Chemia produktów naturalnych laboratorium

Chemia produktów naturalnych
Chemia produktów naturalnych
Chemia produktów naturalnych
Chemia produktów naturalnych
Autorzy:
dr hab. Jadwiga Sołoducho
mgr in\. Krzysztof Idzik
Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska
Politechnika Wrocławska 2004
Spis treści
1. Wstęp
2. Sprzęt laboratoryjny.................................................................................
2.1. Rodzaje destylacji................................................................................7
2.1.1. Destylacja prosta..................................................................................8
2.1.2. Destylacja z parą wodną......................................................................9
2.1.3. Destylacja frakcyjna.............................................................................10
2.1.4. Destylacja azeotropowa.......................................................................11
2.1.5. Destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem...........................................12
2.2. Aparatura do pomiaru temperatury topnienia......................................13
3. Środki suszące..........................................................................................14
4. Podstawy chromatografii........................................................................15
5. Wyodrębnianie, oznaczanie i identyfikacja produktów
naturalnych..............................................................................................20
5.1. Fermentacja alkoholowa......................................................................20
5.2. Eugenol z olejku z gozdzików ............................................................22
5.3. Wydzielanie anetolu z any\ku.............................................................25
5.4. Limonen ze skórki owoców cytrusowych............................................27
5.5. Wydzielanie kofeiny z herbaty.............................................................29
5.6. Wydzielanie teobrominy z kakao.........................................................31
5.7. Wydzielanie nikotyny z papierosów....................................................33
5.8. Trimirystyna z gałki muszkatołowej............................................... 35
5.9. Próby na obecność cholesterolu...........................................................37
5.10. Wydzielanie lecytyn zastosowanie chromatografii...........................42
5.11. Likopen i beta-karoten z marchwi.......................................................44
5.12. Wydzielanie i rozdział barwników z papryki......................................46
5.13. Izolacja piperyny z pieprzu czarnego...................................................48
5.14. Aldehyd kuminowy z nasion kminku rzymskiego...............................50
5.15. Wydzielanie i oznaczanie poziomu retinolu........................................52
5.16. Określanie poziomu witaminy C w sokach owocowych.....................55
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 2
Wstęp
Wprowadzenie
Skrypt ten jest przeznaczony głównie dla studentów Wydziału Chemicznego Politechniki
Wrocławskiej, został opracowany przez dr hab. Jadwigę Sołoducho oraz mgr in\. Krzysztofa
Idzika.
Znaczna część skryptu poświęcona jest metodom i sposobom wydzielania, oznaczania i
identyfikacji związków naturalnych o ró\norodnej budowie chemicznej.
W skrypcie szczególną uwagę zwrócono na właściwości i zastosowanie izolowanych z
roślin związków chemicznych, podano ich właściwości chemiczne i aplikacyjne, umo\liwiając
studentom poszerzenie wiedzy z zakresu fitochemii.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 3
1. SPRZT LABORATORYJNY
5
4
1 3 6 8
2 7
16 17
14 15
18 19 20 21
22
1 zlewka zwykła 14 wykraplacz
2 kolba sto\kowa cylindryczny
3 kolba płaskodenna 15 rozdzielacz kulisty
4 kolba ssawkowa 16 rozdzielacz gruszkowaty
5 kolba kulista z krótką szyjką 17 wykraplacz z
6 kolba kulista z długą szyjką wyrównawczym ciśnieniem
7 kolba kulista dwuszyjna 18 lejek zwykły
8 kolba kulista trójszyjna 19 lejek zwykły
9 chłodnica Lebiega 20 lejek z wkładką sitową
10 chłodnica powietrzna 21 lejek B�chnera
11 chłodnica kulkowa 22 lejek z płytką ze szkła spiekowego
12 chłodnica spiralna
13 chłodnica Dimrotha
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 4
a) b)
OGRZEWANIE POD CHAODNIC ZWROTN
a) bez wkraplania, b) z wkraplaniem
Wyparka obrotowa Wirówka obrotowa
<- lejek ze spiekiem
Lejek szklany ->
<- kolba sawkowa
Zlewka ->
Zestaw do saczenia
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 5
kolumna
chromatograficzna
wypełniona \elem krzemionkowym
obieralnik
Zestaw do chromatografii kolumnowej
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 6
2.1. RODZAJE DESTYLACJI
Destylacja metoda rozdzielania ciekłych układów wieloskładnikowych,
wykorzystująca ró\nice lotności poszczególnych składników. Proces destylacji
polega stopniowym odparowaniu poszczególnych składników począwszy
najbardziej lotnych (w danych warunkach ciśnienia i temperatury), a następnie
jego skropleniu i zebraniu kondensatu (destylatu) w odbieralniku.
2.1.1. DESTYLACJA PROSTA
termometr
odbiornik frakcji
kolba sto\kowa
Destylacja prosta - proces wyodrębnienia substancji polegający na wytworzeniu
par substancji a następnie ich odprowadzeniu, schłodzeniu i odebraniu w
odbieralniku. Zasadą rozdziału składników mieszaniny jest wykorzystanie
ró\nicy temperatur poszczególnych składników mieszaniny.. Zwykle jest to
proces okresowy i w miarę trwania procesu oddestylowuje się najpierw
składniki nisko wrzące a następnie wy\ej wrzące.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 7
2.1.2 DESTYLACJA Z PAR WODN
Destylacja z parą wodną sposób wydzielania z ciekłej mieszaniny nie
mieszającego się z wodą składnika na drodze destylacji. Polega na
przepuszczeniu przez destylowaną ciecz nasyconej lub przegrzanej pary wodnej.
Poniewa\ woda i oddestylowana substancja A nie mieszają się ze sobą, ogólna
prę\ność par jest sumą prę\ności cząstkowych p = p + p . W rezultacie
2
H O A
temperatura wrzenia takiej mieszaniny jest ni\sza od temperatury wrzenia
ka\dego z jej składników pod tym samym ciśnieniem.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 8
2.1.3 DESTYLACJA FRAKCYJNA
kolumna rektyfikacyjna
Destylacja frakcyjna (rektyfikacja) proces destylacji lub rektyfikacji, w
którym odbiera się szereg frakcji ró\niących się składem. W przypadku procesu
okresowego poszczególne frakcje odbiera się kolejno zale\nie od zmian
temperatury wrzenia mieszaniny, natomiast w przypadku destylacji frakcyjnej
ciągłej poszczególne frakcje odbiera się na ró\nych wysokościach kolumny.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 9
2.1.4. DESTYLACJA AZEOTROPOWA
chłodnica kulkowa
nasadka azeotropowa
Destylacja azeotropowa metoda rozdzielania mieszaniny azeotropowej lub
mieszaniny składników blisko wrzących polegająca na rozdestylowaniu ich po
uprzednim wprowadzeniu dodatkowego składnika tzw. czynnika
azeotropującego, który tworzy z rozdzielanymi substancjami azeotrop
trójskładnikowy wrzący w innej temperaturze i z innym stosunkiem składników
ni\ mieszanina wyjściowa, np.azeotrop etanol woda (o zawartości 95,5%
etanolu) mo\na rozdzielić przez dodanie do niego benzenu. Powstaje wówczas
trójskładnikowa mieszanina azeotropowa o składzie 7,5% wody, 18,5% etanolu,
74% benzenu i jej temperatura wrzenia wynosi 64,850C. Po całkowitym
oddestylowaniu takiej mieszaniny pozostałością jest alkohol bezwodny
(absolutny).
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 10
2.1.5. DESTYLACJA POD ZMNIEJSZONYM CIŚNIENIEM
pró\nia
Destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem destylacja stosowana do
rozdzielenia cieczy nietrwałych w wy\szych temperaturach i rozkładających się
w temperaturze wrzenia pod ciśnieniem normalnym. Podczas destylacji pod
zmniejszonym ciśnieniem ok. 10-20 mm Hg temperatura wrzenia cieczy zostaje
obni\ona o ok. 80-1000C. Wa\nym warunkiem jest stosowanie szczelnej
aparatury, u\ywając smarów pró\niowych.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 11
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 12
2.2. Aparatura do pomiaru temperatury topnienia
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 13
3. ŚRODKI SUSZCE
PRZYKAADY ŚRODKÓW SUSZCYCH
Środek
Stosowany do: Nie nadaje się do: Uwagi
osuszający
rozpływa się;
gazy obojętne i kwaśne,
podczas suszenia
acetylen, dwusiarczek
substancje zasadowe, gazów zmieszać z
węgla, węglowodory,
alkohole, eter, substancją stanowiącą
P4O10 roztwory kwasów,
HCl, HF rusztowanie
chlorowcowęglowodory
(wata szklana,
(eksykator, pistolet
pumeks)
osuszający)
związki nienasycone, nie nadaje się do
gazy obojętne i kwaśne alkohole, ketony, suszenia w pró\ni,
H2SO4
(eksykator, płuczka) substancje zasadowe, w wysokiej
H2S, HJ temperaturze
wapno gazy obojętne i
aldehydy, ketony, szczególnie dobry do
sodowane zasadowe,
substancje kwaśne osuszania gazów
CaO, BaO aminy, alkohole, eter
amoniak, aminy, eter, aldehydy, ketony,
NaOH, KOH rozpływa się
węglowodory (eksykator) substancje kwaśne
K2CO3 aceton, aminy substancje kwaśne rozpływa się
chlorowane
węglowodory
eter, węglowodory, (zagro\enie
Na
aminy trzeciorzędowe wybuchem!),
alkohole i inne
związki
reagujące z sodem
węglowodory, alkeny, tani,
alkohole, aminy,
CaCl2 aceton, eter, gazy zanieczyszczenia
amoniak
obojętne, HCl (eksykator) zasadowe
nadaje się szczególnie
gazy, amoniak łatwo utleniające się
Mg(ClO4)2 do celów
(eksykator) ciecze organiczne
analitycznych
Na2SO4 estry, roztwory substancji
MgSO4 wra\liwych
przepływające gazy
(do 100 0C),
sita węglowodory
rozpuszczalniki
molekularne nienasycone
organiczne
(eksykator)
\el pochłania resztki
(eksykator) HF
krzemionkowy rozpuszczalnika
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 14
4. PODSTAWY CHROMATOGRAFII
Chromatografia (gr. chrama barwa) jest podstawową metoda
wyodrębniania i identyfikacji związków chemicznych w mieszaninie. Ogólnie
opiera się na dwóch "fazach" - ruchomej (roztwór ciekły (chromatografia
cieczowa) lub gazowy (chromatografia gazowa)) i nieruchomej (ciekłej lub
stałej - bibuła filtracyjna, cienka warstwa adsorbentu naniesiona na płytkę,
wypełnienie kolumny). Faza nieruchoma pochłania (absorbuje) dany składnik,
faza ruchoma rozdziela mieszankę. W miarę przesuwania się fazy ruchomej
przez nieruchomą poszczególne składniki są w ró\nym tempie pochłaniane i
stopniowo rozdzielane. W tym celu wykorzystywana jest:
1. ró\nica w zdolności adsorpcyjnej fazy stacjonarnej względem ró\nych
składników znajdujących się w fazie ruchomej (chromatografia
adsorpcyjna);
2. ró\nica wielkości współczynnika podziału składników rozdzielanych
między cieczą umieszczoną na nośniku (w fazie stacjonarnej) a fazą
ruchomą (chromatografia podziałowa);
3. ró\nica wielkości cząsteczek separowanych składników (chromatografia
sitowa);
4. zatrzymywanie jonów na podło\u jonitowym (chromatografia
jonowymienna).
Pierwszego chromatograficznego rozdziału mieszaniny barwników
organicznych dokonał w Warszawie profesor Michaił Cwiet. W oryginalnym
opisie doświadczenia datowanym na 23 kwietnia 1905 r. znajdujemy
informację, \e u\yto kolumny szklanej wypełnionej sproszkowanym węglanem
wapnia (kredą). Chloroformowy roztwór barwników organicznych, nanoszony
na wierzchołek kolumny, w miarę przechodzenia przez warstwę kredy ulegał
rozdziałowi i poszczególne składniki były widoczne w postaci barwnych stref.
