background image

 

 

IDENTYFIKACJA CUKRÓW PROSTYCH I ZŁOŻONYCH 

REAKCJAMI KOLORYMETRYCZNYMI 

HYDROLIZA SACHAROZY 

 
 

Ćwiczenie ma na celu zapoznanie się z charakterystycznymi barwnymi reakcjami 

węglowodanów  oraz  ich  identyfikacje  w  otrzymanych  zestawach  jedno-                                   
i  dwuskładnikowych  zgodnie  z  dołączonym  schematem.  Dodatkowym  celem  jest 
przeprowadzenie enzymatycznej reakcji hydrolizy sacharozy. 

 

Materiał badany: 
 

 

Mieszaniny węglowodanów, 1- i 2-składnikowe 

 
Szkło i sprzet laboratoryjny: 
 

 

Zestaw probówek 

  Pipety automatyczne  
  Pipety Pasteura 
 

Statyw na probówki 

 

Łaźnia wodna 

 

1. Analiza jakościowa mieszanin węglowodanów 
 
Próba Molisha  
 

Zasada metody 
 

W  obecności  stężonych  kwasów    t.j.  siarkowy(VI)  lub  solny  w  temperaturze 

pokojowej  cukry  ulegają  odwodnieniu  tworząc  furfurylowe  pochodne.  Odwodnienie 
pentoz  prowadzi  do  przekształcenia  ich  w  furfural  (1),  natomiast  heksoz                                   
w 5-hydroksymetylenofurfural (2). 
 
 

 

                                                                                                                                            (1)                                                                  
                                                                                                                                                                            
 

 
 

                                                                                                                                            (2)   

 

C

H

C

H

C

C

OH
OH

OH

OH

C
H

O

H

H H

C

H

C

H

C

CH

O

C
H

O

3 H

2

O

pentoza

furfural

H

+

C

H

C

H

C

C

OH
OH

OH

OH

C
H

O

H

H

C

H

2

OH

C

H

C

H

C

C

O

C
H

O

C

H

2

OH

3 H

2

O

heksoza

5 - hydroksymetylenofurfural

H

+

background image

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                         
Odwodnieniu  najłatwiej  ulegają  pentozy,  wśród  heksoz  natomiast  ketozy.  Disacharydy 
reagują  znacznie  wolniej  niż  monosacharydy  aczkolwiek  znacznie  szybciej  niż 
polisacharydy.  Powstałe  pochodne  furfurylowe  kondensują  z  różnymi  fenolami, 
chinonami lub aminami aromatycznymi (naftolem, tymolem, rezorcyną) tworząc barwne 
produkty  wykorzystywane  do  wykrywania  cukrów.  W  przypadku  reakcji  Molisha                     
z  -naftolem wynikiem kondensacji jest produkt o barwie fioletowej (3). 
 
 
                                                                                                                                                                                            
                                                                                                                                            (3) 
 
 
 
 
 
 
Próba  Molisha  jest  najbardziej  ogólną  reakcją  na  węglowodany.  Ujemny  jej  wynik 
pozwala  jedynie  wykluczyć  obecność  cukrowca,  dodatni  zaś  nie  jest  wystarczjący  do 
stwierdzenia  jego  obecności,  ze  względu  na  jej  małą  specyficzność,  gdyż  w  jej  wyniku 
barwny  produkt  dają  również  aldehydy,  aceton,  kwas  szczawiowy,  mrówkowy  lub 
cytrynowy. 
 
Odczynniki: 
 

 

10% etanolowy roztwór  -naftolu 

 

Stężony H

2

SO

4

 

Wykonanie: 
 
Do 1 ml badanego roztworu cukru dodać 2 krople 10% etanolowego roztworu  -naftolu    
i dokładnie wymieszać. Następnie lekko przechylić probówkę, powoli i bardzo ostrożnie 
po  ściankach  wprowadzić  około  1ml  stężonego  H

2

SO

4

,  tak  aby  nie  zamieszać  obydwu 

roztworów.  Powstający  na  granicy  warstw  czerwonofioletowy  pierścień  świadczy                   
o dodatnim wyniku próby. 
 

