ชีวิตอันแสนหวานของนักเคมี

ความหวานมีความหมายในเชิงบวก ความหวานของลักษณะนิสัยดึงดูดผู้คน เด็กเล็กและสัตว์เป็น "น่ารัก" ชัยชนะมีรสหวาน และทุกคนก็ต้องการชีวิตที่หวาน แม้ว่าเราจะต้องระวังเมื่อมีคน "ทำให้หวาน" แก่เรามากเกินไป ในขณะเดียวกันการทำให้เป็นรูปเป็นร่างของขนมก็คือน้ำตาลธรรมดา

นักวิทยาศาสตร์จะไม่เป็นตัวของตัวเองหากพวกเขาไม่พิจารณาแนวคิดที่เป็นนามธรรมนี้ พวกเขาคิดขึ้นมาในลักษณะของความหนาแน่นหรือปริมาตร ความหวานซึ่งเป็นตัวเลขที่อธิบายการวัดความหวาน ที่สำคัญกว่านั้น การวัดความหวานนั้นค่อนข้างยอมรับได้แม้ในห้องปฏิบัติการที่บ้านขนาดย่อม

วัดความหวานยังไง?

ยังไม่มีเครื่องวัดความหวาน เหตุผลก็คือความซับซ้อนที่น่าเหลือเชื่อของความรู้สึกทางเคมีเบื้องต้น: รสชาติและความรู้สึกของกลิ่นที่เกี่ยวข้อง ในกรณีของอวัยวะรับสัมผัสวิวัฒนาการที่อายุน้อยกว่ามากซึ่งตอบสนองต่อสิ่งเร้าทางกายภาพ (การมองเห็น การได้ยิน การสัมผัส) เครื่องมือที่เทียบเท่าได้ถูกสร้างขึ้น - องค์ประกอบที่ไวต่อแสง ไมโครโฟน เซ็นเซอร์สัมผัส ในแง่ของรสชาติ มีการประเมินตามความรู้สึกส่วนตัวของผู้ตอบแบบสอบถาม และลิ้นและจมูกของมนุษย์เป็นเครื่องมือวัด

สารละลายน้ำตาลในอาหาร 10% กล่าวคือ saccharose. สำหรับอัตราส่วนนี้ ค่าตามเงื่อนไขคือ 100 (ในบางแหล่งคือ 1) มันถูกเรียกว่า ความหวานสัมพัทธ์, แสดงโดยตัวย่อ RS (ภาษาอังกฤษ) การวัดประกอบด้วยการปรับความเข้มข้นเป็นเปอร์เซ็นต์ของสารละลายของสารทดสอบเพื่อให้ความหวานที่ผลิตได้เหมือนกันกับค่าอ้างอิง ตัวอย่างเช่น หากสารละลาย 5% มีรสชาติเหมือนกับสารละลายซูโครส 10% สารทดสอบจะมีความหวานที่ 200

น้ำตาลซูโครสเป็นมาตรฐานสำหรับความหวาน

ถึงเวลา การวัดความหวาน.

คุณต้องการมัน вес. ในห้องปฏิบัติการที่บ้าน โมเดลพกพาราคาถูกก็เพียงพอแล้วสำหรับหลายสิบซลอตี โดยมีความจุสูงสุด 200 กรัมและชั่งน้ำหนักได้อย่างแม่นยำที่ 0,1 กรัม (จะมีประโยชน์ในระหว่างการทดลองอื่นๆ อีกมาก)

ตอนนี้ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว saccharose น้ำตาลตารางปกติ กลูโคส หาซื้อได้ตามร้านของชำก็มีนะคะ ไซลิทอล เป็นสารทดแทนน้ำตาล [กลูโคส_ไซลิทอล] ฟรักโทส ส่องชั้นวางอาหารเบาหวานขณะ แล็กโตส ใช้ในการผลิตเบียร์ที่บ้าน

เราเตรียมสารละลายที่มีความเข้มข้นตั้งแต่ 5 ถึง 25% และติดฉลากด้วยวิธีที่ทราบ (สารละลายของสารแต่ละชนิดที่มีความเข้มข้นหลายระดับ) จำไว้ว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์สำหรับรับประทาน ดังนั้นอย่าลืมจับตาดูให้ดี กฎสุขอนามัย.

