Глюкоза: основные физико-химические свойства и их практическая значимость

Глюкоза является одним из важнейших лекарственных средств и  продуктов питания стратегического назначения. Рынок глюкозы является высококонкурентным на мировом уровне и активно развивающимся. По прогнозу Business research company, в период с 2025 по 2034 г объем рынка глюкозы будет стремительно расти с $6,81 до $9,2 млрд. Рост рынка глюкозы объясняется растущим спросом на производство кондитерских изделий, функциональных продуктов питания и напитков, кормов для животных, фармацевтических препаратов, биотоплива. За последнее десятилетие накоплены данные о физико-химических свойствах глюкозы, их роли в углеводном обмене человека, а также в разработке новых пищевых продуктов и медицинских препаратов. Цель данного обзора — проанализировать актуальные исследования, посвященные рынку глюкозы, многофункциональности ее свойств и  сферам применения. Заслуживает внимания глюкостатическая теория ожирения, а также выявленная ранее неизвестная способность нейронов головного мозга к самостоятельному гликолизу. Открыт рецептор сладкого вкуса и изучен механизм его влияния на избыточное потребление пищи и здоровье человека. Особенно вредное воздействие при этом оказывают фруктоза и искусственные подсластители. Большое внимание исследователей направлено на повышение стабильности глюкозы. При анализе рынка глюкозы и ее физико-химических свойств выявлено актуальное направление развития производства, связанное с расширением сфер ее применения. Оно включает получение новых кристаллических форм, расширение производства ангидридной глюкозы, внедрение технологий распылительной сушки и  лиофилизации, а также создание продуктов со-кристаллизации глюкозы с другими веществами для пищевой, фармацевтической, медицинской и ветеринарной отраслей.

1. Singh, P. (2021). Glucose: A review. International Journal of Research Publication and Reviews, 2(12), 431–451.

2. Толмачева Е. А. (2018). Справочник Видаль Ветеринар 2019. Лекарственные средства для ветеринарного применения в России. М.: АстраФармСервис, 2018

3. Хребтова, А. Ю., Быков, Е. В., Кузин, А. И., Камерер, О. В. (2022). Методологические подходы гликемического контроля в практике спорта по данным непрерывного мониторирования глюкозы. Российский журнал спортивной науки: медицина, физиология, тренировки, 1(1(1)), Статья 8. https://doi.org/10.51871/2782-6570_2022_01_01_8

4. Business Research Company (2025). Dextrose Global Market Report 2025. Retrieved from https://www.thebusinessresearchcompany.com/report/dextroseglobal-market-report Accessed March 17, 2025.

5. Global Info Research. (2024). Global Dextrose Monohydrate Supply, Demand and Key Producers, 2024–2030. Retrieved from https://www.globalinforesearch.com/reports/2227730/dextrose-monohydrate Accessed March 12, 2025.

6. DISCOVERY Research Group (2021). Анализ рынка глюкозы в России (с базой импорта-экспорта) (Демо версия). Электронный ресурс https://drgroup.ru/Analiz-rynka-glyukozy-v-Rossii.html Дата доступа 12.03.2025.

7. Лысиков, Ю. А. (2013). Углеводы в клиническом питании. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология, 2, 089–110.

8. Chaput, J. -P., Tremblay, A. (2009). The glucostatic theory of appetite control and the risk of obesity and diabetes. International Journal of Obesity, 33(1), 46–53. https://doi.org/10.1038/ijo.2008.221

9. Hsu, G. C. (2022). Viscoelastic or Viscoplastic glucose theory (VGT #67): A study of postprandial plasma glucose versus carbohydrates and sugar intake grams and daily walking steps using a customized software program and VGT energy tool from physics and engineering based on GH method: Math-physical medicine (No. 657). Journal of Applied Material Science and Engineering Research, 6(2), 01–06.

