Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Инвертированный сахарный сироп , также называемый инвертным сиропом и инвертным сахаром , представляет собой съедобную смесь двух простых сахаров - глюкозы и фруктозы, которую получают путем нагревания сахарозы (столового сахара) с водой. [1] Считается, что он слаще столового сахара [2], а продукты, содержащие инверт, лучше удерживают влагу и менее легко кристаллизуются, чем те, в которых вместо него используется столовый сахар. Пекари , которые называют это инвертным сиропом , могут использовать его больше, чем другие подсластители . [3]

Хотя инвертированный сахарный сироп можно приготовить путем нагревания столового сахара только в воде, реакцию можно ускорить, добавив лимонный сок , винный камень или другие катализаторы , часто без заметного изменения вкуса.

Смесь двух простых сахаров образуется при гидролизе сахарозы. Оптическое вращение этой смеси противоположно вращению исходного сахара, поэтому его называют инвертным сахаром.

Химия [ править ]

Столовый сахар (сахароза) превращается в инвертный сахар путем гидролиза . Нагревание смеси или раствора столового сахара и воды разрывает химическую связь, которая связывает вместе два компонента простого сахара.

Сбалансированы химическое уравнение для гидролиза сахарозы в глюкозу и фруктозу является:

C 12 H 22 O 11 (сахароза) + H 2 O (вода) → C 6 H 12 O 6 (глюкоза) + C 6 H 12 O 6 (фруктоза)

Оптическое вращение [ править ]

После того, как в растворе сахарозы часть сахарозы превратилась в глюкозу и фруктозу, раствор больше не считается чистым. Постепенное снижение чистоты раствора сахарозы по мере его гидролиза влияет на химическое свойство раствора, называемое оптическим вращением, которое можно использовать для определения того, какая часть сахарозы подверглась гидролизу и, следовательно, был ли раствор инвертирован или нет.

Определение и измерение [ править ]

Вид света, называемый плоскополяризованным светом, может проходить через раствор сахарозы, когда он нагревается для гидролиза. Такой свет имеет «угол», который можно измерить с помощью инструмента, называемого поляриметром . Когда такой свет проходит через раствор чистой сахарозы, он выходит с другой стороны под другим углом, чем при входе, который пропорционален как концентрации сахара, так и длине пути света через раствор; поэтому его угол называется «повернутым», и на сколько градусов изменился угол (степень его поворота или его «оптическое вращение») дается буквенное имя,(альфа). Когда поворот между углом, который свет имеет при входе и выходе, происходит по часовой стрелке, говорят, что свет «повернут вправо» и имеет положительный угол, например 64 °. Когда поворот между углом, который свет имеет при входе и выходе, происходит против часовой стрелки, говорят, что свет «повернут влево», и ему присваивается отрицательный угол, например -39 °.

Определение точки инверсии [ править ]

Когда плоскополяризованный свет входит и выходит из раствора чистой сахарозы, его угол поворачивается на 66,5 ° (по часовой стрелке или вправо). По мере нагревания и гидролиза сахарозы количество глюкозы и фруктозы в смеси увеличивается, а оптическое вращение уменьшается. После прохождения нуля и становится отрицательным оптическим вращением, что означает, что вращение между углом, который имеет свет, когда он входит, и когда он выходит, происходит в направлении против часовой стрелки, говорят, что оптическое вращение «инвертировало» свое направление. Это приводит к определению «точки инверсии» как процентного количества сахарозы, которое необходимо гидролизовать, прежде чем оно станет равным нулю. Любое решение, прошедшее точку инверсии (и, следовательно, имеющее отрицательное значение ), называется «инвертированным».

Хиральность и удельное вращение [ править ]

Поскольку формы молекул («химические структуры») сахарозы, глюкозы и фруктозы асимметричны, три сахара представлены в нескольких различных формах, называемых стереоизомерами . Существование этих форм - это то, что определяет оптические свойства этих химикатов. Когда плоскополяризованный свет проходит через чистый раствор одной из этих форм одного из сахаров, считается, что он ударяет и «отскакивает» от определенных асимметричных химических связей внутри молекулы этой формы этого сахара. Поскольку эти конкретные связи (которые в циклических сахарах, таких как сахароза, глюкоза и фруктоза, включают вид связи, называемой аномерной связью) различны в каждой форме сахара, каждая форма вращает свет в разной степени.