Po wyjęciu słupka kredy z kolumny mo\na było go podzielić i wyodrębnić
poszczególne składniki. Następnie zamiast kredy zaczęto stosować inne,
bardziej efektywne wypełnienia kolumn (adsorbenty), dające lepsze rozdziały
Mimo niewątpliwych zalet, chromatografia kolumnowa była kłopotliwa w
praktyce (nie znano wówczas wydajnych adsorbentów) i dlatego początkowo
stosowano ją w laboratoriach chemicznych.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 15
Wrócono do niej po latach. Wyciek z kolumny (tzw. eluent) zbierano w
małych porcjach, początkowo ręcznie zmieniając odbieralniki, a pózniej
automatycznie w określonych odstępach czasu. W zebranych porcjach eluentu
ró\nymi metodami analitycznymi oznaczano zawartość poszczególnych
składników mieszaniny. Na tej podstawie mo\na było wykonać wykres zmian
stę\enia interesującego nas w eluencie składnika w funkcji czasu. Im większa
była ilość porcji eluentu, tym wykres był dokładniejszy, ale tym bardziej
wydłu\ał się całkowity czas oznaczenia, składający się z czasu prowadzenia
chromatografii i czasu analizy składnika. Oczywiście, na czas prowadzenia
chromatografii wpływał tak\e dobór kolumny: jej długość, średnica, rodzaj
wypełnienia i skład cieczy - fazy ruchomej u\ytej do rozwinięcia
chromatogramu. Jako fazy ruchome stosowano pojedyncze rozpuszczalniki albo
ich mieszaniny w ró\nych stosunkach objętościowych. Fazy ruchome uło\ono w
tak zwany szereg eluotropowy, w zale\ności od zdolności wymywania
substancji z kolumny. Jako wypełnienia kolumn stosowano najczęściej \ele
krzemionkowe lub tlenek glinu w postaci granulek o wymiarach ułamka
milimetra - np. 0,1 mm. W preparatyce organicznej opisywaną powy\ej technikę
chromatografii stosuje się do dzisiaj. Powodem renesansu chromatografii
kolumnowej jest fakt, \e pozwala ona na efektywny rozdział mieszanin
reakcyjnych i uzyskanie czystych składników w ilościach gramowych.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 16
Chromatografia bibułowa. Szukając sposobów upraszczania i
przyspieszania rozdziałów chromatograficznych, kolumnę zastąpiono bibułą. Na
pasek bibuły nanosi się mikrostrzykawką plamkę (o średnicy do 2mm) roztworu
rozdzielanej mieszaniny. Koniec paska z naniesioną plamką zanurza się w
zamkniętym naczyniu w takiej ilości fazy ruchomej, aby plamka była nad jej
powierzchnia. Faza ruchoma, podobnie jak w chromatografii kolumnowej, mo\e
składać się z jednego rozpuszczalnika lub być ich mieszaniną. Fazę ruchomą
często określa się mianem układu rozwijającego. Ciecz wznosząc się w bibule
do góry (jest to przykład występowania efektu kapilarnego - bibułę mo\na
rozpatrywać jako zbiór kapilar), zabiera ze sobą składniki mieszaniny, z których
jedne wędrują szybciej, inne wolniej. Ró\nice w szybkości migracji
poszczególnych składników mieszaniny wynikają z ich odmiennego
oddziaływania z fazą stacjonarną (bibuła). W wyniku występowania efektu
kapilarnego i ró\nic w oddziaływaniu z fazą stacjonarną, następuje rozdział
mieszaniny i otrzymuje się chromatogram w postaci plamek. Jest to
chromatografia bibułowa wstępująca. Niekiedy stosuje się chromatografię
zstępującą, w której faza ruchoma migruje w bibule do dołu.
Dla danego składnika mieszaniny na tej samej fazie stacjonarnej i w tym samym
układzie rozwijającym, stosunek odległości plamki od punktu startu (a) do
odległości czoła układu rozwijającego (b) określony jest jako: Rf = a/b
Współczynnik Rf jest wielkością stałą, charakterystyczną dla danej substancji
organicznej i mo\e posłu\yć do jej identyfikacji. Przy analizie mieszanin
zawierających składniki barwne, plamki odpowiadające poszczególnym
związkom chemicznym wchodzącym w skład mieszaniny mo\na zlokalizować
wzrokiem. Gdy plamki nie są barwne (w skład mieszaniny wchodziły związki
bezbarwne), dą\y się do ich wizualizacji. Do "wywoływania" chromatogramów
stosuje się pary jodu, pary bromu, roztwór waniliny w kwasie solnym i wiele
innych odczynników w zale\ności od rodzaju rozdzielanych substancji. Istotą
procesu "wywoływania" chromatogramu są reakcje barwne zachodzące
pomiędzy wyodrębnionymi składnikami (lub tylko jednym z wyodrębnionych
składników) i odczynnikiem u\ytym do wizualizacji plamek. W przypadku
rozdziału mieszanin substancji "znakowanych" izotopami radioaktywnymi, do
bibuły przykłada się kliszę fotograficzną, na której po wywołaniu otrzymuje się
obraz rozdzielonych składników mieszaniny. Wielkość i zaczernienie plamki,
pozwala równie\ na ilościową ocenę zawartości składnika w mieszaninie.
Jakość rozdziału bardzo zale\y od rodzaju u\ytej bibuły. "Zwykła" bibuła nie
jest najlepszym podło\em do chromatografii, w tym celu produkowane są
specjalne rodzaje bibuły.
Chromatografia cienkowarstwowa. Udoskonaleniem chromatografii
bibułowej jest chromatografia cienkowarstwowa. Zamiast bibuły stosuje się
płytkę szklaną lub folię aluminiową pokrytą warstwą \elu krzemionkowego,
tlenku glinu lub celulozy.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 17
Do celów analitycznych stosuje się grubości warstw rzędu 0,15 mm.
Chromatografia cienkowarstwowa ma pewne zalety w stosunku do bibułowej.
Rozwijanie chromatogramu jest zwykle szybsze, plamki są mniej rozmyte ni\ na
bibule i mo\na wykrywać mniejsze ilości substancji. Nanoszenie plamek,
rozwijanie chromatogramu, wywoływanie i ilościowe oznaczanie zawartości
poszczególnych składników wykonuje się podobnie jak w przypadku
chromatografii bibułowej. Chromatografia cienkowarstwowa znalazła równie\
zastosowanie w preparatyce. W tym celu rozdział mieszaniny prowadzi się na
płytkach o grubszej warstwie adsorbentu - na przykład 3mm. Rozdzielaną
mieszaninę nanosi się nie punktowo, ale w linii na długości kilkunastu
centymetrów. Po rozdziale warstwę adsorbentu zawierającą wyodrębniony
składnik mieszaniny się zeskrobuje, a sam składnik ekstrahuje się (wypłukuje)
rozpuszczalnikiem i po zatę\eniu oraz odsączeniu adsorbentu otrzymuje w
stanie czystym.
W ostatnich latach opracowano nowy sposób rozwijania chromatogramów
na cienkich warstwach w pozycji poziomej. Sposób ten wymaga mniejszej ilości
układu rozwijającego i umo\liwia wielokrotne u\ycie płytek.
Jest wiele innych rodzajów chromatografii, np. gazowa czy
wysokosprawna chromatografia cieczowa.
Chromatografia gazowa. GC (gas chromatography) - Do rozdzielania
zarówno cieczy jak i gazów stosuje się chromatografię gazową. Warstwę
nieruchomą nanosi się na cienką warstwę glinki lub szkła i umieszcza w
stalowej rurze. Mieszaninę gazu przepycha się przez rurę za pomocą obojętnego
gazu np. azotu. Detektory mierzą i rejestrują pojawiające się frakcje.
Kolumna chromatograficzna ma postać długiej i cienkiej rurki (stalowej,
kwarcowej lub szklanej), zwiniętej w zwój. W kolumnie kapilarnej faza
stacjonarna tworzy cienką warstwę na wewnętrznej powierzchni ścianek.
Kolumna jest umieszczona w termostatowanym piecu, wyposa\onym w
programator temperatury. W chromatografii gazowej najczęściej
wykorzystywane są detektory przewodnictwa cieplnego (TCD, HWD),
detektory płomieniowo-jonizacyjne (FID), detektory wychwytu elektronów
(ECD) oraz detektory masowe (MSD);
Wysokosprawna chromatografia cieczowa. HPLC (High Performance
Liquid Chromatography). Jest ona uniwersalną metodą analityczną, stosowaną
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 18
głównie do analiz zło\onych próbek, zwłaszcza zawierających nielotne,
wielkocząsteczkowe związki chemiczne, w szczególności substancje
biologiczne czynne. Podczas analizy związków o bardzo niskim dopuszczalnym
stę\eniu, takich jak aminy biogeniczne, węglowodory poliaromatyczne,
hormony czy toksyny, czułość jest najwa\niejsza, poniewa\ przygotowanie
prawidłowych próbek jest niezwykle \mudną procedurą. Metoda HPLC
wykorzystuje efekt rozdziału chromatograficznego z u\yciem cieczy jako fazy
ruchomej. Skład fazy ciekłej i rodzaj fazy stacjonarnej jest uzale\niony od
składu badanych próbek oraz typu oddziaływań wykorzystywanych do
osiągnięcia separacji ich składników. Charakteryzuje się wysoka sprawnością,
dobrą rozdzielczością, du\ą szybkością procesu. Te korzystne parametry
współczesnej chromatografii cieczowej (HPLC) osiągnięto dzięki instrumentacji
metody i wprowadzeniu nowych faz stacjonarnych. Współczesna HPLC,
wprowadzona w 1960 r. okazała się najbardziej prę\nie rozwijającą się techniką
chromatograficzną i znalazła szerokie zastosowanie w analizie preparatów
farmaceutycznych, analizie biochemicznej, klinicznej i środowiskowej.
Analizę mieszanin techniką HPLC wykonujemy przy u\yciu chromatografów
cieczowych. W urządzeniach tych fazę ruchomą ze zbiornika (lub zbiorników)
pompuje się (po filtracji i odgazowaniu)przez kolumnę chromatograficzną.
Analizowaną próbkę wstrzykuje się na szczyt kolumny. Składniki próbki
rozdzielają się w kolumnie i na wyjściu z niej są wykrywane przez detektor.
Sygnał detektora jest zapisywany na taśmie rejestratora oraz (lub) mierzony
integratorem i przekazywany w postaci zapisu cyfrowego. Jest te\ komputerowa
obróbka danych.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 19
5. Wyodrębnianie, oznaczanie i identyfikowanie
5. Wyodrębnianie, oznaczanie i identyfikowanie
5. Wyodrębnianie, oznaczanie i identyfikowanie
5. Wyodrębnianie, oznaczanie i identyfikowanie
produktów naturalnych
produktów naturalnych
produktów naturalnych
produktów naturalnych
5.1. Ćwiczenie 1. Fermentacja alkoholowa.
1. Wprowadzenie
ALKOHOL ETYLOWY
Słowo alkohol pochodzi najprawdopodobniej od któregoś z
dwóch słów arabskich: al-kuhl (antymon, delikatny, drobny proszek)
lub al-ghoul (zły duch). Nie sposób jest dzisiaj ustalić co było
pierwsze. Znalezione w piaskach Pustyni Sumeryjskiej tabliczki
piktograficzne wspominają o konsumpcji "chmielowego soku", który
był, obok chleba, podstawowym artykułem spo\ywczym na terenie
Mezopotamii. Uprawę winorośli (a zatem równie\ tłoczenie wina) zapoczątkowano
prawdopodobnie w Azji Środkowej około 6000 lat p.n.e. Nieco pózniej pojawiła się ona w
Mezopotamii, Fenicji i w Egipcie. O winie i piwie wspominają, zarówno znalezione w
Mezopotamii, a pochodzące z ok. 5000 r. p.n.e., teksty pisma klinowego, jak i egipskie
papirusy pochodzące z ok. 3500 r. p.n.e. Warzenie piwa było dość powszechne w
staro\ytnym Egipcie i zyskało rangę podstawowego napitku mieszkańców tego kraju.
Jednocześnie dbające o swój wygląd Egipcjanki i Egipcjanie stosowali okłady z piany do
odświe\ania skóry. Wiadomo te\, \e wino było popularne na Krecie, a mniej więcej 2400 lat
p.n.e. król Krety wprowadził podatek od produkcji tego trunku. Z kolei, w Babilońskim
Kodeksie Hammurabiego (ok. 1800 r. p.n.e.) mo\na przeczytać, \e: "... wszyscy, którzy będą
fałszowali piwo i nie będą przestrzegali reguł jego sprzeda\y, będą skazani na śmierć przez
utopienie ... je\eli kapłanka, która nie mieszka w domu niewiast poświęconych, otworzy
winiarnię albo do niej wstąpi, to się ją spali". W Chinach piwo wytwarzano z ry\u ok. 4000
lat p.n.e. Z innych przekazów historycznych wiadomo, \e 1000 lat p.n.e. winorośl uprawiano
ju\ w południowej Grecji i Italii, a ok. IV wieku n.e. trafiła ona do Europy zachodniej i
środkowo-wschodniej. Staro\ytni Grecy wprowadzenie uprawy winorośli przypisywali
bogowi Dionizosowi. Egipskim bóstwem wina był Ozyrys, a rzymskim - Bachus. W Europie
czysty alkohol pojawił się w VIII w. n.e. W drugiej połowie XIII wieku francuski profesor
Arnold de Villanowa zastosował, po raz pierwszy w medycynie, alkohol jako środek
przeciwrobaczy, przeciwbólowy oraz zapobiegający nudnościom i wymiotom podczas
kołysania statku na morzu.
Działanie: Alkohol etylowy działa oszałamiająco i toksycznie. Dawka
śmiertelna wynosi 5 - 10 g/kg masy ciała. Długotrwałe nadu\ywanie alkoholu
prowadzi do marskości i raka wątroby. W niewielkich ilościach poprawia apetyt
i samopoczucie.
Zastosowanie: U\ywany jest równie\ jako środek dezynfekujący oraz do
produkcji leków m. in. syropów, a tak\e do produktów kosmetycznych.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 20
Fermentacja alkoholowa: Jednym najwa\niejszych zródeł otrzymywania
alkoholi monohydroksylowych jest fermentacja alkoholowa produktów
naturalnych. Proces fermentacji cukrów i skrobi do wytwarzania napojów
zawierających alkohol stosowano od najdawniejszych czasów. Proces ten
polega na biologicznym utlenianiu węglowodanów przez wysoko
wyspecjalizowane szczepy dro\d\y, prowadzącym do \ądanych produktów
końcowych. Pierwszym etapem syntezy jest dekarboksylacja pirogronianu, w
wyniku której powstaje acetaldehyd i dwutlenek węgla. Redukcja acetaldehydu
daje etanol i regeneruje NAD+.
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
sacharoza (cukier)
dro\d\e piekarskie
węgiel aktywny
wodorofosforan sodu
mleko wapienne
U-rurka (manometr)
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność
Substancja Mcz. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] w H2O
Sacharoza 342,30 170 - - rozpuszczalna biała bezwonna
Węgiel aktywny 12,01 - - 1,8-2,1 nierozpuszczalny czarny bezwonny
Wodorofosforan słabo
141,96 250 - - biały bezwonny
sodu rozpuszczalny
W kolbie okrągłodennej (lub sto\kowej) o pojemności 500 ml
umieszczono 3g dro\d\y, 0,35g wodorofosforanu sodu, 50 ml wody
destylowanej i dokładnie wymieszano. Do kolby dodano roztwór 51,5 g
sacharozy (mo\na dodać cukier) w 150 ml wody, wytrząśnięto w celu
całkowitego wymieszania obu roztworów. Kolbę zamknięto korkiem z rurką,
której koniec zanurzono w probówce wypełnionej mlekiem wapiennym.
