Ćwiczenie 8 TAUSZCZE Cel ćwiczenia: Poznanie wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci tÅ‚uszczów wÅ‚aÅ›ciwych, fosfolipidów oraz niektórych zwiÄ…zków drobnoczÄ…steczkowych rozpuszczalnych w tÅ‚uszczach. Zapoznać siÄ™ korzystajÄ…c z dostÄ™pnych podrÄ™czników i wykÅ‚adów z budowÄ… oraz wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ciami chemicznymi glicerolu, nasyconych i nienasyconych wyższych kwasów tÅ‚uszczowych, mydeÅ‚, detergentów, tÅ‚uszczów wÅ‚aÅ›ciwych, fosfolipidów, cholesterolu, witaminy D3 i A1. I. WÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci glicerolu. 1. Rozpuszczalność glicerolu w wodzie. Wykonanie: Do kilku cm3 wody dodać kilka kropli glicerolu i wstrzÄ…snąć. W odróżnieniu od tÅ‚uszczów, glicerol doskonale rozpuszcza siÄ™ w wodzie. 2. Próba akroleinowa. Podczas ogrzewania glicerolu z KHSO4 dochodzi do odwodnienia czÄ…steczki i powstaje nienasycony aldehyd, akroleina, o przykrym zapachu. Jej obecność można wykazać jednÄ… z prób redukcyjnych. W Å›rodowisku kwaÅ›nym chrom ze stopnia utlenienia (VI) w K2Cr2O7 ulega redukcji do stopnia utlenienia (III). H O H2C OH C ogrzewanie HC OH + 2 H2O H C KHSO4 H C H H2C OH Wykonanie: Do starannie wysuszonej probówki wprowadzić kroplÄ™ glicerolu i okoÅ‚o 1 g wysuszonego wodorosiarczanu potasowego. Podczas ogrzewania probówki wydzielajÄ… siÄ™ pary akroleiny o przykrej i drażniÄ…cej woni. Pary te wprowadzić do wodnego roztworu K2Cr2O7 zakwaszonego kwasem siarkowym zmieszanym z wodÄ… w stosunku 1:3, obserwujÄ…c przejÅ›cie barwy pomaraÅ„czowej w zielonÄ…. II. WÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci kwasów tÅ‚uszczowych. 43 1. Powstawanie mydeÅ‚. Wolne kwasy tÅ‚uszczowe, w odróżnieniu od tÅ‚uszczów, tworzÄ… mydÅ‚a w roztworze wÄ™glanu sodu. Wykonanie: Do probówki dodać 5 cm3 1% roztworu wÄ™glanu sodu i 1 kroplÄ™ kwasu oleinowego. Po energicznym wstrzÄ…Å›niÄ™ciu probówki zaobserwujemy tworzenie siÄ™ emulsji mydÅ‚a. 2. Rozpuszczalność mydeÅ‚. Wykonanie: RozpuÅ›cić kilka pÅ‚atków mydlanych w 10 cm3 wody. Roztwór rozdzielić do czterech probówek. Nierozpuszczalność mydeÅ‚ wapniowych wykazać przez dodanie 1 cm3 roztworu chlorku wapnia, mydeÅ‚ barowych przez dodanie 1 cm3 roztworu chlorku barowego, a mydeÅ‚ oÅ‚owiawych przez dodanie 1 cm3 roztworu octanu oÅ‚owiawego. Po zakwaszeniu roztworu mydÅ‚a 1 M roztworem kwasu siarkowego lub 1 M roztworem kwasu solnego obserwujemy wypadanie nierozpuszczalnych w wodzie wolnych kwasów tÅ‚uszczowych. 3. OddziaÅ‚ywanie wodnego roztworu mydÅ‚a. Wykonanie: RozpuÅ›cić kilka pÅ‚atków mydlanych w 3 cm3 rozcieÅ„czonego alkoholu etylowego, dodać 2 krople roztworu fenoloftaleiny, nastÄ™pnie rozcieÅ„czyć stopniowo wodÄ…. W miarÄ™ dodawania wody roztwór barwi siÄ™ na czerwono. 