Мальтоза, свойства, получение и применение

Мальтоза, свойства, получение и применение.

 

 

Мальтоза – дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов – остатков D-глюкозы, имеющий формулу C₁₂H₂₂O₁₁.

 

Мальтоза, формула, молекула, строение, вещество

Физические свойства мальтозы

Химические свойства мальтозы. Химические реакции (уравнения) мальтозы

Получение и производство мальтозы

Применение мальтозы

 

Мальтоза, формула, молекула, строение, вещество:

Мальтоза (от англ. malt – «солод») – дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух остатков D-глюкозы, имеющий формулу C₁₂H₂₂O₁₁.

Мальтоза – восстанавливающий дисахарид.

В быту мальтоза именуется солодовым сахаром.

Мальтоза является весьма распространённым в природе дисахаридом и углеводом. Она встречается во многих плодах. Особенно велико содержание мальтозы в томатах, плесневых грибах, дрожжах, проросших зернах ячменя, ржи, проса, риса, овеса, кукурузы, пшеницы и других зерновых, апельсинах, мёде, а также в пыльце и нектаре ряда растений.

Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, полимеры моносахаридов (гликаны). Молекулы полисахаридов представляют собой длинные линейные или разветвлённые цепочки моносахаридных остатков, соединённых гликозидной связью. Олигосахариды – это углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков. Дисахариды – углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под влиянием ферментов подвергаются гидролизу, расщепляясь на две молекулы моносахаридов. Мальтоза расщепляется на два остатка D-глюкозы.

Химическая формула мальтозы C₁₂H₂₂O₁₁.

Аналогичную общую химическую формулу имеют и другие дисахариды: лактоза, состоящая из остатков глюкозы и галактозы, и сахароза, состоящая из остатков α-глюкозы и β-фруктозы.

Строение молекулы мальтозы, структурная формула мальтозы:

Рис. 1. α-мальтоза

Рис. 2. β-мальтоза

Рис. 3. Открытая форма мальтозы

Рис. 4. Изомальтоза

Молекула мальтозы может существовать в циклической и линейной – открытой цепной (ациклической) формах.

Молекула α-мальтозы (циклическая форма) образована из двух остатков моносахаридов – α-глюкозы и α-глюкозы, соединённых между собой атомом кислорода и связанных друг с другом (1→4)-гликозидной связью.

Молекула β-мальтозы (циклическая форма) образована из двух остатков моносахаридов – α-глюкозы и β-глюкозы, соединённых между собой атомом кислорода и связанных друг с другом (1→4)-гликозидной связью.

Молекула открытой формы мальтозы образована из двух остатков моносахаридов – α-глюкозы и D-глюкозы.

Встречается также изомер мальтозы – изомальтоза. Изомальтоза похожа на обычную мальтозу, но остатки глюкозы в ней соединены не (1→4)-гликозидной связью, (1→6)-гликозидной связью.

Систематическое химическое наименование мальтозы:

• 4-О-α-D-глюкопиранозил-D-глюкоза (для открытой формы мальтозы).
• (2R,3R,4S,5R,6R)-5-[(2R,3R,4S,5R,6R)-2,3,4-тригидрокси-6-(гидроксиметил)оксанил]окси-6-(гидроксиметил)оксан-2,3,4-триол, α-​D-​глюкопиранозил-​​(1-​4)​-​α-​D-​глюкопираноза ​(для α-​мальтозы).
• (2S,3R,4S,5R,6R)-5-[(2R,3R,4S,5R,6R)-2,3,4-тригидрокси-6-(гидроксиметил)оксанил]окси-6-(гидроксиметил)оксан-2,3,4-триол, α-​D-​глюкопиранозил-​​(1-​4)​-​β-​D-​глюкопираноза ​(для β-​мальтозы)​

По внешнему виду мальтоза представляет собой белое кристаллическое вещество, со сладким вкусом, без запаха. Солодовый сахар имеет менее выраженный вкус и приторность, чем свекольный или тростниковый сахар.

Мальтоза очень хорошо растворяется в воде. Растворимость в воде составляет 48,19 г/100 г воды (при 30 °C).

Мальтоза, попадая в пищеварительный тракт, под действием ферментов под действием фермента мальтазы, содержащемся в пищеварительном соке, быстро гидролизуется на глюкозу, после чего всасывается и попадает в кровь.