10. Maity, D., Guha Ray, P., Buchmann, P., Mansouri, M., Fussenegger, M. (2023). Bloodglucose-powered metabolic fuel cell for self-sufficient bioelectronics. Advanced Materials, 35(21), Article 2300890. https://doi.org/10.1002/adma.202300890

11. Geidl-Flueck, B., Hochuli, M., Németh, Á., Eberl, A., Derron, N., Köfeler, H. C. et al. (2021). Fructose- and sucrose- but not glucose-sweetened beverages promote hepatic de novo lipogenesis: A randomized controlled trial. Journal of Hepatology, 75(1), 46–54.

12. Williams, S. C. R. (2023). Sugar rush: Scientists discover key role of glucose in brain activity. Retrieved from https://gladstone.org/news/sugar-rush-scientistsdiscover-key-role-glucose-brain-activity Accessed April 16, 2025.

13. Li, H., Guglielmetti, C., Sei, Y. J., Zilberter, M., Le Page, L. M., Shields, L. et al. (2023). Neurons require glucose uptake and glycolysis in vivo. Cell Reports, 42(4), Article 112335. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112335

14. Хворова Л. С. (2013). Научно-практические основы получения кристаллической глюкозы. М.: Россельхозакадемия, 2013.

15. Pan, S. (2024). Mutarotation — Definition, Mechanism, Measurement, Example. Retrieved from https://biologynotesonline.com/mutarotation/ Accessed March 12, 2025.

16. Silva, A. M., da Silva, E. C., da Silva, C. O. (2006). A theoretical study of glucose mutarotation in aqueous solution. Carbohydrate Research, 341(8), 1029–1040. https://doi.org/10.1016/j.carres.2006.02.035

17. Hossain, M., Chowdhury, N., Atahar, A., Susan, Md. A. B. H. (2023). Water structure modification by D-(+)-glucose at different concentrations and temperatures-effect of mutarotation. RSC Advances, 13(28), 19195–19206. https://doi.org/10.1039/d3ra03081d

18. Srisa-nga, S., Flood, A., White, E.T. (September 7–9, 2005). Analysis of effect of mutarotation reaction on the crystallization of alpha-glucose monohydrate. Processing of the 12th International Workshop on Industrial Cristallization. MartinLuther-Universytat Halle -Wittenberg, 2005.

19. Перелыгин, В. М., Крыльский, Д. В., Гулюк, Н. Г. (1991). Влияние мутаротации на кинетику массовой кристаллизации глюкозы. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 4–6(203–205), 36–39.

20. Le Barc’H, N., Grossel, J. M., Looten, P., Mathlouthi, M. (2001). Kinetic study of the mutarotation of d-glucose in concentrated aqueous solution by gas-liquid chromatography. Food Chemistry, 74(1), 119–124. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(01)00139-X

21. Ramesh, P., Kritikos, A., Tsilomelekis, G. (2019). Effect of metal chlorides on glucose mutarotation and possible implications on humin formation. Reaction Chemistry and Engineering, 4(2), 273–277.

22. Li, Z., Luo, Y., Wang, X., Jiang, Z., Xu, S., Hu, C. (2020). The effect of sodium chloride concentration on the mutarotation and structure of d-xylose in water: Experimental and theoretical investigation. Carbohydrate Research, 489, Article 107941. https://doi.org/10.1016/j.carres.2020.107941

23. Шипунов, Б.П., Рябых, А.В. (2019). Влияние высокочастотного электромагнитного поля на мутаротацию водных растворов глюкозы и фруктозы. Химия растительного сырья, 3, 235–240. https://doi.org/10.14258/jcprm.2019034456s

24. Хворова, Л. С. (2019). Особенности технологии получения кристаллической бета-глюкозы. Пищевая промышленность, 6, 54–57. https://doi.org/10.24411/0235-2486-2019-10089

25. Bakó, I., Pusztai, L., Pothoczki, S. (2024). Outstanding properties of the hydration shell around β-d-glucose: A computational study. ACS Omega, 9(18), 20331–20337. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c00798

26. Андреев, Н. Р., Хворова, Л. С., Золотухина, Н. И. (2010). Кинетика зародышеобразования при изотермической кристаллизации ангидридной глюкозы. Сахар, 12, 55–58.

27. Flood, A. E., Srisanga, S. (2012). An improved model of the seeded batch crystallization of glucose monohydrate from aqueous solutions. Journal of Food Engineering, 109(2), 209–217. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.09.035

28. Jit, T., Shil, D., Kumari Dasgupta, R., Mallick, S., Mukherjee, S. (2023). Cocrystal: A review on the design and preparation of pharmaceutical cocrystals. Asian Journal of Research in Pharmaceutical Sciences, 13(4), 296–302. https://doi.org/10.52711/2231-5659.2023.00050

29. Хворова, Л.С. (2021). Кристаллическая субстанция глюкозы с хлоридом натрия, физико-химические свойства. Достижения науки и техники АПК, 35(8), 51–56. https://doi.org/10.53859/02352451_2021_35_8_51

30. Kang, X.-Y., Chang, Y.-D., Wang, J.-D., Yang, L.-M., Xu, Y.-Z., Zhao, G.-Z. et al. (2020). Sugar-metal ion interaction: Crystal structure and spectroscopic study of potassium chloride complex with d-glucose, KCl·2C6H12O6. Journal of Molecular Structure, 1206, Article 127671. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2019.127671

31. López-Córdoba, A., Navarro, A. (2018). Physicochemical properties and stability of sucrose/glucose agglomerates obtained by cocrystallization. Journal Food Process Engineering, 41(8), Article e12901. https://doi.org/10.1111/jfpe.12901

32. Bhandari, B. R., Hartel, R. W. (2006). Co-crystallization of sucrose at high concentration in the presence of glucose and fructose. Food Science, 67(5), 1797– 1802. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2002.tb08725.x

33. Von Molitor, E., Riedel, K., Krohn, M., Hafner, M., Rudolf, R., Cesetti, T. (2021). Sweet taste is complex: Signaling cascades and circuits involved in sweet sensation. Frontiers in Human Neuroscience, 15, Article 667709. https://doi.org/10.3389/fnhum.2021.667709

34. Kresser, C. (2019). Here’s the research on sugar and health. Retrieved from https://chriskresser.com/heres-the-research-on-sugar-and-health/ Accessed April 18, 2025.

35. Gangwisch, J.E, Hale L, St-Onge, M.-P., Choi L., LeBlanc, E.S., Malaspina, D, et al. (2020). High glycemic index and glycemic load diets as risk factors for insomnia: Analyses from the Women's Health Initiative. The American Journal of Clinical Nutrition, 111(2), 429–439. https://doi.org/10.1093/ajcn/nqz275

36. Aghaee, B., Moradi, F., Soleimani, D., Moradinazar, M., Khosravy, T., Samadi, M. (2023). Glycemic index, glycemic load, dietary inflammatory index, and risk of infertility in women. Food Science and Nutrition, 11(10), 6413–6424. https://doi.org/10.1002/fsn3.3584

37. Higginbotham, S., Zhang, Z.-F., Lee, I–M., Cook, N.R., Giovannucci, E., Buring, J.E. et al. (2004). Dietary glycemic load and risk of colorectal cancer in the women's health study. Journal of the National Cancer Institute, 96(3), 229–233. https://doi.org/10.1093/jnci/djh020

38. Дехисси, Е.И., Станоевич, У.С., Гребёнкин, Е. Н. Чхиквадзе, В.Д. (2013). Патогенетические особенности колоректального рака на фоне нарушений жирового и углеводного обмен. Вестник российского научного центра рентгенорадиологии, 13–2, Статья 5.

39. Laffitte, A., Neiers, F., Briand, L. (2014). Functional roles of the sweet taste receptor in oral and extraoral tissues. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care, 17(4), 379–385. https://doi.org/10.1097/mco.0000000000000058

40. DiNicolantonio, J. J., O’Keefe, J. H., Wilson, W. L. (2018). Sugar addiction: Is it real? A narrative review. British Journal of Sports Medicine, 52(14), 910–913. https://doi.org/10.1136/bjsports2017-097971

41. May, C. E., Rosander, J., Gottfried, J., Dennis, E., Dus, M. (2020). Dietary sugar inhibits satiation by decreasing the central processing of sweet taste. ELife, 16(9), Article e54530. https://doi.org/10.7554/eLife.54530