Mieszaninę pozostawiono na dwa tygodnie w temperaturze pokojowej. Po
dwóch tygodniach dodano 10 g węgla aktywnego, filtrat oddzielono od osadu na
lejku Buchnera (lub lejku ze spiekiem). Filtrat destylowano w układzie do
destylacji frakcjonowanej, czysty etanol zbierano w temperaturze 79 C.
Apararatura:
zestaw do destylacji frakcjonowanej, zlewka (250ml), kolba sto\kowa (500ml),
lejek ze spiekiem.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 21
5.2. Ćwiczenie 2. Eugenol z olejku z gozdzików
1. Wprowadzenie
Do Europy gozdzik trafił dopiero około XI wieku, mimo \e
najstarsze zapiski o nim znajdują się w chińskich księgach
pochodzących z początku naszej ery. Gozdziki, jak wiele
innych egzotycznych przypraw pod portugalskim i
holenderskim panowaniem, podlegały rygorystycznym
ograniczeniom uprawy. Holendrzy, aby utrzymać wysoką cenę
na rynku i za wszelką cenę obni\yć ich poda\, organizowali niszczycielskie ekspedycje, na
wyspy gdzie znajdowały się nielegalne uprawy. Chocia\ za wywóz gozdzików groziła kara
śmierci, francuski gubernator Pierre Poivre zorganizował wyprawę, \eby wykraść sadzonki
gozdzikowca korzennego. Miało to miejsce w XVIII wieku, i tylko dwa ze zdobytych w ten
sposób drzew zakwitły na Mauritiusie. Sukcesem zakończyło się natomiast zasadzenie drzew
na wyspach Zanzibar, Pemba i Madagaskar. Sułtan Zanzibaru zarządził, \e ka\dy kto posiada
kawałek ziemi zobowiązany jest uprawiać drzewo gozdzikowe. Za niewypełnienie rozkazu
karano wywłaszczeniem. Zgodnie z tanzańskim prawem za przemyt gozdzików z Zanzibaru i
Pemby nadal grozi kara śmierci, a złote gozdziki zdobią flagę państwową Zanzibaru.
Gozdziki mają charakterystyczny, bardzo przyjemny korzenny zapach, natomiast w smaku są
piekące. Ale to właśnie ten charakterystyczny smak i aromat sprawiają, \e gozdziki mają
właściwości "odświe\ania oddechu", aby pozbyć się nieprzyjemnego zapachu występującego
po zjedzeniu czosnku, nale\y rozgryzć kilka gozdzików. Tę właściwość gozdzików znali ju\
staro\ytni Chińczycy: na dworze cesarza panował zwyczaj, \e zwracający się do niego
dworzanie musieli trzymać w ustach kilka gozdzików, aby ich oddech zachowywał świe\ość.
Mo\na je równie\ u\yć do odświe\enia powietrza - w tym celu nale\y gęsto powbijać
gozdziki w pomarańczę i poło\yć np. na Wielkanocnym stole - świąteczna atmosfera i
przyjemny zapach gwarantowane. Mo\na te\ powiesić w szafie a ubrania będą przesiąknięte
delikatnym i przyjemnym aromatem.
Olejek gozdzikowy Oleum Caryophylli jest otrzymywany z gozdzikowca
korzennego Eugenia caryophyllata Thunberg (Myrtaceae).
Działanie: rozkurczowe, odświe\ające, odwaniające, znieczulające,
przeciwświądowe, ściągające, odka\ające na układ pokarmowy, układ
\ółciowy, układ oddechowy i drogi moczowe, przeciwkaszlowe, pobudzające
wydzielanie soków trawiennych.
Zastosowanie: na skórę i błony śluzowe najpierw powoduje rozgrzanie, a
następnie znieczulenie. Niszczy bakterie, wirusy, grzyby, roztocze i
pierwotniaki. Olejku tego u\ywa się szeroko w perfumerii i dentystyce.
Skład chemiczny: eugenol (ok. 85-90%), octan eugenolu, alfa-kariofilen, beta-
kariofilen, salicylan metylu.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 22
O
OH O CH3
OMe OMe
CH2 CH2
EUGENOL OCTAN EUGENOLU
Pozostałe związki wchodzące w skład olejku:
CH3
CH3
CH3
H3C
OH O
CH2
H3C
O
H3C CH3 H3C
ą-KARIOFILEN �-KARIOFILEN SALICYLAN METYLU
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
gozdziki chloroform
wodorotlenek sodu eter dietylowy
bezwodny siarczan magnezu jod
zestaw do destylacji z parą wodną
płytki chromatograficzne pokryte \elem
krzemionkowym
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność
Substancja M. cz.. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] w H2O
Wodorotlenek
40,00 323 1390 2,130 rozpuszczalny biały bezwonny
sodu
Siarczan magnezu 120,37 1124 _ 2,660 rozpuszczalny biały bezwonny
Jod 253,8 113 184 4,930 rozpuszczalny brunatna słaby
bezbarwn
Chloroform 119,38 -63 61 1,492 nierozpuszczalny słodki
y
bezbarwn
Eter dietylowy 74 -116,2 34,5 0,708 nierozpuszczalny słodki
y
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 23
Gozdziki ( 30 g) mieli się w mozdzierzu i otrzymany proszek umieszcza się
w kolbie okrągłodennej o pojemności 500 ml zawierającej 100 ml wody.
Przeprowadza się destylację z parą wodną, ogrzewając równie\ kolbę
(destylacja trwa około 1,5 godz.). Otrzymany destylat ekstrahuje się trzykrotnie
25-mililitrowymi porcjami chloroformu i skład ekstraktów bada się za pomocą
chromatografii cienkowarstwowej (nośnik: \el krzemionkowy; eluent:
chloroform eter dietylowy 3:1; wywoływacz: pary jodu lub lampa UV-VIS).
W celu rozdzielenia eugenolu od acetyloeugenolu połączone ekstrakty
chloroformowe ekstrahuje się trzykrotnie 25-mililitrowymi porcjami 5-
procentowego roztworu wodorotlenku sodowego. Warstwa chloroformowa
zawiera głównie acetyloeugenol. Suszy się ją nad siarczanem magnezu, usuwa
środek suszący przez sączenie i odparowanie chloroformu. Otrzymany surowy
acetyloeugenol analizuje się spektrofotometrycznie.
Połączone ekstrakty zasadowe zakwasza się do pH 1 i trzykrotnie
ekstrahuje 25-mililitrowymi porcjami chloroformu. Po wysuszeniu nad
siarczanem magnezu i usunięciu chloroformu na wyparce obrotowej otrzymuje
się prawie czysty eugenol. Produkt charakteryzuje się za pomocą technik
spektroskopowych. Bada się temperaturę topnienia.
Aparatura:
zestaw do destylacji z parą wodną, rozdzielacz, wyparka obrotowa, aparatura do
pomiaru temperatury topnienia.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 24
5.3. Ćwiczenie 3. Wydzielanie anetolu z any\ku.
1. Wprowadzenie
ANYśEK (Anisi vulgaris)
Aromatyczne nasiona baldaszkowatego Pimpinella
anisum, pochodzącego z Egiptu, u\ywane są jako
składnik kadzideł lub, wraz z korzeniem kosaćca
florenckiego wkłada się je do woreczków z ziołami, by
udzieliły swojego zapachu osobie lub buduarowi.
Any\ek był jedną z głównych przypraw stosowanych w
Staro\ytnym Rzymie, podawano tam bogato
przyprawiane ciasta, które dały początek naszym tortom
weselnym. Wraz z olejkiem piołunu i innych ziół
any\ek jest składnikiem absyntu, alkoholu, który stał się muzą dziewiętnastowiecznych
poetów i malarzy.
Olejek any\owy Oleum Anisi jest otrzymywany z owoców (zawartość od 1,5-
2,5%) biedrzeńca any\u Pimpinella anisum przez destylację z parą wodną.
Działanie: preparaty any\owe stosuje się w przeziębieniach, chorobach
zakaznych z objawami nie\ytu układu oddechowego, we wzdęciach i kaszlu.
Zastosowanie: Olejek any\owy podany doustnie dobrze wchłania się z jelita
cienkiego do krwi. Wydalany jest głównie przez płuca. Zwiększa ilość
wydzieliny śluzowej w drogach oddechowych i ułatwia jej wydalanie. Dra\niąc
lekko zakończenia nerwowe w nabłonku dróg oddechowych wyzwala odruch
wykrztuśny; upłynnia zalegająca wydzielinę, działa rozkurczowo na mięśnie
gładkie układu oddechowego i pokarmowego. Wzmaga wytwarzanie soków
\ołądkowych, wykazuje silne właściwości przeciwbakteryjne,
przeciwwirusowe, przeciwgrzybicze.
Skład chemiczny: Zawiera 80-90 % anetolu, kwas any\owy, keton any\owy i
metylochawikol (10%).
O
ANETOL
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 25
Reakcja odwracalna bromowania anetolu:
Br
Br2
Br
O
Zn / CH3COOH O
ANETOL 1,2-dibromo-1-
(p-metoksyfenylo)propan
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
any\ek
chloroform
n-pentan
brom
eter dietylowy
roztwór chlorku sodu
kwas octowy
pył cynkowy
wodorotlenek sodu
bezwodny siarczan magnezu
zestaw do destylacji z parą wodną
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność
Substancja M. cz. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] w H2O
n-pentan 72,15 -129,7 36,1 0,630 nierozpuszczalny bezbarwny benzyny
Eter dietylowy 74 -116,2 34,5 0,708 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
Kwas octowy r-ru -10 101 1,035 rozpuszczalny bezbarwny ostry
Chloroform 119,38 -63 61 1,492 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
Wodorotlenek
40,00 323 1390 2,130 rozpuszczalny biały bezwonny
sodu
czerwono-
Brom 159,81 -7,2 58,8 rozpuszczalny gryzący
brązowa
Chlorek sodu 58,44 801 1461 2,170 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
Siarczan
120,37 1124 _ 2,660 rozpuszczalny biały bezwonny
magnezu
Pył cynkowy 65,37 420 908 7,140 nierozpuszczalny szary bezwonny
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 26
15 g zmielonego any\ku umieszcza się w kolbie o pojemności 500 ml,
zawierającej 100 ml wody i przeprowadza destylację z parą wodną. Destylat
ekstrahuje się trzema 25-mililitrowymi porcjami chloroformu i z połączonych
ekstraktów usuwa chloroform na wyparce obrotowej.
0.7 ml surowego anetolu rozpuszcza się w 1 ml n-pentanu, oziębia na
łazni lodowo-wodnej i wkrapla 10% roztwór bromu w pentanie tak długo a\ nie
zabarwi się na ró\owo. Wówczas roztwór zatę\a się do objętości 1 ml, przenosi
do czystej probówki, oziębia i pociera bagietką ścianki probówki w celu
zapoczątkowania krystalizacji. Powstały dibromek przesącza i krystalizuje z
pentanu.
Otrzymany dibromek umieszcza się w kolbie sto\kowej o pojemności
100ml, dodając 40 ml eteru dietylowego, 10 ml kwasu octowego i 0.4 g pyłu
cynkowego. Po dokładnym wymieszaniu reagentów obserwuje się wytrącanie
octanu cynku. Mieszanie kontynuuje się jeszcze przez 15 minut, a następnie
dodaje kroplami wodę, a\ do całkowitego rozpuszczenia osadu. Otrzymany
roztwór dekantuje się znad cynku, przenosi do rozdzielacza i odbiera warstwę
eterową. Warstwę tę ekstrahuje się dwukrotnie 20-mililitrowymi porcjami wody,
raz 20-mililitrową porcją 10-procentowego roztworu wodorotlenku sodu i 30 ml
solanki. Fazę organiczną suszy się nad bezwodnym siarczanem magnezu, usuwa
eter na wyparce obrotowej.
Aparatura:
zestaw do destylacji z parą wodną, rozdzielacz, wyparka obrotowa.
5.4. Ćwiczenie 4. Limonen ze skórki owoców cytrusowych
1. Wprowadzenie
POMARACCZA SAODKA (Citrus sinensis)
Ju\ ponad trzy tysiące lat temu pomarańcze były uprawiane
na terenach północno-wschodnich Indii i południowo
zachodnich Chin. Do tej pory nie rozstrzygnięto
definitywnie, skąd pochodzą pomarańcze. Przez całe stulecia
owoce pomarańczy skutecznie zaspokajały potrzeby
estetyczne, kulinarne i medyczne kolejnych cesarzy i maharajów. Dopiero w drugiej połowie
XV wieku podró\ujący kupcy portugalscy przywiezli pomarańcze w rejony basenu Morza
Śródziemnego. I tak zaczęła się ich europejska kariera. Po starym lądzie przyszła kolej na
podbój nowych kolonii: razem z Krzysztofem Kolumbem pomarańcza dotarła w roku 1493 na
skrawku nowego lądu, dziś zwanego Haiti, a stamtąd rozprzestrzeniała się na obszarze
Ameryki Północnej. W obecnej chwili najwięcej serca i czasu poświęca się pielęgnacji i
uprawie "złotych jabłek" w Hiszpanii, zaś za oceanem "pomarańczowe Eldorado" to przede
wszystkim Brazylia, Stany Zjednoczone i Meksyk.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 27
Działanie: Badania laboratoryjne wykazały, \e pomarańcze, dzięki zawartym w
nich terpenom, podobnie jak naturalne antybiotyki działają bakteriobójczo, a
zawarty w nich D-limonen posiada równie\ właściwości przeciwnowotworowe.
