Jarabe de azúcar invertido

Jarabe de azúcar invertido, también llamado jarabe invertido, azúcar invertido, almíbar simple, azúcar jarabe, agua azucarada, jarabe de barra, jarabe USP o inversión de sacarosa, es una mezcla de jarabe de los monosacáridos glucosa y fructosa., que se produce mediante sacarificación hidrolítica del disacárido sacarosa. La rotación óptica de esta mezcla es opuesta a la del azúcar original, por eso se le llama azúcar invertido.

Es 1,3 veces más dulce que el azúcar de mesa y los alimentos que contienen azúcar invertido retienen mejor la humedad y cristalizan con menos facilidad que aquellos que usan azúcar de mesa. Los panaderos, que lo llaman jarabe invertido, pueden utilizarlo más que otros edulcorantes.

Producción

Agua pura

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

La cantidad de agua se puede aumentar para aumentar el tiempo que lleva alcanzar la temperatura final deseada, y al aumentar el tiempo aumenta la cantidad de inversión que se produce. En general, temperaturas finales más altas dan como resultado jarabes más espesos y temperaturas finales más bajas, en jarabes más finos.

Aditivos

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

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 notablemente el sabor. El azúcar común se puede invertir rápidamente mezclando azúcar y ácido cítrico o crémor tártaro en una proporción de aproximadamente 1000:1 en peso y agregando agua. Si en su lugar se utiliza jugo de limón, que contiene aproximadamente un cinco por ciento de ácido cítrico en peso, la proporción será de 50:1. Esta mezcla, calentada a 114 °C (237 °F) y agregada a otro alimento, evita la cristalización sin tener un sabor amargo.

Las soluciones catalizadas con ácido clorhídrico preparadas comercialmente se pueden invertir a una 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. Luego se les aplica una neutralización del pH cuando se alcanza el nivel deseado de inversión.

En la elaboración de dulces y confitería, el crémor tártaro se utiliza comúnmente como acidulante, con cantidades típicas en el rango de 0,15 a 0,25 % del peso del azúcar. El uso de crémor tártaro le da al almíbar un sabor parecido a la miel. Una vez completada la inversión, se puede neutralizar con bicarbonato de sodio utilizando un peso del 45% del peso del crémor tártaro.

Para fermentación

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

El jarabe se utiliza para alimentar la vida microbiológica, que requiere oxígeno que se encuentra en el agua. Por ejemplo, la kombucha se produce fermentando jarabe de azúcar invertido con té utilizando un cultivo simbiótico de bacterias y levaduras (SCOBY), y la levadura en la elaboración del vino se utiliza para la fermentación del etanol. El agua fría puede contener más oxígeno disuelto que el agua tibia, pero el azúcar granulada no se disuelve fácilmente en agua fría.

El agua en un recipiente con una superficie de fondo amplia mejora la solubilidad de la sacarosa, que sólo debe mezclarse unas cuantas veces periódicamente para formar una solución homogénea. Además, se puede utilizar una batidora o licuadora para rotar el azúcar, por turnos, si es necesario.

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 un líquido durante períodos más largos de tiempo.
• Jam contiene azúcar invertido formado por el proceso de calefacción y el contenido ácido de la fruta. Este azúcar conserva la mermelada durante largos períodos de tiempo.
• El jarabe de oro es un jarabe de aproximadamente 55% invertido y 45% de azúcar mesa (sucrosa).
• El relleno de fondant para los chocolates es único en que la enzima de conversión se añade, pero no se activa por acidificación (ajuste de microambiente pH) o adición de cofactor dependiendo de las enzimas, antes de que el relleno se enrojece con chocolate. El relleno muy viscoso (y así formable) se vuelve menos viscoso con el tiempo, dando la consistencia cremosa deseada. Esto resulta de las condiciones de las enzimas suboptimales creadas a propósito mediante la retención de factores de activación, lo que permite que sólo una fracción de las enzimas sean activas, o permite que todas las enzimas procedan a sólo una fracción de la tasa biológica [biológicamente, es realistamente una combinación de ambas: un número reducido de enzimas funcionales, con las que funcionan teniendo kinetics/rates catalíticos].
• Cadbury Creme Los huevos están llenos de jarabe de azúcar invertido producido por el procesamiento de fondant con invertase.
• Sour Patch Los niños también contienen azúcar invertida para añadir sabor dulce.

Bebidas azucaradas

El jarabe de azúcar invertido es la base de las bebidas azucaradas.

• La dulce reserva es un término de vino que se refiere a una porción de uva no fermentada seleccionada debe, libre de microorganismos, ser añadido al vino como un componente de endulzamiento. Cuando los fermentos de vino, la glucosa se fermenta a un ritmo más rápido que la fructosa. Así, la fermentación de la detención después de una parte significativa de los azúcares han fermentado los resultados en un vino donde el azúcar residual consiste principalmente de fructosa, mientras que el uso de la reserva dulce resultará en un vino donde la dulzura viene de una mezcla de glucosa y fructosa.
• Los fabricantes de bebidas alcohólicas a menudo agregan azúcar invertido en la producción de bebidas como ginebra, cerveza y vinos espumosos para saborear. 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.