42. Carvalho, C., de Souza, M., Arbex, N., Sá, D., de Souza Rodrigues, L., de Sá, D. et al. (2018). The role of fructose in public health and obesity. Health, 10(04), 434–441. https://doi.org/10.4236/health.2018.104035

43. Wilk, K., Korytek, W., Pelczyńska, M., Moszak, M., Bogdański, P. (2022). The effect of artificial sweeteners use on sweet taste perception and weight loss efficacy: A review. Nutrients, 14(6), Article 1261. https://doi.org/10.3390/nu14061261

44. Pang, M. D., Goossens, G. H., Blaak, E. E. (2021). The impact of artificial sweeteners on body weight control and glucose homeostasis. Frontiers in Nutrition, 7, Article 598340. https://doi.org/10.3389/fnut.2020.598340

45. Sorrentino, Z. A., Smith, G., Palm, L., Motwani, K., Butterfield, J., Archer, C. et al. (2020). An erythritol-sweetened beverage induces satiety and suppresses ghrelin compared to aspartame in healthy non-obese subjects: A pilot study. Cureus, 12(11), Article e11409. https://doi.org/10.7759/cureus.11409

46. Cabral, T. M., Pereira, M. G. B., Falchione, A. E. Z., Sá, D. A. R. de, Correa, L., Fernandes, D. da M. et al. (2018). Artificial sweeteners as a cause of obesity: Weight gain mechanisms and current evidence. Health, 10, 700–717. https://doi.org/10.4236/health.2018.105054

47. Carter, J., Jeukendrup, A. E., Jones, D. A. (2005). The effect of sweetness on the efficacy of carbohydrate supplementation during exercise in the heat. Canadian Journal of Applied Physiology, 30(4), 379–391. https://doi.org/10.1139/h05-128

48. Rhys, N. H., Bruni, F., Imberti, S., McLain, S. E., Ricci, M. A. (2017). Glucose and mannose: A link between hydration and sweetness. The Journal of Physical Chemistry B, 121(33), 7771–7776. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.7b03919

49. Anbarasan, A., Nataraj, J., Shanmukhan, N., Radhakrishnan, A. (2018). Effect of hygroscopicity on pharmaceutical ingredients, methods to determine and overcome: An overview. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research, 10(3), 61–67.

50. Scholl, S. K., Schmidt, S. J. (2014). Determining the mechanism and parameters of hydrate formation and loss in glucose. Journal of Food Science, 79(11), E2232- E2244. https://doi.org/10.1111/1750–3841.12671

51. Хворова, Л. С. (2020). Виды кристаллической глюкозы для получения растворов и таблетированных форм. Фармация, 69(5), 24–29. https://doi.org/10/29296/25419218-2020-05-04

52. Ng, L. H., Ling, J. K. U., Hadinoto, K. (2022). Formulation strategies to improve the stability and handling of oral solid dosage forms of highly hygroscopic pharmaceuticals and nutraceuticals. Pharmaceutics, 14(10), Article 2015. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14102015

53. Dhondale, M. R., Thakor, P., Nambiar, A. G., Singh, M., Agrawal, A. K., Shastri, N. R. et al. (2023). Co-crystallization approach to enhance the stability of moisturesensitive drugs. Pharmaceutics, 15(1), Article 189. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15010189

54. Záhonyi, P., Szabó, E., Domokos, A., Haraszti, A., Gyürkés, M., Moharos, E. et al. (2022). Continuous integrated production of glucose granules with enhanced flowability and tabletability. International Journal of Pharmaceutics, 626, Article 122197. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2022.122197

55. Tajir, H., Parab, I. (2022). Theory and practice of freeze drying in pharmaceuticals. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Research, 25(3), 225–240.

56. Bandurin, Y. A., Zavilopulo, A. N., Popik, T. Yu., Molnar, Sh. B., Solomon, A. M., Bulhakova, A. I. (2023). Fluorescence excitation spectroscopy of glucose molecules. Journal of Physics and Optics Sciences, 5(1), 1–7. https://doi.org/10.47363/JPSOS/2023(5)177