Дисахариды

Дисахариды. углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под влиянием ферментов подвергаются гидролизу, расщепляясь на две молекулы моносахаридов.

Свекловичный, или тростниковый, сахар 9сахароза, С12Н22О11 важнейший из дисахаридов. Получается из сахарной свеклы в ней содержится до 28 сахарозы от сухого вещества или из сахарного тростника откуда и происходит название содержится также в соке березы, клена и некоторых фруктов. Сахароза ценнейший пищевой продукт. При гидролизе она распадается с образованием молекулы глюкозы и молекулы фруктозы образующая смесь этих моносахаридов называется инвертным сахаром С12Н22О11 Н2О С6Н12О6 С6Н12О6 сахароза глюкоза фруктоза Полисахариды . эти углеводы во многом отличаются от моно- и дисахаридов не имеют сладкого вкуса, в большинстве не растворимы в воде они представляют собой сложные высокомолекулярные соединения, которые под каталитическим влиянием кислот или ферментов подвергаются гидролизу с образованием более простых полисахаридов, затем дисахаридов и, в конечном итоге, множества сотен и тысяч молекул моносахаридов.

Важнейшие представители полисахаридов крахмал и целлюлоза клетчатка.

Их молекулы построены на звеньях С6Н10О5 являющихся остатками шестичленных цикличных форм молекул глюкозы, потерявших молекулу воды поэтому состав и крахмала, и целлюлозы выражается общей формулой С6Н10О5 х. Различие же в свойствах этих полисахаридов обусловлено пространственной изомерией образующих их моносахаридных молекул крахмал построен из звеньев б а целлюлоза в-формы глюкозы. Крахмал - С6Н10О5 х - белый под микроскопом зернистый порошок, нерастворимый в холодной воде в горячей набухает, образую коллоидный раствор крахмальный клейстер с раствором йода дает синее окрашивание характерная реакция.

Молекулы крахмала неоднородны по величине значение х в них колеблется от сотен до 1000-5000 и более. В технике превращения крахмала в глюкозу процесс осахаривания осуществляется путем кипячения его в течении нескольких часов с разбавленной серной кислотой каталитическое влияние серной кислоты на осахаривание крахмала было обнаружено в 1811 г. русским ученым К.С.Кирхгофом. чтобы из полученного раствора удалить серную кислоту, к нему прибавляют мел, образующий с серной кислотой нерастворимый сульфат кальция.

Последний отфильтровывают и раствор упаривают. Получается густая сладкая масса, так называемая крахмальная патока, содержащая, кроме глюкозы, значительное количество других продуктов гидролиза крахмала. Патока применяется для приготовления кондитерских изделий и для различных технических целей.

Если требуется получить чистую глюкозу, то кипячение крахмала ведут дольше, чем достигается более полное превращение его в глюкозу. Полученный после нейтрализации и фильтрования раствор сгущают, пока из него не начнут выпадать кристаллы глюкозы. При нагревании сухого крахмала до 200-250 С происходит частичное разложение его и получается смесь менее сложных, чем крахмал, полисахаридов, называемая декстрином. Декстрин применяется для отделки тканей и изготовление клея. Превращением крахмала в декстрин объясняется образование блестящей корки на печеном хлебе, а также блеск накрахмаленного белья.

Целлюлоза, или клетчатка, С6Н10О5 х волокнистое вещество, главная составная часть оболочек растительных клеток. Величина х в молекулах целлюлозы обычно составляет около 3000, но может достигать 6000-12000. Наиболее чистая природная целлюлоза хлопковое волокно содержит 85-90 целлюлозы. В древесине хвойных деревьев целлюлозы содержится около 50 в состав древесины на ряду с целлюлозой входят ее спутники, среди них важнейшими являются лигнин природный полимер, построенный из нескольких ароматических кислородосодержащих соединений ряда бензола, и гемицеддюдозы родственные целлюлозе полисахариды. Значение целлюлозы очень велико.

Достаточно указать, что огромное значение хлопкового волокна идет для выработки хлопчатобумажных тканей. Из целлюлозы получают бумагу и картон, а путем химической переработки целый ряд разнообразных продуктов искусственное волокно, пластические массы, лаки, бездымный порох, этиловый спирт и др. Наиболее распространенный промышленный способ выделения целлюлозы из древесины заключается в обработке измельченной древесины при повышенных температуре и давлении раствором гидросульфита кальция СаНSО32. При этом древесина разрушается, содержащийся в ней лигнин переходит в раствор, целлюлоза же остается в неизмененном виде. Затем целлюлозу отделяют от раствора, промывают водой, сушат и направляют на дальнейшую переработку.

Целлюлозу, полученную описанным выше способом, часто называют сульфитной целлюлозой.

