Восстанавливающие сахара


Дисахариды подразделяются на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие.К восстанавливающим дисахаридам относится, в часности, мальтоза (солодовый сахар), содержащаяся в солоде, т.е. проросших, а затем высушенных и измельченных зернах хлебных злаков.Мальтоза составлена из двух остатков D- глюкопиранозы, которые связаны (1–4) -гликозидной связью, т.е. в образовании простой эфирной связи участвуют гликозидный гидроксил одной молекулы и спиртовой гидроксил при четвертом атоме углерода другой молекулы моносахарида. Аномерный атом углерода (С1), участвующий в образовании этой связи, имеет a- конфигурацию, а аномерный атом со свободным гликозидным гидроксилом (обозначен красным цветом) может иметь как a- (a- мальтоза), так и b- конфигурацию (b- мальтоза).Мальтоза представляет собой белые кристаллы, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус, однако значительно меньше, чем у сахара (сахарозы).

Как видно, в мальтозе имеется свободный гликозидный гидроксил, вследствие чего сохраняется способность к раскрытию цикла и переходу в альдегидную форму.


связи с этим, мальтоза способна вступать в реакции, характерные для альдегидов, и, в частности, давать реакцию "серебряного зеркала", поэтому ее называют восстанавливающим дисахаридом. Кроме того, мальтоза вступает во многие реакции, характерные для моносахаридов, например, образует простые и сложные эфиры (см. химические свойства моносахаридов).К невосстанавливающим дисахаридам относится сахароза (свекловичный или тростниковый сахар). Она содержится в сахарном тростнике, сахарной свекле (до 28% от сухого вещества), соках растений и плодах. Молекула сахарозы построена из a, D- глюкопиранозы и b, D- фруктофуранозы.В противоположность мальтозе гликозидная связь (1–2) между моносахаридами образуется за счет гликозидных гидроксилов обеих молекул, то есть свободный гликозидный гидроксил отсутствует. Вследствие этого отсутствует восстанавливающая способность сахарозы, она не дает реакции "серебряного зеркала", поэтому ее относят к невосстанавливающим дисахаридам.Сахароза – белое кристаллическое вещество, сладкое на вкус, хорошо растворимое в воде.Для сахарозы характерны реакции по гидроксильным группам. Как и все дисахариды, сахароза при кислотном или ферментативном гидролизе превращается в моносахариды, из которых она составлена.

Источник: biohimist.ru

Дисахариды – это углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под влиянием ферментов подвергаются гидролизу, расщепляясь на две молекулы моносахаридов.


Наиболее широко распространенным дисахаридом является сахароза (тростниковый или свекловичный сахар). Получают его из сахарного тростника или из сахарной свеклы. В молоке содержится 5 % лактозы – молочного сахара. Мальтоза содержится в прорастающем зерне и образуется при гидролизе зернового крахмала. Целлобиоза является промежуточным продуктом при ферментативном гидролизе целлюлозы.

Строение. Молекула дисахарида состоит из двух молекул моносахаридов, соединенных гликозидной связью. В зависимости от того, какие атомы углерода участвуют в образовании гликозидной связи, молекула дисахарида может или не может содержать свободную карбонильную группу.

Дисахариды можно разделить на две группы: невосстанавливающие и восстанавливающие. Невосстанавливающие сахара не имеют ОН-группы ни при одном аномерном центре, восстанавливающие – имеют свободную ОН-группу при аномерном центре.

Невосстанавливающие сахара называют гликозил-гликозидами; восстанавливающие – гликозил-гликозами.

Мальтоза – восстанавливающий дисахарид, образующийся при ферментативном гидролизе крахмала. Мальтоза состоит из двух остатков D-глюкозы, соединенных гликозидной связью по положениям 1,4.

Шпаргалка по органической химии


Сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы, соединенных 1,2-гликозидной связью. У сахарозы полуацетальные гидроксильные группы обеих молекул моносахаридов участвуют в образовании гликозидной связи, вследствие чего сахароза является невосстанавливающим сахаром.

Химические свойства дисахаридов:

1) способность гидролизоваться: под действием кислоты или соответствующего фермента разрывается гликозидная связь и образуются два моносахарида;

2) окисляются ионами меди, серебра, ртути, образуют озазоны и вступают во все реакции, характерные для соединений, содержащих свободные карбонильные группы;

3) дисахариды могут быть окислены до диоксида углерода и воды. Под действием ферментов дрожжей сахароза и мальтоза дают этанол, а лактоза не изменяется.

