САХАР

сахаристые вещества встречаются как в растительном, так и в животном организмах. Физиологическая функция сахаров, как и других веществ, в значительной степени определяется их химическими свойствами и составом, а свойства и состав С. определяются природой и количеством образующих их глюкоз, или моносахаридов; что касается природы глюкоз, то из всех возможных и полученных до сих пор лабораторным путем глюкоз, в живом организме найдены только пентозы состава C₅H₁₀O₅ и гексозы, состава С₆H₁₂О₆. Первые в свободном виде в растении не найдены, но они чрезвычайно распространены в форме ангидридов — пентозанов, составляющих иногда значительную часть клеточных стенок; под влиянием кислот они переходят в раствор, гидролизируются и дают пентозы; из возможных пентоз в растении найдены только ксилоза и арабиноза. В животном организме пентозы в свободном состоянии найдены в моче, куда они переходят вследствие окисляемости в самом организме. Что касается гексоз, то в растительном организме найдены: виноградный сахар, фруктоза, правовращающая галактоза и манноза, из них первые две встречаются и весьма распространены в свободном виде в растениях, являясь, по-видимому, продуктами распада сахарозы под влиянием ферментов; другие две глюкозы находятся уже в форме более сложных углеводов, причем в сахарах из них содержится только галактоза, манноза же в форме ангидридов — маннанов входит в состав клеточных стенок некоторых растений. По количеству глюкоз, входящих в состав С., последние могут быть разбиты на моно-, ди- и трисахариды. О моносахаридах, или глюкозах было сказано выше. Из дисахаридов С₁₂Н₂₂О₁₁ в растении найдены: сахароза, составленная из одной частицы виноградного С. и одной частицы фруктозы, и мальтоза [Мальтоза в чистом виде до сих пор не выделена из растений, существование ее вероятно ввиду ее легкого образования из крахмала, под влиянием фермента диастаза.] — из двух частиц виноградного С.; сахарозы чрезвычайно распространены в растениях, являясь продуктами превращения крахмала; из дисахаридов, далее, найден еще один сахар, изомерный с мальтозой, — трегалоза, весьма распространенный в грибах.Из названных С. с дрожжами бродит только мальтоза, трегалоза же и сахароза только после расщепления на глюкозы (инверсии). В животном организме найден только один дисахарид, молочный сахар, составленный из двух частичек глюкоз, из которых одна — виноградный С., а другая — правовращающая галактоза. Молочный С. есть постоянная составная часть молока млекопитающих. Этим ограничивается число дисахаридов живого организма; в литературе существуют указания еще на другие (агавоза, цикламоза, но они достоверно не изучены). Из трисахаридов С₁₈Н₃₂О₁₆ на первом плане приходится поставить рафинозу, постоянную составную часть сока сахарной свеклы, в котором С. этот и был открыт; состоит он из трех глюкоз: виноградного сахара, фруктозы, и правовращающей галактозы; число объектов, в которых С. этот был найден, невелико: помимо свеклы, его нашли в семени хлопчатника (отсюда название госсипозы), в зародыше пшеницы и ячменя, но он, по всей вероятности, больше распространен, чем это предполагают; с дрожжами рафиноза не бродит. Мелицитоза, встречающаяся только в редких растительных видах, между прочим, и в том сладком сиропе, который иногда в больших количествах выделяется на листьях липы; состоит из трех частиц виноградного С.; с дрожжами не бродит. Стахиоза найдена до сих пор только в японском клубнеплоде Stachis tuberifera, изомерна с рафинозой, так как при инвертировании (гидратации) дает те же глюкозы; с дрожжами не бродит. Секалеза найдена до сих пор только в стеблях и плодах риса, состоит из трех частиц фруктозы и с дрожжами не бродит. Другие трисахариды, приведенные в литературе (генцианоза и лактозиноза), требуют еще дальнейшего изучения. В животном организме трисахариды не найдены. Биологическое значение того, что растение содержит С., функция которых, несмотря на их разнообразие, в конечной цели одна — служить материалом для получения кинетической энергии и для построения клеточных стенок в столь различной форме, следует искать в различной быстроте, с которой различные С. могут потребляться и передвигаться по растению; как, напр., есть основание думать, что непосредственно потребляться могут только глюкозы, или моносахариды, в тех же случаях, когда происходит прекращение роста и отложение С., последнее совершается уже в форме более сложных углеводов. И в этом отношении можно проследить известную разницу; там, где требуется быстрый рост, С. отлагаются в форме сахарозы (эмбрионы, пыльца и т. д.), в других случаях это отложение происходит в форме крахмала, который для того, чтобы приобрести способность передвижения, должен еще перейти в раствор, чем растение получает возможность регулировать быстроту роста. Быстрота передвижения крахмала зависит от осмотических свойств С., последние определяются молекулярным весом; в соответствии с этим мы находим, что там, где передвижение должно происходить быстро, оно совершается в форме глюкоз; этим, между прочим, объясняется появление значительных количеств глюкоз при процессах прорастания и созревания. В тех местах, где почему-либо должно происходить временное накопление С., подлежащих постоянному передвижению, — это происходит в форме дисахаридов (сахарозы); в соответствии с этим мы находим накопление сахарозы в стеблях злаков в период, предшествующий наливанию зерна и в стручьях других растений во время наливания. Нужно думать, что дальнейшее замедление движения может быть достигнуто превращением С. с меньшим молекулярным весом в С. большего молекулярного веса. Наконец, следует указать на то, что такими превращениями растения получают возможность регулировать осмотическое давление внутри клетки, возрастающее с уменьшением молекулярного веса. С биологической стороны особенный интерес имеет еще следующий факт; как в молоке млекопитающих, предназначенном для питания молодого животного, содержится правовращающая галактоза в форме молочного С., так и в зародыше пшеницы и ячменя С. для питания молодого растения отложен отчасти в форме рафинозы, тоже содержащей галактозу.

