Jarabe de azúcar invertido

Edible mixture of glucose and fructose, obtained from sucrose hydrolysis

El azúcar invertido

Glucosa (forma α- d -glucopiranosa) Fructosa (forma de β- d -fructofuranosa)
Identificadores
Número CAS	8013-17-0 Y
CHEMBL	ChEMBL1201647 N
ChemSpider	ninguno
Tarjeta de información ECHA	100.029.446
PubChem CID	21924868
Tablero CompTox ( EPA )	DTXSID40904290
Propiedades
Masa molar	360,312 g / mol
Farmacología
Código ATC	C05BB03 ( OMS )
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referencias de Infobox

Chemical compound

El jarabe de azúcar invertido , también llamado jarabe invertido y azúcar invertido , es una mezcla comestible de dos azúcares simples , glucosa y fructosa , que se obtiene calentando sacarosa (azúcar de mesa) con agua. ^[1] Se cree que es más dulce que el azúcar de mesa, ^[2] y los alimentos que contienen invertido retienen mejor la humedad y se cristalizan con menos facilidad que los que utilizan azúcar de mesa. Los panaderos , que lo llaman jarabe invertido , pueden usarlo más que otros edulcorantes . ^[3]

Aunque el jarabe de azúcar invertido se puede preparar calentando azúcar de mesa solo en agua, la reacción se puede acelerar agregando jugo de limón , crémor tártaro u otros catalizadores , a menudo sin cambiar el sabor de manera notable.

La mezcla de los dos azúcares simples se forma por hidrólisis de sacarosa. La rotación óptica de esta mezcla es opuesta a la del azúcar original, por eso se le llama azúcar invertido .

Química

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El azúcar de mesa (sacarosa) se convierte en azúcar invertido por hidrólisis . Calentar una mezcla o solución de azúcar de mesa y agua rompe el enlace químico que une los dos componentes del azúcar simple.

La ecuación química balanceada para la hidrólisis de sacarosa en glucosa y fructosa es:

C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ (sacarosa) + H ₂ O (agua) → C ₆ H ₁₂ O ₆ (glucosa) + C ₆ H ₁₂ O ₆ (fructosa)

Rotación óptica

Una vez que una solución de sacarosa ha convertido parte de su sacarosa en glucosa y fructosa, ya no se dice que la solución sea pura. La disminución gradual de la pureza de una solución de sacarosa a medida que se hidroliza afecta una propiedad química de la solución llamada rotación óptica que se puede utilizar para determinar la cantidad de sacarosa que se ha hidrolizado y, por lo tanto, si la solución se ha invertido o no.

Definición y medición

Un tipo de luz llamada luz polarizada plana se puede hacer brillar a través de una solución de sacarosa mientras se calienta para la hidrólisis. Esta luz tiene un "ángulo" que se puede medir con una herramienta llamada polarímetro . Cuando dicha luz se ilumina a través de una solución de sacarosa pura, sale por el otro lado con un ángulo diferente al que entró, que es proporcional tanto a la concentración del azúcar como a la longitud del camino de la luz a través de la solución; por lo tanto, se dice que su ángulo está 'girado' y a cuántos grados ha cambiado el ángulo (el grado de su rotación o su 'rotación óptica') se le da un nombre de letra,${\displaystyle \alpha }$(alfa). Cuando la rotación entre el ángulo que tiene la luz cuando entra y cuando sale es en el sentido de las agujas del reloj, se dice que la luz está 'rotada a la derecha' y tiene un ángulo positivo como 64 °. Cuando la rotación entre el ángulo que tiene la luz cuando entra y cuando sale es en el sentido contrario a las agujas del reloj, se dice que la luz está 'rotada a la izquierda' y se le da un ángulo negativo como -39 °.${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$

Definición del punto de inversión

Cuando la luz polarizada plana entra y sale de una solución de sacarosa pura, su ángulo gira 66,5 ° (en el sentido de las agujas del reloj o hacia la derecha). A medida que la sacarosa se calienta e hidroliza, la cantidad de glucosa y fructosa en la mezcla aumenta y la rotación óptica disminuye. Después pasa por cero y se convierte en una rotación óptica negativa, es decir que la rotación entre el ángulo que tiene la luz cuando entra y cuando sale es en sentido contrario a las agujas del reloj, se dice que la rotación óptica ha 'invertido' su dirección. Esto conduce a la definición de un "punto de inversión" como el porcentaje de sacarosa que debe hidrolizarse antes de que sea igual a cero. Cualquier solución que haya pasado el punto de inversión (y por lo tanto tenga un valor negativo de ) se dice que está "invertida".${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$

