Xarope de açúcar invertido - Inverted sugar syrup

Açúcar invertido

Glicose (forma α- d- glucopiranose) Frutose (forma β- d -frutofuranose)
Identificadores
Número CAS
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard	100.029.446
PubChem CID
Painel CompTox ( EPA )
Propriedades
Massa molar	360,312 g / mol
Farmacologia
Código ATC	C05BB03 ( OMS )
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referências da Infobox

O xarope de açúcar invertido , também chamado de xarope invertido e açúcar invertido , é uma mistura comestível de dois açúcares simples - glicose e frutose - que é feita aquecendo a sacarose (açúcar de mesa) com água. É considerado mais doce do que o açúcar de mesa, e os alimentos que contêm invertido retêm melhor a umidade e cristalizam com menos facilidade do que aqueles que usam açúcar de mesa. Os padeiros , que o chamam de xarope invertido , podem usá-lo mais do que outros adoçantes .

Embora o xarope de açúcar invertido possa ser feito aquecendo açúcar de mesa apenas em água, a reação pode ser acelerada adicionando suco de limão , creme de tártaro ou outros catalisadores , muitas vezes sem alterar o sabor visivelmente.

A mistura dos dois açúcares simples é formada pela hidrólise da sacarose. A rotação óptica dessa mistura é oposta à do açúcar original, por isso é chamada de açúcar invertido .

Química

O açúcar de mesa (sacarose) é convertido em açúcar invertido por hidrólise . O aquecimento de uma mistura ou solução de açúcar de mesa e água quebra a ligação química que une os dois componentes do açúcar simples.

A equação química balanceada para a hidrólise da sacarose em glicose e frutose é:

C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ (sacarose) + H ₂ O (água) → C ₆ H ₁₂ O ₆ (glicose) + C ₆ H ₁₂ O ₆ (frutose)

Rotação óptica

Uma vez que uma solução de sacarose teve parte de sua sacarose transformada em glicose e frutose, a solução não é mais considerada pura. A diminuição gradual da pureza de uma solução de sacarose à medida que é hidrolisada afeta uma propriedade química da solução chamada rotação óptica, que pode ser usada para descobrir quanto da sacarose foi hidrolisado e, portanto, se a solução foi invertida ou não.

Definição e medição

Um tipo de luz chamada luz plana polarizada pode ser emitida através de uma solução de sacarose ao ser aquecida para hidrólise. Essa luz tem um 'ângulo' que pode ser medido usando uma ferramenta chamada polarímetro . Quando essa luz é emitida através de uma solução de sacarose pura, ela sai do outro lado com um ângulo diferente de quando entrou, que é proporcional tanto à concentração do açúcar quanto ao comprimento do caminho da luz através da solução; seu ângulo é, portanto, chamado de 'girado' e em quantos graus o ângulo mudou (o grau de sua rotação ou sua 'rotação óptica') recebe um nome de letra, (alfa). Quando a rotação entre o ângulo que a luz tem quando entra e quando sai está no sentido horário, a luz é chamada de "girada para a direita" e tem um ângulo positivo , como 64 °. Quando a rotação entre o ângulo que a luz tem quando entra e quando sai é no sentido anti-horário, diz-se que a luz está "girada para a esquerda" e recebe um ângulo negativo , como −39 °. ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha}$

Definição do ponto de inversão

Quando a luz polarizada plana entra e sai de uma solução de sacarose pura, seu ângulo é girado 66,5 ° (no sentido horário ou para a direita). À medida que a sacarose é aquecida e hidrolisada, a quantidade de glicose e frutose na mistura aumenta e a rotação óptica diminui. Depois que passa zero e se torna uma rotação óptica negativa, ou seja, a rotação entre o ângulo que a luz tem ao entrar e ao sair é no sentido anti-horário, diz-se que a rotação óptica 'inverteu' seu sentido. Isso leva à definição de um 'ponto de inversão' como a porcentagem da quantidade de sacarose que deve ser hidrolisada antes de ser igual a zero. Qualquer solução que ultrapassou o ponto de inversão (e portanto tem um valor negativo de ) é chamada de 'invertida'. ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha}$

Quiralidade e rotação específica

Como as formas das moléculas ('estruturas químicas') de sacarose, glicose e frutose são todas assimétricas, os três açúcares vêm em várias formas diferentes, chamadas de estereoisômeros . A existência dessas formas é o que dá origem às propriedades ópticas desses produtos químicos. Quando a luz polarizada plana passa por uma solução pura de uma dessas formas de um dos açúcares, pensa-se que ela atinge e "desprende" certas ligações químicas assimétricas dentro da molécula dessa forma desse açúcar. Como essas ligações específicas (que em açúcares cíclicos como sacarose, glicose e frutose incluem um tipo de ligação chamada ligação anomérica ) são diferentes em cada forma do açúcar, cada forma gira a luz em um grau diferente.

Quando qualquer forma de açúcar é purificada e colocada na água, ela rapidamente assume outras formas do mesmo açúcar. Isso significa que uma solução de um açúcar puro normalmente tem todos os seus estereoisômeros presentes na solução em diferentes quantidades que geralmente não mudam muito. Isso tem um efeito de 'média' em todos os ângulos de rotação óptica ( valores) das diferentes formas do açúcar e leva à solução de açúcar puro tendo sua própria rotação óptica 'total', que é chamada de 'rotação específica' ou ' rotação específica observada 'e que é escrito como . ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle [\ alpha]}$

Efeitos da água

As moléculas de água não têm quiralidade , portanto não têm nenhum efeito na medição da rotação óptica. Quando a luz polarizada plana entra em um corpo de água pura, seu ângulo não é diferente de quando sai. Assim, para água, = 0 °. Produtos químicos que, como a água, têm rotações específicas iguais a zero graus são chamados de produtos químicos 'opticamente inativos' e, como a água, não precisam ser considerados no cálculo da rotação óptica, fora da concentração e do comprimento do caminho. ${\ displaystyle [\ alpha]}$

Misturas em geral

A rotação óptica geral de uma mistura de produtos químicos pode ser calculada se a proporção da quantidade de cada produto químico na solução for conhecida. Se houver muitos produtos químicos opticamente ativos (' espécies químicas ') em uma solução e a concentração molar (o número de moles de cada produto químico por litro de solução líquida) de cada produto químico na solução é conhecido e escrito como (onde está um número usado para identificar as espécies químicas); e se cada espécie tem uma rotação específica (a rotação óptica daquele produto químico se ela fosse feita como uma solução pura) escrita como , então a mistura tem a rotação óptica geral${\ displaystyle N}$${\ displaystyle C_ {i}}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle [\ alpha] _ {i}}$

$${\ displaystyle \ displaystyle \ alpha = {\ frac {\ sum _ {i = 1} ^ {N} C_ {i} [\ alpha] _ {i}} {\ sum _ {i = 1} ^ {N} C_ {i}}} = \ sum _ {i = 1} ^ {N} \ left ({\ frac {C_ {i}} {\ sum _ {i = 1} ^ {N} C_ {i}}} \ right) [\ alpha] _ {i} = \ sum _ {i = 1} ^ {N} \ chi _ {i} [\ alpha] _ {i}}$$

da espécie. ${\ displaystyle \ chi _ {i}}$${\ displaystyle i \ mathrm {^ {th}}}$

Sacarose totalmente hidrolisada

Supondo que nenhum produto químico extra seja formado por acidente (ou seja, não haja reações colaterais ), uma solução de sacarose completamente hidrolisada não tem mais sacarose e é uma mistura meio a meio de glicose e frutose. Esta solução tem a rotação óptica

$${\ displaystyle \ displaystyle \ alpha = {\ frac {1} {2}} [\ alpha] _ {\ text {glucose}} + {\ frac {1} {2}} [\ alpha] _ {\ text { frutose}} = {\ frac {1} {2}} (52,7 ^ {\ circ} -92,0 ^ {\ circ}) = - 19,7 ^ {\ circ}}$$

