11. Cukry i lipidy

Katedra i Zakład Chemii Medycznej Ćwiczenie 11: Cukry i lipidy I.

Właściwości redukcyjne sacharydów

1. Próba Fehlinga Wykonanie: Do jednej probówki wlać około 1 cm3 roztworu glukozy, do drugiej roztworu fruktozy, do trzeciej roztworu maltozy, a następnie do każdej dodać 1 cm3 odczynnika Fehlinga I i 1 cm3 odczynnika Fehlinga II. Po wymieszaniu roztworów probówki wstawić do łaźni wodnej i ogrzewać do wrzenia. Wytrąca się czerwony osad tlenku miedzi(I) (Cu2O). Interpretacja: Monosacharydy (aldozy, ketozy) posiadają właściwości redukcyjne - dają pozytywny wyniki reakcji Fehlinga. Reagentami w tej reakcji są: odczynnik Fehlinga I (CuSO4) i odczynnik Fehlinga II (alkaliczny roztwór winianu sodowo-potasowego). Aldozy ulegają tej reakcji ze względu na obecność grupy -CHO, natomiast ketozy w środowisku alkalicznym ulegają izomeryzacji do odpowiedniej aldozy. Właściwości redukcyjne wykazują także disacharydy, które posiadają wolną, niezablokowaną grupę -OH przy węglu glikozydowym (półacetalowym). 2. Próba Benedicta Wykonanie: Do czterech probówek wlać po 2 cm3 odczynnika Benedicta i dodać kolejno po 0,5 cm3 roztworów glukozy, fruktozy, maltozy i sacharozy. Probówki wstawić do wrzącej łaźni wodnej. Czerwony lub pomarańczowy osad tlenku miedzi(I) świadczy o właściwościach redukujących cukru. Tylko w przypadku sacharozy reakcja nie zajdzie. Interpretacja: Odczynnik Benedicta zawiera węglan miedzi(II) w roztworze cytrynianu sodu. Cukier o właściwościach redukujących redukuje Cu2+ do Cu+. Reakcja ta należy do najbardziej czułych prób na właściwości redukcyjne cukrów. 3. Próba &ylandera Wykonanie: Do probówki wlać ok. 2 cm3 roztworu cukru redukującego (np. glukoza, fruktoza, maltoza, laktoza) i 1 3 cm odczynnika Nylandera, a następnie ogrzewać na łaźni wodnej przez ok. 10 min. Po ogrzaniu roztwór zmienia barwę przez żółto-brązową do czarnej. Interpretacja: Odczynnik Nylandera zawiera zasadowy azotan(V) bizmutu(III). W reakcji tej Bi3+ ulega redukcji do metalicznego Bi, który wytrąca się w postaci czarnego osadu. 4. Próba Barfoeda (odróżnianie monosacharydów od disacharydów redukujących) Wykonanie: Do kolejnych trzech probówek wlać po 1 cm3 glukozy, laktozy i maltozy, a następnie po 0,5 cm3 odczynnika Barfoeda i ogrzewać ok. 3 min. we wrzącej łaźni wodnej. W probówce zawierającej glukozę wytrąca się ceglasty osad Cu2O. Interpretacja: Odczynnik Barfoeda zawiera octan miedzi(II) w kwasie mlekowym. W reakcji tej tylko glukoza redukuje jony Cu2+ do Cu+. Disacharydy po dłuższym ogrzewaniu (powyżej 15 min.), gdy ulegną hydrolizie do monosacharydów, mogą dać wynik dodatni.

Reakcje barwne 1. Próba Molischa Wykonanie: Do probówki zawierającej 1 cm3 roztworu monozy dodać 2 krople świeżo przygotowanego alkoholowego roztworu α-naftolu (odczynnika Molischa). Następnie po wymieszaniu ostrożnie podwarstwić próbę 1-2 cm3 stężonego H2SO4. Na granicy faz pojawiają się charakterystyczne barwne pierścienie.

