Saccharose - Sucrose
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| Namen | |
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IUPAC-Name
β- D -Fructofuranosyl α- D -Glucopyranosid
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Bevorzugter IUPAC-Name
(2 R , 3 R , 4 S , 5 S , 6 R ) -2 - {[(2 S , 3 S , 4 S , 5 R ) -3,4-Dihydroxy-2,5-bis (hydroxymethyl) oxolan -2-yl]oxy}-6-(hydroxymethyl)oxan-3,4,5-triol |
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| Andere Namen | |
| Bezeichner | |
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3D-Modell ( JSmol )
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| ChEBI | |
| ChEMBL | |
| ChemSpider | |
| Arzneimittelbank | |
| ECHA-Infokarte |
100.000.304 
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| EG-Nummer | |
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PubChem- CID
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| RTECS-Nummer | |
| UNII | |
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CompTox-Dashboard ( EPA )
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| Eigenschaften | |
| C 12 H 22 O 11 | |
| Molmasse | 342,30 g/mol |
| Aussehen | weißer Feststoff |
| Dichte | 1,587 g/cm 3 , fest |
| Schmelzpunkt | Keiner; zersetzt sich bei 186 °C (367 °F; 459 K) |
| ~200 g/dL (25 °C) ( andere Temperaturen siehe Tabelle unten) | |
| log P | −3,76 |
| Struktur | |
| Monoklinik | |
| P2 1 | |
| Thermochemie | |
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Std.
Verbrennungsenthalpie (Δ c H ⦵ 298 ) |
1.349,6 kcal/mol (5.647 kJ/mol) ( Höherer Heizwert ) |
| Gefahren | |
| Sicherheitsdatenblatt | ICSC 1507 |
| NFPA 704 (Feuerdiamant) | |
| Letale Dosis oder Konzentration (LD, LC): | |
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LD 50 ( mediane Dosis )
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29700 mg/kg (oral, Ratte) |
| NIOSH (US-Grenzwerte für die Gesundheitsbelastung): | |
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PEL (zulässig)
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TWA 15 mg/m 3 (gesamt) TWA 5 mg/m 3 (bzw.) |
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REL (empfohlen)
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TWA 10 mg/m 3 (gesamt) TWA 5 mg/m 3 (bzw.) |
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IDLH (unmittelbare Gefahr)
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ND |
| Verwandte Verbindungen | |
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Verwandte Verbindungen
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Laktose Maltose |
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Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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 überprüfen ( was ist ?)
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| Infobox-Referenzen | |
Sucrose wird von einem aus Molekül von Glucose und einem Molekül Fructose miteinander verbunden sind . Es ist ein Disaccharid , ein Molekül, das aus zwei Monosacchariden besteht : Glucose und Fructose. Saccharose wird auf natürliche Weise in Pflanzen hergestellt, aus denen Haushaltszucker raffiniert wird. Es hat die Summenformel C 12 H 22 O 11 .
Für den menschlichen Verzehr wird Saccharose entweder aus Zuckerrohr oder Zuckerrüben extrahiert und raffiniert . Zuckerfabriken – typischerweise in tropischen Regionen in der Nähe des Zuckerrohranbaus gelegen – zerkleinern das Rohr und produzieren Rohzucker, der zur Raffination zu reiner Saccharose an andere Fabriken geliefert wird. Zuckerrübenfabriken befinden sich in gemäßigten Klimazonen, in denen die Rüben angebaut werden, und verarbeiten die Rüben direkt zu raffiniertem Zucker. Bei der Zuckerraffination werden die Rohzuckerkristalle gewaschen, bevor sie in einen Zuckersirup aufgelöst werden, der gefiltert und dann über Kohle geleitet wird, um jegliche Restfarbe zu entfernen. Der Zuckersirup wird dann durch Kochen unter Vakuum konzentriert und als abschließender Reinigungsprozess kristallisiert, um Kristalle aus reiner Saccharose herzustellen, die klar, geruchlos und süß sind.
Zucker ist oft ein zusätzlicher Bestandteil in der Nahrungsmittelproduktion und Lebensmittelrezepten . Im Jahr 2017 wurden weltweit rund 185 Millionen Tonnen Zucker produziert.
Saccharose ist besonders gefährlich , aus der Sicht von Karies , weil Streptococcus mutans Bakterien in einen klebrigen umwandeln, extrazelluläre, Dextran basierender Polysaccharid , das sie zu cohere ermöglicht, bildet Plaque. Saccharose ist der einzige Zucker, den Bakterien verwenden können, um dieses klebrige Polysaccharid zu bilden.
Etymologie
Das Wort Saccharose wurde 1857 vom englischen Chemiker William Miller aus dem Französischen sucre („Zucker“) und dem generischen chemischen Suffix für Zucker –ose – geprägt . Der abgekürzte Begriff Suc wird in der wissenschaftlichen Literatur häufig für Saccharose verwendet .
Der Name Saccharose wurde 1860 von dem französischen Chemiker Marcellin Berthelot geprägt . Saccharose ist ein veralteter Name für Zucker im Allgemeinen, insbesondere Saccharose.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Strukturelles O- α - D- Glucopyranosyl-(1→2)-β- D- Fructofuranosid
In Saccharose sind die Monomere Glucose und Fructose über eine Etherbindung zwischen C1 an der Glucosyl- Untereinheit und C2 an der Fructosyl- Einheit verknüpft . Die Bindung wird als glykosidische Bindung bezeichnet . Glucose existiert überwiegend als Gemisch von α- und β-"Pyranose" -Anomeren , aber Saccharose hat nur die α-Form. Fructose existiert als eine Mischung von fünf Tautomeren, aber Saccharose hat nur die β- D- Fructofuranose-Form. Im Gegensatz zu den meisten Disacchariden wird die glykosidische Bindung in Saccharose zwischen den reduzierenden Enden von Glucose und Fructose gebildet und nicht zwischen dem reduzierenden Ende des einen und dem nicht-reduzierenden Ende des anderen. Diese Bindung hemmt die weitere Bindung an andere Saccharideinheiten und verhindert, dass Saccharose spontan mit zellulären und zirkulierenden Makromolekülen reagiert, wie dies bei Glucose und anderen reduzierenden Zuckern der Fall ist. Da Saccharose keine anomeren Hydroxylgruppen enthält, wird sie als nicht reduzierender Zucker eingestuft .
