khimie.ru

Из сладких веществ, несомненно, самое известное − обыкновенный пищевой сахар (сахароза). В настоящее время две трети мировой продукции сахара (более 60 млн. т) − это тростниковый сахар, тогда как на долю сахарной свеклы приходится примерно 35 млн. т. Рафинированная, 99,9 %-ная сахароза − одно из самых многотоннажных чистых органических соединений, выпускаемых промышленностью. А суммарный годовой урожай сахарного тростника, приближающийся к миллиарду тонн, значительно превышает урожай любой другой сельскохозяйственной культуры. Сахарозу используют как стандарт сладости при сравнении различных сладких веществ, которых тоже известно множество. Обычно поступают так: готовят сладкий раствор известной концентрации, а затем разбавляют его водой до тех пор, пока не перестанет чувствоваться сладковатый привкус. Одного человека для таких испытаний, вообще говоря, недостаточно − ведь вкусовая чувствительность у разных людей может быть неодинаковой, поэтому получают усредненные данные, полученные членами специальной комиссии экспертов. Опытный дегустатор может почувствовать присутствие сахарозы в воде при очень малой ее концентрации − около 10 ммоль/л, или примерно 3,5 г/л (0,35%-ный раствор). Интересно, что такие сластены, как пчелы, в тысячи раз менее чувствительны к сахару, чем человек: они не считают сладким даже раствор, содержащий в литре 20 г сахара (т. е. 2%-ный). Этот странный на первый взгляд факт становится понятным, если учесть, что в цветочном нектаре сахаров содержится куда больше − от 40 до 70 %. И пчела просто не отвлекается на малопитателъные продукты. Сахароза − дисахарид, так как ее молекула содержит остатки двух моносахаридов − глюкозы и фруктозы (они образуются при нагревании подкисленного раствора сахарозы, когда она гидролизуется). Фруктоза − самый сладкий из природных сахаров, она в 1,7 раза слаще сахарозы, а вот глюкоза, вопреки распространенному мнению, в 1,3 раза менее сладкая, чем обычный сахар. Но если химически заменить в молекуле сахарозы три гидроксильные группы ОН на атомы хлора, получится вещество, в 2000 раз слаще сахарозы. Однако для пищевых целей оно не годится. Еще один широко распространенный дисахарид − молочный сахар, или лактоза, содержится в молоке в количестве 4-5 %; лактоза втрое менее сладкая по сравнению с сахарозой. Сладким вкусом обладают и некоторые двухатомные спирты (т. е. содержащие две группы ОН) – гликоли. Например, сладкий вкус имеет этиленгликоль НОСН₂СН₂ОН, но он ядовитый. Менее ядовит трехатомный спирт глицерин НОСН₂СН(ОН)СН₂ОН, его даже добавляют в небольших количествах в ликеры. Сладкий вкус типичен и для α-аминокислот, например глицина (аминоуксусной кислоты Н₂NСН₂СООН).

В диетическом питании широкое распространение получили сорбит (это слово тоже происходит от латинского названия рябины) и ксилит. Восстановление глюкозы в сорбит осуществляется в промышленных масштабах: это одна из стадий при синтезе витамина С. Сладость сорбита в «сахарозных единицах» равна 0,5, тогда как у ксилита она вчетверо выше.

У этих веществ ощущение сладкого вкуса сохраняется дольше, чем у сахарозы, одновременно они немного «холодят» язык. С химической точки зрения сорбит и ксилит, собственно, и не сахара вовсе, а многоатомные спирты, наподобие глицерина. Поэтому сорбит и ксилит не требуют для усвоения инсулина и используются в продуктах, которые могут употреблять больные сахарным диабетом. Используют сорбит и ксилит в качестве подсластителей пищи также люди, соблюдающие диету, так эти вещества малокалорийны. С целью снизить потребление калорий широко используются также синтетические вещества − сахарин, аспартам и др. Сахарин − самый старый и наиболее известный пищевой заменителе сахара, он слаще его в сотни раз: чтобы почувствовать вкус сахарина, достаточно добавить 1 чайную ложку этого вещества в 300-ведерную бочку воды. Впервые сахарин синтезировали в 1878 г. американские химики Айра Ремсен и Константин Фальберг. А случилось это так. В лаборатории профессора Ремсена работал молодой эмигрант из России Фальберг. Он занимался синтезом некоторых производных толуолсульфамида СН₃−С₆Н₄−SO₂−NН₂. Как-то он сел обедать, не вымыв как следует руки, и неожиданно почувствовал во время еды сладкий вкус во рту. Поняв, в чем дело, он пришел в лабораторию и начал проверять на вкус все реагенты подряд, с которыми работал. Одно из веществ действительно оказалось необычайно сладким Это было циклическое производное сульфамида бензойной кислоты С₆Н₄(СООН)SО₂NН₂. Вещество назвали сахарином. Сахарин не усваивается организмом и в небольших дозах безвреден, однако по вкусу он заметно отличается от сахара, так как слегка горчит.

В 1884 г. другой американский химик Дж. Берлинерблау (интересно, что в переводе с немецкого эта фамилия означает «берлинская лазурь») и тоже случайно получил еще одно сладкое вещество − 4-этоксифенилмочевину С₂Н₅O−С₆Н₄−NН−СО−NН₂. Вещество назвали дульцином, что означает «сладкий»; оно в 200 раз слаще сахара и применялось в течение полувека, пока не было доказано, что оно вредно для здоровья. До синтеза сахарина и дульцина считалось, что сладкими могут быть только природные соединения, поэтому никому не приходило в голову пытаться такие вещества синтезировать в лаборатории. Сравнительно недавно в качестве малокалорийных сладких агентов применялись родственные сахарину циклогексилсульфаматы (сокращенно − цикламаты) натрия или кальция, которые представляют собой соли циклогексилсульфаминоюй кислоты цикло-С₆Н₁₁−NН−SO₃Н. Цикламаты куда менее сладки, чем сахарин, но все же в несколько десятков раз слаще сахара. Организмом они тоже не усваиваются.

В 1969 г. американские химики Р. Мазур и Дж, Шлаттер обнаружили (и тоже случайно − везет же сладким веществам на случайности), что у метилового эфира L-альфа-аспартил-L-фенилаланина очень сладкий вкус. Это вещество − дипептид, т. е, построено из двух остатков аминикислот, его строение, которое не очень сложно: CH₃OOC−CH(CH₂C₆H₅)−NH−CO−CH(NH₂)−CH₂−COOH.

Вещество получило известность под торговым названием «аспартам», Аспартам не только слаще сахара (в 180 раз), но и усиливает его сладкий вкус, особенно в присутствии лимонной кислоты. Сладки и многие из производных аспартама, некоторые из них в несколько тысяч раз слаще сахара. Самым сладким из подобных веществ оказался дипептид, построенный из остатков двух аминокислот − аспарагиновой НООС−СН(NН₂)−СН₂−СООН и аминомалоновой НООС−СН(NН₂)−СООН, а также фенилового спирта (он содержится в скипидаре); его химическое название − метилфенхиловый эфир L-альфа-аспартиламиномалоновой кислоты. Это вещество примерно в 33 000 раз слаще сахарозы. Рекорд же в настоящее время принадлежит сукроновой кислоте, которая слаще обычного сахара в 200 000 раз. Здесь для получения сладкого вкуса придется разводите чайную ложку вещества уже в 200 м³ или в нескольких больших железнодорожных цистернах воды. Очень редко сладким вкусом обладают простые неорганические соединения. Сладки, например, некоторые соли серебра. А элемент бериллий раньше назывался глицинием потому, что его соли сладкие. Ацетат свинца Рb(СН₃СОО)₂, по той же причине раньше называли «свинцовым сахаром». Эти соединения очень ядовиты. Кажется странным, зачем пробовать на вкус ядовитые соединения. Сейчас, прежде чем отважиться взять что-либо в рот, химики (вместе с медиками) проводят массу испытаний на животных − не будет ли от вещества хотя бы малейшего вреда? Но так было не всегда. Еще в первой половине XIX в. при описании новых веществ было принято среди прочих свойств указывать и вкус. Поэтому нет ничего удивительного в том, что было установлено даже, какова на вкус синильная кислота.