Температура плавления α-мальтозы 108 °C,  β-​мальтозы – 160-165 °C.

Мальтоза является источником энергии для организма человека и животных.

 

Физические свойства мальтозы:

Наименование параметра:	Значение:
Цвет	белый, бесцветный
Запах	без запаха
Вкус	сладкий
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)	твердое кристаллическое вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3	1,54
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3	1540
Температура разложения, °C	—
Температура плавления α-мальтозы, °C	108
Температура плавления β-мальтозы, °C	160-165
Температура кипения, °C	—
Молярная масса мальтозы, г/моль	342,296

 

Химические свойства мальтозы. Химические реакции (уравнения) мальтозы:

Основные химические реакции мальтозы следующие:

1. реакция мальтозы с водой (гидролиз мальтозы):

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → С₆Н₁₂O₆ + С₆Н₁₂O₆ (t^о, kat = H₂SO₄, HCl).

При гидролизе (при нагревании в присутствии ионов водорода) мальтоза расщепляется на составляющие ее моносахариды – остатки глюкозы за счёт разрыва гликозидных связей между ними.

Аналогичная реакция происходит в кишечнике у живых организмов при попадании в него мальтозы. В кишечнике мальтоза под действием ферментов быстро гидролизуется на две молекулы глюкозы.

2. качественная реакция на мальтозу (реакция мальтозы с гидроксидом меди): 

С₁₂Н₂₂О₁₁ + 4Cu(OH)₂ → 2CH₂OH(CHOH)₄-COOH + 2Cu₂O + 3H₂O.

В молекуле мальтозы имеется несколько гидроксильных групп. Для подтверждения их наличия используют реакцию с гидроксидами металлов, например, с гидроксидом меди, имеющим голубой цвет. Для этого к раствору мальтозы добавляют гидроксид меди. В результате образуются среди прочего оксид меди (I) и вода, а раствор окрашивается из голубого цвета в красный цвет, т.к. оксид меди (I) обладает красным цветом.

3. качественная реакция на лактозу – реакция «серебряного зеркала» (реакция лактозы с аммиачным раствором оксида серебра): 

C₁₂H₂₂O₁₁ + Ag₂O (в аммиачном растворе (NH₃)) → C₁₂H₂₂O₁₂ + 2Ag.

В молекуле мальтозы имеется несколько гидроксильных групп. Для подтверждения их наличия используют реакцию «серебряного зеркала». Для этого к аммиачному раствору оксида серебра добавляют мальтозу. В результате реакции образуется среди прочего чистое серебро. Если реакция проводится в сосуде с чистыми и гладкими стенками, то серебро осаждается на них в виде тонкой плёнки, образуя зеркальную поверхность. При наличии малейших загрязнений серебро выделяется в виде серого рыхлого осадка.

 

Получение и производство мальтозы:

Мальтоза образуется в результате частичного гидролиза крахмала ((C₆H₁₀O₅)_n).

Крахмал подвергается гидролизу под действием ферментов или при нагревании с кислотами.

(C₆H₁₀O₅)_n + nН₂О → nС₆Н₁₂O₆ (t^о, kat = H₂SO₄).

Гидролиз крахмала протекает ступенчато. Из крахмала сначала образуется декстрин ((C₆H₁₀O₅)_n), который гидролизуется до мальтозы (C₁₂H₂₂O₁₁). А затем в результате гидролиза мальтозы образуется глюкоза (С₆Н₁₂O₆).

Аналогичная реакция происходит во рту, желудке и кишечнике у живых организмов при попадании в него крахмала. В желудке и кишечнике крахмал под действием ферментов окончательно гидролизуется на глюкозу.

В организме человека и животных содержится гликоген, являющийся животным аналогом крахмала. Гликоген под действием ферментов и кислот также расщепляется в начале на декстрин, а потом – на мальтозу, а затем – на глюкозу.

 

Применение мальтозы:

– для приготовления различных продуктов питания: диетических продуктов и детского питания (молочных смесей, фруктового пюре и пр.),

– в кондитерской промышленности при изготовлении сладких сиропов,

– для приготовления ячменной патоки, которая используется в винокурении и пивоварении, а также для добавления в хлебобулочные изделия, соки, мороженое и пр.

 

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com.