Вы, вероятно, будете удивлены, если я скажу, что виноградный сахар получают из… картофеля.
Виноград и картошка! Горделивый обитатель юга и скромная жительница наших центральных и северных мест. Сочные, сверкающие на солнце гроздья винограда и неказистые на вид, зарывшиеся в землю, картофельные клубни… Как не похожи они друг на друга! Впрочем, нам уже довелось сопоставлять картофель с тропической пальмой. Что же до винограда, то мы поставили их рядом также не без веских оснований. Ведь виноградный сахар, или, как его называют химики, глюкоза, делается в основном из картофеля, да еще из кукурузы.
Вспомните чудесное явление фотосинтеза. В зеленом листе растения крахмал образуется из глюкозы. И наоборот, при известных условиях крахмал снова превращается в нее же. Почему же нам при необходимости не добиться обратного превращения? К сожалению, управлять сложным процессом фотосинтеза мы пока не умеем. Не за горами то время, когда советская наука до конца раскроет это удивительное явление природы и человек полностью использует щедрые дары солнца.
Как получается виноградный сахар из картофеля?
История этого вопроса начинается издавна. В начале XIX века жил в Петербурге аптекарь Константин Кирхгоф. В свободное от изготовления лекарств время любил он заниматься химическими опытами. В то время в России очень ценилась камедь — густой слизистый сок, получавшийся от стволов аравийских акаций. Сок этот еще иначе называли «гумми»; его применяли в качестве клея, для выделки чернил и для других целей. Отсюда и распространенное название клея «гумми-арабик», то есть «аравийский гумми».
Кирхгоф решил получить искусственный «гумми» из крахмала. С этой целью он долго варил крахмал вместе с крепкой серной кислотой. При этом Кирхгоф обнаружил, что крахмал претерпевает очень глубокие изменения: белый нерастворимый в воде порошок исчезает, и вместо него появляется прозрачный раствор сладкого вкуса. Это было в 1811 году, и аптекарь Кирхгоф, сам того не подозревая, сделал замечательное, мирового значения открытие. За это научное открытие он был впоследствии избран в члены Российской Академии наук.
Что же произошло в опыте Константина Кирхгофа? В чем его значение? Теперь нам из химии известно, что при варке крахмала с крепкой кислотой происходит такое химическое превращение, которое сопровождается присоединением к крахмалу воды. Сама кислота непосредственно в этом превращении не участвует. Ее роль совсем другая: она только ускоряет процесс, или, как говорят химики, является катализатором. Именно так называют химики те вещества, которые во много раз ускоряют химические процессы. Кирхгофу, конечно, и в голову не приходило, какое широкое практическое применение в промышленности, на заводах и фабриках, получит его открытие. Уже через год после того, как Кирхгофом были опубликованы результаты его опытов, в Ярославской губернии появился первый паточный завод. А ведь изготовление патоки и основано на химическом превращении крахмала. Спустя четверть века в России был построен Волжский паточный завод, который долгое время был самым крупным заводом этого рода во всем мире. Виноградный сахар, с которого мы начали этот рассказ, патока, без которой не сварить карамели, да и декстриновый клей — все они получаются по старому способу петербургского академика.
Вот как делается картофельная патока, применяемая для приготовления карамели, конфет, варенья, пряников. Картофельный крахмал взбалтывается с водой — и получается крахмальное молочко. Кстати, это искусственное крахмальное молоко-содержит раз в десять больше углеводов, чем натуральное коровье молоко. Ведь оно почти наполовину состоит из крахмала. Затем в специальных аппаратах — они называются конверторами — крахмальное молоко варится с крепкой серной или соляной кислотой при повышенном давлении. Через некоторое время начинается химический распад крахмала. Он происходит не сразу, а протекает постепенно: сначала крахмал превращается в декстрины, затем декстрины переходят в крахмальный сахар — мальтозу, а далее мальтоза в свою очередь распадается на две частицы глюкозы, или виноградного сахара.
Чтобы убедиться в химическом изменении крахмала, можно сделать такой простой опыт. Если разрезать картофелину и капнуть на срез одной-другой каплей йодной настойки, то картошка сразу окрасится в темносиний цвет. Это знак присутствия в картофеле крахмала. То же самое произойдет, если ввести каплю йода в крахмальное молоко. При варке же крахмала с кислотой жидкость от йода постепенно меняет свою окраску. Сначала она делается фиолетовой, потом бурачково-красной. Это свидетельствует о переходе крахмала в декстрины. В случае полного разложения крахмала и превращения его в глюкозу раствор приобретает желтую окраску самого йода. Обычно, когда варят патоку, в растворе имеются все продукты разложения крахмала: декстрины, мальтоза и глюкоза. Другое дело, когда нужно получить только глюкозу: тогда кислоты берут в два-три раза больше, варку продолжают дольше и процесс ведут до полного конца. Вы запомнили, что кислота является только катализатором? Сама она непосредственного участия в процессе не принимает. Поэтому, сколько ее в котел налили, столько ее и осталось. Кто же будет употреблять патоку или глюкозу с серной или соляной кислотой? Возникает, стало быть, новая забота: надо избавиться от кислоты. Как это сделать, снова подсказывает химия. Известно, что если к кислоте добавить щелочь или какую-нибудь соль, — кислота исчезает. Происходит, как говорят химики, нейтрализация кислоты. Она превращается в другую соль. Когда, варка готова, к жидкому сиропу добавляют мел или соду, чтобы нейтрализовать кислоту. Серная кислота соединяется с мелом и образует гипс. Это вещество в воде нерастворимо и выпадает на дно. Если же варку ведут на соляной кислоте, добавляют не мел, а соду. В этом случае образуется небольшое количество обычной поваренной соли, которая нам нисколько не мешает и остается в сиропе. После нейтрализации сироп фильтруют. Но сироп этот еще полностью непрозрачен, да и, кроме этого, он имеет темную окраску. Поэтому его подвергают обесцвечиванию. Это делается с помощью костяного угля, или, как говорят на паточном заводе, крупки! Вам, вероятно, никогда не приходилось видеть ее. Это особая крупка: из нее каши не сваришь! Да и о костяном угле вы, наверное, тоже не слышали. Костяной уголь готовят путем, обжига костей животных без доступа воздуха. В результате получается уголь, обладающий очень большой поверхностью.
Когда сквозь толщу такого угля проходит паточный сироп, то все красящие вещества, содержащиеся в нем, частично и белки, оседают на поверхности угля, как бы застревают в нем. Сироп после этого выходит совершенно светлым и прозрачным. Дальше сироп надо еще уварить. В отличие от процесса химического распада крахмала, сгущение сиропа ведут не при повышенном и даже не при нормальном атмосферном давлении, а наоборот, в условиях разрежения. Сироп варят в специальных вакуум-аппаратах, из которых постоянно отсасывается воздух и пар. В аппаратах, таким образом, создается разрежение или частичная пустота. Само слово «вакуум» в переводе с латинского языка означает: «пустота». Дело в том, что чем меньше атмосферное давление, тем ниже температура кипения жидкости. А пищевые продукты не переносят жары. При высокой температуре разлагаются сахар, белки, разрушаются витамины. Вот разрежение и позволяет снизить температуру кипения сиропа, а это сказывается очень хорошо на качестве готовой патоки. Она получается светлая, прозрачная, золотистого цвета. Патока — очень ценный продукт. Без нее нельзя сделать никаких конфет, особенно карамели, леденцов. Карамель, леденцы Должны быть светлыми, совершенно прозрачными, такими, как лед, как стекло. В случае появления кристаллов сахара карамель мутнеет, перестает быть прозрачной. Само слово «леденец» тогда теряет свой смысл. Но дело не только в красоте и внешнем виде карамели. При появлении кристаллов сахара у конфет исчезает их нежный, тающий вкус; на языке появляется грубоватое ощущение, которое вызывают острые кристаллы. Поэтому при варке карамели к сахару обязательно добавляют часть патоки. Патока здесь как бы защищает сахар от кристаллизации. Так, крахмал и сделанная из него патока очень нужны при изготовлении конфет и всякого рода лакомств.
Не меньшее значение имеет глюкоза, или виноградный сахар. Для ее получения крахмал варят дольше, а сироп делают гуще. После очистки и охлаждения сиропа в нем вызывают образование кристаллов глюкозы. Для этого в раствор вносят готовые кристаллы или, как говорят, «затравку». Затем полученные кристаллы отделяют от раствора, просушивают и упаковывают. Кристаллическая глюкоза применяется как высокопитательное, укрепляющее средство в случае общего ослабления организма. Спортсмены — пловцы, бегуны — во время заплыва или пробега обычно подкрепляются в пути глюкозой, которая быстро восстанавливает их силы. Больным или совсем ослабевшим людям глюкозу вводят по назначению врача непосредственно в кровь при. помощи укола. Глюкоза легко усваивается кровью человека. Она улучшает питание сердца — этого неутомимого труженика в нашем организме.
Таков путь от клубня до глюкозы, от картофельного поля до врачебной амбулатории…