Hidroliza jednadžbe šećera. Hidroliza šećera (kiselih i enzimskih)

Saharoza je disaharid C 12 H 22 O 11 . To je nereducirajuća supstanca koja ne reaguje sa Fehlingovom tečnošću. Saharoza se hidrolizira djelovanjem enzima saharaze (invertaze). Reakcija se nastavlja dodavanjem vode i stvaranjem molekula glukoze i fruktoze, koji su redukcijski šećeri i mogu se otkriti reakcijom s Fehlingovom tekućinom.

C 12 H 22 O 11 + H 2 O \u003d C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

saharoza glukoza fruktoza

Najaktivnija saharoza je sadržana u ćelijama kvasca, iz kojih se lako dobija. Aktivnost saharoze može se lako pratiti količinom produkata hidrolize nastalih tokom određenog vremena, koji se detektuju pomoću Fehlingove tekućine. Određivanje se vrši količinom hidrolizovane otopine koja se mora dodati u Fehlingovu tekućinu da bi se istaložio bakrov oksid.

Brzina hidrolize saharoze ovisi o vanjskim uvjetima (temperatura, katalizator, reakcija medija).

Oprema:

epruvete

olovka na staklu

mjerna pipeta 1-2 ml

Graduirani cilindar od 10 ml

vodeno kupatilo

laboratorijski termometar za temperaturni opseg 50 - 100 °C

pješčani sat za 10 minuta ili bilo koji drugi sat.

napredak:

Pripremite tabelu 5 za zapisivanje šeme eksperimenta i rezultata eksperimenta. Pripremiti i potpisati tri epruvete, u njih sipati 10 ml 20% rastvora saharoze.

U epruvete sa saharozom sipajte potrebnu količinu vode, 0,1 N rastvora HCl ili 0,1 N rastvora NaOH.

U epruvete dodati potrebnu količinu enzima ili anorganskog katalizatora (hlorovodonične kiseline), dobro promešati i staviti epruvete na 40-50 minuta.

Pripremite tri epruvete sa rastvorom Felingove tečnosti (VF): u svaku od tri epruvete sipajte po 2 ml VF i destilovane vode. Nakon proteka vremena odredite aktivnost saharaze ili neorganskog katalizatora na sljedeći način: u tri epruvete sa otopinom VF zagrijanom do ključanja, naizmjenično dodavati kap po kap tekućinu iz eksperimentalnih otopina dok otopina VF ne pocrveni. Unesite broj kapi ispitnog rastvora u tabelu 5.

Uporedite rezultate za pojedinačne varijante eksperimenta i izvući zaključke o uticaju ispitivanih uslova na brzinu hidrolize saharoze.

Tabela 5.- Utjecaj različitih uvjeta na brzinu reakcije

br. p / str	Opcija	br. za oznake *	Na 10 ml saharoze doprinose, ml	katalizator	Eksperimentalni uslovi (t°S, pH)	Broj kapi test rastvora koji su reagovali sa VF
vode	0,1 N HCl	0,1 N NaOH
	Temperaturni efekat					enzim 1 ml	18-20°C
				enzim 1 ml	40-45°S
				enzim 1 ml	100°S
	Utjecaj temperature na neorganski katalizator					HCl 2 kapi	18-20°C
				HCl 2 kapi	40-45°S
				HCl 2 kapi	100°S
	Utjecaj pH medija					enzim 1 ml	40-45°C (pH 4,5)
				enzim 1 ml	40-45°C (pH 6,5)
				enzim 1 ml	40-45°C (pH 7,5)
	Utjecaj količine enzima					enzim 1 ml	40-45°S
				enzim 2ml	40-45°S
				enzim 4 ml	40-45°S

Test pitanja:

1. Kako se može otkriti prisustvo redukujućih šećera?

2. Šta je enzimska hidroliza?

3. Koji uslovi će uticati na brzinu hidrolize?

4. Kvantifikacija redukujućih šećera. Ubrzana metoda za određivanje masenog udjela ukupnog šećera

Metoda se zasniva na oksidaciji svih šećera sa sulfatnom otopinom kalij-dihromata u ugljični dioksid i vodu i kolorimetriji nastalog jona Cr +3, što je ekvivalentno količini šećera koja je ušla u reakciju.

