Ć

wiczenie 10

Cukry zło

ż

one

Wyci

ą

g z kart charakterystyki substancji niebezpiecznych

-

odczynnik Benedicta – T+

-

kwas siarkowy – C

-

kwas solny – C

Cz

ą

steczki cukrów zło

ż

onych s

ą

budowane z 2 lub wi

ę

cej cz

ą

steczek monosacharydów poł

ą

czonych

wi

ą

zaniami glikozydowymi. W zale

ż

no

ś

ci od ilo

ś

ci buduj

ą

cych je jednostek cukrowych mówi si

ę

o: oligosacharydach – zbudowane z 2-10 monosacharydów (po

ś

ród nich wyró

ż

nia si

ę

disacharydy –

zbudowane z dwóch monosacharydów) oraz polisacharydach – zbudowane z ponad 10 monosacharydów.
Cz

ą

steczki polisacharydów mog

ą

by

ć

proste lub rozgał

ę

zione. Poszczególne jednostki cukrowe poł

ą

czone

s

ą

w ła

ń

cuchu głównym wi

ą

zaniami typu

α

(1-4)- lub

β

(1-4)-glikozydowego a rozgał

ę

zienia powstaj

ą

przez

tworzenie wi

ą

za

ń

α

(1-6)-glikozydowych. Podczas hydrolizy wielocukry rozpadaj

ą

si

ę

na prostsze jednostki

cukrowe np. dekstryny (rozpad skrobi) lub celobioz

ę

(hydroliza celulozy) a ostatecznie na cukry proste.

Literatura:
„Biochemia” J. Berg, J. Tymoczko, L. Stryer, PWN, 2005
„Biochemia Harpera” R.K. Murray i in., Wydanictwo Lekarskie PZWL, 2006

Di- i polisacharydy - analiza jako

ś

ciowa

1. Odczyn Benedicta

W odczynie Benedicta redukcji ulegaj

ą

jony miedzi z Cu

2+

do Cu

+

. Odczynnik Benedicta zawiera CuSO

4

,

cytrynian trisodowy i NaCO

3

. Cytrynian zapobiega wytr

ą

caniu si

ę

osadu Cu(OH)

2

, co mo

ż

e mie

ć

miejsce

przy małym st

ęż

eniu cukru. Zalkalizowanie za pomoc

ą

Na

2

CO

3

, a nie za pomoc

ą

NaOH powoduje,

ż

e

reakcja przebiega w pH nieco ni

ż

szym ni

ż

w próbie Fehlinga, w zwi

ą

zku z tym jony Cu

2+

nie s

ą

w tych

warunkach redukowane przez szereg zwi

ą

zków daj

ą

cych dodatni odczyn Fehlinga (kreatynina, kwas

moczowy). Reakcja Benedicta jest wi

ę

c bardziej specyficzna dla cukrów ni

ż

odczyn Fehlinga.

odczynniki: 0,5% glukoza, 0,5% maltoza, 0,5% laktoza, 0,5% sacharoza, odczynnik Benedicta.
sprz

ę

t

: 4 probówki szklane długie, ła

ź

nia wodna, worteks, stoper, pipety automatyczne

wykonanie

: do czterech probówek odpipetowa

ć

po 1 ml odczynnika Benedicta. Do ka

ż

dej z nich

doda

ć

po kilka kropli odpowiedniego roztworu cukru, wymiesza

ć

i wstawi

ć

do wrz

ą

cej ła

ź

ni

wodnej na 3 min. Po ozi

ę

bieniu wytr

ą

ca si

ę

pomara

ń

czowoczerwony osad Cu

2

O.

2. Hydroliza sacharozy

Sacharoza jest disacharydem składa si

ę

z cz

ą

steczki

α

-glukopiranozy i cz

ą

steczki

β

-fruktofuranozy. Pod

wpływem kationów H

+

i podwy

ż

szonej temperatury sacharoza rozpada si

ę

na monosacharydy (glukoz

ę

i fruktoz

ę

)

odczynniki

: 0,5% sacharoza, 2 M HCl, 2 M NaOH

sprz

ę

t

: 3 probówki szklane długie, ła

ź

nia wodna, worteks, stoper, pipety automatyczne

wykonanie

: w probówce umie

ś

ci

ć

2 ml roztworu sacharozy, doda

ć

0,6 ml 2M roztworu HCl,

wstawi

ć

do wrz

ą

cej ła

ź

ni wodnej na 10 min. Po ochłodzeniu zoboj

ę

tni

ć

dodaj

ą

c 0,8 ml 2 M

roztworu NaOH.
Na zoboj

ę

tnionym hydrolizacie przeprowadzi

ć

reakcje Benedicta i Seliwanowa.

