Политехнический колледж Луганского национального аграрного университета

Рабочая тетрадь учебной дисциплины ОПД.15 Биохимия

разработана на основе ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ по специальности

19.02.03 Технология хлеба, кондитерских, макаронных изделий

Организация разработчик: ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЛНАУ

Разработчик: Корнеева Е.И. - преподаватель биотехнологических и естественных дисциплин, специалист высшей категории

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВСТУПЛЕНИЕ

Биологическая химия, или биохимия – фундаментальная наука. Ее изучение является базой для многих дисциплин, связанных со сферой питания.

Составной и неотъемлемой частью предмета биохимии в программе подготовки техников-технологов является изучение состава пищевого сырья и биохимических процессов, лежащих в основе технологии пищевых производств.

Структурным компонентом учебно-методического комплекса для изучения биологической химии служит лабораторный практикум. Отбор тем лабораторных работ обусловлен не только необходимостью иллюстрирования учебного материала для его лучшего усвоения, но и важностью биохимических методов пищевых производств и их контроля на всех стадиях технологического процесса.

Главная задача данного практикума – использование и закрепление полученных студентами теоретических знаний по биологической химии, а также формирование практических навыков работы в биохимической. К каждому разделу практикума прилагается краткий теоретический материал. Рассматриваются основы лабораторной техники, строение, свойства, биологическое значение и методы качественного и количественного определения основных биогенных веществ – белков, ферментов, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и витаминов. Большое внимание уделяется правилам безопасности при работе в химической. С целью систематизации и контроля знаний, умений и навыков в конце каждой лабораторной работы даются теоретические задания и вопросы для самоконтроля. Для самостоятельной теоретической подготовки приведён список литературы по основам биохимии и современным методам анализа.

Лабораторный практикум по биохимии совместно с органической и неорганической химией создают теоретическую базу для дисциплин спецкурса по специальности 19.02.03 Технология хлеба, кондитерских, макаронных изделий.

ПРАВИЛА РАБОТЫ

В ЛАБОРАТОРИИ

БИОХИМИИ

ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ БИОХИМИИ

1.1 ОБЩИЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ

1. Перед началом работы в биохимической лаборатории необходимо ознакомиться с правилами техники безопасности.
2. Каждый работающий в лаборатории обязан содержать свое рабочее место в чистоте и порядке. Работать в лаборатории можно только в халатах.
3. Работайте тщательно, аккуратно, без лишней торопливости; соблюдайте в лаборатории тишину.
4. Не загромождайте рабочее место портфелями, свертками, сумками и т.п.
5. Приступая к работе, необходимо ознакомиться с устройством приборов и аппаратов, их принципом действия.
6. Прежде чем приступить к лабораторной работе по данной теме, тщательно изучите ее описание; подготовьте необходимые приборы и реактивы.
7. Внимательно наблюдайте за ходом опыта, отмечая каждую его особенность (выпадение и растворение осадков, изменение окраски, температуры и т.д.). В ходе эксперимента аккуратно ведите записи в рабочей тетради.
8. Без указания преподавателя не проводите никаких дополнительных опытов.
9. Не переносите приборы и реактивы общего пользования.
10. Будьте осторожны при работе с электронагревательными приборами, не оставляйте их без присмотра.
11. Не принимайте в лаборатории пищу.
12. Категорически запрещается использовать посуду, имеющую трещины или отбитые края.
13. После окончания работы вымойте использованную посуду. Мытье производят водой, мыльными и слабощелочными растворами Мытье хромовой смесью и органическими растворителями может быть рекомендовано в исключительных случаях для очистки нерастворимых в воде веществ. Эта работа производится в резиновых перчатках, фартуке и очках.
14. После окончания работы выключите воду, электронагревательные приборы и установки. Приведенное в порядок рабочее место сдайте дежурному лаборанту.