มองหาผู้ทดลองในหมู่ครอบครัวและเพื่อนของคุณ การทดสอบความหวานจะดำเนินการภายใต้เงื่อนไขเดียวกับการชิมกลิ่นของไวน์และกาแฟ มีเพียงลิ้นเท่านั้นที่ชุบสารละลายเล็กน้อย (โดยไม่ต้องกลืน) และล้างปากด้วยน้ำสะอาดก่อนชิม วิธีแก้ปัญหาต่อไป

น้ำตาลไม่หวานเสมอไป

น้ำตาล	RS
ฟรักโทส	180
กลูโคส	75
แมนโนส	30
กาแลคโตส	32
saccharose	100
แล็กโตส	25
มอลโตส	30

สารประกอบที่ทดสอบคือ กับน้ำตาล (ยกเว้นไซลิทอล) ใน ตาราง มีค่า RS ที่สอดคล้องกัน น้ำตาลธรรมดา (กลูโคส ฟรุกโตส แมนโนส กาแลคโตส) มักมีความหวานมากกว่าไดแซ็กคาไรด์ (ซูโครสเป็นน้ำตาลเชิงซ้อนที่มีรสหวานเพียงชนิดเดียว) น้ำตาลที่มีอนุภาคขนาดใหญ่ (แป้ง เซลลูโลส) ไม่หวานเลย สำหรับการรับรู้ถึงความหวาน เป็นสิ่งสำคัญที่โมเลกุลและตัวรับรสชาติจะต้องตรงกัน เงื่อนไขนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับขนาดของโมเลกุล ซึ่งอธิบายถึงความหวานที่มากขึ้นของน้ำตาลด้วยโมเลกุลที่เล็กกว่า ความหวานของผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติเกิดจากการมีน้ำตาลในนั้น - ตัวอย่างเช่น น้ำผึ้ง (ประมาณ 100 รูปี) มีฟรุกโตสจำนวนมาก

เหตุผลวิวัฒนาการที่น้ำตาลถูกมองว่าน่ารับประทาน (ซึ่งนำไปสู่การบริโภคอาหารที่มีน้ำตาลเหล่านี้) คือการย่อยได้ง่ายและมีปริมาณแคลอรีสูง จึงเป็นแหล่งพลังงานที่ดี "เชื้อเพลิง" ให้กับเซลล์ในร่างกายของเรา อย่างไรก็ตาม การปรับตัวทางสรีรวิทยาที่จำเป็นต่อการอยู่รอดในยุคก่อนมนุษย์ในยุคที่เข้าถึงอาหารได้ง่ายทำให้เกิดผลเสียต่อสุขภาพมากมาย

ไม่ใช่แค่น้ำตาลเท่านั้นที่หวาน

พวกเขายังลิ้มรสหวาน สารประกอบที่ไม่ใช่น้ำตาล. ไซลิทอลถูกใช้ไปแล้วในความพยายามที่จะกำหนดความหวานของสาร เป็นอนุพันธ์ตามธรรมชาติของน้ำตาลที่พบได้น้อยชนิดหนึ่ง และ RS ของน้ำตาลนี้ก็คล้ายกับซูโครส เป็นสารให้ความหวานที่ผ่านการรับรอง (รหัส E967) และยังใช้เพื่อปรับปรุงรสชาติของยาสีฟันและหมากฝรั่ง สารประกอบที่เกี่ยวข้องมีการใช้งานที่คล้ายกัน: แมนนิทอล E421 i ซอร์บิทอล E420.

แบบจำลองโมเลกุลของน้ำตาลบางชนิด: กลูโคส (ซ้ายบน) ฟรุกโตส (ขวาบน) ซูโครส (ล่าง)

กลีเซอรอล (E422 สารให้ความหวานในสุราและการกักเก็บความชื้น) และกรดอะมิโน glycine (E640 สารเพิ่มรสชาติ) เป็นสารให้ความหวาน ชื่อของสารประกอบทั้งสอง (เช่นเดียวกับกลูโคสและอื่น ๆ ) มาจากคำภาษากรีกที่แปลว่า "หวาน" กลีเซอรีนและไกลซีนสามารถใช้สำหรับการทดสอบความหวานได้ (หากมีความบริสุทธิ์ ได้มาจากร้านขายยา) แต่อย่าทดสอบรสชาติของสารอื่น ๆ !

โปรตีนที่สกัดจากพืชที่แปลกใหม่บางชนิดก็เป็นสารให้ความหวานเช่นกัน ในยุโรปอนุญาตให้ใช้ เทามาไทน์ E957. RS ของเขาอยู่ที่ประมาณ 3k สูงกว่าซูโครสหลายเท่า มีความสัมพันธ์ที่น่าสนใจ มิราคูลินถึงแม้ว่ามันจะไม่หวานในตัวเอง แต่ก็สามารถเปลี่ยนแปลงวิธีการทำงานของตัวรับลิ้นได้อย่างถาวร ทานแล้วแม้แต่น้ำมะนาวยังหวานมาก!

สารทดแทนน้ำตาลอื่น ๆ สตีวิโอไซด์นั่นคือสารที่สกัดจากพืชในอเมริกาใต้ สารเหล่านี้มีความหวานมากกว่าซูโครสประมาณ 100-150 เท่า สตีวิโอไซด์ได้รับการรับรองให้ใช้เป็นสารเติมแต่งอาหารภายใต้รหัส E960 ใช้สำหรับทำเครื่องดื่ม แยม หมากฝรั่ง และเป็นสารให้ความหวานในลูกอมแข็ง ผู้ป่วยเบาหวานสามารถรับประทานได้

สารประกอบอนินทรีย์ยอดนิยมมีรสหวาน ให้ดวงอาทิตย์ (แต่เดิมองค์ประกอบนี้เรียกว่ากลูซินและมีสัญลักษณ์ Gl) และ นำ. พวกมันมีพิษมาก - โดยเฉพาะตะกั่ว (II) acetate Pb (CH₃ประธานฝ่ายปฏิบัติการ)₂ซึ่งนักเล่นแร่แปรธาตุเรียกว่าน้ำตาลตะกั่วแล้ว ไม่ว่าในกรณีใดเราไม่ควรลองใช้ความสัมพันธ์นี้!

ความหวานจากแลป

อาหารเต็มไปด้วยขนมมากขึ้นเรื่อยๆ ไม่ได้มาจากแหล่งธรรมชาติ แต่ส่งตรงจากห้องปฏิบัติการเคมี เป็นที่นิยมแน่นอน สารให้ความหวานRS ซึ่งมากกว่าซูโครสหลายสิบเท่าหรือหลายร้อยเท่า เป็นผลให้ปริมาณพลังงานจากปริมาณขั้นต่ำจะต้องถูกกำจัด เมื่อสารต่างๆ ในร่างกายไม่ถูกเผาผลาญ จะมี "0 แคลอรี" จริงๆ ใช้บ่อยที่สุด:

• ขัณฑสกร E954 - สารให้ความหวานเทียมที่เก่าแก่ที่สุด (ค้นพบในปี พ.ศ. 1879)
• โซเดียมไซคลาเมต E952;
• แอสปาร์แตม E951 - หนึ่งในสารให้ความหวานที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ในร่างกาย สารประกอบนี้จะแตกตัวเป็นกรดอะมิโน (กรดแอสปาร์ติกและฟีนิลอะลานีน) และเมทานอลแอลกอฮอล์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมอาหารที่ให้ความหวานด้วยแอสปาร์แตมจึงมีคำเตือนบนบรรจุภัณฑ์สำหรับผู้ที่มีภาวะฟีนิลคีโตนูเรีย (ความผิดปกติทางพันธุกรรมของเมแทบอลิซึมของฟีนิลอะลานีน) ข้อร้องเรียนทั่วไปเกี่ยวกับสารให้ความหวานคือการปล่อยเมทานอล ซึ่งเป็นสารประกอบที่เป็นพิษ อย่างไรก็ตาม ปริมาณแอสปาร์แตมโดยทั่วไป (เมื่อบริโภคไม่เกินหนึ่งกรัมต่อวัน) จะผลิตเมทานอลเพียงหนึ่งในสิบของกรัม ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับร่างกาย (ผลิตมากขึ้นจากการเผาผลาญตามธรรมชาติ);
• อะเซซัลแฟม เค E950;
• ซูคราโลส E955 - อนุพันธ์ของซูโครสซึ่งแนะนำอะตอมของคลอรีน สารเคมี "เคล็ดลับ" นี้ป้องกันร่างกายจากการเผาผลาญ

ข้อเสียของสารให้ความหวานเทียมบางชนิดคือจะสลายตัวระหว่างการแปรรูปอาหาร (เช่น การอบ) ด้วยเหตุนี้ จึงเหมาะสำหรับอาหารปรุงแต่งรสหวานซึ่งจะไม่ร้อนขึ้นอีกต่อไปเท่านั้น