Química

El azúcar de mesa (sacarosa) se convierte en azúcar invertido mediante 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:

C₁₂H₂₂O₁₁ (sucrosa) + H₂O (agua) → C₆H₁₂O₆ (glucosa) + C₆H₁₂O₆ (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 puede usarse para determinar cuánta sacarosa se ha hidrolizado y, por lo tanto, si la solución se ha invertido o no.

Definición y medición

La luz polarizada plana se puede esparcir a través de una solución sucrosa ya que se calienta para la hidrólisis. Tal luz tiene un 'ángulo' que se puede medir utilizando una herramienta llamada polarímetro. Cuando tal luz es brillada a través de una solución de la sucrosa pura sale el otro lado con un ángulo diferente que cuando 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 'rotado' y cuántos grados el ángulo ha cambiado (el grado de su rotación o su 'rotación óptica') se da un nombre de letra, α α {displaystyle alpha } (alfa). Cuando la rotación entre el ángulo de la luz tiene cuando entra y cuando sale está en la dirección del reloj, se dice que la luz es 'rotated right' y α α {displaystyle alpha } se da a tener un positivo ángulo como 64°. Cuando la rotación entre el ángulo de la luz tiene cuando entra y cuando sale se encuentra en la dirección en sentido contrario, se dice que la luz está 'rotada izquierda' y α α {displaystyle alpha } se da una negativo ángulo como −39°.

Definición del punto de inversión

Cuando la luz polarizada plana entra y sale de una solución puro sucrosa su ángulo se gira 66.5° (a la derecha o en horario). A medida que la sucrosa se calienta e hidroliza la cantidad de glucosa y fructosa en la mezcla aumenta y la rotación óptica disminuye. Después α α {displaystyle alpha } pasa cero y se convierte en una rotación óptica negativa, lo que significa que la rotación entre el ángulo que tiene la luz cuando entra y cuando sale está en la dirección del reloj contrario, se dice que la rotación óptica ha 'invertido' su dirección. Esto conduce a la definición de un 'punto de inversión' como la cantidad del porcentaje de la subida que tiene que ser hidrolizado antes α α {displaystyle alpha } equivale a cero. Cualquier solución que haya pasado el punto de inversión (y por lo tanto tiene un valor negativo α α {displaystyle alpha }Se dice que está "invertido".

Quiralidad y rotación específica

Como las formas de las moléculas ('estructuras químicas') de sacarosa, glucosa y fructosa son todas asimétricas, los tres azúcares se presentan en varias formas diferentes, llamadas estereoisómeros. La existencia de estas formas es lo que da lugar a la aparición de estas sustancias químicas. propiedades ópticas. 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 incide y "desvía la mirada" hacia el cuerpo. ciertos enlaces químicos asimétricos dentro de la molécula de esa forma de ese azúcar. Debido a que esos enlaces particulares (que en los azúcares cíclicos como la sacarosa, la glucosa y la fructosa incluyen un enlace anomérico) son diferentes en cada forma del azúcar, cada forma hace girar la luz en un grado diferente.

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

En el caso de 20 °C, se sabe que la rotación óptica específica de la sacarosa es de 66,6°, la glucosa es de 52,2° y la fructosa es de -92,4°.

Efectos del agua

Las moléculas de agua no tienen quiralidad, por lo tanto no tienen ningún efecto en la medición de la rotación óptica. Cuando la luz polarizada del plano entra en un cuerpo de agua pura su ángulo no es diferente de cuando sale. Así, para el agua, [α α ]{displaystyle [alpha]} = 0°. Químicos que, como el agua, tienen rotaciones específicas que equivalen a cero grados se denominan químicos "opticamente inactivos" y como el agua, no necesitan ser considerados al calcular la rotación óptica, fuera de la concentración y la longitud de la ruta.

Mezclas en general

La rotación óptica general 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 N{displaystyle N}-muchas sustancias químicas ópticamente activas ('especies químicas') en una solución y la concentración molar (el número de lunares de cada producto químico por litro de solución líquida) de cada producto químico en la solución se conoce y escribe como Ci{displaystyle C_{i} (donde) i{displaystyle i} es un número utilizado para identificar la especie química); y si cada especie tiene una rotación específica (la rotación óptica de ese químico se hizo como una solución pura) escrita como [α α ]i{displaystyle [alpha]_{i}, entonces la mezcla tiene la rotación óptica general

α α =.. i=1NCi[α α ]i.. i=1NCi=.. i=1N()Ci.. i=1NCi)[α α ]i=.. i=1Nχ χ i[α α ]i{displaystyle displaystyle alpha ={frac {sum ¿Qué? ♪♪{i}{sum - ¿Qué? ¿Por qué? {C_{i} {fnK} {fnK}} {fnK}} {fnK}} {fnK}} {f}}} {f}}}} {fnK}}}}} {f}} {f}}}} {f}}}}}}}} {f}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}} {f}} {f}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {f} {f}} {f}}}}}}}}}}}}} {f}}}} {f}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} { ¿Por qué? ♪♪{i}=sum ¿Por qué? ¿Qué? ]_{i}

χ χ i{displaystyle chi _{i}}

ith{displaystyle imathrm {}}

Sacarosa completamente hidrolizada

Suponiendo que no se formen productos químicos adicionales por accidente (es decir, que no haya 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.

α α =12[α α ]glucosa+12[α α ]fructosa=12()52,7∘ ∘ − − 92.0∘ ∘ )=− − 19,7∘ ∘ {displaystyle displaystyle alpha {fnMicroc {1} {fnMicroc}} {fnMicroc {1} {c} {fnMicroc} {fn}} {fnMicroc}}} {fnMicroc}}} {f}}= {fnMicroc}}= {fnMicroc}} {f}}}}}= {f}}}}}}\f}= {f}f}f}f}f}}f}f}f}f}f}f}f}f}f}f}f}f}f}f}f}f}= {f}f}f}f}f}f}\f}f}f}f}f}f}f}f}f}}f}f}f}f}f}f}}}}f}f {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 óptica depende de las cantidades relativas de cada una para la solución;

α α =χ χ s[α α ]s+χ χ g[α α ]g+χ χ f[α α ]f{displaystyle displaystyle alpha =chi _{s}[alpha] #_{s}+chi _{g}[alpha] #_{g}+chi _{f}[alpha] ♪♪

s{displaystyle s}

g{displaystyle g}

f{displaystyle f}

Los valores particulares χ χ {displaystyle chi } no es necesario que se sepa hacer uso de esta ecuación como el punto de inversión (por ciento de la cantidad de sucrosa que debe ser hidrolizado antes de que la solución se invierte) se puede calcular desde los ángulos de rotación específicos de los azúcares puros. La estequiometría de reacción (el hecho de que la hidrolización de una molécula de sucrosa hace una molécula de glucosa y una molécula de fructosa) muestra que cuando una solución comienza con x0{displaystyle x_{0} topos de sucrosa y sin glucosa ni fructosa y x{displaystyle x} moles of sucrose are then hydrolyzed the resulting solution has x0− − x{displaystyle x_{0}-x} topos de sucrosa, x{displaystyle x} topos de glucosa y x{displaystyle x} topos de fructosa. Por lo tanto, el número total de lunares de azúcar en la solución es x+x0{displaystyle x+x_{0}}y el progreso de la reacción (por ciento finalización de la reacción de la hidrolisis) equivale xx0× × 100% % {displaystyle {frac {x}}times 100. Se puede demostrar que el ángulo de rotación óptica de la solución es una función (explicablemente depende de) este porcentaje de progreso de reacción. Cuando la cantidad xx0{displaystyle {frac {x}{x_{0}}} {f}} {fnK}} {f}}}} {f}}}}} {fn}}} está escrito como r{displaystyle r} y la reacción es r× × 100% % {displaystyle rtimes 100%} hecho, el ángulo de rotación óptica

α α r=()x0− − x)[α α ]s+x[α α ]g+x[α α ]fx0+x=11+r()[α α ]s+()[α α ]g+[α α ]f− − [α α ]s)r){displaystyle displaystyle alpha ¿Qué? #_{s}+x[alpha] #_{g}+x[alpha] ¿Qué? {1}{1+r}left([alpha]_{s}+([alpha]_{g}+[alpha ]_{f}-[alpha ]_{s}rright)}

Por definición, α α {displaystyle alpha } equivale a cero grados en el 'punto de inversión'; para encontrar el punto de inversión, por lo tanto, alpha se establece igual a cero y la ecuación se manipula para encontrar r{displaystyle r}. Esto da

rinversión=[α α ]s[α α ]s− − [α α ]g− − [α α ]f=0,6929{displaystyle displaystyle r_{text{inversion}={frac {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {f}} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif}}} {f}} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft}} {f}}}}}}}}}}} {f}}}}}}} {f}f}f}f}f}f}f}f}f}f}f}f}}}}f}f}}}f}}f}f}}fnKf}}}f}}}f}}}}}f}f}fnKfnfnKf}fnKfnKfnKfnKf}fnKf}}fnKf}}}fn [alpha] ♪♪ {f}=0.629}

62,9% % {displaystyle 62.9%}

Seguimiento del progreso de la reacción

Mantener una solución de la sucrosa a temperaturas de 50–60 °C (122–140 °F) hidroliza no más que alrededor del 85% de su sucrosa. Encontrar α α {displaystyle alpha } cuando r = 0.85 muestra que la rotación óptica de la solución después de la hidrólisis es −12.7° esta reacción se dice que invierte el azúcar porque su rotación óptica final es menos que cero. Se puede utilizar 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 hidrolisis equivale a −12.7°.