4. PrzyÅ‚Ä…czenie chlorowca do nienasyconych kwasów tÅ‚uszczowych. Brom, a także inne chlorowce, Å‚atwo ulegajÄ… przyÅ‚Ä…czeniu w miejscu podwójnego wiÄ…zania. W wyniku reakcji żółtopomaraÅ„czowy roztwór bromu traci barwÄ™ przechodzÄ…c w bezbarwny, organiczny zwiÄ…zek. H H H H CH2 C C CH2 Br2 + CH2 C C CH2 Br Br Wykonanie: RozpuÅ›cić 3 krople kwasu oleinowego w bezwodnym alkoholu etylowym i dodawać kroplami wodÄ™ bromowÄ…. Roztwór odbarwia siÄ™. 5. Utlenianie nienasyconych kwasów tÅ‚uszczowych. Nienasycone kwasy tÅ‚uszczowe Å‚atwo ulegajÄ… utlenieniu pod wpÅ‚ywem tlenu z utleniaczy, a także, chociaż znacznie wolniej, pod wpÅ‚ywem tlenu atmosferycznego. Z czÄ…steczki kwasu tÅ‚uszczowego powstajÄ… dwie czÄ…steczki aldehydu. 44 H H H H O2 R1 CH2 C C CH2 R2 R1 CH2 C C CH2 R2 + O O H H R1 CH2 C C CH2 R2 + O O Reakcja ta zachodzi podczas jeÅ‚czenia tÅ‚uszczów, a gromadzÄ…ce siÄ™ aldehydy nadajÄ… im przykry smak i zapach. Wykonanie: RozpuÅ›cić kilka kropli kwasu oleinowego w 5 cm3 1% wÄ™glanu sodowego. Dodawać kroplami nadmanganian potasu; nastÄ™puje jego odbarwienie. III. TÅ‚uszcze wÅ‚aÅ›ciwe 1. Rozpuszczalność tÅ‚uszczu. TÅ‚uszcze posiadajÄ… dÅ‚ugie hydrofobowe reszty kwasów tÅ‚uszczowych, dlatego rozpuszczajÄ… siÄ™ dobrze w rozpuszczalnikach apolarnych takich jak chloroform, aceton, benzen; nie rozpuszczajÄ… siÄ™ natomiast w rozpuszczalnikach polarnych. Wykonanie: a) Do kilku kropli oliwy dodać 3 cm3 wody i wstrzÄ…snąć. Tworzy siÄ™ nietrwaÅ‚a emulsja tÅ‚uszczu w wodzie, która po pewnym czasie rozdziela siÄ™ na dwie warstwy. b) Do kilku kropli oliwy dodać 2 cm3 chloroformu. TÅ‚uszcz ulega caÅ‚kowitemu rozpuszczeniu. 2. Emulgowanie tÅ‚uszczu. Zarówno mydÅ‚a rozpuszczalne jak i detergenty obniżajÄ… napiÄ™cie powierzchniowe dziÄ™ki czemu doprowadzajÄ… do rozbicia tÅ‚uszczu na drobne kuleczki. AaÅ„cuchy hydrofobowe mydeÅ‚ lub detergentu rozpuszczajÄ… siÄ™ w tÅ‚uszczu, natomiast grupy hydrofilowe sÄ… skierowane na zewnÄ…trz i otaczajÄ… siÄ™ pÅ‚aszczem wodnym. W ten sposób powstaje trwaÅ‚a emulsja tÅ‚uszczu. Wykonanie: Do trzech probówek dodać po 5 cm3 H2O, do czwartej 5 cm3 1% wÄ™glanu sodu. NastÄ™pnie do pierwszej probówki dodać 3 krople roztworu mydÅ‚a, do drugiej 3 krople rozcieÅ„czonego detergentu. Do każdej z probówek dodać po jednej kropli oliwy. Po energicznym wstrzÄ…Å›niÄ™ciu w pierwszych dwóch probówkach powstaje trwaÅ‚a emulsja. 