Quiralidad y rotación específica

Como las formas de las moléculas ('estructuras químicas') de sacarosa, glucosa y fructosa son asimétricas, los tres azúcares vienen en varias formas diferentes, llamadas estereoisómeros . La existencia de estas formas es lo que da lugar a las propiedades ópticas de estos productos químicos. Cuando la luz polarizada plana pasa a través de una solución pura de una de estas formas de uno de los azúcares, se cree que golpea y "desprende" ciertos enlaces químicos asimétricos dentro de la molécula de esa forma de ese azúcar. Porque esos enlaces particulares (que en azúcares cíclicos como sacarosa, glucosa y fructosa incluyen un tipo de enlace llamado enlace anomérico) son diferentes en cada forma de azúcar, cada forma hace girar la luz en un grado diferente.

Cuando cualquier forma de azúcar se purifica y se pone en agua, rápidamente toma otras formas del mismo azúcar. Esto significa que una solución de un azúcar puro normalmente tiene todos sus estereoisómeros presentes en la solución en diferentes cantidades que normalmente no cambian mucho. Esto tiene un efecto de 'promediado' en todos los ángulos de rotación óptica ( valores) de las diferentes formas del azúcar y conduce a que la solución de azúcar pura tenga su propia rotación óptica 'total', que se llama su 'rotación específica' o ' rotación específica observada 'y que se escribe como .${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle [\alpha ]}$

Rotaciones ópticas específicas de azúcares puros

Azúcar	[α] (°)
Sacarosa	+66,5
Glucosa	+52,7
Fructosa	−92,0

Efectos del agua

Las moléculas de agua no tienen quiralidad , por lo que no tienen ningún efecto sobre la medición de la rotación óptica. Cuando la luz polarizada plana entra en un cuerpo de agua pura, su ángulo no es diferente al de cuando sale. Por tanto, para el agua, = 0 °. Las sustancias químicas que, como el agua, tienen rotaciones específicas iguales a cero grados se denominan sustancias químicas 'ópticamente inactivas' y, al igual que el agua, no es necesario considerarlas al calcular la rotación óptica, fuera de la concentración y la longitud de la trayectoria.${\displaystyle [\alpha ]}$

Mezclas en general

La rotación óptica total de una mezcla de productos químicos se puede calcular si se conoce la proporción de la cantidad de cada producto químico en la solución. Si hay muchas sustancias químicas diferentes ópticamente activas (' especies químicas ') en una solución y la concentración molar (el número de moles de cada sustancia química por litro de solución líquida) de cada sustancia química en la solución se conoce y se escribe como (donde es un número utilizado para identificar la especie química); y si cada especie tiene una rotación específica (la rotación óptica de esa sustancia química si se hizo como una solución pura) escrita como , entonces la mezcla tiene la rotación óptica general${\displaystyle N}$${\displaystyle C_{i}}$${\displaystyle i}$${\displaystyle [\alpha ]_{i}}$

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

¿Dónde está la fracción molar de la especie?${\displaystyle \chi _{i}}$${\displaystyle i\mathrm {^{th}} }$

Sacarosa totalmente hidrolizada

Suponiendo que no se formen productos químicos adicionales por accidente (es decir, no hay reacciones secundarias ), una solución de sacarosa completamente hidrolizada ya no tiene sacarosa y es una mezcla mitad y mitad de glucosa y fructosa. Esta solución tiene la rotación óptica

$${\displaystyle \displaystyle \alpha ={\frac {1}{2}}[\alpha ]_{\text{glucose}}+{\frac {1}{2}}[\alpha ]_{\text{fructose}}={\frac {1}{2}}(52.7^{\circ }-92.0^{\circ })=-19.7^{\circ }}$$

Sacarosa parcialmente hidrolizada

Si una solución de sacarosa ha sido parcialmente hidrolizada, entonces contiene sacarosa, glucosa y fructosa y su ángulo de rotación óptico depende de las cantidades relativas de cada uno para la solución;