Oprema:

vodeno kupatilo

laboratorijski filter papir

laboratorijske vage opće namjene

volumetrijske tikvice

fotoelektrični kolorimetar

eksikator

napredak:

Priprema sulfatnog rastvora kalijum dihromata

U 300 cm 3 destilovane vode (prvi rastvor) rastvoreno je 49 g kalijum dihromata. Posebno se na 300 cm 3 destilovane vode pažljivo dodaje 300 cm 3 koncentrovane sumporne kiseline u malim porcijama uz mešanje i ohladi (drugi rastvor). Prvo se prva, a zatim druga otopina pažljivo sipa u volumetrijsku tikvicu kapaciteta 1000 cm 3, ohladi na sobnu temperaturu, volumen se dovede do oznake destiliranom vodom i miješa.

Izrada kalibracionog grafikona se izvodi ne ranije od jednog dana nakon pripreme reagensa.

Priprema standardnog rastvora saharoze

1,0 g saharoze ili rafiniranog šećera, prethodno sušenog u eksikatoru 3 dana, izvaga se s greškom ne većom od 0,001 g, otopi se u destilovanoj vodi i kvantitativno prenese u volumetrijsku tikvicu kapaciteta 250 cm 3 . Zapremina rastvora je dopunjena do oznake destilovanom vodom i dobro promešana. Dobivena otopina treba sadržavati 4 mg saharoze u 1 cm 3. Rastvor saharoze priprema se neposredno prije upotrebe.

Konstrukcija kalibracionog grafikona

U pet volumetrijskih tikvica zapremine 100 cm 3 svaka dodajte 25 cm 3 sulfatnog rastvora kalijum dihromata, zatim pipetirajte 2, 4, 6, 8, 10 cm 3 standardnog rastvora saharoze i 23, 21, 19, 17,15 cm destilovane vode tako da zapremina u svakoj tikvici dostigne 50 cm 3. Boce sa sadržajem se stave u ključalu vodenu kupelj na 10 minuta, ohlade na sobnu temperaturu, zapremina se podesi do oznake destilovanom vodom, dobro promeša i optička gustina se meri na fotoelektričnom kolorimetru sa svetlosnim filterom koji ima maksimalna transmisija svetlosti na λ = 630-670 μm (na FEK-56 i KFK-2, ovo odgovara filteru crvene svetlosti i kiveti od 30 mm).

Optička gustina se u svakom rastvoru meri najmanje 3 puta i iz dobijenih podataka uzima se aritmetička srednja vrednost.

Prema dobivenim podacima, gradi se kalibracijski grafikon koji na osi y prikazuje vrijednosti optičke gustoće, a na osi apscise - mase saharoze koje odgovaraju ovim vrijednostima u miligramima. Kalibraciona tabela se koristi za određivanje ukupnog šećera.

Analiza rezultata:

Dio zgnječenog testnog proizvoda vaga se s greškom ne većom od 0,001 g na način da se u 1 cm 3 otopine nalazi 0,004 g ukupnog šećera.

Težina uzorka (t) u gramima određuje se formulom:

m=0,004V/P *100 ,

gdje je 0,004 optimalna koncentracija redukcijskih tvari u otopini uzorka, g/cm 3 ;

V- zapremina volumetrijske tikvice, cm 3;

R - procijenjeni maseni udio ukupnog šećera u ispitivanom proizvodu, %.

U volumetrijsku tikvicu kapaciteta 100 cm 3 s gradiranim cilindrom dodajte 25 cm 3 sulfatnog rastvora kalij-dihromata, 10 cm 3 filtrata ispitne otopine i 15 cm 3 destilovane vode. Tikvica se stavi u kipuću vodenu kupelj na 10 minuta, ohladi na sobnu temperaturu, volumen se dovede do oznake destilovanom vodom, dobro promiješa i izmjeri optičku gustinu. Prema vrijednosti optičke gustoće i kalibracijskom grafikonu, nalazi se odgovarajuća količina ukupnog šećera, uslovno izražena u saharozi.

Maseni udio ukupnog šećera (X 1) kao postotak, izražen u saharozi, određuje se formulom

X 1 \u003d m 1 VK100 / mV 1 1000,

gdje m - težina uzorka proizvoda, g;

m 1 - masa saharoze dobijene iz kalibracione krive, mg;

V - kapacitet volumetrijske tikvice, cm;

V 1 - zapremina ispitnog rastvora uzetog za analizu, cm;

1000 - faktor konverzije iz miligrama saharoze u grame;

DO - faktor korekcije koji uzima u obzir oksidaciju dekstrina (za proizvode koji sadrže melasu) određuje se prema tablici 6.

Tabela 6. Korekcioni faktor za oksidaciju dekstrina

Odnos sadržaja melase i sadržaja ukupnog šećera.%	Korekcioni faktor To
2-5 6-10 11-15 16-20 21-30	0.96 0.94 0.92 0.90 0.88

Maseni udio ukupnog šećera (X 2) kao postotak u odnosu na suhu materiju određuje se formulom

X 2 = X 1 100/100-W,

gdje W- maseni udio vlage u ispitivanom proizvodu, %.