        пищевой продукт сладкого вкуса. Калорийность 100 г С. 1,68 Мдж (около 400 ккал). О химическом составе и свойствах С. см. в ст. Сахароза. Выпускается в виде кристаллического белого С.-песка и С.-рафинада (кусковой, рафинированный песок, сахарная пудра). Кроме непосредственного потребления, используется как сырьё в кондитерском, хлебопекарном, консервном, винодельческом и других производствах.

         В СССР сахар вырабатывается из сахарной свёклы, содержащей в среднем около 17,5% С. Все процессы производства С. механизированы и выполняются непрерывным поточным способом в течение сезона переработки свёклы (обычно со 2-й половины сентября до февраля). Свёклу подают в здание завода гидравлическими транспортёрами, имеющими устройства для отделения примесей из свекло-водяной смеси. Окончательная очистка производится в свекломойке. Далее в свеклорезках корни свёклы измельчаются в тонкую стружку, которая подаётся в диффузионные аппараты (См. Диффузионный аппарат). В них почти весь С. из стружки переходит в горячую воду. Обессахаренная стружка, называется Жомом, используется на корм скоту. Диффузионный сок тёмного цвета, содержащий кроме С. другие органические и минеральные вещества, так называемые несахара, подвергается очистке — дефекации, сатурации, сульфитации. Сначала к соку, нагретому до 88 °С, добавляется известковое молоко (см. Дефекатор). Под действием извести происходит Коагуляция белков и окрашенных веществ, а также осаждение образовавшихся нерастворимых солей кальция щавелевой, фосфорной и других кислот.При последующей обработке этого сока углекислым газом CO₂ (1-я сатурация) избыточная известь, не вступившая в реакцию с несахарами сока, превращается в нерастворимый мелкий кристаллический осадок СаСО₃, на поверхности которого адсорбируются некоторые, особенно окрашенные, несахара. После подогрева до 90°С сока 1-й сатурации осадок отфильтровывают, фильтрат для удаления из него остатков кальциевых солей подогревают до 102 °С, повторно обрабатывают небольшим количеством извести (0,25% CaO) и углекислым газом (2-я сатурация). Выпавший осадок CaCO₃ отфильтровывают, после чего сок обесцвечивают сернистым газом SO₂ (сульфитация). Осадок, содержащий углекислый кальций и осажденные несахара, используется в качестве удобрения. В результате очистки удаляется 35—40% несахаров, находившихся в соке. Очищенный сок имеет светло-жёлтый цвет и содержит около 14% сухих веществ, в том числе 13% С. После подогрева до 126 °С сок поступает в выпарную установку (см. Выпаривание). Полученный сироп с содержанием 65% сухих веществ, в том числе 60% С., для уменьшения цветности сульфитируют и после фильтрования направляют на станцию уваривания, выполняемую по схеме с двойной или тройной последовательной кристаллизацией. В первом случае сироп уваривают в вакуум-аппарате до концентрации 92,5% сухих