Nazwa polska: Sacharoza, Cukier trzcinowy

Nazwa łacińska: Saccharum, Saccharosum, Saccharum album, Sucrosum, Sacharum

Sacharoza- historia i zastosowanie w przeszłości

Sacharoza jest organicznym związkiem chemicznym należącym do grupy węglowodanów. Składa się z dwóch cukrów prostych, D-glukozy oraz D-fruktozy, które są połączone wiązaniem α, β-1,2-glikozydowym. Występuje przede wszystkim w trzcinie, burakach i klonach cukrowych, a w mniejszych ilościach jest obecna w owocach i nektarze kwiatów. Wyraz „sacharoza” pochodzi od praindyjskiego słowa śarkarā, które w dosłownym tłumaczeniu oznacza ziarno piasku. Oprócz tego używa się go do określania krystalicznej substancji powstałej podczas zagęszczania soku z trzciny cukrowej. W języku starogreckim słowo sákcharon tłumaczy się jako ,,cukier”.

Sacharoza była znana i otrzymywana w Indiach, Chinach oraz na Bliskim Wschodzie już w starożytności. Cukier pojawił się w Europie za sprawą Greków, którzy sprowadzili go w IV wieku p.n.e i stosowali jako kosztowny lek. Odkrycie Ameryki spowodowało zwiększenie dostępności sacharozy na kontynencie za sprawą Europejczyków, którzy zakładali na nowych terenach wielkie plantacje trzciny cukrowej. W 1747 roku dzięki staraniom niemieckiego chemika Andreasa Sigismunda Marggrafa miała miejsce pierwsza udana próba otrzymania cukru z buraków cukrowych. Metoda produkcji okazało się tańsza niż import cukru trzcinowego, dlatego ponad pięćdziesiąt lat później w Konarach na Dolnym Śląsku powstała jedyna w tym okresie fabryka produkująca cukier z nowego surowca.

Zastosowanie

Szerokie zasługi w dziedzinie cukrowniczej przypisuje się żyjącemu w drugiej połowie XIX wieku wybitnemu ukraińskiemu chemikowi Mykołowi Andrijowyczowi Bunge. Naukowiec stał na czele licznych badań dotyczących sacharozy i był autorem wielu publikacji o tej tematyce. Dodatkowo udoskonalił technologię produkcji cukru z buraka i zorganizował techniczną szkołę kształcącą przyszłych pracowników fabryki. Andrijowyczow miał duży wpływ na rozwój przemysłu cukrowniczego na Ukrainie, który był później najważniejszą gałęzią przemysłu spożywczego na tym terenie. Przed wybuchem wojny działało tam około 100 cukrowni, z czego największą z nich, o dziennej wydajności około 9300 ton sacharozy, była Cukrownia Łochwycka mieszcząca się w obwodzie połtawskim. Obecnie cukier otrzymywany jest przede wszystkim z trzciny Saccharum officinarum, co stanowi 75% światowej produkcji. Dla odmiany, w Polsce sacharozę uzyskuje się głównie z buraka Beta vulgaris. Wśród czołowych, światowych producentów cukru można wyróżnić Brazylię, Indie, Chiny, Tajlandie i Pakistan.

Wygląd i właściwości fizykochemiczne

Według Farmakopei Polskiej X sacharoza jest białym lub prawie białym, krystalicznym proszkiem o słodkim smaku. Oprócz tego może przyjmować postać białych lub prawie białych kryształów. Cukier trzcinowy bardzo łatwo rozpuszcza się w wodzie, ale jest trudno rozpuszczalny w etanolu 96% i praktycznie nierozpuszczalny w bezwodnym etanolu. Topi się w temperaturze 184˚C, a jego skręcalność optyczna właściwa wynosi od + 66,3 do +67. Sacharoza wykazuje zdolność do słabej tryboluminescencji, która polega na emitowaniu widocznego w ciemności światła podczas kruszenia jej kryształów. Cząsteczkę Saccharum album tworzy  β-D-Fruktofuranozylu α-D-glukopiranozyd.

