Glukoza na grčkom znači "slatko". U prirodi se nalazi u velikim količinama u sokovima bobičastog voća i voća, uključujući i sok od grožđa, zbog čega ga popularno nazivaju "vinskim šećerom".
Povijest otkrića
Glukozu je početkom 19. stoljeća otkrio engleski liječnik, kemičar i filozof William Prout. Ova je tvar postala nadaleko poznata nakon što ju je Henri Braccono izvukao iz piljevine 1819.
Fizička svojstva
Glukoza je bezbojni kristalni prah slatkog okusa. Vrlo je topiv u vodi, koncentriranoj sumpornoj kiselini, cink kloridu i Schweitzerovom reagensu.
Struktura molekule
Kao i svi monosaharidi, glukoza je heterofunkcionalni spoj (molekula sadrži nekoliko hidroksilnih i jednu karboksilnu skupinu). U slučaju glukoze, karboksilna skupina je aldehid.
Opća formula glukoze je C6H12O6. Molekule ove tvari imaju cikličku strukturu i dva prostorna izomera alfa i beta oblika. U čvrstom stanju, gotovo100% dominantni alfa oblik. U otopini, beta oblik je stabilniji (zauzima približno 60%). Glukoza je krajnji proizvod hidrolize svih poli- i disaharida, odnosno proizvodnja glukoze se u velikoj većini slučajeva događa na ovaj način.
Dobivanje tvari
U prirodi, glukoza nastaje u biljkama kao rezultat fotosinteze. Razmotrite industrijske i laboratorijske metode za dobivanje glukoze. U laboratoriju je ova tvar rezultat kondenzacije aldola. U industriji je najčešći način dobivanja glukoze iz škroba.
Škrob je polisaharid čiji su monodijelovi molekule glukoze. Odnosno, da bi se dobio, potrebno je polisaharid razgraditi na monodijelove. Kako se ovaj proces provodi?
Dobivanje glukoze iz škroba počinje činjenicom da se škrob stavi u posudu s vodom i pomiješa (škrobno mlijeko). Zakuhajte drugu posudu vode. Vrijedi napomenuti da kipuća voda treba biti dvostruko veća od škrobnog mlijeka. Da bi se reakcija za proizvodnju glukoze završila, potreban je katalizator. U ovom slučaju, to je klorovodična ili sumporna kiselina. Izračunata količina se dodaje u posudu kipuće vode. Zatim se polako ulijeva škrobno mlijeko. Pri tome je vrlo važno da ne dobijete pastu, ako se ipak stvori, treba nastaviti kuhati dok potpuno ne nestane. U prosjeku, kuhanje traje sat i pol. Kako bismo bili sigurni da je škrob potpuno hidroliziran, potrebno je provesti kvalitativnu analizureakcija. Odabranom uzorku se dodaje jod. Ako tekućina postane plave boje, tada hidroliza nije završena, ali ako postane smeđa ili crveno-smeđa, tada u otopini više nema škroba. Ali ova otopina ne sadrži samo glukozu, već je dobivena uz pomoć katalizatora, što znači da kiselina također ima mjesto. Kako ukloniti kiselinu? Odgovor je jednostavan: neutralizacijom čistom kredom i fino drobljenim porculanom.
Neutralizacija se testira lakmus papirom. Dobivena otopina se zatim filtrira. Točka je mala: dobivenu bezbojnu tekućinu treba ispariti. Formirani kristali su naš krajnji rezultat. Sada razmislite o dobivanju glukoze iz škroba (reakcija).
Kemijska suština procesa
Ova jednadžba za dobivanje glukoze prikazana je prije međuproizvoda - m altoze. M altoza je disaharid koji se sastoji od dvije molekule glukoze. Jasno se vidi da su metode dobivanja glukoze iz škroba i iz m altoze iste. To jest, u nastavku reakcije možemo staviti sljedeću jednadžbu.
U zaključku, vrijedi sažeti potrebne uvjete za uspješnu proizvodnju glukoze iz škroba.
Potrebni uvjeti
- katalizator (klorovodična ili sumporna kiselina);
- temperatura (najmanje 100 stupnjeva);
- pritisak (atmosferski je dovoljan, ali povećanje tlaka ubrzava proces).
Ova metoda je najjednostavnija, s visokim prinosom konačnog proizvoda i minimalnim troškovima energije. Alinije jedini. Glukoza se također dobiva iz celuloze.
Proizvedeno od celuloze
Suština procesa gotovo u potpunosti odgovara prethodnoj reakciji.
Dana je priprema glukoze (formule) iz celuloze. Zapravo, ovaj proces je mnogo kompliciraniji i energetski intenzivniji. Dakle, proizvod koji ulazi u reakciju je otpad drvnoprerađivačke industrije, zdrobljen na frakciju, čija je veličina čestica 1,1 - 1,6 mm. Ovaj proizvod se prvo obrađuje octenom kiselinom, zatim vodikovim peroksidom, zatim sumpornom kiselinom na temperaturi od najmanje 110 stupnjeva i hidromodulu od 5. Trajanje ovog procesa je 3-5 sati. Zatim se dva sata odvija hidroliza sa sumpornom kiselinom na sobnoj temperaturi i hidromodulu 4-5. Nakon toga slijedi razrjeđivanje s vodom i inverzija oko sat i pol.