Z kolei witamina P pozytywnie wpływa na porost i wzmocnienie włosów oraz
paznokci, a pektyny, znajdujące się w białej warstwie tu\ pod skórką, obni\ają
poziom cholesterolu.
Zastosowanie limonenu: Związek ten ze względu na silny zapach stosowany
jest najczęściej jako dodatek do perfum.
Skład chemiczny:
witamina C (kwas askorbinowy), prowitamina A oraz witaminy z grupy B.
Pomarańcze zaopatrują nas tak\e w wapń, potas oraz fosfor. Pomarańcze,
podobnie jak inne cytrusy, są bardzo bogate w cukry oraz związki mineralne,
pektyny oraz witaminę P. Głównym składnikiem skórki pomarańczy jest
limonen. Zawartość tego związku w olejku pomarańczowym jest niezwykle
wysoka i wynosi około 97%. Innym słowem olejek ten jest chemicznie czystym
limonenem.
CH3
CH2
H3C
LIMONEN
2 Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
skórka pomarańczy lub grejpfruta
pentan
chlorek metylenu
zestaw do destylacji z parą wodną
wyparka obrotowa
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność w
Substancja M. cz. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] H2O
n-pentan 72,15 -129,7 36,1 0,630 nierozpuszczalny bezbarwny benzyny
Chlorek
84,93 -95 40 1,33 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
metylenu
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 28
Dwie, drobno pokrojone skórki pomarańczy (lub jedną skórkę grejpfruta)
umieszcza się w kolbie o pojemności 1000 ml, dodaje 150 ml wody i destyluje z
parą wodną. Po uzyskaniu 50-60 ml destylatu ekstrahuje się go trzykrotnie 15-
mililitrowymi porcjami pentanu lub dichlorometanu. Połączone ekstrakty
przemywa się wodą i suszy nad bezwodnym siarczanem magnezu. Usunięcie
rozpuszczalnika na wyparce obrotowej daje prawie czysty limonen.
Aparatura:
zestaw do destylacji z parą wodną, rozdzielacz, wyparka obrotowa.
5.5. Ćwiczenie 5. Wydzielanie kofeiny z herbaty
1. Wprowadzenie
HERBATA CHICSKA (Thea sinesis)
Jak głosi legenda wszystko zaczęło się pewnego pięknego dnia w
2737 roku p.n.e. w Chinach. Tego dnia cesarz chiński - Szen
Nung, zielarz i uczony, który ze względów higienicznych, pił
tylko przegotowaną wodę, wypoczywał pod drzewem dzikiej
herbaty, wiał lekki wiatr, jego podmuch spowodował, \e kilka
listków wpadło do dzbana z wodą. Oczywiście cesarz zapatrzony
w piękno natury nie zauwa\ył tego, dopiero pijąc swój napój poznał smak, który go
oczarował. Inna opowieść przypisuje początek herbacie mnichowi o imieniu Bodhidharma,
który postanowił przez 7 lat medytować nie mru\ąc oka. Gdy do końca kontemplacji został
mu jeden dzień powieki zaczęły mu się zamykać, zerwał więc kilka liści z drzewa, pod
którym się znajdował i zaczął rzuć. Od razu opuściło go zmęczenie. Tak wyglądał początek
herbaty w Indiach. Japończycy znają inne zakończenie historii tego mnicha. Zmęczenie, które
go opanowało przypisał powiekom, wyrwał je więc i rzucił na ziemię. W tym miejscu
natychmiast wyrósł krzew herbaty, zerwał kilka listków i zaczął rzuć. Jak się mo\na domyślić
zmęczenie ustąpiło. Pierwszą wzmiankę pisemną o liściach herbaty znaleziono w
staro\ytnych rękopisach chińskich sprzed około 5000 lat. Właśnie z Chin herbata
zawędrowała do Japonii i Korei, a pózniej do południowo wschodnich rejonów Azji, do
Europy Południowej, do Afryki i wreszcie do Ameryki Południowej. Obecnie herbata jest
uprawiana w wielu miejscach na kuli ziemskiej.
Działanie: Reguluje czynności przewodu pokarmowego, korzystnie wpływa na
przyswajanie pokarmów i procesy trawienia, adsorbuje znajdujące się w jelitach
substancje szkodliwe dla organizmu. Olejki lotne i kofeina zawarte w herbacie
działają łagodnie moczopędnie. Herbata stymuluje oddychanie i wytwarzanie
krwi, działa tak\e lekko napotnie. Wpływa równie\ na układ krą\enia, reguluje
bowiem ciśnienie i wzmacnia ścianki naczyń wieńcowych. Działa stymulująco
na centralny układ nerwowy oraz reguluje liczne procesy przemiany materii.
Herbata podwy\sza sprawność fizyczną i umysłową człowieka.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 29
Zastosowanie: Herbatę stosuje się przy zakłóceniach przepuszczalności i
zwiększonej kruchości naczyń krwionośnych, tak\e przy skazie krwotocznej, w
terapii choroby popromiennej, nadciśnieniu i innych.
Skład chemiczny: garbniki, olejki lotne, alkaloidy, białka i aminokwasy,
barwniki, związki mineralne, kwasy organiczne (szczawiowy, jabłkowy,
cytrynowy, bursztynowy, pirogronowy, fumarowy), które poprawiają smak
herbaty, substancje \ywiczne (utrwalają aromat herbaty) i witaminy, szczególnie
du\o witamin P i PP oraz witamin A, B, C, E, K. Herbata zawiera wiele
wa\nych dla organizmu związków mineralnych - potasu, wapnia, sodu, cynku,
magnezu, \elaza, fosforu, jodu, miedzi, fluoru, krzemu i manganu. Alkaloidy
herbaty, wśród których najwa\niejsza jest kofeina, mają na organizm działanie
tonizujące. Kofeina herbaty działa łagodniej ni\ kofeina zawarta w kawie,
poniewa\ jest związana z taniną.
O
CH3
H3C
N
N
N
N
O
CH3
KOFEINA
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
Herbata wyparka obrotowa
Chlorek metylenu kolba Erlenmeyera o poj. 150 ml
Siarczan dimetylowy probówki
Bezwodny siarczan sodu rozdzielacz
Octan etylu
W kolbie Erlenmeyera umieszcza się około 10 g (dwie torebki) herbaty, dodaje
się ok. 40 ml wody i szybko zagotowuje się. Herbatę parzy się przez 2-3 minuty,
po czym usuwa się torebki, a roztwór chłodzi w mieszaninie wody z lodem lub
pod bie\ącą wodą. Zimny roztwór wodny ekstrahuje się dwiema 10-
mililitrowymi porcjami chlorku metylenu. Połączone ekstrakty suszy się nad
bezwodnym siarczanem sodu, usuwa środek suszący przez sączenie i ekstrakt
zatę\a się do obj. 5-10 ml na wyparce obrotowej. Aby otrzymać czystą kofeinę
zatę\ony ekstrakt herbaciany nale\y oczyścić za pomocą chromatografii
kolumnowej.
Aparatura:
Kolba Erlenmeyera, lejek szklany, zlewka, rozdzielacz, wyparka obrotowa.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 30
5.6. Ćwiczenie 6. Wydzielanie teobrominy z kakao.
1. Wprowadzenie
KAKAO (Theobroma cacao)
Historia kakao sięga czasów Majów i Azteków. Pili oni
oszałamiający napój kakaowy (zwany chocolatl) podczas
obrzędów i świąt religijnych. W tamtejszych kręgach kulturowych
ziarna kakowca były niezwykle cenne i słu\yły nawet jako środek
płatniczy. Ziarno kakaowca przywiózł do Europy Krzysztof
Kolumb. Napój warzony wedle przepisu azteckiego króla
Montezumy zdobył najpierw uznanie na dworze hiszpańskim.
Często próbowano tworzyć napoje według własnych receptur, jednak nie przynosiło to
oczekiwanego rezultatu, gdy\ Hiszpanie uszlachetniali ten napój za pomocą wanilii i cukru.
Dopiero w XVII wieku napój kakaowy upowszechnił się na innych dworach europejskich.
Obecnie istnieje na świecie tylko jedno miejsce, gdzie mo\na spróbować oryginalnego napoju
kakaowego. Jest to muzeum czekolady firmy Cadbury w Birmingham, w Anglii.
Działanie: Kakao dzięki zawartości teobrominy i kofeiny działa pobudzająco na
układ oddechowy i naczyniowo-ruchowy.
Zastosowanie: kakao oczywiście największe zastosowanie znajduje w
produkcji czekolady i galanterii czekoladowej.
Skład chemiczny: tłuszcz 52%, skrobia 10%, białko 20%, woda 6%, cukry
1,5%, włóknik 2%, składniki mineralne 3%, teobromina 1,5-2%, kofeina 0,2-
0,7%.
O O
CH3 CH3
H3C
N N
HN N
N N
N N
O O
CH3 CH3
TEOBROMINA KOFEINA
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
Kakao Tlenek magnezu
Siarczan dimetylowy Metanol
Chloroform Eter dietylowy
Wodorotlenek sodu Benzen
Eter naftowy Bezwodny siarczan sodu
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 31
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność
Substancja M. cz. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] w H2O
Tlenek magnezu 40,30 2800 3600 3,58 nierozpuszczalny biały bezwonny
Metanol 32,04 -98 64,5 0,79 rozpuszczalny bezbarwny alkoholowy
Eter
74 -116,2 34,5 0,708 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
dietylowy
Chloroform 119,38 -63 61 1,492 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
charakterysty
Benzen 78,11 5,5 80,1 0,88 nierozpuszczalny bezbarwny
czny
Wodorotlenek
40,00 323 1390 2,130 rozpuszczalny biały bezwonny
sodu
Siarczan sodu 142,04 888 - 2,70 rozpuszczalny biały bezwonny
Siarczan
126,13 -31,8 188,5 1,33 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
dimetylowy
0,655-
Eter naftowy miesz. -100 50-70 nierozpuszczalny bezbarwny benzyny
0,67
Zmieszano 20 g kakao i 6 g tlenku magnezu w zlewce o pojemności 250 ml
zawierającej 40 ml wody i 20 ml metanolu. Mieszaninę ogrzewano pod
wyciągiem tak długo, a\ masa stała się sucha (45-50 minut). Otrzymaną masę
przeniesiono do 500-mililitroiwej kolby i dodano 350 ml chloroformu.
Otrzymaną mieszaninę ogrzewano do temperatury wrzenia pod chłodnicą
zwrotną przez 30 minut, po czym przesączono na gorąco. Osad rozkruszono,
przeniesiono do kolby i ponownie ekstrahowano chloroformem. Roztwory
chloroformowe połączono, ekstrakt zatę\ano do obj. 10 ml na wyparce
obrotowej. Następnie do zatę\onego ekstraktu, w temperaturze pokojowej,
dodano 60 ml eteru dietylowego i pozostawiono do następnych ćwiczeń.
Otrzymany mikrokrystaliczny osad przemywano parokrotnie 10 ml porcjami
eteru dietylowego, otrzymując około 0,3 g teobrominy.
Metylowanie teobrominy. Surową teobrominę rozpuszczono w 5 ml
10%-towego roztworu wodorotlenku sodu. Wówczas dodano 1 ml siarczanu
dimetylowego i mieszaninę wytrząsano przez 20 minut w temperaturze
pokojowej. Produkt ekstrahowano dwoma porcjami chloroformu (po 20 ml) i
suszono nad bezwodnym siarczanem magnezu lub sodu. Chloroform usunięto na
wyparce obrotowej, a surową kofeinę wysuszono na powietrzu.
Aparatura:
zestaw do ogrzewania pod chłodnicą zwrotną, lejek szklany, zlewka,
rozdzielacz, wyparka obrotowa.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 32
5.7. Ćwiczenie 7. Wydzielanie nikotyny z papierosów.
1. Wprowadzenie
TYTOC SZLACHETNY (Nicotiana tabaca)
Tytoń szlachetny, pochodzący ze zwrotnikowych obszarów
Ameryki Środkowej, znany był Indianom od dawna. Największe
plantacje powstały w Ameryce Północnej, w posiadłościach
angielskich (Wirginia). Tytoń był zródłem zysków, motorem
pierwszego przemysłu i oczywiście powodem sprowadzania
niewolników z Afryki. Do Portugalii przywieziony został w drugiej
połowie XVI wieku, skąd dotarł do Francji dzięki francuskiemu
posłowi Janowi Nicot (stąd nazwa łacińska gatunku). W Europie został pierwotnie
rozpowszechniony jako roślina ozdobna i lecznicza. Tytoń dla Anglii odkrył Walter Raleigh.
Działanie: Nikotyna ma działanie gangliplegiczne - pora\a receptory
cholinergiczne N w zwojach autonomicznych. W małych dawkach powoduje
krótkotrwałe przyspieszenie czynności serca i wzrost ciśnienia krwi. Zwiększa
zu\ycie tlenu i powoduje zwę\enie naczyń wieńcowych. Takie działanie jest
niebezpieczne dla osób cierpiących na chorobę wieńcową. Zwiększa się
zawartość dwutlenku węgla we krwi.
Zastosowanie: Nikotyna jest stosowana w medycynie, w czasie terapii przy
rzucaniu palenia. Ostre zatrucie nikotyną powoduje przejściowy wzrost
ciśnienia krwi i przyspieszenie oddechu, a następnie spadek ciśnienia krwi i
bezdech. Dawka śmiertelna dla osoby niepalącej wynosi od 50 do 100 mg. Dla
osoby palącej w wyniku zjawiska tolerancji jest ona większa.
