Sacharóza

Rozbalit box

Obsah boxu

Sacharóza (též sukróza, systematickým názvem β-D-fruktofuranosyl-α-D-glukopyranosid) je nejběžnější disacharid, v běžné řeči označovaný jako cukr. Jedná se o bílou krystalickou látku sladké chuti, která je v přírodě velmi rozšířená. Vyskytuje se ve většině rostlin, především v cukrové třtině a cukrové řepě, z nichž se průmyslově vyrábí. Sacharóza je klíčovou součástí lidské výživy jako zdroj energie, ale její nadměrná konzumace je spojována s řadou zdravotních problémů.

Molekula sacharózy se skládá ze dvou spojených monosacharidových jednotek: glukózy a fruktózy. Tyto dvě jednotky jsou spojeny glykosidickou vazbou mezi prvním uhlíkem glukózy a druhým uhlíkem fruktózy.

📜 Historie

Historie cukru je úzce spjata s historií lidstva, obchodu a kolonialismu.

🌏 Původ a šíření

Původní domovinou cukrové třtiny je pravděpodobně Nová Guinea, odkud se rozšířila do jihovýchodní Asie a Indie. První zmínky o krystalickém cukru pocházejí z Indie kolem roku 500 n. l. Technologie výroby cukru se odtud šířila do Persie, kde byla dále zdokonalena. S arabskou expanzí se pěstování třtiny a výroba cukru dostaly do Středomoří, na Kypr, Sicílii a do Španělska.

Pro Evropu byl cukr po dlouhou dobu luxusním zbožím, označovaným jako "bílé zlato", a používal se spíše jako lék a koření než jako běžné sladidlo. Změna nastala s křížovými výpravami, kdy se Evropané s cukrem více seznámili.

殖 Koloniální éra a otroctví

Zlomovým bodem bylo objevení Ameriky Kryštofem Kolumbem. Evropané zjistili, že karibské ostrovy a Brazílie mají ideální podmínky pro pěstování cukrové třtiny. To vedlo k masivnímu zakládání plantáží, které byly závislé na otrocké práci. Miliony afrických otroků byly dovezeny do Karibiku a Jižní Ameriky, aby pracovali v nelidských podmínkách na cukrových plantážích. Obchod s cukrem, otroky a rumem tvořil tzv. Trojúhelníkový obchod mezi Evropou, Afrikou a Amerikou a byl zdrojem obrovského bohatství pro evropské mocnosti.

🌿 Cukrová řepa jako alternativa

Závislost Evropy na dovozu třtinového cukru z kolonií se stala strategickým problémem. V roce 1747 německý chemik Andreas Sigismund Marggraf objevil, že cukr obsažený v cukrové řepě je identický se sacharózou z cukrové třtiny. Jeho žák Franz Karl Achard pak vyvinul technologii pro průmyslovou extrakci. Masivní rozvoj pěstování cukrové řepy a výstavba cukrovarů v Evropě nastaly během napoleonských válek na počátku 19. století, kdy kontinentální blokáda znemožnila dovoz třtinového cukru z britských kolonií. Od té doby je cukrová řepa hlavním zdrojem cukru v mírném pásu, včetně Česka.

🧪 Chemické a fyzikální vlastnosti

🔬 Struktura

Sacharóza je disacharid tvořený molekulou α-D-glukopyranózy a β-D-fruktofuranózy. Jsou spojeny α(1→2)β glykosidickou vazbou. Tato vazba je unikátní v tom, že spojuje anomerní (poloacetalový) uhlík glukózy s anomerním (poloketalovým) uhlíkem fruktózy. Důsledkem tohoto spojení je, že sacharóza nemá žádný volný poloacetalový hydroxyl, a proto patří mezi tzv. neredukující cukry. To znamená, že nedává pozitivní reakci s Fehlingovým nebo Tollensovým činidlem.

💧 Fyzikální vlastnosti

• Vzhled: Bílá krystalická látka bez zápachu.
• Chuť: Výrazně sladká, slouží jako etalon pro stanovení sladkosti (sladivost = 1).
• Rozpustnost: Velmi dobře rozpustná ve vodě (cca 2 kg na 1 litr vody při 20 °C), rozpustnost s teplotou stoupá. Je málo rozpustná v ethanolu.
• Teplota tání: Nemá přesnou teplotu tání. Při zahřívání nad 186 °C se rozkládá za vzniku karamelu.
• Optická aktivita: Je opticky aktivní, stáčí rovinu polarizovaného světla doprava (je pravotočivá), proto se označuje jako dextróza.

🔥 Chemické reakce

Hydrolýza (Inverze)

Nejdůležitější reakcí sacharózy je její hydrolýza, při které se štěpí glykosidická vazba a vzniká ekvimolární směs glukózy a fruktózy. Tuto reakci lze provést zahřátím v kyselém prostředí nebo pomocí enzymu invertáza (sacharáza).

C₁₂H₂₂O₁₁ (sacharóza) + H₂O → C₆H₁₂O₆ (glukóza) + C₆H₁₂O₆ (fruktóza)

Vzniklá směs se nazývá invertní cukr. Název "inverze" pochází ze změny optické otáčivosti. Zatímco samotná sacharóza je pravotočivá, vzniklý invertní cukr je levotočivý, protože fruktóza je silněji levotočivá, než je glukóza pravotočivá. Invertní cukr je sladší než sacharóza a hůře krystalizuje. Toho se využívá v potravinářství při výrobě cukrovinek a sirupů, aby se zabránilo krystalizaci (cukernatění). Med je příkladem přírodního invertního cukru.

