Реакция фелинга с мальтозой уравнение

Опыт 27. Реакции на гидроксильные группы дисахаридов
Реактивы и оборудование: 1%-ный раствор сахарозы, 1%-ный раствор мальтозы (или лактозы), мальтоза (безводная), 10%-ный раствор гидроксида натрия, 5%-ный раствор сульфата меди (II), ацетат натрия (без­водный), уксусный ангидрид; химические стаканы на 50 мл, лед, про­бирки.
27.1. Реакция дисахаридов с гидроксидом меди (II) в щелочной среде. В одну пробирку наливают 1 мл 1%-ного раствора сахарозы, а в другую — 1 мл 1%-ного раствора мальтозы (или лактозы). В каждую из них добавляют по 1 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия. Растворы перемешивают, и в обе пробирки по каплям добавляют 5%-ный раствор сульфата меди (II). В обеих пробирках образуется бледно-голубой осадок гидроксида меди (II), который после встряхивания растворяется, и растворы приобретают свет­ло-синюю окраску вследствие образования комплексных сахаратов меди (II):

27.2. Ацилирование дисахаридов (тяга). В сухой пробирке сме­шивают 0,5 г безводной лактозы и 0,5 г безводного ацетата на­трия. К полученной смеси приливают 2,5 мл уксусного ангидри­да, содержимое пробирки перемешивают и нагревают 5 мин при непрерывном встряхивании. Реакционную смесь охлаждают на воздухе и выливают в стакан с водой и льдом при тщательном перемешивании:

По какому механизму идет эта реакция?

Опыт 28. Реакции дисахаридов по карбонильной группе. Сравне­ние свойств восстанавливающих и

невосстанавливающих дисахаридов
Реактивы и оборудование: 1%-ный раствор мальтозы, 1%-ный раствор лактозы, 1%-ный раствор сахарозы, реактив Фелинга, солянокислый фенилгидразин, ацетат натрия; водяные бани, химические стаканы на 100 мл, лед, предметные и покровные стекла, микроскоп, пробирки.
28.1. Окисление дисахаридов реактивом Фелинга. В три пробирки наливают по 1,5 мл 1%-ных растворов мальтозы, лактозы и сахаро­зы. В каждую пробирку добавляют по 1,5 мл реактива Фелинга, жид­кости перемешивают и нагревают верхнюю часть растворов на газо­вой горелке до начинающегося кипения. В пробирках с мальтозой и лактозой появляются оранжево-красные осадки оксида меди (I).

Схема реакции окисления мальтозы реактивом Фелинга:

Положительную реакцию с фелинговой жидкостью дают вос­станавливающие дисахариды (мальтоза и лактоза), в водных ра­створах которых вследствие таутомерных переходов имеются сво­бодные альдегидные группы. Раствор, содержащий сахарозу, при нагревании до начинающегося кипения не изменяет своей окрас­ки, так как сахароза относится к невосстанавливающим дисахаридам и не окисляется реактивом Фелинга.

Следует помнить, что длительное кипячение раствора сахарозы в щелочной среде приводит к ее расщеплению, и продукты гидро­лиза могут восстанавливать реактив Фелинга до оксида меди (I).

Напишите уравнение реакции окисления лактозы реактивом Фелинга.

28.2. Получение фенилозазонов мальтозы и лактозы. В две сухие пробирки помещают по 100 мг (на кончике шпателя) смеси солянокислого фенилгидразина и безводного ацетата натрия (1:3). За­тем в одну пробирку добавляют 1 мл 1%-ного раствора мальтозы, а в другую — 1 мл 1%-ного раствора лактозы при тщательном перемешивании. Пробирки помещают на кипящую водяную баню на 15—20 мин. При охлаждении на воздухе, а потом в стакане со льдом в реакционной смеси выпадают кристаллы фенилозазонов мальтозы и лактозы.

Напишите уравнение реакции образования фенилозазона лак­тозы.

Кристаллы фенилозазонов мальтозы и лактозы рассматривают под микроскопом. Кристаллы озазона мальтозы имеют форму игл, частично образующих сферические скопления, а кристаллы фе­нилозазона лактозы — форму пластинок, образующих розетки.

Зарисуйте кристаллы фенилозазонов мальтозы и лактозы в ра­бочий журнал.