Когда какая-либо одна форма сахара очищается и помещается в воду, она быстро принимает другие формы того же сахара. Это означает, что в растворе чистого сахара все стереоизомеры обычно присутствуют в растворе в различных количествах, которые обычно не сильно меняются. Это оказывает эффект «усреднения» на все углы ( значения) оптического вращения различных форм сахара и приводит к тому, что раствор чистого сахара имеет собственное «общее» оптическое вращение, которое называется его «удельным вращением» или наблюдаемое удельное вращение 'и записывается как .

Воздействие воды [ править ]

Молекулы воды не обладают хиральностью , поэтому они не влияют на измерение оптического вращения. Когда плоско поляризованный свет входит в тело чистой воды, его угол не отличается от угла, под которым он выходит. Таким образом, для воды = 0 °. Химические вещества, которые, как и вода, имеют удельное вращение, равное нулю градусов, называются «оптически неактивными» химическими веществами, и, как и вода, их не нужно учитывать при расчете оптического вращения, за исключением концентрации и длины пути.

Смеси в целом [ править ]

Общее оптическое вращение смеси химических веществ можно рассчитать, если известна доля каждого химического вещества в растворе. Если есть -many оптический активные различные химические вещества ( « химические виды ») в растворе и молярная концентрация (число молей каждого химического вещества на литр жидкого раствора) каждое химическое вещества в растворе , как известно , и , как написано (где находится номер, используемый для идентификации химического вещества); и если у каждого вида есть определенное вращение (оптическое вращение этого химического вещества, если оно было получено как чистый раствор), записанное как , то смесь имеет общее оптическое вращение

Там , где это мольная доля из видов.

Полностью гидролизованная сахароза [ править ]

Если предположить, что никакие дополнительные химические продукты не образуются случайно (то есть отсутствуют побочные реакции ), полностью гидролизованный раствор сахарозы больше не содержит сахарозы и представляет собой смесь половин глюкозы и фруктозы. Это решение имеет оптическое вращение

Частично гидролизованная сахароза [ править ]

Если раствор сахарозы был частично гидролизован, то он содержит сахарозу, глюкозу и фруктозу, и его угол оптического вращения зависит от относительного количества каждого из них в растворе;

Где , и обозначают сахарозу, глюкозу и фруктозу.

Для использования этого уравнения не обязательно знать конкретные значения, поскольку точка инверсии (процентное количество сахарозы, которое должно быть гидролизовано перед обращением раствора) может быть рассчитана из конкретных углов вращения чистых сахаров. Стехиометрия реакции (тот факт, что гидролиз одной молекулы сахарозы дает одну молекулу глюкозы и одну молекулу фруктозы) показывает, что, когда раствор начинается с молей сахарозы и не гидролизуются ни глюкоза, ни фруктоза, ни моли сахарозы, полученный раствор имеет моли сахарозы, моль глюкозы и моль фруктозы. Общее число молей сахаров в растворе, следовательно , и ход реакции (процент завершения реакции гидролиза) равно . Можно показать, что угол оптического вращения раствора является функцией (явно зависит от) этого процента хода реакции. Когда величина записана как и реакция выполнена, угол оптического вращения равен

По определению равняется нулю градусов в «точке переворота»; чтобы найти точку инверсии, поэтому альфа устанавливается равной нулю, и уравнение используется для поиска . Это дает

Таким образом, было обнаружено, что раствор сахарозы инвертируется после того, как по крайней мере сахароза гидролизуется до глюкозы и фруктозы.

Наблюдение за ходом реакции [ править ]

При выдерживании раствора сахарозы при температуре 50–60 ° C (122–140 ° F) гидролизуется не более 85% сахарозы. Обнаружение , когда г = 0,85 показывает , что оптическое вращение раствора после гидролиза делается это -12,7 ° эта реакция называется инвертный сахар , потому что ее окончательное оптическое вращение меньше нуля. Поляриметр можно использовать, чтобы выяснить, когда выполняется инверсия, путем определения того, равно ли оптическое вращение раствора в более ранний момент его реакции гидролиза -12,7 °.

