Сахароза представляет собой дисахарид С 12 Н 22 О 11 . Это нередуцирующее вещество, не реагирующее с фелинговой жидкостью. Сахароза гидролизуется под действием фермента - сахаразы (инвертазы). Реакция идет с присоединением воды и образованием молекул глюкозы и фруктозы, которые являются редуцирующими сахарами и могут быть обнаружены реакцией с фелинговой жидкостью.
С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6
сахароза глюкоза фруктоза
Наиболее активную сахарозу содержат клетки дрожжей, из которых ее легко получить. Активность сахарозы можно легко контролировать по количеству продуктов гидролиза, образующихся за определенной время, которые обнаруживаются с помощью фелинговой жидкости. Определение ведут по количеству гидролизованного раствора, которое нужно прилить к фелинговой жидкости, чтобы выпал осадок закиси меди.
Скорость гидролиза сахарозы зависит от внешних условий (температура, катализатор, реакция среды).
Оборудование:
пробирки
карандаш по стеклу
мерная пипетка на 1-2 мл
мерный цилиндр на 10 мл
баня водяная
термометр лабораторные на интервал температур 50 – 100 °С
часы песочные на 10 мин или любые другие часы.
Ход работы:
Подготовить таблицу 5 для записи схемы опыта и результатов опыта. Подготовить и подписать три пробирки, налить в них по 10 мл 20% раствора сахарозы.
В пробирки с сахарозой налить необходимое количество воды, 0,1 н раствора HCl или 0,1 н раствора NaOH.
Внести в опытные пробирки нужное количество фермента или неорганического катализатора (соляной кислоты), тщательно перемешать и поставить пробирки на 40-50 мин.
Приготовить три пробирки с раствором фелинговой жидкости (ФЖ): в каждую из трех пробирок влить по 2 мл ФЖ и дистиллированной воды. По истечении времени определить активность сахаразы или неорганического катализатора следующим образом: в три пробирки с нагретым до кипения раствором ФЖ поочередно прилить по каплям жидкость из опытных растворов до полного покраснения раствора ФЖ. Количество капель опытного раствора занести в таблицу 5.
Сравнить результаты по отдельным вариантам опыта и сделать выводы о влиянии изучаемых условий на скорость гидролиза сахарозы.
Таблица 5.- Влияние различных условий на скорость реакции
| № п/п | Вариант | № про бир ки * | К 10 мл сахарозы вносят, мл | катализатор | Условия опыта (t°С, pH) | Кол-во капель испытуемого раствора, пошедшее на реакцию с ФЖ | |||
| вода | 0,1 н. HCl | 0,1 н. NaOH | |||||||
| Влияние температуры | фермент 1 мл | 18-20°С | |||||||
| фермент 1 мл | 40-45°С | ||||||||
| фермент 1 мл | 100°С | ||||||||
| Влияние температуры на неорганический катализатор | HCl 2 капли | 18-20°С | |||||||
| HCl 2 капли | 40-45°С | ||||||||
| HCl 2 капли | 100°С | ||||||||
| Влияние pH среды | фермент 1 мл | 40-45°С (pH 4,5) | |||||||
| фермент 1 мл | 40-45°С (pH 6,5) | ||||||||
| фермент 1 мл | 40-45°С (pH 7,5) | ||||||||
| Влияние количества фермента | фермент 1 мл | 40-45°С | |||||||
| фермент 2мл | 40-45°С | ||||||||
| фермент 4 мл | 40-45°С | ||||||||
Контрольные вопросы:
1. Как можно обнаружить присутствие редуцирующих сахаров?
2. Что такое ферментативный гидролиз?
3. Какие условия будут оказывать влияние на скорость гидролиза?
4. Количественное определение восстанавливающих сахаров. Ускоренный метод определения массовой доли общего сахара
Метод основан на окислении всех сахаров сернокислым раствором двухромовокислого калия до углекислоты и воды и колориметрировании образовавшегося иона Сг +3 , эквивалентного количеству вступившего в реакцию сахара.