Опыт 29. Гидролиз (инверсия) сахарозы
Реактивы и оборудование: 1%-ный раствор сахарозы, 10%-ный раствор серной кислоты, реактив Фелинга, реактив Селиванова, 10%-ный раствор гидроксида натрия, универсальная индикаторная бумага; пробирки.
В пробирку наливают 3 мл 1%-ного раствора сахарозы и 1 мл 10%-ного раствора серной кислоты. Для равномерного кипения в реакционную смесь добавляют фарфоровые кипятильники. Содер­жимое пробирки кипятят 3—5 мин, а затем охлаждают. При кипя­чении раствора сахарозы в кислой среде происходит ее гидроли­тическое расщепление:

Для доказательства гидролитического расщепления сахарозы необходимо провести реакции, подтверждающие наличие в со­держимом пробирки продуктов гидролиза. Для этого содержимое пробирки делят на две части. Первую часть раствора нейтрализуют 10%-ным раствором гидроксида натрия (контроль по универсаль­ной индикаторной бумаге), а затем добавляют равный объем ре­актива Фелинга и нагревают верхнюю часть жидкости. Наблюдают образование красного осадка оксида меди (I). Для сравнения на­гревают смесь исходного раствора сахарозы с равным объемом реактива Фелинга. Окраска раствора не изменяется. Этот опыт показывает, что в результате гидролиза сахарозы, не способной восстанавливать реактив Фелинга, образуется смесь моносахаридов, окисляющихся фелинговой жидкостью.

Со второй частью гидролизата проводят реакцию Селиванова на наличие фруктозы, входящей в состав сахарозы (см. опыт 26.1).

Опыт 30. Реакция сахарозы с сульфатами кобальта и никеля
Реактивы и оборудование: 10%-ный раствор сахарозы, 5%-ный раствор сульфата кобальта, 5%-ный раствор сульфата никеля, 5%-ный раствор гидроксида натрия; пробирки.
В две пробирки наливают по 2 мл 10%-ного раствора сахарозы и по 0,5 мл 5%-ного раствора гидроксида натрия. В одну из проби­рок добавляют несколько капель 5%-ного раствора сульфата ко­бальта, а в другую — несколько капель 5%-ного раствора сульфа­та никеля. В пробирке с сульфатом кобальта развивается фиолетовое окрашивание, а в пробирке с сульфатом никеля — зеленое.

3.3. ВЫСШИЕ ПОЛИСАХАРИДЫ
Опыт 31. Отношение полисахаридов к реактиву Фелинга
Реактивы и оборудование: 1%-ный раствор крахмала, 1%-ный раствор гликогена, реактив Фелинга, пробирки.

В две пробирки наливают по 1 мл 1%-ных растворов полисаха-Ридов: в первую — крахмала, во вторую — гликогена. Затем добав­ляют равный объем реактива Фелинга. Жидкости тщательно пере­мешивают и нагревают верхнюю часть растворов до начинающегося кипения. Цвет растворов не изменяется.

Молекулы полисахаридов содержат в своем составе большое число соединенных друг с другом при помощи гликозидных связей остатков моносахаридов. Молекулы крахмала (амилоза и амилопектин) содержат в среднем от 1000 до 300000 остатков D-глюкозы, в гликогене число остатков D-глюкозы доходит до нескольких мил­лионов. Однако в макромолекулах амилозы и амилопектина со­держится всего по одному свободному гликозидному гидроксилу, который в растворе может дать альдегидную группу, поэтому кон­центрация альдегидных групп в растворе настолько мала, что крах­мал не восстанавливает реактив Фелинга. В молекулах гликогена общее число глюкозных остатков выше, чем в молекулах амило­пектина, поэтому он, как и крахмал, не обладает восстанавлива­ющими свойствами.

Опыт 32. Взаимодействие крахмала и гликогена с иодом
Реактивы и оборудование: 1%-ный раствор крахмала, 1%-ный раствор гликогена, сильно разбавленный раствор иода в иодиде калия; пробирки.
В две пробирки наливают по 1 мл 1%-ного раствора крахмала и 1%-ного раствора гликогена и добавляют в каждую по несколько капель сильно разбавленного раствора иода в иодиде калия. В про­бирке с раствором крахмала развивается интенсивное синее окра­шивание. При нагревании этого раствора до кипения синяя ок­раска исчезает, а при охлаждении появляется вновь. Гликоген с раствором иода дает красно-бурое окрашивание.

Реакция крахмала и гликогена с иодом представляет собой слож­ный процесс. Синюю окраску с иодом дает амилоза — одна из фракций крахмала. Амилоза — полисахарид линейного строения, состоящий из остатков а, D-глюкопиранозы. Ее молекулы имеют структуру спирали, внутри которой есть свободный канал диа­метром около 5 мкм, в него внедряются молекулы иода, образуя окрашенные комплексы («соединения включения») за счет взаи­модействия с гидроксильными группами моносахаридных остат­ков. При нагревании молекулы амилозы теряют свою спиралевид­ную структуру, и окрашенные комплексы разрушаются, при ох­лаждении спиралевидная структура амилозы и, следовательно, окрашенные комплексы восстанавливаются.

Для полисахаридов с разветвленными цепями (амилопектин и гликоген) наряду с процессами образования комплексов большое значение имеет процесс адсорбции иода на поверхности боковых цепей. Если боковые цепи в молекуле гликогена короткие, то раз­вивается бурая окраска, если они длинные, то темно-красная.