Производство [ править ]

Обычный сахар можно быстро инвертировать, смешав сахар и лимонную кислоту или винный камень в соотношении примерно 1000: 1 по весу и добавив воды. Если вместо этого использовать лимонный сок, который содержит около пяти процентов лимонной кислоты по весу, то соотношение становится 50: 1. Такая смесь, нагретая до 114 ° C (237 ° F) [4] и добавленная к другой пище, предотвращает кристаллизацию без кислого вкуса.

Инвертированный сахарный сироп можно приготовить без кислот или ферментов, просто нагревая его: две части сахарного песка и одна часть воды, кипяченные на медленном огне в течение пяти-семи минут, будут частично инвертированы.

Коммерчески полученные растворы, катализируемые ферментами , переворачивают при 60 ° C (140 ° F). Оптимальный pH для инверсии - 5,0. Инвертаза добавляется в количестве около 0,15% от веса сиропа, и время инверсии составляет около 8 часов. По завершении температура сиропа повышается для инактивации инвертазы, но сироп концентрируется в вакуумном испарителе для сохранения цвета. [5]

Коммерчески приготовленные растворы, катализируемые соляной кислотой, можно инвертировать при относительно низкой температуре 50 ° C (122 ° F). Оптимальное значение pH для инверсии, катализируемой кислотой, составляет 2,15. По мере увеличения температуры инверсии время инверсии уменьшается. [5] Они нейтрализуются при достижении желаемого уровня инверсии. [6] [7]

В кондитерских изделиях и конфетах в качестве подкислителя обычно используется винный камень, типичное количество которого находится в диапазоне 0,15–0,25% от веса сахара. [8] Использование винного камня придает сиропу медовый аромат. [7] После завершения переворачивания его можно нейтрализовать пищевой содой, используя вес 45% сливок от веса зубного камня. [9] [10]

Количество воды может быть увеличено, чтобы увеличить время, необходимое для достижения желаемой конечной температуры, а увеличение времени увеличивает количество происходящего переворачивания. [12] Как правило, более высокие конечные температуры приводят к получению более густых сиропов, а более низкие конечные температуры - к более тонким.

Все входящие в состав сахара (сахароза, глюкоза и фруктоза) поддерживают ферментацию , поэтому можно сбраживать растворы инвертного сахара любого состава.

Срок годности [ править ]

Низкое содержание воды в полностью инвертированном сахаре увеличивает срок хранения продуктов, которые его содержат. Срок годности частично инвертированного сахара составляет около шести месяцев и зависит от условий хранения и климатических условий.

Кристаллизованные растворы инвертного сахара можно вернуть в жидкое состояние путем осторожного нагревания.

В других продуктах и ​​продуктах [ править ]

  • Мед, который в основном представляет собой смесь глюкозы и фруктозы, поэтому похож на инвертный сироп, может оставаться жидким в течение долгих периодов времени.
  • Джем содержит инвертный сахар, образовавшийся в результате нагрева и кислотности фруктов. Этот сахар сохраняет варенье надолго.
  • Золотой сироп - это сироп, состоящий примерно из 55% инвертного сиропа и 45% столового сахара (сахарозы).
  • Помадная начинка для шоколадных конфет уникальна тем, что конверсионный фермент добавляется, но не активируется подкислением (регулировка pH микроокружения) или добавлением кофактора в зависимости от фермента (ов) до того, как начинка будет покрыта шоколадом. Очень вязкая (и, следовательно, формуемая) начинка со временем становится менее вязкой, придавая желаемую кремообразную консистенцию. Это является следствием неоптимальных условий для ферментов, специально созданных путем удержания факторов активации, что позволяет активировать только часть ферментов или позволяет всем ферментам действовать только в части биологических скорость [биологически это реально комбинация обоих: уменьшенное количество функциональных ферментов, а те, которые действительно функционируют, имеют пониженную каталитическую кинетику / скорость].
  • Сигареты используют инвертированный сахар в качестве оболочки для придания аромата. [13]
  • Производители алкогольных напитков часто добавляют инвертный сахар при производстве таких напитков, как джин, пиво и игристые вина для придания вкуса. Сахар канди , аналогичный инвертному сахару, используется при пивоварении бельгийского пива для повышения содержания алкоголя без резкого увеличения консистенции пива; его часто можно найти в пиве, известном как дуббель и трипель. [7]
  • Cadbury Creme Eggs наполнены инвертированным сахарным сиропом, полученным путем обработки помадки инвертазой. [14] [15]
  • Sour Patch Kids также содержит инвертированный сахар для придания сладкого вкуса.