Próba Lugola – wykrywanie polisacharydów 
 

Zasada metody 
 
Polisacharydy  w  odróżnieniu  od  oligo-  i  monosacharydów  tworzą  z  jodem  barwne 
kompleksy, co pozwala na ich jednoznaczne odróżnienie, gdyż kompleksy z jodem mogą 
tworzyć  tylko  cząsteczki  odpowiednio  duże  i    o  uporządkowanej  strukturze.  Roztwory 
skrobi  oraz  innych  polisacharydów  pod  wpływem  wodnego  roztworu  jodu  przyjmują 
intensywnie  niebiesko-granatowe  barwy.  W  wyniku  tej  reakcji  następuje  adsorpcja 

O

R

C

O

H

OH

2

+

OH

O

R

C

O

-naftol

pochodna cukru

produkt kondensacji

ciemnofioletowy

R: -H, -CH

2

OH

H

+

-  H

2

O

background image

 

kanałowa  jodu  przez  polisacharydy,  który  wnikając  do  kanału  utworzonego  przez 
helikalnie  skręcone  łańcuchy  węglowodanów  jest  przetrzymywany  przez  tlen  przy 
pierwszym  i  czwartym  atomie  węgla  każdej  cząsteczki  glukozy  (Rys.1.).  Jedna 
cząsteczka  jodu  przypada  na  sześć  reszt  glukozylowych,  czyli  na  jeden  skręt  helisy. 
Oddziaływanie  jednostek    polisacharydu  z  cząsteczkami  jodu  ma  charakter 
niekowalencyjny,  opierajacy  się  głównie  na  siłach  Van  der  Waalsa  i  wiązaniach  typu 
przeniesienia  ładunku  (charge  transfer).  Wzdłuż  wytworzonego  w  ten  sposób  łańcucha 
drobin jodu przemieszczają sie elektrony, efektem tej delokalizacji elektronowej jest silne 
pochłanianie  światła  przez  układ.  Obserwowana  barwa  zależy  od  budowy  i  stopnia 
rozgałęzienia  łańcucha  polisacharydu.  Amyloza  z  jodem  daje  zabarwienie  intensywnie 
niebieskie.  Barwa kompleksów jodu  z polisacharydami o krótszych łańcuchach zmienia 
sie  na  fioletowoczerwoną  (amyloza)  i  czerwoną  (dekstryny).  Glikogen  daje  kompleks             
o barwie czerwonej. Ogrzewanie powoduje rozkręcenie się helisy, jod zostaje uwolniony 
co jest przyczyną zaniku zabarwienia. 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 1. Kompleks skrobi z jodem (Garrett i Grischam 1999, Koolman i Röhm 2005)

 

 
Odczynniki: 
 

 

Roztwór I

2

 w KI - płyn Lugola (2g KI rozpuszczono w 5 ml H

2

O, w tym roztworze 

rozpuszczono  1g  jodu  i uzupełniono  wodą  do  300  ml.  Przed  użyciem  rozcieńczono 
150 razy) 

Wykonanie: 
 
Do 1 ml badanego roztworu dodać trzy krople  roztworu jodu  (I

2

)  w  jodku  potasu  (KI).              

W obecności skrobi powstaje ciemnoniebieskie zabarwienie. Następnie próbkę, w której 
zaobserwowano niebieską barwę,

 

ogrzać do wrzenia na łaźni wodnej, zaobserwować czy 

zabarwienie  znika,  po  czym  próbkę  schłodzic  pod  bieżącą  wodą  i  zaobserwować  czy 
zabarwienie powraca. 

 
Próba Biala 

 
Zasada metody: 
 
Pentozy  podczas  ogrzewania  ze  stężonym  kwasem  solnym  ulegają  odwodnieniu 
przekształcając się w furfural, który w reakcji z orcyną i w obecności jonów żelaza(III) 
tworzy kompleks o barwie zielononiebieskiej (4). Heksozy natomiast przekształcając się 
w  hydroksymetylofurfural  w  tych  samych  warunkach  reaguję  znacznie  słabiej  dając 
kompleks o barwie zielonobrązowej. 

background image

 

 
                                                                                                                                            (4) 

                                                                                       
 
 

 
Odczynniki: 
 

 

Odczynnik Biala: 0,2% roztwór orcyny w 20% roztworze HCl 

 

1% roztwór FeCl

3

 w H

2

 
Wykonanie: 
 
Do probówki wprowadzić 2 ml 0,2% roztworu orcyny w 20% roztworze HCl a następnie 
dodać  1  krople  1%  FeCl

3

  i  0,5  ml  badanej  próbki.  Całość  wymieszać  i  ogrzewać  we 

wrzącej łaźni wodnej przez 5 min. 
 