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

Donde , y representan sacarosa, glucosa y fructosa.${\displaystyle s}$${\displaystyle g}$${\displaystyle f}$

No es necesario conocer los valores particulares de para hacer uso de esta ecuación, ya que el punto de inversión (porcentaje de sacarosa que debe hidrolizarse antes de invertir la solución) se puede calcular a partir de los ángulos de rotación específicos de los azúcares puros. La estequiometría de la reacción (el hecho de que hidrolizando una molécula de sacarosa produce una molécula de glucosa y una molécula de fructosa) muestra que cuando una solución comienza con moles de sacarosa y no se hidrolizan glucosa ni fructosa y los moles de sacarosa, la solución resultante tiene moles de sacarosa, moles de glucosa y moles de fructosa. Por tanto, el número total de moles de azúcares en la solución es y el progreso de la reacción${\displaystyle \chi }$${\displaystyle x_{0}}$ ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle x_{0}-x}$${\displaystyle x}$${\displaystyle x}$${\displaystyle x+x_{0}}$(porcentaje de finalización de la reacción de hidrólisis) es igual . Se puede demostrar que el ángulo de rotación óptica de la solución es una función (depende explícitamente de) este porcentaje de progreso de la reacción. Cuando la cantidad se escribe como y la reacción se realiza, el ángulo de rotación óptico es${\displaystyle {\frac {x}{x_{0}}}\times 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 definición, es igual a cero grados en el 'punto de inversión'; para encontrar el punto de inversión, por lo tanto, alfa se establece igual a cero y la ecuación se manipula para encontrar . Esto da${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle r}$

$${\displaystyle \displaystyle r_{\text{inversion}}={\frac {[\alpha ]_{s}}{[\alpha ]_{s}-[\alpha ]_{g}-[\alpha ]_{f}}}=0.629}$$

Por tanto, se encuentra que una solución de sacarosa se invierte una vez que al menos la sacarosa se ha hidrolizado en glucosa y fructosa.${\displaystyle 62.9\%}$

Supervisión del progreso de la reacción

Mantener una solución de sacarosa a temperaturas de 50 a 60 ° C (122 a 140 ° F) no hidroliza más del 85% de su sacarosa. Encontrar cuando r = 0.85 muestra que la rotación óptica de la solución después de que se realiza la hidrólisis es -12.7 °, se dice que esta reacción invierte el azúcar porque su rotación óptica final es menor que cero. Se puede usar un polarímetro para determinar cuándo se realiza la inversión detectando si la rotación óptica de la solución en un momento anterior en su reacción de hidrólisis es igual a -12,7 °.${\displaystyle \alpha }$

Producción

El azúcar común se puede invertir rápidamente mezclando azúcar y ácido cítrico o crémor tártaro en una proporción de aproximadamente 1000: 1 por peso y agregando agua. Si en su lugar se usa jugo de limón que tiene aproximadamente un cinco por ciento de ácido cítrico en peso, la proporción se convierte en 50: 1. Dicha mezcla, calentada a 114 ° C (237 ° F) ^[4] y agregada a otro alimento, evita la cristalización sin tener un sabor agrio.

El jarabe de azúcar invertido se puede preparar sin ácidos o enzimas calentándolo solo: dos partes de azúcar granulada y una parte de agua, cocinadas a fuego lento durante cinco a siete minutos, se invertirán parcialmente.

Las soluciones catalizadas por enzimas preparadas comercialmente se invierten a 60 ° C (140 ° F). El pH óptimo para la inversión es 5,0. Se añade invertasa a una tasa de aproximadamente 0,15% del peso del jarabe y el tiempo de inversión será de aproximadamente 8 horas. Cuando se completa, la temperatura del jarabe se eleva para inactivar la invertasa, pero el jarabe se concentra en un evaporador al vacío para preservar el color. ^[5]

Las soluciones catalizadas por ácido clorhídrico preparadas comercialmente se pueden invertir a la temperatura relativamente baja de 50 ° C (122 ° F). El pH óptimo para la inversión catalizada por ácido es 2,15. A medida que aumenta la temperatura de inversión, el tiempo de inversión disminuye. ^[5] Se neutralizan cuando se alcanza el nivel de inversión deseado. ^{[6] [7]}

