Гідроліз цукру рівняння. Гідроліз цукрів (кислотний та ферментативний)

Сахароза є дисахарид С 12 Н 22 Про 11 . Це нередукуюча речовина, яка не реагує з фелінговою рідиною. Сахароза гідролізується під впливом ферменту - сахарази (інвертази). Реакція йде з приєднанням води та утворенням молекул глюкози та фруктози, які є цукорами, що редукують, і можуть бути виявлені реакцією з фелінговою рідиною.

З 12 Н 22 О 11 + Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

сахароза глюкоза фруктоза

Найбільш активну сахарозу містять клітини дріжджів, з яких легко отримати. Активність сахарози можна легко контролювати за кількістю продуктів гідролізу, що утворюються за певний час і виявляються за допомогою фелінгової рідини. Визначення ведуть за кількістю гідролізованого розчину, яку потрібно прилити до фелінгової рідини, щоб випав осад закису міді.

Швидкість гідролізу сахарози залежить від зовнішніх умов (температура, каталізатор, реакція середовища).

Обладнання:

пробірки

олівець по склу

мірна піпетка на 1-2 мл

мірний циліндр на 10 мл

баня водяна

термометр лабораторний на інтервал температур 50 – 100 °С

годинник пісочний на 10 хв або будь-який інший годинник.

Хід роботи:

Підготувати таблицю 5 для запису схеми досліду та результатів досліду. Підготувати та підписати три пробірки, налити в них по 10 мл 20% розчину сахарози.

У пробірки з сахарозою налити потрібну кількість води, 0,1 н розчину HCl або 0,1 н розчину NaOH.

Внести в дослідні пробірки необхідну кількість ферменту чи неорганічного каталізатора (соляної кислоти), ретельно перемішати і поставити пробірки на 40-50 хв.

Приготувати три пробірки з розчином фелінгової рідини (ФР): у кожну з трьох пробірок влити по 2 мл ФР і дистильованої води. Після закінчення часу визначити активність сахарази або неорганічного каталізатора наступним чином: у три пробірки з нагрітим до кипіння розчином ФР по черзі прилити по краплях рідину з дослідних розчинів до почервоніння розчину ФР. Кількість крапель дослідного розчину занести до таблиці 5.

Порівняти результати за окремими варіантами досвіду і зробити висновки про вплив умов, що вивчаються, на швидкість гідролізу сахарози.

Таблиця 5.- Вплив різних умов на швидкість реакції

№ п/п	різновид	№ пробірки *	До 10 мл сахарози вносять, мл	каталізатор	Умови досвіду (t ° С, pH)	Кількість крапель випробуваного розчину, що пішло на реакцію з ФЖ
вода	0,1 зв. HCl	0,1 зв. NaOH
	Вплив температури					фермент 1 мл	18-20°С
				фермент 1 мл	40-45 ° С
				фермент 1 мл	100°С
	Вплив температури на неорганічний каталізатор					HCl 2 краплі	18-20°С
				HCl 2 краплі	40-45 ° С
				HCl 2 краплі	100°С
	Вплив pH середовища					фермент 1 мл	40-45°С (pH 4,5)
				фермент 1 мл	40-45°С (pH 6,5)
				фермент 1 мл	40-45°С (pH 7,5)
	Вплив кількості ферменту					фермент 1 мл	40-45 ° С
				фермент 2мл	40-45 ° С
				фермент 4 мл	40-45 ° С

Контрольні питання:

1. Як можна виявити присутність редукуючих цукрів?

2. Що таке ферментативний гідроліз?

3. Які умови впливатимуть на швидкість гідролізу?

4. Кількісне визначення цукрів, що відновлюють.Прискорений метод визначення масової частки загального цукру

Метод заснований на окисленні всіх цукрів сірчанокислим розчином дворомовокислого калію до вуглекислоти і води і колориметрування іона, що утворився Сг +3 , еквівалентного кількості вступив у реакцію цукру.

