Разлагане на захарите под действието на разредени киселини


Категория на документа: Други


Х Т М У
Катедра: Биотехнологии

Реферат
по химия на хранителните среди

на тема: Разлагане на захарите под действието на разредени киселини. Перколационна хидролиза. Теоретични основи на процеса. Непрекъснати високотемпературни процеси на хидролиза на целулозата.

Изготвил: Проверил:
Ралица Стоичкова гл.ас И. Лалов
17 група
БТ0569
1. Разлагане на монозахаридите при нагряване в присъствие на разредени киселини

Получаването на монозахариди чрез киселинно-катализируема хидролиза на полизахариди обикновено е съпроводено с престояване на образуваните монозахариди в условията на хидролизния процес, т.е в кисела водна среда при повишена температура. Установено е, че при тези условия в монозахаридите настъпват много сериозни промени.
При нагряване на водни разтвори на монозахариди в присъствие на разредени минерални киселини се наблюдава постепенно понижаване на редуциращата способност на разтворите. Едновременно с това разтворите придобиват в началото жълт отенък, който постепенно се засилва и преминава през жълт в кафяв цвят. Повишава се общата киселинност на разтворите, от които по-късно започва да изпада тъмнокафява утайка, образувана от т.нар. хуминови вещества. При изследване на химическия състав на тези разтвори е установено, че те съдържат освен изходните монозахариди още и вещества, които първоначално не са били внасяни, но се образуват впоследствие, като например фурфурал, 5-хидроксиметил фурфурал, мравчена киселина, левулинова киселина и др.
* Химизъм на разлагането на монозахаридите.
Изследването на процеса на разлагане на монозахаридите, показва че при нагряването им в присъствие на разредени минерални киселини пентозите и хексозите се превръщат във фуранови съединения, които след това могат да претърпят и вторични превръщания. Тази реакция може да бъде представена катодехидратация на монозахаридите със загуба на три молекули вода:

Фиг.1
Механизмът на реакцията е по-сложен от този на схемата и все още е ненапълно изяснен. Той включва последователно отделяне на трите молекули вода с образуване на съответни междинни съединения, като започва с образуването на енол в съседство с алдехидната група:

Фиг. 2
Дехидратацията на уроновите киселини протича по аналогичен начин, като процесът започва с декарбоксилиране и превръщане на киселините в пентози:

Фиг.3
Получените пентози търпят превръщане по разгледаната вече схема. Образуващите се при дехидратация на пентози и хексози фурфурал и 5-хидроксиметил фурфурал са силни инхибитори на микробите и тяхното присъствие в хранителните среди, особено това на фурфурала, е крайно нежелателно.
Фурфуралът и 5-хидроксиметил фурфуралът лесно се окисляват и полимеризират с образуване на хуминови вещества. Освен това 5-хидроксиметил фурфуралът се разлага, като се превръща в левулинова и мравчена киселина. Последното превръщане може да бъде представено по следната схема:

Фиг. 4
Този механизъм на реакцията е частично доказан, като чрез белязан въглерод е доказан произходът на мравчената киселина, докато последният стадий на процеса е хипотетичен.
В резултат на разлагането на монозахаридите в киселата среда се натрупват производни на фурана, левулиновата и мравчената киселина, а също така и хуминови вещества. Последните оцветяват разтвора в жълт или кафяв цвят и частично изпадат в утайката.
* Кинетика на разлагането на монозахаридите
Резултатите от изследванията върху разлагането на пентозите и хексозите при тяхното нагряване в присъствие на разредени киселини показват, че тази реакция протича като реакция от първи порядък.На тази основа скоростта на разлагането на монозахаридите може да бъде представена със следното уравнение:
=K2 (x-y),
Където: х е изходното количество на монозахаридите, участващи в реакцията;
у - количеството на разложените захари за дадено време t;
К2 - скоростна константа за разлагане на монозахаридите.
След интегриране на това уравнение се получава изразът:
y = b (1 - )
К2 е критерий на разлагане на монозахаридите и се означава с r
r = t
По същата аналогия скоростната константа може да се представи в следния вид:

= C
Където е коефициентът на каталитичната активност на киселината в реакцията на разлагане на монозахаридите;
С- концентрация на киселината;

- коефициент на разложимост на монозахаридите;

- скоростна константа на разлагане на глюкозата в присъствие на 1 % сярна киселина.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Разлагане на захарите под действието на разредени киселини 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.