En la confitería y la elaboración de dulces , el crémor tártaro se usa comúnmente como acidulante, con cantidades típicas en el rango de 0,15 a 0,25% del peso del azúcar. ^[8] El uso de crémor tártaro imparte un sabor similar a la miel al jarabe. ^[7] Una vez completada la inversión, se puede neutralizar con bicarbonato de sodio utilizando un peso del 45% del peso del cremor tártaro. ^{[9] [10]}

Concentración inicial de sacarosa [ aclaración necesaria ] y punto de ebullición [11]
Sacarosa	Agua	Punto de ebullición
30%	70%	100 ° C (212 ° F)
40%	60%	101 ° C (214 ° F)
50%	50%	102 ° C (216 ° F)
60%	40%	103 ° C (217 ° F)
70%	30%	106 ° C (223 ° F)
80%	20%	112 ° C (234 ° F)
90%	10%	123 ° C (253 ° F)
95%	5%	140 ° C (284 ° F)
97%	3%	151 ° C (304 ° F)
98,2%	1,8%	160 ° C (320 ° F)
99,5%	0,5%	166 ° C (331 ° F)
99,6%	0,4%	171 ° C (340 ° F)

La cantidad de agua se puede aumentar para aumentar el tiempo que se tarda en alcanzar la temperatura final deseada, y al aumentar el tiempo, aumenta la cantidad de inversión que se produce. ^[12] En general, las temperaturas finales más altas dan como resultado jarabes más espesos y temperaturas finales más bajas, en los más delgados.

Todos los azúcares constituyentes (sacarosa, glucosa y fructosa) apoyan la fermentación , por lo que se pueden fermentar soluciones de azúcar invertido de cualquier composición.

Vida útil

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El bajo contenido de agua del azúcar completamente invertido mejora la vida útil de los productos que lo contienen. La vida útil del azúcar parcialmente invertido es de aproximadamente seis meses y varía según el almacenamiento y las condiciones climáticas.

Las soluciones de azúcar invertido cristalizadas se pueden restaurar a su estado líquido calentando suavemente.

En otros alimentos y productos

• La miel, que es principalmente una mezcla de glucosa y fructosa, siendo similar al jarabe invertido, por lo tanto, puede permanecer líquida durante largos períodos de tiempo.
• La mermelada contiene azúcar invertido formado por el proceso de calentamiento y el contenido ácido de la fruta. Este azúcar conserva la mermelada durante largos periodos de tiempo.
• El jarabe dorado es un jarabe de aproximadamente 55% de jarabe invertido y 45% de azúcar de mesa (sacarosa).
• El relleno de fondant para chocolates es único porque se agrega la enzima de conversión, pero no se activa por acidificación (ajuste de pH del microambiente) o adición de cofactor dependiendo de la (s) enzima (s), antes de que el relleno se cubra con chocolate. El relleno muy viscoso (y por lo tanto moldeable) se vuelve menos viscoso con el tiempo, dando la consistencia cremosa deseada. Esto resulta de las condiciones subóptimas de la (s) enzima (s) creadas intencionalmente al retener los factores de activación, lo que permite que solo una fracción de la (s) enzima (s) esté activa, o permite que todas las enzimas procedan a solo una fracción de la (s) enzima (s) biológica (s). rate [biológicamente, es de manera realista una combinación de ambos: un número reducido de enzimas funcionales, y las que funcionan tienen cinéticas / velocidades catalíticas reducidas].
• Los cigarrillos usan azúcar invertido como envoltura para agregar sabor. ^[13]
• Los fabricantes de bebidas alcohólicas a menudo agregan azúcar invertido en la producción de bebidas como ginebra, cerveza y vinos espumosos para dar sabor. El azúcar Candi , similar al azúcar invertido, se utiliza en la elaboración de cervezas de estilo belga para aumentar el contenido de alcohol sin aumentar drásticamente el cuerpo de la cerveza; se encuentra con frecuencia en los estilos de cerveza conocidos como dubbel y tripel. ^[7]
• Los huevos de crema Cadbury se rellenan con jarabe de azúcar invertido producido al procesar fondant con invertasa. ^{[14] [15]}
• Sour Patch Kids también contiene azúcar invertida para agregar un sabor dulce.

