Jednadžba hidrolize šećera. Hidroliza šećera (kisela i enzimska)

Saharoza je disaharid C 12 H 22 O 11 . To je nereducirajuća tvar koja ne reagira s Fehlingovom tekućinom. Saharoza se hidrolizira djelovanjem enzima saharaze (invertaze). Reakcija se odvija dodavanjem vode i stvaranjem molekula glukoze i fruktoze, koje su reducirajući 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 sadržana je u stanicama kvasca, iz kojih ju je lako dobiti. Aktivnost saharoze može se lako pratiti količinom produkata hidrolize nastalih tijekom određenog vremena, koji se detektiraju pomoću Fehlingove tekućine. Određivanje se provodi količinom hidrolizirane otopine koja se mora dodati Fehlingovoj tekućini da bi se taložio 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

vodena kupka

laboratorijski termometar za područje temperature 50 - 100 °C

pješčani sat na 10 minuta ili bilo koji drugi sat.

Napredak:

Pripremite tablicu 5 u koju ćete zabilježiti shemu pokusa i rezultate pokusa. Pripremite i potpišite tri epruvete, ulijte u njih 10 ml 20% otopine saharoze.

U epruvete sa saharozom ulijemo potrebnu količinu vode, 0,1 N otopine HCl ili 0,1 N otopine NaOH.

Dodajte potrebnu količinu enzima ili anorganskog katalizatora (klorovodične kiseline) u epruvete, dobro promiješajte i ostavite epruvete 40-50 minuta.

Pripremite tri epruvete s otopinom Fehlingove tekućine (VF): u svaku od tri epruvete ulijte po 2 ml VF i destilirane vode. Nakon isteka vremena odredite aktivnost saharaze ili anorganskog katalizatora na sljedeći način: u tri epruvete s otopinom VF zagrijanom do vrenja naizmjenično kap po kap dolijevajte tekućinu iz pokusnih otopina dok otopina VF ne pocrveni. Broj kapi ispitne otopine upiši u tablicu 5.

Usporedite rezultate pojedinih varijanti pokusa i zaključite o utjecaju promatranih uvjeta na brzinu hidrolize saharoze.

Tablica 5.- Utjecaj različitih uvjeta na brzinu reakcije

Br. p / str	Opcija	br. za oznake *	Na 10 ml saharoze doprinosi, ml	katalizator	Eksperimentalni uvjeti (t°S, pH)	Broj kapi ispitivane otopine koje su reagirale s VF
voda	0,1 N HCl	0,1 N NaOH
	Učinak temperature					enzim 1 ml	18-20°C
				enzim 1 ml	40-45°C
				enzim 1 ml	100°S
	Učinak temperature na anorganski katalizator					HCl 2 kapi	18-20°C
				HCl 2 kapi	40-45°C
				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°C
				enzim 2 ml	40-45°C
				enzim 4 ml	40-45°C

Test pitanja:

1. Kako se može otkriti prisutnost reducirajućih šećera?

2. Što je enzimska hidroliza?

3. Koji će uvjeti utjecati na brzinu hidrolize?

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

Metoda se temelji na oksidaciji svih šećera sulfatnom otopinom kalijevog dikromata u ugljični dioksid i vodu i kolorimetriji nastalog iona Cr +3, što je ekvivalentno količini šećera koja je ušla u reakciju.

Oprema:

vodena kupka

laboratorijski filter papir

laboratorijske vage opće namjene

odmjerne tikvice

fotoelektrični kolorimetar

onaj koji isušuje

Napredak:

Priprema sulfatne otopine kalijevog dikromata

49 g kalijevog dikromata otopi se u 300 cm3 destilirane vode (prva otopina). Posebno se u 300 cm 3 destilirane vode pažljivo doda u malim obrocima uz miješanje 300 cm 3 koncentrirane sumporne kiseline i ohladi (druga otopina). Najprije se prva, a zatim druga otopina pažljivo ulije u odmjernu tikvicu zapremine 1000 cm 3, ohladi na sobnu temperaturu, dogodi volumen destiliranom vodom do oznake i promiješa.

Izgradnja kalibracijskog grafikona provodi se najkasnije jedan dan nakon pripreme reagensa.

Priprema standardne otopine saharoze

1,0 g saharoze ili rafiniranog šećera, prethodno osušenog u eksikatoru 3 dana, odvaže se s greškom ne većom od 0,001 g, otopi u destiliranoj vodi i kvantitativno prenese u odmjernu tikvicu kapaciteta 250 cm 3 . Volumen otopine je dopunjen destiliranom vodom do oznake i dobro promiješan. Dobivena otopina treba sadržavati 4 mg saharoze u 1 cm3. Otopina saharoze priprema se neposredno prije upotrebe.

Izrada kalibracijskog grafikona

U pet odmjernih tikvica zapremine 100 cm 3 dodajte 25 cm 3 sulfatne otopine kalijevog dikromata, zatim pipetom dodajte 2, 4, 6, 8, 10 cm 3 standardne otopine saharoze i 23, 21, 19, 17, 15 cm destilirane vode tako da volumen u svakoj tikvici dosegne 50 cm 3. Tikvice sa sadržajem stave se 10 minuta u kipuću vodenu kupelj, ohlade na sobnu temperaturu, destiliranom vodom dovedu volumen do oznake, dobro promiješaju i izmjere optičku gustoću na fotoelektričnom kolorimetru sa svjetlosnim filtrom koji ima maksimalna transmisija svjetla na λ = 630-670 μm (na FEK-56 i KFK-2 to odgovara filtru crvenog svjetla i kiveti od 30 mm).

Optička gustoća se mjeri u svakoj otopini najmanje 3 puta i iz dobivenih podataka uzima se aritmetička sredina.

Prema dobivenim podacima gradi se kalibracijski grafikon, iscrtavajući na y-osi vrijednosti optičke gustoće, a na apscisnoj osi - mase saharoze koje odgovaraju tim vrijednostima u miligramima. Za određivanje ukupnog šećera koristi se kalibracijska karta.

Analiza rezultata:

Dio usitnjenog ispitnog produkta važe se s pogreškom od najviše 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- kapacitet volumetrijske tikvice, cm 3;

R - procijenjeni maseni udio ukupnog šećera u proizvodu koji se proučava, %.

U odmjernu tikvicu obujma 100 cm 3 s odmjernim cilindrom dodajte 25 cm 3 sulfatne otopine kalijevog dikromata, 10 cm 3 filtrata ispitivane otopine i 15 cm 3 destilirane vode. Tikvica se stavi u kipuću vodenu kupelj 10 minuta, ohladi na sobnu temperaturu, destiliranom vodom dotjera volumen do oznake, dobro promiješa i izmjeri optička gustoća. Prema vrijednosti optičke gustoće i kalibracijskom grafikonu nalazi se odgovarajuća količina ukupnog šećera, uvjetno 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 je m - težina uzorka proizvoda, g;

m 1 - masa saharoze dobivena iz kalibracijske krivulje, mg;

V - kapacitet volumetrijske tikvice, cm;

V 1 - volumen ispitne otopine uzete za analizu, cm;

1000 - faktor pretvorbe iz miligrama saharoze u grame;

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

Tablica 6. Faktor korekcije za oksidaciju dekstrina

Odnos sadržaja melase prema sadržaju ukupnog šećera.%	Faktor korekcije Do
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 tvar 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, među kojima dopuštena odstupanja u jednom laboratoriju ne smiju biti veća od 0,5% u apsolutnoj vrijednosti, a onih obavljenih u različitim laboratorijima -1,0%.

Granice dopuštenih vrijednosti pogreške mjerenja ±1,0% na razini pouzdanosti R=0.95.

Rezultat izračuna se zaokružuje na prvu decimalu.

Saharoza u prehrambenim proizvodima tijekom proizvodnje jela i proizvoda zagrijava se tijekom kuhanja do t 0 S=102 0 C, a tijekom prženja do 135 0 C i više. U prisutnosti kiselina, pod utjecajem topline, šećeri se raspadaju, oni inverzija , tj. Razdvajanje na glukozu i fruktozu.

Mješavina glukoze i fruktoze naziva se invertni šećer. Slađeg je okusa, mijenja specifično okretanje otopine s desna na lijevo, štiti otopine od zašećerivanja.

Ova pojava primjećuje se tijekom toplinske obrade voća i bobičastog voća u prisutnosti šećera (kuhanje kompota, džemova, džemova), kuhanja kolača, pečenja jabuka, pripreme napitaka od voća i bobica itd.

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

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

Inverzija saharoze se ubrzava u prisutnosti kiselina. Voće i bobice sadrže uglavnom limunsku i jabučnu kiselinu, u znatno manjoj mjeri 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 bobica je od 2,6 do 6.

Stupanj inverzije saharoze ovisi o vremenu i temperaturi njezine toplinske obrade, kao io vrsti i koncentraciji kiseline sadržane u proizvodima. S porastom temperature i produljenjem trajanja toplinske obrade povećava se stupanj hidrolize. U manje koncentriranim šećernim sustavima, pod istim uvjetima, hidroliza se odvija bolje nego u više koncentriranim.

Budući da vodikov ion djeluje kao katalizator za proces hidrolize, važno je znati njegov izvor. Mineralne kiseline, posebice klorovodična kiselina, imaju najbolje inverzne sposobnosti. Oksalna kiselina ima najveću sposobnost inverzije među organskim kiselinama.

10 puta manji - limun,

15 puta - jabuka,

17 puta - mliječni proizvodi,

35 puta - jantar,

45 puta - octena.

Količina invertne saharoze u proizvodu ovisi o trajanju toplinske obrade. Dakle, ako oguljene i nasjeckane jabuke kuhate u šećernom sirupu (18%), količina invertirane saharoze kreće se od 14 - 19% od ukupne količine. Ako se limunska kiselina doda kod kuhanja jabuka, džemova, kompota, tada se stupanj inverzije saharoze penje na 50%.

Međutim, kuhanje mrkve, repe (s visokim udjelom šećera) nije popraćeno inverzijom šećera sadržanih u njima, budući da je aktivna kiselost ovog povrća vrlo niska (pH 6,3 - 6,7), a jabučna kiselina sadržana u njima ima malu sposobnost inverzije.

Duboka razgradnja šećera opaža se tijekom niza kulinarskih procesa.

Prilikom pripreme i u početnoj fazi pečenja tijesta od kvasca - vrenje.

U procesu zagrijavanja šećera ili šećernog sirupa - karamelizacija.

Tijekom toplinske obrade prehrambenih proizvoda koji sadrže reducirajuće šećere i slobodne aminokiseline - stvaranje melanoidina.

Vrenje

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

Među brojnim procesima koji se odvijaju tijekom fermentacije tijesta glavnu ulogu ima alkoholno vrenje, pri čemu se heksoze razlažu na ugljikov dioksid i etilni alkohol.

C6H12062CO2 + 2C2H5OH

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

Tijekom alkoholnog vrenja u malim količinama nastaju nusproizvodi: jantarna kiselina, fuzelna ulja (mješavina amilnog, izoamilnog, butilnog alkohola i dr.), acetaldehid, glicerin i dr. Najlakše fermentiraju glukoza i fruktoza, više reagira galaktoza. polako. Pentoze ne mogu fermentirati pomoću kvasca.

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

Duboka dezintegracija heksoza također se događa u procesu mliječno-kiselog vrenja koje prati alkohol:

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

Mliječno-kiselo vrenje izazivaju homo- i hetero-fermentativne bakterije mliječne kiseline koje ulaze u tijesto s brašnom.

Homofermentativne bakterije stvaraju mliječnu kiselinu iz heksoza, dok heterofermentativne bakterije dodatno stvaraju octenu kiselinu, etilni alkohol i druge produkte. Takvi se procesi događaju i tijekom pripreme fermentiranih mliječnih proizvoda (zbog laktoze), kvasa, fermentacije povrća i voća.

Neenzematsko posmeđivanje šećernih tvari

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

Produkti neenzimskog posmeđivanja dijele se na produkte koji nastaju zbog prevladavanja procesa karamelizacije i produkte koji nastaju u procesu stvaranja melanoidina.

Zagrijavanje šećera na visoke temperature uzrokuje duboke promjene u njima s pojavom novih proizvoda tamne boje, proces tzv. karamelizacija. Procesi koji se odvijaju u ovom slučaju još nisu dovoljno proučeni; procesi koji se odvijaju ovise i o sastavu šećera i o uvjetima njegovog zagrijavanja.

Kiseline katolički ubrzavaju taj proces. Zagrijavanjem saharoze na temperaturi od 160-185 0 C nastaju monosaharidi glukoza i fruktoza. Najosjetljivija na naknadno zagrijavanje je fruktoza, brzina njezine promjene je 7 puta veća od glukoze. Stoga se daljnjim zagrijavanjem voda odvaja od fruktoze i nastaje fruktozan, a zatim se voda odvaja od glukoze i nastaje anhidrid glukoze 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

S daljnjim povećanjem temperature, oba anhidrida se spajaju u izosaharozan (reverzija)

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

Znanstvenici su dokazali da je saharoza dio svih biljaka, nalazi se u velikim količinama 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 djelovanjem enzima saharoze ili pod djelovanjem kiseline hidrolizira u glukozu (od nje se sastoje svi glavni polisaharidi) i fruktozu (voćni šećer), točnije, molekula saharoze sastoji se od ostataka D-fruktoze i D-glukoze. Glavni i svima dostupan proizvod koji služi kao izvor saharoze je obični šećer.

U kemiji se molekula saharoze piše sljedećom formulom - C 12 H 22 O 11 i izomer je.

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 od disaharida. Kao što se vidi iz saharoza dovodi do stvaranja elemenata kao što su glukoza i fruktoza. Njihove molekularne formule su iste, ali strukturne formule potpuno različite:

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

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

Fizikalna svojstva saharoze

Saharoza je bezbojnog okusa i lako topiva u vodi.
160 °C je temperatura karakteristična za taljenje saharoze.
Karamel je amorfna prozirna masa koja nastaje skrućivanjem rastaljene saharoze.

Kemijska svojstva saharoze

Saharoza nije aldehid.
Saharoza je najvažniji disaharid.
Kada se zagrijava s otopinom amonijaka, Ag 2 O ne daje takozvano "srebrno ogledalo", kao što kada se zagrijava s Cu (OH) 2 ne stvara crveni bakreni oksid.
Ako prokuhate otopinu saharoze s 2-3 kapi sumporne kiseline ili je zatim neutralizirate bilo kojom lužinom, a zatim zagrijete dobivenu otopinu s Cu (OH) 2, tada će se stvoriti crveni talog.

Sastav saharoze

Molekula 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 sljedeći: i, naravno,

Hrana bogata saharozom

Učinak saharoze na ljudski organizam

Saharoza daje ljudskom tijelu energiju potrebnu za njegovo potpuno funkcioniranje. Također poboljšava aktivnost mozga osobe i potiče zaštitne funkcije njegove jetre od učinaka toksičnih tvari. Podržava održavanje života poprečno-prugastih mišića i živčanih stanica. Zato je saharoza jedna od najvažnijih tvari koju sadrže gotovo svi proizvodi ljudske prehrane.

S nedostatkom saharoze kod osobe, opažaju se sljedeća stanja: depresija, razdražljivost, apatija, nedostatak energije, nedostatak snage. Ovo se stanje može stalno pogoršavati ako se sadržaj saharoze u tijelu ne normalizira na vrijeme. Višak saharoze dovodi do sljedećeg: može se razviti karijes, prekomjerna punoća, parodontna bolest, upalne bolesti usne šupljine, kandidijaza i svrbež spolnih organa, a postoji i opasnost od razvoja dijabetesa.

Potreba za saharozom se povećava u slučajevima kada je ljudski mozak preopterećen uslijed snažne aktivnosti i (ili) kada je ljudsko tijelo izloženo teškim toksičnim učincima. Potreba za potrošnjom saharoze oštro je smanjena ako osoba ima dijabetes ili prekomjernu tjelesnu težinu.

Učinak 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 tvari i kako ti elementi utječu na ljudski život.

Fruktoza, vrsta molekule šećera koja se nalazi u svježem voću, daje mu slatkoću. Zbog toga mnogi vjeruju da je fruktoza najzdravija. je prirodna komponenta. Također, fruktoza minimalno utječe na razinu glukoze (jer ima nizak glikemijski indeks).

Sama po sebi, fruktoza je vrlo slatka, međutim, voće poznato čovjeku sadrži relativno male količine. Kao rezultat toga, mala količina šećera ulazi u naše tijelo, koja se vrlo brzo prerađuje. Međutim, ne biste trebali unositi veliku količinu fruktoze u tijelo, jer. njegova pretjerana uporaba može dovesti do takvih posljedica kao što su pretilost, ciroza (ožiljci na jetri), giht i bolesti srca (povišena razina mokraćne kiseline), masna jetra i, naravno, prerano starenje kože, što rezultira borama.

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

Na temelju prethodno predloženog materijala može se zaključiti da je konzumacija razumne količine voća dobra za ljudsko zdravlje, jer ono sadrži minimalnu količinu fruktoze. Koncentriranu fruktozu, s druge strane, treba izbjegavati jer može dovesti do prave bolesti.

Glukoza - baš kao i fruktoza, jedan je od i jest oblik ugljikohidrata - najčešći oblik. iz škroba, brzo podiže razinu šećera u krvi i opskrbljuje naše tijelo energijom na dosta dugo razdoblje.

Dosljedno jedenje visoko prerađene hrane ili jednostavnog škroba poput bijele riže ili bijelog brašna dovest će do značajnog povećanja razine šećera u krvi. A rezultat toga bit će određeni problemi, kao što je smanjenje razine tjelesne obrane, što kao rezultat dovodi do lošeg zacjeljivanja rana, zatajenja bubrega, oštećenja živaca, povećanja lipida u krvi, rizika od bolesti živaca ( periferna), pretilost, kao i pojava srčanog i (ili) moždanog udara.

Umjetni zaslađivači - šteta ili korist

Mnogi ljudi koji se boje konzumirati glukozu ili fruktozu okreću se umjetnim sladilima kao što su aspart ili sukrapoza. Međutim, oni također imaju svoje nedostatke. Budući da su ove tvari umjetne kemijske neurotoksične tvari, zamjene mogu uzrokovati glavobolju, a postoji i veliki rizik od razvoja raka. Stoga ova opcija, kao i prethodne, nije 100%.

Cijeli svijet oko nas utječe na ljudski organizam i nitko se od nas ne može zaštititi od svih bolesti. No, na temelju nekih saznanja možemo kontrolirati procese nastanka određenih tegoba. Isto je i s upotrebom saharoze: ne zanemarujte je, isto kao da je stalno koristite. Treba pronaći "zlatnu" sredinu i držati se najboljih opcija. Opcije u kojima će se vaše tijelo osjećati sjajno i reći vam veliko "hvala"! Stoga odaberite koju vrstu šećera trebate koristiti i blistajte od energije cijeli dan.

Uz pomoć ovog video tutorijala možete samostalno proučavati temu „Oligo- i polisaharidi. Saharoza. hidroliza saharoze. Škrob". Molekule monosaharida ugljikohidrata mogu međusobno djelovati tvoreći lance različitih duljina. U ovoj lekciji ćemo pogledati kako se to događa i kako nastaju oligo- i polisaharidi. Razmotrimo detaljnije najpoznatiji i najčešći disaharid - saharozu. Razmotrimo hidrolizu saharoze. Proučavat ćemo i svojstva škroba, drugog polisaharida.

Ovaj tekst je nelektorirana verzija transkripta, koji će biti naknadno uređen.

Kemija. 10. razred

Lekcija 60 Saharoza.

hidroliza saharoze. Škrob

Zagorsky V.V., Ph.D., prof. Specijalizirani obrazovni i znanstveni centar Moskovskog državnog sveučilišta

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

višestruki dobitnik stipendija "Učitelj Moskve"

17. ožujka 2011

Glumi:

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

Mendeleeva N.A., dr. sc., izv. prof. SOSC MSU

Oligo- i polisaharidi, saharoza, hidroliza saharoze, škrob

Zdravo.

Tema današnje lekcije je "Oligo- i polisaharidi".

Molekule monosaharida ugljikohidrata mogu međusobno djelovati tvoreći lance različitih duljina. Da vidimo kako ide.

Interakcija se odvija mehanizmom stvaranja etera. Poznato je da dvije molekule alkohola, identične ili različite, mogu međusobno djelovati uz oslobađanje molekule vode i stvaranje veze ugljik-kisik, koja se naziva eterska veza. Točno iste veze nastaju između molekula monosaharida.

Na primjer, disaharid, saharoza, lako se formira iz glukoze i fruktoze. Dvije molekule monosaharida glukoze međusobno djeluju u kiseloj sredini, tvoreći 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. Slatki okus, topljivost u vodi, sposobnost davanja karamele.

Zašto nema aldehidne reakcije?

Jer, prvo, glukoza u saharozi je u cikličkom obliku.

Drugo, ovaj ciklički oblik je stabiliziran esterskom vezom između dvije molekule monosaharida, tako da se ne odvijaju nikakve oksidacijske reakcije.

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

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

Škrob je sastavni dio mnogih namirnica. Ima ga u kruhu, krumpiru, svim vrstama žitarica i nizu biljaka.

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

U vodi se škrob ponaša specifično. U hladnoj vodi škrob se praktički ne otapa, a zagrijavanjem i kuhanjem može stvoriti viskoznu otopinu, takozvanu škrobnu pastu.

Razmotrimo ovu reakciju na primjeru dobro poznatog prirodnog objekta - krumpira. Uzimamo krumpir, izrežemo ga i nanesemo uzorak joda na svježi rez krumpira. Vidi se da smećkasta boja joda postupno prelazi u nešto drugačiju boju. U razrijeđenim vodenim otopinama to je plavkasta boja, u prirodnom objektu može biti gotovo crna ili sivo-crna. Ova reakcija je karakteristična za sve prirodne proizvode koji sadrže škrob.

Na temelju te reakcije u kemijskoj se analizi koristi tzv. škrobno-jodni papir koji sadrži kalijev jodid i otopinu škroba.

Danas smo analizirali oligo- i polisaharide. Ovo zaključuje našu lekciju.

Reakcija hidrolize saharoze odvija 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 molarne koncentracije saharoze, njezina će promjena tijekom reakcije biti beznačajna u usporedbi s promjenom koncentracije saharoze. Stoga će brzina reakcije hidrolize saharoze biti proporcionalna praktički samo molarnoj koncentraciji saharoze i kinetička jednadžba reakcije bit će jednadžba reakcije prvog reda.

Označiti:

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

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

Tada je kinetička jednadžba reakcije:

, (125)

gdje k – konstanta brzine reakcije, s -1 ;

t – vrijeme reakcije, s.

Reakcija hidrolize saharoze u vodenoj otopini praktički ne ide. Kataliziraju ga vodikovi ioni dodavanjem otopine jake mineralne kiseline u otopinu saharoze. Reakcija je vrlo prikladna za proučavanje, budući da sama saharoza i proizvodi hidrolize imaju asimetrični ugljikov atom i optički su aktivni. Stoga je lako pratiti tijek ove reakcije pomoću instrumenta - polarimetar(ili saharimetar), čiji se princip temelji na korištenju polarizirane svjetlosti.

1 Polarizacija zračenja

Zračenje valne duljine od 350 do 900 nm (vidljivi dio spektra) naziva se svjetlo.

Kada se svjetlosni val širi, vektor jakosti elektromagnetskog polja obično oscilira u svim mogućim smjerovima okomito na liniju širenja svjetlosnog snopa. Međutim, pod određenim uvjetima, smjerovi tih oscilacija postaju međusobno paralelni - u tom slučaju kažemo da je svjetlost ravno polarizirana. Prema elektromagnetskoj teoriji širenja svjetlosti, magnetska perturbacija nastaje u ravnini polarizacije, a električna pod pravim kutom u odnosu na magnetsku. Da bismo pojednostavili shemu za razmatranje oscilacija u polariziranoj zraki, kombiniramo sve paralelne ravnine u jednu. Ako se snop prirodne (nepolarizirane) svjetlosti propusti kroz kristal islandskog špara u smjeru njegove kristalografske osi, tada se on razdvoji u dva snopa, od kojih oba postaju ravno polarizirana, a njihove su ravnine polarizacije međusobno okomite. Svaka od ovih zraka može se ponovno račvati dok prolazi kroz islandski kristal, i tako dalje.

