Сахар из крахмала
В предыдущих статьях было рассказано о различных применениях кукурузного крахмала, и о той пользе, которую он приносит людям. И все же о главном мы еще не сказали. Дело в том, что самое важное и ценное использование крахмала заключается в его химической переработке и превращении в... виноградный сахар.
Вернемся, однако, к превращению крахмала. Достойно удивления, что открытие этого превращения, ставшее научной.основой всей современной крахмало-паточной промышленности, произошло в некотором роде случайно, во всяком случае вне какой-бы то ни было связи с целью получить сахар из крахмала.
Открытие патоки
Произошло это в Петербурге два столетия тому назад - в 1811 г. В истории науки и техники нередко бывает так, что поиски и открытия в какой-нибудь одной области науки неожиданно проявляются и получают практическое значение в совершенно другой области, весьма далекой от первоначального объекта исследования.
Так случилось и на этот раз. Директор главной петербургской аптеки К. С. Кирхгоф, занимаясь опытами по производству фарфора, стал искать дешевый и доступный заменитель аравийской камеди. Перепробовав несколько различных веществ, Кирхгоф остановился на крахмале.
Разбавив крахмал водой, добавив серной кислоты и нагрев эту смесь, он получил густую вязкую массу, похожую на камедь. Кирхгоф был химик. Какой же химик удержится от соблазна попробовать на вкус добытое им новое вещество? Попробовал новое вещество и Кирхгоф.
Оказалось, что полученная им искусственная камедь обладает ясно выраженным сладким вкусом. Кирхгоф сразу сообразил, что, по-видимому, часть крахмала перешла в сахар, но химизма этого перехода, равно как и роли серной кислоты в этом процессе, он объяснить тогда, конечно, не смог.
За свое открытие Кирхгоф был удостоен звания действительного члена Петербургской Академии наук, а само открытие очень скоро (буквально через год) получило повсеместное практическое признание.
Крупнейший американский специалист по крахмалу Ральф Керр одну из глав своей монографии «Химия и технология крахмала» начинает такими словами: «Открытие, что сахароподобные вещества из крахмала можно получить при его обработке кислотой, принадлежит русскому химику Кирхгофу». Как видим, полное и бесспорное признание! В чем же суть открытия Кирхгофа? Какой процесс происходит при нагревании крахмала с минеральной кислотой?
Патока - сахар из крахмала
Зная строение молекулы крахмала, на эти вопросы можно вкратце ответить так. В присутствии кислоты как катализатора (т. е. ускорителя реакции) происходит разрыв полимерных цепочек крахмала с присоединением молекулы воды к каждому звену.
Выражаясь языком химии, происходит гидролиз крахмала, то есть разложение, распад с присоединением воды. Схематически этот процесс можно себе представить так.
Сначала крахмал превращается в декстрины, затем из декстринов образуется сложный (двойной) сахар - мальтоза, а уже в результате расщепления мальтозы получается две молекулы глюкозы.
Вот и весь путь от крахмала до глюкозы! Если процесс гидролиза не идет до конца, получают смесь всех трех продуктов - декстринов, мальтозы, глюкозы. Эту смесь, растворенную в небольшом количестве воды, принято называть патокой, это и есть именно тот сахар из крахмала. Патока широко применяется в кондитерской промышленности- без нее нельзя сварить карамель и помаду, приготовить варенье.
Роль патоки заключается прежде всего в том, что она препятствует кристаллизации свекловичного сахара. Вот почему монпансье и леденцы прозрачны, а варенье, сваренное с применением патоки, не засахаривается. Но патока вместе с тем обладает и высокой питательной ценностью и нежным приятным вкусом.
Она как бы смягчает слишком острый приторный вкус свекловичного сахара (сахарозы). Разные сахара обладают разной сладостью. Если четыре наиболее распространенных сахара (сахарозу, мальтозу, фруктозу и глюкозу) расположить по степени убывающей сладости, то получится такой ряд: фруктоза- сахароза - глюкоза - мальтоза.
По отношению к сладости сахарозы сладость глюкозы принимается равной примерно 0,6.