Jakie są zastosowania cukrów? Wprowadzenie Przeczytaj Grafika interaktywna Sprawdź się Dla nauczyciela 903

(1)

Jakie są zastosowania cukrów?

Wprowadzenie Przeczytaj

Graﬁka interaktywna Sprawdź się

Dla nauczyciela 903

(2)

Jaka odpowiedź przychodzi Ci do głowy na pytanie „Jakie są zastosowania cukrów?”. Prawdopodobnie myślisz o cukrze spożywczym, syropie glukozowo‑fruktozowym lub batonach. I słusznie, ale czy zdajesz sobie sprawę z tego, że cukry stosowane są także w tabletkach, suplementach diety oraz niciach

chirurgicznych? Stanowią również składnik sztucznego jedwabiu, papieru, a nawet bawełny strzelniczej.

Twoje cele

Wymienisz zastosowania monosacharydów: glukozy, fruktozy, rybozy, ksylozy i mannozy.

Omówisz zastosowania disacharydów: sacharozy, laktozy i maltozy.

Scharakteryzujesz zastosowania polisacharydów: celulozy i skrobi.

Jakie są zastosowania cukrów?

Cukry stosuje się nie tylko w przemyśle spożywczym. Z laktozy na przykład produkuje się świece dymne.

Źródło: Tech. Sgt. Sco T. Sturkol/U.S. Air Force, Wikimedia Commons, domena publiczna.

(3)

Przeczytaj

Zastosowanie monosacharydów

Glukoza i fruktoza

Syrop glukozowy (glukoza cukiernicza) to oczyszczone i zagęszczone wodne roztwory produktów hydrolizy skrobi. Składa się z glukozy (94‑98%), maltozy (1‑3%), maltodekstryny (0,3‑0,5%),

polisacharydów (do 2%) i wody. Syrop glukozowy znajduje zastosowanie w przemyśle cukiernicznym, chłodniczym, piekarniczym, owocowo‑warzywnym, spirytusowym oraz farmaceutycznym.

Syrop glukozowy to gęsta ciecz o płynnej konsystencji, charakteryzująca się specyﬁczną słodyczą.

Źródło: Pixabay, domena publiczna.

Syrop glukozowo‑fruktozowy (HFCS) – to oczyszczone i zagęszczone wodne roztwory cukrów prostych w różnych proporcjach, uzyskiwane w wyniku hydrolizy enzymatycznej lub kwasowej skrobi. Wyróżnia się kilka rodzajów syropów:

HFCS‑42 – zawiera do 42% fruktozy; wykorzystywany do produkcji napojów, żywności

przetworzonej, płatków zbożowych i wypieków, najpopularniejsza substancja słodząca w Europie.

HFCS‑55 – zawiera od 42 do 55% fruktozy; wykorzystywany do produkcji napojów bezalkoholowych, najpopularniejsza substancja słodząca w USA i Kanadzie.

HFCS‑65 – wykorzystywany w automatach Coca‑Cola Freestyle.

HFCS‑90 – zawiera do 90% fruktozy.

(4)

Syrop glukozowo-fruktozowy stosuje się m.in. jako zamiennik miodu w pieczywie cukierniczym, zwłaszcza w piernikach.

Źródło: pixabay.com, licencja: CC 0.

HFCS charakteryzuje niska cena w porównaniu do innych substancji słodzących, co sprawia, że jest chętniej stosowany przez przemysł spożywczy niż sacharoza. Spożywanie dużej ilości produktów, które zawierają syrop glukozowo‑fruktozowy, może powodować szybkie przybieranie na wadze ze względu na zaburzenia odczuwania głodu i sytości, ponieważ fruktoza nie stymuluje wydzielania hormonów

regulujących pracę ośrodka głodu i sytości: insuliny i leptyny. Dodatkowo zwiększa ryzyko wystąpienia cukrzycy typu 2, przyczynia się do zwiększenia możliwości wystąpienia zespołu jelita drażliwego, a nawet sprzyja rozwojowi nowotworu jelita grubego u myszy.