Оборудование:
баня водяная
бумага фильтровальная лабораторная
весы лабораторные общего назначения
колбы мерные
фотоэлектроколориметр
эксикатор
Ход работы:
Приготовление сернокислого раствора двухромовокислого калия
49 г двухромовокислого калия растворяют в 300 см 3 дистиллированной воды (первый раствор). Отдельно к 300 см 3 дистиллированной воды осторожно небольшими порциями при перемешивании приливают 300 см 3 концентрированной серной кислоты и охлаждают (второй раствор). Сначала первый, а затем второй раствор осторожно переливают в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 , охлаждают до комнатной температуры, доводят объем дистиллированной водой до метки, перемешивают.
Построение калибровочного графика производят не ранее чем через сутки после приготовления реактива.
Приготовление стандартного раствора сахарозы
1,0 г сахарозы или сахара-рафинада, предварительно высушенных в эксикаторе в течение 3-х суток, взвешивают с погрешностью не более 0,001 г, растворяют в дистиллированной воде и количественно переносят в мерную колбу вместимостью 250 см 3 . Объем раствора доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Полученный раствор должен содержать 4 мг сахарозы в 1 см 3 . Раствор сахарозы готовят непосредственно перед употреблением.
Построение калибровочного графика
В пять мерных колб вместимостью каждая 100 см 3 мерным цилиндром вносят по 25 см 3 сернокислого раствора двухромовокислого калия, затем пипеткой 2, 4, 6, 8, 10 см 3 стандартного раствора сахарозы и по 23, 21, 19, 17, 15 см дистиллированной воды, чтобы объем в каждой колбе достиг 50 см 3 . Колбы с содержимым помещают в кипящую водяную баню на 10 мин, охлаждают до комнатной температуры, доводят объем дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают и измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум светопропускания при λ = 630-670 мкм (на ФЭК-56 и КФК-2 этому соответствуют красный светофильтр и кювета 30 мм).
Оптическую плотность измеряют в каждом растворе не менее 3 раз и из полученных данных берут среднеарифметическое значение.
По полученным данным строят калибровочный график, откладывая на оси ординат значения оптической плотности, а на оси абсцисс - соответствующие этим значениям массы сахарозы в миллиграммах. Калибровочный график используется для определения общего сахара.
Анализ результатов:
Навеску измельченного исследуемого изделия взвешивают с погрешностью не более 0,001 г из такого расчета, чтобы в 1 см 3 раствора было 0,004 г общего сахара.
Массу навески (т ) в граммах определяют по формуле:
m= 0.004V/P *100 ,
где 0,004 - оптимальная концентрация редуцирующих веществ раствора навески, г/см 3 ;
V- вместимость мерной колбы, см 3 ;
Р - предполагаемая массовая доля общего сахара в исследуемом изделии, %.
В мерную колбу вместимостью 100 см 3 мерным цилиндром вносят 25 см 3 сернокислого раствора двухромовокислого калия, 10 см 3 фильтрата исследуемого раствора и 15 см 3 дистиллированной воды. Колбу помещают в кипящую водяную баню на 10 мин, охлаждают до комнатной температуры, доводят объем дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают и измеряют оптическую плотность. По значению оптической плотности и калибровочному графику находят соответствующее количество общего сахара, условно выраженное в сахарозе.
Массовую долю общего сахара (X 1) в процентах, выраженную в сахарозе, определяют по формуле
X 1 =m 1 VK100/mV 1 1000,
где m- масса навески изделия, г;
m 1 - масса сахарозы, полученная по калибровочному графику, мг;
V - вместимость мерной колбы, см;
V 1 - объем исследуемого раствора, взятый для анализа, см;
1000 - коэффициент пересчета миллиграммов сахарозы в граммы;
К - поправочный коэффициент, учитывающий окисление декстринов (для изделий, содержащих патоку), определяют по табл.6.
Таблица 6.-Поправочный коэффициент, учитывающий окисление декстринов
| Отношение содержания патоки к содержанию общего сахара.% | Поправочный коэффициент К |
| 2-5 6-10 11-15 16-20 21-30 | 0.96 0.94 0.92 0.90 0.88 |
Массовую долю общего сахара (X 2) в процентах в пересчете на сухое вещество определяют по формуле
X 2 =X 1 100/100-W,
где W- массовая доля влаги в исследуемом изделии, %.
