Σουκρόζη

Η σουκρόζη, ευρύτερα γνωστή και ως καλαμοσάκχαρο ή σακχαρόζη, είναι ένας δισακχαρίτης ο οποίος αποτελεί φυσικό σάκχαρο που χημικώς δομείται από μόρια της γλυκόζης και της φρουκτόζης. Παράγεται με φυσικό τρόπο σε αρκετά φυτά και είναι το κύριο συστατικό της λευκής ζάχαρης. Έχει τον ακόλουθο χημικό τύπο, .

Για ευρεία κατανάλωση, η σακχαρόζη εξάγεται και εξευγενίζεται είτε από το ζαχαροκάλαμο είτε από ζαχαρότευτλα. Ζαχαρόμυλοι – που συνήθως βρίσκονται στην τροπική ζώνη κοντά στις περιοχές όπου καλλιεργείται το ζαχαροκάλαμο – συνθλίβουν το ζαχαροκάλαμο και παράγουν ακατέργαστη ζάχαρη που αποστέλλεται σε άλλα εργοστάσια για εξευγενισμό σε καθαρή σακχαρόζη. 
μικρογραφία|Τύποι ζάχαρης από σουκρόζη (δεξιόστροφα από πάνω αριστερά): α) εξευγενισμένη, β) μη ραφιναρισμένη, γ) καφετιά, δ) ακατέργαστη.
Αντίθετα, τα εργοστάσια ζαχαρότευτλων βρίσκονται στην εύκρατη ζώνη όπου καλλιεργούνται τα τεύτλα. Μονάδες επεξεργάζονται τα τεύτλα απευθείας σε ραφιναρισμένη ζάχαρη. Η διαδικασία διύλισης της ζάχαρης περιλαμβάνει το πλύσιμο των κρυστάλλων ακατέργαστης ζάχαρης πριν από τη διάλυσή τους σε ένα σιρόπι ζάχαρης το οποίο φιλτράρεται και στη συνέχεια περνά πάνω από άνθρακα για να αφαιρεθεί τυχόν υπολειμματικό χρώμα. Το σιρόπι ζάχαρης στη συνέχεια συμπυκνώνεται με βρασμό υπό κενό και κρυσταλλώνεται. Επίσης υφίσταται τελική διαδικασία καθαρισμού για να παραχθούν κρύσταλλοι καθαρής σακχαρόζης οι οποίοι είναι διαυγείς, άοσμοι και γλυκοί.

Η ζάχαρη είναι συχνά ένα πρόσθετο συστατικό στην παραγωγή τροφίμων και στις συνταγές. Περίπου 178 εκατομμύρια τόνοι ζάχαρης παρήχθησαν παγκοσμίως το 2023.

Η σακχαρόζη είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη και αποτελεί παράγοντα κινδύνου για την τερηδόνα, επειδή τα βακτήρια Streptococcus mutans τη μετατρέπουν σε έναν κολλώδη, εξωκυτταρικό πολυσακχαρίτη με βάση τη δεξτράνη που τους επιτρέπει να σχηματίζουν την οδοντική πλάκα. Η σακχαρόζη είναι το μόνο σάκχαρο που μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα βακτήρια για να σχηματίσουν αυτόν τον κολλώδη πολυσακχαρίτη.

 Ετυμολογία 
Η ονομασία σουκρόζη επινοήθηκε το 1857 από τον Άγγλο χημικό William MillerWilliam Allen Miller, Elements of Chemistry: Theoretical and Practical, Part III.  από το γαλλικό  ("ζάχαρη") και το χημικό επίθεμα για τα σάκχαρα, -όζη. 

Η έτερη ονομασία, σακχαρόζη επινοήθηκε το 1860 από τον Γάλλο χημικό Μαρσελέν Μπερτελό. Η σακχαρόζη είναι μια απαρχαιωμένη ονομασία για τα σάκχαρα γενικά, ειδικά τη σακχαρόζη.

 Ιδιότητες 
Στη σακχαρόζη, τα μονομερή της γλυκόζης και της φρουκτόζης συνδέονται μέσω ενός αιθερικού δεσμού μεταξύ του C1 στην υπομονάδα της γλυκοπυρανόζης και του C2 στην υπομονάδα της φρουκτοφουρανόζης. 