Ver también

• Jarabe de maíz con alta fructuosa
• Lista de jarabes

Notas

Referencias

1. "¿Cuáles son los tipos de azúcar?" . La Asociación del Azúcar. Archivado desde el original el 1 de marzo de 2009.
2. "Hacer jarabe simple es un ejercicio de reacciones químicas" . Palabras de Carol Kroskey . Archivado desde el original el 14 de julio de 2007 . Consultado el 1 de mayo de 2006 . Además de una mayor capacidad de retención de humedad, la conversión de sacarosa en jarabe invertido tiene otros dos resultados interesantes: mayor dulzura y mejor solubilidad. En una escala de dulzura en la que la sacarosa se establece en 100, el jarabe invertido tiene un rango de 130.
3. Schiweck, Hubert; Clarke, Margaret; Pollack, Günter (2007). "Azúcar". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.a25_345.pub2 . ISBN 978-3527306732.
4. Van Damme, Eddy. "Receta de azúcar invertida" . Consultado el 27 de septiembre de 2012 .
5. W. Minifie, Bernard (1989). Chocolate, Cacao y Confitería: Ciencia y Tecnología (3ª ed.). Aspen Publishers, Inc. pág. 246. ISBN 083421301X. Consultado el 3 de julio de 2014 , a través de Google Books .
6. Ranken, Michael D .; Matar, RC; Baker, C., eds. (1997). Manual de industrias alimentarias (24ª ed.). Londres: Blackie Academic & Professional. págs. 407–408. ISBN 0751404047. Consultado el 30 de junio de 2014 , a través de Google Books. Comercialmente, el azúcar invertido se prepara como un jarabe con una concentración de sólidos solubles de aproximadamente el 70%. El azúcar invertido se puede producir manteniendo una solución de sacarosa al 65% que contenga ácido clorhídrico al 0,25% a 50 ° C (122 ° F) durante una hora. Luego debe agregarse bicarbonato de sodio para neutralizar el ácido.
7. "La remolacha azucarera" . Vol. 25 no. 10. Filadelfia: HC Baird & Company. 1904. págs. 171-172 . Consultado el 4 de julio de 2014 , a través de Google Books.
8. Lean, Michael EJ (2006). Ciencia de los alimentos, nutrición y salud de Fox y Cameron (7ª ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. pag. 110. ISBN 9780340809488. Consultado el 1 de julio de 2014 , a través de Google Books.
9. Morrison, Abraham Cressy (1904). La controversia del polvo de hornear . vol. 1. Nueva York: Asociación Estadounidense de Polvo para Hornear. pag. 154 . Consultado el 2 de julio de 2014 , a través de Google Books. La mejor crema de levadura en polvo tártara del mercado contiene aproximadamente un 28 por ciento de bicarbonato de sodio. Para neutralizar esta cantidad ... se requiere un 62,6 por ciento de crémor tártaro. Esta cantidad dejará en los alimentos el 70 por ciento de Sales de Rochelle anhidras.
10. Maga, Joseph A .; Tu, Anthony T., eds. (1995). Toxicología de aditivos alimentarios . Nueva York: Marcel Dekker. pag. 71, cuadro 24. ISBN 0824792459. Consultado el 3 de julio de 2014 , a través de Google Books.
11. Potter, Norman N .; Hotchkiss, Joseph H., eds. (1998). Ciencia de los alimentos (5ª ed.). Editores de Aspen. pag. 468, cuadro 20.3. ISBN 083421265X. Consultado el 1 de julio de 2014 , a través de Google Books.
12. Pennington, Neil L .; Baker, Charles W., eds. (1990). Azúcar: Guía del usuario de sacarosa . Nueva York: Van Nostrand Reinhold. págs. 108-109. ISBN 0442002971. Consultado el 1 de julio de 2014 , a través de Google Books.
13. "Ingredientes globales de BAT" . British American Tobacco . Consultado el 27 de agosto de 2009 .
14. "Crema de huevo" . Cadbury . Consultado el 10 de abril de 2015 .
15. LaBau, Elizabeth. "¿Qué es Invertase?" . About.com . Consultado el 10 de abril de 2015 .

Enlaces externos

• Medios relacionados con el jarabe de azúcar invertido en Wikimedia Commons
• "Invertase" . Consultado el 27 de noviembre de 2012 .