Sacharoza nie ma właściwości redukujących i zwęgla się pod wypływem stężonego kwasu siarkowego. Oprócz tego podczas ogrzewania rozkłada się, a reakcja prowadzi do powstania słodkiej substancji, znanej jako karmel. Pod wpływem inwertazy lub w kwaśnym środowisku, sacharoza ulega hydrolizie do fruktozy i glukozy. Otrzymana mieszanina nazywana jest cukrem inwertowanym, a reakcja w wyniku której dochodzi do jej powstawania, zachodzi w organizmach pszczół. Owady po spożyciu nektaru mają zdolność do rozkładania zawartej w nim sacharozy.

Oprócz Saccharum w Farmakopei Polskiej X można znaleźć jeszcze Sacchari sphaerae, czyli ziarenka, które w przeliczeniu na suchą masę składają się z 92% sacharozy w połączeniu ze skrobią kukurydzianą.

Sacharoza – mechanizm działania i zastosowanie

Sacharoza jest substancją smaczną i nietoksyczną, która po spożyciu stanowi szybko przyswajalne źródło energii. Stosowana zewnętrznie działa wygładzająco, nawilżająco i kojąco na skórę. Dodatkowo poprawia elastyczność naskórka i zapobiega utracie wody.

Sacharoza, z uwagi na swój słodki smak, jest wykorzystywana w przemyśle piekarskim i cukierniczym. Używana jest przy produkcji słodyczy, galaretek, jogurtów, napoi, a także przy wypiekaniu ciast. Cukier można znaleźć w wielu produktach spożywczych dostępnych w sklepach. Oprócz tego jest obecny w prawie każdej kuchni i stosowany jako dodatek do potraw czy herbaty.

Saccharum wykorzystywana jest w przemyśle farmaceutycznym. Wchodzi w skład syropów, roztworów, saszetek czy tabletek do ssania. Nadaje słodki i przyjemny smak również lekom recepturowym. Oprócz tego używana jest jako składnik olejkocukrów oraz jako substancja wypełniająca, która umożliwia osiągnięcie minimalnej wagi proszków. Dodatkowo sacharoza znajduje zastosowanie również w produktach kosmetycznych. Może pełnić funkcję humektantu, który zapobiega krystalizacji produktu u ujścia butelki. Osładza kosmetyki przeznaczone do pielęgnacji ust. Użyta w postaci grubszych kryształów stosowana jest jako składnik peelingów, które ułatwiają usuwanie martwego naskórka.

Sacharoza – przeciwskazania i działania niepożądane

Eksperci z Cosmetics Ingredient Review, które stanowi niezależny organ naukowy zrzeszający światowej sławy naukowców i lekarzy, ocenili sacharozę jako bezpieczny składnik produktów kosmetycznych. Dodatkowo nie została ona sklasyfikowana jako substancja niebezpieczna zgodnie z przepisami chemicznymi. Sacharoza nie ma działania drażniącego i nie wywołuje uczulenia, a Farmakopea Polska XI nie określa dla niej dawek maksymalnych.

Sacharoza nie ma właściwości toksycznych, ale ze względu na wysoki indeks glikemiczny (wynoszący 100), powoduje gwałtowny wzrost glukozy we krwi. Spowodowane jest to jej szybkim rozpadem w jamie ustnej, co skutkuje łatwym uwolnieniem cukrów prostych. Dodatkowo powszechne występowanie sacharozy oraz jej duże spożycie może okazać się szkodliwe dla organizmu. Warto wspomnieć, że normalna dieta dostarcza wystarczającą ilość węglowodanów, więc dodatkowe przyjmowanie cukru trzcinowego, będącego jedynie składnikiem energetycznym, wydaje się zbędne. Długotrwale podwyższony poziom glukozy we krwi wywołany nadmiernym spożyciem sacharozy powoduje powstawanie insulinooporności, a w kolejnym etapie cukrzycy typu 2. Oprócz tego prowadzi do nadwagi, otyłości, chorób serca, osteoporozy, zaburzeń mikroflory jelit, spowalnia gojenie się ran, wywołuje przewlekłe stany zapalne, próchnicę i przyspiesza starzenie się skóry.