Reakcja Seliwanowa 

 
Zasada metody: 
 
Reakcja  Seliwanowa  jest  wykorzystywana  do  odróżnienia  ketoz  od  aldoz  na  zasadzie 
różnicy  w  szybkości  odwadniania  tych  cukrów.  Ketozy  ogrzewane  w  12%  HCl                        

temperaturze 

100

o

C  w  ciągu  30  sekund  ulegają  odwodnieniu  do                                              

5-hydroksymetylofuranu. W tych warunkach aldozy nie ulegaja odwodnieniu co pozwala 
na  ich  zróżnicowanie  od  heksoz.  Powstały  5-hydroksymetylenofurfural  kondensuje                    
z rezorcyną tworząc kompleks o barwie czerwonowiśniowej (5).  
!  Użycie  kwasu  bardziej  stężonego  jak  również  wydłużenie  czasu  ogrzewania  lub 
podwyższenie temperatury może sprawić iż reakcji tej ulegną również aldozy.  
!  Próba  ta  daje  również  wynik  pozytywny  w  przypadku  wielocukrów  zawierajacych 
ketozy. 
 
 
 
 
 
                                                                                                                                            (5) 
 

 
 
 

Odczynniki: 
 

 

Odczynnik Seliwanowa: 2% roztwór rezorcyny w etanolu 

   12% HCl 

 

O

R

C

O

H

CH

3

O

H

OH

2

+

orcyna

pochodna cukru

produkt kondensacji

zielononiebieski

R: -H, -CH

2

OH

CH

3

O

H

O

O

R

C

CH

3

O

H

+

- 2 H

2

O

O

R

C

O

H

O

H

OH

2

+

rezorcyna

pochodna cukru

produkt kondensacji

czerwonowisniowy

R: -H, -CH

2

OH

O

H

O

O

R

C

O

H

+

- 3 H

2

O

background image

 

Wykonanie: 
 
Do  0,5  ml  badanego  roztworu  cukru  dodać  1  ml  12%  roztworu  HCl  oraz  kroplę  2% 
roztworu rezorcyny w etanolu. Po wymieszaniu zawartości probówki wstawić do wrzącej 
łaźni wodnej na około 30 sekund, a następnie szybko oziębić w strumieniu zimnej wody. 
 

 
Reakcja Wohlkego 

 
Zasada metody: 
 
Podczas  ogrzewania  roztworów  dwucukrów  redukujących  (laktoza,  maltoza)  z 
amoniakiem w obecności KOH powstaje czerwone zabarwienie. Cukry proste natomiast 
tych samych warunkach tworzą żółto-brązowy produkt. 
 
Odczynniki: 
 

 

stężony roztwór amoniaku 

   3% roztwór KOH w H

2

 
Wykonanie: 
 
Do 1 ml badanej próbki dodać 1 ml stężonego roztworu amoniaku i 3 krople 3% KOH. 
Wstawić do łaźni wodnej na kilka minut i obserwować powstałe zabarwienie. 
 

Próba Barfoeda 

 
Zasada metody: 
 
Reakcja  ta  pozwala  na  odróżnienie  mono-  i  disacharydów,  gdyż  wzrost  stężenia  jonów 
wodorowych  powoduje  zmniejszenie  zdolności  redukcyjnych  węglowodanów.               
W środowisku lekko kwaśnym przy niskim stężeniu cukrów i krótkim czasie ogrzewania 
monosacharydy 

wykazuja 

właściwości 

redukujące, 

natomiast 

disacharydy                       

w  których  wolna  grupa  karbonylowa  jest  mało  reaktywna  dają  wynik  pozytywny  po 
dłuższym  ogrzewaniu,  kiedy  ulegają  hydrolizie  i    zostaje  rozerwane  wiązanie 
glikozydowe.  
 
Odczynniki: 
 

  odczynnik  Barfoeda:  24  g  octanu  miedzi(II)  rozpuszczono  w  450  ml  gorącej  wody. 

Dodano  25  ml  8,5%  roztworu  kwasu  mlekowego.  Po  rozpuszczeniu  soli  odczynnik 
oziębiono i uzupełniono w kolbie miarowej do objętości 500 ml. 