Ryboza

Suplement diety dla sportowców – ryboza rozpoczyna procesy metaboliczne, mające na celu syntezę ATP. Sportowcy przyjmują ją podczas wyczerpujących treningów jako wsparcie dla rozwoju mięśni i skrócenie czasu regeneracji zasobów energii.

Ryboza sprzedawana jest zarówno w postaci kapsułek, jak i tabletek.

Źródło: Pixabay, domena publiczna.

Ksyloza

Stosowana jako polepszacz smaku i zapachu żywności. Jest suplementem diety i składnikiem testów diagnostycznych. Ma właściwości grzybobójcze oraz antybakteryjne – używa się ją podczas zwalczania

(5)

chorób jamy ustnej.

Mannoza

Suplement w leczeniu dróg moczowych – stosowany przy zakażeniach i infekcjach pęcherza. Mannozę wykorzystuje się zarówno w przypadku ostrych stanów zapalnych, jak i tych drobnych. Przyjmowana regularnie pozwala na utrzymanie pęcherza w czystości i niedopuszczenie do namnażania się bakterii.

Zastosowanie disacharydów

Sacharoza

Głównym składnikiem cukru trzcinowego, pochodzącego z łodyg trzciny cukrowej, jest właśnie

sacharoza. Cukier trzcinowy należy do cukrów nieraﬁnowanych, a więc nieoczyszczonych, dzięki czemu posiada w swoim składzie składniki mineralne (żelazo, potas, magnez i wapń).

Bursztynowy kolor cukru trzcinowego zawdzięczamy obecności melasy (ciemnobrązowego gęstego syropu).

Źródło: Pexels, domena publiczna.

Cukier buraczany (cukier biały, cukier spożywczy) – pochodzi z buraków cukrowych, nazywany jest białą śmiercią, a jego głównym składnikiem jest sacharoza. Cukier buraczany, w odróżnieniu do cukru

trzcinowego, pozbawiony jest jakichkolwiek wartości odżywczych, ze względu na proces raﬁnowania, który zachodzi podczas jego produkcji. Rodzajem cukru buraczanego jest cukier brązowy, z którego początkowo wyodrębnia się melasę, a później ponownie się ją dodaje. Cukier brązowy, pomimo podobnego wyglądu do cukru trzcinowego, nie zawiera witamin i składników mineralnych.

Laktoza

Laktoza jest składnikiem mieszanin dymotwórczych. Świece dymne stosuje się najczęściej w wojsku, ratownictwie oraz w fotograﬁi. Stosuje się laktozę również jako substancję pomocniczą w tabletkach, ponieważ jest stabilna i nietoksyczna, nie wchodzi w interakcje z innymi składnikami leku oraz pozytywnie wpływa na poprawę smaku. Jest stosowana także jako substancja neutralna, dodawana podczas przygotowywania rozcieńczonych proszków (rozcierek), które zawierają substancje silnie działające lub higroskopijne w recepturze aptecznej.

(6)

Maltoza

Maltoza jest środkiem słodzącym, ale wchodzi również w skład mieszaniny związków chemicznych, umożliwiających hodowlę bakterii lub grzybów pożywek.

Hodowla Candida albicans na agarze Sabouraud'a

Źródło: domena publiczna, dostępny w internecie: www.en.wikipedia.org.

Zastosowanie polisacharydów

Celuloza

Celuloza wykorzystywana jest do produkcji papieru – spilśniona na sicie masa włóknista wykonana z celulozy. W postaci celulozy mikrokrystalicznej (symbol E460) używana jest jako dodatek

w suplementach diety. Odpowiada za zapobieganie zbrylaniu się sypkich preparatów lub zagęszczanie i żelowanie płynnych substancji. Kompresy wykonane z celulozy stosowane są do dezynfekcji skóry przed iniekcją podczas zabiegów ambulatoryjnych, a także do opatrywania skaleczeń i ran. Także nici

chirurgiczne są wykonane z celulozy.