веществ (из них около 85% С.). Это т. н. утфель 1-й кристаллизации, состоящий из кристаллов С, (около 55%) и межкристального маточного раствора, имеющего невыкристаллизовавшийся С. и несахара. При центрифугировании утфеля отделяются первый оттёк (маточный раствор) и второй оттёк, получаемый в результате промывки водой кристаллов С. Выгружаемый из центрифуг кристаллический С. после высушивания и охлаждения является готовой продукцией (белый С.-песок). Второй оттёк, содержащий около 85% С. (в расчёте на сухое вещество), используется для варки утфеля 1-й кристаллизации, а из первого оттёка, содержащего 78% С., уваривается утфель 2-й кристаллизации (95% сухих веществ). Для получения из межкристального раствора большего количества С. утфель 2-й кристаллизации в течение 24 ч охлаждается в мешалках до 40 °С; при центрифугировании его получаются жёлтый С. (он растворяется очищенным соком до содержания 60—65% сухих веществ и смешивается с сиропом) и оттёк — меласса (кормовая патока). При трёхкристаллизационной схеме, которая принята в СССР в качестве типовой, увариваются три утфеля: 1-й утфель даёт белый С.-песок; 2-й утфель — жёлтый С., возвращаемый после растворения в сироп; 3-й утфель, который уваривается из оттёка утфеля 2-й кристаллизации,— жёлтый С., возвращаемый в сироп после дополнительной его очистки (аффинации). Белый С.-песок содержит сахарозы не менее 99,75% к сухому веществу, влаги не более 0,14% и золы 0,03%. Из 100 кг С., содержащегося в свёкле, получается 80—82 кг чистого С., остаётся в мелассе 10—14 кг, теряется в процессе производства 5—6 кг.

         Производство С. из сахарного тростника аналогично свеклосахарному. Особенность та, что сок получают из измельченного тростника преимущественно путём отжатия на вальцовых прессах, а для очистки сока применяют известь в небольшом количестве (около 0,1%). Обычно тростниково-сахарные заводы выпускают не белый С., а полуфабрикат — неочищенный С.-сырец. Сахарные заводы СССР в межсезонный период перерабатывают импортный С.-сырец, получаемый в основном с Кубы. Очищенный С.-песок из тростника не отличается от С. из свёклы.

         С.-рафинад вырабатывается на сахаро-рафинадных заводах или отделениях при свеклосахарных заводах и отличается от обычного С.-песка повышенной чистотой (100 г сухого вещества содержат не менее 99,9 г сахарозы). Сырьём служит обычный С.-песок или тростниковый С.-сырец, которые растворяют, дополнительно обесцвечивают адсорбентами или ионитами, тщательно фильтруют и очищенный сироп уваривают до утфеля. При центрифугировании утфеля получают С. влажностью около 2%, который затем прессуют и высушивают. См. также Сахарная промышленность.

        

         Лит.: Силин П. М., Технология сахара, 2 изд., [М., 1967]; Демчинский Ф. А., Производство сахара-рафинада, 2 изд., М., 1974.

         П. Я. Иванов.