Αυτός ο δεσμός ονομάζεται γλυκοζιτικός. Η γλυκόζη υπάρχει στη φύση κυρίως ως μείγμα ανωμερών α- και β- πυρανόζης, αλλά η ίδια η σακχαρόζη περιέχει μόνο τη μορφή α-D-γλυκοπυρανόζης. Η φρουκτόζη υπάρχει φυσικά ως μείγμα πέντε ταυτομερών αλλά η σακχαρόζη περιέχει μόνο τη μορφή της β-D-φρουκτοφουρανόζης. 

Σε αντίθεση με τους περισσότερους δισακχαρίτες, ο γλυκοζιτικός δεσμός στη σακχαρόζη σχηματίζεται μεταξύ των αναγωγικών άκρων τόσο της γλυκόζης όσο και της φρουκτόζης και όχι μεταξύ του αναγωγικού άκρου του ενός και του μη αναγωγικού άκρου του άλλου. 

Αυτή η χημική συνδεσμολογία αναστέλλει την περαιτέρω συνέδεση με άλλες μονάδες σακχάρων και αποτρέπει την αυθόρμητη αντίδραση της σακχαρόζης με τα κυτταρικά και τα κυκλοφορικά μακρομόρια με τον τρόπο που αντιδρούν η γλυκόζη και άλλα αναγωγικά σάκχαρα. 

Δεδομένου ότι η σακχαρόζη δεν περιέχει ανωμερείς υδροξυλικές ομάδες (-ΟΗ), ταξινομείται ως ένα μη αναγωγικό σάκχαρο.

Η καθαρότητα της σακχαρόζης μετράται με πολωσιμετρία, μέσω της περιστροφής του επίπεδου πολωμένου φωτός από ένα διάλυμα ζάχαρης. Η συγκεκριμένη περιστροφή στους  χρησιμοποιώντας κίτρινο φως (589 nm) είναι στα +66,47°. Τα εμπορικά δείγματα της ζάχαρης αναλύονται χρησιμοποιώντας αυτήν την παράμετρο. 

Η σακχαρόζη δεν αλλοιώνεται σε συνθήκες περιβάλλοντος.

δεξιά|μικρογραφία|Κοκκοποιημένη σακχαρόζη
 Βιοσύνθεση 
Η βιοσύνθεση της σακχαρόζης λαμβάνει χώρα μέσω των προδρόμων ενώσεων της UDP-γλυκόζης και της 6-φωσφορικής φρουκτόζης, που καταλύονται από το ένζυμο σακχαρο-6-φωσφορική συνθάση. Η ενέργεια για την αντίδραση αποκτάται από τη διάσπαση της διφωσφορικής ουριδίνης (UDP). 

Η σακχαρόζη σχηματίζεται από φυτά, φύκια και κυανοβακτήρια αλλά όχι από άλλους οργανισμούς. Η σακχαρόζη είναι το τελικό προϊόν της φωτοσύνθεσης και βρίσκεται με φυσικό τρόπο σε πολλά φυτά μαζί με τον μονοσακχαρίτη, φρουκτόζη. Απαντάται σε αφθονία επίσης στους χυμούς των ζωντανών δέντρων.

Σε πολλά φρούτα, όπως ο ανανάς και το βερίκοκο, η σακχαρόζη είναι το βασικότερο σάκχαρο. Σε άλλα, όπως τα σταφύλια και τα αχλάδια, η φρουκτόζη είναι το κύριο σάκχαρο.

Μετά από πολλές ανεπιτυχείς προσπάθειες πολλών ερευνητών τον 20ο αιώνα, τελικά, με ολική χημική σύνθεση οι ερευνητές Raymond Lemieux και George Huber κατάφεραν να συνθέσουν την σακχαρόζη από ακετυλιωμένη γλυκόζη και φρουκτόζη το 1953.

 Πηγές προέλευσης 
Στη φύση η σακχαρόζη υπάρχει σε πολλά φυτά, και ιδιαίτερα στις ρίζες, τους καρπούς και στο νέκταρ τους, επειδή χρησιμεύει ως παράγων αποθήκευσης ενέργειας, κυρίως κατά τη φωτοσύνθεση. 

