Påvisning af carbohydrater

Transkript

1 Påvisning af carbohydrater Kapitel 6: Alt det søde - carbonylforbindelser og spejlbilledeisomeri Problemstilling Stort set alt, hvad vi spiser og drikker, indeholder sukker eller kulhydrater. Kemikerne kalder dem carbohydrater. I forsøget undersøges hvidvin, mælk, Coca-Cola, Coca-Cola Light, Faxe Kondi, Sprite eller kommerciel sportsdrik for carbohydrater. Vælg mindst to af ovenstående produkter og påvis, om de indeholder carbohydrater. I bekræftende fald hvilke? Analysemetoden er baseret på to prøver og en glucose-test. De tjekkes på opløsninger, der indeholder carbohydrater efter eget valg, inden undersøgelsen af drikkevarer. I skal afgøre, om det er muligt at skelne aldohexoser fra ketohexoser og monosaccharider fra disaccharider ved denne analysemetode. Teori Carbohydrater inddeles i mono-, di- og polysaccharider. I vandig opløsning findes monosacchariderne hovedsageligt på ringform, nemlig som α- og β-former. De indstiller sig i ligevægt med en kædeform, der enten optræder som et aldehyd, dvs. som aldose, eller som en keton, dvs. som ketose. Disacchariders molekyler består af to ringe. I vandig opløsning indstiller nogle disaccharider sig i ligevægt med en struktur, hvor den ene ring har åbnet sig og dannet et aldehyd. Polysaccharider, fx stivelse og pectin, omtales ikke i denne vejledning. Fehlings prøve er en test for carbohydrater, der kan reducere kobber(ii) til kobber(i) i basisk opløsning. Sådanne sukkerarter kaldes reducerende carbohydrater. Fehlings væske indeholder kobber(ii)ioner, der er bundet komplekst til tartrat. Herved undgås udfældning af tungtopløseligt kobber(ii)hydroxid. To tartrationer bindes til en kobber(ii)ion i komplekset. Reagensets kraftige blå farve skyldes dette tartratkompleks. Aldehyder, R CHO, reducerer Cu 2+ i Fehlings væske til rødt kobber(i)oxid, Cu 2 O R CHO(aq) + 2 Cu 2+ (aq) + 5 OH (aq) R COO (aq) + 2 Cu 2 O(s) + 3 H 2 O(l) blå opløsning orangerødt bundfald kend kemien 2 påvisning af carbohydrater 1/5

2 Fehlings væske er imidlertid ikke kun et reagens for aldehyder. Det giver også positiv reaktion med α-hydroxyketoner, der delvist omdannes til aldehyder i basisk væske. Ved en α-hydroxyketon menes en keton med en hydroxygruppe på nabo-c-atomet til carbonylgruppen. Seliwanoffs væske eller benzen-1,3-diol-reagens anvendes til at skelne aldoser fra ketoser, både som monosaccharider og i disaccharider. Reagenset indeholder phenolen benzen-1,3-diol (eller resorcinol) opløst i saltsyre. Opvarmes en ketose i dette reagens, dannes en kirsebærrød forbindelse i løbet af et par minutter. Under sure betingelser afgiver fructose nemlig tre molekyler vand og danner en ringformet forbindelse. Ved kondensation med benzen-1,3-diol dannes et rødt farvestof. 5-hydroxymethyl-furfural Aldoser giver negativ reaktion, men vil efter nogen tid afgive vand og danne samme ringforbindelse. Seliwanoffs prøve er altså baseret på forskellen i den hastighed, hvormed ketoser og aldoser afgiver vand. Glucose-test udføres med en reagensstrimmel, (»Clinistix«, Bayer), der er beregnet til påvisning af glucose i ca. 0,1 % opløsning, fx i urin. På strimlen sidder to enzymer, der reagerer specifikt med glucose og giver violet farvereaktion. Forarbejde 1. Forklar, at Fehlings prøve er positiv for fructose, der er en ketohexose. 2. Find på nettet en strukturformel for tartratkomplekset i Fehlings væske. 3. Tjek reaktionsskemaet for fructoses omdannelse til den cykliske forbindelse 5-hydroxymethyl-furfural ved at skrive det med molekylformler. 4. Tegn strukturformler for α-glucose, β-fructose, sucrose og lactose (mælkesukker). 5. Strimlen til glucose-test indeholder et enzym, der katalyserer oxidationen af glucose på aldoform til gluconsyre og hydrogenperoxid. Denne reaktion følges op af en farvereaktion med hydrogenperoxid. Tegn strukturformlerne for gluconsyre og hydrogenperoxid. 6. Undersøg, hvilke R- og S-sætninger der gælder for de kemikalier, I skal arbejde med. Clinistix i anvendelse. kend kemien 2 påvisning af carbohydrater 2/5

