Сахароза - это обычный сахар . Это дисахарид , молекула, состоящая из двух моносахаридов : глюкозы и фруктозы . Сахароза производится естественным путем на растениях, из которых рафинируется столовый сахар . Он имеет молекулярную формулу C 12 H 22 O 11 .
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК β- D- фруктофуранозил α- D- глюкопиранозид | |
Предпочтительное название IUPAC (2 R , 3 R , 4 S , 5 S , 6 R ) -2 - {[(2 S , 3 S , 4 S , 5 R ) -3,4-дигидрокси-2,5-бис (гидроксиметил) оксолан -2-ил] окси} -6- (гидроксиметил) оксан-3,4,5-триол | |
Другие названия
| |
Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ЧЭМБЛ | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
ECHA InfoCard | 100.000.304 |
Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
Номер RTECS |
|
UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Свойства [1] | |
С 12 Н 22 О 11 | |
Молярная масса | 342,30 г / моль |
Появление | белое твердое вещество |
Плотность | 1,587 г / см 3 , твердый |
Температура плавления | Никто; разлагается при 186 ° C (367 ° F, 459 K) |
~ 200 г / дл (25 ° C) ( другие температуры см. В таблице ниже) | |
журнал P | −3,76 |
Состав | |
Моноклиника | |
P2 1 | |
Термохимия | |
Std энтальпии сгорания (Δ с Н ⦵ 298 ) | 1349,6 ккал / моль (5647 кДж / моль) [2] ( высшая теплотворная способность ) |
Опасности | |
Паспорт безопасности | ICSC 1507 |
NFPA 704 (огненный алмаз) | 0 1 0 |
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
LD 50 ( средняя доза ) | 29700 мг / кг (перорально, крысы) [4] |
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
PEL (Допустимо) | TWA 15 мг / м 3 (всего) TWA 5 мг / м 3 (соответственно) [3] |
REL (рекомендуется) | TWA 10 мг / м 3 (всего) TWA 5 мг / м 3 (соответственно) [3] |
IDLH (Непосредственная опасность) | ND [3] |
Родственные соединения | |
Родственные соединения | Лактоза мальтоза |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
проверить ( что есть ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Для потребления человеком сахароза извлекается и очищается либо из сахарного тростника, либо из сахарной свеклы . Сахарные заводы, обычно расположенные в тропических регионах рядом с выращиванием сахарного тростника, измельчают тростник и производят сахар-сырец, который отправляется на другие фабрики для переработки в чистую сахарозу. Заводы по производству сахарной свеклы расположены в умеренном климате, где свекла выращивается, и перерабатывают свеклу непосредственно в сахар-рафинад. Процесс рафинирования сахара включает промывание кристаллов сахара-сырца перед их растворением в сахарном сиропе, который фильтруют и затем пропускают через уголь для удаления остаточного цвета. Затем сахарный сироп концентрируют путем кипячения в вакууме и кристаллизуют в качестве конечного процесса очистки, чтобы получить кристаллы чистой сахарозы, которые являются прозрачными, без запаха и сладкими.
Сахар часто добавляют в пищевые продукты и в рецепты . В 2017 году во всем мире было произведено около 185 миллионов тонн сахара [5].
Сахароза особенно опасна с точки зрения разрушения зубов, потому что бактерии Streptococcus mutans превращают ее в липкий внеклеточный полисахарид на основе декстрана, который позволяет им сцепляться, образуя зубной налет. Сахароза - единственный сахар, который бактерии могут использовать для образования этого липкого полисахарида. [6]
Этимология
Слово сахароза было придумано в 1857 году английским химиком Уильямом Миллером [7] от французского sucre («сахар») и общего химического суффикса сахаров -оза . Сокращенный термин Suc часто используется в научной литературе для обозначения сахарозы .
Название сахароза было придумано в 1860 году французским химиком Марселленом Бертло . [8] Сахароза - устаревшее название сахаров в целом, особенно сахарозы.
Физические и химические свойства
Структурный O-α- D- глюкопиранозил- (1 → 2) -β- D -фруктофуранозид
В сахарозе мономеры глюкоза и фруктоза связаны эфирной связью между C1 на глюкозильной субъединице и C2 на фруктозильной единице. Связь называется гликозидной связью . Глюкоза существует преимущественно в виде смеси α- и β-аномеров « пиранозы» , но сахароза имеет только α-форму. Фруктоза существует в виде смеси пяти таутомеров, но сахароза имеет только форму β- D- фруктофуранозы. В отличие от большинства дисахаридов, гликозидная связь в сахарозе образуется между восстанавливающими концами как глюкозы, так и фруктозы, а не между восстанавливающим концом одного и невосстанавливающим концом другого. Эта связь ингибирует дальнейшее связывание с другими сахаридными единицами и предотвращает спонтанную реакцию сахарозы с клеточными и циркулирующими макромолекулами, как это происходит с глюкозой и другими редуцирующими сахарами. Поскольку сахароза не содержит аномерных гидроксильных групп, она классифицируется как невосстанавливающий сахар .
Сахароза кристаллизуется в моноклинной пространственной группе P2 1 с параметрами решетки a = 1.08631 нм, b = 0.87044 нм, c = 0.77624 нм, β = 102.938 ° при комнатной температуре. [9] [10]
Чистота сахарозы измеряется поляриметрическим методом путем вращения плоскополяризованного света раствором сахара. Вращения удельная при 20 ° С , используя желтый «натрий-D» света (589 нм) составляет + 66,47 °. Коммерческие образцы сахара анализируются с использованием этого параметра. Сахароза не портится в условиях окружающей среды.