3. Analiza jako

ś

ciowa polisacharydów (reakcja z jodem)

Skrobia składa si

ę

z dwóch wielocukrów: amylozy i amylopektyny, które s

ą

zbudowane z poł

ą

czonych reszt

α

-D-glukopiranozy. Amyloza tworzy ła

ń

cuchy proste, w których cz

ą

steczki glukozy poł

ą

czone s

ą

ze sob

ą

wi

ą

zaniem

α

(1-4)-glikozydowym. Natomiast amylopektyna charakteryzuje si

ę

budow

ą

rozgał

ę

zion

ą

; oprócz

wi

ą

zania

α

(1-4) co 25-30 reszt glukozowych w głównym la

ń

cuchu wyst

ę

puj

ą

wi

ą

zania

α

(1-6), tworz

ą

ce

punkty rozgał

ę

zienia. W tych miejscach formuj

ą

si

ę

ła

ń

cuchy boczne zbudowane z 30-50 reszt

glukozowych. Z budowy wynikaj

ą

odmienne wła

ś

ciwo

ś

ci fizyczne obu wielocukrów. Amyloza barwi si

ę

jodem na kolor niebieski, a amylopektyna na fioletowy. Amyloza o konfiguracji liniowej nie jest zdolna do
tworzenia kompleksów z jodem. Aby cz

ą

steczki jodu mogły si

ę

wi

ą

za

ć

z cz

ą

steczk

ą

wielocukru musi ona

1

przyj

ąć

konfiguracj

ę

helisy, w której cz

ą

steczki jodu regularnie si

ę

rozło

żą

. Jedna cz

ą

steczka jodu przypada

wówczas na sze

ść

reszt glukozowych, czyli na jeden skr

ę

t helisy.

Glikogen podobnie jak skrobia zbudowany jest z

α

-D-glukopiranozy. W porównaniu ze skrobi

ą

składa si

ę

on z wi

ę

kszej liczby monomerów i tworzy bardziej rozgał

ę

zion

ą

helis

ę

. Rozgał

ę

zienia wyst

ę

puj

ą

w ła

ń

cuchu

przeci

ę

tnie, co dziesi

ęć

reszt glukozowych i zbudowane s

ą

z 10 – 20 monomerów glukozy.

Skrobia tworzy z jodem poł

ą

czenie fioletowo-niebieskie, za

ś

w przypadku glikogenu barwa pozostaje

brunatna.

odczynniki

: 1% kleik skrobiowy, 1% glikogen, płyn Lugola

sprz

ę

t

: 2 probówki długie, pipety automatyczne

wykonanie

: do jednej probówki wla

ć

2 ml roztworu skrobi, a do drugiej 2 ml roztworu glikogenu.

Do obu probówek doda

ć

po 1 kropli silnie rozcie

ń

czonego roztworu jodu w jodku potasu (płyn

Lugola – barwa słomkowa)

4. Wpływ temperatury na reakcj

ę

skrobi i glikogenu z jodem

Barwa skrobi i glikogenu z jodem jest trwała w temperaturze pokojowej. Ogrzewanie powoduje rozkr

ę

cenie

si

ę

heliksu, adsorpcja jodu nie jest mo

ż

liwa, w efekcie zabarwienie znika. Jest to zjawisko odwracane.

sprz

ę

t

: ła

ź

nia wodna

wykonanie

: probówki z poprzedniego

ć

wiczenia zawieraj

ą

ce skrobi

ę

i glikogen, zabarwione

jodem, ogrza

ć

do wrzenia. Barwa zanika. Powraca ona po ozi

ę

bieniu probówek w strumieniu

zimnej wody.