Saccharose kristallisiert in der monoklinen Raumgruppe P2 1 mit den Raumtemperatur-Gitterparametern a = 1.08631 nm, b = 0.87044 nm, c = 0.77624 nm, β = 102.938°.
Die Reinheit von Saccharose wird durch Polarimetrie gemessen , durch die Rotation von planpolarisiertem Licht durch eine Zuckerlösung. Die spezifische Drehung bei 20 °C mit gelbem „Natrium-D“-Licht (589 nm) beträgt +66,47 °. Kommerzielle Zuckerproben werden unter Verwendung dieses Parameters untersucht. Saccharose verschlechtert sich bei Umgebungsbedingungen nicht.
Thermischer und oxidativer Abbau
| T (°C) | S (g/dl) |
|---|---|
| 50 | 259 |
| 55 | 273 |
| 60 | 289 |
| 65 | 306 |
| 70 | 325 |
| 75 | 346 |
| 80 | 369 |
| 85 | 394 |
| 90 | 420 |
Saccharose schmilzt bei hohen Temperaturen nicht. Stattdessen zersetzt es sich bei 186 ° C (367 ° F) zu Karamell . Wie andere Kohlenhydrate verbrennt es zu Kohlendioxid und Wasser. Das Mischen von Saccharose mit dem Oxidationsmittel Kaliumnitrat erzeugt den als Raketenbonbon bekannten Treibstoff , der zum Antrieb von Amateurraketenmotoren verwendet wird.
- C 12 H 22 O 11 + 6 KNO 3 → 9 CO + 3 N 2 + 11 H 2 O + 3 K 2 CO 3
Diese Reaktion ist jedoch etwas vereinfacht. Ein Teil des Kohlenstoffs wird vollständig zu Kohlendioxid oxidiert, und es finden auch andere Reaktionen wie die Wassergas-Shift-Reaktion statt. Eine genauere theoretische Gleichung lautet:
- C 12 H 22 O 11 + 6,288 KNO 3 → 3,796 CO 2 + 5,205 CO + 7,794 H 2 O + 3,065 H 2 + 3,143 N 2 + 2,998 K 2 CO 3 + 0,274 KOH
Saccharose verbrennt mit Chlorsäure , die durch die Reaktion von Salzsäure und Kaliumchlorat entsteht :
- 8 HClO 3 + C 12 H 22 O 11 → 11 H 2 O + 12 CO 2 + 8 HCl
Saccharose kann mit Schwefelsäure zu einem schwarzen, kohlenstoffreichen Feststoff entwässert werden , wie in der folgenden idealisierten Gleichung angegeben:
- H 2 SO 4 (Katalysator) + C 12 H 22 O 11 → 12 C + 11 H 2 O + Wärme (und etwas H 2 O + SO 3 als Folge der Wärme).
Die Formel für die Zersetzung von Saccharose kann als zweistufige Reaktion dargestellt werden: Die erste vereinfachte Reaktion ist die Dehydratisierung von Saccharose zu reinem Kohlenstoff und Wasser, und dann oxidiert Kohlenstoff mit O 2 aus der Luft zu CO 2 .
- C 12 H 22 O 11 + Hitze → 12 C + 11 H 2 O
- 12C + 12 O 2 → 12 CO 2
Hydrolyse
Durch Hydrolyse wird die glykosidische Bindung aufgebrochen, wodurch Saccharose in Glucose und Fructose umgewandelt wird . Die Hydrolyse ist jedoch so langsam, dass Lösungen von Saccharose jahrelang mit vernachlässigbarer Veränderung sitzen können. Bei Zugabe des Enzyms Sucrase läuft die Reaktion jedoch schnell ab. Die Hydrolyse kann auch mit Säuren wie Weinstein oder Zitronensaft beschleunigt werden , beides schwache Säuren. Ebenso wandelt die Magensäure während der Verdauung Saccharose in Glucose und Fructose um, wobei die Bindung zwischen ihnen eine Acetalbindung ist, die durch eine Säure gebrochen werden kann.
Bei (höheren) Verbrennungswärmen von 1349,6 kcal/mol für Saccharose, 673,0 für Glucose und 675,6 für Fructose setzt die Hydrolyse etwa 1,0 kcal (4,2 kJ) pro Mol Saccharose oder etwa 3 kleine Kalorien pro Gramm Produkt frei.
Synthese und Biosynthese von Saccharose
Die Biosynthese von Saccharose verläuft über die Vorstufen UDP-Glukose und Fruktose-6-Phosphat , katalysiert durch das Enzym Saccharose-6-Phosphat-Synthase . Die Energie für die Reaktion wird durch die Spaltung von Uridindiphosphat (UDP) gewonnen. Saccharose wird von Pflanzen, Algen und Cyanobakterien gebildet, jedoch nicht von anderen Organismen . Saccharose ist das Endprodukt der Photosynthese und kommt zusammen mit dem Monosaccharid Fructose natürlicherweise in vielen Nahrungspflanzen vor . In vielen Früchten wie Ananas und Aprikose ist Saccharose der Hauptzucker. In anderen, wie Trauben und Birnen , ist Fruktose der Hauptzucker.
Chemische Synthese
Nach zahlreichen erfolglosen Versuchen anderer gelang es Raymond Lemieux und George Huber 1953, Saccharose aus acetylierter Glucose und Fructose zu synthetisieren .
Quellen
In der Natur kommt Saccharose in vielen Pflanzen vor, insbesondere in ihren Wurzeln, Früchten und Nektaren , da sie als Energiespeicher dient, vor allem aus der Photosynthese . Viele Säugetiere, Vögel, Insekten und Bakterien sammeln und ernähren sich von der Saccharose in Pflanzen und für einige ist sie ihre Hauptnahrungsquelle. Obwohl Honigbienen Saccharose konsumieren, besteht der Honig , den sie produzieren, hauptsächlich aus Fruktose und Glukose , mit nur Spuren von Saccharose.
Wenn Früchte reifen, steigt ihr Saccharosegehalt normalerweise stark an, aber einige Früchte enthalten fast gar keine Saccharose. Dazu gehören Trauben, Kirschen, Heidelbeeren, Brombeeren, Feigen, Granatäpfel, Tomaten, Avocados, Zitronen und Limetten.
Saccharose ist ein natürlich vorkommender Zucker, der jedoch mit dem Aufkommen der Industrialisierung zunehmend raffiniert und in allen Arten von verarbeiteten Lebensmitteln konsumiert wurde.
Produktion
Geschichte der Saccharose-Veredelung
Die Herstellung von Haushaltszucker hat eine lange Geschichte. Einige Gelehrte behaupten, Indianer hätten während der Gupta-Dynastie um 350 n. Chr. entdeckt, wie man Zucker kristallisiert .
Andere Gelehrte weisen auf die alten Manuskripte Chinas aus dem 8. Jahrhundert v. Chr. hin, in denen eine der frühesten historischen Erwähnungen von Zuckerrohr enthalten ist, zusammen mit der Tatsache, dass ihr Wissen über Zuckerrohr aus Indien stammt. Darüber hinaus scheint es, dass die Bewohner des heutigen Indiens um etwa 500 v. In der lokalen indischen Sprache wurden diese Kristalle khanda (खण्ड) genannt, was die Quelle des Wortes Süßigkeiten ist .
Die Armee Alexanders des Großen wurde am Ufer des Flusses Indus durch die Weigerung seiner Truppen aufgehalten , weiter nach Osten vorzudringen. Sie sahen die Menschen auf dem indischen Subkontinent wächst Zuckerrohr und Herstellung von granulierten, salzartige süße Pulver , am Ort genannt Sakhar (साखर), ausgesprochen als sakcharon (ζακχαρον) in Griechisch (Neugriechisch, Zacharis ζάχαρη). Auf ihrer Rückreise trugen die griechischen Soldaten einen Teil des "honigtragenden Schilfs" zurück. Zuckerrohr blieb über ein Jahrtausend eine begrenzte Ernte. Zucker war ein seltenes Gut und Zuckerhändler wurden reich. Venedig war auf dem Höhepunkt seiner Finanzkraft das wichtigste Zuckerverteilungszentrum Europas. Araber begannen mit der Herstellung in Sizilien und Spanien . Erst nach den Kreuzzügen begann er in Europa als Süßungsmittel mit Honig zu konkurrieren. Die Spanier begannen 1506 auf den Westindischen Inseln mit dem Zuckerrohranbau ( Kuba 1523). Die Portugiesen bauten 1532 erstmals Zuckerrohr in Brasilien an.
Bis ins 18. Jahrhundert blieb Zucker in weiten Teilen der Welt ein Luxus. Nur die Reichen konnten es sich leisten. Im 18. Jahrhundert boomte die Nachfrage nach Tafelzucker in Europa und wurde im 19. Jahrhundert als menschliche Notwendigkeit angesehen. Die Verwendung von Zucker wuchs von der Verwendung in Tee über Kuchen , Süßwaren und Pralinen . Lieferanten vermarkteten Zucker in neuartigen Formen, wie zum Beispiel als feste Zapfen, bei denen die Verbraucher eine Zuckerzange , ein zangenähnliches Werkzeug, verwenden mussten, um Stücke abzubrechen.
Die Nachfrage nach billigerem Tafelzucker führte teilweise zur Kolonisierung tropischer Inseln und Nationen, in denen arbeitsintensive Zuckerrohrplantagen und die Herstellung von Tafelzucker gedeihen könnten. Der Anbau von Zuckerrohrernte in heißen, feuchten Klimazonen und die Herstellung von Tafelzucker in Hochtemperatur-Zuckermühlen war eine harte, unmenschliche Arbeit. Die Nachfrage nach billigen und fügsamen Arbeitskräften für diese Arbeit trieb zum Teil zuerst den Sklavenhandel aus Afrika (insbesondere Westafrika) voran, gefolgt vom Handel mit Vertragsarbeitern aus Südasien (insbesondere Indien). Millionen Sklaven, gefolgt von Millionen von Zwangsarbeitern, wurden in die Karibik, den Indischen Ozean, die pazifischen Inseln, Ostafrika, Natal, den Norden und Osten Südamerikas und Südostasien gebracht. Die moderne ethnische Mischung vieler Nationen, die in den letzten zwei Jahrhunderten besiedelt wurde, wurde durch Haushaltszucker beeinflusst.
Ab dem späten 18. Jahrhundert wurde die Zuckerherstellung zunehmend mechanisiert. Die Dampfmaschine trieb 1768 erstmals eine Zuckerfabrik in Jamaika an, und kurz darauf ersetzte Dampf die direkte Befeuerung als Quelle der Prozesswärme. Im selben Jahrhundert begannen die Europäer mit der Zuckerproduktion aus anderen Pflanzen zu experimentieren. Andreas Marggraf identifizierte Saccharose in Rübenwurzeln und sein Schüler Franz Achard baute in Schlesien (Preußen) eine Zuckerrübenverarbeitungsfabrik. Die Rübenzuckerindustrie begann während der Napoleonischen Kriege , als Frankreich und der Kontinent vom karibischen Zucker abgeschnitten wurden. 2009 wurden rund 20 Prozent des weltweiten Zuckers aus Rüben hergestellt.
Heute benötigt eine große Rübenraffinerie, die täglich rund 1.500 Tonnen Zucker produziert, rund 150 fest angestellte Mitarbeiter für die 24-Stunden-Produktion.