3 Udførelse A. Fremstilling af fire sukkeropløsninger Overfør ca. 1 g carbohydrat til et bægerglas og tilsæt 50 ml vand. Rør rundt og opløs sukkeret. Mærk glassene med bogstaverne: G (glucose), F (fructose), S (sucrose) og L (lactose). Opløsning X med ukendt carbohydrat udleveres af læreren. Fehlings prøve Fremstil en portion Fehlings væske til alle forsøgene ved at blande lige store volumener Fehling I med Fehling II i et reagensglas, så det er 2/3 fyldt. Mærk reagensglassene og kolberne med bogstaver. Hæld sukkeropløsningerne i hvert sit glas, så væskestanden er ca. 1 cm fra bunden. Tilsæt samme volumen Fehlings væske som volumen sukkeropløsning og omryst. Anbring glassene i vandbad ved 90 C. Vandet må ikke overstige denne temperatur og begynde at koge. Iagttag ændringer i glassene, og noter observationerne i tabel 1. Vask og skyl glassene grundigt. Evt. fastsiddende kobber(i)oxid eller kobberspejl fjernes med fortyndet salpetersyre og skylles med demineraliseret vand. Seliwanoffs prøve I de rengjorte glas hældes sukkeropløsninger ligesom før. Dertil sættes samme volumen Seliwanoffs væske. Glassene anbringes i 90 C varmt vandbad. Noter ændringerne efter to minutter. Så snart der ses positiv reaktion, fjernes glasset fra vandbadet. Efter 5 minutter fjernes de sidste glas (står opløsningerne i længere tid i vandbadet, vil også aldoserne reagere positivt pga. omdannelse til ketoser). Noter observationerne i tabel 1. Vask og skyl glassene. Glucose-test Strimlen holdes 10 sekunder i opløsningen, der skal undersøges. Strimlen rystes fri for væskedråber og farven sammenlignes med skalaen på beholderen med stix ene. Noter observationerne i tabellen. B. Isolering af sukker fra mælk Skummetmælk indeholder 4,8 % lactose (mælkesukker), ca. 0,1 % fedtstof og 3,5 % protein. I 100 ml bægerglas hældes 25 ml skummetmælk og 25 ml demineraliseret vand. Blandingen opvarmes 2 minutter ved 40 C. Apparatur Hvert hold varmeplade med vandbad (90 C) og stativ til reagensglas i vandbadet målepipetter, engangspipetter, mindst 6 3,5 ml bægerglas, ml måleglas, 25 ml tuschmarker termometer fire spatler Forsøg med mælk: måleglas, 25 ml konisk kolbe, 100 ml tragt filterpapir Kemikalier glucose fructose sucrose lactose hvidvin skummetmælk Coca-Cola Coca-Cola Light Fakse Kondi Sprite sportsdrik Fehling I Fehling II Seliwanoffs væske glucose-stix opløsning X Forsøg med mælk: 1 m ethansyre 1 m natriumcarbonat Sikkerhed kend kemien 2 påvisning af carbohydrater 3/5

4 Fra engangspipette tilsættes 1 m ethansyre under omrøring. Proteinet casein koagulerer. Tilsætningen stoppes, når der ikke udfældes mere protein. Der omrøres, indtil proteinet har samlet sig til en større klump omkring glasspatelen. Opløsningen neutraliseres eller gøres basisk med 10 ml 1 m natriumcarbonat. Opløsningen filtreres ned i en konisk kolbe, filtratet anvendes til undersøgelse med Fehlings og Seliwanoffs væske og med stix. Efterbehandling 1. Kommenter resultaterne. 2. Afgør, om resultaterne stemmer overens med teorien, således at I ved de anførte analysemetoder kan skelne aldohexoser fra ketohexoser og monosaccharider fra disaccharider. 3. Stemmer resultaterne på drikkevarerne overens med varedeklarationerne? 4. Hvilken slags sukker blev påvist i opløsning X? kend kemien 2 påvisning af carbohydrater 4/5

5 Tabel 1 Iagttagelser Stof Test Fehling Seliwanoff Glucose-test/ stix Kommentar Glucose Fructose Sucrose Lactose Hvidvin X (ukendt) Skummetmælk kend kemien 2 påvisning af carbohydrater 5/5