1

Katedra i Zakład Chemii Medycznej Interpretacja: Odczynnik Molischa jest to alkoholowy roztwór α-naftolu. Odwodnione monozy pod wpływem H2SO4 dają furfuralowe pochodne cukrów, które w reakcji z α-naftolem tworzą barwne połączenia zaliczane do barwników triarylometanowych. Dodatni wynik tej reakcji mogą dawać także inne związki niecukrowe, jak np. aldehydy, kwasy organiczne, aceton. 2. Próba Seliwanowa (odróżnianie aldoz od ketoz) Wykonanie: Przygotować dwie probówki a następnie do jednej dodać 1 cm3 roztworu glukozy, do drugiej 1 cm3 fruktozy. Do każdej dodać 1 cm3 odczynnika Seliwanowa. Probówki umieścić w łaźni wodnej i ogrzewać do wrzenia. W probówce zawierającej ketozę pojawia się charakterystyczna łososiowo-różowa barwa. Interpretacja: Odczynnikiem w tej reakcji jest roztwór rezorcyny (1,3-dihydroksybenzen) w stężonym HCl. W środowisku stężonego HCl ketoheksozy ulegają odwodnieniu o wiele łatwiej niż aldoheksozy. Powstały 5-hydroksymetylofurfural tworzy z rezorcyną kompleks o czerwono-wiśniowej barwie. 3. Odróżnianie pentoz od heksoz (próba Biala) Wykonanie: Przygotować dwie probówki, do jednej wlać 1 cm3 roztworu arabinozy, do drugiej glukozy. Do każdej probówki dodać 1 cm3 odczynnika orcynolowego (odczynnika Biala). Po wymieszaniu ogrzać probówki we wrzącej łaźni wodnej. Produkty odwodnienia pentoz tworzą w tych warunkach kompleksy o barwie zielonej, zaś w przypadku heksoz tworzą się połączenia o barwie żółtej. Interpretacja: Odczynnik Biala jest roztworem orcyny w stężonym kwasie solnym z dodatkiem FeCl3. W wysokiej temperaturze pod wpływem odczynnika Biala pentozy przechodzą w furfural, natomiast heksozy w 5hydroksymetylofurfural. 4. Próba Moore′′a (odróżnianie cukrów redukujących od nieredukujących) Wykonanie: Do czterech probówek wlać kolejno po 1 cm3 glukozy, maltozy, sacharozy i skrobi, a następnie po 1cm3 20% roztworu KOH i wstawić na 2 min. do wrzącej łaźni wodnej. W probówkach, gdzie były cukry redukujące, roztwór przybiera zabarwienie brunatno-czerwone, przy czym może wydzielać się zapach przypalonego cukru (karmelu). Interpretacja: Stężone zasady powodują przemieszczanie się wiązania enolowego w inne pozycje łańcucha węglowego. Wiązanie to może ulegać rozerwaniu, więc z cukrów mogą powstawać różne pochodne ulegające polimeryzacji (powstawanie ciał żywicowatych). Roztwór cukru, początkowo bezbarwny, przybiera zabarwienie żółte, a nawet brunatno-czerwone. Cukry nieredukujące, takie jak sacharoza i skrobia, reakcji tej nie ulegają. 5. Próba jodowa z odczynnikiem Lugola (wykrywanie skrobi) Wykonanie: Do probówki wlać 1 cm3 roztworu skrobi, 1 kroplę odczynnika Lugola i wymieszać. Pojawienie się ciemnoniebieskiej barwy jest dowodem obecności skrobi. Interpretacja: Odczynnik Lugola zawiera jod w roztworze KI. Na skutek wbudowania się cząsteczek jodu w spiralne łańcuchy amylozy skrobia tworzy barwny kompleks. 6. Hydroliza skrobi Wykonanie: Przygotować dwa rzędy probówek po 5 w każdym. Do probówek w pierwszym rzędzie wlać po 0,5 cm3 1-molowego roztworu NaOH, a do drugiego rzędu po 2 krople odczynnika Lugola. Do zlewki odmierzyć 80 cm3 1% kleiku skrobiowego i 20 cm3 1-molowego H2SO4. Po wymieszaniu pobrać po 1 cm3 i wlać do pierwszej probówki z pierwszego i z drugiego rzędu. Następnie kleik w zlewce doprowadzić do wrzenia. Od momentu wrzenia co 5 min. pobierać (ostrożnie) 2 cm3 gorącej mieszaniny i rozlewać po 1 cm3 do 2

Katedra i Zakład Chemii Medycznej kolejnych probówek obu rzędów. Po zakończonej hydrolizie do probówek w pierwszym rzędzie (z roztworem NaOH) dodać odczynnika Benedicta. W pierwszym rzędzie w miarę ogrzewania obserwujemy coraz wyraźniejszą redukcję jonów Cu2+ (ceglasty osad Cu2O), natomiast w drugim - na początku ciemnoniebieskie zabarwienie przechodzi przez fiołkowe aż zanika. Interpretacja: Pod wpływem rozcieńczonych kwasów i temperatury skrobia ulega hydrolizie. W zależności od czasu trwania początkowo następuje hydroliza do dekstryn, następnie do maltozy, a końcowym produktem jest glukoza. Charakterystyczną właściwością skrobi jest jej barwna reakcja z odczynnikiem Lugola (ciemnoniebieska). W miarę postępu hydrolizy barwa próby jodowej przechodzi w fiołkowo-niebieską (amylodekstryny), brunatno-czerwoną (erytrodekstryny), jasnożółtą aż do zaniku reakcji z jodem. Schemat różnicowania cukrów Próba Molischa

I. Rozpuszczalne w wodzie monosacharydy, oligosacharydy

odczynnik Benedicta

redukujące (+)

nieredukujące (-)

odczynnik Barfoeda

disacharydy (-)

odczynnik Seliwanowa

monosacharydy (+)

sacharoza (+)

trehaloza (-)

odczynnik Biala

heksozy barwa żółta

pentozy barwa zielona Próba Molischa

II. Nierozpuszczalne w wodzie

polisacharydy

próba jodowa

skrobia barwa niebieska

glikogen

celuloza, pektyny, inulina mannany, gumy barwa czerwona bezbarwne 3

Katedra i Zakład Chemii Medycznej

II.