Trends
Haushaltszucker (Saccharose) stammt aus pflanzlichen Quellen. Zwei wichtige Zuckerpflanzen dominieren: Zuckerrohr ( Saccharum spp. ) und Zuckerrüben ( Beta vulgaris ), in denen Zucker 12 bis 20 % des Trockengewichts der Pflanze ausmachen kann. Kleinere kommerzielle Zuckerpflanzen umfassen die Dattelpalme ( Phoenix dactylifera ), Sorghum ( Sorghum vulgare ) und den Zuckerahorn ( Acer saccharum ). Saccharose wird durch Extraktion dieser Pflanzen mit heißem Wasser gewonnen; Konzentrieren des Extraktes ergibt Sirupe, aus denen feste Saccharose kristallisiert werden kann. Im Jahr 2017 belief sich die weltweite Produktion von Tafelzucker auf 185 Millionen Tonnen.
Der meiste Rohrzucker stammt aus Ländern mit warmem Klima, da Zuckerrohr keinen Frost verträgt. Zuckerrüben hingegen wachsen nur in kühleren gemäßigten Regionen und vertragen keine extreme Hitze . Etwa 80 Prozent der Saccharose wird aus Zuckerrohr gewonnen, der Rest fast ausschließlich aus Zuckerrüben.
Mitte 2018 hatten Indien und Brasilien etwa die gleiche Zuckerproduktion – 34 Millionen Tonnen – gefolgt von der Europäischen Union , Thailand und China als Hauptproduzenten. Indien, die Europäische Union und China waren 2018 die führenden inländischen Zuckerkonsumenten.
Rübenzucker stammt aus Regionen mit kühlerem Klima: Nordwest- und Osteuropa, Nordjapan sowie einige Gebiete in den Vereinigten Staaten (einschließlich Kalifornien). Auf der Nordhalbkugel endet die Rübenanbausaison mit dem Erntebeginn etwa im September. Die Ernte und Verarbeitung dauert in einigen Fällen bis März. Die Verfügbarkeit von Verarbeitungskapazitäten und das Wetter beeinflussen beide die Ernte- und Verarbeitungsdauer – die Industrie kann geerntete Rüben bis zur Verarbeitung lagern, aber eine frostgeschädigte Rüben wird praktisch unverarbeitbar.
Die Vereinigten Staaten legen hohe Zuckerpreise fest, um ihre Produzenten zu stützen, mit der Folge, dass viele ehemalige Abnehmer von Zucker auf Maissirup umgestiegen sind (Getränkehersteller) oder das Land verlassen (Süßwarenhersteller).
Die niedrigen Preise für Glucosesirupe aus Weizen und Mais ( Mais ) bedrohen den traditionellen Zuckermarkt. In Kombination mit künstlichen Süßstoffen können sie Getränkeherstellern ermöglichen, sehr kostengünstige Produkte herzustellen.
Maissirup mit hohem Fructosegehalt
Maissirup mit hohem Fructosegehalt (HFCS) ist als Süßungsmittel für die Lebensmittel- und Getränkeherstellung deutlich billiger als raffinierte Saccharose. Dies hat dazu geführt, dass Saccharose in der industriellen Lebensmittelproduktion in den USA teilweise durch HFCS und andere natürliche Süßstoffe ohne Saccharose verdrängt wurde.
Berichte in öffentlichen Medien haben HFCS als weniger sicher angesehen als Saccharose. Die häufigsten Formen von HFCS enthalten jedoch entweder 42 Prozent Fruktose, die hauptsächlich in verarbeiteten Lebensmitteln verwendet wird, oder 55 Prozent Fruktose, die hauptsächlich in Erfrischungsgetränken verwendet wird, im Vergleich zu Saccharose, die 50 Prozent Fruktose enthält. Bei ungefähr gleichem Glukose- und Fruktosegehalt scheint es keinen signifikanten Unterschied in der Sicherheit zu geben. Allerdings sind sich klinische Ernährungsberater , Mediziner und die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) einig, dass Zucker in der Nahrung eine Quelle leerer Kalorien im Zusammenhang mit bestimmten Gesundheitsproblemen ist, und empfehlen, den Gesamtkonsum von Süßungsmitteln auf Zuckerbasis zu begrenzen.
Typen
Stock
Seit dem 6. Jahrhundert v. Chr. zerkleinern Rohrzuckerhersteller das geerntete pflanzliche Material aus Zuckerrohr, um den Saft zu sammeln und zu filtern. Anschließend behandeln sie die Flüssigkeit (oft mit Kalk (Calciumoxid) ), um Verunreinigungen zu entfernen und anschließend zu neutralisieren. Durch das Kochen des Saftes kann sich das Sediment zum Ausbaggern am Boden absetzen, während der Schaum zum Abschöpfen an die Oberfläche steigt. Beim Abkühlen kristallisiert die Flüssigkeit, normalerweise beim Rühren, zu Zuckerkristallen. Zentrifugen entfernen normalerweise den unkristallisierten Sirup. Die Hersteller können das Zuckerprodukt dann entweder direkt zur Verwendung verkaufen oder zu leichteren Sorten weiterverarbeiten. Die spätere Verarbeitung kann in einem anderen Werk in einem anderen Land erfolgen.
Zuckerrohr ist ein wichtiger Bestandteil der brasilianischen Landwirtschaft; Das Land ist der weltweit größte Produzent von Zuckerrohr und seinen Folgeprodukten wie Kristallzucker und Ethanol ( Ethanolkraftstoff ).
Rote Bete
Rübenzuckerhersteller schneiden die gewaschenen Rüben in Scheiben und extrahieren den Zucker mit heißem Wasser in einem „ Diffusor “. Eine alkalische Lösung („ Kalkmilch “ und Kohlensäure aus dem Kalkofen) dient dann zur Ausfällung von Verunreinigungen (siehe Karbonisierung ). Nach der Filtration wird der Saft durch Eindampfen auf einen Feststoffgehalt von etwa 70 % konzentriert und durch kontrollierte Kristallisation wird der Zucker extrahiert. Eine Zentrifuge entfernt die Zuckerkristalle aus der Flüssigkeit, die in den Kristallisationsstufen recycelt wird. Wenn wirtschaftliche Zwänge die Entfernung von mehr Zucker verhindern, verwirft der Hersteller die verbleibende Flüssigkeit, die heute als Melasse bekannt ist , oder verkauft sie an Futtermittelhersteller.
