ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Открытия Кирхгофа из "Развитие учения о катализе" Открытия Кирхгофа в области превращений крахмала являются результатом его систематической экспериментальной работы, которую он выполнял как адъюнкт Петербургской Академии наук в течение 1809—1812 гг. Вместе с тем источники этой работы находятся и в исследованиях других русских ученых, которых интересовала проблема получения сахара. Дело в том, что эта проблема была продиктована отсутствием собственного производства сахара в России, в которой так же, как и в некоторых других странах Европы, в то время было лищь небольшое число сахаро-рафинадных заводов, перерабатывающих привозной тростниковый сахар-сырец. Поэтому вопросы, связанные с выяснением возможности получения пищевого сахара на базе отечественного сырья, еще с XVIII столетия занимали многих естествоиспытателей. [c.18] Академик Ловиц, являвшийся руководителем химических исследований Кирхгофа, еще в 1792 г. изучал состав сахаров меда он открыл кристаллический виноградный сахар-глюкозу и трудно кристаллизующийся сахар-фруктозу [1]. Ловиц производил исследования кристаллизации свекловичного сахара [2], промышленное получение которого в России впервые было осуществлено в 1802 г., и вообще искал способа заменить иностранный сахар домашними произведениями [3]. [c.18] В результате большой серии опытов Кирхгофу удалось достичь оптимальных условий гидролиза и установить наиболее выгодные исходные виды крахмала и наиболее подходящий катализатор — серную кислоту. Свое открытие он довел до стадии технологического оформления и в августе 1811 г. [c.19] Любой вид крахмала оказалось возможным подвергать гидролизу. Но Кирхгоф останавливает свое внимание на картофельном крахмале, так как он более доступен и. дешев и дает более светлые растворы в горячей воде, а следовательно, более чистый кристаллический сахар. Из опробованных кислот в качестве катализаторов могут быть применены многие, но некоторые ИЗ них действуют так, что не уничтожают студенистое состояние крахмала. Лучше других оказалась серная кислота, при кипячении с которой крахмал быстро теряет студенистое состояние. Оптимальной температурой реакции является 90— 100 лучшее соотношение реагента с катализатором достигается тогда, когда берется на 100 ф. крахмала полтора фунта крепкой. серной кислоты, смешанной с. 400 частями воды и варится 24—25 часов [4]. [c.20] Что серная кислота играет ролыпосредника гидролиза, Кирхгоф хорошо понимал. Он писал, что серная кислота, будучи употреблена в весьма различных содержаниях с крахмалом, при довольном варении образует сахар. Он знал также, что в результате реакции количество кислоты не убывает, так как после реакции для раскисления сиропа брал количество мела, стехиометрически рассчитанное на нейтрализацию введенной кислоты. -Оптимальные же количества кислоты ему нужны были для достижения наибольших выходов сахара и предупреждения появления продуктов реверсии глюкозы. Выход кристаллической глюкозы, которого достигал Кирхгоф в своих экспериментах, равнялся 77%. Как известно, способ Кирхгофа находится в основе и современного производства глюкозы из крахмала в настоящее время выход глюкозы составляет 87%. [c.20] Естественно, что работа Кирхгофа не могла не вызвать живейшего интереса среди ученых. В России акад. Шерер выступил по этому поводу с умозрительными изъяснениями превращения крахмала в сахар [5]. В зарубежной литературе этому вопросу были посвящены статьи Пармантье с примечаниями, которые сделаны крупным немецким специалистом того времени в области сахаров Гермбштедтом. К одной из этих статей 6] Гермбштедт, в частности, делает примечание, явно указывающее на то, что приоритет открытия гидролитического расщепления крахмала в сахар принадлежит именно Кирхгофу. [c.20] Гермбштедт добавляет Рассуждение г. Пармантье относительно весьма различного свойства содержащегося в прозябаниях сахарного вещества весьма справедливо. Когда нам через открытие г. Кирхгофа стало известно, что даже и самое мучнистое начало разного хлеба посредством варения с ослабленною серною кислотою может быть превращено в твердый сахар, то мы должны утверждать, что все оные сахарные вещества отличаются между собою только одним видом и что сие различие в виде основано только на различном количественном содержании образовательных начал [6]. [c.21] В 1814 г. Соссюр произвел некоторые аналитические уточнения к реакции Кирхгофа и выступил с предположением о том, что гидролиз крахмала происходит под влиянием слабых минеральных кислот вследствие того, что к двум молекулам крахмала присоединяется одна молекула воды и при этом образуются две молекулы глюкозы [7]. [c.21] Сам Кирхгоф тем временем также продолжал исследования в начатом направлении. Поставив перед собой очередную задачу, связанную с подготовкой цщеничного крахмала для его превращения в сахар [8], он снова подметил целый ряд интересных фактов, приведщих его к новому не менее важному открытию. [c.21] Прежде всего, Кирхгоф обратил внимание на то, что, в отличие от картофельной муки, пщеничная мука при гидролизе образует несколько иной сироп, хуже поддающийся обработке и последующей кристаллизации сахара. В конечном итоге выяснение этого обстоятельства привело его к выводу о наличии в зерновой муке клейковины или, как он выражался, клейко-ватого вещества , сыгравшего потом весьма важную роль в других опытах. Оказалось, что нагревание водного крахмала при 40—60° в течение 8—10 час. в присутствии клейковины, без минеральной кислоты, приводит также к гидролизу его и образованию сахара [9]. Так было впервые искусственно осуществлено ферментативное превращение крахмала в сахар. [c.21] Вслед за этим Кирхгоф исследовал гидролиз крахмала в присутствии солода. В этом случае процесс полного гидролиза крахмала и образование сахара заканчивались быстрее, чем с серной кислотой. Кирхгоф из этого сделал выводы о том, что усиление действия клейковины происходит в связи с прорастанием зерен, взятых на солод. Когда он отделил клейковину, содержащуюся в зернах солода, от крахмала, то последний был не способен сам по себе гидролизоваться. Казалось, что это служило доказательством того, что катализатор или фермент расщепления крахмала в данном случае был представлен клейковиной. Позже оказалось, что он находился в клейковине более или менее чистый препарат фермента амилазы, как известно, был выделен из клейковины в 1833 г. Пайеном и Персо. [c.21] Второе открытие Кирхгофа уже тогда позволило ему выступить с конкретными положениями теории, впервые с научных позиций освещающей процессы винокуренного и пивоваренного производства. Он убедительно показал, что в этих процессах крахмал посредством агента сначала превращается в сахар, а последний уже подвергается спиртовому брожению. [c.22] Таким образом, оба открытия Кирхгофа, доведенные до стадии практического использования, представляли собою первый пример активного вмещательства химика в область биологических процессов. Важность этого шага в истории развития химии, даже в истории естествознания вообще, трудно переоценить. Он может находиться в сравнении с первыми органическими синтезами, которые указали на принципиальные возможности воспроизведения человеком продуктов органической природы. [c.22] Вернуться к основной статье