Triazotan(V) celulozy

Ester celulozy i kwasu azotowego(V), w którym trzy grupy azotanowe(V) przypadają na jedną jednostkę glukozową.

Triazotan(V) celulozy

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

(7)

Bawełna strzelnicza – materiał stosowany do produkcji prochu bezdymnego. Na powietrzu spala się jasnym, żółtym płomieniem, nie pozostawiając zapachu ani widocznych pozostałości. Emituje bardzo duże ilości ciepła – spalenie jednego grama jest odczuwalne dwa metry od źródła (spalenie).

Octan celulozy

Ester kwasu octowego i celulozy.

Octan celulozy

Błony fotograﬁczne – obecnie octan celulozy stanowi bezpieczne podłoże o wysokiej przejrzystości dla błony fotograﬁcznej. Podczas przetłaczania roztworu octanu celulozy w acetonie przez otwory dyszy przędzalniczej następuje odparowanie rozpuszczalnika, dzięki czemu tworzy się stałe włókno. Na podłoże nanosi się warstwę emulsji światłoczułej.

Błona fotograficzna, inaczej film fotograficzny lub po prostu film Źródło: pixabay.com, licencja: CC 0.

Budowa błony fotograﬁcznej Źródło: Voytek S., licencja: CC BY-SA 3.0.

Włókna wiskozowe

(8)

Rodzaj włókna powstającego w wyniku chemicznej obróbki celulozy. Włókna wiskozowe produkowane jako włókna ciągłe (np. sztuczny jedwab, kord) lub cięte (bawełnopodobne i wełnopodobne).

Sztuczny jedwab to cienkie włókna wiskozowe, które tworzą nitki materiału, stosowane do produkcji ubrań. W przeciwieństwie do jedwabiu charakteryzują się większą odpornością na promieniowanie UV, ale gorszą wytrzymałością.

Włókna bawełnopodobne wykorzystywane są w artykułach higienicznych oraz artykułach gospodarstwa domowego.

Skrobia

Skrobię możemy znaleźć w mączce sago, którą przeznacza się w żywieniu dzieci.

Podpłomyki, przyrządzane z mączki sago i wody, są popularną potrawą dla ludności Nowej Gwinei i Moluków.

Źródło: Toksave, licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

raﬁnacja

proces oczyszczania i uszlachetniania substancji naturalnych lub produktów przemysłowych w celu nadania im odpowiednich właściwości

melasa

gęsty ciemnobrunatny syrop, będący produktem ubocznym przy wyrobie cukru rozcierka

rozcieńczenie proszków, zawierających silnie działające bądź higroskopijne substancje, przy pomocy składników neutralnych

mączka sago

rodzaj mączki wyrabianej z wnętrza palmy sagowej i niektórych sagowców HFCS

wysoko‑fruktozowy syrop kukurydziany (ang. high‑fructose corn syrup)

Bibliograﬁa

(9)

Litwin M., Styka‑Wlazło Sz., Szymońska J., To jest chemia 2, Warszawa 2016.

McMurry J., Chemia organiczna, tłum. Henryk Koroniak i in., t. 4, Warszawa 2018.

(10)

Graﬁka interaktywna

Polecenie 1

Przeniesiesz się teraz wirtualnie do galerii handlowej, w której odwiedzisz kilka miejsc. Rozglądaj się uważnie, tak aby znaleźć jak najwięcej produktów zawierających w swoim składzie cukry. Powodzenia!

Graﬁka interaktywna pt. „Galeria handlowa”

Źródło: domena publiczna.

Ćwiczenie 1

Laktoza, ze względu na swoje właściwości, jest często i chętnie wykorzystywana w przemyśle

farmaceutycznym jako idealny wypełniacz i nośnik dla wielu substancji leczniczych. Zastanów się nad właściwościami laktozy i zaznacz poprawną odpowiedź. Dlaczego laktoza jest stosowana jako

wypełniacz?