1.1.1 Правила работы с реактивами:

1. Все флаконы с реактивами в лаборатории должны иметь соответствующие этикетки. После использования раствора флаконы сразу закрываются пробками, которые нельзя путать. Категорически запрещается ставить их на книги и тетради.
2. Не расходуйте реактивы больше требуемого количества.
3. Нельзя брать химические вещества руками и пробовать на вкус. Нюхать вещества следует, не вдыхая пары полном грудью, а направляя их к себе движением ладони.
4. Работы с вредными веществами проводить только в вытяжном шкафу.
5. Концентрированные кислоты и щелочи наливать осторожно в вытяжном шкафу; не уносить их на свое рабочее место.
6. Щелочи, кислоты и другие ядовитые вещества необходимо набирать в пипетку только при помощи резиновой груши или шприца.
7. Разбавление кислот, особенно серной, производят путем осторожного приливания кислоты тонкой струйкой по стеклянной палочке в холодную воду при непрерывном помешивании.
8. При составлении смеси кислот следует приливать кислоту с большим удельной плотность к кислоте с меньшей удельной плотностью.
9. Растворение щелочей следует проводить в фарфоровой или пластиковой посуде в вытяжном шкафу на поддоне. Куски щелочи запрещается брать руками. Растворение необходимо проводить небольшими порциями при перемешивании.
10. При нагревании жидкости пробирку следует держать отверстием в сторону от себя и от людей, находящихся рядом.
11. Запрещается производить какие–либо работы с легковоспламеняющимися веществами вблизи открытого огня.
12. Следует проявлять осторожность при нагревании жидкости, не допуская ее разбрызгивания.
13. При взбалтывании растворов в колбах или пробирках необходимо их закрыть пробкой.
14. При несчастных случаях немедленно заявляйте дежурному лаборанту или преподавателю. В лаборатории имеется медицинская аптечка с необходимыми медикаментами для оказания экстренной помощи.

1.2. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ.

1.2.1 Работа с кислотами и щелочами

1 При работе с концентрированными кислотами и щелочами нужно быть осторожным и следить за тем, чтобы они не попали на кожу или на вещи, так как это вызывает ожоги тела и порчу одежды.

2 При разбавлении концентрированных кислот следует медленно и осторожно приливать кислоту в воду, но не наоборот! При разбавлении кислоты выделяется большое количество тепла, поэтому при добавлении воды к кислоте может произойти ее разбрызгивание.

3 При переливании больших количеств кислот и щелочей необходимо:

а) надевать длинные резиновые перчатки (в которые заправляются рукава халата), прорезиненный фартук и защитные очки, закрывающие глаза не только спереди, но и с боков;

б) пользоваться сифоном и специальной нагнетательной грушей. Нельзя отливать концентрированные кислоты (Н2S04, НNОз и др.) из больших бутылей, наклоняя их. В случае, если бутыль лопнет или разобьется, пролившаяся кислота или брызги могут причинить сильные ожоги. При попадании концентрированной кислоты на ветошь и т. п. может возникнуть пожар;

в) при отборе концентрированных кислот и щелочей пипетками нельзя

засасывать жидкость ртом; для этого на пипетки надевают резиновые груши;

г) твердую щелочь из банок отбирают щипцами или пинцетом; при измельчении щелочи также следует защищать глаза специальными очками, надевать халат, прорезиненный фартук, резиновые перчатки.

При необходимости отобрать порцию NаОН от большого куска пользуются зубилом и молотком. При раскалывании щелочь накрывают куском прорезиненной ткани с маленьким отверстием для зубила. В это время в помещении не должны находиться люди с незащищенными глазами. Отколотые куски немедленно помещают в банку, снабженную резиновой пробкой.

1.2.2 Работа с горючими и огнеопасными веществами

1 Для нагревания бензина, диэтилового эфира, спирта, бензола, ацетона, сероуглерода и других горючих и легковоспламеняющихся жидкостей применяют колбы с обратным холодильником, устанавливаемые на водяных или воздушных электрических банях с изолированной электропроводкой и закрытыми элементами обогрева.

2 По окончании работы следует сначала погасить все находящиеся поблизости горелки, а затем уже приступать к разборке приборов, в которых содержатся (или содержались) легковоспламеняющиеся вещества.

3 Нельзя хранить горючие, легковоспламеняющиеся или летучие вещества вблизи пламени, а также вблизи нагревающихся приборов (термостатов, реостатов, электрических печей и т. п.).

4 Щелочные металлы следует обязательно хранить под слоем сухого керосина. При работе с металлическим натрием или калием необходимо тщательно предохранять их от соприкосновения с водой. По окончании работы остатки этих металлов помещают в специально предназначенные банки с керосином. Нельзя бросать металлические натрий и калий в раковины или склянки, предназначенные для сливания различных жидкостей.