Pri određivanju indeksa loma ovog kristala proučavali smo prolaz zračenja pobuđenog atoma natrija kroz njega (natrijeva linija D). Za svaku od dvije zrake utvrđeno je da je za jednu od njih (tzv obična greda) indeks loma ima konstantnu vrijednost od 1,658 , i za drugu (zvanu izvanredna greda) indeks loma varira u rasponu od 1,486 do 1,658 ovisno o smjeru u kojem se zraka širi u kristalu.

Obje grede (obična i izvanredna) mogu se odvojiti jedna od druge pomoću Nikole prizme. Ova prizma, skraćeno jednostavno nazvana nikol, izrađuje se na sljedeći način: rombični kristal islandskog špara pili se duž ravnine koja prolazi kroz vrhove njegovih tupih kutova i dijeli kristal na dva simetrična dijela; zatim se plohe poliraju i ponovno lijepe kanadskim balzamom.

Slika 10.1 prikazuje ravninu presjeka kristala ABCD. Ravna crta AO prikazuje smjer optičke osi kristala; Zraka PQ pri ulasku u kristal blizu površine OGLAS prelomljen; ispada da je lomljena zraka nagnuta prema optičkoj osi pod kutom od oko 75 , a izvanredna zraka doživljava manje odstupanja zbog nižeg indeksa loma i prolazi u smjeru PQRS. Budući da obična zraka ima veći indeks loma, ona odstupa u smjeru QX i dočekuje avion AC pod većim kutom od izvanredne zrake.

Slika 10.1 - Shema prolaska svjetlosti kroz Nicolovu prizmu.

Kanadski balzam ima indeks loma koji je između indeksa loma islandskog špara za obične i izvanredne zrake. A budući da se obična zraka susreće s ravninom AC pod kutom koji je veći od graničnog kuta loma, tada doživljava totalnu unutarnju refleksiju i napušta kristal u smjeru XT a zatim ga apsorbira pocrnjeli isječak kristala.

Dakle, nikola dijeli svjetlost koja pada na nju na dva dijela, a svjetlost koja izlazi kroz lice PRIJE KRISTA snop je ravno polariziran. Ako ova zraka padne na drugu nikolu, postavljenu na isti način kao i prva, tada će polarizirana zraka proći kroz nju. Ako se drugi nikol zakrene za 90 , tada se polarizirana svjetlost podvrgava potpunoj unutarnjoj refleksiji i izlazi kroz bočnu plohu; kao rezultat toga, naznačena zraka neće proći kroz drugu nikolu. Kada se druga nikola zakrene za kut manji od 90 , ravna polarizirana zraka se drugom nikolom dijeli na dvije zrake od kojih će samo jedna proći kroz prizmu. Dakle, kada se drugi nikol zakrene u bilo kojem smjeru za 180 , intenzitet svjetlosti koja prolazi kroz ovu prizmu smanjuje se od maksimalne vrijednosti do nule, a zatim ponovno raste od nule do prethodne vrijednosti.

Ako su nikoli ukršteni, odnosno međusobno usmjereni tako da svjetlost ne prolazi kroz drugi nikol, onda kada se između dva nikola unesu određene tvari, dio zračenja prolazi kroz drugi nikol. Tvari koje imaju to svojstvo nazivaju se optički aktivan a za njih se kaže da rotiraju ravninu polarizacije. U takvim slučajevima zove se prvi nikol iz kojeg izlazi polarizirana zraka polarizator, a drugi nicol, koji vam omogućuje da odredite je li svjetlost koja pada na njega polarizirana - analizator.

Kada se optički aktivna tvar unese između prekriženih nikola, svjetlo se može ponovno ugasiti okretanjem analizatora za mali kut. U nekim slučajevima ovo skretanje mora biti napravljeno udesno, au drugim ulijevo. Prema tome, ove rotacije se nazivaju desna ili lijeva rotacija polarizacijske ravnine. Ako se svjetlo ugasi kada se analizator okrene udesno za 15°, tada se isti učinak može uočiti rotiranjem analizatora ulijevo za 165°; međutim, pri određivanju smjera rotacije uvijek se uzima u obzir manji od dvaju kutova rotacije.

Vrijednost kuta zakreta ravnine polarizacije ovisi o prirodi tvari, o debljini sloja koji se uzima, o valnoj duljini primijenjenog svjetla, o temperaturi, au slučaju otopina, dodatno o koncentraciji otopljene tvari i o prirodi otapala.