Чому цукор солодкий
Цукор солодкий. Це загальновідомо. А чому він, власне, солодкий? З чим пов'язане відчуття насолоди, яке викликають молекули цукру та деяких інших речовин? Лукрецій Кар дві тисячі років тому, намагаючись пояснити це явище, писав, що мед тому має приємний смак, що він складається з гладких і круглих тілець, тоді як речовини з неприємним смаком містять у собі частки гачкуваті. А як сучасна наука пояснює насолоду цукру?
Один з найбільш широко відомих Сахарів - глюкоза - є молекулою, що складається з шести атомів вуглецю, шести атомів кисню і дванадцяти атомів водню.
Структури молекул всіх Сахаров дуже схожі: вони містять ланцюжок із угруповань Н—С—ОН та окремий атом кисню, який може утворювати цикл із атомами вуглецю. Проте смакові якості цукру можуть бути різними — від «несмачних» чи «гірких» до «надзвичайно солодких». Так, наприклад, глюкоза вдвічі солодша за галактозу.
Не можна назвати солодким етиловий спирт, тоді як етиленгліколь на смак досить солодкий. Від чого це залежить? Порівняємо структури молекул цих двох речовин. Очевидно, цукрам надає солодкий смак частину молекули.
Характерна риса ВІН-групи - здатність до утворення хімічних, так званих водневих зв'язків з аналогічними групами. Легко здогадатися, що «солодка» одиниця може викликати відчуття насолоди у смакових сосочках, утворюючи водневі зв'язки з відповідними групами на поверхні рецептора С-ОН або NН групи. Однак існує реальна можливість утворення одинарного або навіть подвійного водневого зв'язку всередині самої «солодкої» одиниці.
Якщо наша гіпотеза вірна, освіта таких внутрішньомолекулярних зв'язків маєзменшити «солодкість» молекули, особливо якщо внутрішньомолекулярний зв'язок подвійний. Водневі зв'язки можна виявити з поглинання інфрачервоних променів. І справді, при порівнянні інфрачервоних спектрів глюкози та галактози виявилося, що у галактози, яка наполовину менш солодка, ніж глюкоза, кількість водневих зв'язків удвічі більша.
Дослідження просторових структур обох Сахаров показує, що одна з ОН-груп галактози розташована так, що вона може утворювати зв'язок не тільки з сусідньою ОН-групою, але і з атомом кисню. А подвійний водневий зв'язок, що утворюється, зменшує здатність молекули викликати відчуття солодощі. У молекулі ж глюкози утворення водневого зв'язку з атомом кисню неможливе.
Можна навести ще один доказ на користь гіпотези. Водневі зв'язки не дуже міцні та руйнуються з підвищенням температури. Тому можна очікувати, що якщо глюкозу і галактозу нагріти, вони стануть однаково солодкими. Спробуйте це зробити, і ви переконаєтесь у справедливості висунутого припущення.
І, зрештою, ще одне підтвердження запропонованої гіпотези. Близьке розташування двох груп ВІН у просторі має завжди призводити до зменшення насолоди.
Поставимо досвід із фруктозою. Якщо покласти кристали цього цукру на язик, вони здадуться надзвичайно солодкими: фруктоза - найсолодший з відомих Сахарів, вона приблизно на 80% солодша, ніж звичайний столовий цукор - сахароза. Однак якщо розчинити фруктозу у воді та залишити розчин на кілька хвилин, його насолода набагато зменшиться.
Кристалічна фруктоза складається із шестичленних циклічних молекул. У розчині близько 30% цих молекул перетворюється на п'ятичленові цикли.
У п'ятичленному циклі дві ОН-групи знаходяться дуже близько одна від одної. Очевидно, міжними утворюється подвійний водневий місток, й у п'ятичленного циклу бракує активної «солодкої» одиниці. Насолода в розчині створюватиметься лише у 70% молекул фруктози. Ось чому вона "опускається" до рівня сахарози. Всі ці факти дозволяють припустити, що за почуття насолоди відповідальні групи ВІН.
Автор: Р. Шалленбергер.
PS Про що ще говорять британські вчені: про те, що крім іншого деякі молекули входять до складу цукру є і в інших цікавих речовинах, наприклад, в рідинах для заправки електронних сигарет, таких як на сайті ZeroSmoke.