Мед - хімічні аспекти
Лекція Даніели Дрессел у рамках "Вправи з лекцій з демонстраціями - органічна хімія", SS 2000; Переглянуто Євою Данкель SS 2009
Довгий час мед був єдиним підсолоджувачем. В результаті розвитку процесів отримання цукру мед замінили більш дешевим цукром як їжею та підсолоджувачем. Лише нещодавно спостерігається тенденція до меду як натурального продукту, наприклад, як солодкого спред або як альтернативи промисловому виробництву домашнього цукру.
На малюнку 1 зображена дівчина, яка збирає мед. Картина являє собою наскальний малюнок кам’яного віку (приблизно 7000 р. До н. Е.), Який був виявлений в печері Іспанії Арана. У той час говорили, що мед має магічні та релігійні властивості. Лише за часів греків та римлян мед набув значення як їжа.
1 сировина меду
Мед - це солодка речовина, яку бджоли виробляють, приймаючи нектарні соки або інші солодкі соки, збагачуючи їх власними речовинами, змінюючи їх у своєму тілі, зберігаючи в сотах і дозволяючи їм дозрівати.
Відомо три сировини меду, завдяки чому нектар і медова роса ніколи не можуть бути присутніми разом в одному виді меду. Так звані лісові меди завжди відключені Медова роса, тоді як це стосується меду нектар це про цвітіння меду. Нектар виділяється із соку ситової трубки нектарами (рослинною залозистою тканиною). Він містить 20% цукру у вигляді сахарози, глюкози та фруктози. Медова роса, навпаки, виробляється рослинами-сисними комахами (лахнідами), завдяки чому вони виводять більшу частину невикористаного цукру після прийому соку з ситової трубки. Пилок належить до найбагатшої вітамінів рослинної сировини і є найважливішим джерелом білка та ліпідів у харчуванні бджіл ("бджолиний хліб"). Якщо частка виду пилку перевищує 45%, цей тип являє собою провідну пилок, тобто мед може прийняти ім'я донора як "односортний мед".
2 Споживання сировини та переробка бджолою
Бджоли беруть сировину і обробляють її в кілька етапів. Спочатку літаючі бджоли збирають сировину (нектар і медовуху) своїми присосками і додають слинні виділення, коли їх підбирають.
Рис.2: Вживання сировини [5]
Сировина потрапляє в медовий міхур, збільшуючи стравохід, і потрапляє бджолою у вулик.
Рис.3: Переліт назад до вулика [5]
Там сировина переходить від бджоли до бджоли у своєрідному ланцюжку живлення. Коли сировина передається далі, бджоли вуликів тепер також додають власний секрет бджіл до нектару та медової роси. Так ферменти сахараза, глюкозооксидаза, амілаза та фосфатаза потрапляють у мед. На додаток до ферментів, до меду потрапляють різні амінокислоти, при цьому амінокислота пролін на першому місці за кількістю.
Рис.4: Ланцюг живлення [5]
Солодкі соки у вулику згущуються ланцюгом живлення, завдяки чому слід розрізняти дві фази. В активній фазі бджоли повільно відкачують мед з хоботка, дають йому потекти, утворюючи плоскі краплі на нижній стороні хоботка, а потім знову всмоктують його. Цей процес повторюють у швидкій послідовності протягом приблизно 15-20 хвилин. Через теплу температуру у вулику значна частина води таким чином випаровується. У пасивній фазі стільникові осередки зараз приблизно на 1/4 заповнені сирим медом і залишаються відкритими. Для однорідної вентиляції мед переноситься в інші клітини, коли він майже дозрів.
Рис.5: Процес загущення [5]
Коли мед дозріває, тобто має максимальний вміст води 20%, клітини остаточно заповнюються і герметизуються непроникними для повітря восковими кришками. Бджоляр видаляє повний стільник і витягує мед, викидаючи його з стільника після видалення тонкого шару воску.
Інгредієнти меду
| інгредієнт | походження | Частка в меді |
| води | Рослина | 14-20 (22)% |
| глюкоза | Рослина + бджола | 25-35% |
| Фруктоза | Рослина + бджола | 32-42% |
| Сахароза | Рослина | 0-2 (10)% |
| Мальтоза | бджола | 2-8% |
| Доходи | Бджола + медова роса | 0-6% |
6: Інгредієнти меду
3 Хімічні процеси дозрівання меду
Під час дозрівання меду в основному відбуваються біохімічні процеси, в яких беруть участь ферменти, додані бджолами. Ферменти сахараза та глюкозооксидаза мають особливе значення.