За окончательный результат анализа принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми в одной лаборатории не должны превышать по абсолютному значению 0,5%, а выполненных в разных лабораториях -1,0%.
Пределы допускаемых значений погрешности измерения ±1,0% при доверительной вероятности Р =0.95.
Результат вычислений округляют до первого десятичного знака.
Сахароза C 12 H 22 O 11 , или свекловичный сахар , тростниковый сахар , в быту просто сахар - дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов - α-глюкозы и β-фруктозы.
Химические свойства сахарозы
Важное химическое свойство сахарозы – способность подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода).
Поскольку связь между остатками моносахаридов в сахарозе образована за счёт обоих гликозидных гидроксилов, она не обладает восстановительными свойствами и не даёт реакции «серебряного зеркала». У сахарозы сохраняются свойства многоатомных спиртов: она образует растворимые в воде сахараты с гидроксидами металлов, в частности, с гидроксидом кальция. Эта реакция используется для выделения и очистки сахарозы на сахарных заводах, о чём мы будем говорить чуть позже.
При нагревании водного раствора сахарозы в присутствии сильных кислот или под действием фермента инвертазы происходит гидролиз этого дисахарида с образованием смеси равных количеств глюкозы и фруктозы. Эта реакция обратна процессу образования сахарозы из моносахаридов:
Полученная смесь называется инвертным сахаром и используется для производства карамели, подслащивания пищевых продуктов, для предотвращения кристаллизации сахарозы, получения искусственного мёда, производства многоатомных спиртов.
Отношение к гидролизу
Гидролиз сахарозы легко проследить с помощью поляриметра, так как раствор сахарозы имеет правое вращение, а образующаяся смесь D- глюкозы и D- фруктозы имеет левое вращение, благодаря превалирующему значению левого вращения D-фруктозы. Следовательно, по мере гидролиза сахарозы величина угла правого вращения постепенно уменьшается, проходит через нулевое значение, и в конце гидролиза раствор, содержащий равные количества глюкозы и фруктозы, приобретает устойчивое левое вращение. В связи с этим гидролизованную сахарозу (смесь глюкозы и фруктозы) называют инвертным сахаром, а сам процесс гидролиза – инверсией (от лат. inversia – переворачивание, перестановка).
Структура мальтозы и целобиозы. Отношение к гидролизу
Мальтоза и крахмал. Состав, строение и свойства. Отношение к гидролизу
Физические свойства
Мальтоза легко растворима в воде, имеет сладкий вкус. Молекулярная масса мальтозы - 342,32. Температура плавления мальтозы - 108 (безводная).
Химические свойства
Мальтоза является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу.
При кипячении мальтозы с разбавленной кислотой и при действии фермента мальтоза гидролизуется (образуются две молекулы глюкозы C 6 H 12 O 6).
Крахма́л (C 6 H 10 O 5) n полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света прифотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.
В процессе технологической обработки пищевых продуктов сахара могут подвергаться кислотному и ферментативному гидролизу.
Кислотный гидролиз. Гидролиз дисахаридов происходит при приготовлении сладких блюд (кисели, компоты, запекание яблок), а также при приготовлении кондитерской помадки. Гидролиз сахарозы идет в подкисленной водной среде. Сахароза присоединяет молекулу воды и распадается на равные количества глюкозы и фруктозы:
C12 H22 O11 C6 H12 O6 + C6 H12 O6
гидролиз глюкоза фруктоза
Процесс называется инверсией, а эквимолекулярная смесь моносахаридов – инвертным сахаром. Инвертный сахар обладает специфическими свойствами:
1.Усиливает сладость изделий в растворах сахара малой концентрации.
2.Предохраняет от кристаллизации (засахаривания) концентрированные растворы сахарозы. Ответственна за это фруктоза, которая занимает первое место в ряду сахаров по сладости и очень гигроскопична.
Инверсионная способность кислот не одинакова. Наибольшая – у щавелевой, наименьшая - у уксусной. Промежуточное занимает лимонная и яблочная (в 10-15 раз меньше, чем у щавелевой). Следует отметить, что щавелевая кислота – яд, и в кулинарной практике не используется. Но мы о ней говорим, ибо она содержится в клеточном соке овощей и плодов
наряду с лимонной и яблочной кислотами.
Скорость реакции гидролиза сахарозы пропорциональна концентрации водородных ионов в среде, а степень инверсии сахарозы зависит от вида кислоты, ее концентрации и продолжительности теплового воздействия. На практике это имеет значение при организации технологического процесса. На пример, варка компота из летних сортов яблок. Целесообразно сначала сварить сироп с добавлением лимонной кислоты, а затем положить в него подготовленные яблоки, довести до кипения и охладить.
Ферментативный гидролиз сахарозы и мальтозы имеет место в процессе брожения дрожжевого теста и вначале выпечки продуктов из него, производстве пива, кваса, вин и т. д. Мапльтоза образуются при действии на крахмал амилолитических ферментов. Находяиеся в тесте сахароза и мальтоза под действием ферментов дрожжей подвергаются гидролизу с образованием инвертного саара. Накапливающиеся в процессе глюкоза и фруктоза ферментативным комплексом дрожжей подвергаются глубокому расщеплению с образованием этилорого спорта и углекислого газа. Также может идти молочнокислое брожение при участие молочнокислых бактерий. рН теста сдвигается в кислую сторону.
Сахароза – органическое соединение, которое является дисахаридом. Его молекула состоит из остатков d-глюкозы и d-фруктозы. Что представляет собой гидролиз сахарозы, и какие вещества образуются в процессе этой реакции?
Общая характеристика сахарозы
Сахароза – вещество, входящее в класс углеводов. Она считается дисахаридом, так как состоит из двух моносахаридов: фруктозы и глюкозы.В естественных условиях она встречается во многих фруктах, овощах и ягодах. Особенно ее много в сахарной свекле и сахарном тростнике. По внешнему виду представляет собой бесцветные кристаллы, которые при плавлении превращаются в карамель. Температура плавления составляет 186 градусов. Сахароза хорошо растворяется в воде и этаноле, но плохо – в метаноле, и совершенно не растворима в диэтиловом эфире.
Рис. 1. Сахароза – бесцветные кристаллы.
Химическая формула сахарозы выглядит следующим образом: С 12 H 22 O 11 .
Рис. 2. Структурная формула сахарозы.
Химическими особенностями сахарозы является то, что она не проявляет восстанавливающих свойств, не проявляет свойств альдегидов и кетонов.
Cахароза имеет несколько названий. Часто это вещество называют свекловичным или тростниковым сахаром.
Гидролиз сахарозы
Гидролиз – химическая реакция, в процессе которой вода реагирует с каким-либо веществом. Уравнение реакции гидролиза сахарозы выглядит следующим образом:
C 6 H 12 O 11 +H 2 O=C 6 H 12 O 6 +C 6 H 12 O 6
– в результате этой химической реакции образуются фруктоза и глюкоза.
Рис. 3. Фруктоза и глюкоза формулы.
Если раствор сахарозы довести до кипения с небольшим количеством серной или соляной кислоты и добавить щелочь, чтобы нейтрализовать кислоту, а потом снова нагреть получившуюся жидкость, то в результате этой реакции образуются молекулы, которые восстанавливают гидроксид меди до оксида меди.
Cкорость реакции гидролиза сахарозы зависит исключительно от концентрации сахарозы в растворе.
Сахароза является важным элементом, обеспечивающим человеческий организм энергией. Также она стимулирует работу мозга, а также защищает внутренние органы от воздействия токсических веществ. Недостаток вещества может очень пагубно сказаться на работе организма и вызвать апатию, раздражительность, упадок сил и депрессию. Однако избыток также может отрицательно сказаться на организме человека. Это может быть вызвано ожирением, кариесом, высоким риском развития диабета.
Что мы узнали?
Сахароза содержится в большинстве растений и во множестве продуктов. Главным продуктом, который является источником сахарозы, служит обычный сахар. При гидролизе (реакции химического вещества с водой) сахарозы образуются фруктоза и глюкоза.