1.2.3 Работа с веществами, образующими взрывчатые смеси

1 Некоторые газы (водород, ацетилен, окись углерода, метан и др.), а также спирты (метиловый, этиловый, амиловый и др.), эфиры (диметиловый, диэтиловый, уксусноэтиловый и др.), легкокипящие жидкие углеводороды (бензол, гексан и др.), ацетон, скипидар, сероуглерод и другие вещества, испаряясь, образуют с воздухом или чистым кислородом взрывчатые смеси. Работать с такими веществами нужно при включенной вытяжной вентиляции, чтобы пары не накапливались в воздухе помещения в опасных количествах.

2 Без получения разрешения и соответствующей инструкции от руководителя нельзя растирать, нагревать или дробить вещества, которые могут образовать взрывчатые смеси (хлораты, перхлораты, персульфаты, нитраты и т. п.), так как при несоблюдении предосторожностей возможны опасные по своим последствиям взрывы.

1.3 ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ.

Несчастные случаи (ожоги, ранения, отравления) в лаборатории являются следствием недостаточного ознакомления работающих с существующими инструкциями по охране труда и правилами работы. Оказание первой помощи пострадавшему заключается в следующем.

1 При попадании разбавленной кислоты на кожу тщательно обмывают пораженное место сначала чистой водой, а затем раствором бикарбоната натрия. При попадании на кожу концентрированной кислоты ее нужно перед обмыванием осторожно снять сухим ватным тампоном.

2 В случае, попадания на кожу едкой щелочи тщательно промывают пораженное место водой и затем нейтрализуют остатка щелочи разбавленной уксусной или лимонной кислотой.

3 При попадании на кожу фенола, брома или других раздражающих веществ следует немедленно промыть пораженное место соответствующим органическим растворителем (спирт, бензол, керосин, эфир и др.).

4 При отравлении хлором, бромом, окислами азота, галогенангидридами надо вдыхать аммиак с ватки, смоченной разбавленным раствором аммиака (нашатырный спирт), а также выпить молока.

5 При ожогах пламенем немедленно промывают обожженное место 10%-ным раствором перманганата калия или накладывают на него компресс из спиртового раствора таннина.

6 При порезах рану обрабатывают спиртовым раствором иода и перевязывают. После оказания первой помощи пострадавшего следует немедленно направить в медпункт.

1.3.1 Ликвидация пожара

1 При возникновении пожара следует немедленно выключить газ и все электроприборы; убрать все горючие вещества дальше от огня; очаг начавшегося пожара необходимо засыпать песком или покрыть шерстяным (или войлочным) одеялом или гасить пламя при помощи огнетушителей.

Во многих случаях тушение пожара водой может лишь способствовать развитию его (например, при горении керосина и других горючих жидкостей). В случае увеличивающейся угрозы пожара немедленно вызвать пожарную команду.

2 При воспламенении одежды на пострадавшего набрасывают шерстяное (или войлочное) одеяло, которое не снимают до тех пор, пока не погаснет пламя.

1.3.2 Вопросы для самопроверки:

1. Перечислите правила безопасности:

а) при работе в биохимической лаборатории;

б) при работе со стеклянной посудой;

в) при работе с нагревательными приборами;

г) при работе с электрическими приборами.

2. Какие действия запрещены при работе с электроприборами?

3. Перечислите меры безопасности при работе с кислотами.

4. Перечислите меры безопасности при работе со щелочами.

5. Какие действия выполняются:

а) при работе с кислотами и щелочами;

б) при оказании первой медицинской помощи при химических ожогах;

в) при оказании первой медицинской помощи при термических ожогах.

ЛАБОРАТОРНЫЙ

ПРАКТИКУМ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Тема: Цветные реакции на аминокислоты».

Физико-химические свойства белков

Цель: приобрести практические навыки и умения при проведении качественных реакций на белки

После проведения лабораторной работы студент должен:

• Знать: порядок и методы проведения реакций на выявление белков.
• Уметь: проводить реакции на качественное и количественное выявление белков, анализировать физико-химические свойства белков.

Контрольные вопросы

1. Дайте определения белков и их структур.
2. Назовите классификацию белков.
3. Охарактеризуйте аминокислотный состав белков.
4. Назовите незаменимые α-аминокислоты и их биологическое значение.
5. Охарактеризуйте физико-химические свойства белков.
6. Какие белки муки называются клейковинными?