Πολλά θηλαστικά, πτηνά, έντομα και βακτήρια την αποθηκεύουν και τρέφονται με τη σακχαρόζη στα φυτά, και για ορισμένα είναι η κύρια πηγή διατροφής τους. Αν και οι μέλισσες καταναλώνουν σακχαρόζη, το μέλι που παράγουν αποτελείται κυρίως από φρουκτόζη και γλυκόζη, με ελάχιστα ίχνη σακχαρόζης.

 Τάσεις 
Η επιτραπέζια ζάχαρη (σακχαρόζη) προέρχεται από φυτικές πηγές. Οι δύο σημαντικές καλλιέργειες ζάχαρης είναι: το ζαχαροκάλαμο (Saccharum spp.) και τα ζαχαρότευτλα (Beta vulgaris), στα οποία η ζάχαρη μπορεί να αντιπροσωπεύει το 12% έως 20% του ξηρού βάρους του φυτού. 

Οι δευτερεύουσες εμπορικές καλλιέργειες ζάχαρης περιλαμβάνουν τη χουρμαδιά (Phoenix dactylifera), το σόργο (Sorgum vulgare) και το σφενδάμι (Acer saccharum). 

Η σακχαρόζη λαμβάνεται με εκχύλιση αυτών των υλών με ζεστό νερό, συγκέντρωση του εκχυλίσματος αποδίδει σιρόπια, από τα οποία μπορεί να κρυσταλλωθεί η στερεά σακχαρόζη. 

Στα μέσα του 2018, η Ινδία και η Βραζιλία είχαν περίπου την ίδια παραγωγή ζάχαρης – 34 εκατομμύρια τόνους – ακολουθούμενες από την Ευρωπαϊκή Ένωση, την Ταϊλάνδη και την Κίνα ως κύριοι παραγωγοί. 

Η Ινδία, η Ευρωπαϊκή Ένωση και η Κίνα ήταν οι κορυφαίοι εγχώριοι καταναλωτές ζάχαρης το 2018.

 Τύποι 
 Από ζαχαροκάλαμο 
μικρογραφία|Συγκομιδή ζαχαροκάλαμου έτοιμου για επεξεργασία
Από τον 6ο αιώνα π.Χ., οι παραγωγοί ζάχαρης από ζαχαροκάλαμο συνθλίβουν τη συγκομισμένη φυτική ύλη από ζαχαροκάλαμο για να συλλέξουν και να φιλτράρουν τον χυμό. 

Στη συνέχεια επεξεργάζονται το υγρό, συχνά με ασβέστη (οξείδιο του ασβεστίου), για να αφαιρέσουν τις ακαθαρσίες και στη συνέχεια να το εξουδετερώσουν. Το βράσιμο του χυμού στη συνέχεια επιτρέπει στο ίζημα να κατακαθίσει στον πυθμένα για βυθοκόρηση, ενώ ο αφρός ανεβαίνει στην επιφάνεια για να αφαιρεθεί. 

Κατά την ψύξη, το υγρό κρυσταλλώνεται, συνήθως κατά τη διαδικασία ανάδευσης, για να παραχθούν τελικά κρυστάλλοι ζάχαρης. Φυγοκεντρωτές συνήθως αφαιρούν το μη κρυσταλλωμένο σιρόπι. Οι παραγωγοί μπορούν στη συνέχεια είτε να πουλήσουν το προϊόν ζάχαρης για χρήση ως έχει, είτε να το επεξεργαστούν περαιτέρω για να παράγουν υψηλότερες ποιότητες. Η μεταγενέστερη επεξεργασία μπορεί να πραγματοποιηθεί σε άλλο εργοστάσιο.

Η Βραζιλία είναι η χώρα που είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός ζάχαρης στον κόσμο από ζαχαροκάλαμο, όπως των παραγώγων του, όπως λ.χ. κρυσταλλωμένη ζάχαρη και αιθανόλη (ως βιοκαύσιμο αιθανόλης).

 Από ζαχαρότευτλα 
αριστερά|μικρογραφία|Ζαχαρότευτλα
Οι παραγωγοί τεύτλων κόβουν σε φέτες τα καθαρισμένα με νερό τεύτλα και μετά εξάγουν τη ζάχαρη με ζεστό νερό σε διάχυση. 