См. Также [ править ]

  • Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы
  • Список сиропов

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Какие виды сахара?" . Сахарная ассоциация. Архивировано из оригинала на 1 марта 2009 года.
  2. ^ «Приготовление простого сиропа - это упражнение в химических реакциях» . Слово Кэрол Кроски . Архивировано из оригинала 14 июля 2007 года . Проверено 1 мая 2006 года . Помимо повышенной способности удерживать влагу, преобразование сахарозы в инвертный сироп дает два других интересных результата: повышенную сладость и лучшую растворимость. По шкале сладости, где сахароза установлена ​​на 100, инвертный сироп составляет около 130.
  3. ^ Шивек, Хуберт; Кларк, Маргарет; Поллак, Гюнтер (2007). «Сахар». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a25_345.pub2 . ISBN 978-3527306732.
  4. ^ Ван Дамм, Эдди. «Рецепт инвертного сахара» . Проверено 27 сентября 2012 года .
  5. ^ a b В. Минифи, Бернард (1989). Шоколад, какао и кондитерские изделия: наука и технологии (3-е изд.). Aspen Publishers, Inc. стр. 246. ISBN. 083421301X. Проверено 3 июля 2014 г. - через Google Книги .
  6. ^ Ранкен, Майкл Д .; Убить, RC; Бейкер, С., ред. (1997). Руководство по пищевой промышленности (24-е изд.). Лондон: Blackie Academic & Professional. С. 407–408. ISBN 0751404047. Проверено 30 июня 2014 г. - через Google Книги. В промышленных масштабах инвертный сахар готовят в виде сиропа с концентрацией растворимых твердых веществ около 70%. Инвертный сахар можно получить, выдерживая 65% раствор сахарозы, содержащий 0,25% соляную кислоту, при температуре 50 ° C (122 ° F) в течение одного часа. Затем следует добавить бикарбонат натрия, чтобы нейтрализовать кислоту.
  7. ^ a b c "Сахарная свекла" . Vol. 25 нет. 10. Филадельфия: ХК Бэрд и компания. 1904. С. 171–172 . Проверено 4 июля 2014 г. - через Google Книги. Cite magazine requires |magazine= (help)
  8. ^ Lean, Майкл EJ (2006). Пищевая наука, питание и здоровье Фокса и Кэмерона (7-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 110. ISBN 9780340809488. Проверено 1 июля 2014 г. - через Google Книги.
  9. ^ Моррисон, Авраам Кресси (1904). Споры о разрыхлителях . т. 1. Нью-Йорк: Американская ассоциация разрыхлителей. п. 154 . Проверено 2 июля 2014 г. - через Google Книги. Лучший на рынке разрыхлитель с тартером содержит около 28 процентов бикарбоната соды. Чтобы нейтрализовать это количество ... требуется 62,6% винного камня. Это количество оставит в пище 70 процентов безводных солей Рошель.
  10. ^ Мага, Джозеф А .; Ту, Энтони Т., ред. (1995). Токсикология пищевых добавок . Нью-Йорк: Марсель Деккер. п. 71, таблица 24. ISBN 0824792459. Проверено 3 июля 2014 г. - через Google Книги.
  11. ^ Поттер, Норман Н .; Хотчкисс, Джозеф Х., ред. (1998). Наука о продуктах питания (5-е изд.). Издательство Aspen. п. 468, таблица 20.3. ISBN 083421265X. Проверено 1 июля 2014 г. - через Google Книги.
  12. ^ Пеннингтон, Нил Л .; Бейкер, Чарльз В., ред. (1990). Сахар: Руководство пользователя по сахарозе . Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд. С. 108–109. ISBN 0442002971. Проверено 1 июля 2014 г. - через Google Книги.
  13. ^ «BAT Global Ingredients» . Бритиш Американ Тобакко . Проверено 27 августа 2009 года .
  14. ^ "Кремовое яйцо" . Кэдбери . Проверено 10 апреля 2015 года .
  15. ^ ЛаБау, Элизабет. "Что такое инвертаза?" . About.com . Проверено 10 апреля 2015 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с инвертированным сахарным сиропом на Викискладе?
  • «Инвертасе» . Проверено 27 ноября 2012 года .