 
 
 
 

background image

 

Wykonanie: 
 
Do 0,5 ml badanej próbki dodać 1 ml odczynnika Barfoeda i ogrzewać we wrzącej łaźni 
wodnej  przez  3  minuty.  Jeśli  po  tym  czasie  nie  wytrącił  się  osad  probówkę  ponownie 
umieścić  w  łaźni  wodnej  i  ogrzewać  10  minut.  Pojawienie  się  czerwonego  ceglastego 
osadu Cu

2

O w próbce po ok. 3 min. ogrzewania potwierdza obecność monosacharydów, 

jeśli osad pojawi się po kilkunastu minutach potwierdza to obecność disacharydu. 
 

Próba Tollensa 

 
Odczynnik Tollensa otrzymuje się dodając wody amoniakalnej  do roztworu azotanu(V) 
srebra (6). Powstający brunatny osad tlenku srebra rozpuszcza się w nadmiarze amoniaku. 
Powstaje  jon  kompleksowy  diaminasrebra(I)  [Ag(NH

3

)

2

]

+

  (7).  Wprowadzenie  do 

odczynnika  Tollensa  cukru  o  właściwościach  redukujących  (z  aktywną  grupą 
aldehydową)  powoduje  redukcję  jonów  srebra(I)  do  metalicznego  srebra  tworzącego 
„lustro srebrowe” (8). 
 
                                                                                                                                            (6) 
 
                                                                                                                                            (7) 
 

 

 
 
 
 
                                                                                                                                            (8) 
 
 
 
 
 
Odczynniki: 
 

 

5% roztwór azotanu(V) srebra 

 

10% roztwór amoniaku 

 
Wykonanie: 
 
Do  probówki  odmierzyć  1  ml  5%  roztworu  azotanu(V)  srebra  AgNO

3

,  następnie 

dodawać  po  kropli  10%  roztworu  amoniaku  do  momentu,    aż  powstający  osad  AgOH 
rozpuści  się  w  nadmiarze  amoniaku.  Dodać  1ml  badanego  roztworu  cukru  i  dokładnie 
wymieszać po czym wstawić do łaźni wodnej i obserwować wynik reakcji. 

 

 
 

 

2 AgNO

3

+

NH

3

+

O

H

2

Ag

2

O

+

2 NH

4

NO

3

Ag

2

O

+

O

H

2

NH

3

4

+

2 [Ag(NH

3

)

2

]

+

+

OH

-

2

C

C

C

C

C

CH

2

OH

OH

OH

O

H

OH

O

H

H

H

H

H

+

2 [Ag(NH

3

)

2

]

+

C

C

C

C

C

CH

2

OH

OH

OH

O

H

OH

O

OH

H

H

H

H

+

Ag

+

NH

3

2

4

background image

 

2. Enzymatyczna hydroliza sacharozy 

 
Sacharoza jest disacharydem złożonym z dwóch reszt monosacharydów połączonych ze 
sobą wiazaniem  -1,2-glikozydowym. Sacharoza  zbudowana jest z reszty glukozy ( -

D

-

glukopiranozy) oraz fruktozy ( -

D

-fruktofuranozy) (9). 

 

 
 

                                                                                                                                           (9) 

                                                                                                                                             
 
 

 

 

 
 
W  środowisku  kwaśnym  jak  również  pod  wpływem  enzymu  zwanego  inwertazą 
sacharoza bardzo łatwo ulega hydrolizie do fruktozy i glukozy (10).  
 
 
                                                                                                                                          (10) 
 
 
Drożdże  piekarskie  zawieraja  enzym  zwany  -inwertaza,  który  katalizuje  hydrolize 
wiązania  -glikozydowego rozkładajac sacharoze na glukoze i fruktozę. 
 
Wykonanie: 
 
Do trzech probówek wprowadzić po 0,5 ml zawiesiny drożdży w wodzie. Do pierwszej 
(próba kontrolna) dodać 0,5 ml H

2

O. Drugą wstawić do wrzącej łaźni wodnej na 10 min. 

Po  upływie  tego  czasu  do  probówek  drugiej  i  trzeciej  dodać  po  0,5  ml  roztworu 
sacharozy  i  wymieszać.  Następnie  z  każdej  probówki  pobrać  po  0,5  ml  roztworu                       
i  przenieść  do  oddzielnych  probówek,  po  czym  wykonac  próbę  Benedicta  zgodnie                    
z procedura podana poniżej. 
 
