КАК НАЧИНАЕТСЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ?

Как начинается кристаллизация? Поскольку в меде больше всего фруктозы, казалось бы, она первая должна кристаллизоваться. Но фруктоза более растворима, чем глюкоза, и поэтому она остается в растворе. Если избыток кристаллов глюкозы взболтать в 100 г чистой воды, скажем, при температуре 25°, то растворится около 103,2 г кристаллов; раствор будет насыщенным. Если повысить температуру до 50°, то в насыщенном растворе будет 240,3 г глюкозы. Следовательно, количество глюкозы, которое может раствориться в определенном количестве воды для образования насыщенного раствора, зависит от температуры.

КОЛЛОИДЫ МЁДА
Во всех видах меда есть мельчайшие взвешенные частицы, называемые коллоидными. Они никогда не осаждаются, их невозможно отделить обычным механическим способом, например процеживанием сквозь плотную ткань или фильтрованием. В обычном цветочном меде коллоидные частицы находятся во взвешенном состоянии благодаря положительным электрическим зарядам, которые они несут. В некоторых падевых и древесных видах меда электрические заряды могут быть отрицательными. Заряды одинакового знака отталкиваются, поэтому частицы не соединяются и не выпадают в осадок. При доведении же кислотности меда до определенного уровня или при добавлении в мед другого коллоидального раствора с противоположными электрическими зарядами, например бентонита, сразу же образуются хлопья, которые выпадают в осадок.
Рассмотренный метод не рекомендуется применять для осветления пищевого меда. Мед часто используют бактериологи при изучении разных видов дрожжей. Мед смешивают с агаром, и образуется твердая среда. Прежде работу очень затрудняла коагуляция коллоидных частиц меда в агаре; появлявшиеся маленькие пятнышки ошибочно можно было принять за растущие дрожжи. Предварительная обработка меда бентонитом для удаления из него коллоидных веществ совершенно устраняет указанные помехи в работе бактериологов. Среда при таком изготовлении оказывается совершенно чистой.
Коллоиды меда, по-видимому, очень разнородны, и состав их широко варьирует в зависимости от типа цветочного меда. Они всегда содержат значительное количество белковых веществ, частиц воска, пыльцевых зерен, двуокиси кремния и других примесей. К коллоидам относятся и такие вещества, как ферменты (инвертаза, каталаза и диастаза). Несмотря на то, что коллоиды составляют небольшой процент меда, они оказывают заметное влияние на его свойства. Белки понижают поверхностное натяжение меда, усиливают его вспенивание, содействуют сохранению мелких воздушных пузырьков. Пчеловодам хорошо известно свойство гречишного меда пениться, что в значительной степени обусловлено высоким содержанием белка в нем. Эта же особенность характерна и для других сортов меда, содержащих сравнительно много коллоидного материала. Коллоиды влияют также на такие свойства меда, как потемнение при нагревании, кристаллизация, помутнение, а в некоторых случаях и на окраску.

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, КИСЛОТЫ И АРОМАТИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
Минеральные вещества, кислоты и ароматические вещества. Перечисленные вещества определяют вкус и запах меда. Они чрезвычайно летучи и поэтому быстро исчезают при нагревании меда. Каждому пчеловоду знаком чудесный аромат, наполняющий воздух в помещении, где идет откачка меда. По своей природе ароматические вещества меда близки эссенциям. Так как эти вещества происходят из цветков, с которых был собран нектар, они, несомненно, являются ароматичными эфирными маслами.
Установлено, что мед, собранный с апельсинов, содержит метилантранилат, которого нет ни в одном другом сорте цветочного меда. Характерный запах апельсинового меда обусловлен именно этим соединением. Метилантранилат принадлежит к категории ароматических соединений, называемых сложными эфирами. Весьма вероятно, что мед содержит также и другие сложные эфиры. Не исключено, что идентификация содержащихся в меде пахучих веществ может служить средством определения вида цветков, с которых был собран нектар. Однако такое исследование очень трудоемко, поскольку ароматические компоненты находятся в меде в очень небольших дозах.
В меде встречаются прежде всего яблочная и лимонная кислоты, а также следы янтарной, уксусной и муравьиной кислот. Яблочная и лимонная кислоты часто содержатся в плодах, ягодах и других органах растений. Кислоты влияют не только на вкус меда, но и на его аромат. Если осторожно прибавить к меду достаточное количество щелочи для нейтрализации кислот, мед в заметной степени потеряет свой вкус.
Несколько сходным образом придают вкус меду также минеральные вещества. В падевом меде или в меде, содержащем много минеральных веществ, чувствуется привкус соли. Минеральные элементы также уменьшают кислотность меда, что несколько изменяет его вкусовые качества.
Кислотность меда измеряют 2 методами: определяют количество кислот (количественный метод) или их активность. Первый метод заключается в нейтрализации имеющихся в меде кислот щелочным раствором известной силы. Второй метод требует специального аппарата; кислотность выражают в условных единицах рН. Активность кислот зависит от 3 факторов: природы отдельных кислот, общего их количества и влияния некоторых других веществ, например минеральных соединений. Поскольку все кислоты меда являются органическими, первый из 3 факторов не играет большой роли. По-видимому, минеральные вещества больше влияют на активную кислотность, нежели общее содержание кислот.
Падевый мед, например, имеет в своем составе сравнительно много минерального вещества и довольно высокую величину рН, что соответствует низкой активной кислотности, если даже общее количество кислот велико. Подобным же образом светлые виды меда, содержащие сравнительно мало кислот, обычно имеют довольно низкий рН, что соответствует высокому уровню кислотности. Указанное влияние минеральных веществ меда на активную кислотность (увеличение рН) называют буферным действием. Буферность влияет не только на вкус и аромат меда, но и на его цвет, рост в нем дрожжей и т.д.

НАУЧНОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЁДА
Кристаллы в мёде появляются в результате перехода глюкозы в твердую форму. Обычно при кристаллизации декстрозы из водного раствора, подобного меду, приблизительно 10 весовых частей глюкозы химически соединяются с 1 весовой частью воды и образуют глюкозный гидрат. Кристаллизация вызывает затруднения при упаковке, розливе и продаже меда. Хорошо известно, что закристаллизовавшийся мед больше подвержен брожению, чем жидкий. Находящиеся в меде дрожжи постепенно приспосабливаются к высокой концентрации Сахаров, но проявляют свое действие лишь после того, как часть глюкозы выкристаллизуется и соответственно понизится концентрация растворенных Сахаров в меде. Некоторые исследователи считают, что 21% - ное содержание воды в меде является критической точкой, при которой начинается развитие дрожжей.
Важную роль играет также характер кристаллов, образуемых глюкозой. В некоторых видах меда появляются сравнительно мелкие кристаллы. Создавая надлежащие условия, пчеловод может обеспечить мелкую кристаллизацию целого ряда сортов цветочного меда. Так, кристаллизованный мед можно приготовить путем его «засева» мелкими кристаллами при соответствующей температуре (способ Дайса).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ САХАРОВ В ПОЛЯРИЗОВАННОМ СВЕТЕ
Много лет назад химики заметили, что луч поляризованного света, проходя через некоторые органические растворы, отклоняется от первоначального направления вправо или влево. Обычные лучи света представляют собой волны энергии, исходящие от источника света и распространяющиеся во всех направлениях равномерно. Радиоволны отличаются от световых волн длиной и скоростью. Луч солнца, прошедший сквозь кристалл полевого шпата, распространяется только в одном направлении. Если этот луч прямого, или поляризованного света пропустить через сахарный раствор, то луч изменит свое направление в правую или левую сторону. Данные о степени и направлении поворота плоскости поляризованного света в высшей степени ценны для химика, так как каждый из Сахаров действует по-разному на поляризованный свет.
Как глюкоза, так и фруктоза состоят из одинакового числа атомов углерода, водорода и кислорода, но эти атомы в 2 сахарах расположены неодинаково. В обоих случаях в положении атомов отсутствует симметрия, чем и объясняется поворот поляризованного света. Степень, в которой фруктоза вращает плоскость поляризованного света влево, значительно превышает при соответствующей температуре и концентрации аналогичное вращение луча в растворе глюкозы вправо. Поэтому раствор, содержащий равные количества 2 Сахаров, вращает луч света влево. Мед характеризуется левым, или минусовым, вращением даже в том случае, когда глюкоза и фруктоза содержатся в нем приблизительно в равных пропорциях.
Падевый мед вращает плоскость поляризации вправо (плюсовое вращение), так как в его составе много клейких веществ, называемых декстринами, которые обладают очень большим плюсовым вращением. Мед, вращающий плоскость поляризации вправо, обычно считают падевым, а мед с левым вращением света рассматривают как цветочный. Однако такое разделение несколько произвольно.
Иногда в падевом меде встречается сахар, называемый мелезитозой. Он медленно растворяется в воде и быстро кристаллизуется. При значительном количестве мелезитозы кристаллизация часто происходит в сотах, и ее довольно легко отличить от обычной кристаллизации глюкозы. В обычном цветочном меде мелезитоза не содержится.

ПЕРЕСЫЩЕННОСТЬ МЁДА ГЛЮКОЗОЙ
Если осторожно отделить все кристаллы глюкозы из насыщенного раствора при 50°, а затем охладить его до 25°, то в растворе будет 240,3 г глюкозы, то есть в 2,3 раза больше, чем было при той же температуре раньше. Такой раствор называют пересыщенным.
Мед обычно содержит повышенное количество растворенной глюкозы, то есть он ею пересыщен. Это избыточное количество глюкозы имеет тенденцию выделяться в форме кристаллов. Склонность меда к кристаллизации является естественным и неотъемлемым его свойством, степень которого зависит в конечном счете от состава меда, особенно от содержания в нем глюкозы, фруктозы и воды.
Кристаллы глюкозы могут быть настолько мелкими, что их невозможно увидеть даже при помощи сильного микроскопа. Часто утверждают, что кристаллы любого вещества, обладающие такой же структурой, как и кристаллы глюкозы, могут служить центрами кристаллизации в пересыщенном растворе глюкозы. Однако этот вопрос еще окончательно не решен. Неизвестно также, какое влияние на кристаллизацию оказывают коллоидные частицы меда. Если, например, из люцернового меда, который кристаллизуется и затвердевает через несколько недель после откачки, удалить все коллоиды, то кристаллизация не наступает сравнительно долго. С другой стороны, коллоидные вещества, извлеченные из меда и перенесенные в чистый раствор глюкозы, не вызывают ее кристаллизации.
Первые кристаллы во многих случаях появляются в очень тонком поверхностном слое меда, плотность которого выше, чем остальной массы. Увеличение концентрации Сахаров в верхнем слое объясняется испарением влаги, а также другими факторами (поверхностное натяжение). От поверхностных центров кристаллизация распространяется в глубь меда. Мелкие воздушные пузырьки увеличивают поверхность меда, а следовательно, и кристаллизацию.
В результате ряда тщательно проведенных опытов с растворами различных Сахаров русский химик Кухаренко выявил возможность приготовления растворов любой пересыщенности, которые не кристаллизовались, если в них не попадал кристалл сахара. Результаты исследований Кухаренко показывают, что и мед можно полностью лишить кристаллов, и только добавка кристаллов глюкозы вызовет кристаллизацию. Необходимо отметить, что получение растворов, свободных от кристаллов, довольно сложно. Например, даже короткое соприкосновение раствора с окружающим воздухом приводит к загрязнению, так как, по Кухаренко, в воздухе находятся кристаллы широко распространенных кристаллических веществ.
Более распространена теория Оствальда, получившая подтверждение в трудах Майерса и его сотрудников. Майерс различает степени пересыщения. Сравнительно слабую степень перенасыщенности он называет метастабильным состоянием, а более сильную — лабильным состоянием. При метастабильном состоянии кристаллы образуются только в том случае, если они уже имеются в растворе; самопроизвольно они не возникают. При лабильном состоянии концентрация растворенного вещества выше, и в растворе самопроизвольно образуются новые кристаллы, независимо от того, были они в нем раньше или нет.
Возникает вопрос, является раствор глюкозы в меде метастабильным или же лабильным? Поскольку еще неизвестно, какую концентрацию глюкозы можно отнести к тому или другому состоянию, ответа на этот вопрос еще нет. Мы еще не знаем, появляются ли кристаллы самопроизвольно или же кристаллизация всегда идет вокруг уже существующих в меде кристаллов. Дальнейшие исследования должны пролить свет на процесс кристаллизации меда.

САХАРА МЁДА
 

Схематическое изображение состава мёда по данным д-ра Фельмана. Рисунок взят из немецкого источника (Schweizerische Bienenzeitung). Единственная разница с данными, приведёнными в таблице 3, заключается в содержании воды. В некоторые годы процент воды в мёде в Средней Европе бывает таким же высоким, как указано в таблице 3. К веществам неустановленного состава относятся железо, кальций, натрий, сера, окись магния, калий, марганец, фосфорная кислота, зёрна пыльцы, клейковина, ароматические соединения (терпенового ряда и др.), высшие спирты и др.

Мед обычного состава содержит около 40% фруктозы, 34% глюкозы и 1—2% сахарозы (табл. 3). Эти три вида Сахаров широко распространены в природе. Доля каждого из них в меде зависит от культуры, посещаемой пчелами, и в некоторой степени от активности биологического агента, называемого инвертазой. Инвертазу, по-видимому, выделяют пчелы. Она ускоряет превращение содержащейся в нектаре сахарозы в продукты ее гидролиза — глюкозу и фруктозу.
Состав нектара, по данным разных исследователей, варьирует в довольно широких пределах. В одних случаях в нем содержится больше сахарозы, чем глюкозы и фруктозы, в других, наоборот, больше глюкозы и фруктозы. В нектаре всегда много воды. Независимо от состава нектара, благодаря действию инвертазы, превращающей сахарозу в глюкозу и фруктозу, вполне созревший мед редко содержит более 2% сахарозы. Если инвертаза меда сохраняет активность, то есть она не разрушена подогреванием или другой сильной обработкой, она продолжает превращать содержащуюся в меде сахарозу в глюкозу и фруктозу. Поэтому хранившийся некоторое время мед обычно содержит меньше сахарозы, чем только что откачанный мед. Иногда сахарозы в меде вовсе не остается. Даже если прибавить в мед сахарозу, она может постепенно гидролизоваться, если только инвертаза еще не потеряла активность. Однако вряд ли можно быть уверенным, что это непременно произойдет. Скорее всего тот, кто захочет прибегнуть к данному методу фальсификации меда, будет изобличен.

Плоды и ягоды, овощи имеют в своем составе сахарозу, глюкозу и фруктозу в разных соотношениях. Наличие одновременно 3 Сахаров объясняется той легкостью, с которой сахароза превращается в глюкозу и фруктозу под действием инвертазы. При некоторых условиях, которые еще полностью не известны, инвертаза может вызывать в некоторых растениях синтез сахарозы из глюкозы и фруктозы. Возможно, в результате такого синтеза и образуется сахароза, например, в сахарном тростнике. Установлено, что сок незрелого сахарного тростника содержит больше простых Сахаров (глюкозы и фруктозы), чем зрелый тростник.
Глюкоза и фруктоза имеют также ряд других названий. Наиболее точный термин для глюкозы — декстроза. Употребление слова "глюкоза" может привести к ошибкам, так как этим же термином называют сироп, изготовленный из крахмала, в котором, кроме декстрозы, содержится другой сахар — мальтоза, а также вещества, называемые декстринами. Декстрозу иногда называют виноградным сахаром потому, что она встречается в винограде. Термин «декстроза» обозначает свойство данного сахара вращать плоскость поляризованного света вправо (dexter — правый).
Фруктозу называют также плодовым сахаром, или левулезой, так как она вращает плоскость поляризованного света влево (laevus — левый). Сказанное станет более ясным, если добавить, что правое вращение совпадает с направлением хода часовой стрелки (плюсовое вращение), а левое вращение соответствует обратному ходу стрелки (минусовое вращение).
Глюкозу и фруктозу иногда называют простыми сахарами, или моносахаридами, которые можно получить из более сложных родственных им веществ — полисахаридов, в процессе распада. Указанные 2 вида Сахаров принадлежат также к разряду Сахаров, называемых редуцирующими, то есть они способны восстанавливать некоторые металлы в селевых растворах. Например, темно-синий щелочной раствор медного купороса после кипячения в течение нескольких минут с одним из редуцирующих Сахаров восстанавливается, образуется кирпично-красный нерастворимый осадок.
Смесь глюкозы и фруктозы в приблизительно равных пропорциях (как они обычно встречаются в меде) можно назвать также инвертированным, или инвертным, сахаром. Этот термин говорит о том, что при расщеплении сахарозы (под действием фермента инвертазы или кислоты и тепла) в глюкозу и фруктозу плоскость поляризованного света начинает вращаться в противоположную сторону, то есть инвертирует. Другими словами, сахароза вращает плоскость поляризованного света вправо, а инвертированный сахар вращает ее влево. Процесс превращения сахарозы в глюкозу и фруктозу называется инверсией.

Таблица №3
 

Средний химический состав мёда, полученный при анализе образца объёмом 500 куб. см и весом 725 г.

Страницы: 1  2  3  4  5  6  7  8  9