Ход работы

1. Инструктаж по охране труда.
2. Инструктаж по выполнению работы.
3. Выполнение студентами опытов и обработка результатов.
4. Подведение итогов занятия.
5. Оформление отчетов.
6. Защита отчетов.
7. Уборка рабочих мест.

1. Биуретовая реакция на белки

Обеспечение работы:

1. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, пипетки на 1 см3, капельницы, 10% раствор едкого натрия, 1% раствор меди (II) сульфата.

Пищевые образцы: Мясной сок, молоко, соевая мука, клеточный сок овощей и фруктов, водный раствор яичного белка (для приготовления водного раствора яичного белка берут белок одного куриного яйца, растворяют в 15-20 кратном объеме дистиллированной воды, потом раствор фильтруют через 3-4 слоя  марли). При необходимости раствор сохраняют в холодильном шкафу), молоко, 1% раствор желатина.

1.2. Суть метода

В молекулах белков все аминокислоты связаны пептидными связями (первичная структура протеинов). Пептидная связь находится с помощью биуретовой реакции Петровского по образованию фиолетово-красного соединения групп – CO-NH с медью в сильнощелочной среде. Фиолетово-красный или сине-фиолетовый цвет образуется в зависимости от длинны полипептидной цепочки. Раствор белка дает сине-фиолетовый окрас, а продукты неполного гидролиза него – пептоны – розовый или красный окрас.

3.  Техника выполнения анализа

В одну пробирку наливают 5 капель раствора белка, в другую – столько же молока, в третью – желатин. К каждой пробирке доливают по 10 капель едкого натрия, перемешивают, и прибавляет по 1 - 2 капли раствора меди (II) сульфата, смесь перемешивают. Стоит избегать избытка CuSO₄, синий цвет которого будет маскировать фиолетово-красный окрас, который свидетельствует о наличии пептидных связей.

4.  Проведение итогов

Определить изменение окраса в каждой пробирке и сделать вывод о наличии пептидных связей и заполнить таблицу 3.1.

Таблица 3.1. – Результаты проведения биуретовой реакции

Вывод:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Ксантопротеиновая реакция на белки

Обеспечение работы

2.1. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, пипетки на 1 см3, капельницы, 30% раствор едкого натрия, концентрированная нитратная кислота, едкий аммоний концентрированный.

Пищевые образцы: яичный белок, 1% раствор желатина.

2.  Суть метода

Ксантопротеиновая реакция открывает наличие в белках цикличных       аминокислот – триптофана, фенилаланина, тирозина, которые содержат в своем составе бензональное ядро.

Большинство белков при нагревании с концентрированной азотной кислотой дают желтый окрас, который переходит в оранжевый при подщелачивании.

Ксантопротеиновая реакция обеспечивает появление желтого окраса при попадании концентрированной нитратной кислоты на кожу, ногти и др.

Ксантопротеиновую реакцию также дают более простые ароматические соединения (например, фенолы).

Реакция обусловлена нитрованием бензонального кольца этих аминокислот с образованием нитросоединений желтого цвета. При взаимодействии азотной кислоты с тирозином реакция нитрования протекает по следующей схеме:

2.3 Техника выполнения анализа

В две пробирки вносят по 0,5 см3 раствора яичного белка, в другую – к желатину прибавляют по 0,5 см3 концентрированной нитратной кислоты и аккуратно (!) нагревают. В случае появления желтого окраса смесь охлаждают и прибавляют концентрированный раствор NH4OH или 30% NaOH по каплям до появления оранжевого окраса.

1.4. Проведение итогов

Определить изменение окраса в обеих пробирках и сделать вывод о наличии бензонального кольца и заполнить таблицу 3.2.

Таблица 3.2. – Результаты проведения ксантопротеиновой реакции

Вывод: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Реакция на выявление триптофана (реакция Адамкевича)

Обеспечение работы:

3.1. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, пипетки на 1 см3, капельницы, концентрированная уксусная кислота, концентрированная серная кислота.

Пищевые образцы: яичный белок, 1% раствор желатина.

3. Суть метода.

