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
Химические свойства мальтозы. Химические реакции (уравнения) мальтозы
Получение и производство 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 (tо, 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 (tо, 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.