Лабораторна робота №8. Тема. Вивчення властивостей полісахаридів( крохмалю ).

Тема. Вивчення властивостей полісахаридів(крохмалю).

Мета: провести кислотний та ферментативний гідроліз крохмалю, виявити продукти гідролізу.

Прилади і реактиви: сира і варена картопля, крохмаль, крохмальний клейстер (C₆H₁₀O₅)_n, спиртовий розчин йоду (I₂), соляна кислота (HCl), штатив з пробірками, тримачі, пальник.

Найважливішими представниками полісахаридів є крохмаль і целюлоза. Молекули цих природних полімерів побудовані з ланок —С₆Н₁₀O₅—, які є залишками молекул глюкози, що втратили молекулу води. Тому склад крохмалю і целюлози виражається загальною формулою (С₆Н₁₀O₅)n. Відмінність у властивостях природних полімерів глюкози зумовлена будовою цих речовин: макромолекули крохмалю побудовані із залишків α -глюкози, а макромолекули целюлози — із залишків молекул β -глюкози.

Крохмаль (С₆Н₁₀O₅)n поширений у природі. Для різних рослин — він запасний поживний матеріал і міститься в них у вигляді крохмальних зерен. Масова частка його у бульбах картоплі становить приблизно 20 %, в зернах пшениці — біля 70 %, рису — біля 80 %.

Крохмаль — білий порошок, що не розчиняється у холодній воді; у гарячій воді він набрякає, утворюючи клейстер. З розчином йоду дає синє забарвлення (якісна реакція).

Молекули крохмалю неоднорідні за величиною — значення п у них коливається від сотень до 1000—5000 чи більше.

Найважливіша хімічна властивість крохмалю — його гідроліз, кінцевим продуктом якого α глюкоза. Сумарне рівняння можна виразити так:

(C₆H₁₀O₅)n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

Звідси можна зробити висновок, що макромолекула крохмалю побудована із залишків молекул глюкози.

Процес утворення макромолекул можна схематично зобразити так:

Оскільки циклічні ланки молекул не містять альдегідних груп, то відновних властивостей крохмаль практично не проявляє.

Крохмаль утворюється в результаті фотосинтезу в зелених рослинах з участю хлорофілу — зеленого пігменту рослин. Хлорофіл вбирає сонячне світло, і за рахунок цієї енергії здійснюється ряд реакцій між оксидом вуглецю (IV) і водою. Фотосинтез можна подати таким сумарним рівнянням:

6CO₂+6Н₂О→ С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Далі глюкоза через ряд проміжних стадій перетворюється у крохмаль:

Продукти фотосинтезу внаслідок вбирання енергії сонячних променів володіють великим запасом енергії. За рахунок цієї енергії, яка виділяється при окисненні органічних речовин в організмі, і можлива його життєдіяльність.

У промисловості крохмаль виробляють переважно з бульб картоплі, а також із кукурудзи.

Застосування крохмалю різноманітне. Він є основним вуглеводом продуктів харчування людини — хліба, крупів, картоплі. Значні кількості його переробляють на декстрини, патоку і глюкозу, які використовують у кондитерському виробництві.

З крохмалю, який є в картоплі і зернах злаків, добувають етиловий спирт. Для цього крохмаль спочатку перетворюють на глюкозу під дією ферментів, а потім глюкозу піддають спиртовому бродінню за наявності дріжджів.

Крохмаль використовують як засіб для клеєння, обробки тканин, крохмалення білизни. У медицині на основі крохмалю виготовляють мазі, присипки тощо.

Целюлоза, або клітковина, — ще більш поширений вуглевод, ніж крохмаль. З неї складаються в основному стінки рослинних клітин. Масова частка целюлози у деревині становить біля 60 %, у ваті і фільтрувальному папері — 90 %.

Целюлоза — тверда волокниста речовина, нерозчинна у воді і органічних розчинниках. Склад целюлози, як і крохмалю, зображують формулою (СбНіоОз)n. Величина п у деяких видах целюлози досягає 40 000, а молекулярна маса становить кілька мільйонів. Молекули її мають лінійну (нерозгалужену) будову, тому целюлоза легко утворює волокна. Молекули ж крохмалю мають як лінійну, так і розгалужену будову. У цьому основна відмінність крохмалю від целюлози.

Молекули целюлози побудовані із залишків молекул р-глю-кози. Процес їх сполучення можна схематично зобразити так:

Невеликі відмінності у будові молекул зумовлюють значні відмінності у властивостях природних полімерів: крохмаль — продукт харчування, целюлоза для цієї мети непридатна.

Подібно до крохмалю, целюлоза при нагріванні з розведеними кислотами піддається гідролізу, утворюючи глюкозу.

Гідроліз целюлози, відомий також під назвою оцукрення, — дуже важлива властивість целюлози, він дає змогу добувати з деревної тирси і стружок глюкозу, а зброджуванням останньої — етиловий спирт. Цей спирт, добутий із деревини, називається гідролізним.

На гідролізних заводах з 1 т деревини виробляють до 200 л етилового спирту, що замінює 1, 5 т картоплі або 0, 7 т зерна.

Сира глюкоза, добута з деревини, може бути кормом для худоби.

Оскільки целюлоза — полімер глюкози, її молекули містять спиртові гідроксильні групи. У кожному залишку глюкози таких груп три, і формулу целюлози можна подати так:

C₂H₇O₂(OH)₃

Тому з неї можна добути етери та естери. Целюлоза легко взаємодіє з азотною кислотою і утворює естери — моно-, ди- та тринітратцелюлози:

Тринітротцелюлоза, або як її ще називають піроксилін, — вибухова речовина, яка використовується при виготовленні порохів.

З оцтовою кислотою целюлоза утворює естери — моно-, ди-та триацетатцелюлози.

З триацетатцелюлози виготовляють негорючу фото- і кіноплівку, різні прозорі пластмаси.

Це лише окремі приклади застосування целюлози. У вигляді бавовнику, льону, прядива вона йде на виготовлення тканин — бавовняних і лляних. Великі кількості її витрачаються на виробництво паперу. Піддаючи целюлозу хімічній переробці, виробляють кілька видів штучного шовку.

Хід роботи

Дослід 1. Виявлення крохмального зерна

Розріжте сиру і варену картоплини. Крапніть спиртовим розчином йоду на зрізи. Як змінилося забарвлення? Запишіть рівняння реакції і висновки.

Дослід 2. Якісна реакція на крохмаль

В пробірку насипте 1-1, 5г крохмалю та налийте 5мл води, збовтайте, дайте відстоятися, рідину над осадом злийте в іншу пробірку.До цієї пробірки додайте 1-2 краплі розчину йоду. Поява темно-синього забарвлення розчину свідчить про присутність крохмалю.Запишіть спостереження, рівняння реакції та висновки.

Дослід 3. Кислотний гідроліз крохмалю

В пробірку налийте розчину крохмального клейстеру, додайте 1-2мл розчину соляної кислоти. Закріпіть пробірку в тримачі і обережно нагрівайте, відливаючи окремі порції гідролізату в чисті пробірки через кожну хвилину нагрівання.Проведіть якісну реакцію на крохмаль з усіма отриманими пробами. Одержіть:

• синє забарвлення з йодом – розчиний крохмаль;
• фіолетове забарвлення з йодом –вищі декстрини;
• червоне забарвлення з йодом- нижчі декстрини;
• коричнево –жовте забарвлення з йодом – глюкоза.

В останній порції гідролізату доведіть присутність глюкози (лабораторна робота № 7)

Зробіть висновок про характер кислотного гідролізу крохмалю. Запишіть спостереження та рівняння реакції.

Дослід 4 Ферментативний гідроліз крохмалю

В пробірку зберіть слини, додайте крохмального клейстеру. Через 1-2 хв. проведіть якісну реакцію на крохмаль. Що спостерігаєте? Запишіть рівняння реакції і висновки.

Контрольні запитання.

1. Що таке полісахариди?
2. Який мономерний склад крохмалю?
3. Які фізичні та хімічні властивості крохмалю?
4. Чим крохмаль відрізняється від уже відомих вам полімерів?
5. Як виявити крохмаль?
6. Які ви знаєте види гідролізу? В чому їх відмінність?