При прибавлении к раствору белка незначительного количества гликолевой кислоты (Н-СО-СО-ОН) в присутствии концентрированной H2SO4 получим красно-фиолетовый окрас, предопределенное способностью триптофана в кислой среде взаимодействовать с альдегидами, давая окрашенные продукты конденсации красно-фиолетового цвета. Как источник глиоксиловой кислоты использовать ледяную уксусную, в которой глиоксиловая кислота всегда присутствует в небольшом количестве.

3.3 Техника выполнения анализа.

В две пробирки вносят по 0,5 см3 раствора яичного белка и раствора желатина. Прибавляют к каждой по 0,5 см3 концентрированной уксусной кислоты (действует как водоотбирающее вещество), слегка нагревают. После охлаждения по стенке доливают 1см3 концентрированной H2SO4.

1.4. Проведение итогов.

Наблюдать появление красно-фиолетового окраса и сделать вывод о наличии триптофана в исследуемых растворах и заполнить таблицу 3.3.

Таблица 3.3. – Результаты проведения реакции на выявление триптофана

Вывод: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Реакция на выявление серосодержащих аминокислот

Обеспечение работы:

4.1. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, пипетки на 1 см3, капельницы, 30% раствор едкого натрия, 1% раствор ацетата плюмбума.

Пищевые образцы: яичный белок.

2. Суть метода.

В остатках серосодержащих аминокислот цистеина и цестина серы при щелочном гидролизе отщепляются с образованием сульфидов.

Сульфиды вступают в реакцию с ацетатом свинца, вследствие чего образуется осадок сульфида свинца черного или буро-черного цвета.

3. Техника выполнения анализа.

В пробирку вносят 5 капель раствора яичного белка, 5 капель 30% раствора едкого натрия и 2 капли ацетата плюмбума. Смесь аккуратно нагревают на спиртовке до кипения и кипятят. Через некоторое время появляется буро-черный или черный окрас.

4. Проведение итогов.

Наблюдать за появлением осадка и сделать вывод о наличии серосодержащих аминокислот и заполнить таблицу 3.4.

Таблица 3.4. – Результаты проведения реакции на выявление серосодержащих аминокислот

Вывод: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Реакция осаждения белков

Существует большое количество разных реакций осаждения белков. Реакции осаждения в зависимости от используемого осадителя могут быть обратимые и необратимые. В случае обратных реакций белки не поддаются глубоким изменениям, а осаждения, которые получают, могут быть снова растворены (в воде), только при этом сохраняют свои природные свойства. При необратимых реакциях осажденные белки поддаются глубоким изменениям. Осадки, которые получают, не могут быть снова растворены, то есть белки денатурируют.

При денатурации изменяется внутреннее строение полипептидных цепочек белков, разрываются некоторые связи, за исключением ковалентных, изменяются вторичная, третичная и четвертичная структура. Белки теряют гидрофильные и получают гидрофобные способности.

Денатурация белков осуществляется вследствие действий высокой температуры, ультрафиолетового излучения, действий сильных кислот, солей тяжелых металлов.

Осаждение белков концентрированными минеральными кислотами

5.1. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, пипетки на 1 см3, капельницы, концентрированная сульфатная, хлоридная и нитратная кислоты.

Пищевые образцы: яичный белок.

5.2 Суть метода.

Концентрированные минеральные кислоты (кроме фосфорной кислоты) вызывают необратимое осаждение белков из растворов. Осаждение белка объясняется явлениями дегидратации частиц, уменьшения заряда, разрушения электростатических связей и т. д. Избыток минеральных кислот (за исключением азотной) растворяет выпавший осадок белков вследствие их гидролиза.

5.3 Техника выполнения анализа.

В три пробирки осторожно наливают по 0,5 см3 концентрированной кислоты: в первую – серную, во вторую – соляную и в третью – азотную. Во всех пробирках осторожно наслаивают на кислоту по 1 см3 раствора яичного белка. На границе двух жидкостей появляется осадок белка в виде небольшого белого кольца. Каждую пробирку осторожно встряхивают. В первой и второй пробирках осадок растворяется; в третьей – с азотной кислотой – осадок при встряхивании не исчезает. Реакция используется для качественного определения белка в биологических средах.

5.4 Проведение итогов

Сделать вывод о способности белков выпадать в осадок с помощью солей.

