دکستروز | گلوکز

دکستروز، یک محصول شیمیایی است که با نام قند ساده یا گلوکز هم آن را معرفی می کنند. گلوکز یک قند ساده با فرمول مولکولی C6H12O6 است. گلوکز در مجموعه کربوهیدرات ها، فراوان ترین مونوساکارید است.

گلوکز به طور عمده توسط گیاهان و بیشتر جلبک ها در طی فرآیند فتوسنتز از آب و دی اکسید کربن و با استفاده از انرژی حاصل از نور خورشید ساخته می شود؛ این فرآیندها در جایی که برای ساخت سلولز در دیواره های سلول، گلوکز یا فراوان ترین کربوهیدرات در جهان استفاده می شود.

در متابولیسم انرژی، گلوکز مهمترین منبع انرژی در تمام موجودات است. گلوکز برای متابولیسم به عنوان یک پلیمر، در گیاهان عمدتاً به صورت نشاسته و آمیلوپکتین و در حیوانات به عنوان گلیکوژن ذخیره می شود.

گلوکز به شکل قند در خون حیوانات جریان دارد. شکل طبیعی گلوکز، گلوکز D است، در حالی که گلوکز L به طور مصنوعی در مقادیر نسبتاً کمتر تولید می شود و از اهمیت کمتری برخوردار است.

دکستروز یک مونوساکارید است که حاوی شش اتم کربن و یک گروه آلدهید است و بنابراین یک آلدوهگزوز محسوب می شود. مولکول گلوکز می تواند به صورت زنجیره باز (غیر حلقوی) و همچنین حلقه ای (حلقوی) وجود داشته باشد. گلوکز به طور طبیعی نیز در مواد غذایی یافت می شود؛ این ترکیب در میوه ها و سایر قسمت های گیاهان در حالت آزاد وجود دارد. در حیوانات، گلوکز از تجزیه گلیکوژن در فرآیندی که به عنوان گلیکوژنولیز شناخته می شود، آزاد می گردد.

دکستروز چیست؟

دکستروز (گلوکز) برای اولین بار در سال ۱۷۴۷ توسط شیمیدان آلمانی آندریاس مارگراف (Andreas Marggraf) از کشمش جدا شد. گلوکز در انگور، توسط یوهان توبیاس لوویتز (Johann Tobias Lowitz) در سال ۱۷۹۲ کشف شد و متفاوت از قند نیشکر (ساکارز) بود.

گلوکز، اصطلاحی است که جین باپتیست دوما (Jean Baptiste Dumas) در سال ۱۸۳۸ ابداع کرد و در علم شیمی رایج است. فردریش آگوست کِکوله (Friedrich August Kekulé)، اصطلاح دکستروز (از نام لاتین dexter) را پیشنهاد داد، زیرا در محلول آبی گلوکز، صفحه نور پلاریزه خطی به سمت راست چرخیده است. در مقابل، D – فروکتوز (یک کتو هگزوز) و L – گلوکز، نور قطبی را به صورت خطی به سمت چپ می چرخانند.

از آنجا که گلوکز (دکستروز) یک نیاز اساسی بسیاری از موجودات است، درک صحیح از ترکیب شیمیایی و ساختار آن کمک زیادی به پیشرفت کلی در شیمی آلی خواهد کرد. این مفاهیم عمدتاً در نتیجه تحقیقات امیل فیشر (Emil Fischer)، یک شیمی دان آلمانی حاصل شده است که برای یافته های خود جایزه نوبل شیمی ۱۹۰۲ را دریافت کرد.

 سنتز دکستروز، ساختار سایر مواد آلی را معرفی کرد و در نتیجه، اولین نظریه های معتبر سینتیک شیمیایی و ترتیب پیوندهای شیمیایی در مولکول های کربن را به وجود آورد.

بین سال های ۱۸۹۱ و ۱۸۹۴، فیشر پیکربندی استریوشیمیایی همه قندهای شناخته شده را ایجاد کرد و با استفاده از نظریه وان هات هاف (Jacobus Henricus van ‘t Hoff) در مورد اتم های کربن نامتقارن، ایزومرهای احتمالی را به درستی پیش بینی کرد.

برای کشف متابولیسم گلوکز، اوتو میرهوف (Otto Meyerhof) در سال ۱۹۲۲، جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را دریافت کرد. هانس فون اولر-چلپین (Hans von Euler-Chelpin) به همراه آرتور هاردن (Arthur Harden) در سال ۱۹۲۹ به دلیل “تحقیق در مورد تخمیر قند و سهم آنزیم ها در این فرآیند”، جایزه نوبل شیمی را دریافت کردند.

در سال ۱۹۴۷، برناردو هوسی (Bernardo Houssay)، (به دلیل کشف نقش غده هیپوفیز در متابولیسم گلوکز و کربوهیدرات های مشتق شده) و همچنین کارل و گرتی کوری (Carl and Gerty Cori )، (به دلیل کشف تبدیل گلیکوژن از گلوکز)، جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را دریافت کردند.