Za konačni rezultat analize uzima se aritmetička sredina rezultata dva paralelna određivanja čija dozvoljena odstupanja u jednoj laboratoriji u apsolutnoj vrijednosti ne bi smjela biti veća od 0,5%, a u različitim laboratorijama -1,0%.

Granice dozvoljenih vrednosti greške merenja ±1,0% na nivou poverenja R=0.95.

Rezultat izračuna se zaokružuje na prvu decimalu.

Saharoza u prehrambenim proizvodima tokom proizvodnje jela i proizvoda zagreva se tokom kuvanja do t 0 S=102 0 C, a tokom prženja do 135 0 C i više. U prisustvu kiselina, pod uticajem toplote, šećeri se razlažu, oni inverzija cijepanje na glukozu i fruktozu.

Mješavina glukoze i fruktoze naziva se invertni šećer. Slađeg je ukusa, menja specifičnu rotaciju rastvora s desna na levo, štiti rastvore od šećera.

Ova pojava se bilježi prilikom termičke obrade voća i bobičastog voća u prisustvu šećera (kuhanje kompota, džemova, konzervi), kuvanje šampinjona, pečenje jabuka, pripremanje voćnih i bobičastih napitaka itd.

Fruktoza invertnog šećera ne samo da povećava njegovu slatkoću, već ga čini i najhigroskopnijim šećerom.

Povećana higroskopnost invertnog šećera i njegova apsorpcija vode iz okoline ograničava njegovu upotrebu (fruktozu) u konditorskoj industriji. A za proizvode kao što su marmelada, neke vrste bijelog sljeza, upotreba fruktoze i invertnog šećera je, naprotiv, poželjna, jer se ti konditorski proizvodi ne bi trebali brzo sušiti.

Inverzija saharoze se ubrzava u prisustvu kiselina. Voće i bobičasto voće sadrže uglavnom limunsku i jabučnu kiselinu, u znatno manjoj mjeri takve kiseline kao što su vinska, oksalna, jantarna, salicilna.

Limunska kiselina se nalazi uglavnom u agrumima i bobicama, kako u slobodnom stanju tako iu obliku soli, a jabučna kiselina se nalazi u sjemenkama i sjemenkama voća. Aktivna kiselost (pH) voća i bobičastog voća je od 2,6 do 6.

Stepen inverzije saharoze zavisi od vremena i temperature njene termičke obrade, kao i od vrste i koncentracije kiseline sadržane u proizvodima. Sa povećanjem temperature i povećanjem trajanja termičke obrade, stepen hidrolize se povećava. U manje koncentriranim sistemima šećera, pod istim uslovima, hidroliza teče bolje nego u više koncentriranim.

Budući da vodikov ion djeluje kao katalizator procesa hidrolize, važno je znati njegov izvor. Mineralne kiseline, posebno hlorovodonična kiselina, imaju najbolje sposobnosti inverzije. Oksalna kiselina ima najveći kapacitet inverzije među organskim kiselinama.

10 puta manji - limun,

15 puta - jabuka,

17 puta - mlečni,

35 puta - ćilibar,

45 puta - sirćetna.

Količina invertne saharoze u proizvodu zavisi od trajanja termičke obrade. Dakle, ako skuvate oguljene i nasjeckane jabuke u šećernom sirupu (18%), količina invertirane saharoze kreće se od 14 - 19% ukupne količine. Ako se limunska kiselina dodaje prilikom kuhanja jabuka, džemova, kompota, tada se stepen inverzije saharoze povećava na 50%.

Međutim, kuhanje šargarepe, cvekle (sa visokim sadržajem šećera) nije praćeno inverzijom šećera sadržanih u njima, jer je aktivna kiselost ovog povrća vrlo niska (pH 6,3 - 6,7), a jabučna kiselina sadržana u njima ima malu sposobnost inverzije.

Uočeno je duboko razlaganje šećera tokom brojnih kulinarskih procesa.

Prilikom pripreme i u početnoj fazi pečenja tijesta s kvascem - fermentacija.

U procesu zagrijavanja šećera ili šećernog sirupa - karamelizacija.

Tokom termičke obrade prehrambenih proizvoda koji sadrže redukujuće šećere i slobodne aminokiseline - formiranje melanoidina.

Fermentacija

U proizvodnji kvasnog tijesta glavnu ulogu ima proces fermentacije, u kojem se duboko cijepaju monosaharidi (glukoza i fruktoza) sadržani u brašnu i nastali u tijestu kao rezultat hidrolize saharoze i maltoze.