Вывод: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.5. Биохимические упражнения

Напишите реакцию образования глициналанина.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Тема: «Свойства ферментов».

Цель: приобрести практические навыки и умения для проведения реакций при участии ферментов.

После проведения работы студент должен:

• Знать: порядок и методы проведения реакций на выявление ферментов.
• Уметь: проводить реакции на качественное и количественное выявление ферментов.

Контрольные вопросы

1. Дайте определения ферментам.
2. Какая биологическая роль ферментов?
3. Охарактеризуйте свойства ферментов
4. Приведите факторы, которые влияют на активность ферментов?
5. Охарактеризуйте классификацию ферментов.
6. Как влияют на крахмал α – и β – амилазы? Оптимальные условия для их действия.
7. Ферменты, каких классов содержаться в муке. Какое их содержание в зависимости от вида и сорта муки.

Ход работы

1. Инструктаж по охране труда.
2. Инструктаж по выполнению работы.
3. Выполнение студентами опытов и обработка результатов.
4. Подведение итогов занятия.
5. Оформление отчетов.
6. Защита отчетов.
7. Уборка рабочих мест.

1. Определение термолабильности ферментов

Обеспечение работы:

1. Приборы и реактивы:

Термостат, нагретый до 37. °С, холодильник, пипетки на 1, 2 см3, капельницы, нагревательный прибор, 1% раствор крахмала картофельного, 0,1н раствор йода, разбавленный непосредственно перед определением до 0,004н.

Объект исследования: слюна, разбавленная в 5 раз.

1.2 Суть метода.

При низкой температуре ферментативные реакции проходят медленно. По мере повышения температуры скорость ферментативных реакций обычно повышается. При достижении некоторого оптимума повышения температуры уже приводит к падению активности ферментативных реакций. Так, уже при температуре раствора 50-60. °С часто происходит температурная инактивация ферментов. Для большинства ферментов температурный оптимум лежит в пределах 37-50 °С. Низкие температуры не инактивируют ферменты. Как правило, они только замедляю или останавливают их действие.

Влияние температуры на активность ферментов легко можно проследить на примерах действий на крахмал ферментов слюны.

Фермент амилаза катализирует гидролиз крахмала до декстринов и мальтозы. Такой процесс происходит, например, в ротовой полости при употреблении с едой продуктов, которые содержат крахмал: картофель, хлеб, макаронные изделия. Источником амилазы является слюна. Этот фермент находится и в других отделах пищеварительного тракта, а также в печени и других тканях. Разные типы амилаз используются в пищевой промышленности, в пивоварении, где их источником являются растения (ячмень).

Действие амилаз распознают по исчезновению синего окраса, который образуется при добавлении йода.

1.3 Техника выполнения работы

В 3 пробирки наливают по 1 см3 источника амилазы, одну из них кипятят не меньше 5 минут и дают остынуть; другую кладут в холодильник для охлаждения до 10. °С; третью – ставят в термостат. Потом ко всем трем пробиркам приливают по 3 капли крахмала и ставят на 10 минут при температуре 37 °С. Через 10 минут ко всем пробиркам приливают по 1-2 капле раствора йода. Если крахмал не переварился амилазой, то образуется синий окрас. При наличии продуктов гидролиза цвет с йодом становится фиолетовым, красным или желтым в зависимости от размера образованных молекул декстринов. Амилодекстрины окрашиваются йодом в фиолетовый окрас, эретродекстины – в красный, ахродекстрины – образуют желтый окрас, как и мальтоза. По цвету определяют глубину расщепления крахмала.

1.4 Проведение итогов 

Сделать вывод о влиянии разных температур на активность амилазы, судя по окрасу, который образовался в каждой из трех пробирок.

Вывод: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Влияние рН среды на активность амилазы

Обеспечение работы:

2. Приборы и реактивы:

Буферный раствор рН которого равен 5,0 (10,30 см3 0,2М NaHPO4⋅H2O смешивается с 9,70 см3 0,1М раствора лимонной кислоты); штатив с пробирками, закрытыми пробками; пипетки на 1-2 см3; буферный раствор рН 8 (19,45 см3  0,2М NaHPO4 смешивается с 0,55 см3 0,1М раствора лимонной кислоты); крахмал, 1% раствор; раствор йода калия йодиде 0,004Н, приготовленный путем разбавления с 0,1Н непосредственно перед исследованием. В такой концентрации йод разбавляет крахмал в синий цвет и не останавливает действия амилазы.