Обладнання:

баня водяна

папір фільтрувальний лабораторний

ваги лабораторні загального призначення

колби мірні

фотоелектроколориметр

ексікатор

Хід роботи:

Приготування сірчанокислого розчину дворомовокислого калію

49 г дворомовокислого калію розчиняють у 300 см 3 дистильованої води (перший розчин). Окремо до 300 см 3 дистильованої води обережно невеликими порціями при перемішуванні доливають 300 см 3 концентрованої сірчаної кислоти та охолоджують (другий розчин). Спочатку перший, а потім другий розчин обережно переливають у мірну колбу місткістю 1000 см 3 охолоджують до кімнатної температури, доводять об'єм дистильованою водою до мітки, перемішують.

Побудову калібрувального графіка роблять не раніше ніж через добу після приготування реактиву.

Приготування стандартного розчину сахарози

1,0 г сахарози або цукру-рафінаду, попередньо висушених в ексикаторі протягом 3-х діб, зважують з похибкою не більше 0,001 г, розчиняють у дистильованій воді та кількісно переносять у мірну колбу місткістю 250 см 3 . Об'єм розчину доводять до мітки дистильованою водою і ретельно перемішують. Отриманий розчин повинен містити 4 мг сахарози на 1 см 3 . Розчин сахарози готують безпосередньо перед вживанням.

Побудова калібрувального графіка

У п'ять мірних колб місткістю кожна 100 см 3 мірним циліндром вносять по 25 см 3 сірчанокислого розчину дворомовокислого калію, потім піпеткою 2, 4, 6, 8, 10 см 3 стандартного розчину сахарози і по 23, 21, 11, 19, 17 води, щоб об'єм у кожній колбі досяг 50 см 3 . Колби з вмістом поміщають у киплячу водяну баню на 10 хв, охолоджують до кімнатної температури, доводять об'єм дистильованою водою до мітки, ретельно перемішують і вимірюють оптичну густину на фотоелектроколориметрі зі світлофільтром, що має максимум світлопропускання при λ = 630-6 і КФК-2 цьому відповідають червоний світлофільтр та кювета 30 мм).

Оптичну щільність вимірюють у кожному розчині не менше 3 разів і отриманих даних беруть середньоарифметичне значення.

За отриманими даними будують калібрувальний графік, відкладаючи на осі ординат значення оптичної щільності, а осі абсцис - відповідні цим значенням маси сахарози в міліграмах. Калібрувальний графік використовується визначення загального цукру.

Аналіз результатів:

Наважку подрібненого досліджуваного виробу зважують з похибкою не більше 0,001 г з такого розрахунку, щоб 1 см 3 розчину було 0,004 г загального цукру.

Масу навішування (Т) у грамах визначають за формулою:

m= 0.004V/P *100 ,

де 0,004 - оптимальна концентрація редукуючих речовин розчину навішування, г/см 3 ;

V- місткість мірної колби, см 3;

Р -передбачувана масова частка загального цукру у досліджуваному виробі, %.

У мірну колбу місткістю 100 см 3 мірним циліндром вносять 25 см 3 сірчанокислого розчину дворомовокислого калію, 10 см 3 фільтрату досліджуваного розчину і 15 см 3 дистильованої води. Колбу поміщають у киплячу водяну баню на 10 хв, охолоджують до кімнатної температури, доводять об'єм дистильованою водою до мітки, ретельно перемішують та вимірюють оптичну густину. За значенням оптичної щільності та калібрувального графіка знаходять відповідну кількість загального цукру, умовно виражену в сахарозі.

Масову частку загального цукру (X1) у відсотках, виражену в сахарозі, визначають за формулою

X 1 =m 1 VK100/mV 1 1000,

де m - маса навішування виробу, г;

m 1 - маса сахарози, отримана за калібрувальним графіком, мг;

V – місткість мірної колби, см;

V 1 - обсяг досліджуваного розчину, взятий для аналізу, см;

1000 - коефіцієнт перерахунку міліграмів сахарози у грами;

К -поправочний коефіцієнт, що враховує окислення декстринів (для виробів, що містять патоку), визначають табл.6.

Таблиця 6.-Поправочний коефіцієнт, що враховує окислення декстринів

Відношення вмісту патоки до загального цукру.	Поправочний коефіцієнт До
2-5 6-10 11-15 16-20 21-30	0.96 0.94 0.92 0.90 0.88

Масову частку загального цукру (X2) у відсотках у перерахунку на суху речовину визначають за формулою

X 2 = X 1 100/100-W,

де W-масова частка вологи у досліджуваному виробі, %.

