Proměny cukru
2. 5. 2009
Cukr je jednou z našich základních potravin. A když se dostane do kontaktu s našimi chuťovými pohárky, dodává ten báječný vjem, kterému říkáme sladkost. To, co známe jako cukr, je ovšem chemická látka zvaná sacharóza. Je to disacharid, což znamená, že jej tvoří dvě molekuly cukru – v jedné molekule sacharózy je tedy spojena glukóza s fruktózou. Michael tentokrát ve svém experimentu vysvětlí, proč je čaj, který osladíme horký, sladší, než čaj, který osladíme studený. Poukáže na jev, který využívají cukráři i včely a poté přemění cukr na koks.
Tereza: Tentokrát jsem se vydala do cukrárny v pasáži U Nováků. Šéfcukrář Michael mě totiž pozval do říše cukru.
Michael: Dokonalá rovnováha vanilky se smetanou. Harmonie pro chuťové pohárky. Ale chybí tam ještě špetka cukru.
Sugar is one of the basic and yet important food materials that we have. And when brought in contact with our taste-buds, gives us the wonderful sensation that we call sweet.
Cukr je jednou ze základních a důležitých potravin, jaké máme. A když se dostane do kontaktu s našimi chuťovými pohárky, dodává ten báječný vjem, kterému říkáme sladkost.
Tereza: Dám si pouze dva dorty, a to čokoládový a tvarohový.
Servírka: Dobře. Prosím čokoládový a tvarohový dort.
Michael: Tuto zákaznici obsloužím osobně. Totiž já ji odněkud znám. To, co známe jako cukr, je ve skutečnosti chemická látka sacharóza. Je to disacharid. Což znamená, že jej tvoří dvě molekuly cukru, spojené do jednoho celku společným atomem kyslíku, kterému říkáme glykosidová vazba. V jedné molekule sacharózy je tedy spojena glukóza s fruktózou.
Michael: Sugars don’t just sweeten our food. They are also very important and useful class of biological chemical compounds. For example glucose sugars can link together to form the biopolymers cellulose, from which all our plants and trees are constructed. Another sugar, which is a similar structure to fructose, and is called deoxyribose, is a crucial constituent of the DNA double-helix.
Cukry jen neoslazují naši potravu. Jsou také velice důležitou a užitečnou třídou biologických chemických sloučenin. Například glukóza se může navzájem spojovat a vytvořit biopolymer celulózu, z níž jsou sestaveny všechny naše rostliny a stromy. Jiný cukr, který má podobnou stavbu jako fruktóza a kterému říkáme deoxyribóza, je klíčovou součástí dvoušroubovice DNA.
Michael: V Evropě se cukr začal používat zpočátku především ke slazení čaje.
Tereza: A brzy se našel chytrý člověk, který si všiml, že sladkost čaje závisí na tom, kdy ho osladíte.
Michael: To si potvrdíme experimentem.
Into two glass containers we shall pour equal volumes of water.
Do dvou skleněných nádob nalijeme stejné množství vody.
Tereza: V našem případě půl litru… Tak … a ještě jednou.
Michael: And then put the water to boil.
A pak dáme vodu vařit.
Michael: Once the water is boiling, add two tea bags to each tea pot… And then just to one tea pot we’re going to add two level tea spoons of sugar. Uno, … dos …
Jakmile se voda vaří, dáme do každé nádoby dva sáčky čaje. A pak jen do jedné nádoby přidáme dvě zarovnané lžičky cukru.
Tereza: Konvici, kam jsme cukr přidali, si označíme, abychom to nezapomněli, …
Michael: … and then we’re going to remove from the heat both tea pots and allow them to cool down to room temperature.
… a pak obě nádoby sundáme z plotny a necháme zchladit na pokojovou teplotu.
Tereza: Čaj už nám schladnul. A nyní do něj dáme stejné množství cukru, jako jsme dali do horkého čaje, tedy dvě zarovnané lžíce.
Michael: Uno,… dos.
Tereza: Michaele, míchej, aby se cukr dobře rozpustil. Logika věci říká, že by oba čaje měly být stejně sladké, když jsme do nich dali stejné množství cukru.
Michael: Jo, … je to rozpuštěné.
Tereza: Tak, nalij.
Michael: Ano.
Tereza: A ochutnáme, jestli je tomu skutečně tak.
Michael: Slaďoučký.
Tereza: Půjč mi tvůj.
Michael: Hm, to je hořké.
Tereza: Tenhle je výrazně sladší.
Michael: Je to sladší.
Tereza: A proč?