Lipidy

1. Rozpuszczalność tłuszczów Wykonanie: Przygotować cztery probówki i do każdej dać po 3-4 krople oleju. Następnie dodać do I probówki 2 cm3 wody, do II – 2 cm3 detergentu, do III – 2 cm3 etanolu, a do IV – 2 cm3 chloroformu. Probówki wstrząsać przez kilka minut, a następnie wstawić do statywu i obserwować rozpuszczalność tłuszczu. Interpretacja: Tłuszcze nie rozpuszczają się w wodzie (probówka I), ulegają emulgacji przy zmniejszonym napięciu powierzchniowym przez detergent (probówka II), w etanolu rozpuszczają się słabo (probówka III), natomiast bardzo dobrze rozpuszczają się w chloroformie (probówka IV). 2. Próba akroleinowa na wykrywanie glicerolu Wykonanie: Do suchej probówki dać 2-3 krople oleju (lub glicerolu), a następnie około 1 g KHSO4 i ogrzewać we wrzącej łaźni wodnej. Wydzielają się dymy o drażniącej woni. U wylotu probówki umieścić pasek bibuły zwilżony amoniakalnym roztworem AgNO3 (odczynnik Tollensa). Obserwować zmianę barwy bibuły. Interpretacja: Glicerol jako składnik tłuszczu pod wpływem ogrzewania z wodorosiarczanem potasu traci 2 cząsteczki wody i tworzy aldehyd akrylowy (akroleina), drażniący błony śluzowe. Akroleina, jako aldehyd, ma właściwości redukujące. Pary akroleiny redukują jony Ag+ do Ag0, obecne w bibule zwilżonej odczynnikiem Tollensa.

3. Redukcja nadmanganianu potasu (wykrywanie nienasyconych kwasów tłuszczowych) Wykonanie: W probówce rozpuścić 5 kropli oleju w 5 cm3 1% roztworu Na2CO3. Próbę lekko ogrzać i dodać 1-2 krople 1% roztworu nadmanganianu potasu. Obserwować reakcję. Interpretacja: W oleju roślinnym występuje przewaga kwasów tłuszczowych nienasyconych o jednym lub kilku wiązaniach podwójnych. Wiązania te łatwo ulegają utlenieniu, np. pod wpływem KMnO4. Nadmanganian odbarwia się, ponieważ Mn+7 redukuje się do Mn+4, a fioletowa barwa KMnO4 zanika. 4. Próba Salkowskiego (wykrywanie cholesterolu) Wykonanie: Do suchej probówki wlać 1 cm3 chloroformowego roztworu cholesterolu, a następnie 0,5 cm3 stężonego kwasu siarkowego. Próba zabarwia się na czerwono. Interpretacja: Pod wpływem stężonego kwasu siarkowego dochodzi do odciągnięcia cząsteczek wody i powstaje kwas disulfonowy bicholestadienu (z 2 cząsteczek cholesterolu), który ma barwę czerwoną. 5. Próba Liebermanna-Burcharda (wykrywanie cholesterolu) Wykonanie: Do suchej probówki wlać 1 cm3 chloroformowego roztworu cholesterolu i 10 kropli bezwodnika octowego oraz 1-2 krople stężonego kwasu siarkowego. Próba zabarwia się na zielono. Interpretacja: W obecności bezwodnika kwasu octowego i stężonego kwasu siarkowego z cholesterolu powstaje kwas monosulfonowy bicholestadienu, powodujący zielone zabarwienie próby.

4

Katedra i Zakład Chemii Medycznej 6. Enzymatyczne trawienie tłuszczów lipazą trzustkową Wykonanie: Do 2 probówek wlać po 2 cm3 wyciągu z trzustki. Zawartość pierwszej probówki (próba kontrolna) przegotować. Następnie do obu probówek dodać po 4 cm3 mleka, po 1 kropli fenoloftaleiny i kroplami 1% Na2CO3 do uzyskania barwy różowej. Obie probówki wstawić na około 1 godzinę do łaźni wodnej o temperaturze 37°C. Obserwować odbarwienie próby. Interpretacja: W reakcji tej mleko jest substratem dla lipazy, gdyż zawiera dobrze zemulgowany tłuszcz. Węglan sodu alkalizuje środowisko do optimum działania lipazy (pH 8-9). W miarę działania lipazy (inkubacja) odszczepiają się wolne kwasy tłuszczowe zakwaszające środowisko, co wykazuje odbarwienie wskaźnika (fenoloftaleina).

5