За остаточний результат аналізу приймають середньоарифметичне значення результатів двох паралельних визначень, що розбіжності між якими в одній лабораторії не повинні перевищувати за абсолютним значенням 0,5%, а виконаних у різних лабораторіях -1,0%.

Межі значень похибки вимірювання, що допускаються, ±1,0% при довірчій ймовірності Р=0.95.

Результат обчислень заокруглюють до першого десяткового знака.

Сахароза харчових продуктів при виробництві страв та виробів нагрівається при варінні до t 0 С = 102 0 С, а при жарінні до 135 0 С і вище. У присутності кислот, під впливом теплового впливу цукру розкладаються, відбувається їх інверсія , Т. е. Розщеплення на глюкозу та фруктозу.

Суміш глюкози та фруктози називають інвертним цукром. Він має солодший смак, змінює питоме обертання розчину з правого на ліве, оберігає розчини від зацукровування.

Це явище відзначається при тепловій обробці фруктів та ягід у присутності цукру (варіння компотів, джемів, варення), варінні помадки, випіканні яблук, приготуванні фруктово-ягідних напоїв тощо.

Фруктоза інвертного цукру як збільшує його солодощі, а й робить його гігроскопічним цукром.

Підвищена гігроскопічність інвертного цукру та поглинання ним води з довкілля обмежує застосування її (фруктози) у кондитерській промисловості. А для таких виробів як мармелад, деякі види пастили, застосування фруктози та інвертного цукру, навпаки, бажано, тому що ці кондитерські вироби не повинні швидко висихати.

Інверсія сахарози пришвидшується у присутності кислот. У плодах і ягодах містяться в основному лимонна та яблучна кислоти, значно меншою мірою такі кислоти як винна, щавлева, бурштинова, саліцилова.

Лимонна кислота міститься в основному в цитрусових плодах та в ягодах, як у вільному стані, так і у вигляді солей, а яблучна – у насінні та кісточках плодів. Активна кислотність (рН) плодів та ягід від 2,6 до 6.

Ступінь інверсії сахарози залежить від часу і температури її теплової обробки, а також від виду та концентрації кислоти, що міститься в продуктах. З підвищенням температури та збільшенням термінів теплової обробки ступінь гідролізу збільшується. У менш концентрованих по цукру системах, за однакових умов, гідроліз йде краще, ніж більш концентрованих.

Оскільки іон водню виконує функцію каталізатора процесу гідролізу, важливо знати його джерело. Кращі інверсійні здібності мають мінеральні кислоти, особливо соляна. Найбільшу інверсійну здатність серед органічних кислот має щавлева кислота

у 10 разів меншою – лимонна,

у 15 разів – яблучна,

у 17 разів – молочна,

у 35 разів – бурштинова,

у 45 разів – оцтова.

Кількість інвертованої сахарози у продукті залежить від тривалості теплової обробки. Так, якщо варити в цукровому сиропі (18%) очищені та нарізані яблука, кількість інвертованої сахарози коливається від 14 – 19% від загальної кількості. Якщо при варінні яблук, варення, компотів додають лимонну кислоту, то рівень інверсії сахарози підвищується до 50%.

Однак варіння моркви, буряків (з високим вмістом цукрів) не супроводжується інверсією цукрів, що містяться в них, тому що активна кислотність цих овочів дуже мала (рН 6,3 - 6,7), а яблучна кислота, що міститься в них, має невелику інверсійну здатність .

Глибокий розпад цукрів спостерігається під час проведення цілого ряду кулінарних процесів.

При приготуванні та в початковій стадії випікання дріжджового тіста - бродіння.

У процесі нагрівання цукру чи цукрового сиропу - карамелізація.

При тепловій обробці харчових продуктів, що містять редукуючі цукру та вільні амінокислоти - меланоїдиноутворення.

Бродіння

При виробництві дріжджового тіста основну роль відіграє процес бродіння, при якому глибокому розщепленню піддаються моносахариди (глюкоза і фруктоза), що містяться в борошні і тісто, що утворюються в результаті гідролізу сахарози і мальтози.

Серед численних процесів, що протікають при бродінні тіста, основну роль відіграє спиртове бродіння, в результаті якого гексоз розпадаються на вуглекислий газ і етиловий спирт.

З 6 Н 12 Про 6 2СО 2 + 2С 2 Н 5 ВІН

Вуглекислий газ та етиловий спирт є остаточними продуктами хімічних реакцій, кожна з яких протікає під впливом особливого ферменту.

При спиртовому бродінні в незначних кількостях утворюються побічні продукти: бурштинова кислота, сивушні олії (суміш спирту амілового, ізоамілового, бутилового та ін), оцтовий альдегід, гліцерин та ін. Найбільш легко піддається зброджуванню глюкоза і фруктоза, повільніше. Пентози дріжджами не зброджуються.

Дисахариди і мальтозу зброджуються тільки після попереднього гідролізу на їх моносахариди.

Глибокий розпад гексозу відбувається також у процесі молочнокислого бродіння, супутнього спиртового:

З 6 Н 12 Про 6 2СН 3 СНОНСООН (молочна кислота)

Викликається молочнокисле бродіння гомо- і гетероферментативними молочнокислими бактеріями, що потрапляють у тісто з борошном.

Гомоферментативні бактерії утворюються з гексоз молочної кислоти, а гетеро- додатково ще утворюють оцтову кислоту, етиловий спирт та ін. продукти. Такі процеси відбуваються також у процесі приготування кисломолочних продуктів (за рахунок лактози), квасів, заквашування овочів, фруктів.

Неензематичне побуріння цукристих речовин

Серед основних змін цукрів, що відбуваються під дією високих температур, є зміни зовнішнього вигляду, кольору, смаку, запаху та фізико-хімічних показників. Об'єднуючою ознакою серед цих змін є зміна кольору, тому їх називають ще неензиматичним побурінням (або неферментативним покоричневінням).

Продукти неензиматичного побуріння поділяються на продукти, які формуються за рахунок переважання процесу карамелізації, та продукти, що формуються в процесі меланоїдиноутворення.

Нагрівання цукрів до високих температур викликає їх глибокі зміни з появою нових темно-забарвлених продуктів, при цьому процес називається карамелізація.Що відбуваються у своїй процеси ще мало вивчені, що протікають залежать як від складу цукрів, і від умов його нагрівання.

Кислоти католицько прискорюють цей процес. При нагріванні сахарози при температурі 160-185 0 С утворюються моносахариди глюкоза та фруктоза. Найбільш чутлива до подальшого нагрівання фруктозу, швидкість її зміни у 7 разів більша за глюкозу. Тому при подальшому нагріванні від фруктози відщеплюється вода та утворюється фруктозан, а потім від глюкози відщеплюється вода та утворюється ангідрид глюкози глюкозан:

С 12 Н 22 О 11 С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

сахароза глюкоза фруктоза

фруктоза фруктозан

С 6 Н 12 О 6 С 6 Н 10 О 5 (ангідрид)

глюкоза глюкозан

При подальшому підвищенні температури обидва ангідриди з'єднуючись, утворюють ізосахарозан (реверсія)

С 6 Н 10 О 5 + С 6 Н 10 О 5 = С 12 Н 20 О 10

Вченими доведено, що сахароза входить до складу всіх рослин, у великих кількостях вона міститься в таких продуктах споживання, як цукрові буряки та очерет. У харчуванні будь-якої людини роль сахарози досить велика.

Сахароза - це дисахарид (входить до класу олігосахаридів), який під дією ферменту сахарози або під дією кислоти гідролізується на глюкозу (з неї складаються всі основні полісахариди) і фруктозу (плодовий цукор), точніше молекула сахарози складається з залишків D-фруктози та D- глюкози. Основний і доступний всім продукт, який є джерелом сахарози - це звичайний цукор.

У хімії молекула сахарози записується наступною формулою - 12 Н 22 Про 11 і є ізомером.

Гідроліз цукрози

З 12 Н 22 О 11 + Н 2 O → С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

Сахароза є найважливішою з дисахаридів. Як видно з сахарози, призводить до утворення таких елементів, як глюкоза і фруктоза. Молекулярні формули у них однакові, а ось структурні – зовсім різні:

СН 2 (ВІН) -(СНОН) 4 -СОН - глюкоза.