Michael: Well, the tea that we sweetened whilst hot now contains a different type of sugar than the tea we sweetened whilst cold. The sucrose that we added to the hot tea went through the process called inversion. The hot water from the tea broke down the sucrose into its constituent monosaccharide sugars – glucose and fructose. The acidic compounds from the tea catalyse this hydrolysis reaction. And the resulting combination of glucose and fructose is about 15 % sweeter than the sucrose it was made of because we started with one molecule of sucrose and finished with two molecules of sugar – glucose and fructose. Inversion.
Čaj, který jsme osladili, když byl horký, teď obsahuje odlišný druh cukru, než čaj, který jsme osladili jako studený. Sacharóza, kterou jsme přidali do horkého čaje, prošla procesem, zvaným inverze. Horká voda čaje rozložila sacharózu na její dvě složky, monosacharidy glukózu a fruktózu. Tento rozklad – hydrolytickou reakci – podnítily kyselé sloučeniny z čaje. Výsledná kombinace glukózy a fruktózy je asi o patnáct procent sladší než sacharóza, z níž vznikla, protože jsme začali s jedinou molekulou sacharózy a skončili jsme se dvěma molekulami cukru – glukózou a fruktózou. Inverze.
Tereza: A tato inverze může být velmi užitečná.
Michael: Cukráři používají invertní cukr, aby jejich zákusky byly ještě sladší. A další výhodou je to, že glukóza v invertním cukrovém sirupu je mnohem hydroskopičtější než sacharóza.
Michael: This means, that the syrup creates longer-lasting moistness in my products than if I would to use sucrose on its own, thus creating smoother, classier finished product.
Znamená to, že tento sirup ve výrobcích vytváří déle trvající vlhkost, než kdybych použil jen samotnou sacharózu. Vyrábím tak jemnější, vytříbenější zboží.
Tereza: Aha, tak proto jsou ty tvoje zákusky tak famózně delikátní.
Michael: To víš, že ano. Díky svým vědeckým znalostem mám ty nejjemnější zákusky v celé Praze.
Tereza: Stejnou chemickou techniku používají také včely, aby jejich med byl sladší. Vylučují speciální enzym, takzvanou invertázu. Ta rozloží sacharózu, kterou získají z nektaru květů, na fruktózu a glukózu – tedy invertní cukr. A co víc. Invertní cukr používají také tabákoví výrobci k oslazení tabáku.
Michael: Cigarety fuj – to tedy nemusím. Ale můžu předvést nějakou zajímavou chemii s popelem cigarety.
Tereza: Vezmeme si kostku cukru, která je mimochodem českým vynálezem z roku 1841 pana Jakuba Kryštofa Rada, který byl ředitelem rafinerie v Dačicích. A tu se pokusíme zapálit. Michaele … Jak vidíte, nehoří.
Michael: But if we dip our sugar cube into cigarette ash, like this, then carefully hold it with some pincers, you’ll find, that the sugar cube ignites easily and burns with a beautiful blue flame.
Když však na kostku cukru naneseme cigaretový popel a pak ji oparně uchopíme pinzetou, zjistíme, že tahle kostka cukru se snadno zapálí a hoří krásným modrým plamenem.
Tereza: Michaele a proč?
Michael: Popel z cigarety obsahuje v malém množství ionty kovů, které fungují jako katalyzátor. Ten snižuje energetickou bariéru, která brání tomu, aby kostka hořela.
Michael: K dalšímu experimentu potřebuji trošku sulfuric acid. Terino, mám ji v garáži. Skočím pro ni. Chvíli tady počkej. Hned jsem zpátky.
Tereza: Fruktóza, sacharóza, glukóza, cukr hoří, nehoří … Michael mi nacpal tolik cukru do hlavy, že mám strašnou chuť na sladké. … Michaelovy zákusky!
Michael: Kyselina sírová …Terinko, tak pojď. Terinko! Terezo? Kde jsi? Kam zmizela? Hm, pokračuju sám. Cukr obsahuje uhlík, vodík a kyslík. Kyselina sírová dokáže z cukru odstranit veškerý vodík a kyslík ve formě vody a zůstane jen a jen uhlík. Jen sledujte.
Michael: Brýle … A už to začíná …
Filip: Během několika desítek sekund se působením kyseliny sírové bílý krystalový cukr mění na černou mazlavou hmotu.
Michael: A teď reakce začíná.
Releasing of steam … and a production of carbon. The immense power of chemistry has changed sugar into coke …
Uvolňuje se pára … a vzniká uhlík. Ohromná síla chemie proměnila cukr na koks.
Michael: Sucrose, glucose, fructose, burning sugar with and without cigarette ash … coal, carbon, hydrogen, oxygen …
Sacharóza, glukóza, fruktóza, spalování cukru s a bez cigaretového popela … uhlí, uhlík, vodík, kyslík …
Mám hlavu plnou cukru. Tolik, že mám chuť na něco sladkého …Naštěstí mám v lednici ještě ty zákusky …Terezo!!!
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough