3. Реакція селіванова на кетози.
При нагріванні з концентрованими мінеральними кислотами (хлоридною, сульфатною) молекули гексоз поступово розщеплюються, утворюючи суміш різних продуктів. У числі інших речовин вони утворюють оксиметилфурфурол, який конденсується з резорцином, утворюючи сполуки з певним забарвленням. Кетози перетворюються на оксиметилфурфурол набагато швидше, ніж альдози, що обумовлює швидкість появи забарвлення і її інтенсивність в розчинах фруктози і сахарози. Ця реакція дозволяє швидко виявити в суміші сахаридів наявність кетогексоз.
Матеріали: реактив Селіванова (1% розчин резорцину в 25-30% розчині хлоридної кислоти), 1% розчини фруктози, глюкози, сахарози, лактози, 5%розчин меду.
У 5 пробірок помістити по 4 крап. реактиву Селіванова . В 1 пробірку помістити 4 каплі 1% розчину глюкози, в 2 – 1% р-ну фруктози, в 3 – 1% р-ну сахарози, в 4 - 1% р-ну лактози, в 5 – 0,5% р-ну меду. Всі пробірки обережно повільно нагріти.
Спостерігають за появою забарвлення. У присутності кетогексоз з'являється червоне забарвлення. Результати занести в табл.3.
Таблиця 3.
№ проб. |
Вуглевод |
Забарвлення |
Наявність кетогексоз (+, -) |
1 |
Глюкоза |
Безбарвне |
- |
2 |
Фруктоза |
Червоне |
+ |
3 |
Сахароза |
Червоне |
+ |
4 |
Лактоза |
Безбарвне |
- |
5 |
Мед |
Червоне |
+ |
Спостереження:
Згідно з даними таблиці, в присутності кетогексоз (фруктоза, сахароза) з'являється червоне забарвлення. У присутності альдоз (глюкоза, лактоза) забарвлення не з'являється.
Висновок:
Реакція Селіванова дозволяє швидко і легко виявити в суміші сахаридів наявність кетогексоз.
4. Відкриття крохмалю.
Матеріали: крохмальний клейстер, розчин йоду.
У пробірку помістити 5 крапель крохмального клейстеру і 1 краплю розчину йоду. Звернути увагу на колір крохмалю. Нагріти розчин, а потім остудити. Пояснити явища, що спостерігаються.\
Результат:
Після додавання розчину йоду до крохмального клейстеру колір розчину стає синьо-фіолетовим. Це пояснюється тим, що крохмаль утворює з йодом комплексне з'єднання, яке має синьо-фіолетове забарвлення.
При нагріванні розчину колір стає темнішим, а при охолодженні - світлішає. Це пояснюється тим, що при нагріванні крохмаль розщеплюється на менші молекули, які утворюють більш міцні комплекси з йодом. При охолодженні крохмаль знову згущується, і комплекси з йодом стають менш міцними.
Висновок:
Крохмаль можна виявити за допомогою розчину йоду. При взаємодії крохмалю з йодом утворюється синьо-фіолетове забарвлення. Цей метод є простим і доступним.
5. Дослідження гідролізу крохмалю.
Матеріали: крохмальний клейстер, 2н H2SO4, розчин I2 у KI . У 8 пробірок поміщають по одній краплі розчину йоду і 2 мл води.
У іншу пробірку помістити 20 крапель 0,5% розчину крохмалю і 10 крапель 2н розчину Н2S04 і поставити для гідролізу на водяну баню. Перед початком гідролізу і через кожних 3 хвилини відбирають піпеткою краплю розчину і переносять у пробірку з розчином йоду. Послідовні проби виявляють поступову зміну забарвлення при реакції з йодом (синю, синьо-фіолетову, червоно-фіолетову, червонувато-оранжеву, оранжеву і жовту).
Гідроліз крохмалю закінчують, коли крохмальний клейстер не даватиме кольорової реакції з йодом. Відзначають загальну тривалість гідролізу.
Крохмаль з йодом дає синє фарбування обумовлене утворенням адсорбційних сполучень йоду з амілозою. Декстрин, залежно від величини ланцюжка, з йодом забарвлюються у фіолетові, червоні, оранжеві кольори. Мальтоза і глюкоза не змінюють забарвлення йоду.
Після того як реакційна суміш перестане давати забарвлення з йодом, суміш кип’ятять ще 2-3 хвилини, охолоджують і нейтралізують 10% розчином гідроксиду натрію. До отриманого розчину доливають рівний об’єм розчину Фелінга і нагрівають. Який можна зробити висновок на підставі реакції з реактивом Фелінга? Представити схему гідролізу крохмалю.
Результати занести в табл.4.
Таблиця 4.
№ проб. |
Тривалість гідролізу, хв |
Забарвлення розчину |
Продукти гідролізу |
1 2 3 4 5 6 7 8 |
0 3 6 9 12 15 18 21 |
Синє Синьо-фіолетове Червоно-фіолетове Червонувато-оранжеве Оранжеве Жовте Безбарвне Безбарвне |
Крохмаль Амілоза, декстрини Декстрини Декстрини Мальтоза Глюкоза Глюкоза Глюкоза |
Спостереження:
Після закінчення гідролізу і нейтралізації реакційної суміші розчином гідроксиду натрію, в ньому міститься глюкоза. Це підтверджується реакцією з реактивом Фелінга, при якій утворюється червоний осад купрум(І) оксиду.
Висновки:
У цій лабораторній роботі було виявлення вуглеводів у пробах і дослідження їх властивостей.
Вуглеводи, або сахариди — одна з основних груп органічних сполук. Вони входять до складу клітин усіх живих організмів.
Основна функція вуглеводів — енергетична (при розщепленні і окисненні молекул вуглеводів виділяється енергія, яка забезпечує життєдіяльність організму). Під час окиснення 1 г вуглеводів виділяється 17,6 кДж енергії. При надлишку вуглеводів вони накопичуються у клітині як запасні речовини (крохмаль, глікоген) і при необхідності використовуються організмом як джерело енергії. Вуглеводи також використовуються клітинами, як будівельний матеріал.
1. Загальна характеристика вуглеводів, їх класифікація
Вуглеводи - це органічні сполуки, що містять в своєму складі тільки вуглець, водень і кисень. Вони є основним джерелом енергії для організму людини.
Класифікація вуглеводів:
За будовою:
Моносахариди - найпростіші вуглеводи, які не можуть бути розщеплені на простіші хімічні сполуки. До них відносяться глюкоза, фруктоза, галактоза.
Дисахариди - складні вуглеводи, які утворюються при з'єднанні двох молекул моносахаридів. До них відносяться сахароза, лактоза, мальтоза.
Полісахариди - високомолекулярні вуглеводи, які утворюються при з'єднанні великої кількості молекул моносахаридів. До них відносяться крохмаль, целюлоза, глікоген.
2. Фізіологічне значення вуглеводів
Вуглеводи виконують в організмі людини такі функції:
Енергетична функція. Вуглеводи є основним джерелом енергії для організму. При розщепленні 1 грама вуглеводів виділяється близько 4,1 ккал енергії.
Структурна функція. Вуглеводи входять до складу клітинних стінок рослин, забезпечуючи їх міцність і еластичність.
Захисна функція. Вуглеводи беруть участь в утворенні глікогену в печінці і м'язах, який є резервним джерелом енергії.
Пластична функція. Вуглеводи необхідні для синтезу деяких білків і нуклеїнових кислот.
3. Характеристика дисахаридів
Дисахариди - це складні вуглеводи, які утворюються при з'єднанні двох молекул моносахаридів. Вони мають загальну формулу C12H22O11.
Реакція утворення сахарози із глюкози і фруктози:
C6H12O6 + C6H12O6 → C12H22O11 + H2O
Сахароза - це найбільш поширений дисахарид в природі. Він міститься в цукровій тростині, цукрових буряках, фруктах, ягодах. Сахароза має солодкий смак і широко використовується в харчовій промисловості.
Реакція утворення мальтози із глюкози:
C6H12O6 + C6H12O6 → C12H22O11
Мальтоза - це дисахарид, який утворюється при гідролізі крохмалю. Він міститься в ячмінному солоді, хлібі, пиві. Мальтоза має солодкий смак і також використовується в харчовій промисловості.
Розповсюдження дисахаридів в природі
Дисахариди широко поширені в природі. Вони містяться в цукровій тростині, цукрових буряках, фруктах, ягодах, злаках.
Використання дисахаридів в харчовій галузі
Дисахариди широко використовуються в харчовій промисловості. Сахароза є основним інгредієнтом цукру, цукерок, кондитерських виробів, а також багатьох інших продуктів харчування. Мальтоза використовується для виготовлення пива, квасу, хліба, інших хлібобулочних виробів.
4. Полісахариди
Полісахариди - це складні вуглеводи, що складаються з великої кількості молекул моносахаридів, які з'єднані між собою хімічними зв'язками.
Крохмаль - це основний запасний вуглевод рослин. Він складається з двох типів молекул: амілози та амілопектину. Амілаза - це лінійна молекула, а амілопектин - це розгалужена молекула. Крохмаль міститься в зернах злаків, картоплі, рису, гороху, бобів.
Глікоген - це основний запасний вуглевод тварин. Він має таку ж будову, як і амілопектин. Глікоген міститься в печінці, м'язах, мозку.
Пектинові речовини - це полісахариди, які містять полігалактуронову кислоту. Вони є основним компонентом клітинних стінок рослин. Пектинові речовини містяться в фруктах, ягодах, овочах.
Клітковина - це полісахариди, які не розщеплюються в травному тракті людини. Вона є основним компонентом клітковинних волокон. Клітковина міститься в злакових продуктах, фруктах, ягодах, овочах.
Розповсюдження полісахаридів в природі
Полісахариди широко поширені в природі. Вони є основним джерелом енергії для рослин, тварин і людини.
Біологічна роль полісахаридів
Біологічна роль полісахаридів різноманітна. Вони виконують такі функції:
Енергетична. Полісахариди є основним джерелом енергії для живих організмів.
Запасна. Полісахариди є основним запасним матеріалом для живих організмів.
Будівельна. Полісахариди є основним компонентом клітинних стінок рослин.
Захисна. Полісахариди захищають організм від шкідливих речовин.
Використання полісахаридів в харчовій галузі
Полісахариди широко використовуються в харчовій промисловості. Вони застосовуються для виготовлення таких продуктів:
Хлібобулочні вироби
Кондитерські вироби
М'ясопродукти
Молочні продукти
Овочеві консерви
Фруктові соки
5. Функції вуглеводів у харчових продуктах
Вуглеводи в харчових продуктах виконують такі функції:
Енергетична. Вуглеводи є основним джерелом енергії для живих організмів. Вони забезпечують близько 50-60% енергії, яка необхідна для життєдіяльності людини.
Структурна. Вуглеводи є основним компонентом клітинних стінок рослин. Вони забезпечують міцність і стійкість рослинних тканин.
Запасна. Вуглеводи є основним запасним матеріалом для живих організмів. Вони накопичуються в рослинах (крохмаль, глікоген) і тваринах (глікоген).
Регуляторна. Вуглеводи беруть участь в регуляції обміну речовин в організмі. Вони впливають на рівень цукру в крові, синтез жирів і білків.
6. Наслідки надлишку та дефіциту вуглеводів, які засвоюються (доступні вуглеводи)
Надлишок вуглеводів
Надлишок вуглеводів у раціоні харчування може призвести до таких наслідків:
Ожиріння. Вуглеводи є основним джерелом енергії для організму. Надлишок вуглеводів, які не витрачаються на енергію, накопичуються у вигляді жиру.
Цукровий діабет. Надлишок вуглеводів може призвести до підвищення рівня глюкози в крові. Це може призвести до розвитку цукрового діабету 2 типу.
Карієс. Вуглеводи є живильним середовищем для бактерій, які викликають карієс.
Запори. Надлишок вуглеводів, які не містять харчових волокон, може призвести до запорів.
Дефіцит вуглеводів
Дефіцит вуглеводів у раціоні харчування може призвести до таких наслідків:
Втома. Вуглеводи є основним джерелом енергії для організму. Дефіцит вуглеводів може призвести до втоми та зниження працездатності.
Головні болі. Дефіцит вуглеводів може призвести до головних болів.
Безсоння. Дефіцит вуглеводів може призвести до безсоння.
Захворювання нервової системи. Дефіцит вуглеводів може призвести до захворювань нервової системи, таких як мігрень, епілепсія та депресія.
7. Фізіологічна роль харчових волокон
Харчові волокна - це неперетравлювані вуглеводи, які містяться в рослинній їжі. Харчові волокна відіграють важливу роль у травленні та загальному здоров'ї людини.
До основних функцій харчових волокон належать:
Нормалізація роботи шлунково-кишкового тракту. Харчові волокна сприяють кращому просуванню їжі по травному тракту, запобігаючи запорам.
Зниження рівня холестерину. Харчові волокна зв'язують холестерин у кишечнику та сприяють його виведенню з організму.
Зниження рівня цукру в крові. Харчові волокна уповільнюють всмоктування цукру в кров, що може бути корисно для людей з цукровим діабетом.
Зменшення ризику розвитку раку товстої кишки. Харчові волокна сприяють виведенню з організму канцерогенних речовин, що може зменшити ризик розвитку раку товстої кишки.
Рекомендована добова норма споживання харчових волокон становить 25-35 грамів для дорослих.
Основними джерелами харчових волокон є:
Овочі, особливо бобові, капуста, морква, буряк
Фрукти, особливо яблука, груші, банани
Крупи, особливо вівсяна, гречана, пшенична
Ягоди, особливо полуниця, малина, смородина
Для того, щоб забезпечити організм достатньою кількістю харчових волокон, важливо включати в свій раціон різноманітні рослинні продукти.
8. Перетворення вуглеводів під час виробництва харчових продуктів
Вуглеводи є важливим компонентом харчових продуктів. Вони забезпечують організм енергією, а також є структурним компонентом клітин. Під час виробництва харчових продуктів вуглеводи можуть зазнавати різних перетворень.
Одним із найпоширеніших перетворень вуглеводів є їх гідроліз. Гідроліз - це розщеплення молекули за допомогою води. Під час гідролізу вуглеводів утворюються простіші вуглеводи, такі як цукри. Гідроліз вуглеводів відбувається під час таких процесів, як:
Зварювання їжі: під час варіння їжі крохмаль розщеплюється на цукри, що робить їжу солодшою.
Випічка: під час випічки тісто піддається гідролізу, в результаті чого утворюються цукри, які карамелізуються і надають печиву характерний смак і колір.
Ферментація: під час ферментації вуглеводи розщеплюються мікроорганізмами на спирт, кислоти та інші продукти. Ферментація використовується для виробництва таких продуктів, як хліб, пиво, вино та інші.
Іншим поширеним перетворенням вуглеводів є їх конденсація. Конденсація - це з'єднання двох молекул за допомогою видалення води. Під час конденсації вуглеводів утворюються складні вуглеводи, такі як крохмаль і целюлоза. Конденсація вуглеводів відбувається під час таких процесів, як:
Згущення: під час згущування розчинів вуглеводів вони конденсуються і утворюють густу масу. Згущення використовується для виробництва таких продуктів, як варення, джем, соуси та інші.
Сушка: під час сушіння вуглеводи конденсуються і утворюють тверді речовини. Сушка використовується для виробництва таких продуктів, як хліб, цукор, макаронні вироби та інші.
9. Якими якісними реакціями можна виявити крохмаль і глікоген?
Якісна реакція на крохмаль - це взаємодія з розчином йоду. Утворюється сполука, що має характерне синє забарвлення. Під час нагрівання до 100 °С утворена сполука руйнується й синє забарвлення зникає, при охолодженні з'являється знову.
Якісна реакція на глікоген - це також взаємодія з розчином йоду. Утворюється сполука, що має характерне синьо-фіолетове забарвлення. Ця реакція менш чутлива, ніж реакція на крохмаль, і її можна використовувати для виявлення глікогену лише в концентрованих розчинах.
Ось докладний опис цих реакцій:
Реакція на крохмаль
Нанести на предметне скло краплю розчину крохмалю.
Додати до краплі розчин йоду.
Спостерігати за утворенням синього забарвлення.
Реакція на глікоген
Нанести на предметне скло краплю концентрованого розчину глікогену.
Додати до краплі розчин йоду.
Спостерігати за утворенням синьо-фіолетового забарвлення.
Окрім цих реакцій, для виявлення крохмалю та глікогену можна використовувати також такі реакції:
Реакція з йодово-лужним розчином: у присутності йоду та лугу крохмаль утворює осад фіолетового кольору.
Реакція з реактивом Фелінґа: у присутності реактиву Фелінґа крохмаль утворює червоний осад.
Реакція з сріблом: у присутності розчину азотнокислого срібла крохмаль утворює осад срібла.
Ці реакції менш чутливі, ніж реакція з розчином йоду, і їх можна використовувати для виявлення крохмалю та глікогену лише в концентрованих розчинах.
10. Чим зумовлюються редукуючі властивості деяких вуглеводів? Якими реакціями вони виявляються?
Редукуючі властивості деяких вуглеводів зумовлені наявністю в їх молекулі вільних хімічних груп, які здатні відновлюватися. Такими групами можуть бути альдегідна група (-CHO) або кетонна група (-CO).
Редукуючі властивості вуглеводів виявляються такими реакціями:
Реакція з купрум(II) гідроксидом (реакція Фелінґа). При взаємодії вуглеводу з розчином купрум(II) гідроксиду в присутності лугу утворюється червоний або бурий осад купрум(I) оксиду.
C6H12O6 + 2Cu(OH)2 + 2NaOH → Cu2O↓ + 2Na+ + 4H2O
Реакція з реактивом Бенедикта. При взаємодії вуглеводу з реактивом Бенедикта в присутності лугу утворюється жовтий або оранжевий осад оксиду купруму(I).
C6H12O6 + 2Cu(OH)2 + NaOH → Cu2O↓ + Na+ + 4H2O
Реакція з реактивом Толленса. При взаємодії вуглеводу з реактивом Толленса в присутності лугу утворюється сріблястий осад оксиду срібла.
C6H12O6 + 2Ag(NH3)2OH → C6H12O7 + 2NH3 + 2Ag↓
11. Записати реакцію утворення із моносахаридів молекули:
мальтози:
C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6
целюлози:
nC6H12O6 → (C6H10O5)n
пектину:
nC6H12O6 → (C6H10O5)n + nH2O
декстрину:
nC6H12O6 → (C6H10O5)n + (n-1)H2O
глікогену:
n(C6H12O6)n → (C6H10O5)n + (n-1)nH2O
У всіх цих реакціях відбувається гідроліз моносахаридів з утворенням нових молекул, які містять меншу кількість мономерних одиниць.
12. Сахароза, лактоза та мальтоза
Сахароза, лактоза та мальтоза - це прості цукри, які є основними джерелами енергії для людського організму.
Сахароза, або звичайний цукор, складається з двох молекул глюкози та фруктози. Він міститься в багатьох рослинних продуктах, включаючи цукрову тростину, цукровий буряк, фрукти та ягоди. Сахароза також широко використовується в харчовій промисловості як підсолоджувач.
Лактоза - це молочний цукор, який міститься в молоці та молочних продуктах. Він складається з молекули глюкози та галактози. Лактоза не засвоюється деякими людьми, що може призвести до розвитку лактазної недостатності.
Мальтоза - це цукор, який утворюється при розщепленні крохмалю. Він міститься в солоді, пиві та інших ферментованих продуктах.
13. Модифікований крохмаль
Модифікований крохмаль - це крохмаль, який був підданий хімічній або ферментативної обробці для зміни його властивостей. Модифікований крохмаль має ряд переваг перед звичайним крохмалем, включаючи:
Більшу стабільність при зберіганні
Більшу стійкість до дії води та кислот
Більшу здатність утримувати воду
Більшу здатність покращувати текстуру продуктів
Модифікований крохмаль використовується в широкому спектрі харчових продуктів, включаючи:
Кондитерські вироби
Хлібобулочні вироби
Соуси та соуси
Заморожені продукти
Молочні продукти
Деякі торгові марки продуктів, до складу яких входить модифікований крохмаль, включають:
Coca-Cola
Pepsi
Nestlé
Kraft Foods
Unilever
Ось деякі конкретні приклади використання модифікованого крохмалю в продуктах харчування:
У кондитерських виробах модифікований крохмаль використовується для підвищення стійкості до вологи, покращення текстури та запобігання злипанню. Наприклад, модифікований крохмаль використовується в глазурі для тортів, щоб вона не розтікалася, і в жувальній гумці, щоб вона не слипалася.
У хлібобулочних виробах модифікований крохмаль використовується для покращення текстури, покращення пишності та запобігання черствіння. Наприклад, модифікований крохмаль використовується в білому хлібі, щоб він був м'яким і повітряним, і в булочках, щоб вони були пишними і не черствіли.
У соусах та соусах модифікований крохмаль використовується для покращення консистенції та запобігання розшаруванню. Наприклад, модифікований крохмаль використовується в кетчупі, щоб він був густим і однорідним, і в майонезі, щоб він не розшаровувався.
У заморожених продуктах модифікований крохмаль використовується для покращення текстури та запобігання злипання. Наприклад, модифікований крохмаль використовується в морозиві, щоб воно було ніжним і не злипався, і в млинцях, щоб вони були хрусткими.
У молочних продуктах модифікований крохмаль використовується для покращення консистенції та запобігання розшаруванню. Наприклад, модифікований крохмаль використовується в йогурті, щоб він був густим і однорідним, і в морозиві, щоб воно було ніжним і не злипався.
Модифікований крохмаль є безпечним для споживання людьми. Він використовується в харчовій промисловості вже багато років і не було виявлено жодних негативних наслідків для здоров'я, пов'язаних з його вживанням.