Термическая и окислительная деструкция
Т (° C) | S (г / дл) |
---|---|
50 | 259 |
55 | 273 |
60 | 289 |
65 | 306 |
70 | 325 |
75 | 346 |
80 | 369 |
85 | 394 |
90 | 420 |
Сахароза не плавится при высоких температурах. Вместо этого он разлагается при 186 ° C (367 ° F) с образованием карамели . Как и другие углеводы , он превращается в углекислый газ и воду. Смешивание сахарозы с окислителем нитрата калия дает топливо, известное как ракетный леденец , которое используется для приведения в действие любительских ракетных двигателей. [11]
- C 12 H 22 O 11 + 6 KNO 3 → 9 CO + 3 N 2 + 11 H 2 O + 3 K 2 CO 3
Однако эта реакция несколько упрощена. Некоторая часть углерода действительно полностью окисляется до диоксида углерода, и также имеют место другие реакции, такие как реакция конверсии водяного газа . Более точное теоретическое уравнение:
- C 12 H 22 O 11 + 6,288 KNO 3 → 3,796 CO 2 + 5,205 CO + 7,794 H 2 O + 3,065 H 2 + 3,143 N 2 + 2,998 K 2 CO 3 + 0,274 KOH [12]
Сахароза горит хлорноватой кислотой , образующейся при реакции соляной кислоты и хлората калия :
- 8 HClO 3 + C 12 H 22 O 11 → 11 H 2 O + 12 CO 2 + 8 HCl
Сахароза может быть обезвожена серной кислотой с образованием черного, богатого углеродом твердого вещества, как показано в следующем идеализированном уравнении:
- H 2 SO 4 (катализатор) + C 12 H 22 O 11 → 12 C + 11 H 2 O + тепло (и некоторое количество H 2 O + SO 3 в результате тепла).
Формулу разложения сахарозы можно представить в виде двухступенчатой реакции: первая упрощенная реакция - это дегидратация сахарозы до чистого углерода и воды, а затем углерод окисляется до CO 2 с помощью O 2 из воздуха.
- C 12 H 22 O 11 + нагрев → 12 C + 11 H 2 O
- 12 С + 12 О 2 → 12 СО 2
Гидролиз
Гидролиз разрушает гликозидную связь, превращая сахарозу в глюкозу и фруктозу . Однако гидролиз настолько медленный, что растворы сахарозы могут оставаться в течение многих лет с незначительными изменениями. Однако при добавлении фермента сахаразы реакция будет происходить быстро. [13] Гидролиз также можно ускорить с помощью кислот, таких как винный камень или лимонный сок, которые являются слабыми кислотами. Точно так же кислотность желудочного сока превращает сахарозу в глюкозу и фруктозу во время пищеварения, причем связь между ними представляет собой ацетальную связь, которая может быть разорвана кислотой.
При (более высокой) теплоте сгорания 1349,6 ккал / моль для сахарозы, 673,0 ккал / моль для глюкозы и 675,6 для фруктозы [14] гидролиз высвобождает около 1,0 ккал (4,2 кДж) на моль сахарозы, или около 3 небольших калорий на грамм продукта. .
Синтез и биосинтез сахарозы
Биосинтез доходов сахарозы с помощью предшественников UDP-глюкозы и фруктозы 6-фосфат , катализируемых ферментом сахароза-6-фосфат - синтазы . Энергия для реакции получается за счет расщепления дифосфата уридина (UDP). Сахароза образуется растениями, водорослями и цианобактериями, но не другими организмами . Сахароза является конечным продуктом фотосинтеза и содержится во многих пищевых растениях вместе с моносахаридом фруктозой . Во многих фруктах, таких как ананас и абрикос , сахароза является основным сахаром. В других продуктах, таких как виноград и груши , основным сахаром является фруктоза.
Химический синтез
После многочисленных неудачных попыток других, Раймонду Лемье и Джорджу Хуберу в 1953 г. удалось синтезировать сахарозу из ацетилированной глюкозы и фруктозы [15].
Источники
В природе сахароза присутствует во многих растениях, в частности в их корнях, фруктах и нектарах , поскольку она служит способом хранения энергии, в первую очередь от фотосинтеза . [16] [17] Многие млекопитающие, птицы, насекомые и бактерии накапливают сахарозу в растениях и питаются ею, а для некоторых она является их основным источником пищи. Хотя медоносные пчелы потребляют сахарозу, производимый ими мед состоит в основном из фруктозы и глюкозы и лишь следовых количеств сахарозы. [18]
По мере созревания фруктов содержание сахарозы в них обычно резко возрастает, но некоторые фрукты почти не содержат сахарозы. Сюда входят виноград, вишня, черника, ежевика, инжир, гранаты, помидоры, авокадо, лимоны и лаймы.
Сахароза - это сахар, встречающийся в природе, но с появлением индустриализации ее все больше рафинировали и потребляли во всех видах пищевых продуктов.
Производство
История очистки сахарозы
Производство столового сахара имеет долгую историю. Некоторые ученые утверждают, что индейцы открыли способ кристаллизации сахара во времена династии Гупта , примерно в 350 году нашей эры [20].
Другие ученые указывают на древние рукописи Китая, датированные 8 веком до нашей эры, в которые включено одно из самых ранних исторических упоминаний сахарного тростника, а также тот факт, что их знания о сахарном тростнике были получены из Индии. [21] Кроме того, похоже, что примерно к 500 г. до н.э. жители современной Индии начали производить сахарный сироп и охлаждать его в больших плоских мисках, чтобы получить кристаллы сырого столового сахара, которые было легче хранить и транспортировать. На местном индийском языке эти кристаллы назывались кханда (खण्ड), что является источником слова « леденец» . [22]
Армия Александра Македонского была остановлена на берегу реки Инд из-за отказа его войск идти дальше на восток. Они видели, как люди на Индийском субконтиненте выращивают сахарный тростник и производят гранулированный, соленый сладкий порошок , который местные жители называют сакхар (साखर), что по- гречески произносится как сахарон (ζακχαρον) (современный греческий язык, zachari ζάχαρη). На обратном пути греческие солдаты унесли с собой несколько «медоносных тростников». Сахарный тростник оставался ограниченным урожаем более тысячелетия. Сахар был редким товаром, и торговцы сахаром разбогатели. Венеция, находившаяся на пике своего финансового положения, была главным центром распределения сахара в Европе. [21] Арабы начали производить его на Сицилии и в Испании . Только после крестовых походов он стал конкурировать с медом в качестве подсластителя в Европе. Испанцы начали выращивать сахарный тростник в Вест-Индии в 1506 году (на Кубе в 1523 году). Впервые португальцы выращивали сахарный тростник в Бразилии в 1532 году.