Durch Sieben des resultierenden Weißzuckers werden verschiedene Qualitäten für den Verkauf hergestellt.
Zuckerrohr gegen Rüben
Es ist schwierig, zwischen vollraffiniertem Zucker aus Rüben und Zuckerrohr zu unterscheiden. Eine Möglichkeit ist die Isotopenanalyse von Kohlenstoff. Cane verwendet C4-Kohlenstofffixierung und Rüben verwendet C3-Kohlenstofffixierung , was zu einem unterschiedlichen Verhältnis von 13 C- und 12 C- Isotopen in der Saccharose führt. Tests werden verwendet , um betrügerischen Missbrauch von EU - Subventionen aufzudecken oder um gefälschte Fruchtsäfte aufzudecken .
Zuckerrohr verträgt heißes Klima besser, aber die Produktion von Zuckerrohr benötigt etwa viermal so viel Wasser wie die Produktion von Zuckerrüben. Infolgedessen haben einige traditionell Rohrzucker produzierende Länder (wie Ägypten ) seit etwa 2008 neue Rübenzuckerfabriken gebaut. Einige Zuckerfabriken verarbeiten sowohl Zuckerrohr als auch Zuckerrüben und verlängern so ihre Verarbeitungszeit.
Die Herstellung von Zucker hinterlässt Rückstände, die sich je nach eingesetzten Rohstoffen und Produktionsort stark unterscheiden. Während Rohr Melasse häufig in der Lebensmittelzubereitung verwendet wird, die Menschen finden Melassen aus Zuckerrüben ungenießbar und endet demzufolge meist als industrielles up Fermentationsbeschickungsmaterial (zum Beispiel in Alkohol Brennereien) oder als Tierfutter . Nach dem Trocknen können beide Arten von Melasse als Brennstoff zum Verbrennen dienen.
Reiner Rübenzucker ist auf dem Markt schwer zu finden, so gekennzeichnet. Obwohl einige Hersteller ihr Produkt eindeutig als "reinen Rohrzucker" kennzeichnen, wird Rübenzucker fast immer einfach als Zucker oder reiner Zucker gekennzeichnet. Interviews mit den 5 großen Rübenzucker produzierenden Unternehmen ergaben, dass es sich bei vielen Eigenmarken oder „Private Label“-Zuckerprodukten um reinen Rübenzucker handelt. Anhand des Chargencodes kann das Unternehmen und das Werk, aus dem der Zucker stammt, identifiziert werden, so dass bei Kenntnis der Codes Rübenzucker identifiziert werden kann.
Kulinarische Zucker
Mühle weiß
Mühlenweiß, auch Plantagenweiß, Kristallzucker oder Edelzucker genannt, wird aus Rohzucker hergestellt. Es wird während der Herstellung Schwefeldioxid ausgesetzt, um die Konzentration von Farbverbindungen zu reduzieren und hilft, eine weitere Farbentwicklung während des Kristallisationsprozesses zu verhindern. Obwohl es in Zuckerrohranbaugebieten üblich ist, lässt sich dieses Produkt nicht gut lagern oder versenden. Nach einigen Wochen neigen seine Verunreinigungen dazu, Verfärbungen und Verklumpungen zu fördern; Daher ist diese Zuckerart im Allgemeinen auf den lokalen Verzehr beschränkt.
Blanco-Direktor
Blanco directo, ein in Indien und anderen südasiatischen Ländern verbreiteter Weißzucker, wird hergestellt, indem viele Verunreinigungen mit Phosphorsäure und Calciumhydroxid aus Zuckerrohrsaft ausgefällt werden , ähnlich der Karbonisierungstechnik , die bei der Rübenzuckerraffination verwendet wird. Blanco directo ist reiner als gemahlener Weißzucker, aber weniger rein als weißer raffinierter.
Weiß veredelt
Weißer raffinierter Zucker ist die häufigste Form von Zucker in Nordamerika und Europa. Raffinierter Zucker wird durch Auflösen und Reinigen von Rohzucker mit Phosphorsäure hergestellt, ähnlich wie bei Blanco Directo, einem Karbonisierungsprozess mit Calciumhydroxid und Kohlendioxid, oder durch verschiedene Filtrationsstrategien. Anschließend wird es durch Filtration durch ein Bett aus Aktivkohle oder Knochenkohle weiter gereinigt . Rübenzuckerraffinerien produzieren raffinierten Weißzucker direkt ohne Zwischenrohstufe.
Weißer raffinierter Zucker wird normalerweise als Kristallzucker verkauft , der getrocknet wurde, um ein Verklumpen zu verhindern und in verschiedenen Kristallgrößen für den privaten und industriellen Gebrauch erhältlich ist:
- Grobkörniges , wie Zucker Schleifen (auch als „Perle Zucker“ genannt, „ die Dekoration Zucker“, nibbed Zucker oder Zucker nibs oben auf Backwaren und Süßigkeiten) ist ein grobkörniger Zucker verwendete Glanz und Geschmack zu verleihen. Seine großen reflektierenden Kristalle lösen sich bei Hitze nicht auf.
- Granuliert , bekannt als Haushaltszucker, mit einer Körnung von etwa 0,5 mm Durchmesser. "Zuckerwürfel" sind Klumpen zum bequemen Verzehr, die durch Mischen von Kristallzucker mit Zuckersirup hergestellt werden.
- Caster (0,35 mm), ein sehr feiner Zucker in Großbritannien und anderen Commonwealth-Ländern, der so genannt wird, weil die Körner klein genug sind, um durch einen Zuckergießer zu passen, ein kleines Gefäß mit perforiertem Deckel, aus dem Zucker bei Tisch gestreut werden kann. Es wird häufig zum Backen und für Mixgetränke verwendet und in den Vereinigten Staaten als "superfeiner" Zucker verkauft . Aufgrund seiner Feinheit löst er sich schneller auf als normaler Weißzucker und ist besonders nützlich in Baiser und kalten Flüssigkeiten. Puderzucker kann zu Hause zubereitet werden, indem Kristallzucker einige Minuten in einem Mörser oder einer Küchenmaschine gemahlen wird.
- Puder , 10X Zucker, Puderzucker (0,060 mm) oder Puderzucker (0,024 mm), hergestellt durch Mahlen von Zucker zu einem feinen Pulver. Der Hersteller kann eine kleine Menge hinzuzufügen Antibackmittel ein Verklumpen zu verhindern- entweder Maisstärke (1% bis 3%) oder Tri- Calciumphosphat .
Brauner Zucker kommt entweder aus den späten Stadien der Rohrzuckerraffination, wenn Zucker feine Kristalle mit erheblichem Melassegehalt bildet , oder aus dem Überziehen von weißem raffiniertem Zucker mit einem Rohrmelassesirup (Blackstrap Melasse). Farbe und Geschmack des braunen Zuckers werden mit zunehmendem Melassegehalt stärker, ebenso wie seine feuchtigkeitsspeichernden Eigenschaften. Brauner Zucker neigt auch dazu, sich zu verhärten, wenn er der Atmosphäre ausgesetzt wird, obwohl dies durch richtige Handhabung umgekehrt werden kann.
Messung
Gehalt an gelöstem Zucker
Wissenschaftler und die Zuckerindustrie verwenden den von Adolf Brix eingeführten Grad Brix (Symbol °Bx) als Maßeinheit für das Massenverhältnis von gelöster Substanz zu Wasser in einer Flüssigkeit. Eine 25 °Bx Saccharoselösung enthält 25 Gramm Saccharose pro 100 Gramm Flüssigkeit; oder anders ausgedrückt: In den 100 Gramm Lösung sind 25 Gramm Saccharosezucker und 75 Gramm Wasser enthalten.
Die Brix-Grade werden mit einem Infrarotsensor gemessen. Diese Messung entspricht nicht dem Brix-Grad aus einer Dichte- oder Brechungsindexmessung, da sie spezifisch die gelöste Zuckerkonzentration anstelle aller gelösten Feststoffe misst. Bei Verwendung eines Refraktometers sollte man das Ergebnis als „ refraktometrische Trockensubstanz “ (RDS) angeben. Man könnte von einer Flüssigkeit mit 20 °Bx RDS sprechen. Dies bezieht sich auf ein Maß des Gewichtsprozentsatzes der gesamten getrockneten Feststoffe und liefert, obwohl technisch nicht identisch mit dem durch ein Infrarotverfahren bestimmten Brix-Grad, eine genaue Messung des Saccharosegehalts, da Saccharose tatsächlich den Großteil der getrockneten Feststoffe bildet. Das Aufkommen von Inline-Infrarot-Brix-Messsensoren hat die Messung der Menge an gelöstem Zucker in Produkten durch eine direkte Messung wirtschaftlich gemacht.
Verbrauch
Raffinierter Zucker war vor dem 18. Jahrhundert ein Luxus. Es wurde im 18. Jahrhundert weit verbreitet und entwickelte sich im 19. Jahrhundert zu einem notwendigen Lebensmittel. Diese Entwicklung des Geschmacks und der Nachfrage nach Zucker als wesentlicher Lebensmittelzutat löste große wirtschaftliche und soziale Veränderungen aus. Schließlich wurde Haushaltszucker billig genug und verbreitet genug, um die Standardküche und aromatisierte Getränke zu beeinflussen.
Saccharose ist ein wichtiger Bestandteil von Süßwaren und Desserts . Köche verwenden es zum Süßen. Es kann auch als Konservierungsmittel für Lebensmittel wirken, wenn es in ausreichenden Konzentrationen verwendet wird. Saccharose ist wichtig für die Struktur vieler Lebensmittel, darunter Kekse und Kekse, Kuchen und Torten, Süßigkeiten sowie Eis und Sorbets. Es ist eine häufige Zutat in vielen verarbeiteten und sogenannten „ Junk Foods “.
Nährwert-Information
| Nährwert pro 100 g (3,5 oz) | |
|---|---|
| Energie | 1.620 kJ (390 kcal) |
100 g |
|
0 g |
|
0 g |
|
| Vitamine |
Menge
%DV †
|
| Thiamin (B 1 ) |
0% 0 mg |
| Riboflavin (B 2 ) |
0% 0 mg |
| Niacin (B 3 ) |
0% 0 mg |
| Vitamin C |
0% 0 mg |
| Mineralien |
Menge
%DV †
|
| Eisen |
0% 0 mg |
| Phosphor |
0% 0 mg |
| Kalium |
0% 2,0 mg |
| Selen |
1% 0,6 μg |
|
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† Die Prozentsätze werden anhand der US-Empfehlungen für Erwachsene grob geschätzt. Quelle: USDA FoodData Central | |
Vollständig raffinierter Zucker 99,9% Saccharose, also nur die Bereitstellung Kohlenhydrat als Nahrungs Nährstoff und 390 Kilokalorien pro 100 g Portion ( USDA - Daten der rechte Tabelle). Vollraffinierter Zucker enthält keine wichtigen Mikronährstoffe (rechte Tabelle).
Stoffwechsel von Saccharose
Beim Menschen und anderen Säugetieren wird Saccharose durch Saccharase- oder Isomaltase- Glycosid-Hydrolasen , die sich in der Membran der Mikrovilli, die den Zwölffingerdarm auskleiden , befinden , in ihre Monosaccharide , Glucose und Fructose , zerlegt . Die resultierenden Glucose- und Fructosemoleküle werden dann schnell in den Blutkreislauf aufgenommen. Bei Bakterien und einigen Tieren wird Saccharose durch das Enzym Invertase verdaut . Saccharose ist ein leicht assimilierbarer Makronährstoff , der eine schnelle Energiequelle liefert und bei der Einnahme einen schnellen Anstieg des Blutzuckers provoziert . Saccharose hat als reines Kohlenhydrat einen Energiegehalt von 3,94 Kilokalorien pro Gramm (oder 17 Kilojoule pro Gramm).
Bei übermäßigem Verzehr kann Saccharose zur Entwicklung des metabolischen Syndroms beitragen , einschließlich eines erhöhten Risikos für Typ-2-Diabetes , Gewichtszunahme und Fettleibigkeit bei Erwachsenen und Kindern.
Karies
Karies (Zahnkaries) ist zu einem ausgeprägten Gesundheitsrisiko im Zusammenhang mit dem Konsum von Zucker, insbesondere Saccharose, geworden. Orale Bakterien wie Streptococcus mutans leben im Zahnbelag und wandeln alle freien Zucker (nicht nur Saccharose, sondern auch Glucose , Lactose , Fructose und gekochte Stärke ) in Milchsäure um . Die resultierende Milchsäure senkt den pH-Wert der Zahnoberfläche und entzieht ihr Mineralien in dem als Karies bekannten Prozess.
Alle 6-Kohlenstoff-Zucker und Disaccharide, die auf 6-Kohlenstoff-Zuckern basieren, können von Zahnbelagbakterien in eine Säure umgewandelt werden, die die Zähne entmineralisiert, aber Saccharose kann für Streptococcus sanguinis (früher Streptococcus sanguis ) und Streptococcus mutans einzigartig nützlich sein . Saccharose ist der einzige Nahrungszucker, der durch extrazelluläre Enzyme in klebrige Glucane (Dextran-ähnliche Polysaccharide) umgewandelt werden kann. Diese Glucane ermöglichen es den Bakterien, an der Zahnoberfläche zu haften und dicke Plaqueschichten aufzubauen. Die anaeroben Bedingungen tief in der Plaque fördern die Bildung von Säuren, die zu kariösen Läsionen führen. Somit könnte Saccharose es S. mutans , S. sanguinis und vielen anderen Bakterienarten ermöglichen, stark zu haften und einer natürlichen Entfernung, zB durch Speichelfluss, zu widerstehen, obwohl sie leicht durch Bürsten entfernt werden können. Die von den Plaque-Bakterien produzierten Glucane und Levane (Fructose-Polysaccharide) dienen den Bakterien auch als Nahrungsreserve. Eine solche besondere Rolle von Saccharose bei der Bildung von Karies ist angesichts der fast universellen Verwendung von Saccharose als begehrtester Süßstoff viel bedeutsamer. Der weit verbreitete Ersatz von Saccharose durch Maissirup mit hohem Fruktosegehalt (HFCS) hat die Gefahr durch Saccharose nicht verringert. Wenn kleinere Mengen an Saccharose in der Nahrung vorhanden sind, reichen sie immer noch für die Entwicklung dicker, anaerober Plaques aus und Plaquebakterien metabolisieren andere Zucker in der Nahrung, wie Glucose und Fructose in HFCS.
Glykämischer Index
Saccharose ist ein Disaccharid bestehend aus 50 % Glucose und 50 % Fructose und hat einen glykämischen Index von 65. Saccharose wird schnell verdaut, hat aber aufgrund des Fruktosegehalts einen relativ niedrigen glykämischen Index, der sich nur minimal auf den Blutzucker auswirkt.
Wie andere Zucker wird auch Saccharose in seine Bestandteile über das Enzym Saccharase zu Glucose (Blutzucker) verdaut . Die Glukosekomponente wird ins Blut transportiert, wo sie den unmittelbaren Stoffwechselbedarf bedient, oder wird umgewandelt und in der Leber als Glykogen gespeichert .
Gicht
Das Auftreten von Gicht ist mit einer Überproduktion von Harnsäure verbunden. Eine saccharosereiche Ernährung kann zu Gicht führen, da sie den Insulinspiegel erhöht, wodurch die Ausscheidung von Harnsäure aus dem Körper verhindert wird. Mit zunehmender Harnsäurekonzentration im Körper steigt auch die Harnsäurekonzentration in der Gelenkflüssigkeit und ab einer kritischen Konzentration beginnt die Harnsäure in Kristallen auszufallen. Forscher haben zuckerhaltige Getränke mit hohem Fruktosegehalt mit einem Anstieg bei Gicht in Verbindung gebracht.
Saccharose-Intoleranz
Ernährungsempfehlung der UN
Im Jahr 2015 hat die Weltgesundheitsorganisation (WHO) als Ergebnis einer umfassenden Überprüfung der verfügbaren wissenschaftlichen Erkenntnisse durch eine multidisziplinäre Expertengruppe eine neue Leitlinie zur Zuckeraufnahme für Erwachsene und Kinder veröffentlicht. Die Leitlinie empfiehlt, dass sowohl Erwachsene als auch Kinder darauf achten, dass die Aufnahme von freiem Zucker (Mono- und Disaccharide, die vom Hersteller, Koch oder Verbraucher zu Lebensmitteln und Getränken hinzugefügt werden, und natürlich in Honig, Sirupen, Fruchtsäften und Fruchtsaftkonzentraten enthaltener Zucker) weniger als . beträgt 10 % der Gesamtenergieaufnahme. Ein Wert unter 5 % der Gesamtenergieaufnahme bringt zusätzliche gesundheitliche Vorteile, insbesondere im Hinblick auf Zahnkaries.
Religiöse Anliegen
Die Zuckerraffinerieindustrie verwendet häufig Knochenkohle ( kalzinierte Tierknochen) zum Entfärben. Etwa 25 % des in den USA produzierten Zuckers werden mit Knochenkohle als Filter verarbeitet, der Rest mit Aktivkohle . Da Knochenkohle im fertigen Zucker nicht zu verbleiben scheint, betrachten jüdische religiöse Führer den durch sie gefilterten Zucker als Pareve , was bedeutet, dass es weder Fleisch noch Milchprodukte ist und mit beiden Arten von Lebensmitteln verwendet werden kann. Allerdings muss die Knochenkohle von einem koscheren Tier (zB Kuh, Schaf) bezogen werden, damit der Zucker koscher ist .
Handel und Wirtschaft
Zucker ist einer der meistgehandelten Rohstoffe der Welt und macht rund 2 % des globalen Trockenfrachtmarktes aus. Die internationalen Zuckerpreise zeigen eine große Volatilität, die in den letzten 50 Jahren von etwa 3 bis über 60 Cent pro Pfund reichte. Etwa 100 der 180 Länder der Welt produzieren Zucker aus Rüben oder Rohr, einige weitere veredeln Rohzucker zu Weißzucker, und alle Länder konsumieren Zucker. Der Zuckerverbrauch reicht von etwa 3 Kilogramm pro Person und Jahr in Äthiopien bis zu etwa 40 kg/Person/Jahr in Belgien. Der Pro-Kopf-Verbrauch steigt mit dem Pro-Kopf-Einkommen, bis er in Ländern mit mittlerem Einkommen ein Plateau von rund 35 kg pro Kopf und Jahr erreicht.
Viele Länder subventionieren die Zuckerproduktion stark. Die Europäische Union, die Vereinigten Staaten, Japan und viele Entwicklungsländer subventionieren die heimische Produktion und behalten hohe Einfuhrzölle bei. Die Zuckerpreise in diesen Ländern übersteigen oft die Preise auf dem internationalen Markt um das Dreifache; Heute übersteigen die Preise für Zucker-Futures auf dem Weltmarkt derzeit in der Regel das Zweifache der Weltmarktpreise.
In internationalen Handelsgremien, insbesondere in der Welthandelsorganisation , argumentieren die „ G20 “-Staaten unter der Führung Brasiliens seit langem, dass die G20-Zuckerproduzenten niedrigere Preise erhalten als im Freihandel , weil diese Zuckermärkte im Wesentlichen Rohrzuckerimporte ausschließen . Während sowohl die Europäische Union als auch die Vereinigten Staaten Handelsabkommen unterhalten, nach denen bestimmte Entwicklungsländer und weniger entwickelte Länder (LDCs) bestimmte Zuckermengen frei von den üblichen Einfuhrzöllen auf ihren Märkten verkaufen können, haben sich Länder außerhalb dieser bevorzugten Handelsregime darüber beschwert, dass diese Vereinbarungen gegen das Prinzip der " meistbegünstigten Nation " des internationalen Handels. Dies hat in der Vergangenheit zu zahlreichen Zöllen und Abgaben geführt.
Im Jahr 2004 stellte sich die WTO auf die Seite einer Gruppe von Rohrzucker exportierenden Nationen (angeführt von Brasilien und Australien) und regierte das EU-Zuckerregime und das dazugehörige AKP-EU-Zuckerprotokoll (wobei eine Gruppe von afrikanischen, karibischen und pazifischen Ländern Präferenzen erhält Zugang zum europäischen Zuckermarkt) illegal. Als Reaktion auf diese und andere Entscheidungen der WTO und aufgrund des internen Drucks auf das EU-Zuckerregime schlug die Europäische Kommission am 22. EU-Zuckerexporte. Die Zuckerexporteure aus Afrika, der Karibik, dem Pazifik und den am wenigsten entwickelten Ländern reagierten mit Bestürzung auf die Zuckervorschläge der EU. Am 25. November 2005 beschloss der Rat der EU, die EU-Zuckerpreise ab 2009 um 36 % zu senken. 2007 schien das US-Zuckerprogramm das nächste Reformziel zu werden. Einige Kommentatoren erwarteten jedoch eine starke Lobbyarbeit der US-Zuckerindustrie, die bei den US-Wahlen 2006 2,7 Millionen US-Dollar an die amtierenden US-Repräsentanten und den US-Senat gespendet hatte, mehr als jede andere Gruppe von US-Lebensmittelproduzenten. Zu den besonders prominenten Lobbyisten gehören die Fanjul Brothers , sogenannte "Zuckerbarone", die die größten Einzelspenden von weichem Geld sowohl an die demokratische als auch an die republikanische Partei im politischen System der Vereinigten Staaten von Amerika leisteten.
Kleine Mengen Zucker, insbesondere Zuckerspezialitäten, gelangen als „ Fair-Trade “-Ware auf den Markt ; Das Fair-Trade- System produziert und verkauft diese Produkte mit dem Verständnis, dass ein größerer als der übliche Teil der Einnahmen Kleinbauern in den Entwicklungsländern unterstützt. Doch während die Fairtrade Foundation Kleinbauern für „Fairtrade“-Zucker eine Prämie von 60,00 US-Dollar pro Tonne bietet, bieten staatliche Programme wie das US-Zuckerprogramm und das ACP Sugar Protocol Prämien von rund 400,00 US-Dollar pro Tonne über den Weltmarktpreisen. Die EU gab jedoch am 14. September 2007 bekannt, dass sie angeboten habe, "alle Zölle und Quoten auf die Einfuhr von Zucker in die EU abzuschaffen".
Die US Sugar Association hat eine Kampagne gestartet, um Zucker gegenüber künstlichen Ersatzstoffen zu fördern. Der Verband stellt nun aggressiv viele verbreitete Überzeugungen in Bezug auf negative Nebenwirkungen des Zuckerkonsums in Frage. Die Kampagne strahlte während der Primetime Emmy Awards 2007 auf FOX Television einen hochkarätigen Fernsehwerbespot aus . Die Sugar Association verwendet den Markenslogan "Sugar: sweet by nature".
Verweise
Weiterlesen
- Yudkin, J.; Edelmann, J.; Hough, L. (1973). Zucker: Chemische, biologische und ernährungsphysiologische Aspekte von Saccharose . Butterwert. ISBN 978-0-408-70172-3.