Stanowi słodki, obojętny, chemicznie stabilny, nietoksyczny i tani cukier.

Stanowi słodki, kwaśny, chemicznie stabilny, nietoksyczny cukier.

Stanowi słodki, obojętny, chemicznie niestabilny, nietoksyczny cukier.

Stanowi słodki, obojętny, chemicznie stabilny, toksyczny i tani cukier.

Ćwiczenie 2

Jakie cukry wchodzą w skład popularnego napoju, który znajduje się na poniższym zdjęciu?

Napój gazowany

Źródło: licencja: CC 0, dostępny w internecie: www.pixabay.com.

Odpowiedź:

Uzupełnij

Ćwiczenie 3

Wzory cukrów – amyloza, celuloza, laktoza Źródło: domena publiczna.

(11)

Sprawdź się

Ćwiczenie 1

Zaznacz, który cukier jest używany do produkcji papieru?

glukoza laktoza celuloza skrobia

輸

Ćwiczenie 2

Zaznacz, który cukier jest stosowany jako substancja pomocnicza w tabletkach?

glukoza laktoza ryboza skrobia

輸

Ćwiczenie 3

Zaznacz, z którego związku otrzymywana jest bawełna strzelnicza, wykorzystywana do produkcji prochu bezdymnego.

triazotanu(V) glukozy triazotanu(V) laktozy triazotanu(V) celulozy triazotanu(V) skrobi

輸

Ćwiczenie 4

Sztuczny jedwab to cienkie włókna wiskozowe. W wyniku obróbki chemicznej którego cukru powstaje sztuczny jedwab? Wybierz właściwą odpowiedź.

gW wyniku obróbki chemicznej glukozy.

W wyniku obróbki chemicznej sacharozy.

W wyniku obróbki chemicznej celulozy.

sW wyniku obróbki chemicznej skrobi.

輸

(12)

Ćwiczenie 5

Na podstawie analizy etykiety soku z marchwi rozwiąż poniższe zadanie.

Sok z marchwi, malin i jabłek, przecierowy, pasteryzowany, wzbogacony witaminą C. Częściowo wyprodukowany z zagęszczonego soku. Skład: przeciery i soki (47%) z: marchwi Mazurska, malin i jabłek, woda, syrop glukozowo‑fruktozowy, regulator kwasowości – kwas cytrynowy, substancja wzbogacająca – witamina C, aromat.

Zaznacz, z jakich cukrów składa się substancja słodząca użyta jako składnik soku.

glukoza fruktoza ryboza sacharoza laktoza galaktoza

醙

Ćwiczenie 6

Wzór Fischera D-rybozy

醙

Ćwiczenie 7

Wzór Fischera D-mannozy

醙

(13)

Ćwiczenie 8

D‑ksyloza to cukier stosowany jako polepszasz smaku, opisany poniższym wzorem Fischera.

Wzór D-kslyozy

Wzór enancjomeru D-kslyozy

Zaznacz prawidłowe sformułowania.

D-ksyloza to cukier posiadający/nie posiadający właściwości redukujące. D-ksyloza daje

pozytywny/negatywny wynik próby Tollensa. Podczas reakcji D-ksylozy z wodorotlenkiem miedzi(II), będącym w temperaturze pokojowej, powstaje związek kompleksowy o barwie zielonej/szaﬁrowej, co świadczy o występowaniu przynajmniej dwóch grup hydroksylowych/karbonylowych w cząsteczce tego cukru. W wyniku ogrzewania probówki, zawierającej badaną substancję i wodorotlenek miedzi(II), przeprowadza się próbę Trommera/Tollensa. W trakcie tej reakcji ksyloza utlenia się/redukuje do kwasu ksylonowego/kwasu ksylarowego.

難

(14)

Dla nauczyciela

Scenariusz zajęć

Autor: Amanda Gałkowska, Krzysztof Błaszczak Przedmiot: chemia

Temat: Jakie są zastosowania cukrów?

Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowym i rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym

Podstawa programowa

Temat zawiera treści wykraczające poza treści podstawy programowej.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji;

kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii;

kompetencje cyfrowe;

kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

omawia zastosowania monosacharydów: glukozy, fruktozy, rybozy, ksylozy i mannozy;

omawia zastosowania disacharydów: sacharozy, laktozy i maltozy;

omawia zastosowania polisacharydów: celulozy i skrobi.

Strategie nauczania:

asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

burza mózgów;

dyskusja dydaktyczna;

analiza materiału źródłowego;

ćwiczenia uczniowskie;

technika gadająca ściana;

technika zdań podsumowujących.

Formy pracy:

praca zbiorowa;

praca w grupach;

praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

zasoby multimedialne zawarte w epodręczniku;

komputer z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;

tablica interaktywna/tablica i kreda, marker;

rzutnik multimedialny.

(15)

Przebieg zajęć Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel rozdaje uczniom etykiety produktów z ich składem, prosi też o wyłożenie swoich etykiet, które mieli przynieść. Uczniowie analizują skład produktów, ze zwróceniem szczególnej uwagi na zawartość cukrów. Nauczyciel inicjuje dyskusję.

2. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów wokół przedstawicieli monosacharydów, disacharydów i polisacharydów.

3. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio.

Faza realizacyjna:

1. Nauczyciel dzieli uczniów na trzy grupy zadaniowe, z czego zadaniem każdej jest opracowanie zastosowania cukrów. Uczniowie mogą korzystać z dostępnych źródeł informacji, w tym

z e‑materiału i graﬁki interaktywnej. Prowadzący zajęcia rozdaje arkusze papieru A2/A3, mazaki.

Nauczyciel monitoruje przebieg pracy uczniów. Po wyznaczonym czasie liderzy grup prezentują efekty pracy na forum klasy z wykorzystaniem techniki gadająca ściana. Nauczyciel weryﬁkuje poprawność merytoryczną wypowiedzi uczniów. Przydział zadań:

I grupa – zastosowania monosacharydów;

II grupa – zastosowania disacharydów;

III grupa – zastosowania polisacharydów.

2. Okienko informacyjne – forma indywidualnej twórczej notatki. Kartkę papieru w zeszycie uczniowie dzielą na cztery części (poziom, pion lub po przekątnej). W pierwsze okienko uczniowie wpisują hasło, które ich interesuje. W drugim okienku podają deﬁnicję danego terminu (z różnych źródeł).

W trzecie okienko wpisują metaforyczne znaczenie wyrazu, żart językowy, rebus itp. Ostatnie może mieć formę scenki komiksowej, dialogu, karykatury z zastosowaniem interesującego uczniów terminu.

3. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę, wykonując ćwiczenia zawarte w e‑materiale –

„Sprawdź się” oraz zawarte w medium bazowym.

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów zadając przykładowe pytania:

Czy glukoza jest stosowana jako suplement diety dla sportowców?

Który cukier stosowany jest jako „polepszasz smaku”?

Który cukier może być stosowany w leczeniu infekcji dróg moczowych?

Z czego pozyskuje się cukier trzcinowy i buraczany?

Który cukier jest składnikiem świec dymnych?

Czy sztuczny jedwab to też cukier? Z czego jest produkowany?

Co jest głównym składnikiem papieru?

2. Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie zamieszczają w swoim portfolio:

Przypomniałem/łam sobie, że...

Co było dla mnie łatwe...

Czego się nauczyłam/łem...

Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‑materiale – „Sprawdź się”.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

(16)

Graﬁka interaktywna może być użyta jako forma utrwalająca w podsumowaniu lekcji lub jako forma wprowadzająca przed przystąpieniem do wykonywanych zadań czy przygotowywania się ucznia do lekcji/sprawdzianu. Również uczniowie nieobecni na lekcji mogą wykorzystać to medium do samodoskonalenia.

Materiały pomocnicze:

1. Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach):