Temperaturabhängiges Verhalten von D-Fructose in wäßrigen Lösungen und Schmelzen

Mit Hilfe von gaschromatographischen Untersuchungen wurde das Pyranose-Furanose-Gleichgewicht von wäßrigen D-Fructoselösungen in Abhängigkeit von der Temperatur quantitativ bestimmt. Dazu wurde bei Temperaturen von 0, 10, 20, 30, 40 und 50 °C nach Beendigung der Mutarotation, d.h. nach der Einstellung des Gleichgewichts der tautomeren Formen der D-Fructose, silyliert und gaschromatographisch getrennt. Es ließen sich für den Gleichgewichtszustand einer wäßrigen DFructoselösung ß-D-Fructopyranose, a- und 13-D-Fructofuranose nachweisen, während die a-D-Fructopyranose und die offene Ketalform nicht festgestellt werden konnten. Die Anteile an a- und ß-Fructofuranosen nehmen mit steigender Temperatur linear zu und weisen bei 0 °C 4,1 bzw. 11,1 % und bei 50 °C 12,3 bzw. 31,9 % der gelösten Fructose auf. Der Anteil von ß-Fructopyranose nimmt dagegen mit steigender Temperatur von 84,8 bei 0 °C auf 55,8 % bei 50 °C ab. Damit wurde gezeigt, daß die bekannte Temperaturabhängigkeit der Süßkraft von D-Fructoselösung auf die Umwandlung der Pyranose in die Furanoseform zurückzuführen ist und die Furanoseform weniger süß ist. Auch die spezifische Drehung der D-Fructoselösungen verändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur linear, so daß eine Korrelation zwischen der spezifischen Drehung, der Süßkraft und der Pyranose-Furanose-Konzentration der D-Fructoselösungen in Abhängigkeit von der Temperatur besteht. Das Pyranose-Furanose-Gleichgewicht der DFructoselösung ist wahrscheinlich eine Funktion der Dielektrizitätskonstante des Wassers. Auch beim Schmelzen besteht die erste Veränderung in einer Umwandlung der ß-D-Fructopyranose in a- und ß-D-Fructofuranose. Im geschmolzenen Zustand findet in Abhängigkeit von den Lagerbedingungen eine unterschiedlich schnelle Rückwandlung der D-Fructofuranose in die D-Fructopyranose statt. Als Folgerung aus diesen Ergebnissen läßt sich sagen, daß die erste Phase der thermisch bedingten Fructoseveränderung bzw. -zerstörung in der Umwandlung von Fructopyranose in Fructofuranose zu bestehen scheint.