Ένα αλκαλικό διάλυμα (γάλα ασβέστη και διοξείδιο του άνθρακα από τον κλίβανο) χρησιμεύει στη συνέχεια για την κατακρήμνιση των ακαθαρσιών (βλ. ενανθράκωση). 

Μετά το φιλτράρισμα,  η εξάτμιση συμπυκνώνει τον χυμό σε περιεκτικότητα περίπου 70% σε στερεά και η ελεγχόμενη κρυστάλλωση εξάγει τη ζάχαρη. Μια φυγόκεντρος αφαιρεί τους κρυστάλλους ζάχαρης από το υγρό, το οποίο ανακυκλώνεται στα στάδια του κρυσταλλωτή. 

Όταν οι οικονομικοί περιορισμοί εμποδίζουν την αφαίρεση περισσότερης ζάχαρης, ο κατασκευαστής απορρίπτει το υπόλοιπο υγρό, που είναι γνωστό ως μελάσα ή το πουλά σε παραγωγούς ζωοτροφών.

Το κοσκίνισμα της λευκής ζάχαρης που προκύπτει παράγει διαφορετικές ποιότητες προς πώληση.

 Περιεκτικότητα σε ζάχαρη 
Οι επιστήμονες και η βιομηχανία ζάχαρης χρησιμοποιούν τους βαθμούς Brix (σύμβολο °Bx), που εισήχθησαν από τον Adolf Brix, ως μονάδες μέτρησης του λόγου μάζας της διαλυμένης ουσίας προς το νερό σε ένα διάλυμα. 

Ένα διάλυμα σακχαρόζης 25 °Bx περιέχει 25 γραμμάρια σακχαρόζης ανά 100 γραμμάρια διαλύματος, ή αλλιώς με απλά λόγια, 25 γραμμάρια σακχαρόζης και 75 γραμμάρια νερού συνυπάρχουν στα 100 γραμμάρια του διαλύματος.

 Κατανάλωση 
Η ραφιναρισμένη ζάχαρη ήταν πολυτέλεια πριν από τον 18ο αιώνα. 

Έγινε ευρέως δημοφιλής τον 18ο αιώνα και στη συνέχεια έγινε απαραίτητη τροφή τον 19ο αιώνα. Αυτή η εξέλιξη της γεύσης και της ζήτησης για τη ζάχαρη ως βασικό συστατικό τροφίμων επέφερε σημαντικές οικονομικές και κοινωνικές αλλαγές. 

Τελικά η επιτραπέζια ζάχαρη έγινε αρκετά φθηνή και αρκετά διαδεδομένη ώστε να επηρεάσει την κουζίνα σε όλες σχεδόν της χώρες του κόσμου, και τα αρωματισμένα ποτά.

Η σακχαρόζη αποτελεί βασικό στοιχείο στη ζαχαροπλαστική και τα επιδόρπια. Οι μάγειρες την χρησιμοποιούν για γλυκαντικό. Μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως συντηρητικό τροφίμων όταν χρησιμοποιείται σε επαρκείς συγκεντρώσεις.

Η σακχαρόζη είναι σημαντική για τη δομή πολλών τροφίμων, συμπεριλαμβανομένων των μπισκότων, των κέικ και των πιτών, των γλυκών και του παγωτού. Είναι ένα κοινό συστατικό σε πολλά επεξεργασμένα τρόφιμα, τα λεγόμενα junk foods.

 Γενικές επιδράσεις 
Στους ανθρώπους και σε άλλα θηλαστικά, η σακχαρόζη διασπάται στους μονοσακχαρίτες της, τη γλυκόζη και τη φρουκτόζη, με υδρολάσες γλυκοζίτη σακχαράσης ή ισομαλτάσης, οι οποίες βρίσκονται στη μεμβράνη των μικρολάχνων που επενδύουν το δωδεκαδάκτυλο. 

Τα προκύπτοντα μόρια γλυκόζης και φρουκτόζης στη συνέχεια απορροφώνται γρήγορα στην κυκλοφορία του αίματος. Στα βακτήρια και σε ορισμένα ζώα, η σακχαρόζη πέπτεται από το ένζυμο ινβερτάση. 