СН 2 - СН - СН - СН -С - СН 2 - фруктоза

Фізичні властивості цукрози

1. Сахароза – це безбарвні на смак, які добре розчиняються у воді.
2. 160 °C – температура, характерна для плавлення сахарози.
3. Карамель – аморфна прозора маса, яка утворюється при застиганні розплавленої сахарози.

Хімічні властивості цукрози

1. Сахароза не є альдегідом.
2. Сахароза – це найважливіший дисахарид.
3. При нагріванні з аміачним розчином Ag 2 O не дає так званого срібного дзеркала, так само, як і при нагріванні з Cu(OH) 2 не утворює оксиду міді червоного кольору.
4. Якщо прокип'ятити розчин сахарози з 2-3 краплями сірчаної або потім нейтралізувати її ж будь-якою лугом, після чого нагріти отриманий розчин з Cu(OH)2, то випаде осад червоного кольору.

Склад сахарози

Молекула сахарози, як відомо, складається із залишків фруктози та глюкози, які тісно з'єднані між собою. З-поміж ізомерів, які мають молекулярну формулу С 12 Н 22 Про 11, виділяють такі: і, звичайно ж,

Продукти харчування, які багаті на сахарозу

Вплив сахарози на організм людини

Сахароза забезпечує організм людини необхідною для її повноцінного функціонування енергією. Також вона покращує мозкову діяльність людини та стимулює захисні функції її печінки від впливу токсичних речовин. Підтримує життєзабезпечення поперечно-смугастої мускулатури та нервових клітин. Саме тому сахароза – це одна з найважливіших речовин, що містяться практично у всіх продуктах споживання людини.

При нестачі сахарози у людини спостерігаються такі стани: депресія, дратівливість, апатія, нестача енергії, нестача сил. Цей стан може постійно погіршуватись, якщо вчасно не нормалізувати вміст сахарози в організмі. Надлишок сахарози призводить до наступного: карієс, зайва повнота, пародонтоз, запальні захворювання ротової порожнини, можливий розвиток кандидозу та сверблячки статевих органів, з'являється ризик розвитку діабету.

Потреба цукрози зростає у випадках, коли мозок людини перевантажений в результаті активної діяльності, і (або) коли організм людини піддається сильному токсичному впливу. Потреба у вживанні сахарози різко знижується в тому випадку, якщо людина хвора на діабет або має зайву вагу.

Вплив фруктози та глюкози на організм людини

Як з'ясувалося раніше, в результаті взаємодії «сахароза – вода» утворюються такі елементи, як фруктоза та глюкоза. Розглянемо основні характеристики цих речовин та те, як ці елементи впливають на життєдіяльність людини.

Фруктоза – один із видів молекул цукру, міститься у свіжих фруктах – надає їм насолоду. Внаслідок цього, багато хто вважає, фруктоза є корисною, т.к. є природним компонентом. Також фруктоза щонайменше впливає і на рівень глюкози (оскільки має низький глікемічний індекс).

Сама по собі фруктоза дуже солодка, однак, відомі людині фрукти містять відносно малу її кількість. Внаслідок цього в наш організм потрапляє невелика кількість цукру, який дуже швидко переробляється. Однак не варто вводити в організм велику кількість фруктози, тому що. надмірне її вживання може призвести до таких наслідків, як ожиріння, цироз (рубцювання печінки), подагра та хвороба серця (підвищується рівень сечової кислоти), ожиріння печінки та, природно, передчасне старіння шкіри, наслідком чого є зморшки.

В результаті досліджень вчені дійшли висновку про те, що фруктоза, на відміну від глюкози, значно швидше акумулює ознаки старіння. Що вже казати про замінники фруктози.

На основі матеріалу, запропонованого раніше, можна зробити висновок про те, що вживання розумної кількості фруктів корисне для здоров'я людини, оскільки вони містять мінімальну кількість фруктози. А от концентрованої фруктози слід уникати, оскільки вона може спричинити реальну хворобу.

Глюкоза - так само, як і фруктоза, є одним з і є формою вуглеводів - найбільш поширеною формою. з крохмалів вона швидко піднімає рівень цукру в крові і забезпечує енергією наш організм на досить тривалий проміжок часу.