3. Powstawanie mydeÅ‚. Ogrzewanie tÅ‚uszczu w Å›rodowisku alkalicznym doprowadza do jego hydrolizy. W wyniku tej reakcji powstajÄ… gliceryna i sole kwasów tÅ‚uszczowych zwane mydÅ‚ami. 45 Wykonanie: Do kilku kropli oliwy dodać 3-4 cm3 alkoholowego 10% roztworu wodorotlenku potasowego. W celu zhydrolizowania mieszaninÄ™ ogrzewać parÄ™ minut we wrzÄ…cej Å‚azni wodnej. Dodać 10 cm3 wody i wstrzÄ…snąć. Pienienie Å›wiadczy o obecnoÅ›ci mydeÅ‚, tzn. soli wyższych kwasów tÅ‚uszczowych. IV. Fosfolipidy. 1. Otrzymywanie lecytyny z żółtka jaja. Lecytyny, a także inne fosfolipidy, rozpuszczajÄ… siÄ™ dobrze w mieszaninie chloroformu z metanolem zmieszanych w stosunku 2:1. TÄ™ wÅ‚aÅ›ciwość wykorzystuje siÄ™ do ekstrakcji lecytyn z żółtka jaja. Wykonanie: 2-3 g suszonego żółtka jaja kurzego rozcierać w mozdzierzu przez 2-3 minuty z 10 cm3 rozpuszczalnika skÅ‚adajÄ…cego siÄ™ z chloroformu i metanolu zmieszanych w stosunku 2:1. Ekstrakt przesÄ…czyć do parowniczki. PrzesÄ…cz odparować w Å‚azni z wrzÄ…cÄ… wodÄ… do zaniku woni rozpuszczalników. Ciemnobrunatna oleista masa po ochÅ‚odzeniu przyjmuje konsystencjÄ™ wazeliny. Otrzymana lecytyna jest zanieczyszczona głównie barwnikami karotenowymi. 2. WÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci lecytyny. Wykonanie: Do dwóch probówek dać niewielkÄ… ilość lecytyny. JednÄ… wstrzÄ…snąć z wodÄ… po lekkim podgrzaniu. Tworzy siÄ™ mÄ™tna koloidalna zawiesina. W drugiej probówce lecytynÄ™ rozpuÅ›cić w 1 cm3 chloroformu, ewentualnie lekko jÄ… podgrzewajÄ…c. Po dodaniu 2 cm3 acetonu wytrÄ…ca siÄ™ osad lecytyny. Lecytyna bowiem jest trudno rozpuszczalna w acetonie. 3. SkÅ‚ad chemiczny lecytyny. a) Wykazanie obecnoÅ›ci glicerolu Wykonanie: Wykonać próbÄ™ akroleinowÄ… z maÅ‚Ä… iloÅ›ciÄ… lecytyny. b) Wykazanie obecnoÅ›ci kwasów tÅ‚uszczowych Wykonanie: NiewielkÄ… ilość lecytyny umieÅ›cić w probówce i dodać 3-4 cm3 alkoholowego 10% roztworu wodorotlenku potasowego. Ogrzać w Å‚azni z wrzÄ…cÄ… wodÄ…, dodać na stÄ™pnie 10 cm3 wody i wstrzÄ…snąć. Pienienie Å›wiadczy o obecnoÅ›ci mydeÅ‚ (soli wyż- szych kwasów tÅ‚uszczowych). 46 c) Wykazanie obecnoÅ›ci choliny W Å›rodowisku silnie zasadowym dochodzi do hydrolizy wiÄ…zania estrowego po- miÄ™dzy cholinÄ… i kwasem fosforowym lecytyny. Uwolniona cholina ulega nastÄ™pnie rozkÅ‚adowi do glikolu etylenowego i trójmetyloaminy. Wykonanie: NiewielkÄ… ilość lecytyny ogrzewać w zlewce z 5 cm3 10% wodorotlenku potasowego w ciÄ…gu 5 minut. Wydziela siÄ™ charakterystyczna woÅ„ Å›ledzi pochodzÄ…ca od powstaÅ‚ej trójmetyloaminy. d) Wykazanie obecnoÅ›ci fosforu W celu wykrycia fosforu spala siÄ™ badany zwiÄ…zek organiczny w mieszaninie utleniajÄ…cej zÅ‚ożonej z azotanu potasu i wÄ™glanu sodowego. Z wÄ™gla i wodoru powstajÄ… odpowiednio CO2 i H2O, natomiast fosfor w postaci fosforanów znajdzie siÄ™ w popiele. Po rozpuszczeniu popioÅ‚u w kwasie azotowym jon fosforanowy można wykryć w reakcji z molibdenianem amonowym. Na2HPO4 + 12(NH4)2MoO4 + 23HNO3 (NH4)3P(Mo3O10)4“! + + 21NH4NO3 + 2NaNO3 + 12H2O Wykonanie: NiewielkÄ… ilość lecytyny rozetrzeć w miseczce porcelanowej z okoÅ‚o piÄ™ciokrotnÄ… iloÅ›ciÄ… wÄ™glanu sodu i azotanu potasu. DokÅ‚adnie wymieszać, przesypać do czystej probówki. NastÄ™pnie stopić w miseczce porcelanowej dużą szczyptÄ™ azotanu potasowego, po czym wsypać przygotowanÄ… poprzednio mieszaninÄ™. Ogrzewać aż do caÅ‚kowitego znikniÄ™cia wÄ™gla, który wydzieliÅ‚ siÄ™ podczas spalania. OchÅ‚odzić parowniczkÄ™ i rozpuÅ›cić pozostaÅ‚ość w rozcieÅ„czonym kwasie azotowym (zmieszanym z wodÄ… w stosunku 1:4), przesÄ…czyć i do części przesÄ…czu dodać roztworu molibdenianu amonowego. Po ogrzaniu wystÄ™puje żółte zabarwienie pochodzÄ…ce od fosforomolibdenianu amonu, który po ochÅ‚odzeniu roztworu strÄ…ca siÄ™ w postaci krystalicznego osadu. V. WÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci drobnoczÄ…steczkowych zwiÄ…zków rozpuszczalnych w tÅ‚uszczach. 1. WÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci cholesterolu. Steroidy zawierajÄ…ce podwójne wiÄ…zania dajÄ… barwne produkty w obecnoÅ›ci mocnych kwasów o dotychczas niewyjaÅ›nionej strukturze. a) Reakcja Liebermanna - Burcharda Wykonanie: Do suchej probówki dodać 1 cm3 0,2% chloroformowego roztworu cholesterolu i 10 kropli bezwodnika kwasu octowego. Wymieszać zawartość probówki i dodać 2 krople stężonego kwasu siarkowego. Roztwór zabarwi siÄ™ na czerwono, nastÄ™pnie przyjmuje barwÄ™ niebieskÄ…, a w koÅ„cu zielonÄ…. 47 b) Reakcja Salkowskiego Wykonanie: Do suchej probówki dodać okoÅ‚o 1 cm3 0,2% chloroformowego roztworu cholesterolu i podwarstwić stężonym kwasem siarkowym (okoÅ‚o 1 cm3). Warstwa chloroformowego roztworu cholesterolu zabarwi siÄ™ na czerwono. 2. Wykazanie obecnoÅ›ci witaminy A1 (retinolu) i D3 (cholekalcyferolu) w roztworze. Wykonanie: Do suchej probówki dodać okoÅ‚o 1 cm3 nasyconego chloroformowego roztworu chlorku antymonawego (SbCl3) i 2 krople chloroformowego roztworu witamin A1 + D3. Powstaje niebieskie zabarwienie (Å›wiadczÄ…ce o obecnoÅ›ci retinolu), które po Å‚agodnym ogrzaniu probówki przechodzi w fioletowoczerwone (zależne od obecnoÅ›ci cholekalcy- ferolu). VI. Zadania. 1. Obliczyć liczbÄ™ zmydlania tÅ‚uszczu, jeżeli Å›rednia masa molowa zawartych w nim triacylogliceroli wynosi 840. 2. Ile wiÄ…zaÅ„ podwójnych zawiera 1mol triacyloglicerolu, jeżeli 0,25 mmola tego zwiÄ…zku przyÅ‚Ä…czyÅ‚o 127 mg jodu? 3. Liczba zmydlania pewnego tÅ‚uszczu wynosi 200. Oblicz Å›redniÄ… masÄ™ molowÄ… zawartych w nim triacylogliceroli ( m.mol. KOH = 56 g/mol). 48 ODPOWIEDZI DO ZADAC 1. 200 2. dwa 3. 840 g/mol 49