Među brojnim procesima koji se dešavaju tokom fermentacije tijesta, glavnu ulogu ima alkoholna fermentacija, uslijed koje se heksoze razlažu na ugljični dioksid i etil alkohol.

C 6 H 12 O 6 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH

Ugljični dioksid i etil alkohol su konačni produkti kemijskih reakcija, od kojih se svaka odvija pod utjecajem određenog enzima.

Tokom alkoholne fermentacije u malim količinama nastaju nusproizvodi: jantarna kiselina, fuzelna ulja (mešavina amil, izoamil, butil alkohola itd.), acetaldehid, glicerin itd. Glukoza i fruktoza se najlakše fermentiraju, galaktoza više reaguje polako. Pentoze ne mogu fermentirati kvasac.

Disaharidi i maltoza fermentiraju se tek nakon preliminarne hidrolize u svoje sastavne monosaharide.

Duboka dezintegracija heksoza nastaje i u procesu fermentacije mliječne kiseline koja prati alkohol:

C 6 H 12 O 6 2CH 3 CHOHCOOH (mliječna kiselina)

Vrenje mliječne kiseline uzrokuju homo- i hetero-fermentativne bakterije mliječne kiseline koje ulaze u tijesto s brašnom.

Homofermentativne bakterije formiraju mliječnu kiselinu iz heksoza, dok heterofermentativne bakterije dodatno formiraju octenu kiselinu, etil alkohol i druge produkte. Ovakvi procesi se dešavaju i prilikom pripreme fermentisanih mlečnih proizvoda (zbog laktoze), kvasa, fermentacije povrća i voća.

Neenzemsko tamnjenje slatkih supstanci

Među glavnim promjenama šećera koje nastaju pod utjecajem visokih temperatura su promjene izgleda, boje, okusa, mirisa i fizičko-hemijskih parametara. Zajedničko obilježje ovih promjena je promjena boje, zbog čega se nazivaju i neenzimsko smeđe (ili neenzimsko smeđe).

Proizvodi neenzimskog tamnjenja dijele se na proizvode koji nastaju zbog prevladavanja procesa karamelizacije i proizvode koji nastaju u procesu stvaranja melanoidina.

Zagrijavanje šećera na visoke temperature dovodi do dubokih promjena s pojavom novih tamno obojenih proizvoda, proces se naziva karamelizacija. Procesi koji se dešavaju u ovom slučaju još nisu dovoljno proučeni, procesi koji se odvijaju zavise kako od sastava šećera, tako i od uslova njegovog zagrijavanja.

Kiseline katolički ubrzavaju ovaj proces. Kada se saharoza zagrije na temperaturi od 160-185 0 C, nastaju monosaharidi glukoze i fruktoze. Najosjetljivija na naknadno zagrijavanje je fruktoza, brzina njene promjene je 7 puta veća od glukoze. Dakle, daljnjim zagrijavanjem voda se odvaja od fruktoze i nastaje fruktozan, a zatim se voda odvaja od glukoze i nastaje glukozan anhidrid glukozan:

C 12 H 22 O 11 C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

saharoza glukoza fruktoza

fruktoza fruktoza

C 6 H 12 O 6 C 6 H 10 O 5 (anhidrid)

glukoza glukozan

Daljnjim povećanjem temperature, oba anhidrida se kombinuju i formiraju izosaharozan (reverzija)

C 6 H 10 O 5 + C 6 H 10 O 5 \u003d C 12 H 20 O 10

Naučnici su dokazali da je saharoza dio svih biljaka, u velikim količinama se nalazi u proizvodima široke potrošnje kao što su šećerna repa i trska. U prehrani bilo koje osobe uloga saharoze je dovoljno velika.

Saharoza je disaharid (spada u klasu oligosaharida), koji se pod dejstvom enzima saharoze ili pod dejstvom kiseline hidrolizira u glukozu (od nje se sastoje svi glavni polisaharidi) i fruktozu (voćni šećer), tačnije, molekul saharoze se sastoji od ostataka D-fruktoze i D-glukoze. Glavni i svima dostupan proizvod koji služi kao izvor saharoze je obični šećer.

U hemiji, molekul saharoze se piše sljedećom formulom - C 12 H 22 O 11 i predstavlja izomer.

Hidroliza saharoze

C 12 H 22 O 11 + H 2 O → C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

Saharoza je najvažniji disaharid. Kao što se vidi iz saharoze dovodi do stvaranja elemenata kao što su glukoza i fruktoza. Njihove molekularne formule su iste, ali su njihove strukturne formule potpuno različite:

CH 2 (OH) -(CHOH) 4 -SON - glukoza.