Skład chemiczny liścia tytoniu szlachetnego: nikotyna około 10%, oprócz
nikotyny występują równie\: nikoteina, nikotelina, nornikotyna, nikotymina,
nikotoina, nikokotyrrina, anatalbina, anabazyna.
Utlenienie nikotyny stę\onym kwasem siarkowym daje kwas nikotynowy,
będący witaminą i składnikiem koenzymu nikotynoamidowego.
COOH
N
CH3
N N
NIKOTYNA KWAS NIKOTYNOWY
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 33
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
Tytoń lub tabaka
3-molowa zasada sodowa
eter dietylowy
metanol
chlorek sodu
siarczan sodu
węgiel aktywny
kwas pikrynowy
płytki chromatograficzne
T.t. T.w. Rozpuszczalność w
Substancja M. cz. d20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] H2O
Metanol 32,04 -98 64,5 0,79 rozpuszczalny bezbarwna alkoholowy
Chlorek
bezbarwny bezwonny
Sodu 58,44 801 1461 2,170 rozpuszczalny
Eter
74 -116,2 34,5 0,708 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
dietylowy
Siarczan
142,04 888 - 2,70 rozpuszczalny biały bezwonny
Sodu
Kwas
229,11 - >300 1,800 nierozpuszczalny \ółty bezwonny
pikrynowy
Wodorotlenek
- - - 1,090 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
sodu 3,0 M
Węgiel
12,01 _ _ 1,8-2,1 nierozpuszczalny czarny bezwonny
aktywny
Do 3 g tytoniu lub tabaki dodano 50 ml 3-molowego roztworu
wodorotlenku sodu i prowadzono destylację z parą wodną do chwili otrzymania
100-150 ml destylatu. Po oziębieniu do ekstraktu dodano 10-20 g stałego
chlorku sodu i ekstrahowano mieszaninę trzema 15-mililitrowymi porcjami
eteru dietylowego. Ekstrakty eterowe przemyto wodą, wysuszono bezwodnym
siarczanem sodu i oddestylowano nadmiar rozpuszczalnika. Otrzymano surową
nikotynę w postaci oleju. Następnie produkt ogrzewano do rozpuszczenia w
mieszaninie 1 ml wody i 4 ml metanolu, dodano węgiel aktywny i sączono na
ciepło. Do przesączu dodano 10 ml nasyconego roztworu kwasu pikrynowego w
metanolu. Po 5-10 minutach odsączono sól dipikrynian nikotyny, którą
następnie krystalizowano z minimalnej ilości wody (8-10 ml).
Aparatura:
zestaw do destylacji z parą wodną, rozdzielacz, wyparka obrotowa, lejek
Biichnera z kolbą pró\niową.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 34
5.8. Ćwiczenie 8. Trimirystyna z gałki muszkatołowej.
1. Wprowadzenie
GAAKA MUSZKATOAOWA
( Myristica fragrans)
Ojczyzną drzewa muszkatołowego są wyspy Moluki, gdzie
uprawiano je od niepamiętnych czasów. Nasiona
muszkatołowca wymienia staroindyjska Ayurveda jako
działające narkotycznie i halucynogennie. W niektórych regionach południowo-wschodniej
Azji te właściwości gałki muszkatołowej wykorzystuje się do obecnych czasów, znano je
równie\ w średniowiecznej Europie, w kręgach wtajemniczonych. Nale\y tu dodać, \e
równie\ przedstawiciele innych rodzajów rodziny Myristicaceae wytwarzają substancje
narkotyczne. Niektóre szczepy południowo-amerykańskich Indian narkotyzują się \ywicą z
kory pewnych gatunków rodzaju Virola, którą po sproszkowaniu za\ywają, podobnie jak
tabakę, podczas ró\nych uroczystości plemiennych. Przyprawa muszkatołowa trafiła do
Europy stosunkowo pózno, bo dopiero w VI-VII w. za pośrednictwem Arabów. Grecy i
Rzymianie okresu klasycznego nie znali gałki muszkatołowej. Od chwili pojawienia się na
rynkach europejskich stanowiła zawsze jedną z najbardziej po\ądanych i najdro\szych
przypraw, której pochodzenie owiane było mgłą tajemnicy. Tajemnicę wyjaśnili dopiero
portugalscy \eglarze, którzy w 1512 r. napotkali plantację drzew muszkatołowych na
wyspach Banda i Amboina w archipelagu Moluków. Portugalczycy przez prawie 100 lat
uzyskiwali ogromne zyski ze swego odkrycia, dzier\ąc światowy monopol na handel gałką.
Dopiero w 1605 r. musieli ustąpić Holendrom, którzy siłą wyparli ich z wysp Banda,
przejmując monopol w swoje ręce. Monopol holenderski trwał do 1772 r.
Działanie: Gałka muszkatołowa znalazła zastosowanie równie\ w medycynie.
Jest ona bardziej popularna w medycynie Wschodu ni\ Zachodu. Stosuje się ją
dla łagodzenia zaburzeń oskrzelowych, bezsenności, reumatyzmu, wzdęć, w
stanach nadpobudliwości. W większych ilościach (5 do 30 g) mo\e powodować
senność, halucynacje lub euforię, nie nale\y jej nadu\ywać. Jedno nasionko
wa\y około 2 g. Po upływie 2-5 godzin od spo\ycia kilku nasion mogą wystąpić
lekkie zaburzenia świadomości, a\ do silnych halucynacji, zapalenia jelita
cienkiego i bezsenności. Zazwyczaj objawy te ustępują po 24 godzinach.
Zastosowanie: Gałkę muszkatołową stosuje się głównie do przyprawiania ciast.
Jednak\e dodana do mięsa (wołowina, cielęcina, jagnięcina, drób), czy
produktów mlecznych doskonale zmienia smak potrawy. Gałka jest u\ywana do
aromatyzowania napojów takich jak grzane piwo angielskie, poncz, wino
zaprawione korzeniami czy posset (napój z gorącego mleka z winem i
korzeniami). Gałka muszkatołowa znakomicie poprawia smak pierników i
innych ciast, deserów owocowych.
Skład chemiczny gałki muszkatołowej: zawiera do 16% olejku lotnego z
licznymi komponentami, m.in. alfa-pinenem, kamfenem, limonenem, p-
cymenem, linalolem, borneolem, terpineolem, geraniolem. Około 8% olejku
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 35
stanowi trimistryna (metoksysafrol), o właściwościach toksycznych i
halucynogennych. Podstawowym składnikiem gałki (do 40%) jest tłuszcz, tzw.
masło lub balsam muszkatołowy, W skład tłuszczu wchodzi przede wszystkim
trójgliceryd kwasu trimirystynowego, czyli trimirystyna. Ponadto gałka zawiera
pewne ilości skrobi, cukrów, pektyn, barwników i innych substancji
organicznych.
TRIMIRYSTYNA
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
Gałka muszkatołowa
Aceton
Wodorotlenek sodu
Eter etylowy
Etanol
Stę\ony kwas solny
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
Substancja M. cz. T.t [oC] T.w.[oC] d20/4 Rozpuszczalnoś Barwa Zapach
ć w H2O
Trimirystyna 723,16 56-57 - - nierozpuszczaln biała bezzapac
a howy
Aceton 58 -94,7 56,3 0,785 rozpuszczalny bezbarwna Ostry
Wodorotlenek 40 323 1390 2,13 rozpuszczalny bezbarwna bezzapac
Sodu howy
Eter etylowy 74 -116,2 34,5 0,708 nierozpuszczaln bezbarwna owocow
y y
Etanol 46 -114,1 78,3 0,785 rozpuszczalny bezbarwna ostry
Kwas solny 36,46 -114,24 -85 1,187 rozpuszczalny bezbarwna ostry
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 36
40 g drobno zmielonej gałki muszkatołowej oraz 32 ml eteru etylowego
umieszczono w kolbie okrągłodennej o pojemności 250 ml i ogrzewano pod
chłodnicą zwrotną przez godzinę. W czasie tego procesu cały czas regulowano
temperaturę i ciśnienie wody dopływającej do chłodnicy, tak aby eter delikatnie
wrzał. Następnie schłodzono do temperatury pokojowej, odsączono na lejku nie
rozpuszczone produkty. Przesącz wlano do kolby i umieszczono w wyparce
obrotowej w celu usunięcia eteru. Następnie rozpuszczono w 50 ml acetonu i
ponownie ogrzewano pod chłodnicą zwrotną. Mieszaninę schłodzono, a
następnie umieszczono w lodówce do następnych ćwiczeń. Wytrącony związek
odsączono, wysuszono na powietrzu i zwa\ono (trimirystyna). Hydroliza
trimirystyny: całość otrzymanego związku około 0,9 g. rozpuszczono w 15 ml
alkoholu etylowego. Dodano 20 ml mieszaniny woda- alkohol ( w stosunku
objętościowym 1:9), która zawiera dodatkowo 0,2 g. wodorotlenku sodu. Tak
otrzymaną mieszaninę z kamyczkiem wrzennym ogrzewano pod chłodnicą
zwrotną do wrzenia przez półtorej godziny. Całość ochłodzono do temperatury
pokojowej i otrzymaną maz przeniesiono do około 50 ml wody z lodem, która
zawierała kilka kropel stę\onego kwasu solnego. Po wykrystalizowaniu
odsączono i wysuszono produkt. Otrzymano w ten sposób kwas mirystynowy.
Aparatura:
zestaw do ogrzewania pod chłodnicą zwrotną, wyparka obrotowa, lejek
Biichnera z kolbą pró\niową.
5.9. Ćwiczenie 9. Próby na obecność cholesterolu.
1. Wprowadzenie CHOLESTEROL z \ółtka jaja
Ju\ na początku XX wieku odkryto związek między schorzeniami
układu krą\enia, a cholesterolem. Zwiększone stę\enie "złego" cholesterolu
i wolnych trójacylogliceroli w osoczu krwi nale\y do najwa\niejszych
czynników ryzyka mia\d\ycy. Kiedy krew swobodnie przepływa przez
naczynia krwionośne, wraz z nią do ka\dej komórki dostarczane są
substancje od\ywcze i niezbędny do \ycia tlen. We krwi krą\ą równie\
związki, które mogą od wewnątrz uszkadzać nasze tętnice (np. wolne
rodniki). Powstające w ten sposób uszkodzenia sprawiają, \e w miejscach tych zaczynają
osadzać się substancje tłuszczowe (głównie cholesterol) oraz płytki krwi. Tworzą się złogi,
które utrudniają dopływ krwi do wielu narządów. Tym samym, dociera do nich coraz mniej
tlenu, a postępujące niedotlenienie narządów prowadzi do ich niewydolności. Zwykle
zwę\enie nie obejmuje wszystkich tętnic, pojawia się jedynie na pewnych odcinkach.
Najczęściej dotyczy to tętnic wieńcowych, które doprowadzają krew do serca. Nale\y jednak
pamiętać, \e cholesterol jest równie\ prekursorem wielu wa\nych, niezbędnych dla
prawidłowego funkcjonowania organizmu związków tj. hormony płciowe, hormony kory
nadnercza, witamina D, kwasy \ółciowe.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 37
Działanie: wysokie poziomy cholesterolu w surowicy zwiększają zagro\enie
zawałem serca, jest czynnikiem ryzyka choroby wieńcowej, powoduje
mia\d\ycę tętnic wieńcowych i powstającego na jej tle zawału serca.
Skład chemiczny \ółtka jaja kurzego: zawiera 15,5% białka, 28,2% tłuszczy,
0,3% węglowodanów, a tak\e cholesterol, sód, wapń, fosfor, \elazo, magnez,
beta-karoten, witaminę A, B1, B2, D, E, PP.
H3C CH3
CH3
CH3
CH3
HO
CHOLESTEROL
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
\ółtko jaja kurzego eter dietylowy
etanol kwas siarkowy
chloroform bezwodnik octowy
brom lodowaty kwas octowy
wirówka
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność
Substancja M. cz. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] w H2O
Etanol 46,07 -114,5 78,3 0,790 rozpuszczalny bezbarwny alkoholowy
Bezwodnik 138- hydrolizuje(ener.r
102,09 -73 1,080 bezbarwny ostry
octowy 140,5 eakcja0
Lodowaty kwas
60,05 17 117 1,050 rozpuszczalny bezbarwny ostry
octowy
Chloroform 119,38 -63 61 1,492 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
Eter dietylowy 74 -116,2 34,5 0,708 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
czerwono-
Brom 159,81 -7,2 58,8 rozpuszczalny gryzący
brązowa
Kwas siarkowy 98,08 -15 310 1,840 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 38
Dokładnie oddzielono \ółtko jaja kurzego od białka i umieszczono je w
zlewce o pojemności 150 ml, do której dodano 35 ml eteru, 35 ml etanolu.
Mieszaninę odstawiono na 10 minut, co jakiś czas mieszając, następnie
przsączono przez sączek zwil\ony mieszaniną eterowo etanolową do suchej
zlewki. Z otrzymanego przesączu usunięto rozpuszczalnik na wyparce
obrotowej i dodano 5 ml gorącego etanolu. Gorący roztwór przeniesiono pipetą
do probówki wirowej, a do pozostałości dodano ponownie 5 ml gorącego
etanolu. Ekstrakty połączono, odwirowano i klarowny roztwór alkoholowy
odpipetowano do czystej probówki. Dodawano kroplami wodę tak długo, a\ nie
wypadł osad. Następnie mieszaninę pozostawiono na 30 minut. Odwirowano,
odrzucono roztwór znad osadu, a osad rozpuszczono w niewielkiej ilości
gorącego etanolu, pozostawiając do wystygnięcia. Kryształki cholesterolu
odsączono, wysuszono na powietrzu i zwa\ono.