Опыт 33. Гидролиз крахмала

Реактивы и оборудование: 1%-ный раствор крахмала, 10%-ный ра­створ серной кислоты, разбавленный раствор иода в иодиде калия (ра­створ Люголя), 10%-ный раствор гидроксида натрия, реактив Фелинга, универсальная индикаторная бумага; конические колбы на 100 мл, пи­петки, мерные цилиндры на 50 и 10 мл, пробирки.
В коническую колбу на 100 мл вносят 20—30 мл 1%-ного ра­створа крахмала и 5—7 мл 10%-ного раствора серной кислоты. В 8 пробирок наливают по 1 мл очень разбавленного раствора иода в иодиде калия (светло-желтого цвета), пробирки ставят в штатив. В первую пробирку вносят 1 каплю подготовленного для опыта раствора крахмала. Отмечают образовавшуюся окраску. За­тем колбу с реакционной смесью нагревают на асбестовой сетке над небольшим пламенем. Через каждые 2—3 мин отбирают пи­петкой пробы раствора и вносят в пробирки с раствором Люголя. Отмечают постепенное изменение окраски растворов при реак­ции с иодом. Вначале окраска раствора будет интенсивно синей, затем фиолетовой (амилодекстрины), далее — от красно-бурой (эритродекстрины) до оранжево-желтой и, наконец, желтой (в дальнейшем эта окраска изменяться не будет). Декстрины рас­щепляются до дисахарида мальтозы, которая гидролизуется с об­разованием конечного продукта — D-глюкозы.

Схема гидролиза крахмала:

После того как реакционная смесь перестанет давать окраску с иодом, ее кипятят еще несколько минут, охлаждают и нейтрали­зуют 10%-ным раствором гидроксида натрия (контроль по уни­версальной индикаторной бумаге). Отливают в пробирку 1—2 мл гидролизата и добавляют равный объем реактива Фелинга. Верх­нюю часть жидкости нагревают на пламени горелки до начинаю­щегося кипения. Выпадает красный осадок оксида меди (I), что свидетельствует о наличии в растворе продуктов глубокого гидро­лиза крахмала — глюкозы и мальтозы.

Напишите уравнения реакций окисления продуктов гидролиза крахмала фелинговой жидкостью.

Опыт 34. Кислотный гидролиз клетчатки

Реактивы и оборудование: концентрированная серная кислота, 10%-ный раствор гидроксида натрия, реактив Фелинга, универсальная индикаторная бумага; мелко нарезанная фильтровальная бумага, стек­лянные палочки, водяные бани, пробирки.

В сухую пробирку помещают несколько мелко нарезанных кусочков фильтровальной бумаги и приливают 1 мл концентри­рованной серной кислоты. Содержимое пробирки тщательно пе­ремешивают стеклянной палочкой до полного разрушения бу­маги и образования бесцветного вязкого раствора. После этого к нему осторожно при перемешивании по каплям добавляют 1 мл дистиллированной воды. Пробирку ставят на кипящую водяную баню. Смесь нагревают 10—15 мин при регулярном перемешива­нии. После охлаждения жидкость нейтрализуют 10%-ным раство­ром гидроксида натрия (контроль по универсальной индикатор­ной бумаге) и проводят с ней реакцию с фелинговой жидкостью (см. опыт 55.3) для обнаружения в продуктах гидролиза восста­навливающих Сахаров. Напишите уравнение реакции гидролиза целлюлозы и объяс­ните опыт.

Лабораторная работа №4

Опыт 35. Получение фурфурола и его свойства
Реактивы и оборудование: древесные опилки, разбавленная (1:1) со­ляная кислота, анилин, уксусная кислота, 1%-ный раствор нитрата се­ребра, 5%-ный раствор аммиака; обратные холодильники к пробир­кам, изогнутые газоотводные трубки, фильтровальная бумага, водяные бани, пробирки.
35.1. Пробирку заполняют на 1/10 часть сухими опилками и добавляют разбавленную (1:1) соляную кислоту (кислота должна пропитать и покрыть опилки). Пробирку закрывают пробкой с обратным воздушным холодильником и нагревают на кипящей водяной бане 10 мин. Затем холодильник меняют на пробку с изог­нутой газоотводной трубкой, пробирку закрепляют в лапке шта­тива и нагревают на газовой горелке. Отгоняют в пустую пробир­ку-приемник 1—2 мл жидкости.

Фурфурол образуется из пентозанов, которые вместе с клет­чаткой входят в состав древесины:

С полученным раствором фурфурола проводят некоторые ре­акции.

35.2. На полоску фильтровальной бумаги наносят каплю ани­лина. В это же место добавляют каплю уксусной кислоты, а затем раствора фурфурола. Появляется пятно, окрашенное в красный цвет.

35.3. В пробирку наливают 1 мл аммиачного раствора гидроксида серебра (см. опыт 22.1) и добавляют 1—2 капли раствора фурфурола. Раствор нагревают на горячей водяной бане. Выпадает черный осадок металлического серебра.