До 18 века сахар оставался роскошью в большинстве стран мира. Только богатые могли себе это позволить. В 18 веке спрос на столовый сахар в Европе резко вырос, и к 19 веку он стал рассматриваться как человеческая необходимость. [23] Использование сахара выросло от использования в чае, в пирожных , кондитерских изделиях и шоколадных конфетах . Поставщики продавали сахар в новых формах, таких как твердые рожки, что потребовало от потребителей использования зажима для сахара , похожего на плоскогубцы инструмента, чтобы отламывать кусочки.
Спрос на более дешевый столовый сахар отчасти стимулировал колонизацию тропических островов и стран, где могли процветать трудоемкие плантации сахарного тростника и производство столового сахара. Выращивание сахарного тростника в жарком влажном климате и производство столового сахара на высокотемпературных сахарных заводах было тяжелой и бесчеловечной работой. Спрос на дешевую и послушную рабочую силу для этой работы, отчасти, сначала стимулировал работорговлю из Африки (в частности, из Западной Африки), а затем - из Южной Азии (в частности, из Индии). [19] [24] [25] Миллионы рабов, а затем миллионы наемных рабочих были доставлены в Карибский бассейн, Индийский океан, острова Тихого океана, Восточную Африку, Натал, северную и восточную части Южной Америки и Юго-Восточную Азию. На современный этнический состав многих народов, поселившихся в последние два столетия, повлиял столовый сахар. [26] [27] [28]
С конца 18 века производство сахара становилось все более механизированным. Паровой двигатель первого питание сахарного завода в Ямайке в 1768 году, и, вскоре после того , пар заменил прямой обжиг в качестве источника технологического тепла. В том же веке европейцы начали экспериментировать с производством сахара из других культур. Андреас Маргграф обнаружил сахарозу в корне свеклы [29], а его ученик Франц Ахард построил завод по переработке сахарной свеклы в Силезии (Пруссия). Промышленность свекловичного сахара взлетела во время наполеоновских войн , когда Франция и весь континент были отрезаны от карибского сахара. В 2010 году около 20 процентов мирового сахара было произведено из свеклы. [30]
Сегодня крупный свекольный завод, производящий около 1500 тонн сахара в день, нуждается в постоянной рабочей силе около 150 человек для круглосуточного производства. [ необходима цитата ]
Тенденции
Столовый сахар (сахароза) поступает из растительных источников. Преобладают две важные сахарные культуры: сахарный тростник ( Saccharum spp. ) И сахарная свекла ( Beta vulgaris ), в которых сахар может составлять от 12% до 20% от сухой массы растения. Незначительные коммерческие сахарные культуры включают финиковую пальму ( Phoenix dactylifera ), сорго ( Sorghum vulgare ) и сахарный клен ( Acer saccharum ). Сахарозу получают экстракцией этих культур горячей водой; концентрация экстракта дает сиропы, из которых может кристаллизоваться твердая сахароза. В 2017 году мировое производство столового сахара составило 185 млн тонн. [5]
Большая часть тростникового сахара поступает из стран с теплым климатом, потому что сахарный тростник плохо переносит морозы. С другой стороны, сахарная свекла растет только в более прохладных регионах с умеренным климатом и не переносит сильной жары. Около 80 процентов сахарозы получают из сахарного тростника, остальное почти все - из сахарной свеклы.
В середине 2018 года в Индии и Бразилии было примерно одинаковое производство сахара - 34 миллиона тонн, за которыми следовали Европейский союз , Таиланд и Китай как основные производители. [31] Индия, Европейский Союз и Китай были ведущими внутренними потребителями сахара в 2018 году. [31]
Свекловичный сахар поступает из регионов с более прохладным климатом: северо-западной и восточной Европы, северной Японии, а также некоторых районов США (включая Калифорнию). В северном полушарии сезон выращивания свеклы заканчивается началом уборки урожая примерно в сентябре. В некоторых случаях сбор и переработка продолжается до марта. Наличие мощностей перерабатывающих предприятий и погодные условия влияют на продолжительность уборки и переработки - промышленность может хранить собранную свеклу до обработки, но поврежденная морозом свекла становится практически непригодной для обработки.
Соединенные Штаты устанавливают высокие цены на сахар для поддержки своих производителей, в результате чего многие бывшие покупатели сахара перешли на кукурузный сироп (производители напитков) или уехали из страны (производители конфет).
Низкие цены на сиропы глюкозы, произведенные из пшеницы и кукурузы ( кукурузы ), угрожают традиционному рынку сахара. Используемые в сочетании с искусственными подсластителями , они могут позволить производителям напитков производить товары по очень низкой цене.
Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы
Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы (HFCS) значительно дешевле в качестве подсластителя для производства продуктов питания и напитков, чем рафинированная сахароза. [32] Это привело к частичному вытеснению сахарозы в промышленном производстве пищевых продуктов в США за счет HFCS и других натуральных подсластителей, не содержащих сахарозу. [32] [33]
Reports in public media have regarded HFCS as less safe than sucrose.[32][33] However, the most common forms of HFCS contain either 42 percent fructose, mainly used in processed foods, or 55 percent fructose, mainly used in soft drinks, as compared to sucrose, which is 50 percent fructose. Given approximately equal glucose and fructose content, there does not appear to be a significant difference in safety.[32][34] That said, clinical dietitians, medical professionals, and the United States Food and Drug Administration (FDA) agree that dietary sugars are a source of empty calories associated with certain health problems, and recommend limiting the overall consumption of sugar-based sweeteners.[32][33][34]
Types
Cane
Since the 6th century BC, cane sugar producers have crushed the harvested vegetable material from sugarcane in order to collect and filter the juice. They then treat the liquid (often with lime (calcium oxide)) to remove impurities and then neutralize it. Boiling the juice then allows the sediment to settle to the bottom for dredging out, while the scum rises to the surface for skimming off. In cooling, the liquid crystallizes, usually in the process of stirring, to produce sugar crystals. Centrifuges usually remove the uncrystallized syrup. The producers can then either sell the sugar product for use as is, or process it further to produce lighter grades. The later processing may take place in another factory in another country.
Sugarcane is a major component of Brazilian agriculture; the country is the world's largest producer of sugarcane and its derivative products, such as crystallized sugar and ethanol (ethanol fuel).[35]
Beet
Beet sugar producers slice the washed beets, then extract the sugar with hot water in a "diffuser". An alkaline solution ("milk of lime" and carbon dioxide from the lime kiln) then serves to precipitate impurities (see carbonatation). After filtration,[clarification needed] evaporation concentrates the juice to a content of about 70% solids, and controlled crystallisation extracts the sugar. A centrifuge removes the sugar crystals from the liquid, which gets recycled in the crystalliser stages. When economic constraints prevent the removal of more sugar, the manufacturer discards the remaining liquid, now known as molasses, or sells it on to producers of animal feed.
Sieving the resultant white sugar produces different grades for selling.
Cane versus beet
It is difficult to distinguish between fully refined sugar produced from beet and cane. One way is by isotope analysis of carbon. Cane uses C4 carbon fixation, and beet uses C3 carbon fixation, resulting in a different ratio of 13C and 12C isotopes in the sucrose. Tests are used to detect fraudulent abuse of European Union subsidies or to aid in the detection of adulterated fruit juice.
Sugar cane tolerates hot climates better, but the production of sugar cane needs approximately four times as much water as the production of sugar beet. As a result, some countries that traditionally produced cane sugar (such as Egypt) have built new beet sugar factories since about 2008. Some sugar factories process both sugar cane and sugar beets and extend their processing period in that way.
The production of sugar leaves residues that differ substantially depending on the raw materials used and on the place of production. While cane molasses is often used in food preparation, humans find molasses from sugar beets unpalatable, and it consequently ends up mostly as industrial fermentation feedstock (for example in alcohol distilleries), or as animal feed. Once dried, either type of molasses can serve as fuel for burning.
Pure beet sugar is difficult to find, so labelled, in the marketplace. Although some makers label their product clearly as "pure cane sugar", beet sugar is almost always labeled simply as sugar or pure sugar. Interviews with the 5 major beet sugar-producing companies revealed that many store brands or "private label" sugar products are pure beet sugar. The lot code can be used to identify the company and the plant from which the sugar came, enabling beet sugar to be identified if the codes are known.[36]
Culinary sugars
Mill white
Mill white, also called plantation white, crystal sugar or superior sugar is produced from raw sugar. It is exposed to sulfur dioxide during the production to reduce the concentration of color compounds and helps prevent further color development during the crystallization process. Although common to sugarcane-growing areas, this product does not store or ship well. After a few weeks, its impurities tend to promote discoloration and clumping; therefore this type of sugar is generally limited to local consumption.[37]
Blanco directo
Blanco directo, a white sugar common in India and other south Asian countries, is produced by precipitating many impurities out of cane juice using phosphoric acid and calcium hydroxide, similar to the carbonatation technique used in beet sugar refining. Blanco directo is more pure than mill white sugar, but less pure than white refined.
White refined
White refined is the most common form of sugar in North America and Europe. Refined sugar is made by dissolving and purifying raw sugar using phosphoric acid similar to the method used for blanco directo, a carbonatation process involving calcium hydroxide and carbon dioxide, or by various filtration strategies. It is then further purified by filtration through a bed of activated carbon or bone char. Beet sugar refineries produce refined white sugar directly without an intermediate raw stage.[clarification needed]
White refined sugar is typically sold as granulated sugar, which has been dried to prevent clumping and comes in various crystal sizes for home and industrial use:
- Coarse-grain, such as sanding sugar (also called "pearl sugar", "decorating sugar", nibbed sugar or sugar nibs) is a coarse grain sugar used to add sparkle and flavor atop baked goods and candies. Its large reflective crystals will not dissolve when subjected to heat.
- Granulated, familiar as table sugar, with a grain size about 0.5 mm across.[38] "Sugar cubes" are lumps for convenient consumption produced by mixing granulated sugar with sugar syrup.
- Caster (0.35 mm),[38] a very fine sugar in Britain and other Commonwealth countries, so-named because the grains are small enough to fit through a sugar caster which is a small vessel with a perforated top, from which to sprinkle sugar at table.[39] Commonly used in baking and mixed drinks, it is sold as "superfine" sugar in the United States. Because of its fineness, it dissolves faster than regular white sugar and is especially useful in meringues and cold liquids. Caster sugar can be prepared at home by grinding granulated sugar for a couple of minutes in a mortar or food processor.
- Powdered, 10X sugar, confectioner's sugar (0.060 mm), or icing sugar (0.024 mm), produced by grinding sugar to a fine powder. The manufacturer may add a small amount of anticaking agent to prevent clumping — either cornstarch (1% to 3%) or tri-calcium phosphate.
Brown sugar comes either from the late stages of cane sugar refining, when sugar forms fine crystals with significant molasses content, or from coating white refined sugar with a cane molasses syrup (blackstrap molasses). Brown sugar's color and taste becomes stronger with increasing molasses content, as do its moisture-retaining properties. Brown sugars also tend to harden if exposed to the atmosphere, although proper handling can reverse this.
Measurement
Dissolved sugar content
Scientists and the sugar industry use degrees Brix (symbol °Bx), introduced by Adolf Brix, as units of measurement of the mass ratio of dissolved substance to water in a liquid. A 25 °Bx sucrose solution has 25 grams of sucrose per 100 grams of liquid; or, to put it another way, 25 grams of sucrose sugar and 75 grams of water exist in the 100 grams of solution.
The Brix degrees are measured using an infrared sensor. This measurement does not equate to Brix degrees from a density or refractive index measurement, because it will specifically measure dissolved sugar concentration instead of all dissolved solids. When using a refractometer, one should report the result as "refractometric dried substance" (RDS). One might speak of a liquid as having 20 °Bx RDS. This refers to a measure of percent by weight of total dried solids and, although not technically the same as Brix degrees determined through an infrared method, renders an accurate measurement of sucrose content, since sucrose in fact forms the majority of dried solids. The advent of in-line infrared Brix measurement sensors has made measuring the amount of dissolved sugar in products economical using a direct measurement.
Потребление
Refined sugar was a luxury before the 18th century. It became widely popular in the 18th century, then graduated to becoming a necessary food in the 19th century. This evolution of taste and demand for sugar as an essential food ingredient unleashed major economic and social changes.[23] Eventually, table sugar became sufficiently cheap and common enough to influence standard cuisine and flavored drinks.
Sucrose forms a major element in confectionery and desserts. Cooks use it for sweetening — its fructose component, which has almost double the sweetness of glucose, makes sucrose distinctively sweet in comparison to other carbohydrates.[40][clarification needed] It can also act as a food preservative when used in sufficient concentrations. Sucrose is important to the structure of many foods, including biscuits and cookies, cakes and pies, candy, and ice cream and sorbets. It is a common ingredient in many processed and so-called "junk foods".
Nutritional information
Nutritional value per 100 g (3.5 oz) | |
---|---|
Energy | 1,620 kJ (390 kcal) |
Carbohydrates | 100 g |
Fat | 0 g |
Protein | 0 g |
Vitamins | Quantity %DV† |
Thiamine (B1) | 0% 0 mg |
Riboflavin (B2) | 0% 0 mg |
Niacin (B3) | 0% 0 mg |
Vitamin C | 0% 0 mg |
Minerals | Quantity %DV† |
Iron | 0% 0 mg |
Phosphorus | 0% 0 mg |
Potassium | 0% 2.0 mg |
Selenium | 1% 0.6 μg |
Link to USDA Database entry | |
| |
†Percentages are roughly approximated using US recommendations for adults. Source: USDA FoodData Central |
Fully refined sugar is 99.9% sucrose, thus providing only carbohydrate as dietary nutrient and 390 kilocalories per 100 g serving (USDA data, right table).[41] There are no micronutrients of significance in fully refined sugar (right table).[41]
Metabolism of sucrose
In humans and other mammals, sucrose is broken down into its constituent monosaccharides, glucose and fructose, by sucrase or isomaltase glycoside hydrolases, which are located in the membrane of the microvilli lining the duodenum.[42][43] The resulting glucose and fructose molecules are then rapidly absorbed into the bloodstream. In bacteria and some animals, sucrose is digested by the enzyme invertase. Sucrose is an easily assimilated macronutrient that provides a quick source of energy, provoking a rapid rise in blood glucose upon ingestion. Sucrose, as a pure carbohydrate, has an energy content of 3.94 kilocalories per gram (or 17 kilojoules per gram).
If consumed excessively, sucrose may contribute to the development of metabolic syndrome, including increased risk for type 2 diabetes, weight gain and obesity in adults and children.[44][45]
Tooth decay
Tooth decay (dental caries) has become a pronounced health hazard associated with the consumption of sugars, especially sucrose. Oral bacteria such as Streptococcus mutans live in dental plaque and metabolize any free sugars (not just sucrose, but also glucose, lactose, fructose, and cooked starches[46]) into lactic acid. The resultant lactic acid lowers the pH of the tooth's surface, stripping it of minerals in the process known as tooth decay.[47][48]
All 6-carbon sugars and disaccharides based on 6-carbon sugars can be converted by dental plaque bacteria into acid that demineralizes teeth, but sucrose may be uniquely useful to Streptococcus sanguinis (formerly Streptococcus sanguis) and Streptococcus mutans.[49][50] Sucrose is the only dietary sugar that can be converted to sticky glucans (dextran-like polysaccharides) by extracellular enzymes. These glucans allow the bacteria to adhere to the tooth surface and to build up thick layers of plaque. The anaerobic conditions deep in the plaque encourage the formation of acids, which leads to carious lesions. Thus, sucrose could enable S. mutans, S. sanguinis and many other species of bacteria to adhere strongly and resist natural removal, e.g. by flow of saliva, although they are easily removed by brushing. The glucans and levans (fructose polysaccharides) produced by the plaque bacteria also act as a reserve food supply for the bacteria. Such a special role of sucrose in the formation of tooth decay is much more significant in light of the almost universal use of sucrose as the most desirable sweetening agent. Widespread replacement of sucrose by high-fructose corn syrup (HFCS) has not diminished the danger from sucrose. If smaller amounts of sucrose are present in the diet, they will still be sufficient for the development of thick, anaerobic plaque and plaque bacteria will metabolise other sugars in the diet,[50] such as the glucose and fructose in HFCS.