Próba Salkowskiego. Do suchej probówki wlano około 2 ml roztworu
cholesterolu w chloroformie i powoli, po ściance probówki dodano 1 ml
stę\onego kwasu siarkowego. Roztwór kwasu fluoryzuje na zielono, a warstwa
chloroformowa barwi się na czerwono.
Próba Liebermana-Burcharda. Do suchej probówki zawierającej 1 ml
roztworu cholesterolu w chloroformie dodano 10 kropli bezwodnika octowego i
1 kroplę stę\onego kwasu siarkowego. Pojawiło się czerwone zabarwienie, które
przechodzi poprzez niebieskie w zielone.
Próba Windausa. Do 1 ml chloroformowego roztworu cholesterolu
dodawano kroplami roztwór bromu w kwasie octowym. Wypadający \ółto-biały
osad dibromocholesterolu zbadano technikami spektroskopowymi.
(studenci wykonują dwie pierwsze próby).
Aparatura:
wyparka obrotowa, wirówka obrotowa, lejek szklany, zlewka.
5.10. Ćwiczenie 10. Wydzielanie lecytyn zastosowanie chromatografii.
1. Wprowadzenia
Lipidami nazywamy grupę produktów naturalnych
izolowanych ze zródeł naturalnych za pomocą ekstrakcji
niepolarnymi rozpuszczalnikami organicznymi. Do tej grupy nale\ą:
tłuszcze, woski, fosfo- i sfingolipidy, terpeny, sterydy. Fosfolipidy
są środkami powierzchniowo czynnymi składającymi się z gliceryny
lub sfingozyny, kwasów tłuszczowych, kwasu fosforowego i
alkoholi takich jak: etanoloamina, cholina i seryna. Inaczej
fosfolipidy są niesymetrycznymi estrami kwasu fosforowego
zestryfikowanego diacyloglicerolem i hydrofilowym alkoholem. Najwa\niejszymi
fosfolipidami, pochodnymi gliceryny, są lecytyny, cefaliny, fosfatidyloseryny i
plazmalogeny.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 39
CH3
+
R
O
O
N CH3
O P
-
O
CH3
-
O
O CH3
R O O O
+
O R
P N CH3 R O
O O CH3
O O
Alfa - LECYTYNY Beta - LECYTYNY
R R
+
NH3
_
+
O O
O O O
_ _
P NH3 P
O O
O
O O
CEFALINY FOSFATIDYLOSERYNY
O
O
O
O
+
_
P NH3
O
O
O
PLAZMALOGENY
Drugą wa\ną grupą lipidów są pochodne sfingozyny sfingolipidy.
Typowymi przykładami tych lipidów są: sfingomielina i cerebrozyd. Ten drugi
jest przykładem glikolipidu.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 40
HO
H
N
O
O
CH3
+
_
P N
O
O CH3
O CH3
SFINGOMIELINA
HO
H
N
O
O
OH
O
OH
OH
HO
CEREBROZYD
Działanie: Zapasy tłuszczu chronią narządy wewnętrzne przed uciskiem i
uszkodzeniem przez wstrząsy mechaniczne. U wielu zwierząt, a zwłaszcza
ssaków morskich (np. u fok), stanowią izolację termiczną ustroju. U człowieka
tłuszcz zgromadzony w tkance tłuszczowej stanowi ok. 17% cię\aru ciała.
Kompleksy tłuszczowo-białkowe zapewniają utrzymanie prawidłowej
sprę\ystości pęcherzyków płucnych. Tłuszcze są tak\e niezbędnym składnikiem
struktur komórkowych oraz zapewniają równowagę koloidową cytoplazmy.
Ułatwiają równie\ wchłanianie rozpuszczalnych w tłuszczach witamin: A, D, E,
K i cholesterolu pokarmowego. Przemiany tłuszczy są regulowane hormonalnie
(insulina, hormon wzrostu, kortykotropina, hormon lipotropowy i tyroksyna).
2. Wykonanie ćwiczenia:
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 41
Odczynniki i materiały
\ółtko jaja kwas siarkowy
etanol dipikryloamina
eter dietylowy molibdenian amonu
chloroform jod
metanol ninhydryna
benzen aceton
eter naftowy płytki chromatograficzne
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność
Substancja M. cz. [�C] [�C] D20/D w H2O Barwa Zapach
Etanol 46,07 -114,5 78,3 0,790 rozpuszczalny bezbarwny alkoholowy
Metanol 32,04 -98 64,5 0,79 rozpuszczalny bezbarwna alkoholowy
Eter dietylowy 74 -116,2 34,5 0,708 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
Chloroform 119,38 -63 61 1,492 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
78,11 5,5 80,1 0,88 nierozpuszczalny bezbarwna charakterysty
Benzen czny
miesz. -100 50-70 0,655- nierozpuszczalny bezbarwna benzyny
Eter naftowy 0,67
Kwas 98,08 -15 310 1,840 rozpuszczalny bezbarwn bezwonny
siarkowy y
Aceton 58,08 -95,4 56,2 0,79 rozpuszczalny bezbarwn owocowy
a
Jod
253,81 113 184 4,930 rozpuszczalny brunatna słaby
Ninhydryna 178,15 - - - trudno jasno\ółta słaby
rozpuszczalna
śółtko jaja kurzego dokładnie oddzielono od białka i wrzucono do zlewki
o pojemności 150 ml. Ciągle mieszając, dodano 75 ml mieszaniny eteru
dietylowego z etanolem w stosunku 5:2. Zlewkę odstawiono na 10 minut, a
następnie mieszając co jakiś czas, przesączano przez sączek zwil\ony
mieszaniną etanolowo eterową do suchej zlewki. Pozostałość przemyto na
sączku 20 ml tej mieszaniny. Połączone przesącze przeniesiono do kolbki
okrągłodennej i nadmiar rozpuszczalnika usunięto na wyparce obrotowej.
Pozostałość rozpuszczono w 10 ml eteru dietylowego. Produkt zanalizowano za
pomocą chromatografii cienkowarstwowej.
Na 5 płytek pokrytych \elem krzemionkowym naniesiono ekstrakt
lipidowy. Chromatogramy rozwijano w układzie chloroform metanol woda
(65:25:4), a\ do przebycia przez czoło rozpuszczalnika drogi 15 cm. Po
wysuszeniu płytek:
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 42
- chromatogram pierwszy wywoływano roztworem kwasu siarkowego w
etanolu,
- chromatogram drugi wywoływano parami jodu,
- chromatogram trzeci wywoływano roztworem dipikryloaminy
(odczynnik wykrywający cholinę),
- chromatogram czwarty wywoływano roztworem molibdenianu amonu
(odczynnik wykrywający fosfor),
- chromatogram piąty wywoływano roztworem ninhydryny.
Na podstawie reakcji barwnych określono do jakiej grupy lipidów nale\ą
rozdzielane związki.
Wywoływanie roztworem kwasu siarkowego. Chromatogramy
spryskiwano 50% roztworem kwasu siarkowego w etanolu i umieszczono na 20
minut w suszarce, w temperaturze 220�C. Pojawiły się plamy pochodzące od
sterydów.
Wywoływanie parami jodu. Wysuszoną płytkę chromatograficzną
umieszczono w komorze jodowej. Po kilku minutach związki posiadające
nienasycone kwasy tłuszczowe zabarwiły się na brunatno.
Wywoływanie dipikryloaminą. Chromatogram spryskano roztworem
dipikryloaminy w acetonie. Cholina i jej pochodne zabarwiły się na czerwono.
Wywoływanie molibdenianem amonu. Chromatogram spryskano świe\o
przygotowanym molibdenianem amonu. Po wysuszeniu w temperaturze
pokojowej pozostawiono go na 24 godziny. Związki zawierające ugrupowania
fosforanowe dają niebieskie plamy.
Wywoływanie roztworem ninhydryny. Chromatogram spryskano świe\o
przygotowanym 0,5% roztworem ninhydryny w etanolu. Po ogrzaniu w
temperaturze 120�C przez 20 minut lipidy zawierające etanoloaminę lub serynę
dają ciemnofioletowe zabarwienie.
Aparatura:
wyparka obrotowa, kolumna chromatograficzna z wypełnieniem \elowym, lejek
szklany, zlewka.
5.11. Ćwiczenie 11. Likopen i beta-karoten z marchwii
1. Wprowadzenie
MARCHEW ZWYCZAJNA (Daucus carota)
Marchew pochodzi z Azji, znana ju\ w staro\ytności, lecz
wówczas nie miała większego znaczenia w \ywieniu, gdy\ jej smak
daleko odbiegał od smaku dzisiejszej marchwi. Dopiero w XVI
wieku wprowadzona została do wykwintnej kuchni, bowiem wtedy
właśnie po długoletnich doświadczeniach wyhodowano odmianę
charakteryzującą się lepszym smakiem. Od tego czasu marchew jest podstawową jarzyną we
wszystkich kuchniach świata.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 43
Działanie: Korzenie marchwi znajdują zastosowanie w leczeniu zaburzeń
czynności układu pokarmowego (szczególnie u niemowląt i małych dzieci),
Substancje zawarte w korzeniu marchwi wykazują tak\e działanie pobudzające
przemianę materii i moczopędne. Korzeń marchwi jest cennym zródłem witamin
przez co zapobiega anemiom i awitaminozom, poprawia widzenie (prowitamina
A), zwiększa ogólną odporność organizmu.
Zastosowanie: Największe znaczenie ma marchew jako smaczna jarzyna o
du\ej zawartości witamin i soli mineralnych. W kosmetyce jest szeroko
wykorzystywana jako składnik maseczek regenerujących skórę, do pielęgnacji
włosów. Marchew jest u\ywana w przemyśle kosmetycznym jako składnik
kremów.
Skład chemiczny korzenia marchwi: Korzeń marchwi zawiera węglowodany,
flawonoidy, likopen, beta-karoten (prowitamina A), witaminy (B1, B2, B6, D,
H, E, K i PP), pektyny, niewielkie ilości olejku oraz sole mineralne (wapnia,
manganu, miedzi itp.).
H3C
CH3 CH3
H3C CH3
H3C CH3
CH3 CH3
CH3
beta-KAROTEN
H3C
CH3 CH3
H3C CH3
H3C CH3
CH3 CH3
CH3
LIKOPEN
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
pasta z marchwi lub pomidorów chlorek metylnu
jod tlenek glinu
etanol chlorek sodu
eter naftowy cykloheksan
folia aluminiowa kolumna chromatograficzna
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 44
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność
Substancja M. cz. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] w H2O
Chlorek
84,93 -95 40 1,33 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
metylenu
Tlenek glinu 101,94 2050 2980 3,940 nierozpuszczalny biały bezwonny
Jod 113 184 4,930 rozpuszczalny brunatna słaby
253,81
Etanol 46,07 -114,5 78,3 0,790 rozpuszczalny bezbarwny alkoholowy
Chlorek sodu 58,44 801 1461 2,170 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
0,655-
Eter naftowy miesz. -100 50-70 nierozpuszczalny bezbarwna benzyny
0,67
charakterys
Cykloheksan 84,16 6 80,7-81 0,78 nierozpuszczalny bezbarwna
tyczny
5 g Pasty z marchwi (lub pomidorów) umieszczono w kolbie okrągłodennej
o pojemności 100 ml, owiniętej folią aluminiową w celu uchronienia
karotenoidów przed reakcją fotochemicznego utleniania. Do kolby dodano 10
ml 95% etanolu i ogrzewano, pod chłodnicą zwrotną, utrzymując temperaturę
wrzenia przez 5 minut. Gorącą mieszaninę sączono przez lejek ze spiekiem, a
\ółty filtrat przelano do kolby Erlenmayera o pojemności 100 ml, owiniętej folią
aluminiową. Pozostały na sączku osad przeniesiono z powrotem do kolbki,
dodając 10 ml chlorku metylenu i ogrzewano pod chłodnicą zwrotną utrzymując
stan wrzenia przez kolejne 3-4 minuty. Ponownie sączono na gorąco i przesącz
przeniesiono do kolby zawierającej ekstrakt etanolowy. Ekstrakcję chlorkiem
metylenu powtarzano jeszcze trzykrotnie, zbierając ekstrakty w kolbie
Erlenmeyera.
Połączone ekstrakty przeniesiono do rozdzielacza, dodano wody i
nasyconego roztworu chlorku sodu ( w celu ułatwienia rozdzielenia warstw),
dolną warstwę sączono przez lejek wypełniony środkiem suszącym do suchej
kolby. Z otrzymanego ekstraktu usunięto rozpuszczalnik na wyparce obrotowej.
Surowy karotenoid rozpuszczono w 5 ml cykloheksanu. Produkty oczyszczano
za pomocą chromatografii kolumnowej, stosując jako eluent eter naftowy.
Zebrano poszczególne frakcje, które zcharakteryzowano za pomocą
chromatografii cienkowarstwowej.
Aparatura:
zestaw do ogrzewania pod chłodnicą zwrotną, wyparka obrotowa, rozdzielacz,
lejek Biichnera z kolbą pró\niową.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 45
5.12. Ćwiczenie 12. Wydzielanie i rozdział barwników z papryki.
1. Wprowadzenie
W Ameryce Południowej i Środkowej paprykę uprawiano
na długo przed przybyciem podró\ników hiszpańskich. Podczas
swojej pierwszej wyprawy Krzysztof Kolumb natknął się na nią na
Haiti. Hiszpanie poszukujący krótszej drogi do Indii, skąd
sprowadzano do Europy drogocenny wówczas pieprz, zauwa\yli
roślinę dodawaną na Antylach do potraw w celu zaostrzenia smaku.