Напишите уравнение реакции взаимодействия фурфурола с аммиачным раствором гидроксида серебра. Подберите коэффици­енты методом электронного баланса.
Опыт 36. Получение «белого» индиго и кубовое крашение
Реактивы и оборудование: индиго, этанол, раствор гидросульфита натрия, 40%-ный раствор гидроксида натрия; пипетки, стеклянные палочки, кусочки белой хлопчатобумажной ткани.
К нескольким крупинкам индиго добавляют несколько ка­пель этанола и растирают стеклянной палочкой, затем прилива­ют 1—2 мл теплой воды и перемешивают. К полученной суспен­зии добавляют раствор гидросульфита натрия и несколько капель 40%-ного раствора гидроксида натрия. Реакционную смесь нагре­вают на небольшом пламени. Раствор светлеет и становится жел­то-коричневым («белое» индиго). Если цвет раствора грязно-зеле­ный, то необходимо добавить еще немного гидросульфита натрия.

Полоску белой хлопчатобумажной ткани смачивают водой, от­жимают, а затем опускают в раствор «белого» индиго. Через не­сколько минут ткань вынимают, отжимают от избытка раствора и оставляют развешенной на воздухе. Постепенно «белое» индиго окисляется кислородом воздуха, и ткань окрашивается в синий цвет:

Опыт 37. Пиридин и его свойства
Реактивы и оборудование: пиридин, 2%-ный раствор хлорида желе­за (III), 2%-ный раствор сульфата меди, насыщенный раствор пикриновой кислоты (свежеприготовленный), красная лакмусовая бумага; пробирки.
37 1. Растворимость пиридина в воде и его основные свойства. Пиридин быстро и в любых соотношениях растворяется в воде. К 1 мл пиридина приливают 5 мл воды. Каплю полученного ра­створа наносят на красную лакмусовую бумагу. Водный раствор пиридина проявляет слабые основные свойства:

К капле пиридина осторожно прибавляют концентрированную соляную кислоту. Реакционная смесь сильно разогревается, и вы­падает белый осадок. К полученному осадку приливают воду. На­блюдают его растворение.

Напишите уравнение реакции пиридина с соляной кислотой.

37.2. Образование солей пиридина. В две пробирки наливают по 1мл 2%-ных растворов хлорида железа (III) и сульфата меди и добавляют по 1—2 капли раствора пиридина, полученного в пре­дыдущем опыте. В пробирке с хлоридом железа (III) выпадает оса­док бурого цвета:

В пробирке с сульфатом меди сначала выпадает голубой осадок
гидроксида меди (II):

В избытке пиридина осадок гидроксида меди (II) быстро ра-
створяется с образованием комплексной соли ярко-синего цвета.

Опыт 38. Мочевая кислота
Реактивы и оборудование: мочевая кислота, 10%-ный раствор гидро-
ксида натрия, разбавленная соляная кислота, реактив Фелинга; про-
бирки.

Несколько кристаллов мочевой кислоты растворяют в 1—2 мл
воды. Смесь нагревают и отмечают, что даже при нагревании мо-
чевая кислота плохо растворима в воде. После охлаждения про-
бирки в нее приливают 10%-ный раствор гидроксида натрия до
полного растворения мочевой кислоты. Образуется двузамещен-
ная соль урат натрия. Необходимо отметить, что мочевая кислота
реагирует только как двухосновная кислота:
Полученный щелочной раствор урата натрия разливают на две
пробирки. В первую пробирку по каплям добавляют разбавленную

соляную кислоту. Сначала выпадают кристаллы малорастворимой
соли — кислого урата натрия, а при дальнейшем подкислении
раствора — малорастворимой в воде мочевой кислоты:

Кристаллы мочевой кислоты имеют форму удлиненных призм.

Во вторую пробирку добавляют равный объем фелинговой
жидкости. Смесь нагревают на газовой горелке. Выпадает красный
осадок оксида меди (I). Таким образом, мочевая кислота легко
окисляется даже слабыми окислителями:

Реакция фелинга с мальтозой уравнение

Реактив Фелинга (медно-тартратный реактив, фелингова жидкость) — состоит из равных объемов раствора сложной соли тартрата натрия-калия (сегнетова соль, натрий-калий виннокислый) в 10%-ном р-ре NaOH и раствора сульфата меди.

Приготавливается непосредственно перед анализом путем смешения двух растворов.

Применяется для качественного и количественного определения альдегидов жирного ряда и в особенности моносахаридов. Действие реактива Фелинга основано на восстановлении иона двухвалентной меди до одновалентной за счёт окисления альдегидных групп исследуемых соединений.

При этом на холоде выпадает оранжево-жёлтый осадок гидроксида меди (I) СuОН, а при нагревании – красный осадок оксида меди (I) Сu₂O.

Впервые был предложен в 1850 году немецким химиком Г. Фелингом.

Реакция на моносахариды

Глюкоза окисляется свежеосажденным гидроксидом меди (II) в щелочной среде до глюконовой кислоты, восстанавливая ионы Cu +2 до Cu +1 . Углеводы подобного типа называют восстанавливающими.Или

Эта реакция применяется для количественного определения сахаров в пищевых продуктах.

