ідзе ўжо прадуктаў дзеяння гэтага фермента.

прымяненне глюкозы

У медыцыне глюкозу выкарыстоўваюць пры інтаксікацыі (гэта можа быць як харчовае атручванне, так і дзейнасць інфекцыі). У дадзеным выпадку раствор глюкозы ўводзяць нутравенна з дапамогай кропельніцы. Гэта значыць, што ў фармацыі глюкоза з'яўляецца універсальным антыаксідантам. Гэтак жа не малую ролю дадзенае рэчыва гуляе пры выяўленні і дыягнаставанні цукровага дыябету. Тут глюкоза выступае як стрэс-тэст.

У харчовай прамысловасці і кулінарыі глюкоза займае вельмі важнае месца. Асобна ж варта пазначыць ролю глюкозы ў вінаробстве, пиво- і самагонаварэнні. Гаворка ідзе пра такі метадзе як атрыманне этанолу закісаннем глюкозы. Разгледзім падрабязна дадзены працэс.

атрыманне спірту

Тэхналогія атрымання спірту мае дзве стадыі: закісанне і перагонкі. Закісанне, у сваю чаргу, ажыццяўляецца з дапамогай бактэрый. У біятэхналогіі ўжо даўно выведзеныя культуры мікраарганізмаў, якія дазваляюць атрымаць максімальны выхад спірту пры мінімальна затрачаным часе. У побыце жа ў якасці памочнікаў рэакцыі могуць быць выкарыстаны звычайныя сталовыя дрожджы.

Перш за ўсё, глюкоза разводзіцца ў вадзе. У іншай ёмістасці разводзяцца выкарыстоўваюцца мікраарганізмы. Далей, атрыманыя вадкасці змешваюцца, падтрасаюць і змяшчаюцца ў ёмістасць з газаадводнай трубкай. Дадзеная трубка злучаецца з яшчэ адной (U-вобразнай формы). У сярэдзіну другі трубкі наліваецца вапнавая вада. Канец трубкі зачыняецца гумавай коркам з полай шкляной палачкай, якая мае адцягнены канец.

Дадзеная ёмістасць змяшчаецца ў тэрмастат пры тэмпературы 25-27 градусаў на працягу чатырох сутак. У трубцы з вапнавай вадой будзе назірацца памутненне, што сведчыць аб уступленні ў рэакцыю з ёй вуглякіслага газу. Як толькі вуглякіслы газ перастане выдзяляцца, закісанне можна лічыць скончаным. Далей варта стадыя перагонкі. У лабараторыі для дыстыляцыі спірту выкарыстоўваюць зваротныя халадзільнікі - прыборы, у якіх па знешняй сценкі праходзіць халодная вада, тым самым астуджаючы ўтварыўся газ і пераводзячы яго назад у вадкасць.

На дадзеным этапе вадкасць, якая знаходзіцца ў нашай ёмістасці, варта нагрэць да 85-90 градусаў. Такім чынам выпарацца будзе спірт, вада ж не будзе даведзеная да кіпення.

Механізм атрымання спірту

Разгледзім атрыманне спірту з глюкозы ў раўнанні рэакцыі: С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СО2.

Такім чынам, можна адзначыць, што механізм атрымання этанолу з глюкозы вельмі просты. Больш за тое, ён вядомы чалавецтву ўжо шмат стагоддзяў, і даведзены практычна да дасканаласці.

Значэнне глюкозы ў жыцці чалавека

Такім чынам, маючы пэўнае ўяўленне аб дадзеным рэчыве, яго фізічных і хімічных уласцівасцях, выкарыстанні ў розных сферах прамысловасці, можна зрабіць выснову, што такое глюкоза. Атрыманне яе з поліцукрыдаў, ужо дае разуменне таго, што, з'яўляючыся галоўным складнікам ўсіх цукроў, глюкоза ўяўляе сабой незаменны крыніца энергіі для чалавека. У выніку метабалізму, з дадзенага рэчыва утвараецца аденозинтрифосфорная кіслата, якая і пераўтворыцца ў адзінку энергіі.

Але не ўся глюкоза, якая паступае ў арганізм чалавека ідзе на папаўненне энергіі. У стане няспання чалавек ператварае толькі 50 адсоткаў атрыманай глюкозы ў АТФ. Астатняе пераўтворыцца ў глікаген і запасіцца ў печані. Глікаген з цягам часу руйнуецца, тым самым рэгулюючы ўзровень цукру ў крыві. Колькасна ўтрыманне дадзенага рэчыва ў арганізме - прамы паказчык яго здароўя. Ад колькасці цукру ў крыві залежыць гарманальнае функцыянаванне ўсіх сістэм. Таму варта памятаць, што празмернае ўжыванне дадзенага рэчыва можа прывесці да цяжкіх наступстваў.

Глюкоза на першы погляд простае і ўсім зразумелае рэчыва. Нават з пункту гледжання хіміі яе малекулы маюць дастаткова простае будынак, а хімічныя ўласцівасці зразумелыя і знаёмыя ў побыце. Але, нягледзячы на гэта, глюкоза мае вялікае значэнне як для самога чалавека, так і для ўсіх сфер яго жыццядзейнасці.