Sacarose parcialmente hidrolisada

Se uma solução de sacarose foi parcialmente hidrolisada, então ela contém sacarose, glicose e frutose e seu ângulo de rotação óptica depende das quantidades relativas de cada uma para a solução;

$${\ displaystyle \ displaystyle \ alpha = \ chi _ {s} [\ alpha] _ {s} + \ chi _ {g} [\ alpha] _ {g} + \ chi _ {f} [\ alpha] _ { f}}$$

Onde , e representam a sacarose, a glicose e a frutose. ${\ displaystyle s}$${\ displaystyle g}$${\ displaystyle f}$

Os valores particulares de não precisam ser conhecidos para fazer uso desta equação, pois o ponto de inversão (porcentagem da quantidade de sacarose que deve ser hidrolisada antes que a solução seja invertida) pode ser calculado a partir dos ângulos de rotação específicos dos açúcares puros. A

(depende explicitamente) dessa porcentagem de progresso da reação. Quando a quantidade é escrita como e a reação é realizada, o ângulo de rotação óptica é ${\ displaystyle \ chi}$${\ displaystyle x_ {0}}$ ${\ displaystyle x}$ ${\ displaystyle x_ {0} -x}$${\ displaystyle x}$${\ displaystyle x}$${\ displaystyle x + x_ {0}}$${\ displaystyle {\ frac {x} {x_ {0}}} \ vezes 100 \%}$${\ displaystyle {\ frac {x} {x_ {0}}}}$${\ displaystyle r}$${\ displaystyle r \ times 100 \%}$

$${\ displaystyle \ displaystyle \ alpha _ {r} = {\ frac {(x_ {0} -x) [\ alpha] _ {s} + x [\ alpha] _ {g} + x [\ alpha] _ { f}} {x_ {0} + x}} = {\ frac {1} {1 + r}} \ left ([\ alpha] _ {s} + ([\ alpha] _ {g} + [\ alpha ] _ {f} - [\ alpha] _ {s}) r \ right)}$$

Por definição, é igual a zero grau no 'ponto de inversão'; para encontrar o ponto de inversão, portanto, alfa é igual a zero e a equação é manipulada para encontrar . Isto dá${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle r}$

$${\ displaystyle \ displaystyle r _ {\ text {inversion}} = {\ frac {[\ alpha] _ {s}} {[\ alpha] _ {s} - [\ alpha] _ {g} - [\ alpha] _ {f}}} = 0,629}$$

Assim, verifica-se que uma solução de sacarose é invertida uma vez que pelo menos da sacarose tenha sido hidrolisada em glicose e frutose. ${\ displaystyle 62,9 \%}$

Monitorando o progresso da reação

Manter uma solução de sacarose em temperaturas de 50-60 ° C (122-140 ° F) não hidrolisa mais do que cerca de 85% de sua sacarose. Encontrar quando r = 0,85 mostra que a rotação óptica da solução após a hidrólise é de −12,7 °, esta reação inverte o açúcar porque sua rotação óptica final é menor que zero. Um polarímetro pode ser usado para descobrir quando a inversão é feita, detectando se a rotação óptica da solução em um momento anterior em sua reação de hidrólise é igual a -12,7 °. ${\ displaystyle \ alpha}$

Produção

O açúcar comum pode ser invertido rapidamente pela mistura de açúcar e ácido cítrico ou creme de tártaro em uma proporção de cerca de 1000: 1 por peso e adição de água. Se, em vez disso, for usado suco de limão, com cerca de 5% de ácido cítrico em peso, a proporção será de 50: 1. Essa mistura, aquecida a 114 ° C (237 ° F) e adicionada a outro alimento, evita a cristalização sem ter um gosto ácido.

O xarope de açúcar invertido pode ser feito sem ácidos ou enzimas aquecendo-o sozinho: duas partes de açúcar granulado e uma parte de água, cozidos em