Реакция на альдегиды

Альдегиды жирного ряда восстанавливают двухвалентную медь в одновалентную.

Ароматические альдегиды эту реакцию не дают.

Образование реактива Фелинга

Реактив Фелинга используется как качественная реакция для определения альдегидной группы.

Пищевая химия (стр. 3 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6

При анализе сильнокислотных продуктов (виноград, яблоки, томаты, лимоны и др.) во избежание гидролиза полисахаридов производят нейтрализацию спирта, используемого для экстракции, мелом. При анализе продуктов, относительно богатых белками и фенольными веществами (виноград, лук, листовые овощи, свёкла), фильтрат дополнительно обрабатывают нейтральным ацетатом свинца, избыток которого удаляют.

2.1.2 Определение полисахаридов (крахмала и декстринов)

Методы определения крахмала трудновоспроизводимы и плохо сопоставимы между собой. Стандартного метода определения крахмала нет. Существует два более или менее приемлемых варианта кислотного гидролиза – соляно-кислотный и гидролиз с хлорной кислотой. Все методы предусматривают следующие стадии:

1. Предварительное освобождение образцов от простых сахаров экстракцией 80 % об. спиртом.

2. Извлечение крахмала из продукта одним из способов:

– растворение сначала в холодной, потом в горячей воде;

– растворение в солевом растворе;

– растворение в растворе хлорной кислоты;

– гидролиз слабой кислотой;

– частичное расщепление предварительно клейстеризованного крахмала амилазами растительного или животного происхождения.

3. Очистка раствора крахмала от белков. Обычно для этой цели используют фосфорно-вольфрамовую кислоту, ацетат цинка, жёлтую кровяную соль, урания ацетат или другие белковые осадители.

4. Непосредственное определение количества крахмала весовым методом осаждением 90 % об. этанолом с последующей промывкой 70 % об. этанолом или йодным раствором или химическим методом после кислотного или ферментативного гидролиза по содержанию редуцирующих веществ.

2.1.3 Определение содержания сахаров

В молочных продуктах для определения содержания лактозы и сахарозы, кроме перечисленных арбитражных методов, используют рефрактометрические и поляриметрические методы. Однако их не применяют в случаях возникновения разногласий между сторонами.

Метод рефрактометрии основан на определении показателя преломления (рефракции). Показатель преломления зависит от температуры, длины волны света, при которых производят измерение, и концентрации раствора. Каждое вещество в смеси сохраняет преломляющую способность, а показатель преломления смеси представляет сумму соответствующих показателей преломления всех входящих в смесь веществ.

Определение содержания сахаров поляриметрированием. Асимметрический углеродный атом в сахарах делает их оптически активными, способными вращать плоскость поляризации. Это свойство является функцией концентрации водных растворов сахара, поэтому измеряя угол вращения L, можно определить содержание сахаров.

Характерным показателем каждого оптически активного вещества является его удельное вращение [L]д – угол вращения плоскости поляризации при 20 °С для линии Д натриевого пламени раствором, содержащим 100 г вещества в 100 см, когда луч в этом растворе проходит путь, равный 100 см. Для сахарозы [L]д равен (+66,5°), лактозы моногидрат – (+52,5°), лактозы безводной – (+55,3°). Содержание вещества в 100 см раствора рассчитывается по формуле

где L – угол вращения, град;

[L]Д – удельное вращение анализируемого вещества при температуре 20 °С;

l – длина поляризационной трубки, дм.

2.1.4 Определение пищевых волокон

Из неусвояемых углеводов отдельно определяют пектин, гемицеллюлозу и клетчатку.

Стандартного метода определения пектинов нет. Наиболее воспроизводимые методы определения пектинов включают следующие стадии:

– предварительное освобождение образцов от простейших сахаров трёхкратной экстракцией 80 % об. этиловым спиртом;

– извлечение пектинов из продуктов;

Гемицеллюлозы по химическим свойствам весьма близки к пектинам. В их состав также входят пентозы и галактуроновая кислота, однако гидролизуются они труднее. Поэтому их определяют после удаления пектинов тёплой водой (после удаления простых сахаров). Гемицеллюлозы извлекают путём кислотного или щелочного гидролиза.

Под пищевой, или сырой, клетчаткой понимают целлюлозу с небольшой примесью лигнина и гемицеллюлоз. Для пищевых продуктов наиболее приемлемым является следующий метод.

Гидролизуют легкорастворимые углеводы смесью 80%-ной уксусной и концентрированной азотной кислот в соотношении 10:1 в течение 0,5…2 ч. Остаток фильтруют через предварительно взвешенный асбестовый фильтр, промывают, высушивают и взвешивают. Для ускорения гидролиза к вышеуказанной смеси кислот добавляют небольшое количество хлорной кислоты.

Для количественного определения «пищевых волокон», т. е. суммы всех неусвояемых углеводов в основном используются ферментативные методы, основанные на гидролизе белков, а затем крахмала (или наоборот) с помощью ферментативных препаратов, имитирующих расщепление этих групп соединений в желудочно-кишечном тракте человека. Оставшийся «непереварившийся» остаток принимают за пищевые волокна. В свою очередь, их делят на нерастворимые в спирте (грубые) и растворимые в нём (неструктурированные, или мягкие) волокна.