Медова сахароза має дві властивості. Окрім гідролітичних властивостей, також вступають в дію їх трансглюкозидаційні або трансфруктозидуючі властивості. Під час гідролізу залишок глюкозилу переноситься у воду з утворенням фруктози та глюкози.
Рис.7: Гідроліз сахарози
Під час трансглюкозидування залишок глюкозилу переноситься в іншу молекулу цукру. При перенесенні на сахарозу утворюється трисахарид ерлози [a-D-глюкопіранозил- (1,4) -a-D-глюкопіранозил- (1,2) -b-D-фруктофуранозид].
Рис.8: Трансглюкозидування 1
При переведенні в глюкозу утворюється дисахарид мальтоза [альфа-D-глюкопіранозил- (1,4) -D-глюкопіраноза].
Рис.9: Трансглюкозидування 2
Ефект сахарази гарантує, що під час виробництва меду цукру не кристалізуються, оскільки концентрований розчин з різними цукрами кристалізується набагато повільніше, ніж з одним компонентом. Утворена ерлоза дуже важко кристалізується, а також діє як інгібітор кристалізації в невеликих кількостях.
Другий важливий фермент - це Глюкозооксидаза. Після каталізатора реакція перетворюється лише дуже мало глюкози, але речовини глюконова кислота та перекис водню, що виробляються в невеликих кількостях, мають велике значення для меду.
Рис.10: Реакція глюкозооксидази
Глюконова кислота забезпечує низьке значення рН від 3,5 до 5,5, що запобігає життєдіяльності бактерій. Перекис водню має проти мікробійні властивості. Таким чином, глюкозооксидаза сприяє придатності меду.
Чисто хімічні реакції також відіграють важливу роль під час дозрівання меду. Амінокислоти, що виділяються бджолами в медову сировину, мають першочергове значення, проте беруть участь і амінокислоти, специфічні для кормів. З'єднання, що містять аміногрупи, реагують з відновлюючими цукрами в кислому діапазоні рН при підвищених температурах Реакція Майяра утворюючи сполуки жовтого до коричневого кольору. Найважливішим проміжним продуктом є 3-дезоксиозон, який бере участь у утворенні забарвлених сполук через складні реакції.
Рис.11: 3-дезоксиозон
Як дикарбонільна сполука, вона також сприяє аромату меду. Як альфа-дикетон, він реагує з амінокислотами при деградації Штрекера з трансамінуванням та декарбоксилюванням, утворюючи амінокетон та активний запах альдегід, відповідний амінокислоті.
Рис.12: Зменшення стрекера
4 Кристалізація меду під час зберігання
З фізичної точки зору, мед - це перенасичений розчин цукру. Якщо кристалізація відбувається під час зберігання меду, створюється рідкий, що містить фруктозу верхній шар і кристалічний глюкозосодержащий осад. Меди з надзвичайним вмістом глюкози можуть навіть стати дуже твердими. Тенденції кристалізації меду можна оцінити заздалегідь. Співвідношення фруктоза: глюкоза та глюкоза: вода відіграють певну роль. Кристалізацію слід очікувати в будь-якому випадку, якщо значення більше 2,1. З іншого боку, якщо значення менше 1,7, мед залишається рідким. Цей процес кристалізації можна затримати завдяки сприятливим умовам зберігання, а також завдяки фільтрації та м'якому нагріванню. З іншого боку, також можна перетворити мед зі схильністю до кристалізації, посівши його дрібнокристалічним медом, а потім перемішавши в дрібнокристалічний, кремоподібний, що змащується стан.
5 Значення меду для людини
Мед як їжа:
- З поживної точки зору мед класифікується як цукор,
- це викликає карієс,
- Амінокислоти, мінерали та вітаміни доступні лише у дуже невеликих кількостях.
Мед як засіб:
- Вплив на виразку шлунку та кишечника, захворювання печінки та нирок неможливо довести медично.
- Вміщений в ній ацетилхолін призводить до розширення венозних судин і поліпшення коронарного кровообігу, крім того, він знижує рівень цукру в крові.
- Через денатурацію в сильнокислому шлунковому середовищі містяться ферменти не роблять позитивного ефекту.
- Антибактеріальні властивості обумовлені глюкозооксидазою та піноцембрином (5,7-дигідроксифлаванон):
Рис.13: Піноцембрін