Объект исследования: источник амилазы слюна, разбавленная в 5 раз.

3. Суть метода

Ферменты очень чувствительны к изменению кислотности среды, в которой они действуют. Для каждого фермента есть определенная оптимальная концентрация водородных ионов, при которой он наиболее активен. Смена активной кислотности среды в ту или другую среду от оптимума рН вызывает снижение активности фермента.

Влияние рН на действие фермента можно проиллюстрировать на примере действий амилазы слюны на крахмал. Активность амилазы слюны выше всего при почти нейтральной реакции (рН = 6,8 – 6,9) и подавляется как кислотами, так и щелочами.

4. Техника выполнения работы

В 3 пробирки наливают по одному см3 источника амилазы, в одну из них прибавляют 1 см3 буфера с рН 5,0; в другою столько же с рН 6,8; в третью – с рН 8. Для приготовления буферных растворов смешивают 0,2М раствор натрий ортофосфат и 0,1М раствор лимонной кислоты в соотношении приведенных в таблице 3.1

В каждую пробирку приливают по 2 капли йода и по 3 капли крахмала. Пробирки закрывают пробками и оставляют их при комнатной температуре, наблюдают за исчезновением синего окраса в каждой пробке.

Примечание: если под действием двух капель йода крахмал не посинел, добавляют еще одинаковое количество раствора крахмала во все пробирки пока не появится синий окрас.

5. Подведение итогов

Определить при каком значении рН быстрее гидролизуется крахмал и сделать вывод о влиянии рН среды на активность амилазы. Результаты и выводы привести в виде таблицы 4.1.

Таблица 4.1 – Результаты исследования о влиянии рН на активность амилазы.

3. Определение специфичного действия ферментов.

Обеспечение работы:

2. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, термостат или водяная баня 38. °С, капельницы, пипетки, сахароза, 1% и 0,5% раствор; крахмал, 1% раствор; едкий натрий, 10% раствор; реактив Фелинга.

Объект исследования: источник амилазы - слюна, разбавленная в 5 раз.

3. Суть метода

Ферментам присуща специфичность действий, поскольку они способны катализировать только конкретные химические элементы.

Ферменты специфичны относительно как типа реакции, который канализируют, так и субстратов, на которые они действуют. Некоторым ферментам присуща абсолютная специфичность, которая оказывается с действий только на один любой субстрат. Высокая специфичность ферментов определяется тем, что только некоторые строг определенные функциональные группы, которые входят в состав ферментов могут брать участие в образовании фермент-субстратных комплексов.

Амилаза слюны ускоряет гидролиз только полисахаридов, не влияя на дисахариды. Мальтоза слюны ускоряет гидролиз дисахарида мальтозы, который образуется при гидролизе крахмала, но совсем не влияет на другой дисахарид – сахарозу. Сахароза не имеет свободной альдегидной группы, потому не дает реакции с реактивом Фелинга. Реакция может быть позитивной только в том случае если сахароза расщепится на свои составные - глюкозу и фруктозу.

4.  Техника выполнения работы

В 2 пробирки приливают по 5 капель слюны, разведенной в 5 раз.  В первую пробирку добавляет 10 капель 1% раствора крахмала, в другую 10 капель 1% раствора сахарозы. Обе пробирки ставят на 10 минут в термостат или водяную баню при температуре 38. °С после чего проводят реакцию Фелинга то есть в обе пробирки прибавляют равный объем реактива Фелинга и нагревают до кипения.

Позитивная реакция Фелинга имеет место в пробирке, где встречается субстрат, и соответствующий фермент результатом действий которого является гидролиз, например крахмала и амилазы слюны. При этой реакции образуется мальтоза, а потом глюкоза, которая имеет свободную альдегидную группу, которая обеспечивает появление красного осадка закиси меди.