CH 2 - CH - CH - CH -C - CH 2 - fruktoza

Fizička svojstva saharoze

Saharoza je bezbojna po ukusu i lako rastvorljiva u vodi.
160 °C je temperaturna karakteristika topljenja saharoze.
Karamela je amorfna prozirna masa koja nastaje kada se rastopljena saharoza stvrdne.

Hemijska svojstva saharoze

Saharoza nije aldehid.
Saharoza je najvažniji disaharid.
Kada se zagreje rastvorom amonijaka, Ag 2 O ne daje takozvano "srebrno ogledalo", kao što pri zagrevanju sa Cu (OH) 2 ne stvara crveni bakreni oksid.
Ako prokuhate otopinu saharoze s 2-3 kapi sumporne kiseline ili je zatim neutralizirate bilo kojom alkalijom, a zatim zagrijte rezultirajuću otopinu sa Cu (OH) 2, tada će se formirati crveni talog.

Sastav saharoze

Molekul saharoze, kao što znate, sastoji se od ostataka fruktoze i glukoze, koji su usko povezani. Među izomerima koji imaju molekulsku formulu C 12 H 22 O 11 razlikuju se sljedeće: i, naravno,

Hrana bogata saharozom

Uticaj saharoze na ljudski organizam

Saharoza obezbjeđuje ljudskom tijelu energiju neophodnu za njegovo puno funkcioniranje. Također poboljšava moždanu aktivnost osobe i stimulira zaštitne funkcije njegove jetre od djelovanja toksičnih tvari. Podržava održavanje života prugasto-prugastih mišića i nervnih ćelija. Zato je saharoza jedna od najvažnijih supstanci koje se nalaze u gotovo svim proizvodima za ljudsku ishranu.

Sa nedostatkom saharoze kod osobe, uočavaju se sljedeća stanja: depresija, razdražljivost, apatija, nedostatak energije, nedostatak snage. Ovo stanje se može stalno pogoršavati ako se sadržaj saharoze u organizmu ne normalizuje na vrijeme. Višak saharoze dovodi do sljedećeg: mogu se razviti karijes, prekomjerna punoća, parodontalna bolest, upalna oboljenja usne šupljine, kandidijaza i svrab genitalnih organa, a postoji i rizik od razvoja dijabetesa.

Potreba za saharozom se povećava u slučajevima kada je ljudski mozak preopterećen kao rezultat snažne aktivnosti i (ili) kada je ljudsko tijelo izloženo teškim toksičnim efektima. Potreba za konzumacijom saharoze naglo je smanjena ako osoba ima dijabetes ili prekomjernu težinu.

Utjecaj fruktoze i glukoze na ljudski organizam

Kao što se ranije pokazalo, kao rezultat interakcije "saharoza - voda", nastaju elementi poput fruktoze i glukoze. Razmotrite glavne karakteristike ovih supstanci i kako ti elementi utječu na ljudski život.

Fruktoza, vrsta molekula šećera koji se nalazi u svježem voću, daje im slatkoću. Kao rezultat toga, mnogi vjeruju da je fruktoza najzdravija. je prirodna komponenta. Takođe, fruktoza ima minimalan uticaj na nivo glukoze (jer ima nizak glikemijski indeks).

Sama po sebi, fruktoza je vrlo slatka, međutim, voće koje je čovjeku poznato sadrži relativno male količine. Kao rezultat toga, mala količina šećera ulazi u naš organizam, koji se vrlo brzo obrađuje. Međutim, ne treba unositi veliku količinu fruktoze u organizam, jer. Njegova prekomjerna upotreba može dovesti do takvih posljedica kao što su pretilost, ciroza (ožiljci na jetri), giht i bolesti srca (povećan nivo mokraćne kiseline), masna jetra i, naravno, preranog starenja kože, što rezultira borama.

Kao rezultat istraživanja, naučnici su došli do zaključka da fruktoza, za razliku od glukoze, mnogo brže akumulira znakove starenja. Šta možemo reći o zamjenama za fruktozu.

Na osnovu prethodno predloženog materijala može se zaključiti da je konzumiranje razumnih količina voća dobro za ljudsko zdravlje, jer sadrži minimalnu količinu fruktoze. Koncentrovanu fruktozu, s druge strane, treba izbjegavati jer može dovesti do prave bolesti.

Glukoza – baš kao i fruktoza, je jedan od i predstavlja oblik ugljikohidrata – najčešći oblik. od škroba, brzo podiže nivo šećera u krvi i opskrbljuje naše tijelo energijom za prilično dug vremenski period.

