LABORATORIUM Z BIOCHEMII

SPRAWOZDANIE

ĆWICZENIE nr 3

TEMAT: SACHARYDY

WYDZIAŁ: BIOTECHNOLOGII I NAUK O ŻYWIENIU CZŁOWIEKA

KIERUNEK: BIOTECHNOLOGIA

ROK AKADEMICKI: 2008/2009

DATA WYKONANIA ĆWICZENIA : 17.03.09

DZIEŃ TYGODNIA : Wtorek

GODZINA : 12.15 - 16.00

SKŁAD GRUPY

IMIĘ I NAZWISKO	NUMER ALBUMU
Tomasz Pietrzak Waldemar Guzek Michał Orzechowski	144576 144515

OCENA ZE SPRAWOZDANIA …………………

UWAGI PROWADZĄCEGO: …………………………………………….…..………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

1. Cel ćwiczenia

• Powtórzenie wiadomości dotyczących cukrów

• Metody wykrywania cukrów, analiza i wykazanie ich niektórych właściwości za pomocą metod laboratoryjnych.

• Wstęp teoretyczny

Cukry to związki organiczne które ulęgają podziałom pod wieloma względami.

Podstawowy podział cukrów :

• Proste ( monosacharydy)

• Złożone ( disacharydy i polisacharydy)

Monosacharydy, pod względem chemicznym, są alkoholami wielowodorotlenowymi z grupą aldehydową (aldozy) lub ketonową ( ketozy).

W zależności od liczby węgli w łańcuchu wyróżnia się : triozy (3 atomy węgla), tetrozy (4 atomy węgla), pentozy (5 atomów węgla), heksozy (6 atomów węgla) i heptozy

(7 atomów węgla).

Monosacharydy tworzą pierścienie heterocykliczne, pochodne furanu ( pięcioczłonowe) lub piranu ( sześcioczłonowe).

Przykład dla glukozy :




Ważnym aspektem powstania formy cyklicznej jest powstanie w cząsteczce dodatkowego asymetrycznego atomu węgla, a tym samym podwojenie liczby izomerów

(anomer α i anomer β).

Disacharydy to cukry utworzone poprzez połączenie dwóch monosacharydów wiązaniem glikozydowym.

Podstawowe disacharydy to :

1. maltoza ( 4-o-α-D-glukopiranozylo-α-D-glukopiranoza )

2. celobioza ( 4-o-β-D-glukopiranozylo-β-D-glukopiranoza )

3. laktoza ( 4-o-β-D-galaktopiranozylo-α-D-glukopiranoza )

4. sacharoza ( β-D-fruktofuranozylo-α-D-glukopiranozyd )

5. trehaloza ( α-D-glukopiranozylo-α-D-glukopiranozyd )

Właściwości disacharydów zależą od sposobu powiązania monosacharydów.

Polisacharydy to produkty kondensacji dużej ilości monosacharydów połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi.

Polisacharydy dzielimy na :

• homoglikany - polisacharydy zbudowane z tych samych monosacharydów ( na przykład skrobia, celuloza)

• heteroglikany - polisacharydy zbudowane z różnych monosacharydów ( na przykład hemiceluloza, mukopolisacharydy).

Cukry mają wiele charakterystycznych właściwości, które spełnia albo grupa sacharydów albo pojedynczy przedstawiciel. W dalszej części sprawozdanie niektóre właściwości cukrów zostały bardziej szczegółowo opisane.

3. Część doświadczalna

3.1. Działanie kwasów na sacharydy

Monosacharydy ogrzewane stężonymi kwasami ulęgają odwodnieniu.




Związki te kondensuja z różnymi fenolami ( na przykład z α - naftolem lub z tymolem) dając barwne połaczenia.

Czym cukier składa się z większej ilości monosacharydów tym wolniej ulega reakcji z kwasem.

1. Odczyn Molischa z α - naftolem

Sposób wykonania :

Do 1 cm³ roztworu glukozy dodać 2 krople roztworu α - naftolu i wymieszać. Następnie po ściance przechylonej probówki wlać ostrożnie 1 cm³ stężonego kwasu siarkowego.

Obserwacje :

Otrzymaliśmy produkt z widocznym podziałem na fazy. Górna faza była mętno - mleczna a dolna o zabawieniu zielonym. Na granicy faz pojawił się bordowo - fioletowy pierścień.

Wnioski :

Pojawienie się charakterystycznego bordowo-fioletowego pierścienia na granicy faz otrzymanego produktu świadczy o obecności sacharydów w badanym roztworze.

2. Próba z tymolem

Sposób wykonania :

Do 1 cm³ roztworu glukozy dodać 4 krople 3 % roztworu tymolu i 2 cm³ stężonego HCl. Następnie wstawić do łaźni wodnej na około 5 minut.

Obserwacje :

Przed włożeniem do łaźni nie zaobserwowano jakichkolwiek zmian.

Po ogrzaniu w łaźni produkt zabarwił się na malinowo - czerwono.

Wnioski :

Pojawienie się charakterystycznego malinowo - czerwonego zabarwienia świadczy o obecności sacharydów w badanym roztworze.

3. Wykrywanie ketoz. Próba Seliwanowa.

Sposób wykonania :

Do 4 probówek wlać po 1 cm³ roztworów glukozy, fruktozy, maltozy, sacharozy. Następnie dodać do każdej probówki po 2 cm³ roztworu HCl (rozcieńczonego 1:1) i kroplę 2 % roztworu rezorcyny. Wstawić na kilka minut do wrzącej łaźni wodnej.

Obserwacje :

Po ogrzewaniu przez niecała minutę w probówce z fruktozą i sacharozą pojawiło się czerwono - łososiowe zabarwienie ( bardzo intensywne).

Po ogrzewaniu kilku minutowym roztwory w pozostałych probówkach zabarwiły się na jasny łososiowy kolor.

Wnioski :

• Intensywna czerwono - łososiowa barwa produktu po krótkim ogrzewaniu świadczy o występowaniu w roztworze ketoz.

• Wynik dodani próby w probówce z fruktozą i sacharozą dowodzi, że fruktoza jest ketozą, a sacharoza jako disacharyd jest zbudowana z przynajmniej jednej ketozy.

1. Wykrywanie pentoz. Reakcja Biala.

Sposób wykonania :

Do trzech probówek wlać po 0,5 cm³ roztworów arabinozy, glukozy i fruktozy. Następnie dodać do każdej probówki po 2 cm³ 0,2 % roztworu orcyny i kroplę 1 % roztworu FeCl₃ . Wstawić na kilka minut do wrzącej łaźni wodnej.

Obserwacje :

• Dla arabinozy : Produkt o barwie ciemno zielono - niebieskim (morskim)

• Dla glukozy : Produkt o barwie żółto - zielonej.

• Dla fruktozy : Produkt o barwie brązowej.

Wnioski :

• Jedynie ciemna zielono - niebieska (morska) barwa produktu świadczy o występowaniu w roztworze pentoz.

• Dodani wynik próby dowodzi, że arabinoza jest pentozą.

1. Właściwości redukujące sacharydów. Próba Fehlinga.

Cukier wykazuje właściwości redukujące gdy posiada grupę aldehydowa lub ketonową. Gdy sacharyd jest w formie pierścieniowej jest redukcyjny gdy nie ma zablokowanej grupy karbonylowej na przykład wiązaniem glikozydowym ( jak w przypadku niektórych disacharydów).

Sposób wykonania :

Do pięciu probówek wlać po 1 cm³ roztworów Fehlinga I i Fehlinga II. Następnie dodać po 1 cm³ roztworów : glukozy, fruktozy, maltozy, sacharozy i wody. Wstawić na kilka minut do wrzącej łaźni wodnej.

Obserwacje :

• Dla glukozy : Po ogrzaniu wytracił się czerwony osad.

• Dla fruktozy : Po ogrzaniu wytracił się czerwony osad.

• Dla maltozy : Po ogrzaniu wytracił się czerwony osad.

• Dla sacharozy : Nie zaobserwowano wytrącenia się osadu.

• Dla wody : Nie zaobserwowano wytrącenia się osadu.

Wnioski :

• Wytrącenie czerwonego osadu świadczy o występowaniu w roztworze cukrów redukujących.

• Pozytywny wynik próby dowodzi, że glukoza, fruktoza i maltoza są cukrami redukującymi.

• Maltoza powstaje w wyniku wiązania glikozydowego tylko jednego anomerycznego węgla w przeciwieństwie do sacharozy której połączenie glikozydowe blokuje obydwa anomeryczne atomy węgla.

1. Wpływ zasad na sacharydy. Próba Moore'a.

Sposób wykonania :

Do 5 probówek wlać po 1 cm³ 10% NaOH. Następnie dodać po 1 cm³ roztworów : glukozy, sacharozy, maltozy, skrobi i wody. Wstawić na kilka minut do wrzącej łaźni wodnej.

Obserwacje :

• Dla glukozy : Produkt o barwie jasno - karmelowej.

• Dla sacharozy : Nie zaobserwowano ściemnienia produktu.

• Dla maltozy : Produkt o barwie jasno - karmelowej.

• Dla skrobi : Produkt o barwie bardzo jasno - łososiowej.

• Dla wody : Nie zaobserwowano ściemnienia produktu.

Wnioski :

• Ciemnienie roztworu po ogrzaniu świadczy o występowaniu w roztworze cukrów redukujących.

• Pozytywny wynik próby, ściemnienie produktu, dowodzi, że glukoza i maltoza są cukrami redukującymi.

• W probówce w której znajdowała się skrobia roztwór po ogrzaniu lekko ściemniał co mogło być wynikiem zbyt długiego ogrzewania, gdyż skrobia jako polisacharyd nie posiada właściwości redukujących.

1. Disacharydy. Rozróżnienie monosacharydów od disacharydów. Próba Barfoeda.

Sposób wykonania :

Do dwóch próbówek wlać po 5 cm³ odczynnika Barfoeda, następnie dodać po 1 cm³ roztworów : glukozy i maltozy. Wstawić na kilkanaście minut do wrzącej łaźni wodnej.