Целлюлоза не растворяется в воде, диэтиловом эфире и этиловом спирте, она не расщепляется под влиянием разбавленных кислот, устойчива к действию щелочей и слабых окислителей. При обработке на холоду концентрированной серной кислотой целлюлоза растворяется в ней, образуя вязкий раствор. Если этот раствор вылить в избыток воды, выделяется белый хлопьевидный продукт, так называемый амилоид, представляющий собой частично гидролизованную целлюлозу.

Он сходен с крахмалом по реакции с йодом синее окрашивание целлюлоза не дает этой реакции. Если не проклеенную бумагу опустить на короткое время в концентрированную серную кислоту и затем сейчас же промыть, то образующийся амилоид склеивает волокна бумаги, делая ее более плотной и прочной. Так изготавливается пергаментная бумага. При продолжительном действии на целлюлозу концентрированных растворов минеральных кислот она при нагревании подвергается гидролизу, конечным продуктом которого является глюкоза.

В молекулах целлюлозы содержатся спиртовые гидроксильные группы в каждом остатке глюкозы таких групп три и формулу целлюлозы можно представить так С6Н7О2ОН3х. Поэтому из нее могут быть получены простые и сложные эфиры. Сложные эфиры целлюлозы и азотной кислоты нитраты целлюлозы нитроцеллюлоза могут иметь состав С6Н7О2ОН2ОNO2х, С6Н7О2ОНОNO22х и С6Н7О2ОNO23х. Они идут на изготовление бездымного пороха пироксилина, целлулоида, нитролаков и т.д. Из уксуснокислых эфиров целлюлозы ацетаты целлюлозы, или ацетилцеллюлоза, например С6Н7О2ОСОСН33х, изготовляют негорючую фото- и кинопленку, различные прозрачные пластические массы и лаки. Большое промышленное значение имеет химическая переработка целлюлозы в искусственное волокно.

Производство искусственного волокна из целлюлозы осуществляется тремя способами вискозным, ацетатным и медноаммиачным. Для получения волокна по вискозному способу целлюлозу обрабатывают едким натром, а затем сероуглеродом.

Образующуюся оранжевую массу, называемую ксантогенатом, растворяют в слабом растворе слабого натра, получая так называемую вискозу. Последнюю продавливают через специальные колпачки с мельчайшими отверстиями фильеры в осадительную ванну, содержащую водный раствор серной кислоты. При взаимодействии с серной кислотой щелочь нейтрализуется, и вискоза разлагается, расщепляя сероуглерод и образую блестящие нити несколько измененной по составу целлюлозы. Эти нити представляют собой вискозное волокно.

При получении по ацетатному способу раствор ацетата целлюлозы в ацетоне продавливается через фильеры навстречу теплому воздуху.ацетон испаряется и струйки раствора превращаются в тончайшие нити ацетатное волокно. Менее распространенным является медноаммиачный способ, при котором используется характерное свойство целлюлозы ее способности растворяться в аммиачном растворе оксида меди II CuNН34ОН2 реактив Швейцера. Из этого раствора действием кислот вновь выделяют целлюлозу.

Нити волокна получают продавливанием медноаммиачного раствора сквозь фильеры в осадительную ванну с раствором кислоты. Рассмотрим получение этилового спирта с помощью моно- и полисахаридов. Этиловый винный спирт, или этанол, СН3СН2ОН темп. кип. 78,4 С одно из важнейших исходных веществ в современной промышленности органического синтеза. Для получения его издавна пользуются различными сахаристыми веществами, например виноградным сахаром или глюкозой, которая путем брожения, вызываемого действием ферментов, вырабатываемых дрожжевыми грибками, превращается в этиловый спирт.

Реакция протекает согласно схеме С6Н12О6 2 С2Н5ОН 2 СО2 глюкоза этиловый спирт Глюкоза в свободном виде содержится, например, в виноградном соке, при брожении которого получается виноградное вино с содержанием спирта от 8 до 16 . Исходным продуктом для получения спирта может служить полисахарид крахмал, содержащийся, например, в клубнях картофеля, зернах ржи, пшеницы, кукурузы. Для превращения в сахарные вещества глюкозу крахмал предварительно подзаваривают горячей водой и по охлаждении добавляют солод проросшие, а затем просушенные и растертые с водой зерна ячменя.

В солоде содержится диастаз сложная смесь ферментов, действующих на процесс осахаривания крахмала каталитически. По окончании осахаривания к полученной жидкости прибавляют дрожжи, под действием фермента которых зимазы образуется спирт. Его отгоняют и затем очищают повторной перегонкой. В настоящее время осазариванию подвергают только другой полисахарид целлюлозу клетчатку, образубщую главную массу древесины.

Для этого целлюлозу, подвергают гидролизу в присутствии кислот например, древесные опилки при 150-170 С обрабатывают 0,1-5 серной кислотой под давлением 0,7 1,5 Мпа. Полученный таким образом продукт также содержит глюкозу и сбраживается на спирт при помощи дрожжей гидролизный спирт.