Якщо постійно вживати в їжу продукти, які високоперероблені, або ж прості крохмалі, до яких належать білий рис або біле борошно, це призведе до значного підвищення рівня цукру в крові. А результатом цього будуть слугувати певні проблеми, такі як зниження рівня захисних сил організму, що, як наслідок, призводить до поганого загоєння ран, ниркової недостатності, ушкоджень нервів, підвищення рівня ліпідів у крові, виникнення ризику захворювання нервів (периферичний відділ), ожиріння, а також виникнення інфаркту та (або) інсульту.

Штучні підсолоджувачі - шкода чи користь

Багато людей, які бояться вживати глюкозу чи фруктозу, звертаються до штучних підсолоджувачів – аспарту або сукрапозу. Однак вони мають свої недоліки. Через те, що дані речовини - це штучні хімічні нейротоксичні речовини, замінники можуть викликати головний біль, а також виникає великий ризик розвитку захворювання на рак. Тому цей варіант, як і попередні, не є 100%.

Весь навколишній світ впливає на організм людини, і жоден з нас не зможе захистити себе від усіх хвороб. Однак, ґрунтуючись на деяких знаннях, ми можемо контролювати процеси виникнення тих чи інших недуг. Також і з вживанням сахарози: не варто нею нехтувати, так само, як і постійно вживати. Слід знайти "золоту" середину та дотримуватися оптимальних варіантів. Варіантів, при яких ваш організм буде почуватися чудово і скаже вам величезне "дякую"! Тому вибирайте, яким із видів цукру вам варто користуватися та палайте енергією весь день.

За допомогою цього відеоуроку ви зможете самостійно вивчити тему «Оліго- та полісахариди. Сахароза. Гідроліз цукрози. Крохмаль». Молекули вуглеводів моносахаридів здатні взаємодіяти один з одним, утворюючи ланцюги різної довжини. На цьому уроці ми розглянемо, як це відбувається і як утворюються оліго- та полісахариди. Докладніше обговоримо найвідоміший і найпоширеніший дисахарид – про сахарозу. Розглянемо гідроліз цукрози. Також вивчимо властивості крохмалю – ще одного полісахариду.

Даний текст є невідредагованою версією стенограми, яка надалі буде відредагована.

Хімія. 10 клас

Урок 60. Оліго- та полісахариди. Сахароза.

Гідроліз цукрози. Крохмаль

Загорський В.В., д.п.н., проф. Спеціалізованого навчально-наукового центру МДУ

(школа ім. А.Н. Колмогорова при МДУ),

багаторазовий лауреат грантів «Вчитель Москви»

17.03.2011 р.

За участю:

Морозової Н.І., к.х.н., ст. викл. СУНЦ МДУ

Менделєєва Н.А., к.х.н., доц. СУНЦ МДУ

Оліго- та полісахариди, сахароза, гідроліз сахарози, крохмаль

Добрий день.

Тема сьогоднішнього уроку – «Оліго- та полісахариди».

Молекули вуглеводів моносахаридів здатні взаємодіяти один з одним, утворюючи ланцюги різної довжини. Подивимося, як це відбувається.

Взаємодія відбувається за механізмом утворення простих ефірів. Відомо, що дві молекули спирту, однакові або різні, можуть взаємодіяти один з одним з виділенням молекули води та утворенням зв'язку вуглець – кисень, який називається зв'язком у простому ефірі. Такі самі зв'язки виникають між молекулами моносахаридів.

Наприклад, з глюкози та фруктози легко утворюється дисахарид – сахароза. Дві молекули моносахариду глюкози взаємодіють один з одним у кислому середовищі, утворюючи дисахарид – мальтозу. Найвідоміший із дисахаридів і найпоширеніший – це сахароза. До її складу входять два моносахариди: глюкоза у вигляді 6 членного циклу та фруктоза у вигляді 5 членного циклу.

На відміну від складових моносахаридів сахароза не дає характерних реакцій, наприклад, для альдегідів. Всі інші характеристики її типові. Солодкий смак, розчинність у воді, здатність давати карамелі.

А чому немає альдегідної реакції?