แม้จะมีคุณสมบัติดึงดูดใจของสารให้ความหวาน (ความหวานที่ไม่มีแคลอรี่!) แต่ผลจากการใช้สารให้ความหวานมักจะส่งผลเสีย ตัวรับรสหวานจะกระจัดกระจายไปทั่วอวัยวะต่างๆ ของร่างกาย รวมถึงลำไส้ด้วย สารให้ความหวานกระตุ้นตัวรับในลำไส้เพื่อส่งสัญญาณ "การคลอดใหม่" ร่างกายบอกให้ตับอ่อนผลิตอินซูลิน ซึ่งช่วยย้ายกลูโคสจากเลือดไปยังเซลล์ อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้สารให้ความหวานแทนน้ำตาล กลูโคสที่ถูกขับออกมาในเนื้อเยื่อไม่สามารถทดแทนได้ ความเข้มข้นของกลูโคสจะลดลง และสมองส่งสัญญาณของความหิว แม้จะกินอาหารในปริมาณที่เพียงพอ แต่ร่างกายก็ยังรู้สึกไม่อิ่ม แม้ว่าผลิตภัณฑ์ที่ปราศจากน้ำตาลจะมีส่วนผสมอื่นๆ ที่ให้พลังงาน ดังนั้น สารให้ความหวานป้องกันไม่ให้ร่างกายประเมินปริมาณแคลอรี่ของอาหารอย่างเหมาะสม ส่งผลให้รู้สึกหิวและกระตุ้นให้รับประทานอาหารมากขึ้น

สรีรวิทยาและจิตวิทยาของรสนิยม

เวลาสำหรับการแสดงผลบางอย่าง

เราใส่น้ำตาลคริสตัลก้อนใหญ่ (น้ำตาลน้ำแข็ง) ลงบนลิ้นแล้วค่อยๆ ดูด บ้วนปากด้วยน้ำแล้วปัดลิ้นด้วยน้ำตาลผงเล็กน้อย (หรือน้ำตาลธรรมดาบดละเอียด) ลองเปรียบเทียบความประทับใจของผลิตภัณฑ์ทั้งสอง น้ำตาลผลึกละเอียดดูหวานกว่าน้ำตาลน้ำแข็ง เหตุผลคืออัตราการละลายของซูโครสซึ่งขึ้นอยู่กับพื้นผิวของผลึก (และโดยรวมแล้วสำหรับเศษเล็กเศษน้อยมากกว่าสำหรับชิ้นใหญ่ที่มีน้ำหนักเท่ากัน) การละลายเร็วขึ้นส่งผลให้กระตุ้นตัวรับที่ลิ้นมากขึ้นและรับรู้ถึงความหวานได้มากขึ้น

หวานสุดๆ

สารที่รู้จักที่หอมหวานที่สุดคือสารประกอบที่เรียกว่า ลูกดูนามได้มาจากนักเคมีชาวฝรั่งเศสจากลียง (เป็นภาษาละติน) RS ของสารอยู่ที่ประมาณ 30.000.000 300 20 (หวานกว่าซูโครส XNUMX เท่า)! มีการเชื่อมต่อที่คล้ายกันหลายประการกับ XNUMX ล้านรูปี

ในหนังสือเรียนชีววิทยาแบบเก่ามีแผนที่แสดงความไวของลิ้นต่อรสนิยมส่วนตัว ตามที่เธอกล่าว ปลายสุดของอวัยวะรับรสของเราจะต้องเปิดรับขนมหวานเป็นพิเศษ หล่อเลี้ยงแท่งที่ถูกสุขอนามัยด้วยสารละลายน้ำตาลแล้วแตะลิ้นในที่ต่างๆ: ในตอนท้าย ที่ฐาน ตรงกลางและด้านข้าง เป็นไปได้มากว่าส่วนต่างๆ ของการตอบสนองต่อความหวานจะไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ การกระจายตัวของตัวรับสำหรับรสนิยมพื้นฐานนั้นเกือบจะเหมือนกันทั่วทั้งลิ้น และความแตกต่างของความไวในตัวมันเองนั้นน้อยมาก

ในที่สุดบางสิ่งบางอย่างจาก จิตวิทยาของรสนิยม. เราเตรียมสารละลายน้ำตาลที่มีความเข้มข้นเท่ากัน แต่สีแต่ละสีต่างกัน: สีแดง สีเหลืองและสีเขียว (แน่นอนว่าเราใช้สีด้วยสีผสมอาหาร) เราทำการทดสอบความหวานกับคนรู้จักที่ไม่ทราบองค์ประกอบของสารละลาย พวกเขามักจะพบว่าสารละลายสีแดงและสีเหลืองหวานกว่าสารละลายสีเขียว ผลการทดสอบยังเป็นอนุสรณ์ของการวิวัฒนาการของมนุษย์อีกด้วย ผลไม้สีแดงและสีเหลืองสุกและมีน้ำตาลอยู่มาก ซึ่งแตกต่างจากผลไม้สีเขียวที่ไม่สุก