Karamelizace

Při suchém zahřívání na vysokou teplotu (nad 186 °C) sacharóza taje a podléhá složitým chemickým změnám, při kterých dochází k dehydrataci a polymeraci. Vzniká hnědá, amorfní hmota známá jako karamel, která má charakteristickou chuť a vůni a používá se jako barvivo a dochucovadlo.

🌱 Zdroje a výroba

Hlavními světovými zdroji sacharózy jsou cukrová třtina (cca 80 % světové produkce) a cukrová řepa (cca 20 %).

🎋 Cukrová třtina

Cukrová třtina (Saccharum officinarum) je vysoká tropická tráva. Pěstuje se především v tropických a subtropických oblastech, jako je Brazílie, Indie, Čína a Thajsko. Výroba probíhá v několika krocích:

1. Sklizeň a lisování: Zralá třtina se sklízí a vylisuje se z ní sladká šťáva (dřeň).
2. Čištění (Čiření): Šťáva se čistí přidáním vápenného mléka (hydroxid vápenatý) a oxidu uhličitého, čímž se vysráží nečistoty.
3. Odpařování: Vyčištěná šťáva se zahušťuje v odparkách, čímž se zvyšuje koncentrace cukru.
4. Krystalizace: Zahuštěný sirup se vaří za sníženého tlaku, dokud nezačne cukr krystalizovat.
5. Odstřeďování: Směs krystalů a sirupu (cukrovina) se v odstředivkách oddělí. Krystaly surového cukru zůstanou na sítu, zatímco sirup (melasa) odteče.
6. Rafinace: Surový cukr se dále čistí (rafinuje) rozpuštěním, filtrací a rekrystalizací, čímž vzniká bílý rafinovaný cukr.

🌿 Cukrová řepa

Cukrová řepa (Beta vulgaris var. altissima) je plodina mírného pásu. Největšími producenty jsou Rusko, Francie, Německo a Spojené státy americké. Proces výroby je podobný, ale liší se v extrakci:

1. Sklizeň a praní: Řepa se sklízí, pere a řeže na tenké proužky (řízky).
2. Extrakce (Difúze): Cukr se z řízků extrahuje horkou vodou v difuzérech. Vzniká difuzní šťáva.
3. Čištění a další kroky: Proces čištění, odpařování, krystalizace a odstřeďování je v principu stejný jako u cukrové třtiny.

Chemicky je sacharóza z třtiny i z řepy naprosto identická.

🩺 Vliv na zdraví

Sacharóza je pro tělo rychlým zdrojem energie. V tenkém střevě je enzymem sacharázou rozštěpena na glukózu a fruktózu, které se vstřebávají do krve. Nadměrná konzumace cukru je však spojována s řadou civilizačních chorob.

• Zubní kaz: Bakterie v ústní dutině (především Streptococcus mutans) metabolizují sacharózu na kyseliny, které demineralizují zubní sklovinu a způsobují vznik zubního kazu.
• Obezita a metabolický syndrom: Vysoký příjem cukru, zejména ve slazených nápojích, přispívá k pozitivní energetické bilanci a nárůstu hmotnosti. Může vést k inzulinové rezistenci, zvýšené hladině triglyceridů v krvi a rozvoji metabolického syndromu a diabetes mellitus 2. typu.
• Nealkoholické ztukovatění jater: Nadměrný příjem fruktózy (z rozštěpené sacharózy) je metabolizován především v játrech, kde může být přeměněn na tuk, což přispívá ke ztukovatění jater.

Světová zdravotnická organizace (WHO) doporučuje omezit příjem volných cukrů (včetně sacharózy) na méně než 10 % celkového energetického příjmu, s dalším přínosem při snížení pod 5 %.

💡 Pro laiky: Cukr v kostce

Představte si sacharózu jako malý vláček složený ze dvou různých vagónků. Jeden vagónek se jmenuje glukóza (hroznový cukr) a druhý fruktóza (ovocný cukr). Když sníte kostku cukru, tento vláček dojede do vašeho tenkého střeva. Tam speciální "pracovníci" (enzymy) vagónky od sebe odpojí.

• Glukóza je univerzální palivo pro celé tělo. Putuje krví a dodává energii všem buňkám, hlavně mozku a svalům. Je to jako benzín pro auto.
• Fruktóza je trochu jiná. Míří hlavně do jater, kde se zpracovává.

Proč je cukr sladký? Na našem jazyku máme speciální "zámky" (receptory), do kterých molekula sacharózy přesně zapadne jako klíč. Když se tak stane, vyšle se do mozku signál, který vnímáme jako sladkou chuť.

A proč je moc cukru špatně? Když tělu dodáte mnohem víc "benzínu" (glukózy a fruktózy), než zrovna potřebuje, začne si ho ukládat do zásoby ve formě tuku. To může vést k tloustnutí. Navíc bakterie v ústech cukr milují a při jeho pojídání produkují kyseliny, které ničí naše zuby.

Šablona:Aktualizováno