Dosljedna konzumacija hrane koja je visoko obrađena, ili jednostavnih škroba kao što su bijeli pirinač ili bijelo brašno, dovest će do značajnog povećanja nivoa šećera u krvi. A rezultat toga će biti određeni problemi, kao što je smanjenje nivoa odbrane organizma, što, kao rezultat, dovodi do lošeg zacjeljivanja rana, zatajenja bubrega, oštećenja živaca, povećanja lipida u krvi, rizika od bolesti živaca ( periferni), gojaznost, kao i nastanak srčanog i (ili) moždanog udara.

Umjetni zaslađivači - šteta ili korist

Mnogi ljudi koji se boje konzumiranja glukoze ili fruktoze okreću se umjetnim zaslađivačima kao što su aspart ili sukrapoza. Međutim, oni imaju i svoje nedostatke. Zbog činjenice da su ove tvari umjetne kemijske neurotoksične tvari, zamjene mogu uzrokovati glavobolju, a postoji i visok rizik od razvoja raka. Stoga ova opcija, kao i prethodne, nije 100%.

Čitav svijet oko nas utiče na ljudsko tijelo, a niko od nas ne može se zaštititi od svih bolesti. Međutim, na osnovu određenog znanja možemo kontrolisati procese nastanka određenih tegoba. Isto je i sa upotrebom saharoze: nemojte je zanemariti, potpuno isto kao i stalno je koristite. Trebali biste pronaći "zlatnu" sredinu i držati se najboljih opcija. Opcije u kojima će se vaše tijelo osjećati odlično i reći vam veliko "hvala"! Zato odaberite koju vrstu šećera trebate koristiti i blistajte energijom cijeli dan.

Uz pomoć ovog video tutorijala možete samostalno proučavati temu „Oligo- i polisaharidi. Saharoza. hidroliza saharoze. skrob". Molekuli monosaharida ugljikohidrata mogu međusobno komunicirati, formirajući lance različitih dužina. U ovoj lekciji ćemo pogledati kako se to događa i kako nastaju oligo- i polisaharidi. Razmotrimo detaljnije najpoznatiji i najčešći disaharid - saharoza. Razmotrite hidrolizu saharoze. Proučavaćemo i svojstva skroba, još jednog polisaharida.

Ovaj tekst je neuređena verzija transkripta, koja će biti naknadno uređena.

hemija. 10. razred

Lekcija 60 Saharoza.

hidroliza saharoze. Škrob

Zagorsky V.V., dr., prof. Specijalizovani obrazovni i naučni centar Moskovskog državnog univerziteta

(Škola nazvana po A.N. Kolmogorovu na Moskovskom državnom univerzitetu),

višestruki dobitnik grantova "Učitelj Moskve"

17. marta 2011

U glavnim ulogama:

Morozova N.I., Ph.D., Art. nastavnik SOSC MSU

Mendeleeva N.A., dr, vanr. SOSC MSU

Oligo- i polisaharidi, saharoza, hidroliza saharoze, skrob

Zdravo.

Tema današnje lekcije je "Oligo- i polisaharidi".

Molekuli monosaharida ugljikohidrata mogu međusobno komunicirati, formirajući lance različitih dužina. Da vidimo kako ide.

Interakcija se odvija mehanizmom stvaranja etera. Poznato je da dvije molekule alkohola, identične ili različite, mogu međusobno komunicirati oslobađanjem molekule vode i stvaranjem veze ugljik-kisik, koja se naziva eterskom vezom. Potpuno iste veze nastaju između molekula monosaharida.

Na primjer, disaharid, saharoza, lako se formira iz glukoze i fruktoze. Dva molekula monosaharida glukoze međusobno djeluju u kiseloj sredini, formirajući disaharid - maltozu. Najpoznatiji od disaharida i najčešći je saharoza. Sastoji se od dva monosaharida: glukoze u obliku 6-članog ciklusa i fruktoze u obliku 5-članog ciklusa.

Za razliku od svojih sastavnih monosaharida, saharoza ne daje karakteristične reakcije, na primjer, za aldehide. Sva ostala svojstva su normalna. Sladak ukus, rastvorljivost u vodi, sposobnost davanja karamela.

Zašto nema aldehidne reakcije?

Jer, kao prvo, glukoza u saharozi je u cikličnom obliku.

Drugo, ovaj ciklični oblik je stabiliziran esterskom vezom između dva molekula monosaharida, tako da se ne odvijaju oksidacijske reakcije.