Tabela 1  

Nr probówki 

Zawiesina drożdży [ml] 

0,5 

0,5 

0,5 

H

2

O [ml] 

0,5 

Ogrzewanie/czas 

Temp. Pok./10 min. 

100

o

C/10 min. 

100

o

C/10 min. 

Sacharoza [ml] 

0,5 

0,5 

 
 
 
 
 
 

1

2

sacharoza

-D-glukopiranozylo-(1     2)- 

- D-fruktofuranoza

O

OH

H

H

O

H

H

C

H

2

O

H

CH

2

OH

O

OH

OH

O

H

CH

2

OH

H

H

H

H

O

C

12

H

22

O

11

+

O

H

2

C

6

H

12

O

6

+

C

6

H

12

O

6

HCl, enzymy

sacharoza

glukoza

fruktoza

background image

 

Próba Benedicta 
 
Zasada metody: 
 
Próba  Benedicta  należy  do  najbardziej  specyficznych  i  czułych  prób  redukcyjnych  na 
cukry.  Wolne  grupy  aldehydowe

 

węglowodanów  w  środowisku  zasadowym  wykazują 

właściwości  redukujące.  Aktywna  w  tych  warunkach  forma  aldehydowa  redukuje  jony 
miedzi(II) z odczynnika Benedicta do jonów miedzi(I). Powstający w tej reakcji Cu

2

O w 

zależności od ilości cukru redukujacego ma różne zabarwienie (od zielonożółtego przez 
pomarańczowe do czerwonego). 
 
Odczynniki: 
 

 

odczynnik  Benedicta:  173  g  cytrynianu  sodu  i  90  g  bezwodnego  węglanu  sodu 
rozpuszczono w 60 ml gorącej wody. Po przesączeniu roztworu, do przesączu dodano 
100 ml 17,3% roztworu CuSO

4

 ·

 

5H

2

O. Mieszaninę uzupełniono w kolbie miarowej 

do 1000 ml.  

 
Wykonanie: 
 
Do  każdej  probówki  dodać  po  2,5  ml  odczynnika  Benedicta,  następnie  wszystkie 
probówki wstawić do wrzącej łaźni wodnej na 3 min. Zaobserwować, w której probówce 
pojawia  się  zielone  zabarwienie  albo  żółty,  pomarańczowy  lub  czerwony  osad  (barwa 
powstającego  osadu  zależy  od  ilości  cukru  redukującego  w  roztworze).  Zaznaczyć  w 
których probówkach próba wypada ujemnie i wyjaśnic dlaczego. 
 
                                                                                                                                          (11) 
 
 
 
 
 
                                                                                                                                          (12) 
 
 
 
 

Tabela 2. Ocena ilosci cukru w próbce na podstawie próby Benedicta 

Barwa 

Osad 

Stężenie cukru [%] 

Niebieska 

brak 

Zielona 

brak 

0,1 – 0,3 

Zielona 

osad 

0,5 

Zółtozielona 

osad 

1,0 

pomarańczowa 

osad 

1,5 

czerwona 

osad 

>2,0 

 

CuSO

4

OH-, cytrynian

Cu(OH)

2

CuO

H

2

O

+

C

C

C

C

C

CH

2

OH

OH

OH

O

H

OH

O

H

H

H

H

H

+

2 CuO

C

C

C

C

C

CH

2

OH

OH

OH

O

H

OH

O

OH

H

H

H

H

+

Cu

2

O

background image

 

Schemat analizy jakościowej węglowodanów 

 
 
 
                                   
                                   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

PRÓBA MOLISHA 

PRÓBA Z JODEM 

PRÓBA TOLLENSA 

PRÓBA SELIWANOWA 

PRÓBA BARFOEDA 

PRÓBA WOHLKEGO 

BRAK CUKROWCA 

SKROBIA 

SACHAROZA 

LAKTOZA 

MALTOZA 

PRÓBA BIALA 

PRÓBA SELIWANOWA 

KSYLOZA 

 

GLUKOZA 

FRUKTOZA 

FRUKTOZA 

 

GLUKOZA 

 

+

+

+

+

+

+