Фруктозу иногда называют лучшим видом сахара — и не зря. Она слаще обычного столового сахара, который представляет собой чистую сахарозу, равна ему по питательной ценности и самой природой предназначена для употребления человеком. Кроме того, фруктоза полезнее для здоровья и используется вместо обычного сахара для питания диабетиков.
Сырьём, из которого можно получить фруктозу (химики называют её также «левулёза») может служить топинамбур.
Существует несколько видов пищевых сахаров, к которым относится и фруктовый сахар (собственно, фруктоза), содержащийся в мёде и спелых фруктах.
В чистом виде фруктоза представляет собой белые кристаллы, неотличимые от обычного сахара-песка, но на вкус она намного (на 50–75% ) слаще сахарозы. Человеку, который кладёт в чашку чая три ложки обычного сахара понадобится только две ложки фруктозы. И при этом фруктоза намного лучше переваривается.
Человечество вполне обходилось фруктозой как подсластителем (в виде мёда), пока эпоха великих географических открытий не привела к тому, что рынки заполонил тростниковый сахар, которого, к тому же, было больше и он был дешевле.
Можно ли получить фруктозу по цене, сравнимой с ценой обычного сахара?
Оказывается, можно. Был проведен ряд изысканий и экспериментов, чтобы установить, какое растение может служить источником фруктозы. На удивление, их оказалось довольно много, и самых разнообразных, например, георгины пищевых сортов, цикорий, лопух, золотарник. Но самым перспективным оказался топинамбур. Когда образцы клубней топинамбура проанализировали в лаборатории, оказалось, что две трети вещества, растворенного в их соке, можно обратить во фруктозу.
Топинамбур (Helianthus tuberosus, или подсолнечник клубненосный, он же «земляная груша», он же «иерусалимский артишок» и «канадская картошка») — родственник подсолнуха (Helianthus annuus). Клубни, которые образуются на корнях топинамбура, съедобны в сыром или приготовленном виде. Топинамбур для употребления в пищу выращивали индейцы, жившие в долине Миссисипи. Его культивируют и сейчас, но большей частью на корм скоту.
Но одно дело — обнаружить фруктозу, и совсем другое — разработать экономически выгодный процесс её извлечения. В лабораторных условиях её получают экстракцией этиловым спиртом, но по многим причинам для промышленности эта операция не подходит. Получение фруктозы из водной вытяжки долгое время считалось невозможным.
Но после многих экспериментов добиться этого всё же удалось. Когда учёные догадались заменить некоторое сложное оборудование обыкновенной домашней мороженицей.
Процесс был таков: Сначала сок, выдавленный из клубней топинамбура, фильтровали, добавляли лимонную кислоту и при невысокой температуре упаривали под вакуумом, пока в нём не оставалась примерно одна десятая часть от изначального количества воды. Под действием кислоты идёт гидролиз, расщепление содержащегося в топинамбуре полисахарида инулина до моносахарида фруктозы. Потом переливали густой сироп в мороженицу.
Вместо замораживания сиропа мороженицу использовали для того, чтобы медленно охлаждать его до комнатной температуры. В раствор при этом вводили затравки из нескольких кристаллов чистой фруктозы, чтобы облегчить и ускорить процесс кристаллизации. В образцах, помещённых под микроскоп, заметно, как начинает образовываться большое количество кристалликов. Когда температура снижалась со 55° C до примерно 26° C, цилиндр открывали, и он был полон кристаллической фруктозы.