Metode kvantifikacije
Razmotrivši sve načine dobivanja glukoze, trebali biste proučiti metode njezina kvantitativnog određivanja. Postoje situacije kada u tehnološkom procesu treba sudjelovati samo otopina koja sadrži glukozu, odnosno proces isparavanja tekućine do dobivanja kristala je suvišan. Tada se postavlja pitanje, kako odrediti kolika je koncentracija dane tvari u otopini. Rezultirajuća količina glukoze u otopini određena je spektrofotometrijskim, polarimetrijskim i kromatografskim metodama. Postoji i specifičnija metoda određivanja - enzimska (koristeći enzim glukozidazu). U ovom slučaju, izračun je već proizvod djelovanja ovogaenzim.
Upotreba glukoze
U medicini se glukoza koristi za trovanje (ovo može biti i trovanje hranom i infekcija). U tom slučaju, otopina glukoze se primjenjuje intravenozno pomoću kapaljke. To znači da je u farmaciji glukoza univerzalni antioksidans. Također, ova tvar igra važnu ulogu u otkrivanju i dijagnostici dijabetes melitusa. Ovdje glukoza djeluje kao test stresa.
U prehrambenoj industriji i kuhanju glukoza zauzima vrlo važno mjesto. Zasebno treba navesti ulogu glukoze u proizvodnji vina, piva i mjesečine. Govorimo o takvoj metodi kao što je proizvodnja etanola fermentacijom glukoze. Razmotrimo ovaj proces detaljno.
Dobijanje alkohola
Tehnologija dobivanja alkohola ima dvije faze: fermentaciju i destilaciju. Fermentacija se, pak, provodi uz pomoć bakterija. U biotehnologiji se već dugo uzgajaju kulture mikroorganizama koje vam omogućuju da dobijete maksimalan prinos alkohola uz minimalno utrošeno vrijeme. U svakodnevnom životu, obični stolni kvasac može se koristiti kao pomoćnik reakcije.
Prije svega, glukoza se otapa u vodi. Korišteni mikroorganizmi se razrijede u drugoj posudi. Nadalje, dobivene tekućine se miješaju, protresu i stavljaju u posudu s cijevi za odvod plina. Ova cijev je spojena na drugu (u obliku slova U). U sredinu druge cijevi ulijeva se vapnena voda. Kraj cijevi je zatvoren gumenim čepom sa šupljom staklenom šipkom, koja ima uvučeni kraj.
Ovospremnik se stavlja u termostat na temperaturi od 25-27 stupnjeva četiri dana. U epruveti s vapnenom vodom primijetit će se zamućenost, što ukazuje da je s njom reagirao ugljični dioksid. Čim se ugljični dioksid prestane oslobađati, fermentacija se može smatrati završenom. Slijedi korak destilacije. Laboratorij koristi refluks kondenzatore za destilaciju alkohola - uređaje u kojima hladna voda prolazi duž vanjske stijenke, čime se nastali plin hladi i vraća u tekućinu.
U ovoj fazi, tekućina u našem spremniku treba biti zagrijana na 85-90 stupnjeva. Tako će alkohol ispariti, ali voda neće biti dovedena do ključanja.
Mehanizam za proizvodnju alkohola
Razmotrimo proizvodnju alkohola iz glukoze u jednadžbi reakcije: S6N12O6=2S2N5ON + 2SO2.
Dakle, može se primijetiti da je mehanizam za dobivanje etanola iz glukoze vrlo jednostavan. Štoviše, čovječanstvu je poznat već dugi niz stoljeća i doveden gotovo do savršenstva.
Važnost glukoze u ljudskom životu
Dakle, imajući određeno razumijevanje ove tvari, njezinih fizičkih i kemijskih svojstava, upotrebe u raznim industrijama, možemo zaključiti što je glukoza. Dobivanje iz polisaharida već daje razumijevanje da je glukoza, kao glavna komponenta svih šećera, neophodan izvor energije za ljude. Kao rezultat metabolizma, iz ove tvari nastaje adenozin trifosforna kiselina, koja se pretvara u jedinicu energije.
Ali ne ide sva glukoza koja uđe u ljudsko tijelo za obnavljanje energije. U budnom stanju čovjek samo 50 posto primljene glukoze pretvara u ATP. Ostatak se pretvara u glikogen i pohranjuje u jetri. Glikogen se s vremenom razgrađuje, čime se regulira razina šećera u krvi. Kvantitativno, sadržaj ove tvari u tijelu izravan je pokazatelj njegovog zdravlja. Hormonski rad svih sustava ovisi o količini šećera u krvi. Stoga je vrijedno zapamtiti da prekomjerna upotreba ove tvari može dovesti do ozbiljnih posljedica.
Glukoza je na prvi pogled jednostavna i razumljiva tvar. Čak i s gledišta kemije, njegove molekule imaju prilično jednostavnu strukturu, a kemijska svojstva su jasna i poznata u svakodnevnom životu. No, unatoč tome, glukoza je od velike važnosti kako za samu osobu tako i za sve sfere njenog života.