Obserwacje :

W probówce z glukozą podczas ogrzewania po niecałych 3 minutach wytrącił się czerwony osad.

W probówce z maltozą osad wytrącił się znacznie później.

Wnioski :

• Wykonane doświadczenie dowodzi, że disacharydy mają mniejsze właściwości redukujące od monosacharydów.

1. Polisacharydy

1. Reakcja skrobi z jodem.

A)

Sposób wykonania :

Do 2 cm³ roztworu koloidalnego skrobi dodać kroplę J₂ w KJ.

Następnie próbkę ogrzać, a później oziębić.

Obserwacje :

• Po dodaniu kropli J₂ w KJ roztwór zabarwił się na intensywny niebieski kolor.

• Po grzaniu zabarwienie znikło.

• Gdy ochłodziliśmy probówkę barwa powróciła.

Wnioski :

• Jod cząsteczkowy łączy się ze skrobia dzięki amylozie, która dzięki swej budowie heliksu więzi go wewnątrz sacharydu.

• Po ogrzaniu barwa zanika co świadczy o zniszczeniu bądź wystarczającym zniekształceniu łańcucha cukru i poprzez to uwolnieniu jodu.

• Powrót barwy po obniżeniu temperatury świadczy o tym, że zmiana struktury amylozy była odwracalna i po powrocie do swej pierwotnej postaci znów wiązała jod wewnątrz swego łańcucha.

B)

Sposób wykonania :

Do 2 cm³ roztworu koloidalnego skrobi dodać kilka kropli 1 M NaOH i krople J₂ w KJ. Następnie próbę zakwasić rozcieńczonym kwasem solnym.

Obserwacje :

• Po dodaniu kropli J₂ w KJ roztwór zabarwiał się na kilka sekund na intensywny niebieski po czym barwa znikała, a roztwór powracał do swojej poprzedniej postaci.

• Po zakwaszeniu środowiska barwa intensywnie niebieska ustaliła się i już nie zanikała.

Wnioski :

W środowisku zasadowym zabarwienie nie utrzymuje się długo ponieważ NaOH łączy się z cząsteczkowym jodem.

J₂ + 2 NaOH → NaJO + NaJ + H₂O

Po dodaniu kwasy zobojętniliśmy środowisko co wpłynęło na uwolnienie cząsteczkowego jodu niezbędnego do uzyskania połączenia ze skrobią i utworzenia ich barwnego produktu.

NaJO+ NaJ + 2HCl → 2NaCl + J₂ + H₂O

1. Odróżnienie bibuły od papieru gazetowego.

Sposób wykonania :

Kawałki papieru gazetowego i bibuły zwilżyć kroplą 2 % roztworu floroglucyny i kroplą stężonego HCl.

Obserwacje :

• Dla papieru : Na powierzchni papieru pojawiła się ciemno-fioletowa plama

• Dla bibuły : Na powierzchni bibuły nie zaobserwowaliśmy zmian.

Wnioski :

Doświadczenie to nazywane jest również próbą Tollensa która ma za zadanie wykrywanie pentoz.

Na papierze pojawiła się ciemno - fioletowa plama co dowodzi, że zawiera on hemicelulozę, która oprócz heksoz ( jak w przypadku celulozy zawartej w bibule) składa się również z pentoz.

3.Podsumowanie

Cukry dzielimy na cukry proste (monosacharydy) i złożone.

Monosacharydy dzielimy pod wieloma względami - pod względem liczby węgli wchodzących w skład cukru czy pod względem grupy karbonylowej ( czy mamy do czynienia z aldoza czy ketozą).

Cukry złożone składają się z odpowiedniej ilości i rodzaju monosacharydów połączonych wiązaniem glikozydwym.

Disacharydy są zbudowane z dwóch różnych bądź jednakowych cukrów prostych. Polisacharydy składają się z dużej liczby tych samych monosacharydów (homoglikany) lub różnych (heteroglikany).

Dzięki tak dużej ilości podziałów cukrów jesteśmy w stanie metodami laboratoryjnymi określić z jakim cukrem mamy do czynienia lub z jaką ich grypą.

Odczyn Molischa z α - naftolem oraz próba z tymolem są odpowiedzialne za wykrycie dowolnego cukru w badanym roztworze.

Metody mniej ogólne takie jak próba Barfoeda, reakcja Biala czy Seliwanowa określają nam do jakiej grupy należy wykryty metodą ogólną cukier. Odpowiednio według wyżej wymieniony metod czy jest cukrem prostym czy złożonym, czy jest pentozą, czy jest aldozą czy ketozą.

Niektóre cukry maja właściwości redukujące. Niezbędna jest do tego wolna grupa ketonowa lub aldehydowa lub, w przypadku struktury zamkniętej, gdy połączenie glikozydowe nie blokuje wszystkich anomerycznych atomów węgla.

Aby zbadać właściwości redukujące danego cukru wystarczy poddać go próbie Fehlinga czy Moonre'a .

---