Источник: www.e-reading.life

 

К числу невосстанавливающих сахаров относится сахароза – свекловичный или тросниковый сахар. Сахароза сильно распространена в природе. В сахарной свекле ее содержание может достигать 28% от сухого остатка (того, что осталось после сушки сырых корнеплодов).

Молекула сахарозы построена из остатков глюкозы и фруктозы. Причем связь образована гликозидными гидроксилами обоих моноз:

Восстанавливающие сахара

 

Поэтому название складывается из названий двух гликозидов: α-D-глюкопиранозил-β-D-фруктофуранозид.


В случае сахарозы свободная альдегидная группа, как в случае восстанавливающих сахаров, образовываться не может. Поэтому сахарозе не свойственны таутомерия и мутаротация. Сахарозу можно ацетилировать и алкилировать.

Особое свойство сахарозы — это инвертация. При гидролизе сахарозы, обладающей правым вращением, образуется левовращая фруктоза и правовращающая глюкоза. Но удельное вращение фруктозы больше, чем у глюкозы. Поэтому продукт гидролиза становится левовращающим. Явление изменения направления вращения плоскости поляризации света после гидролиза дисахарида – называется инверсией, а полученная смесь называется инвертным сахаром. Например исскуственный мед или варенье. Катализаторами гидролиза дисахарида являются ферменты, содержащиеся в соке ягод и фруктов.

 

Полисахариды

Классификация

 

Полисахаридами — называются высокомолекулярные углеводы, представляющие собой продукты поликонденсации моносахаридов.

По химическому строению полисахариды следует рассматривать как полигликозиды. При этом каждое мономерное звено связано с предыдущим и последующим звеном гликозидной связью. Для связи с последующим звеном поставляется гликозидный гидроксил. Для связи с предыдущим звеном поставляется гидроксильная группа обычно четвертого и шестого тетраэдра. В полисахаридах животного происхождения возможны связи за счет второго и третьего тетраэдров. Макромолдеулы полисахаридов закончиваютс гликозидным гидроксилом, поэтому они обладают восстанавливающими свойствами. Но поскольку относительное содержание гликозидных гидроксилов очень мало, то восстановление не является храктерным свойством.


По строению макромолекулы полисахариды делятся на линейные и разветвленные, а по составу на гетерополисахариды и гомополисахариды. Гетерополисахариды построены из остатков различных моноз. Гомополисахариды построены из одной монозы.

В случае глюкозы гомополисахаридами являются крахмал, гликоген и целлюлоза. Их еще называют глюканами.

 

 

Крахмал

Крахмал является основной питательной частью растений – картофель, зерно, кукуруза. Крахмал накапливается растениями в качестве резервного материала при развитии растений из семянного материала. Также крахмал является основным источником питания человека и животных.

При частичном гидролизе крахмала с использованием энзимов, расщепляющих α-гликозидную связь, образуется мальтоза. Данный факт указывает на то, что макромолекула крахмала построена из остатков глюкозы, соединенных α-гликозидной связью.

Процесс образования макромолекулы крахмала из остатков α-D-глюкозы можно представить следующим образом:

Восстанавливающие сахара

Природный крахмал содержит два различных полисахарида. Это амилоза, содержание которой в среднем составляет 20-30% и амилопектин (70-80%), хотя могут быть отклонения от этого соотношения.


Амилоза полимер α-D-глюкозы строго линейного строения. Содержит только α-1,4-связи. Является не восстанавливающим сахаром. Имеет молекулярную массу порядка 400000 г/моль. Т.е. макромолекула построена примерно из 1000 мономерных звенев.

Амилопектин – имеет разветвленное строение. Макромолекула построена из нескольких сотен цепных фрагментов, каждый из которых содержит по 20- 25 остатков глюкозы, связанных 1,4-сязью. Отдельные цепи соединены друг с другом 1,6-связями.

Гликоген (животный крахмал)– структурный и функциональный аналог растительного крахмала. Имеет строение еще более разветвленное чем амилопектин. Имеет очень высокую молекулярную массу до 100 миллионов. Гликоген является «хранилищем» углеводов для животных. Содержится в клетках организмов и обеспечивает постоянную концентрацию глюкозы в клетках.

 

Целлюлоза

Другим широко распространенным полисахаридом является целлюлоза или клетчатка. Она входит состав оболочки клеток. Отчего и произошдо ее название. В растениях целлюлоза составляет от 50 до 95% общей массы. Особенно богаты целлюлозой волокна хлопка, льна, конопли, древесные волокна. Наиболее чистыми формами целлюлозы является вата и беззольная фильтровальная бумага. В деревесине волокна целлюлозы соединены веществом, построенным из молекул фенола – лигнином. При хлорировании лигнина образуются диоксины.


Целлюлоза также как и крахмал построена из остатков глюкозы. Однако в желудках людей целлюлоза, в отличии от крахмала, гидролизу не поддается. При использовании энзимов, расщепляющих β-гликозидную связь, из целлюлозы образуется целлобиоза. (В желудках жвачных животных есть ферменты, расщепляющие целлюлозу).

Данный факт указывает на то, что целлюлоза построена из молекул глюкозы, соединенных β-гликозидной связью:

Восстанавливающие сахара

 

 

Целлюлоза растворяется в аммиачном растворе окиси меди, в растворе хлористого цинка, в серной кислоте.

Целлюлоза вступает в реакции алкилирования, ацилирования, нитрования, реагирует с сероуглеродом. При этом могут замещаться от одной до трех гидроксильных групп в мономерном звене из остатка глюкозы:

 

Алкилирование, ацилирование, нитрование:

Восстанавливающие сахара

Из триацетата целлюлозы делают триацетатный шелк. Из тринитроцеллюлозы – пирокслирна — делают порох. Частично нитрованная целлюлоза (смесь моно- и динитроцеллюлозы) называется коллоксилином. Водно-спиртовые растворы коллоксилина называются нитролаком НЦ. Смесь коллоксилина с камфарой в соотношении 3:1 называется целлулоидом.

 

Вискоза

Если целлюлозу обработать едким натром:

Восстанавливающие сахара

Затем подействовать сероуглеродом:

Восстанавливающие сахара

Ксантогенат целлюлозы называется вискозой. Если вискозу подавливать через фильеру в разбавленную серную кислоту, то целлюлоза регенерируется и выделяется в виде тонких нитей, из которых делают искусственный шелк. Если вискозу продавливатьчерез узкую щель то получается целлофан.


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Восстанавливающие дисахариды | Внутренний аудит: сущность понятия и организация служб.

Источник: helpiks.org

Сахара, имеющие свободные альдегидные или кетонные группы, обладают способностью в определенных условиях восстанавливать щелочные растворы окиси меди до закиси, которая может быть учтена весовым или объемным путем. Метод дает хорошие результаты при содержании глюкозы в испытуемом растворе в количестве от 10 до 90 мг. Следует избегать одновременного наличия в растворах аммонийных солей, аминокислот и пептонов, способствующих переводу осадка закиси меди в растворимое состояние. Исключено применение трихлор- уксусной кислоты для очистки от белков, поскольку в условиях опыта закись меди окисляется указанной кислотой.
Метод Бертрана применим для определения глюкозы, фруктозы, галактозы, маннозы, сорбозы, пентозы, арабинозы, диоксиацетона так же, как и для инвертного сахара – мальтозы и лактозы.


я каждого из указанных соединений имеются специальные таблицы, в которых даны количественные соотношения между восстановленной медью и сахаром.
При определении сахаров из испытуемого материала необходимо удалить белки и ряд других, мешающих определению веществ. С этой целью добавляют растворы тяжелых металлов, например солей ртути, уксуснокислого свинца, реактива Барнштейна (растворы медного купороса и щелочи), гидрата окиси цинка, гидрата окиси кадмия и др.
Принцип метода основан на способности окиси меди в щелочной среде окислять альдегидные соединения с образованием красного осадка закиси меди. При этом закись меди при наличии серной кислоты окисляется окисным сернокислым железом, которое при этом восстанавливается

Количество восстановленного железа учитывается титрованием раствора перманганатом

Из этих уравнений следует, что при переводе закиси меди 1 атом меди соответствует 1 атому железа; на 10 атомов железа приходится 2 молекулы перманганата, т. е. на 10 атомов железа приходится 2 молекулы перманганата, а на 10 атомов меди (635,6 г) также идет 2 молекулы перманганата (316,068 г) или 1 мл КМnO4 соответствует 2,01 мг меди. Зная количество КМnO4, израсходованного на определение, вычисляют количество меди.
Необходимые реактивы.
1.


г чистой перекристаллизованной сернокислой меди (CuSO4) растворяют в дистиллированной воде до 1 л; в случае необходимости раствор фильтруют через бумажный фильтр.
2. 200 г сегнетовой соли (двойная соль виннокислой соли калия натрия) С4Н4O6КNа • 4Н2O и 150 г едкого натрия растворяют в дистиллированной воде и объем доводят до 1 л. Если раствор мутный, его нужно отфильтровать, но через асбестовый фильтр и по возможности быстро.
Растворы (1, 2) смешивают пополам непосредственно перед определением сахаров. На каждое определение берут по 20 мл 1-го раствора и к нему приливают столько же миллилитров 1-го раствора (раствор Фелинга). Соблюдение этих соотношений является непременным условием работы.
Раствор окислого железа готовится по одной из двух модификаций:
а) 50 г Fe2(SO4)3 и 200 г (108 мл) концентрированной серной кислоты осторожно смешивают с дистиллированной водой и доводят до 1 л. Раствор не должен обладать восстанавливающим характером, поэтому к полученному раствору прибавляют по каплям перманганат до появления неисчезающего, но очень слабого розоватого оттенка;
б) вместо сернокислой окиси железа можно взять 86 г железоаммиачных квасцов (Fe2(NH4)2(SO4)4 • 24Н2O), 200 г концентрированной серной кислоты и воды до 1 л.
3. 5 г марганцевокислого калия растворяют в 1 л дистиллированной воды. При указанной концентрации перманганата каждому миллилитру раствора соответствует округленно 10 мг меди. При использовании 0,1-н. раствора перманганата (3,16 г КМnO4 в 1 л) каждому миллилитру соответствует 6,36 мг меди.
При приготовлении раствора перманганата удобно пользоваться его фиксаналом, 1 мл которого соответствует 6,357 мг меди.
Определение. Берут пипеткой 5–10 мл исследуемого раствора, в зависимости от ожидаемого содержания сахара, в колбу на 200 мл. Количество сахара в пробе должно быть не менее 10 и не более 100 мг. К раствору приливают 40 мл свежеприготовленной смеси Фелинга, смешивают и быстро нагревают до кипения, которое поддерживают ровно в течение 3 мин. Отсчет времени производят при помощи песочных часов, начиная с момента появления пузырьков. Жидкость после кипения должна иметь синий цвет, свидетельствующий об избытке сернокислой меди. Если синяя окраска отсутствует, берут больше 100 мг сахара и определение повторяют с меньшим количеством исследуемого раствора.
По окончании кипения колбу снимают с огня, дают образовавшемуся осадку закиси меди отстояться и, соединив отсасываемую колбу с насосом, жидкость осторожно сливают по палочке на фильтр через одно и то же место края колбочки. Для фильтрования употребляют стеклянные фильтры Шотта № 3, поверх пластинки помещают слой волокнистого асбеста. Осадок закиси меди стараются не переносить на фильтр, поскольку она образует на фильтре плотный слой, с трудом поддающийся последующему растворению. После того как синяя жидкость отфильтрована, оставшийся в колбе осадок промывают струей горячей свежепрокипяченной воды, которую также сливают на фильтр, но не до конца, оставляя над закисью меди небольшое количество воды во избежание соприкосновения с воздухом. Промывание водой производят до исчезновения щелочной реакции на лакмус, причем тщательно промывают струей воды стенки колбы и фильтра. После этого из приемной колбы выливают фильтрат вместе с промывными водами, споласкивают колбу дистиллированной водой и снова вставляют в нее фильтр. К осадку закиси меди приливают для растворения 5–10 мл раствора окисного железа, тщательно ополаскивая им стенки колбы, и раствор ярко-зеленого цвета сливают на фильтр. Колбу еще раз ополаскивают 5–10 мл раствора окисного железа, сливая снова на фильтр. Следует добиться полного раствора осадка, но не обнажать его, причем поверхностный слой асбеста на фильтре можно слегка взмутить. Колбу и фильтр после этого тщательно промывают несколько раз небольшими порциями свежепрокипяченной воды, ополаскивая сначала колбу, а затем фильтр до исчезновения в промывных водах кислой реакции на лакмус. Когда вся растворенная закись меди будет собрана в приемной колбе, приступают к немедленному титрованию образовавшейся закиси железа раствором перманганата. Переход окраски жидкости при титровании из зеленого цвета в розовый весьма отчетлив.
Титр перманганата, выраженный в миллиграммах меди, т. е. равный 6,357 мг, умножают на количество миллилитров перманганата, ушедшего на титрование исследуемого раствора. Так определяют количество меди, участвовавшее в реакции. По данным табл. 7 находят, какому количеству сахара соответствует полученное нами количество меди.

Источник: agro-archive.ru


Leave a Comment

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.