2.2 Качественные реакции на углеводы

Цель работы: изучение классификации, строения и свойств углеводов растительного сырья и продуктов. Освоение методов определения углеводов.

Объекты исследования: сахар, мёд, сок, молоко, крахмал.

2.2.1 Качественные реакции моносахаридов

Задание для выполнения: провести качественные реакции моносахаридов – реакцию Троммера; реакцию Фелинга; реакцию Барфеда; реакцию Селиванова.

Моносахариды, благодаря наличию свободной кетонной или альдегидной группировки, способны окисляться до соответствующих кислот, одновременно восстанавливая соли металлов. Это свойство используется для ряда качественных и количественных реакций.

Принцип реакции: растворы гексоз, например, глюкозы и фруктозы, в щелочной среде восстанавливают при нагревании оксид меди (II) в гемиоксид меди, а сами окисляются до альдоновых кислот. Эту реакцию для глюкозы в общем виде можно представить уравнениями:

Материалы и реактивы: раствор глюкозы (5%-ный ), 5%-ный раствор гидроксида натрия, 5%-ный раствор сульфата меди.

Оборудование: стеклянные палочки, пробирки, пипетки градуировочные, капельницы, штатив для пробирок, горелка.

Порядок выполнения работы: в пробирку к 3 см3 раствора глюкозы (исследуемого вещества) добавляют растворы гидроксида натрия
(1 см3) и сульфата меди (5 капель). Выпадает осадок гидроксида меди (II), который при перемешивании или встряхивании пробирки растворяется, и раствор приобретает голубой цвет. При его осторожном нагревании в пламени горелки до кипения наблюдается выпадение жёлтого осадка гидроксида меди (I) или красного осадка гемиоксида меди.

Принцип реакции: в реактиве Фелинга ионы меди (II) находятся в виде комплексного соединения с тартратами. Механизм реакции гексоз (и всех редуцирующих углеводов) с реактивом Фелинга такой же, как и в реакции Троммера. Преимуществом реактива Фелинга является то, что медь при избытке реактива не выпадает в виде окиси меди (II). Дисахариды и полисахариды взаимодействуют с реактивом Фелинга после кипячения с минеральными кислотами.

Материалы и реактивы: раствор глюкозы (5%-ный); реактив Фелинга, который состоит из двух растворов. Для приготовления первого раствора 200 г сегнетовой соли и 150 г гидроксида натрия растворяют в дистиллированной воде и доводят объём до 1. Для приготовления второго раствора 40 г перекристаллизованного сульфида меди растворяют в дистиллированной воде до объёма 1. Равные объёмы первого и второго растворов смешивают перед работой.

Оборудование: стеклянные палочки, пробирки, пипетки градуировочные, штатив для пробирок, горелка.

Порядок проведения работы: в пробирку вносят 1 см3 раствора глюкозы и 1 см3 реактива Фелинга. Смесь перемешивают и нагревают в пламени горелки до кипения. Наблюдают образование красного осадка гемиоксида меди.

2.2.1.3 Реакция Барфеда (реакция с уксуснокислой медью)

Принцип реакции: гексозы в реакции с ацетатом меди приводят к образованию гемиоксида меди. Суммарное уравнение реакции для глюкозы имеет вид:

Эта реакция протекает в среде со значением рН, близким к нейтральному (7,0). В этих условиях редуцирующие дисахариды не окисляются, что дает возможность отличить их от моносахаридов.

Материалы и реактивы: раствор глюкозы (5%-ный ), реактив Барфеда (13,3 г ацетата меди растворяют в 200 см3 горячей воды с температурой 70 °С. Смесь фильтруют и к фильтрату добавляют 1,9 см3 ледяной уксусной кислоты).

Оборудование: стеклянные палочки, пипетки, штатив с пробирками, горелка.

Порядок выполнения работы: в пробирку вносят 1 см3 раствора глюкозы и 1 см3 реактива Барфеда. Смесь перемешивают и осторожно нагревают в пламени горелки до кипения.

Наблюдают образование красного осадка гемиоксида меди.

2.2.1.4 Реакция Селиванова на кетозы

Принцип реакции: при нагревании фруктозы или других кетоз с соляной кислотой образуется оксиметилфурфурол. Уравнение реакции для фруктозы имеет вид:

Оксиметилфурфурол с резорцином образуют соединение (продукт конденсации), окрашенное в вишнёво-красный цвет.

Материалы и реактивы: кристаллический резорцин, 5%-ный раствор фруктозы, 25%-ный раствор соляной кислоты.

Оборудование: стеклянные палочки, пробирки, пипетки градуировочные, штатив для пробирок, баня водяная, термометр лабораторный, лопаточка или шпатель, часы.

Порядок проведения работы: в пробирку помещают 5 см3 раствора фруктозы, 1 см3 раствора соляной кислоты и несколько кристаллов резорцина.