W XVI wieku zaczęto uprawiać paprykę na południu Europy. Na
terenach podbitych przez Turków, czyli tak\e w Bułgarii, hodowla
papryki bardzo się rozwinęła, dlatego te\, w wielu krajach ostra
papryka nazywana była "pieprzem tureckim". W Bułgarii po dziś dzień paprykę w proszku
nazywa się "czerwen piper", czyli czerwony pieprz. W 1525 roku Portugalczycy rozpoczęli
uprawę papryki w Indiach. Wkrótce potem ostra papryka stała się nieodzownym składnikiem
wielu kuchni. Obecnie uprawianych jest około 200 odmian papryki słodkiej i ostrej o
przeró\nych kształtach, rozmiarach i kolorach.
Działanie:. Papryka pomaga w leczeniu zaburzeń krą\enia, zapobiega
tworzeniu się skrzepów krwi i zawrotom głowy, łagodzi bóle migrenowe.
Naukowcy twierdzą, i\ papryka ma korzystny wpływ na nasze samopoczucie,
działa jak afrodyzjak i podnosi koncentrację. Jednak jak wszystko w nadmiarze
mo\e nam zaszkodzić.
Zastosowanie: Paprykę wykorzystuje się głównie jako przyprawę do dań, jest
te\ zródłem wielu witamin.
Skład chemiczny papryki: W latach dwudziestych naszego stulecia węgierski
biochemik Albert Szent - Gyorgi rozpoczął badania nad papryką. Wkrótce te\
wyodrębnił z niej kwas askorbinowy - popularną witaminę C. W 1937 roku
został za to odkrycie wraz z papryką nagrodzony Nagrodą Nobla. Papryka
zyskała sławę, okazało się, \e oprócz witaminy C ma jeszcze A, P, B1, B2.
Owoce papryki zawierają tak\e wiele barwnych substancji, głównie: beta-
karoten, kapsantynę, kapsombinę, zaś za ostry smak odpowiada kapsycyna.
H3C OH
CH3 CH3
O
H3C
H3C CH3
CH3 CH3
CH3
OH
KAPSANTYNA
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 46
OH
H3C
CH3 CH3
CH3
O
O
H3C
CH3 CH3
CH3
OH
KAPSOMBINA
H3C
CH3 CH3
H3C CH3
H3C CH3
CH3 CH3
CH3
beta-KAROTEN
HO
O
CH3
HO N
H CH3
KAPSYCYNA
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały:
suszona papryka chlorek metylenu
chloroform etanol jod
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność w
Substancja M. cz. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] H2O
Chlorek
84,93 -95 40 1,33 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
metylenu
Chloroform 119,38 -63 61 1,492 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
Etanol 46,07 -114,5 78,3 0,790 rozpuszczalny bezbarwny alkoholowy
Jod 253,81 113 184 4,930 rozpuszczalny brunatna słaby
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 47
W kolbie okrągłodennej o pojemności 250 ml umieszczono 5 g
sproszkowanej papryki i 100 ml chlorku metylenu, tak powstałą mieszaninę
silnie wytrząsano przez 15 minut. Mieszaninę przesączono, a z przesączu
usunięto nadmiar rozpuszczalnika na wyparce obrotowej. Zatę\ony przesącz
analizowano za pomocą chromatografii cienkowarstwowej, u\ywając płytek
pokrytych \elem krzemionkowym i układu chloroform-etanol (1:20) jako
eluenta. (studenci sami dobierają skład eluentu). Chromatogramy wywołano za
pomocą par jodu.
Po przygotowaniu kolumny wypełnionej \elem krzemionkowym, na jej
szczyt naniesiono mieszaninę barwników papryki w 1 ml chloroformu, a
następnie kolumnę eluowano. Po zebraniu barwnych frakcji, zbadano ich
czystość za pomocą chromatografii cienkowarstwowej.
Aparatura:
Kolumna chromatograficzna z wypełnieniem \elowym, wyparka obrotową.
5.13. Ćwiczenie 13. Izolacja piperyny z pieprzu czarnego
1. Wprowadzenie:
PIEPRZ CZARNY (PIPER NIGRUM)
`Niekwestionowanym królem egzotycznych przypraw od
wieków jest pieprz. Jego ojczyzną jest Azja, "kraina, gdzie
pieprz rośnie" jak ją dawniej określano i do której w
\yczeniach wysyłano osoby, których obecność była nie
po\ądana przez rozmówców. W czasach gdy Arabowie
handlowali przyprawami, a tak\e w pózniejszych stuleciach słowem "pieprz" określano
wszystkie egzotyczne przyprawy. Owoc pieprzu jest prastarą przyprawą dietetyczną i lekiem
ludów Dalekiego Wschodu. Pierwsze plantacje pieprzu zało\ono przypuszczalnie ju\ 1000 lat
p.n.e. w zachodnich Indiach, na terenach obecnego stanu Bombaj. Stamtąd ju\ jako roślina
uprawna pieprz został przeniesiony do innych części Indii, a pózniej wraz z wędrówkami
ludności na Wyspy Archipelagu Malajskiego. Pierwsze informacje i próbki tej przyprawy
przynieśli do Europy \ołnierze Aleksandra Wielkiego. W czasach Cesarstwa Rzymskiego
przyprawa była ju\ znana w całym basenie Morza Śródziemnego. W okresie Średniowiecza to
właśnie pieprz był najwa\niejszym powodem, dla którego hiszpańscy i portugalscy odkrywcy
organizowali wyprawy morskie. W tamtych te\ czasach pieprz znajdował się często wśród
kosztownych i bardzo mile widzianych prezentów dla panujących ksią\ąt, papie\y, biskupów
oraz innych wysoko postawionych osobistości. Ze względu na swoją wartość odgrywał
bardzo wa\ną rolę w handlu całego okresu średniowiecza. Pieprz był tak drogi, \e Anglicy do
aromatyzowania potraw ziołowych zaczęli u\ywać substytutów tej przyprawy. Słu\ył często
jako środek płatniczy, a niekiedy ustalano nawet wysokość zobowiązań stron umowy według
wartości odpowiadającej ilości tego surowca. Przez wieki pieprz był "walutą wymienialną"
zarówno na Wschodzie, jak i Zachodzie. Był symbolem kupców, którzy handlowali
przyprawami a równocześnie świadectwem ich zamo\ności. Chińczycy nazywali go "fagarą",
to znaczy pieprzem \ółtodrzewem ludzi Zachodu i uwa\ali za egzotyczny substytut ich
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 48
własnej przyprawy przypominającej pieprz. Ojczyzną niekwestionowanego króla
egzotycznych przypraw jakim jest pieprz są Indie. Ju\ w średniowieczu doceniono jego
wartość, która szybko sięgnęła cen szlachetnych kruszców i stała się powodem morskich
wypraw Portugalczyków i Hiszpanów, a następnie Holendrów i Anglików. Pieprz słu\ył
często jako środek płatniczy, a niekiedy ustalano nawet wysokość zobowiązań stron umowy
według wartości odpowiadającej ilości tego surowca. Pieprz był tak drogi, \e Anglicy do
aromatyzowania potraw zaczęli u\ywać substytutów tej przyprawy. Hindusi zaś do tego
stopnia zachwycili się pieprzem, \e nazwali go klejnotem kuchni Indii .
Działanie: Dodatek pieprzu sprzyja trawieniu, działa te\ lekko moczopędnie,
jest jednak niewskazany przy wszelkich dietach i dla osób ze skłonnościami do
podra\nień przewodu pokarmowego.
Zastosowanie: Pieprz czarny mielony jest powszechnie u\ywaną przyprawą.
Dodaje się go do mięs, wędlin, pasztetów i ryb. Przyprawia się nim sałatki,
dania z warzyw, jaj i serów, a tak\e ciepłe i zimne sosy.
Skład chemiczny: Ostry smak pieprzu czarnego pochodzi od zawartej głównie
w wierzchniej warstwie owocu - piperyny. Czarny pieprz zawiera: białko,
tłuszcz, błonnik, wapń, \elazo, magnez.
O
O
N
O
PIPERYNA
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały:
Pieprz czarny Chlorek metylenu
Eter dietylowy Aceton
heksan Jod
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność w
Substancja M. cz. d20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] H2O
Chlorek
84,93 -97 40 1,325 nierozpuszczalny bezbarwny Słodki
metylenu
Eter
74 -116,2 34,5 0,708 nierozpuszczalny bezbarwny Słodki
dietylowy
Heksan 86,18 -95 69 0,659 nierozpuszczalny bezbarwny Ostry
Aceton 58,08 -94 56 0,791 rozpuszczalny bezbarwny ostry
brunatno-
Jod 253,81 113 184 4,930 rozpuszczalny słaby
ciemny
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 49
W kolbie okrągłodennej o pojemności 100 ml umieszczono 20 g zmielonego
pieprzu czarnego i zalano 40 ml chlorku metylenu. Mieszaninę ogrzewano pod
chłodnicą zwrotną przez 20 minut, następnie ochłodzono, a osad odsączono i
przemyto20 ml chlorku metylenu. Wykonano TLC. Przesącz odparowano na
wyparce obrotowej, a do oleistej cieczy dodano 12 ml eteru dietylowego,
mieszano 10 minut i odparowano eter na wyparce. Dodano kolejną porcję eteru i
delikatnie mieszano, zawartość kolby umieszczono w lodówce na 20 minut, po
czym osad odsączono i przemyto dwukrotnie 8 ml zimnego eteru. Suchy osad
przeniesiono do kolki sto\kowej i rozpuszczono w 4 ml gorącej mieszaniny
heksan : aceton (2:3). Pozostawiono w temperaturze pokojowej, a następnie
chłodzono przez 30 minut. Osad odsączono, przemyto 8 ml zimnego eteru i
osuszono. Wykonano TLC.
Aparatura:
zestaw do ogrzewania pod chłodnicą zwrotną, wyparka obrotowa, rozdzielacz,
lejek Biichnera z kolbą pró\niową.
5.14. Ćwiczenie 14. Aldehyd kuminowy z nasion kminku rzymskiego
1. Wprowadzenie
KMIN RZYMSKI (Cuminum cyminum)
Kminek został znaleziony podczas wykopalisk z młodszej epoki
kamiennej sprzed 3000 lat p.n.e. Staro\ytni Grecy i Rzymianie
stosowali go jako środek ułatwiający trawienie cię\kostrawnych
potraw z fasoli i grochu. Od czasów panowania Karola Wielkiego
kminek uprawiano w przyklasztornych ogrodach. Kminek zwyczajny
był doskonale znany staro\ytnym Egipcjanom. Zachowane angielskie
rękopisy kulinarne świadczą, i\ XIII wieczni mieszkańcy Albionu dodawali kminek do
zawijanych w słoninę i pieczonych kur.
Działanie: Kminek zmniejsza lub usuwa całkowicie stany skurczowe w
przewodzie pokarmowym, przywraca normalną amplitudę ruchów
perystaltycznych jelit, nieznacznie pobudza wydzielanie soków trawiennych,
ułatwia przyswajanie składników pokarmu oraz zapobiega wzdęciom,
szczególnie u małych dzieci i młodzie\y, jest więc typowym środkiem
wiatropędnym. Ponadto wywiera słabe działanie moczopędne
Zastosowanie: Kminek jest cenioną przyprawa ze względu na
charakterystyczny gorzko ostry smak i intensywny aromat
Skład chemiczny: Głównym składnikiem nasion kminu rzymskiego jest
aldehyd kuminowy.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 50
H
O
H3C
CH3
ALDEHYD KUMINOWY
Wydziela się go poprzez ekstrakcję owoców i oddziela od pozostałych
składników ekstraktu na drodze chemicznej przeprowadzając go w
semikarbazon:
H
H
N NH2
H H
H2N
N NH2
O
O
N
H3C
O
H3C
CH3
CH3
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały:
kmin rzymski chloroform
metanol kwas solny
bezwodny siarczan magnezu chlorowodorek semikarbazydu
chlorek sodowy etanol
octan sodu zestaw do destylacji z parą wodną
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność
Substancja M. cz. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] w H2O
Etanol 46,07 -114,5 78,3 0,790 rozpuszczalny bezbarwny alkoholowy
Metanol 32,04 -98 64,5 0,79 rozpuszczalny bezbarwna alkoholowy
Octan sodu 82,03 324 >400 1,52 rozpuszczalny bezbarwna bezwonny
Chloroform 119,38 -63 61 1,492 nierozpuszczalny bezbarwny słodki
Chlorek
58,44 801 1461 2,170 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
sodowy
Siarczan
120,37 1124 _ 2,660 rozpuszczalny biały bezwonny
magnezu
Kwas solny 36,45 -30 _ 1,190 rozpuszczalny bezbarwny ostry
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 51
W kolbie okrągłodennej o pojemności 250 ml umieszczono 5 g zmielonych
owoców kminu rzymskiego i dodano 20 ml wody destylowanej.
Przeprowadzono destylację z parą wodną. Destylat ekstrahowano trzema 5
mililitrowymi porcjami chloroformu. Połączone ekstrakty chloroformowe
przemyto 4 mililitrowymi porcjami wody destylowanej i osuszono bezwodnym
siarczanem magnezu. Rozpuszczalnik odparowano na wyparce obrotowej.
Rozpuszczono 0,2g chlorowodorku semikarbazydu, 0,3g octanu sodu w
2ml wody i 3ml etanolu. Tak otrzymany roztwór dodano do otrzymanego olejku
eterycznego, ogrzewano przez 10 minut na łazni wodnej, oziębiono i
pozostawiono do krystalizacji. Kryształy przesączono i otrzymany produkt
przekrystalizowano z metanolu.
Otrzymany semikarbazon wytrząsano przez godzinę z 5 ml 10% kwasu
solnego. Po przesączeniu roztwór ekstrahowano trzema 10 mililitrowymi
porcjami chloroformu. Połączone ekstrakty chloroformowe ekstrahowano wodą
nasyconą solanką i usunięto chloroform na wyparce obrotowej.
