مالتوز چیست و چه تفاوتی با ساکارز دارد؟
شیرینکنندهها همواره نقش مهمی در صنعت غذا داشتهاند و یکی از این شیرینکنندههای پرکاربرد، مالتوز یا همان شکر مالت است. این قند طبیعی که از دو واحد گلوکز تشکیل شده، بهدلیل طعم ملایم و خواص خاصی که دارد، در تولید انواع نوشیدنیها، شیرینیها و حتی در فرآیند تخمیر نان استفاده میشود.
ما امروز در این مطلب از شیمی داکس قصد داریم به بررسی ماده شیمیایی مالتوز بپردازیم و به این سوال که مالتوز چیست و چه تفاوتی با ساکارز دارد؟ پاسخ دهیم.
مالتوز چیست؟
خب طبق روال همیشگیمون این مطلب را با پاسخ به مهمترین سوال یعنی مالتوز چیست؟ آغاز میکنیم. شکر مالت یا مالتوز (Maltose) نوعی قند طبیعی است که از اتصال دو مولکول گلوکز به یکدیگر تشکیل میشود و به همین دلیل در دستهی دیساکاریدها قرار میگیرد. این قند طعم ملایم و ملایمتری نسبت به ساکارز دارد و به طور طبیعی در دانههای غلات جوانهزده، بهویژه جو، یافت میشود. مالتوز معمولاً در فرآیند تولید مالت از نشاسته بهوجود میآید.
جالبه بدانید که این قند طبیعی برای اولینبار در قرن نوزدهم توسط شیمیدانان کشف شد؛ زمانی که دانشمندان در حال بررسی فرآیند تجزیه نشاسته بودند. در سال 1872، شیمیدانی به نام ویلیام میلر (William Miller) توانست ساختار شیمیایی این قند را شناسایی و نامگذاری کند. با پیشرفت علم بیوشیمی، نقش این شکر مالت در تخمیر و تبدیل نشاسته به قندهای سادهتر بهخوبی روشن شد و از آن زمان تا امروز، این ماده جایگاه ویژهای در صنایع غذایی پیدا کرده است.
ساختار مالتوز
در واقع همان طور که گفتیم، مالتوز از اتصال دو مولکول گلوکز (که از سادهترین انواع قندها و در دسته مونوساکاریدها قرار دارد) تشکیل شده است. این دو واحد گلوکز از طریق پیوند گلیکوزیدی α(1→4) به یکدیگر متصل میشوند؛ به این معنا که کربن شماره ۱ از یک گلوکز با کربن شماره ۴ از گلوکز دیگر پیوند برقرار میکند. این ساختار باعث میشود مالتوز در دسته دیساکاریدها (دو قندیها) قرار بگیرد. ویژگی مهم این ترکیب آن است که یکی از گروههای هیدروکسیل (–OH) آزاد باقی میماند، بنابراین مالتوز توانایی شرکت در واکنشهای شیمیایی مانند اکسیداسیون را دارد و جزو قندهای کاهنده محسوب میشود.
خواص مالتوز
همان طور که احتمالاً تا الان متوجه شدید مالتوز یک قند با طعم ملایم و قدرت شیرینکنندگی کمتر از ساکارز است، که همین ویژگی آن را به گزینهای مناسب برای محصولاتی با طعم متعادل تبدیل میکند. از آنجا که مالتوز یک قند کاهنده است، در واکنشهای قهوهای شدن غیرآنزیمی (واکنش میلارد) شرکت میکند و به بهبود رنگ و طعم فرآوردههای پختهشده کمک میکند و بهتره بدانید که این قند به راحتی توسط بدن جذب و به انرژی تبدیل میشود و نسبت به قندهای سادهتری مانند گلوکز، آزادسازی انرژی ملایمتری دارد.
در ادامه یک جدول از مشخصات این شکر مالت برای درک بهتر شما عزیزان آماده کردیم.
ویژگی | مقدار یا توضیح |
---|---|
نام علمی | Maltose |
فرمول شیمیایی | C₁₂H₂₂O₁₁ |
جرم مولکولی | 342.30 گرم بر مول |
شکل ظاهری | جامد کریستالی سفید یا پودر بیرنگ |
نقطه ذوب | حدود 102 تا 110 درجه سانتیگراد (وابسته به رطوبت) |
انحلالپذیری در آب | بسیار بالا |
طعم | ملایم، شیرین کمتر از ساکارز |
نوع پیوند بین مونوساکاریدها | α(1→4) گلیکوزیدی |
فعالیت نوری (Optical Rotation) | [α]D = +130° (در آب) |
قدرت شیرینکنندگی نسبت به ساکارز | حدود 30–50٪ |
مالتوز در زیستشناسی پایه دهم
کربوهیدراتها را میتوان به سه گروه اصلی تقسیم کرد: مونوساکاریدها (قندهای ساده)، دیساکاریدها (قندهای دوتایی) و پلیساکاریدها (قندهای زنجیرهای). دیساکاریدها از اتصال دو واحد قندی ساده تشکیل میشوند. از میان این گروه، ساکارز (قند معمولی یا قند نیشکر)، لاکتوز (قند موجود در شیر) و مالتوز (قند موجود در جوانه جو) از شناختهشدهترین نمونهها هستند.
- ساکارز از ترکیب گلوکز و فروکتوز ساخته شده است.
- لاکتوز از گلوکز و گالاکتوز تشکیل میشود.
- مالتوز نیز از دو مولکول گلوکز بهوجود آمده است.
انواع شکر مالت
شکر مالت یا مالتوز معمولاً به دو شکل شربت و کریستال در بازار عرضه میشود و بسته به نوع و کیفیت، قیمتهای متفاوتی دارد. ما در ادامه این مطلب از شیمی داکس به صورت مختصر هر کدام یک از این موارد را توضیح خواهیم داد.
1- مالتوز کریستالی
مالتوز کریستالی بهصورت پودر یا دانههای سفیدرنگ و محلول در آب تولید میشود و بیشتر در صنایع غذایی بهعنوان شیرینکننده خشک مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع از مالتوز بهراحتی قابل اندازهگیری و حمل است و به دلیل پایداری بالا، برای استفاده در محصولات خشک مانند شیرینیجات، بیسکویت و پودرهای غذایی مناسب است. از نظر طعم نیز، مالتوز کریستالی طعمی ملایم دارد و باعث تعادل در شیرینی محصول نهایی میشود.
2- شربت مالتوز
شربت مالتوز بهصورت مایع غلیظ و چسبناک تولید میشود که دارای درصد بالایی از مالتوز (معمولاً بالای 50٪) است. این شربت بهدلیل بافت چسبندهاش در تولید محصولات نرمی مانند شکلات، آبنبات، نانهای شیرین و نوشیدنیها به کار میرود. همچنین در صنعت نوشیدنیهای تخمیری مانند ماءالشعیر و آبجو نیز کاربرد گستردهای دارد، چون بهراحتی توسط مخمرها تخمیر میشود و انرژی لازم برای این فرآیند را فراهم میکند.
در ادامه دو شربت مالتوز پر کاربرد را با هم بررسی میکنیم.
- شربت مالتوز ۴۰: شربت مالتوز ۴۰ به مایعی گفته میشود که از نشاسته ذرت تهیه شده و حدود ۴۰ درصد آن را قند مالتوز تشکیل میدهد. این شربت نسبت به شربتهای حاوی فروکتوز، میزان شیرینی کمتری دارد و یکی از ویژگیهای مهم آن، ایجاد جلوهای براق و درخشان در محصول نهایی است. همچنین بافت غذا را نرمتر کرده، از چسبناک شدن آن جلوگیری میکند و به کاهش زبری و شکنندگی کمک مینماید. شربت مالتوز ۴۰ معمولاً در تولید انواع آدامس، آبنبات، کارامل، بستنی، ژله و دیگر خوراکیهای ژلاتینی استفاده میشود.
- شربت مالتوز ۵۰: شربت مالتوز ۵۰ نیز از نشاسته ذرت تهیه میشود، با این تفاوت که درصد مالتوز موجود در آن به ۵۰ درصد میرسد. این شربت به بهبود قوام و بافت مواد غذایی کمک میکند، طعم شیرین ملایمتری ایجاد کرده و مزه نهایی محصول را دلپذیرتر میکند. یکی از مزایای مهم این شربت، حذف مزه ناخوشایند ناشی از بلورهای ریز لاکتوز و جلوگیری از ایجاد کریستالهای بزرگ یخ در محصولات منجمد است. به همین دلیل مالتوز ۵۰ گزینهای مناسب برای افزایش کیفیت انواع مواد غذایی به شمار میآید.
کاربرد مالتوز
خب تا اینجای این مطلب تا حدودی با برخی از کاربردهای این ماده شیمیایی آشنا شدید و در ادامه ما قصد داریم تا بصورت تخصصی مهمترین کاربردهای این قند طبیعی دی ساکاریدی را با هم بررسی کنیم.
1. استفاده در صنعت نانوایی و تخمیر نان
مالتوز نقش بسیار مهمی در فرآیند تخمیر ایفا میکند. هنگام تهیه خمیر نان، مالتوز بهعنوان منبع قندی برای تغذیه مخمرها عمل میکند. این قند باعث فعال شدن مخمرها و تولید گاز دیاکسید کربن میشود که در نهایت موجب ور آمدن و سبک شدن بافت نان میگردد. استفاده از مالتوز همچنین در بهبود رنگ و طعم پوسته نان نقش دارد، زیرا در واکنش میلارد شرکت کرده و رنگ طلاییتری به محصول نهایی میبخشد.
2. کاربرد در تولید شیرینی و شکلات
همان طور که گفتیم، در صنایع شیرینیپزی، مالتوز بهدلیل داشتن طعمی ملایم و شیرینی کمتر نسبت به ساکارز، بهعنوان شیرینکننده مکمل استفاده میشود. این ویژگی باعث میشود طعم محصولات شیرینیپزی متعادلتر و کمتر زننده باشد. همچنین مالتوز در حفظ رطوبت و بافت نرم شکلاتها و آبنباتها مؤثر است و از تبلور ناخواسته شکر در این محصولات جلوگیری میکند.
3. تولید نوشیدنیهای تخمیری
مالتوز بهصورت گستردهای در تولید نوشیدنیهایی مانند ماءالشعیر، آبجو و نوشیدنیهای مالت استفاده میشود. دلیل این کاربرد، قابلیت بالای مالتوز در تخمیر توسط مخمرهاست. این قند بهسرعت به الکل و گاز تبدیل میشود و فرآیند تخمیر را تسهیل میکند. همچنین، وجود مالتوز در ترکیب نوشیدنی باعث بهبود طعم و ماندگاری آن میشود.
4. استفاده در مکملهای ورزشی و انرژی زا
بهدلیل سرعت مناسب جذب مالتوز و توانایی آن در تأمین انرژی بدون افزایش ناگهانی قند خون، این قند در ترکیب نوشیدنیها و ژلهای ورزشی بهکار میرود. ورزشکاران از مکملهای حاوی مالتوز برای حفظ سطح انرژی در فعالیتهای طولانیمدت استفاده میکنند. همچنین، مالتوز بهدلیل طعم ملایم و قابلیت ترکیب آسان، گزینهای مناسب برای محصولات غذایی مخصوص ورزشکاران است.
تست مالتوز چیست؟
برای بررسی وجود مالتوز در یک محلول، میتوان از چند تست شیمیایی استفاده کرد که نشان میدهند این قند خاصیت احیاکنندگی دارد. این تستها شامل تست بندیکت، فهلینگ و تولن هستند و در آنها از مواد اکسیدکننده استفاده میشود تا واکنشهای خاصی با قند انجام شده و با تغییر رنگ محلول، حضور یا عدم حضور آن مشخص شود.
- تست بندیکت: محلول حاوی مس که در برخورد با مالتوز تغییر رنگ داده و از آبی به سبز یا نارنجی متمایل میشود.
- تست فهلینگ: دو محلول جداگانه با هم ترکیب میشوند و اگر مالتوز وجود داشته باشد، رنگ محلول از آبی تیره به قرمز آجری تبدیل میشود.
- تست تولن: این تست با استفاده از یون نقره انجام میشود که در حضور مالتوز احیا شده و یک رسوب نقرهای رنگ ایجاد میکند.
لطفاً به این نکته توجه داشته باشید که در آزمایش بندیکت برای اندازهگیری قندهایی مثل مالتوز در ادرار یا سرم از پتاسیم تیوسیانات هم استفاده میشود و تغییر رنگ محلول یا ایجاد رسوب نشاندهنده وجود قند است. برای سنجش دقیقتر هم مقایسه با محلولهای استاندارد انجام میگیرد.
ایزومالتوز چیست؟
ایزومالتوز نوعی دیساکارید و ایزومر مالتوز است که از اتصال دو واحد گلوکز از طریق پیوند گلیکوزیدی آلفا-1→6 تشکیل میشود. برخلاف مالتوز که در آن پیوند بین کربنهای 1 و 4 برقرار میشود، در ایزومالتوز این پیوند بین کربن 1 یکی از گلوکزها و کربن 6 دیگری ایجاد میشود. به دلیل شرکت یکی از کربنهای آنومری در تشکیل این پیوند، ایزومالتوز مانند مالتوز جزو قندهای احیاکننده به شمار میآید. این قند در برخی مواد غذایی تخمیری مثل سس سویا دیده میشود و همچنین هنگام تجزیه نشاسته در بدن انسان نیز تولید میگردد.
تفاوت مالتوز با ایزومالتولوز و ایزومالت
در واقع مالتوز، ایزومالتولوز و ایزومالت همگی قندهایی هستند که از واحدهای گلوکز تشکیل شدهاند اما در نوع پیوند بین مونوساکاریدها و ویژگیهای فیزیولوژیکی با یکدیگر تفاوت دارند. مالتوز یک دیساکارید با پیوند آلفا-1→4 است که بهسرعت در بدن هضم میشود. ایزومالتولوز نیز یک دیساکارید است اما با پیوند آلفا-1→6 بین گلوکز و فروکتوز، که باعث میشود هضم آن آهستهتر باشد و تاثیر کمتری بر قند خون داشته باشد. در مقابل، ایزومالت ترکیبی از دیساکاریدها است که از هیدروژناسیون ایزومالتولوز بهدست میآید و اغلب به عنوان شیرینکننده کمکالری در صنایع غذایی مورد استفاده قرار میگیرد.
در ادامه برای درک بهتر شما عزیزان یک جدول هم آماده کردیم.
ویژگی | مالتوز | ایزومالتولوز | ایزومالت |
---|---|---|---|
نوع پیوند | آلفا-1→4 (بین دو گلوکز) | آلفا-1→6 (گلوکز و فروکتوز) | پیوندهای آلفا-1→6 و 1→1 (ترکیبی) |
سرعت جذب | بالا | کند | خیلی کند |
قابلیت احیا | بله | خیر | خیر |
کاربرد اصلی | صنایع غذایی و تخمیر | شیرینکننده با GI پایین | شیرینکننده کمکالری |
خطرات و عوارض Maltose
تا الان عمده مطالبی که نوشتیم در مورد فواید و خواص مالتوز بود، در ادامه برخی از عوارض و خطرات این ماده را هم بررسی میکنیم.مالتوز بهطور کلی یک قند طبیعی و ایمن برای مصرف در رژیم غذایی انسان محسوب میشود، اما مصرف بیشازحد آن – مانند هر نوع قند دیگر – میتواند باعث افزایش قند خون، اضافهوزن، و در بلندمدت افزایش احتمال ابتلا به بیماریهایی مانند دیابت نوع ۲ و چاقی شود. همچنین در افراد مبتلا به مشکلات گوارشی خاص یا بیماریهای ژنتیکی نادر مانند عدم تحمل قندهای خاص، ممکن است مصرف مالتوز باعث ناراحتیهای گوارشی مانند نفخ و اسهال شود.
شرایط ایمنی و نگهداری (MSDS)
همان طور که گفتیم، این شکر مالت از خانواده دی ساکریدها بهعنوان مادهای کم خطر شناخته میشود، اما رعایت نکات ایمنی در نگهداری و حمل آن ضروری است. باید در محیطی خشک، خنک و دور از نور مستقیم خورشید و منابع رطوبت نگهداری شود تا از تجزیه یا چسبندگی آن جلوگیری گردد. در صورت ریختن مالتوز بر زمین، باید محیط تمیز و خشک شود، چرا که خاصیت چسبندگی آن میتواند باعث لغزندگی سطح گردد.
فرایند تولید مالتوز
تولید مالتوز معمولاً از طریق هیدرولیز نشاسته انجام میشود، که عمدتاً از منابع گیاهی مانند ذرت، گندم یا جو بهدست میآید. در این فرآیند، ابتدا نشاسته توسط آنزیمهای خاصی مانند آمیلاز به واحدهای کوچکتری تجزیه میشود. سپس با استفاده از آنزیم مالتاز، این واحدها (بهویژه مالتودکسترین و دیساکاریدها) به مالتوز تبدیل میشوند. فرآیند ممکن است بهصورت پیوسته یا ناپیوسته در شرایط کنترلشده دمایی و pH انجام شود. بعد از واکنش آنزیمی، محلول بهدستآمده تصفیه شده، تغلیظ میشود و در نهایت بهشکل شربت مالتوز یا کریستال مالتوز خشک و بستهبندی میگردد.
جالبه بدانید که استفاده از آنزیمهای باکیفیت و شرایط دقیق فرآیند نقش مهمی در خلوص و بازده نهایی محصول دارد.
واکنش تجزیه مالتوز
واکنش تجزیه مالتوز معمولاً از طریق فرآیند هیدرولیز آنزیمی انجام میشود. در این واکنش، آنزیم مالتاز (Maltase) نقش کلیدی دارد و با افزودن یک مولکول آب، پیوند گلیکوزیدی بین دو واحد گلوکز را میشکند. در نتیجه، یک مولکول مالتوز به دو مولکول گلوکز آزاد تجزیه میشود. این واکنش بهویژه در دستگاه گوارش انسان برای هضم کربوهیدراتها اهمیت دارد و همچنین در صنایع غذایی و تخمیر برای آزادسازی سریع قندهای قابل مصرف کاربرد دارد.
تفاوت مالتوز با سایر قندها
در ادامه بصورت جداگانه این قند مالت را با 4 قند دیگه مقایسه میکنیم.
تفاوت مالتوز و ساکارز
در واقع فرق بین مالتوز و ساکارز در ساختار شیمیایی، منبع تشکیل و آنزیمهای تجزیهکننده آنهاست. مالتوز از دو واحد گلوکز تشکیل شده که از طریق پیوند آلفا-1,4 به هم متصل هستند، در حالیکه ساکارز از یک واحد گلوکز و یک واحد فروکتوز تشکیل شده و پیوند بین آنها از نوع گلیکوزیدی متفاوتی است.
جالبه بدانید که مالتوز اغلب در نتیجه تجزیه نشاسته (مثلاً در جوانه غلات یا نان) بهدست میآید، اما ساکارز بهطور طبیعی در نیشکر، چغندر قند و میوهها یافت میشود.
توجه کنید که ساکارز شیرین تر از مالتوز میباشد.
فواید مالتوز نسبت به شکر معمولی
همان طور که الان اشاره کردیم، شکر معمولی یا ساکارز از ترکیب یک مولکول گلوکز و یک مولکول فروکتوز ساخته شده است. بنابراین اثرات آن بر سلامت بدن، ترکیبی از تأثیر این دو نوع قند است. تحقیقات نشان دادهاند که فروکتوز نسبت به گلوکز میتواند آسیب بیشتری به سلامت وارد کند؛ برای مثال مصرف زیاد فروکتوز ممکن است باعث افزایش وزن، مقاومت به انسولین و در نهایت دیابت شود.
در مقابل، مالتوز تنها از دو مولکول گلوکز تشکیل شده و هیچ فروکتوزی در ترکیب آن وجود ندارد. به همین دلیل میتوان گفت که مالتوز از نظر تغذیهای سالمتر از شکر معمولی است.