Sacharoza nie powinna być spożywana przez osoby chore na cukrzycę, a także zmagające się z insulinoopornością.  Polskie Towarzystwo Diabetologiczne rekomenduje takim pacjentom stosowanie zdrowszych zamienników cukru jako alternatywę dla sacharozy czy fruktozy. Coraz częściej cukier trzcinowy jest zastępowany przez słodziki również przy produkcji syropów czy pastylek na ból gardła.

Zobacz również: Laktoza – właściwości i zastosowanie

Sacharoza w recepturze aptecznej

W recepturze aptecznej sacharozę wykorzystuje się do poprawy smaku leków stosowanych doustnie. Oprócz tego pełni funkcję substancji wypełniającej i umożliwia otrzymanie proszków o odpowiedniej masie. Stanowi główny składnik potrzebny do otrzymywania jednej z najbardziej popularnych postaci leku, którą jest syrop prosty.

Syrop prosty (Sirupus simplex) FP IX

Wykonanie Sirupus simplex, który należy do syropów farmakopealnych, polega na sporządzeniu roztworu sacharozy w wodzie. Na początku cukier rozpuszcza się na gorąco w przepisanej ilości rozpuszczalnika. Otrzymaną mieszaninę doprowadza się do wrzenia i utrzymuje w tym stanie nie dłużej niż dwie minuty. Należy pamiętać, że przekroczenie tego czasu może spowodować hydrolizę disacharydu. Następnie całość przesącza się, uzupełnia wodą do przepisanej objętości, a po ostudzeniu przelewa do jałowych butelek. Jakość mieszaniny potwierdza współczynnik załamania światła, skręcalność właściwa, a także określone przez Farmakopeę gęstość i pH. Sirupus simplex poprawia smak płynnych leków, a także stanowi bazę do otrzymywania innych syropów. Oprócz tego wodne roztwory sacharozy znajdują zastosowanie jako środki wiążące i utrzymujące wilgoć przy produkcji granulatów i tabletek. Ich dodatek wydłuża trwałość produktów, opóźnia rozwój drobnoustrojów, a także powleka i osłania błony śluzowe.

Osobny artykuł: Jakie surowce recepturowe rozpuszczamy na gorąco?

W recepturze Saccharum album jest wykorzystywana do otrzymywania olejkocukrów (Oleosaccchara), które stanowią połączenie olejku eterycznego ze sproszkowaną sacharozą. Ich dodatek ma celu poprawę smaku leków recepturowych podawanych doustnie. W zależności od intensywności olejku, na jedną jego kroplę przypada 2 gramy lub 4 gramy cukru. Oleosacchara są sporządzane bezpośrednio przed wykonaniem preparatu, a proszki zawierające je w swoim składzie są wydawane w szczelnie zamkniętych opakowaniach.

Źródła:

1. Farmakopea Polska X. Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych. Warszawa 2014
2. Sacharoza. Karta charakterystyki substancji.
3. Sacharoza. Amara.pl Dostęp na dzień 27.09.2022. https://amara.pl/katalog-produktow/substancje-do-receptury-aptecznej/substancje-do-receptury-aptecznej-sypkie/sacharoza-glukoza-bezwodna-100g250g500g1000g/
4. Sucrose. Kosmopedia.org. Dostęp na dzień 27.09.2022 https://www.kosmopedia.org/encyklopedia/sucrose/
5. Gajewska M., Sznitowska M. Podstawy receptury aptecznej. Materiały do ćwiczeń dla studentów farmacji. Gdański Uniwersytet Medyczny. Gdańsk 2012