Glycemic index
Sucrose is a disaccharide made up of 50% glucose and 50% fructose and has a glycemic index of 65.[51] Sucrose is digested rapidly,[52][53] but has a relatively low glycemic index due to its content of fructose, which has a minimal effect on blood glucose.[52]
As with other sugars, sucrose is digested into its components via the enzyme sucrase to glucose (blood sugar). The glucose component is transported into the blood where it serves immediate metabolic demands, or is converted and reserved in the liver as glycogen.[53]
Gout
The occurrence of gout is connected with an excess production of uric acid. A diet rich in sucrose may lead to gout as it raises the level of insulin, which prevents excretion of uric acid from the body. As the concentration of uric acid in the body increases, so does the concentration of uric acid in the joint liquid and beyond a critical concentration, the uric acid begins to precipitate into crystals. Researchers have implicated sugary drinks high in fructose in a surge in cases of gout.[54][55]
Sucrose intolerance
UN dietary recommendation
In 2015, the World Health Organization (WHO) published a new guideline on sugars intake for adults and children, as a result of an extensive review of the available scientific evidence by a multidisciplinary group of experts. The guideline recommends that both adults and children ensure their intake of free sugars (monosaccharides and disaccharides added to foods and beverages by the manufacturer, cook or consumer, and sugars naturally present in honey, syrups, fruit juices and fruit juice concentrates) is less than 10% of total energy intake. A level below 5% of total energy intake brings additional health benefits, especially with regards to dental caries. [56]
Religious concerns
The sugar refining industry often uses bone char (calcinated animal bones) for decolorizing.[57][58] About 25% of sugar produced in the U.S. is processed using bone char as a filter, the remainder being processed with activated carbon. As bone char does not seem to remain in finished sugar, Jewish religious leaders consider sugar filtered through it to be pareve, meaning that it is neither meat nor dairy and may be used with either type of food. However, the bone char must source to a kosher animal (e.g. cow, sheep) for the sugar to be kosher.[58]
Торговля и экономика
One of the most widely traded commodities in the world throughout history, sugar accounts for around 2% of the global dry cargo market.[citation needed] International sugar prices show great volatility, ranging from around 3 to over 60 cents per pound in the past[update] 50 years. About 100 of the world's 180 countries produce sugar from beet or cane, a few more refine raw sugar to produce white sugar, and all countries consume sugar. Consumption of sugar ranges from around 3 kilograms per person per annum in Ethiopia to around 40 kg/person/yr in Belgium.[citation needed] Consumption per capita rises with income per capita until it reaches a plateau of around 35 kg per person per year in middle income countries.
Many countries subsidize sugar production heavily. The European Union, the United States, Japan, and many developing countries subsidize domestic production and maintain high tariffs on imports. Sugar prices in these countries have often exceeded prices on the international market by up to three times; today[update], with world market sugar futures prices currently[update] strong, such prices typically exceed world prices by two times.
Within international trade bodies, especially in the World Trade Organization, the "G20" countries led by Brazil have long argued that, because these sugar markets in essence exclude cane sugar imports, the G20 sugar producers receive lower prices than they would under free trade. While both the European Union and United States maintain trade agreements whereby certain developing and less developed countries (LDCs) can sell certain quantities of sugar into their markets, free of the usual import tariffs, countries outside these preferred trade régimes have complained that these arrangements violate the "most favoured nation" principle of international trade. This has led to numerous tariffs and levies in the past.
In 2004, the WTO sided with a group of cane sugar exporting nations (led by Brazil and Australia) and ruled the EU sugar-régime and the accompanying ACP-EU Sugar Protocol (whereby a group of African, Caribbean, and Pacific countries receive preferential access to the European sugar market) illegal.[59] In response to this and to other rulings of the WTO, and owing to internal pressures on the EU sugar-régime, the European Commission proposed on 22 June 2005 a radical reform of the EU sugar-régime, cutting prices by 39% and eliminating all EU sugar exports.[60] The African, Caribbean, Pacific and least developed country sugar exporters reacted with dismay to the EU sugar proposals.[61] On 25 November 2005, the Council of the EU agreed to cut EU sugar prices by 36% as from 2009. In 2007, it seemed[62] that the U.S. Sugar Program could become the next target for reform. However, some commentators expected heavy lobbying from the U.S. sugar industry, which donated $2.7 million to US House and US Senate incumbents in the 2006 US election, more than any other group of US food-growers.[63] Especially prominent lobbyists include The Fanjul Brothers, so-called "sugar barons" who made the single largest[update] individual contributions of soft money to both the Democratic and Republican parties in the political system of the United States of America.[64][65]
Small quantities of sugar, especially specialty grades of sugar, reach the market as 'fair trade' commodities; the fair trade system produces and sells these products with the understanding that a larger-than-usual fraction of the revenue will support small farmers in the developing world. However, whilst the Fairtrade Foundation offers a premium of $60.00 per tonne to small farmers for sugar branded as "Fairtrade",[66] government schemes such as the U.S. Sugar Program and the ACP Sugar Protocol offer premiums of around $400.00 per tonne above world market prices. However, the EU announced on 14 September 2007 that it had offered "to eliminate all duties and quotas on the import of sugar into the EU".[67]
The US Sugar Association has launched a campaign to promote sugar over artificial substitutes. The Association now[update] aggressively challenges many common beliefs regarding negative side-effects of sugar consumption. The campaign aired a high-profile television commercial during the 2007 Primetime Emmy Awards on FOX Television. The Sugar Association uses the trademark tagline "Sugar: sweet by nature".[68]
Рекомендации
- ^ Sucrose, International Chemical Safety Card 1507, Geneva: International Programme on Chemical Safety, November 2003
- ^ CRC Handbook of Chemistry and Physics, 49th edition, 1968-1969, p. D-188.
- ^ a b c NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0574". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
- ^ "57-50-1 - CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N - Sucrose [JAN:NF]". ChemIDplus. Archived from the original on 2014-08-12. Retrieved 2014-08-10.
- ^ a b Marcy Nicholson (17 November 2017). "World 2017/18 sugar production, consumption seen at record: USDA". Reuters. Retrieved 21 December 2019.
- ^ Ryan KJ, Ray CG, eds. (2004). Sherris Medical Microbiology (4th ed.). McGraw Hill. ISBN 978-0-8385-8529-0.
- ^ William Allen Miller, Elements of Chemistry: Theoretical and Practical, Part III. Organic Chemistry (London, England: John W. Parker and son, 1857), pages 52 and 54 Archived 2017-04-24 at the Wayback Machine.
- ^ Marcellin Berthelot, Chimie organique fondée sur la synthèse (Paris, France: Mallet-Bachelier, 1860), pp. 254–55 Archived 2014-06-27 at the Wayback Machine.
- ^ Beevers, C. A.; McDonald, T. R. R.; Robertson, J. H.; Stern, F. (1952). "The crystal structure of sucrose". Acta Crystallogr. 5 (5): 689–90. doi:10.1107/S0365110X52001908.
- ^ Hynes, R. C.; Le Page, Y. (1991). "Sucrose, a convenient test crystal for absolute structures". Journal of Applied Crystallography. 24 (4): 352. doi:10.1107/S0021889891002492.
- ^ Nakka, Richard. "Potassium Nitrate/Sucrose Propellant (KNSU)". Experimental Rocketry. Archived from the original on 2015-10-26. Retrieved 2015-11-19.
- ^ Nakka, Richard. "KN-Sucrose (KNSU) Propellant Chemistry and Performance Characteristics". Experimental Rocketry. Archived from the original on 2014-11-18. Retrieved 2014-08-21.
- ^ "Sucrase" Archived 2010-04-25 at the Wayback Machine, Encyclopædia Britannica Online
- ^ All three from CRC Handbook of Chemistry and Physics, 49th edition, 1968-1969, pp. D-184-189.
- ^ Lemieux, R. U.; Huber, G. (1953). "A chemical synthesis of sucrose". J. Am. Chem. Soc. 75 (16): 4118. doi:10.1021/ja01112a545.
- ^ John E. Lunn (December 2008). "Sucrose Metabolism". Encyclopedia of Life Sciences. eLS. John Wiley & Sons Ltd. doi:10.1002/9780470015902.a0021259. ISBN 978-0470016176.
- ^ "Foods highest in Sucrose". SelfNutritiondata. Condé Nast. Archived from the original on 2015-07-19.
- ^ Douglas M. Considine (1982). Considine, Douglas M; Considine, Glenn D (eds.). Foods and Food Production Encyclopedia (1 ed.). Van Nostrand Reinhold Company Inc. p. 956. doi:10.1007/978-1-4684-8511-0. ISBN 978-1-4684-8513-4.
- ^ a b "Forced Labour". The National Archives, Government of the United Kingdom. 2010. Archived from the original on 2016-12-04.
- ^ Adas, Michael (2001). Agricultural and Pastoral Societies in Ancient and Classical History Archived 2013-06-14 at the Wayback Machine. Temple University Press. ISBN 1-56639-832-0. p. 311.
- ^ a b Rolph, George (1873). Something about sugar: its history, growth, manufacture and distribution.
- ^ "Sugarcane: Saccharum Offcinarum" (PDF). USAID, Govt of United States. 2006. p. 7.1. Archived from the original (PDF) on 2013-11-06.
- ^ a b Mintz, Sidney (1986). Sweetness and Power: The Place of Sugar in Modern History. Penguin. ISBN 978-0-14-009233-2.
- ^ Lai, Walton (1993). Indentured labor, Caribbean sugar: Chinese and Indian migrants to the British West Indies, 1838–1918. ISBN 978-0-8018-7746-9.
- ^ Vertovik, Steven (1995). Cohen, Robin (ed.). The Cambridge survey of world migration. pp. 57–68. ISBN 978-0-521-44405-7.
- ^ Laurence, K (1994). A Question of Labour: Indentured Immigration Into Trinidad & British Guiana, 1875–1917. St Martin's Press. ISBN 978-0-312-12172-3.
- ^ "St. Lucia's Indian Arrival Day". Caribbean Repeating Islands. 2009-05-07. Archived from the original on 2017-04-24.
- ^ "Indian indentured labourers". The National Archives, Government of the United Kingdom. 2010. Archived from the original on 2011-12-12.
- ^ Marggraf (1747) "Experiences chimiques faites dans le dessein de tirer un veritable sucre de diverses plantes, qui croissent dans nos contrées" Archived 2016-06-24 at the Wayback Machine [Chemical experiments made with the intention of extracting real sugar from diverse plants that grow in our lands], Histoire de l'académie royale des sciences et belles-lettres de Berlin, pp. 79–90.
- ^ "Agribusiness Handbook: Sugar beet white sugar" (PDF). Food and Agriculture Organization, United Nations. 2009. Archived (PDF) from the original on 2015-09-05.
- ^ a b "Sugar: World Markets and Trade" (PDF). Office of Global Analysis, Foreign Agricultural Service, US Department of Agriculture. 4 November 2018. Retrieved 21 December 2018.
- ^ a b c d e Densie Webb (7 June 2017). "Is High-Fructose Corn Syrup Worse Than Regular Sugar?". Berkeley Wellness, University of California - Berkeley. Retrieved 19 September 2019.
- ^ a b c Parker-Pope, Tara (20 September 2010). "In Worries About Sweeteners, Think of All Sugars". New York Times. Retrieved 2 January 2018.
- ^ a b "High Fructose Corn Syrup: Questions and Answers". US Food and Drug Administration. 5 November 2014. Retrieved 2 January 2018.
- ^ "Top Sugarcane Producing Countries: Brazil outperforms its next 6 closest competitors combined". World Atlas. 25 April 2017. Retrieved 2 January 2018.
- ^ January 2010 Newsletter Archived 2010-09-24 at the Wayback Machine, IBS Treatment Center
- ^ Steindl, Roderick (2005). Hogarth, DM (ed.). Syrup Clarification for Plantation White Sugar to meet New Quality Standards (PDF). Proceedings of the XXV Congress of International Society of Sugar Cane Technologists. Guatemala, Guatemala City. pp. 106–16. Archived (PDF) from the original on 2013-08-10.
- ^ a b Sugar Crystal Challenge Archived 2013-05-08 at the Wayback Machine. IEEE
- ^ "castor, n.2." OED Online. Oxford University Press, June 2017. Web. 25 July 2017. It says castor is a misspelling that is now the preferred spelling.
- ^ Taubes, Gary. (April 13, 2011). Is Sugar Toxic? Archived 2017-07-07 at the Wayback Machine. The New York Times.
- ^ a b "Nutrition Facts for sugars, granulated [sucrose] per 100 g (USDA National Nutrient Database, SR-21)". Conde Nast. 2014. Archived from the original on 7 March 2015. Retrieved 6 March 2015.
- ^ Gray GM (1971). "Intestinal digestion and maldigestion of dietary carbohydrate". Annual Review of Medicine. 22: 391–404. doi:10.1146/annurev.me.22.020171.002135. PMID 4944426.
- ^ Kaneko J.J. (2008) "Carbohydrate metabolism and its diseases" Archived 2014-09-22 at the Wayback Machine, p. 46 in Kaneko J.J., Harvey J.W., Bruss M.L. (eds.) Clinical Biochemistry of Domestic Animals, San Diego, CA: Academic Press, ISBN 012370491X.
- ^ Malik, V. S.; Popkin, B. M.; Bray, G. A.; Despres, J.-P.; Willett, W. C.; Hu, F. B. (2010). "Sugar-sweetened beverages and risk of metabolic syndrome and type 2 diabetes: A meta-analysis". Diabetes Care. 33 (11): 2477–83. doi:10.2337/dc10-1079. PMC 2963518. PMID 20693348.
- ^ Malik, Vasanti S.; Pan, An; Willett, Walter C.; Hu, Frank B. (2013-10-01). "Sugar-sweetened beverages and weight gain in children and adults: a systematic review and meta-analysis". The American Journal of Clinical Nutrition. 98 (4): 1084–1102. doi:10.3945/ajcn.113.058362. ISSN 0002-9165. PMC 3778861. PMID 23966427.
- ^ "What causes tooth decay?". Animated-teeth.com. Archived from the original on 2010-02-09. Retrieved 2010-05-05.
- ^ Tooth Decay Archived 2014-10-25 at the Wayback Machine. Elmhurst.edu. Retrieved on 2011-11-18.
- ^ What causes tooth decay? Archived 2010-02-09 at the Wayback Machine. Animated-teeth.com. Retrieved on 2011-11-18.
- ^ Tanzer, JM (August 1979). "Essential dependence of smooth surface caries on, and augmentation of fissure caries by, sucrose and Streptococcus mutans infection". Infection and Immunity. 25 (2): 526–31. doi:10.1128/IAI.25.2.526-531.1979. PMC 443577. PMID 489122.
- ^ a b Darlington, W. (August 1979). Metabolism of sucrose by Stepococcus sanguis 804 (NCTC 10904) and its relevance to the oral environment (Ph.D Thesis). University of Glasgow.
- ^ Wolever, Thomas M. S. (2006). The Glycaemic Index: A Physiological Classification of Dietary Carbohydrate. CABI. p. 64. ISBN 9781845930523. Archived from the original on 2017-12-16.
- ^ a b Wolever, Thomas M. S. (2006). The Glycaemic Index: A Physiological Classification of Dietary Carbohydrate. CABI. p. 65. ISBN 9781845930523. Archived from the original on 2017-12-16.
- ^ a b Food and Nutrition Board, Institute of Medicine of the US National Academies (2005). Dietary reference intakes for energy, carbohydrate, fiber, fat, fatty acids, cholesterol, protein, and amino acids (macronutrients). National Academies Press. p. 323. Archived from the original on 2015-07-15.
- ^ Gout surge blamed on sweet drinks Archived 2009-08-16 at the Wayback Machine, BBC News, 1 February 2008
- ^ Magidenko, Leonid (2007-07-30). "Nutrients for Gout – good and bad". ABCVitaminsLife.com. Archived from the original on 2009-02-23. Retrieved 2010-05-05.CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
- ^ See Guideline: Sugars intake for adults and children. Geneva: World Health Organization; 2015 Archived 2015-08-17 at the Wayback Machine
- ^ The Great Sugar Debate: Is it Vegan? Archived 2009-09-19 at the Wayback Machine. Vegfamily.com. Retrieved on 2011-11-18.
- ^ a b Yacoubou, MS, Jeanne (2007). "Is Your Sugar Vegan? An Update on Sugar Processing Practices" (PDF). Vegetarian Journal. Baltimore, MD: The Vegetarian Resource Group. 26 (4): 16–20. Archived (PDF) from the original on 2008-04-09. Retrieved 2007-04-04.
- ^ EC – Export subsidies on sugar Archived 2009-04-10 at the Wayback Machine. (PDF). wto.org. Retrieved on 2011-11-18.
- ^ Agriculture – Sugar Archived 2009-08-22 at the Wayback Machine. Ec.europa.eu (2004-07-14). Retrieved on 2011-11-18.
- ^ The Fiji Communiqué on Sugar. ACP Group of States. Acpsec.org (2007-05-03). Retrieved on 2011-11-18.
- ^ International Sugar Trade Coalition Archived 2009-06-01 at the Wayback Machine. Sugarcoalition.org. Retrieved on 2011-11-18.
- ^ New York Times, October 18, 2007, Seeing Sugar’s Future in Fuel Archived 2017-07-07 at the Wayback Machine
- ^ New York Times, November 11, 2003, America’s Sugar Daddies Archived 2016-03-07 at the Wayback Machine
- ^ "Sugar Daddie$". Mother Jones. 1997-05-01. Archived from the original on 2008-12-02. Retrieved 2010-05-05.
- ^ Sugar Archived 2012-08-02 at archive.today. FLO (Fairtrade Labelling Organizations International)
- ^ European Commission – External Trade – Trade Issues Archived 2009-09-05 at the Wayback Machine. Ec.europa.eu (2010-05-06). Retrieved on 2011-11-18.
- ^ Sugar Association Archived 2009-08-31 at the Wayback Machine. Sugar.org. Retrieved on 2011-11-18.
дальнейшее чтение
- Yudkin, J.; Edelman, J.; Hough, L. (1973). Sugar: Chemical, Biological and Nutritional Aspects of Sucrose. Butterworth. ISBN 978-0-408-70172-3.
Внешние ссылки
- 3D images of sucrose
- CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards