Задание 16. Свойства моносахаридов и дисахаридов. Ферментативный гидролиз сахарозы

Оборудование и реактивы. Корнеплод моркови, дрожжи прессованные, реактив Феллинга, 1% р-р сахарозы, воронки, колбы, термостойкие пробирки, мерные цилиндры на 10 мл, водяная баня, горелка, фарфоровая ступка с пестиком, фильтровальная бумага, пипетки, терка.

Моносахариды – глюкоза и фруктоза, содержащие альдегидную и кетонную группу, восстанавливают феллингову жидкость. Последняя представляет собой смесь щелочного раствора сегнетовой соли и сернокислой меди. При этом сахара окисляются в кислоты, а окись меди восстанавливается до закиси меди. При образовании полисахаридов молекулы моносахаридов теряют альдегидную и кетонную группы, поэтому полисахариды не восстанавливают феллингову жидкость, приобретают способность к ее восстановлению только после гидролиза. Так, сахароза после гидролиза дает молекулы глюкозы и фруктозы, способные восстанавливать феллингову жидкость.

C H O + H O C H O + C H O

Глюкоза Фруктоза

Структурно это будет выглядеть следующим образом:

При смешивании раствора сернокислой меди со щелочным раствором сегнетовой соли на первом этапе реакции сернокислая медь реагирует со щелочью, в результате чего получается гидроокись меди и сернокислый натрий:

CuSO₄ + 2NaOH Cu(OH)₂ + Na₂SO₄.

На втором этапе реакции гидроокись меди взаимодействует с сегнетовой солью и в результате образуется комплексное соединение – алкоголят сегнетовой соли:

Комплексная соль окиси меди в отсутствие углеводов не выпадает в осадок, а остается в растворе в виде комплексного иона. Если же в этот раствор ввести моносахара, окись меди восстанавливается в осадок красно-бурого цвета. Глюкоза при этом окисляется до глюконовой кислоты, а в растворе остается свободная сегнетовая соль:

Ход работы

1.Очищенный и вымытый корнеплод моркови натереть на терке, полученную мезгу – 3-5 г – перенести в термостойкую колбу, добавить 3-5 мл дистиллированной воды, прокипятить и профильтровать через бумажный фильтр. В пробирку налить 1-2 мл полученного фильтрата, прибавить равный объем жидкости Феллинга и нагреть до кипения. В том случае, если в исследуемом объекте содержатся глюкоза и фруктоза – восстанавливающие сахара, то образуется красный осадок закиси меди.

Проделать подобную реакцию с сахарозой и объяснить причину отрицательной реакции по Феллингу.

2.1-2 г пресованных дрожжей тщательно растереть в фарфоровой ступке с 2-3 мл дистиллированной воды. Добавить 3-5 мл воды, нагретой до 40, и растирать еще 1-2 мин. Все содержимое фарфоровой ступки перенести на складчатый фильтр. Полученный прозрачный фильтрат дрожжей содержит фермент инвертазу, в присутствии которого сахароза расщепляется на глюкозу и фруктозу:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

В 3 пробирки налить по 5 мл 1% раствора сахарозы:

• первая – контроль,

• вторая – прибавить 1 мл дрожжевого фильтрата c инвертазой,

• третья – прибавить 1 мл дрожжевого фильтрата, предварительно прокипяченного в течение 1 мин.

Все три пробирки поместить на водяную баню при температуре 40С на 15-20 мин. Провести реакцию на наличие восстанавливающих сахаров при помощи жидкости Феллинга. Сделать вывод о наличии восстанавливающих сахаров – глюкозы и фруктозы и объяснить, почему в первой и третьей пробирках не наблюдается образования осадка закиси меди.

Задание 17. Цветные реакции на полисахариды.

Оборудование и реактивы: 1%-ный раствор крахмала, концентрированная HCl, раствор Люголя, 10%-ный раствор NaOH, 40%-ный раствор NaOH, реактив Фелинга, 72%-ный раствор H₂ SO₄ , 1%-ный раствор H₂ SO₄ , этанол, пробирки, пипетки.

Характерная реакция на крахмал – появление синего окрашивания от раствора йода. Эта окраска зависит от строения полисахарида: образуется комплексное соединение с йодом т адсорбция йода на поверхности ветвистых молекул. При нагревании крахмала с концентрированной соляной кислотой, он расщепляется с образованием декстринов. Они различаются между собой молекулярной массой и характером окраски при действии на них раствора йода.

Схема кислотного гидролиза крахмала: амилодекстрины – сине-фиолетовое окрашивание, эритродекстрины – красно-бурое окрашивание, ахродекстрины – светло-коричневое окрашивание, мальтодекстрины –нет окрашивания.

Клетчатка не растворима в воде и в подавляющем большинстве агентов. Устойчивость клетчатки к действию растворителей объясняется тем, что её длинные нитевидные молекулы, взаимодействуя друг с другом, образуют прочные мицеллы.

Ход работы:

1. В пробирку наливают 2-3 мл раствора крахмала, приливают 1 каплю раствора Люголя. Жидкость окрашивается в синий цвет. Содержимое пробирки делят на три части: к первой приливают 1-2 мл 10%-ного раствора NaOH, ко второй 2-3 мл этилового спирта, третью – нагревают. Во всех случаях окраска исчезает. В третьей пробе окраска вновь появляется при охлаждении, что свидетельствует о том, что пробу с йодом необходимо проводить только с холодным раствором крахмала. Благодаря непрочности адсорбционного комплекса йода с крахмалом, эта реакция чувствительна к присутствию спирта, к нагреванию и действию едких щелочей, с которыми йод образует гипоиодиты.

2. В пробирку наливают 3 –5 мл раствора крахмала и несколько капель концентрированной HCl. Тщательно перемешивают и кипятят на открытом огне. Через 1-2 мин после начала кипения берут пробу на реакцию с йодом: несколько капель раствора берут пипеткой и выливают в пробирку, в которую налито 5-6 мл дистиллированной воды, затем приливают 1-2 капли раствора Люголя. Пробирку с раствором крахмала кипятят ещё 1-2 мин и снова проводят пробу с йодом. Такую операцию проводят до образования отрицательной реакции с йодом - полного расщепления крахмала до глюкозы.

3. В пробирку берут кусочек ваты, заливают его 72%-ным раствором серной кислоты (3:1). После полного растворения раствор разводят водой раз в 10-15 и кипятят. После окончания гидролиза раствор нейтрализуют 40%-ным раствором щёлочи до явно выраженной щелочной реакции (по лакмусовой бумаге) и по каплям добавляют раствор сернокислой меди. При нагревании получается жёлтый осадок гидрооксида меди или красный осадок оксида меди, что доказывает наличие редуцирующих углеводов, в частности, глюкозы.

Проделать предложенные реакции и записать выводы.