Смесь нагревают на водяной бане в течение 5…10 мин при температуре 80 °С до появления вишнёво-красного цвета.

2.2.2 Качественные реакции дисахаридов

Задание для выполнения: определить восстанавливающую способность лактозы и мальтозы. Определить восстанавливающую способность у сахарозы и провести гидролиз сахарозы.

Редуцирующие дисахариды (например, лактоза и мальтоза) способны окисляться до соответствующих кислот, восстанавливать соли металлов, участвуя в реакциях, характерных для моносахаридов. Однако нередуцирующие дисахариды (например, сахароза) в такие реакции не вступают. Наиболее широко для обнаружения подобных дисахаридов используют методы, в основе которых лежит гидролиз дисахаридов до моносахаридов с последующим обнаружением продуктов гидролиза – моносахаридов.

2.2.2.1 Восстанавливающая способность лактозы и мальтозы

Принцип реакции: благодаря наличию свободной альдегидной группы в молекуле лактозы (в остатке глюкозы) и мальтозы (у второго остатка глюкозы) эти дисахариды обладают редуцирующими свойствами и способны участвовать в реакциях восстановления, в частности, мальтоза и лактоза дают положительную реакцию Троммера.

Материалы и реактивы: растворы лактозы, мальтозы, гидроксида натрия и сульфата меди (5%-ные).

Оборудование: стеклянные палочки, пипетки, капельницы, штатив с пробирками, горелка.

Порядок выполнения работы: в одну пробирку наливают 2 см3 раствора лактозы, а в другую – 2 см3 раствора мальтозы.

В обе пробирки затем вносят по 1 см3 раствора гидроксида натрия и по 5 капель раствора сульфата меди. Пробирки осторожно нагревают в пламени горелки.

Наблюдают образование красного осадка закиси меди.

2.2.2.2 Определение восстанавливающей способности у сахарозы и гидролиз сахарозы

Принцип реакции: в молекуле сахарозы связь между остатками глюкозы и фруктозы образуется за счёт двух гликозидных гидроксилов. Сахароза не обладает восстановительными свойствами и дает отрицательную реакцию Троммера.

После гидролиза сахарозы (кипячение в присутствии концентрированной соляной кислоты) образуются моносахариды, которые можно обнаружить с помощью реакции Троммера, а фруктозу – и по реакции Селиванова (см. п. 2.2.1.4).

Материалы и реактивы: концентрированная соляная кислота, 25%-ный раствор соляной кислоты, 5%-ные растворы сахарозы, гидроксида натрия и сульфата меди, кристаллический резорцин.

Оборудование: стеклянные палочки, пробирки, пипетки градуировочные, капельницы, штатив для пробирок, водяная баня, термометр лабораторный, часы.

Порядок проведения работы: в две пробирки наливают по 6 см3 раствора сахарозы. В одну из них добавляют также 2 капли концентрированной соляной кислоты и нагревают на кипящей водяной бане при температуре 100 °С в течение 15 мин. Вторая пробирка содержит контрольный раствор сахарозы. Затем берут ещё две пробирки и в одну из них вносят 3 см3 нейтрализованного гидролизата сахарозы, а в другую – 3 см3 контрольного раствора сахарозы. К содержимому этих пробирок добавляют по 1 см3 раствора гидроксида натрия и по 5 капель раствора сульфата меди. Затем нагревают на водяной бане до кипения (проводят реакцию Троммера). Отмечают образование красного осадка закиси меди в пробирке, содержащей гидролизат (положительная реакция Троммера), и отсутствие такового в контрольной пробе (отрицательная реакция Троммера).

С оставшимися 3 см3 гидролизата сахарозы и контрольного раствора сахарозы проводят реакцию Селиванова на обнаружение фруктозы. С этой целью в обе пробирки добавляют по 1 см3 раствора соляной кислоты и несколько кристаллов резорцина. Содержимое пробирок нагревают на водяной бане в течение 5…10 мин при температуре
80 °С. В пробирке, содержащей гидролизат сахарозы, наблюдают появление вишнёво-красного окрашивания (положительная реакция Селиванова) и отсутствие такого окрашивания в контрольной пробе.

2.2.3 Качественные реакции полисахаридов

Задание для выполнения: провести реакцию крахмала и гликогена с йодом. Провести гидролиз крахмала и целлюлозы.

Полисахариды отличаются друг от друга химической природой повторяющихся моносахаридных единиц, степенью разветвления и длиной цепи. Полисахариды не содержат свободных редуцирующих групп, поэтому они не обладают восстанавливающей способностью. Полный гидролиз полисахаридов в присутствии кислот или специфических ферментов приводит к образованию моносахаридов, обладающих редуцирующими свойствами.