در سال ۱۹۷۰، لوئیز للوآر (Luis Leloir) به دلیل کشف نوکلئوتیدهای قند مشتق شده از گلوکز در بیوسنتز کربوهیدرات ها، جایزه نوبل شیمی دریافت کرد.

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی دکستروز

گلوکز (دکستروز) ماده جامد سفید یا بی رنگی است که در آب و اسید استیک، بسیار محلول بوده اما در متانول و اتانول کم محلول است. شکل های مختلف گلوکز در دمای ۱۴۶ درجه سانتیگراد (۲۹۵ درجه فارنهایت) فرم (α) و ۱۵۰ درجه سانتیگراد (۳۰۲ درجه فارنهایت) فرم (β)، ذوب می شوند؛ و با رسیدن به ۱۸۸ درجه سانتیگراد (۳۷۰ درجه فارنهایت)، با انتشار محصولات مختلف فرار، تجزیه می شوند؛ در نهایت، کربن باقی می ماند.

دکستروز با شش اتم کربن، به عنوان قند ۶ کربنه، زیر مجموعه مونوساکاریدها طبقه بندی می شود. d-Glucose یکی از ۱۶ استریوایزومر آلدوهگزوز است. ایزومر D – گلوکز به عنوان دکستروز شناخته می شود و به طور گسترده ای در طبیعت وجود دارد؛ اما ایزومر L، L- گلوکز، چنین نیست.

گلوکز را می توان از طریق هیدرولیز کربوهیدرات ها مانند قند شیر (لاکتوز)، قند نیشکر (ساکارز)، مالتوز، سلولز، گلیکوژن و … به دست آورد. دکستروز معمولاً به صورت تجاری از نشاسته ذرت در ایالات متحده و ژاپن، از نشاسته سیب زمینی و گندم در اروپا تولید می شود.

 فرآیند تولید دکستروز با استفاده از هیدرولیز از طریق بخار و تحت فشار، در pH کنترل شده در یک جت و به دنبال آن حذف آنزیم ها انجام می شود. گلوکز، یکی از مواد اصلی تشکیل دهنده عسل است. همه ساختارهای گلوکز، بی رنگ بوده و به راحتی در آب، اسید استیک و چندین حلال دیگر حل می شود. این فرم ها فقط در متانول و اتانول به میزان کمی محلول هستند.

**ایزومریزاسیون دکستروز

در هیدروکسید سدیم رقیق یا سایر بازهای رقیق، مونوساکاریدهای مانوز، گلوکز و فروکتوز به صورت متقابل به هم تبدیل می شوند؛ به طوری که تعادل بین این ایزومرها تشکیل می شود. این واکنش از طریق “اِن دی اُل” یا enediol ادامه می یابد؛ این تبدیل را در شکل زیر مشاهده می کنید:

گلوکز (دکستروز) معمولاً به صورت جامد به صورت مونوهیدرات با حلقه بسته پیران (هیدرات دکستروز) وجود دارد. از طرف دیگر، در محلول آبی، این ماده تا حدودی یک زنجیره باز است و عمدتاً به صورت α-پیرانوز یا β-پیرانوز وجود دارد که به هم تبدیل می شوند.

از محلول های آبی دکستروز می توان سه شکل شناخته شده را متبلور کرد: α-گلوکوپیرانوز، β-گلوکوپیرانوز و β-گلوکوپیرانوز هیدرات. گلوکز یکی از عناصر سازنده دی ساکاریدهای لاکتوز و ساکاروز، الیگوساکاریدها مانند رافینوز و پلی ساکاریدها مانند نشاسته و آمیلوپکتین، گلیکوژن یا سلولز است.

ساختارهای مختلف گلوکز را در این شکل مشاهده می کنید:

شکل های حلقوی از ترکیب دکستروز (گلوکز) در شکل زیر نمایش داده شده است:

سایر ویژگی ها و خواص فیزیکی و شیمیایی دکستروز را در جدول زیر ملاحظه می کنید:

d-Glucose
پیش بینی هاورث: α-d-glucopyranose α-d-گلوکوپیرانوز
پیش بینی فیشر: d-glucose d-گلوکز
نام ترکیب
IUPAC نام گذاری *نامگذاری سیستماتیک: (۲R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-Pentahydroxyhexanal (۲R,3S,4R,5R)-2و۳و۴و۵و۶-پنتا هیدروکسی پنتانال *سایر نام های متداول: ᴅ-Glucose / D-گلوکز ᴅ-gluco-Hexose / D-گلوکو-هگزوز
/ قند خونBlood sugar / دکستروزDextrose / قند ذرتCorn sugar d-Glucose / قند انگور Grape sugar
شاخص های شناسایی
CAS Number	۵۰-۹۹-۷ ۴۹۲-۶۲-۶ (α-d-glucopyranose)
EC Number	۲۰۰-۰۷۵-۱
PubChem CID	۵۷۹۳
ویژگی ها و خواص
فرمول شیمیایی	C6H12O6
جرم مولی	۱۸۰٫۱۵۶ g/mol
شکل ظاهری	جامد سفید پودری
دانسیته	۱٫۵۴ g/cm3
نقطه ذوب	α-d-Glucose: ۱۴۶ °C (295 °F; 419 K) β-d-Glucose: ۱۵۰ °C (302 °F; 423 K)
حلالیت در آب	۹۰۹ g/L (25 °C (77 °F))
ویژگی های ترموشیمیایی
ظرفیت حرارتی (C)	۲۱۸٫۶ J/(K·mol)
آنتروپی استاندارد مولار (So298)	۲۰۹٫۲ J/(K·mol)
آنتالپی استاندارد تشکیل (ΔfH⦵۲۹۸)	−۱۲۷۱ kJ/mol
ظرفیت احتراق (HHV)	۲,۸۰۵ kJ/mol (670 kcal/mol)

کاربردهای دکستروز

دکستروز یا گلوکز عمدتاً برای تولید فروکتوز و تولید غذاهای حاوی گلوکز استفاده می شود. در صنایع غذایی، از آن به عنوان شیرین کننده، مرطوب کننده، برای افزایش حجم و ایجاد احساس نرم و دلپذیر ماده غذایی در دهان استفاده می شود. منابع مختلف گلوکز شامل آب انگور یا عصاره مالت، است.

علاوه بر این، از شربت گلوکز در تولید شیرینی جات مانند آب نبات، تافی و فوندانت استفاده می شود.

می توان اسیدهای آلی مختلف را از طریق بیوتکنولوژی از گلوکز تولید کرد؛ به عنوان مثال با تخمیر با Clostridium thermoaceticum برای تولید اسید استیک، با Penicilium notatum برای تولید اسید araboascorbic، از Rhizopus delemar برای تولید اسید فوماریک، از Aspergillus niger برای تولید اسید گلوکونیک، از Candida brumptii برای تولید اسید ایزو سیتریک، از Aspergillus terreus برای تولید اسید ایتاکونیک، با Pseudomonas fluorescens برای تولید اسید ۲-کتوگلوکونیک، از Gluconobacter suboxydans در تولید اسید ۵-کتوگلوکونیک، از Aspergillus oryzae برای تولید اسید کوجیک، از Lactobacillus delbrueckii برای تولید اسید لاکتیک، از Lactobacillus brevis برای تولید اسید مالیک، از Propionibacter shermanii برای تولید اسید پروپیونیک، از Pseudomonas aeruginosa برای تولید اسید پیرویک و از Gluconobacter subox برای تولید اسید تارتاریک استفاده می شود.

روش تولید دکستروز

دکستروز به صورت صنعتی از نشاسته با هیدرولیز آنزیمی، با استفاده از گلوکز آمیلاز یا با استفاده از اسیدها تولید می شود. هیدرولیز آنزیمی تا حد زیادی با هیدرولیز اسید کاتالیز شده جایگزین شده است. نتیجه این فرآیند، تولید شربت گلوکز است (به صورت آنزیمی با بیش از ۹۰٪ گلوکز در ماده خشک)؛ حجم تولید سالانه در سراسر جهان در این روش، ۲۰ میلیون تن (از سال ۲۰۱۱) بوده است.

از بسیاری از محصولات می توان به عنوان منبع نشاسته برای تولید دکستروز استفاده کرد. ذرت، برنج، گندم، سیب زمینی، جو، سیب زمینی شیرین، پوسته ذرت، همه در مناطق مختلف جهان مورد استفاده قرار می گیرند.

برخی از گلوکز های تجاری به شکل یک جزء قند تبدیل شده، تقریباً مخلوطی از گلوکز و فروکتوز ۱: ۱ که از ساکارز تولید می شود، وجود دارد. در اصل، سلولز می تواند به گلوکز هیدرولیز شود، اما این فرآیند هنوز از نظر تجاری عملی نیست.

فروش دکستروز

خرید و فروش دکستروز به صورت خشک و آبدار انجام می شود. از این ترکیب در صنایع غذایی برای خوراکی های شیرینی نظیر شکلات ها، شربت، مربا، انواع سس، بیسکوییت و آبنبات و برخی فرآورده های گوشتی استفاده می شود. به این ترتیب، مهم ترین مشتریان خرید دکستروز خشک و آبدار، کارخانجات تولید مواد غذایی هستند.

دکستروز به حالت جامد در کیسه های ۲۵ کیلوگرمی به طور معمول بسته بندی می شود. خرید و فروش این ماده در مقادیر تناژ می تواند بسته به نیاز مشتری ارسال شود؛ در این حالت، یا تعداد کیسه های ۲۵ کیلوگرمی با تعداد مورد نظر بارگیری می شود و یا در بسته های ۱۰۰۰ کیلوگرمی آماده می گردد. قبل از سفارش خرید دکستروز می توانید در این باره با کارشناسان صدرا شیمی صحبت کنید.

منبع:

https://en.wikipedia.org/wiki/Glucose