5. Wpływ pH na hydroliz

ę

skrobi

Podczas hydrolizy skrobia ulega rozpadowi na prostsze cukrowce, w

ś

ród których mo

ż

na wyró

ż

ni

ć

nast

ę

puj

ą

ce stadia po

ś

rednie:

1)

stadium dekstryn (polisacharydy), w

ś

ród których wyró

ż

nia si

ę

kolejno: amylodekstryny barwiace

si

ę

jodem na kolor niebiesko-fioletowy, erytrodekstryny barwi

ą

ce si

ę

jodem na kolor brunatno-

czerwony, achrodekstryny nie daj

ą

ce z jodem zabarwienia

2)

stadium maltozy i izomaltozy (disacharydy)

3)

stadium glukozy (monosacharyd)

odczynniki: płyn Lugola, odczynnik Benedicta, 2 M NaOH, 1% kleik skrobiowy, 1 M H

2

SO

4

,

sprz

ę

t

: 20 probówek szklanych długich, statyw, erlenmayerka, cylinder miarowy, ła

ź

nia wodna,

pipety, stoper
wykonanie

: przygotowa

ć

20 probówek, ustawiaj

ą

c je w statywie w dwóch szeregach. Do jednego

szeregu probówek doda

ć

do ka

ż

dej po 5 kropli rozcie

ń

czonego roztworu jodu w jodku potasu

(płyn Lugola), a do drugiego szeregu po 1,5 ml 2 M roztworu NaOH. Do erlenmayerki odmierzy

ć

30 ml 1% roztworu kleiku skrobiowego i doda

ć

20 ml 1 M H

2

SO

4

; wymiesza

ć

i pobra

ć

2 ml płynu

do pierwszej probówki z płynem Lugola i 2 ml płynu do pierwszej probówki z roztworem NaOH.
Zawarto

ść

erlenmayerki ogrzewa

ć

we wrz

ą

cej ła

ź

ni wodnej; co 2 minuty pobiera

ć

po 2 ml płynu

i rozlewa

ć

do uprzednio przygotowanych probówek, zawieraj

ą

cych płyn Lugola i roztwór NaOH.

Hydroliz

ę

prowadzi

ć

do czasu a

ż

barwa z jodem zaniknie. Do szeregu probówek z roztworem

NaOH doda

ć

po 1 ml odczynnika Benedicta i gotowa

ć

przez 2 min w ła

ź

ni wodnej. Obserwuj

ą

c

zmiany barwy wyró

ż

ni

ć

stadia hydrolizy skrobi. Okre

ś

li

ć

etap, w którym pojawiaj

ą

si

ę

cukry

redukuj

ą

ce.

6. Reakcja celulozy z jodem

Zwarta struktura włókien celulozowych uniemo

ż

liwia trwał

ą

adsorpcj

ę

jodu. Pod wpływem jodu

pierwiastkowego włókna celulozowe barwi

ą

si

ę

na kolor

ż

ółtobrunatny, natomiast silnie p

ę

czniej

ą

w obecno

ś

ci kwasu siarkowego, co umo

ż

liwia wnikanie drobin jodu do wn

ę

trza micelli i jego adsorpcj

ę

na

cz

ą

steczkach celulozy. Powstaje wówczas intensywna barwa niebieska.

odczynniki: H

2

O dest., 60% H

2

SO

4

, płyn Lugola, lignina

sprz

ę

t

: 2 szkiełka zegarkowe, pipety automatyczne, stoper

wykonanie

: na dwóch szkiełkach zegarkowych umie

ś

ci

ć

skrawki ligniny. Jeden z nich zwil

ż

y

ć

5

ml wody destylowanej, a drugi 5 ml 60% roztworu H

2

SO

4

. Po upływie 2 minut oba skrawki

zabarwi

ć

płynem Lugola.

2

Odczynniki:
0,5% glukoza, 0,5% maltoza, 0,5% laktoza, 0,5% sacharoza, 1% glikogen, 1% kleik skrobiowy, 2 M HCl,
2 M NaOH, 1 M H

2

SO

4

, 60% H

2

SO

4

, płyn Lugola, odczynnik Benedicta

3