2.2.3.1 Реакция крахмала и гликогена с йодом

Принцип реакции: при взаимодействии крахмала и гликогена с йодом образуются комплексные адсорбционные соединения, окрашенные в реакции с крахмалом в синий цвет, а с гликогеном – в красно-бурый цвет. Различие в цвете комплексов обусловлено химической структурой крахмала и гликогена. При нагревании окраска исчезает, но появляется опять при охлаждении, что свидетельствует об образовании нестойких комплексов крахмала и гликогена с йодом. Обесцвечивание происходит также при добавлении гидроксида натрия или калия. Исчезновение окраски при нагревании и добавлении щелочи обусловлено тем, что в образовании комплексов принимает участие молекулярный йод, а не иодит-ионы.

Материалы и реактивы: реактив Люголя (1 г йода и 2 г йодистого калия растворяют в 15 см3 дистиллированной воды и затем разводят водой до объёма 300 см3), 0,1%-ные растворы крахмала и гликогена, 10%-ный раствор гидроксида натрия.

Оборудование: стеклянные палочки, пробирки, пипетки, капельницы, штатив для пробирок, водяная баня.

Порядок проведения работы: в одну пробирку помещают 2 см3 раствора крахмала, в другую – 2 см3 раствора гликогена.

Затем в обе пробирки вносят по 1…2 капли раствора Люголя. Содержимое пробирок перемешивают. Наблюдают образование синего окрашивания в пробирке с крахмалом и красно-бурого – с гликогеном.

Затем из каждой пробирки по 1 см3 жидкостей переносят в две другие пробирки, куда добавляют по 1 см3 раствора гидроксида натрия. Наблюдают обесцвечивание в каждой пробирке.

Смеси, оставшиеся в пробирках, где первоначально возникла окраска, нагревают на водяной бане. Наблюдают исчезновение окрашивания, которое вновь появляется при охлаждении.

2.2.3.2 Гидролиз крахмала

Принцип реакции: при нагревании раствора крахмала с минеральными кислотами происходит гидролиз крахмала с образованием глюкозы, которую можно обнаружить характерными реакциями на моносахариды, в частности, реакцией Троммера.

Материалы и реактивы: концентрированная соляная кислота, 1%-ный раствор крахмала, 15%-ный раствор гидроксида натрия,
1%-ный раствор сульфата меди.

Оборудование: стеклянные палочки, пробирки, пипетки градуировочные, капельницы, штатив для пробирок, водяная баня, часы.

Порядок проведения работы: в две пробирки помещают по 5 см3 раствора крахмала. В одну из них вносят также 2…3 капли концентрированной соляной кислоты и кипятят на водяной бане 15 мин. Вторая пробирка является контрольной.

Затем в обе пробирки приливают по 2 см3 15%-ного раствора гидроксида натрия и по 5 капель раствора сульфата меди и нагревают (проделывают реакцию Троммера).

В пробирке, где проводился гидролиз крахмала соляной кислотой при нагревании, наблюдают образование красного осадка гемиоксида меди (реакция Троммера положительная), а в контрольной пробирке такой осадок не образуется (реакция Троммера отрицательная).

2.2.3.3 Гидролиз целлюлозы

Принцип реакции: гидролиз клетчатки минеральными кислотами проходит значительно медленнее, чем крахмала. Если же клетчатку предварительно обработать 80%-ным раствором серной кислоты, то процесс гидролиза клетчатки значительно ускоряется.

Материалы и реактивы: целлюлоза или вата (источник целлюлозы), 3%-ный и 80%-ный растворы серной кислоты, реактив Фелинга и Барфеда (см. п. 2.2.1).

Оборудование: стеклянные палочки, пробирки, капельницы, пипетки градуировочные, водяная баня, часы.

Порядок проведения работы: небольшое количество ваты (100…200 мг) помещают в пробирку, заливают 3%-ным раствором серной кислоты и кипятят на водяной бане 10 мин. После нейтрализации содержимое пробирки разделяют на две части.

В другой пробирке то же количество ваты предварительно обрабатывают небольшим количеством (примерно 0,5 см3) 80%-ного раствора серной кислоты до полного растворения, затем разбавляют водой до объёма 1 см3 и кипятят на водяной бане в течение 5 мин. После нейтрализации содержимое пробирки делят также на две части.

С одной частью смесей, содержащих обработанную и необработанную вату, проводят реакцию Фелинга (добавляют по 1 см3 раствора Фелинга и после перемешивания нагревают до кипения), а с другой частью этих смесей – реакцию Барфеда (добавляют по 1 см3 раствора Барфеда и после перемешивания нагревают до кипения).

В пробирках, где находилась необработанная серной кислотой вата, наблюдается отсутствие осадка красного цвета (отрицательные реакции Фелинга и Барфеда).

В пробирках, содержащих предварительно обработанную вату, возникает красный осадок гемиоксида меди (положительные реакции Фелинга и Барфеда), что свидетельствует об образовании глюкозы.

2.2.4 Обсуждение результатов работы

Результаты исследования оформить по типу в таблицы 6. По полученным результатам экспериментов сделать вывод о содержании углеводов в исследуемых объектах.

Таблица 6 – Содержание углеводов в пищевых продуктах