Тому що, по-перше, глюкоза в цукрозі знаходиться в циклічній формі.

По-друге, ця циклічна форма стабілізована ефірним зв'язком між двома молекулами моносахаридів, тому реакції окиснення не йдуть.

Тільки одна реакція сахарози не характерна для її моносахаридів. Вочевидь, ця реакція зворотна, тобто. гідроліз дисахариду у кислому середовищі або під дією ферментів з утворенням вихідних моносахаридів – глюкози та фруктози.

Крім дисахарида поширені полісахариди, які нам добре відомі. Це крохмаль та целюлоза. Їх формальний склад однаковий, тобто. це полімери глюкози. Проте, властивості їх значно різняться.

Крохмаль є складовою дуже багатьох харчових продуктів. Він входить до складу хліба, картоплі, різноманітних зернових продуктів та низки рослин.

Молекула крохмалю складається з залишків глюкози. Структурну одиницю однієї ланки можна уявити так: крохмаль, як полісахарид, здатний гідролізуватися з утворенням вихідного моносахарида. Гідроліз йде або в кислому середовищі при нагріванні або під дією ферментів. Продуктом гідролізу є глюкоза.

У воді крохмаль поводиться специфічно. У холодній воді крохмаль практично не розчиняється, а при нагріванні та кип'ятінні здатний утворити в'язкий розчин, так званий крохмальний клейстер.

Розглянемо цю реакцію з прикладу добре відомого природного об'єкта – картоплі. Беремо картоплину, розрізаємо та на свіжий розріз картоплі наносимо малюнок йодом. Видно, що коричневе забарвлення йоду поступово перетворюється на дещо інший колір. У розведених водяних розчинах це синюватий відтінок, на природному об'єкті це може бути майже чорний або сіро-чорний відтінок. Ця реакція й у всіх природних продуктів, містять крохмаль.

На основі цієї реакції в хімічному аналізі використовується так званий йод-крохмальний папір, який містить йодид калію та розчин крохмалю.

Сьогодні ми розібрали оліго- та полісахариди. На цьому наш урок закінчено.

Реакція гідролізу сахарози протікає з утворенням глюкози та фруктози:

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

сахароза глюкоза фруктоза

глюкоза фруктоза

Реакція бімолекулярна. Оскільки молярна концентрація води у водному розчині у багато разів більша ніж сахарози, то її зміна в процесі реакції буде незначною порівняно зі зміною концентрації сахарози. Тому швидкість реакції гідролізу сахарози буде пропорційна практично тільки молярної концентрації сахарози і кінетичним рівнянням реакції рівняння реакції першого порядку.

Позначимо:

a- молярна концентрація сахарози в реагуючій суміші в момент часу t = 0, моль/дм 3;

х– молярна концентрація глюкози або фруктози у наступні моменти часу t, моль/дм 3 .

Тоді кінетичне рівняння реакції:

, (125)

де k - Константа швидкості реакції, з -1;

t – час перебігу реакції, с.

Реакція гідролізу сахарози у водному розчині практично не йде. Її каталізують іонами водню, додаючи розчин сахарози розчин сильної мінеральної кислоти. Реакція дуже зручна для вивчення, оскільки сама сахароза і продукти гідролізу мають асиметричний атом вуглецю і є оптично активними. Тому за ходом цієї реакції легко стежити за допомогою приладу – поляриметра(або сахариметра), принцип роботи якого ґрунтується на застосуванні поляризованого світла.

1 Поляризація випромінювання

Випромінювання, що має довжину хвилі від 350 до 900 нм (видима область спектра) називають світлом.

При поширенні світлової хвилі вектор напруженості електромагнітного поля зазвичай коливається у різних напрямках, перпендикулярним до лінії поширення світлового променя. Однак за певних умов напрями цих коливань стають паралельними один одному – у цьому випадку кажуть, що світло плоско поляризоване. Відповідно до електромагнітної теорії поширення світла магнітне обурення відбувається у площині поляризації, а електричне обурення – під прямим кутом до магнітного. Для спрощення схеми розгляду коливань у поляризованому промені сумісний усі паралельні площини в одну. Якщо промінь природного (неполяризованого) світла пропустити через кристал ісландського шпату за напрямом його кристалографічної осі, він розщеплюється на два променя, причому обидва стають плоско поляризованими, а площини їх поляризації взаємно перпендикулярні. Кожен із цих променів може бути знову роздвоєний при проходженні через кристал ісландського шпату тощо.