Η σακχαρόζη είναι εύκολα αφομοιώσιμο μακροθρεπτικό συστατικό που παρέχει μια γρήγορη πηγή ενέργειας, προκαλώντας ταχεία αύξηση της γλυκόζης του αίματος κατά την κατάποση. Η σακχαρόζη, ως καθαρός υδατάνθρακας, έχει ενεργειακό περιεχόμενο 3,94 χιλιοθερμίδες ανά γραμμάριο (ή 17 kilojoules ανά γραμμάριο).

Εάν καταναλωθεί υπερβολικά, η σακχαρόζη μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη του μεταβολικού συνδρόμου, συμπεριλαμβανομένου και του αυξημένου κινδύνου για διαβήτη τύπου 2, αντίστασης στην ινσουλίνη, αύξηση του βάρους και της παχυσαρκίας σε ενήλικες, και κυρίως σε μικρά παιδιά.

Η τερηδόνα των δοντιών (οδοντική τερηδόνα) έχει γίνει  έντονος κίνδυνος για την υγεία που σχετίζεται με την κατανάλωση σακχάρων, ιδιαίτερα σακχαρόζης. Τα στοματικά βακτήρια όπως ο Streptococcus mutans ζουν στην οδοντική πλάκα και μεταβολίζουν τυχόν ελεύθερα σάκχαρα (όχι μόνο σακχαρόζη, αλλά και γλυκόζη, λακτόζη, φρουκτόζη και μαγειρεμένα άμυλα) σε γαλακτικό οξύ. Το γαλακτικό οξύ που προκύπτει μειώνει το pH της επιφάνειας του δοντιού, απογυμνώνοντάς το από μέταλλα στη διαδικασία που είναι γνωστή ως τερηδόνα.What causes tooth decay? 

Η εμφάνιση ουρικής αρθρίτιδας συνδέεται με υπερβολική παραγωγή ουρικού οξέος. Μια διατροφή πλούσια σε σακχαρόζη μπορεί να οδηγήσει σε ουρική αρθρίτιδα καθώς αυξάνει τα επίπεδα ινσουλίνης, η οποία εμποδίζει την απέκκριση του ουρικού οξέος από το σώμα. Καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση του ουρικού οξέος στο σώμα, αυξάνεται και η συγκέντρωση του ουρικού οξέος στα υγρά της άρθρωσης και πέρα από μια κρίσιμη συγκέντρωση, το ουρικό οξύ αρχίζει να κατακρημνίζεται σε κρυστάλλους. Οι ερευνητές έχουν ενοχοποιήσει τα ζαχαρούχα ποτά με υψηλή περιεκτικότητα σε φρουκτόζη σε αύξηση των περιπτώσεων ουρικής αρθρίτιδας σε παγκόσμια κλίμακα.

 Παγκόσμιο εμπόριο 
Ένα από τα πιο ευρέως κυκλοφορούντα εμπορικά αγαθά στον κόσμο είναι η ζάχαρη, που σήμερα αντιπροσωπεύει περίπου το 2% της παγκόσμιας αγοράς ξηρού φορτίου.  

Οι διεθνείς τιμές ζάχαρης παρουσιάζουν μεγάλη αστάθεια, που κυμαίνεται από περίπου 3 σεντ σε πάνω από 60 σεντς  ανά λίβρα, τα τελευταία 50 χρόνια. 

Περίπου 100 από τις 205 χώρες στον κόσμο παράγουν οι ίδιες ζάχαρη από τεύτλα ή ζαχαροκάλαμο. Μερικές ακόμη διυλίζουν την ακατέργαστη ζάχαρη για την παραγωγή λευκής ζάχαρης και όλες οι χώρες καταναλώνουν ζάχαρη. 

Η κατανάλωση ζάχαρης κυμαίνεται από περίπου  ανά άτομο ετησίως στην Αιθιοπία, έως περίπου  στο Βέλγιο.  

Η κατά κεφαλήν κατανάλωση αυξάνεται με το κατά κεφαλήν εισόδημα.

Πολλές χώρες επιδοτούν σε μεγάλο βαθμό την παραγωγή ζάχαρης. Η Ευρωπαϊκή Ένωση, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία και πολλές αναπτυσσόμενες χώρες επιδοτούν την εγχώρια παραγωγή και διατηρούν υψηλούς δασμούς στις εισαγωγές. 

 Παραπομπές 

 Περαιτέρω ανάγνωση 


Κατηγορία:Δισακχαρίτες