Samo jedna reakcija saharoze nije karakteristična za njene sastavne monosaharide. Naravno, ova reakcija je suprotna, tj. hidroliza disaharida u kiseloj sredini ili pod dejstvom enzima sa stvaranjem početnih monosaharida - glukoze i fruktoze.

Pored disaharida, široko su rasprostranjeni polisaharidi, koji su nam dobro poznati. To su škrob i celuloza. Njihov formalni sastav je isti; To su polimeri glukoze. Međutim, njihova svojstva se značajno razlikuju.

Škrob je sastavni dio mnogih namirnica. Nalazi se u kruhu, krompiru, svim vrstama žitarica i nizu biljaka.

Molekul škroba se sastoji od ostataka glukoze. Strukturna jedinica jedne karike može se zamisliti na sljedeći način: škrob, kao polisaharid, može se hidrolizirati da nastane izvorni monosaharid. Hidroliza se događa ili u kiseloj sredini kada se zagrije, ili pod djelovanjem enzima. Produkt hidrolize je glukoza.

U vodi se skrob ponaša specifično. U hladnoj vodi škrob se praktički ne otapa, a kada se zagrije i prokuha, može formirati viskoznu otopinu, takozvanu škrobnu pastu.

Razmotrimo ovu reakciju na primjeru dobro poznatog prirodnog objekta - krompira. Uzimamo krompir, isječemo ga i nanosimo uzorak s jodom na rez svježeg krompira. Može se vidjeti da smećkasta boja joda postepeno prelazi u nešto drugačiju boju. U razrijeđenim vodenim otopinama ima plavkastu nijansu, u prirodnom objektu može biti gotovo crna ili sivo-crna. Ova reakcija je karakteristična za sve prirodne proizvode koji sadrže škrob.

Na osnovu ove reakcije u hemijskoj analizi koristi se takozvani skrobno-jodni papir, koji sadrži kalijum jodid i rastvor škroba.

Danas smo analizirali oligo- i polisaharide. Ovim je naša lekcija završena.

Reakcija hidrolize saharoze nastavlja se stvaranjem glukoze i fruktoze:

C 12 H 22 O 11 + H 2 O  C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 (124)

saharoza glukoza fruktoza

glukoza fruktoza

Reakcija je bimolekularna. Budući da je molarna koncentracija vode u vodenoj otopini višestruko veća od one saharoze, njena promjena u toku reakcije bit će neznatna u odnosu na promjenu koncentracije saharoze. Stoga će brzina reakcije hidrolize saharoze biti proporcionalna praktično samo molarnoj koncentraciji saharoze i kinetička jednačina reakcije će biti jednačina reakcije prvog reda.

označiti:

a je molarna koncentracija saharoze u reakcijskoj smjesi u tom trenutku t \u003d 0, mol / dm 3;

X je molarna koncentracija glukoze ili fruktoze u narednim vremenskim točkama t, mol/dm 3 .

Zatim kinetička jednačina reakcije:

, (125)

gdje k – konstanta brzine reakcije, s -1 ;

t – vrijeme reakcije, s.

Reakcija hidrolize saharoze u vodenoj otopini praktički ne ide. Katalizuju ga vodikovi joni dodavanjem rastvora jake mineralne kiseline u rastvor saharoze. Reakcija je vrlo pogodna za proučavanje, budući da sama saharoza i produkti hidrolize imaju asimetrični atom ugljika i optički su aktivni. Stoga je lako pratiti tok ove reakcije pomoću instrumenta - polarimetar(ili saharimetar), čiji se princip zasniva na korištenju polarizirane svjetlosti.

1 Polarizacija zračenja

Zračenje koje ima talasnu dužinu od 350 do 900 nm (vidljivo područje spektra) naziva se svetlost.

Kada se svjetlosni val širi, vektor jačine elektromagnetnog polja obično oscilira u svim mogućim smjerovima okomito na liniju prostiranja svjetlosnog snopa. Međutim, pod određenim uslovima, pravci ovih oscilacija postaju međusobno paralelni – u ovom slučaju kažemo da je svetlost ravno polarizovana. Prema elektromagnetskoj teoriji širenja svjetlosti, magnetska perturbacija se javlja u ravni polarizacije, a električna perturbacija se javlja pod pravim uglom u odnosu na magnetnu. Da bismo pojednostavili shemu za razmatranje oscilacija u polariziranom snopu, kombiniramo sve paralelne ravni u jednu. Ako se snop prirodne (nepolarizovane) svjetlosti provuče kroz kristal islandskog šparta u smjeru njegove kristalografske ose, tada se on dijeli na dva snopa, od kojih oba postaju ravno polarizirana, a njihove ravni polarizacije su međusobno okomite. Svaki od ovih zraka može se ponovo razdvojiti dok prolazi kroz islandski špart kristal, i tako dalje.