При визначенні показника заломлення цього кристала вивчали проходження через нього випромінювання збудженого атома натрію (натрієва лінія D). Для кожного з двох променів було знайдено, що для одного з них (званого звичайним променем) показник заломлення має постійне значення, що дорівнює 1.658 , а для іншого (званого незвичайним променем) показник заломлення змінюється в діапазоні від 1.486 до 1.658 залежно від напрямку, яким промінь поширюється в кристалі.

Обидва промені (звичайний і незвичайний) можна відокремити один від одного за допомогою призми Ніколя. Цю призму, для стислості звану просто миколем, виготовляють наступним чином: ромбічний кристал ісландського шпату розпилюють по площині, що проходить через вершини його тупих кутів і ділить кристал на дві симетричні частини; потім поверхні полірують і склеюють знову в одне ціле за допомогою канадського бальзаму.

На малюнку 10.1 зображено площину перерізу кристала ABCD. Пряма лінія AOпоказує напрямок оптичної осі кристала; промінь PQпри вході в кристал біля поверхні ADзаломлюється; заломлений промінь виявляється нахиленим до оптичної осі під кутом близько 75 , причому незвичайний промінь відчуває менше відхилення внаслідок меншого показника заломлення і проходить у напрямку PQRS. Оскільки звичайний промінь має більший показник заломлення, він відхиляється у напрямку QXі зустрічається з площиною ACпід більшим кутом, ніж незвичайний промінь.

Малюнок 10.1 – Схема проходження світла через призму Ніколя.

Канадський бальзам має показник заломлення, значення якого між показниками заломлення ісландського шпату для звичайного і незвичайного променів. Оскільки звичайний промінь зустрічається з площиною AC під кутом, який більше граничного кута заломлення, то він відчуває повне внутрішнє відображення і виходить із кристала у напрямку XTі потім поглинається зачорненою обоймою кристала.

Таким чином, ніколь поділяє на дві частини світло, що падає на нього, а що вийшов через грань BCпромінь виявляється плоско поляризованим. Якщо цей промінь падає другий ніколь, поставлений як і перший, то поляризований промінь пройде крізь нього. Якщо ж другий ніколь повернутий на 90 , то поляризоване світло зазнає повного внутрішнього відображення і виходить через бічну грань; в результаті вказаний промінь не пройде через другий ніколь. При повороті другого ніколя на кут менший 90  плоско поляризований промінь поділяється другим миколем на два промені, і лише один з них пройде через призму. Таким чином, при повороті другого ніколю в будь-якому напрямку на 180  інтенсивність світла, що пройшло через цю призму, зменшується від максимального значення до нуля, а потім знову зростає від нуля до попереднього значення.

Якщо ніколи перехрещені, тобто вони взаємно орієнтовані так, що через другий ніколь світло не проходить, то при введенні певних речовин між двома миколями частина випромінювання проходить через другий ніколь. Речовини, що мають зазначену властивість, називають оптично активнимиі кажуть, що вони обертають площину поляризації. У подібних випадках перший ніколь, з якого виходить поляризований промінь, називається поляризатором, а другий ніколь, що дозволяє визначити поляризоване світло, що падає на нього – аналізатором.

При введенні між схрещеними миколями оптично активної речовини світло може знову згасати шляхом повороту аналізатора на невеликий кут. В одних випадках цей поворот доводиться робити праворуч, а в інших ліворуч. Відповідно, цим поворотам обертання площини поляризації називають правим чи лівим. Якщо світло згасає при обертанні аналізатора вправо на 15, то той самий ефект може спостерігатися внаслідок обертання аналізатора вліво на 165; однак при визначенні напрямку обертання завжди має бути на увазі менший з двох кутів повороту.

Значення кута обертання поверхні поляризації залежить від природи речовини, від товщини взятого шару, від довжини хвилі застосованого світла, від температури, а у разі розчинів – додатково від концентрації розчиненої речовини і від природи розчинника.