البته لازم به یادآوری است که هنوز بررسیهای علمی بیشتری برای تأیید کامل این موضوع مورد نیاز است و نمیتوان با قطعیت آن را جایگزینی کاملاً بیخطر دانست.
تفاوت مالتوز و لاکتوز
مالتوز و لاکتوز هر دو از خانواده دیساکاریدها هستند اما ترکیب آنها متفاوت است. مالتوز از دو واحد گلوکز تشکیل شده ولی لاکتوز شامل یک مولکول گلوکز و یک مولکول گالاکتوز است. همچنین، لاکتوز بیشتر در محصولات لبنی یافت میشود و برای هضم آن نیاز به آنزیمی به نام لاکتاز است.
تفاوت مالتوز و ترهالوز
هر دو قند از دو گلوکز ساخته شدهاند، اما پیوند بین این دو گلوکز در مالتوز از نوع آلفا-1→4 و در ترهالوز از نوع آلفا-1→1 است. ترهالوز برخلاف مالتوز قند احیاکننده نیست و در برخی میکروارگانیسمها دیده میشود. از ترهالوز در صنایع غذایی (مثلاً بستنی) و آزمایشگاههای زیستی بهعنوان نگهدارنده مولکولهای زیستی استفاده میشود.
تفاوت مالتوز و سلوبیوز
هر دو قند از دو گلوکز ساخته شدهاند و پیوند گلیکوزیدی بین آنها از نوع 1→4 است. اما تفاوت اصلی در نوع ایزومر گلوکز اول است؛ مالتوز شامل ایزومر آلفا و سلوبیوز شامل ایزومر بتا است. مالتوز از تجزیه نشاسته توسط آمیلاز و سلوبیوز از تجزیه سلولز توسط سلولاز (که در بدن انسان یافت نمیشود) بهدست میآید.
خب حالا برای جمع بندی بهتر شما عزیزان از تفاوتهای این خانواده قندی، یک جدول آماده کردیم.
ویژگی | مالتوز | ساکارز | لاکتوز | سلوبیوز | ترهالوز |
---|---|---|---|---|---|
ترکیب | گلوکز + گلوکز | گلوکز + فروکتوز | گلوکز + گالاکتوز | گلوکز + گلوکز | گلوکز + گلوکز |
نوع پیوند | آلفا-1→4 | آلفا-1→2 | بتا-1→4 | بتا-1→4 | آلفا-1→1 |
قند احیاکننده؟ | بله | خیر | بله | بله | خیر |
آنزیم تجزیهکننده | مالتاز | سوکراز | لاکتاز | سلولاز | ترهالاز |
منبع طبیعی | تجزیه نشاسته | میوهها، نیشکر | شیر و لبنیات | تجزیه سلولز | قارچ، باکتریها |
نتیجه گیری
ما امروز در این مطلب از مجله اینترنتی شیمی داکس با هم یاد گرفتیم که مالتوز یا شکر مالت یکی از قندهای طبیعی و پرکاربرد در صنایع غذایی است که از دو واحد گلوکز ساخته شده و بهصورت شربت یا کریستال در بازار وجود دارد. دیدیم که این قند نهتنها در تولید نان، شیرینی و نوشیدنیهای تخمیری نقش کلیدی دارد، بلکه در محصولات ورزشی و مکملهای انرژیزا نیز جایگاه ویژهای دارد. با بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی مالتوز و همچنین آشنایی با فرآیند تولید آن، درک روشنتری از این ماده شیرینکننده پیدا کردیم.
همچنین فهمیدیم که مصرف مالتوز در حد تعادل برای بدن بیخطر است، اما مانند سایر قندها در صورت زیادهروی میتواند عوارضی به همراه داشته باشد. در بخش ایمنی و نگهداری نیز تأکید کردیم که رعایت شرایط مناسب در انبارداری و استفاده از تجهیزات محافظتی هنگام کار با پودر مالتوز ضروری است. اگر شما هم تجربهای در استفاده از مالتوز دارید یا سوالی درباره ویژگیها و کاربردهای آن ذهنتان را درگیر کرده، خوشحال میشویم که در بخش نظرات برای ما کامنت کنید، بدون شک تیم فنی ما پاسخگوی پاسخگوی سوالات شماست.