Защо захарта е сладка
Захарта е сладка. Това е общоизвестно. Защо всъщност е сладък? Каква е причината за усещането за сладост, което предизвикват молекулите на захарта и някои други вещества? Преди две хиляди години Лукреций Кар, опитвайки се да обясни това явление, пише, че медът има приятен вкус, тъй като се състои от гладки и кръгли тела, докато веществата с неприятен вкус съдържат закачени частици. И как съвременната наука обяснява сладостта на захарта?
Една от най-известните захари, глюкозата, е молекула, съставена от шест въглеродни атома, шест кислородни атома и дванадесет водородни атома.
Молекулните структури на всички захари са много сходни: те съдържат верига от H-C-OH групи и единичен кислороден атом, който може да образува цикъл с въглеродни атоми. Вкусът на захарта обаче може да варира от „безвкусен“ или „горчив“ до „изключително сладък“. Например, глюкозата е два пъти по-сладка от галактозата.
Етиловият алкохол не може да се нарече сладък, докато етиленгликолът има доста сладък вкус. От какво зависи? Нека сравним структурите на молекулите на тези две вещества. Очевидно част от молекулата придава сладкия вкус на захарите.
Характерна особеност на ОН групата е способността да образува химически, така наречените водородни връзки с подобни групи. Лесно е да се досетите, че "сладката" единица може да предизвика усещане за сладост във вкусовите рецептори, образувайки водородни връзки със съответните групи на повърхността на рецептора на C-OH или -NH групата. Съществува обаче реална възможност за образуване на единична или дори двойна водородна връзка в рамките на „най-сладката“ единица.
Ако нашата хипотеза е вярна, образуването на такива вътрешномолекулни връзки трябванамаляват "сладостта" на молекулата, особено ако вътремолекулната връзка е двойна връзка. Водородните връзки могат да бъдат открити чрез абсорбцията на инфрачервени лъчи. Наистина, когато се сравняват инфрачервените спектри на глюкозата и галактозата, се оказва, че галактозата, която е наполовина по-сладка от глюкозата, има два пъти повече водородни връзки.
Изследване на пространствените структури на двете захари показва, че една от ОН групите на галактозата е разположена по такъв начин, че може да образува връзка не само със съседната ОН група, но и с кислородния атом. И получената двойна водородна връзка намалява способността на молекулата да предизвиква усещане за сладост. В молекулата на глюкозата е невъзможно образуването на водородна връзка с кислороден атом.
Може да се даде още едно доказателство в полза на хипотезата. Водородните връзки не са много силни и се разпадат с повишаване на температурата. Следователно може да се очаква, че ако глюкозата и галактозата се нагреят, те ще станат еднакво сладки. Опитайте се да направите това и ще се убедите във валидността на предложеното предположение.
И накрая, още едно потвърждение на предложената хипотеза. Близостта на две ОН групи в пространството винаги трябва да води до намаляване на сладостта.
Нека направим експеримент с фруктоза. Ако поставите кристали от тази захар на езика си, те ще изглеждат необичайно сладки: фруктозата е най-сладката известна захар, тя е около 80% по-сладка от обикновената трапезна захар - захарозата. Ако обаче разтворите фруктоза във вода и оставите разтвора за няколко минути, сладостта му ще намалее значително.
Кристалната фруктоза се състои от шестчленни циклични молекули. В разтвор около 30% от тези молекули се превръщат в петчленни пръстени.
В петчленен пръстен двете ОН групи са много близо една до друга. Очевидно междуте образуват двоен водороден мост и в резултат на това в петчленния цикъл липсва активна "сладка" единица. Сладостта в разтвора ще се създаде само в 70% от молекулите на фруктозата. Ето защо тя "слиза" до нивото на захарозата. Всички тези факти предполагат, че OH групите са отговорни за усещането за сладост.
Автор: Р. Шаленбергер.
P.S. Какво друго говорят британските учени: че, наред с други неща, някои от молекулите, които изграждат захарта, се намират и в други интересни вещества, например в течности за пълнене на електронни цигари, като например на уебсайта ZeroSmoke.