Aparatura:
zestaw do destylacji z parą wodną, wyparka obrotowa, rozdzielacz, lejek
Biichnera z kolbą pró\niową.
5.15. Ćwiczenie 15. Wydzielanie i oznaczanie poziomu retinolu.
1. Wprowadzenie
Witamina A jest jedną z najwcześniej odkrytych witamin (stąd jej
oznaczenie pierwszą literą alfabetu). Głównym objawem niedoboru
witaminy A jest tzw. kurza ślepota, która polega na pogorszeniu się
zdolności widzenia o zmierzchu. Schorzenie to było znane ju\ w
staro\ytności, kiedy to ludzie zdą\yli odkryć, \e spo\ywanie gotowanej
wątroby prowadzi do wyleczenia ślepoty zmierzchowej. Jednak dopiero
na początku XX wieku udało się ustalić związek między sposobem
od\ywiania a pogorszeniem wzroku przy słabym oświetleniu. Dzięki
pracom m. in. F. Hopkinsa, W. Steppa i M. Davisa, wykazano, \e mleko, masło czy \ółtka jaj
zawierają rozpuszczalny w tłuszczach czynnik niezbędny do wzrostu zwierząt
doświadczalnych. W 1915 r. substancję tą nazwano - rozpuszczalny w tłuszczach czynnik A.
Od tego czasu poznano wiele innych doniosłych faktów, które krok po kroku, doprowadziły
do odkrycia witaminy A. Nieco pózniej odkryto prowitaminę witaminy A czyli beta-karoten.
Stwierdzono, \e beta-karoten będący barwnikiem roślinnym rozpuszczalnym w tłuszczach,
przekształca się w wątrobie w bezbarwny związek o aktywności witaminy A.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 52
CH3 CH3
CH3 CH3
H3C CH3
H3C CH3
OH
OH
CH3
CH3
WITAMINA A1 WITAMINA A2
Retinol został wyizolowany po raz pierwszy z oleju otrzymanego z wątroby ryb
(tranu). Ciekawostką jest fakt, \e wątroba ryb słodkowodnych zawiera retinol i dehydroretinol
(witaminę A2), zaś wątroba ryb morskich tylko retinol. Witamina A jest dostarczana
człowiekowi z po\ywieniem. Dzienne zapotrzebowanie na retinol u dorosłego człowieka
wynosi około 0.67 mg. Niedobór tej witaminy powoduje tak zwaną kurza ślepotę.
Zapotrzebowanie na tę witaminę jest szczególnie wysokie u niemowląt. Dlatego tez retinol
jest standardowym dodatkiem do od\ywki dla niemowląt.
Witamina A jest niezbędna dla prawidłowego rozwoju i funkcjonowania nie tylko
skóry, ale równie\ dla wzrostu i zdrowia zębów, paznokci oraz włosów. Właściwie dozowana
w kosmetykach wykazuje korzystne oddziaływanie na skórę, włosy i paznokcie. Często
nazywana jest "czynnikiem normalizującym". Jest dobrze wchłaniana przez skórę, sprzyja
zachowaniu jej miękkości, gładkości, jędrności i młodego wyglądu. Pomaga równie\
zatrzymywać w skórze wodę, ta właściwość sprawia, \e witamina A jest bardzo u\yteczna w
radzeniu sobie z problemami związanymi z niekorzystnymi warunkami środowiska i porą
roku (suche powietrze, wysoka temperatura, zanieczyszczenia, promieniowanie słoneczne).
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały:
askorbinian sodu retinol (lub octan retinolu)
50% roztwór wodorotlenku potasu etanol
0.5 molowy roztwór wodorotlenku potasu heksan
0.1 molowy roztwór wodorotlenku sodu metanol
od\ywka dla niemowląt
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność
Substancja M. cz. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] w H2O
Heksan 86,18 -95 69 0,661 nierozpuszczalny bezbarwny benzyny
Charakterystycz
Metanol 32,04 -98 64,5 0,79 rozpuszczalny bezbarwna
ny
Etanol 46,0 -114,5 78,3 0,790 rozpuszczalny bezbarwny alkoholowy
Brązowa do charakterystyczn
Retinol r-ru - - 1,04 częściowo
\ółtej y
Wodorotlenek
potasu 0,5 r-ru. - - 1,020 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
molowy
Wodorotlenek
r-ru. - - 1,050 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
sodu
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 53
Ekstrakcja retinolu z próbki \ywności. W dwóch 250-mililitrowych
kolbach okrągłodennych, z których ka\da zaopatrzona jest w chłodnicę zwrotną
i mieszadło magnetyczne, umieszcza się po 10 g od\ywki dla niemowląt, 1 g
askorbinianu sodu i 40 ml etanolu. Do jednej kolby dodaje się znaną ilość
retinolu (około 0.05 mg). Do tak przygotowanych roztworów wkrapla się po10
ml 50% roztworu wodorotlenku sodu i mieszaniny ogrzewa do wrzenia przez 30
minut, ciągle mieszając. Wówczas do hydrolizatu powoli dodaje się 60 ml
etanolu (przez szczyt chłodnicy zwrotnej) i mieszaninę chłodzi do temperatury
pokojowej. Mieszaninę przenosi się do rozdzielacza, dodaje 100 ml heksanu i
200ml 1 molowego roztworu wodorotlenku sodu. Po ekstrakcji zbiera się
warstwę heksanową. Ekstrakcję powtarza się jeszcze dwukrotnie. Warstwy
heksanowe łączy się i ekstrahuje kolejno 40-mililitrowymi porcjami: 0.5-
molowego wodorotlenku potasu i solanką. Ekstrakcję solanką prowadzi się tak
długo, a\ faza wodna stanie się neutralna. Z fazy organicznej usuwa się heksan
na wyparce obrotowej w temperaturze ni\szej ni\ 40 �C, celem uniknięcia
izomeryzacji retinolu. Do otrzymanego oleju dodaje się 5 ml heksanu i
ponownie odparowuje rozpuszczalnik. Procedurę tę powtarza się jeszcze
dwukrotnie. Ma to na celu usunięcie resztek wody z ekstraktu. Wysuszony
ekstrakt przenosi się za pomocą małych ilości do 5-mililitrowej kolby miarowej
i uzupełnia do kreski metanolem.
Pomiar stę\enia retinolu w próbce. 25 �l otrzymanego ekstraktu poddaje
się na kolumnę chromatografu wysokorozdzielczego za pomocą strzykawki.
U\ywa się kolumny wypełnionej \elem krzemionkowym z oktadekasilanem.
Eluentem jest metanol w wodzie (85:15). Wyciek z kolumny bada się
spektrofotometrycznie przy 325 nm. W tych warunkach wszystkie izomery
retinolu wypływają z kolumny w czasie 10 minut. Niekiedy po 30 minutach
obserwuje się pik pochodzący od niewielkich ilości alfa-tokoferolu.
Ilość retinolu w próbce od\ywki dla niemowląt oblicza się ze stosunku
wysokości bądz powierzchni pików tego związku w ekstraktach, zakładając, \e
jeden ekstrakt zawiera X mg retinolu, zaś drugi (X + 0.05 mg) tego związku.
Aparatura:
zestaw do ogrzewania pod chłodnicą zwrotną, wyparka obrotowa, rozdzielacz,
kolumna chromatograficzna z wypełnieniem \elowym.
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 54
5.16. Ćwiczenie 16. Określanie poziomu witaminy C w sokach owocowych.
1. Wprowadzenie
Witamina C - znana głównie pod nazwą kwasu askorbinowego.
Obejmuje równie\ jego pochodne jak np. kwas
dehydroaskorbinowy, które wykazują takie samo działanie
biologiczne. Przed poznaniem jej budowy chemicznej była
nazywana czynnikiem przeciwgnilcowym. Zapobiegała, bowiem
gnilcowi, który znali ju\ Wikingowie i zwalczali za pomocą
cebuli. W średniowieczu choroba ta dziesiątkowała rycerzy
krzy\owych, a na początku czasów nowo\ytnych stała się plagą
marynarzy. W końcu XV wieku Vasco da Gama podczas swej
podró\y dookoła przylądka Dobrej Nadziei stracił 2/3 załogi z powodu gnilca. W miarę
rozwoju \eglugi dalekomorskiej masowe zachorowania na statkach zdarzały się coraz
częściej. Prowiant zabierany na statki (przetwory zbo\owe, konserwowane mięso, tłuszcz)
miał du\ą wartość kaloryczną lecz nie zawierał witaminy C. Gnilec nękał pierwszych
kolonizatorów Ameryki Północnej, występował wśród \ołnierzy na wszystkich frontach w
czasie I wojny światowej. W 1928 roku Szent-Gy�rgy uzyskał z wyciągów z nadnerczy,
kapusty i pomarańczy związek, który wykazywał właściwości oksydoredukcyjne. Szent-
Gy�rgy nie zdawał sobie sprawy, \e związek ten to witamina C nazwana przez niego kwasem
heksuronowym. W 1932 roku Wang i King otrzymali witaminę C z cytryny. W rok pózniej
Haworth, Hirst i współpracownicy ustalili budowę chemiczną witaminy C. W latach 1933-34
Reichstein i współpracownicy dokonali syntezy kwasu askorbinowego.
OH
HO
O
O
HO
OH
WITAMINA C
Głównym zródłem witaminy C są świe\e oraz właściwie przetworzone owoce i warzywa.
W świecie zwierzęcym znajduje się bardzo mało witaminy C. Wyjątek stanowią nadnercza,
grasica, przysadka mózgowa, ciałko \ółte, ciałko rzęskowe, ciecze śródoczne, tęczówka i
soczewka oka. Mleko krowie zawiera jej około 2 mg%.
Dzienne zapotrzebowanie człowieka na tę witaminę wynosi 70-100 mg i dlatego w wielu
krajach jej zawartość w sokach uzyskiwanych z owoców cytrusowych regulowana jest
specjalnymi normami.
2. Wykonanie ćwiczenia:
Odczynniki i materiały
kwas askorbinowy jodek potasu celit
bromoimid kwasu bursztynowego kwas octowy skrobia
kwas szczawiowy sok z cytrusów
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 55
Właściwości fizykochemiczne substancji u\ytych:
T.t. T.w. Rozpuszczalność
Substancja M. cz. D20/D Barwa Zapach
[�C] [�C] w H2O
Kwas
176,13 192 >192 - rozpuszczalny biały bezwonny
askorbinowy
bezbarwna do
Jodek potasu 166,01 686 1330 3,13 rozpuszczalny bezwonny
białej
N-bromoimid
174- charakteryst
kwasu 177,99 - - rozpuszczalny biała
179 yczny
bursztynowego
Kwas
r-ru - - 1,020 rozpuszczalny bezbarwny bezwonny
szczawiowy 5%
Kwas octowy
r-ru -10 101 1,035 rozpuszczalny bezbarwny ostry
25%
Przygotowanie roztworu do miareczkowania. Do 40 ml soku z
cytrusów dodaje się 0.2 g kwasu szczawiowego i roztwór miesza do momentu
rozpuszczenia kwasu (kwas szczawiowy jest stabilizatorem i zapobiega
utlenianiu witaminy C tlenem z powietrza). Następnie do tak przygotowanego
soku dodaje się celitu, tak aby utworzyła się rzadka pasta i całość sączy się
przez lejek Buchnera lu lejek ze szklanym spiekiem. Sączenie powinno być
procesem szybkim i jeśli zachodzi wolno, to do mieszaniny nale\y dodać
dodatkową porcję celitu.
Miareczkowanie roztworem N-bromoimidu kwasu bursztynowego.
Miareczkowanie to polega na utlenianiu kwasu askorbinowego (witaminy C) w
poni\szej reakcji:
Utleniacz standaryzuje się roztworem mieszaniny kwasu szczawiowego i
askorbinowego. W tym celu przyrządza się 250 ml roztworu zawierającego 2 g
kwasu szczawiowego i 25 g kwasu askorbinowego w wodzie destylowanej.
W kolbie sto\kowej o pojemności 100 ml umieszcza się 5 ml 4%
roztworu jodku potasu, 2 ml 10 % roztworu kwasu octowego oraz trzy krople
indykatora skrobiowego. Do tak przygotowanego roztworu dodaje się 25 ml
standardowego roztworu kwasów askorbinowego i szawiowego i mieszaninę
miareczkuje 0.01-molowym wodnym roztworem N-bromoimidu kwasu
bursztynowego. Trwałe, niebieskie zabarwienie mieszaniny świadczy o
zakończeniu miareczkowania. Miareczkowanie powtarza się, u\ywając 5 ml
próbek soku z owoców cytrusowych. Zawartość witaminy C w roztworze
oblicza się, porównując ilości zu\ytych roztworów na zmiareczkowanie soku i
roztworu wzorcowego.
Aparatura:
Biureta z kolbą sto\kową, lejek Biichnera z kolbą pró\niową.
---Koniec---
www.smmb.ch.pwr.wroc.pl/dydaktyka.htm 56

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
UWr Chemia Produktów Naturalnych
Chemia produktów naturalnych
Chemia organiczna skrypt laboratoryjny, I R Gancarz(1)
Chemia żywnosciCwiczenie laboratoryjne nr 1 wyodrebnianie i badanie własciwosci fizykochemicznych b
LABORATORIUM CHEMIA I WYTRZYMALOSC MATERIALOW sprawko 1
Pochodzenie Odkryj naturalne prawa innowacyjnosci produktow i przetrwania w biznesie
Związki fenolowe pochodzenia naturalnego ( Chemia w Szkole 6 2006 r )

więcej podobnych podstron