Prilikom određivanja indeksa prelamanja ovog kristala, proučavali smo prolazak zračenja pobuđenog atoma natrijuma kroz njega (natrijeva linija D). Za svaki od dva zraka utvrđeno je da za jedan od njih (tzv obična greda) indeks loma ima konstantnu vrijednost od 1,658 , a za drugog (zvanog izvanredan snop) indeks prelamanja varira u rasponu od 1,486 do 1,658 u zavisnosti od smjera u kojem se snop širi u kristalu.

Obje grede (obične i vanredne) mogu se međusobno odvojiti pomoću Nicolas prisms. Ova prizma, skraćeno nazvana nicol, napravljena je na sljedeći način: rombični kristal islandskog šparta je piljen duž ravnine koja prolazi kroz vrhove njegovih tupih uglova i dijeli kristal na dva simetrična dijela; zatim se avioni poliraju i ponovo lijepe kanadskim balzamom.

Slika 10.1 prikazuje ravninu poprečnog presjeka kristala A B C D. Duž AO pokazuje smjer optičke ose kristala; zraka PQ pri ulasku u kristal blizu površine AD lomljeni; ispada da je prelomljeni snop nagnut prema optičkoj osi pod uglom od oko 75 , a izvanredni snop doživljava manje odstupanje zbog nižeg indeksa prelamanja i prolazi u pravcu PQRS. Budući da obična zraka ima veći indeks loma, ona odstupa u smjeru QX i sastaje se sa avionom AC pod većim uglom od izuzetnog snopa.

Slika 10.1 - Šema prolaska svjetlosti kroz Nicol prizmu.

Kanadski balzam ima indeks prelamanja koji je između indeksa prelamanja islandskog šparta za obične i izvanredne zrake. I pošto običan zrak susreće ravan AC pod uglom koji je veći od graničnog ugla prelamanja, tada doživljava potpunu unutrašnju refleksiju i napušta kristal u pravcu XT a zatim ga apsorbuje pocrnjela kvačica kristala.

Tako, nikol deli svetlost koja pada na nju na dva dela, a svetlost koja izlazi kroz lice BC snop je ravno polarizovan. Ako ovaj zrak padne na drugi nikol, postavljen na isti način kao i prvi, tada će polarizirani zrak proći kroz njega. Ako se drugi nikol zarotira za 90 , tada polarizovana svetlost prolazi kroz totalnu unutrašnju refleksiju i izlazi kroz bočnu stranu; kao rezultat toga, naznačeni zrak neće proći kroz drugi nikol. Kada se drugi nikol zarotira za ugao manji od 90 , ravan polarizovani snop drugi nikol deli na dva snopa, od kojih će samo jedan proći kroz prizmu. Dakle, kada se drugi nikol zarotira u bilo kojem smjeru za 180 , intenzitet svjetlosti koja prolazi kroz ovu prizmu opada od maksimalne vrijednosti na nulu, a zatim se ponovo povećava od nule do prethodne vrijednosti.

Ako su nikol ukršteni, odnosno međusobno su orijentisani tako da svetlost ne prolazi kroz drugi nikol, onda kada se unesu određene supstance između dva nikola, deo zračenja prolazi kroz drugi nikol. Supstance koje imaju ovo svojstvo nazivaju se optički aktivna a za njih se kaže da rotiraju ravan polarizacije. U takvim slučajevima naziva se prvi nikol iz kojeg izlazi polarizirani snop polarizator, i drugi nicol, koji vam omogućava da odredite da li je svjetlost koja pada na njega polarizirana - analizator.

Kada se optički aktivna supstanca unese između ukrštenih nikola, svetlost se može ponovo ugasiti okretanjem analizatora pod malim uglom. U nekim slučajevima ovo skretanje se mora napraviti udesno, a u drugim ulijevo. U skladu s tim, ove rotacije se nazivaju desna ili lijeva rotacija ravni polarizacije. Ako se svjetlo ugasi kada se analizator okrene udesno za 15°, onda se isti efekat može primijetiti rotiranjem analizatora ulijevo za 165°; međutim, pri određivanju smjera rotacije uvijek se uzima u obzir manji od dva ugla rotacije.

Vrijednost ugla rotacije ravnine polarizacije ovisi o prirodi tvari, o debljini uzetog sloja, o talasnoj dužini primijenjene svjetlosti, o temperaturi, au slučaju otopina, dodatno o koncentraciji. otopljene tvari i o prirodi rastvarača.