5.  Подведение итогов

Сделать вывод о специфичности действий амилазы со взгляда на то в какой из пробирок прошла реакция с реактивом Фелинга и что этим объясняется. Заполнить таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты определения специфического действия ферментов

Вывод: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Специфичность амилазы можно провести другими методами (проба Троммера)

6.  Техника выполнения работы

В 2 пробирки вносят по 1 см3 слюны, разведенной в 5 раз. В первую пробирку прибавляют 5 см3 0,2% раствора крахмала, в другую – 5 см3 0,5% раствора сахарозы. Обе пробирки ставят на 20 минут в термостат при температуре 37. °С, после чего прибавляют в них 1 см3 10% раствора гидроокиси натрия и по 0,5 см3 5% раствор меди (II) сульфата и доводят до кипения. В пробирки с крахмалом под действием амилазы образуется мальтоза, которая способна восстанавливать меди (I) оксид до закиси (красный цвет), позитивная проба Троммера. На сахарозу амилаза не действует, меди (I) оксид не восстанавливается.

7.  Подведение итогов

Сделать вывод о специфичности действий амилазы со взгляда на то, в какой из пробирок произошла реакция с меди (II) сульфата. Заполнить таблицу 4.3.

Таблица 4.3 – Результаты определения специфичных действий ферментов

Вывод: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Тема: Качественное определение водорастворимых и жирорастворимых витамин:

Цель: приобрести практические навыки и умения при проведении качественных реакций на выявление водорастворимых и жирорастворимых витаминов.

После проведения работы студент должен:

• Знать: порядок и методы проведения реакций на выявление витаминов.
• Уметь: проводить реакции на качественное и количественное выявление витаминов.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение витаминам и их классификацию.
2. Охарактеризуйте водорастворимые витамины.
3. Охарактеризуйте жирорастворимые витамины.
4. Какая физиологическая роль витаминов?
5. Какие основные витамины содержаться в муке? Какое их содержание в зависимости от вида и сорта мук

Ход работы

1. Инструктаж по охране труда.
2. Инструктаж по выполнению работы.
3. Выполнение студентами опытов и обработка результатов.
4. Подведение итогов занятия.
5. Оформление отчетов.
6. Защита отчетов.
7. Уборка рабочих мест.

1. Качественные реакции на водорастворимые витамины

Обеспечение работы:

1. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, капельницы, пипетки, колбы мерные, огнестойкие, 3% раствор перекиси водорода, 10% раствор хлоридной кислоты, 2,6 дихлорфенолиндофенолят натрия (краска Тильманса).

Пищевые образцы: сок картошки, сок моркови или капусты.

2. Суть метода.

Аскорбиновая кислота (витамин С) широко распространена в растительных продуктах. Особенно богаты на содержание этого витамина свежие овощи и ягоды, цитрусовые, черная смородина, иголки хвои, болгарский перец и другие.

Отсутствие витамина С приводит к тяжелому заболеванию – цинге или скорбуту.

Выявление аскорбиновой кислоты осуществляется с помощью 2,6 дихлорфенолиндофинолята натрия синего цвета (краска Тильманса). Это соединение является слабым окислителем, который быстро реагирует с сильными восстановителями, к которым относят витамин С. В кислой среде краска становится красной, а при восстановлении – теряет окрас.

3. Техника выполнения работы

Выявляют витамин С в соках, которые сделаны из картофеля, моркови или капусты. Для получения сока материал, который исследуют, пропускают через терку и полученную массу отжимают чрез марлю. Потом сок повторно фильтруют через марлю. В две пробирки наливают по 2 см3 раствора, который исследуют. К одной из них прибавляют несколько капель 3%-го раствора перекиси водорода, содержимое пробирки нагревают. При этих условиях витамин С разрушается.

4. Проведение итогов

Сделать вывод о наличии витамина С в исследуемом растворе, судя по обесцвечиванию краски Тильманса под действием витамина и заполнить таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – Результаты определения аскорбиновой кислоты

Вывод: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Качественная реакция на витамин В1

1. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, флюорометр, 1% раствор сульфаниловой кислоты, 5% раствор натрия нитрата, 10% раствор натрия карбоната.

Объект исследования: тиамин (витамин В1)

2. Суть метода.

В основе метода выявления лежит способность витамин В1 образовывать в щелочной среде с диазореактивом (диазосульфаниловой кислотой) комплекс оранжево-красного цвета.

3. Техника выполнения работы

В пробирку наливают 5 капель сульфаниловой кислоты и 5 капель нитрата натрия при этом образуется дизореактив. Прибавить по 5 капель тиамина, потом по стенке наклоненной пробирки аккуратно приливают 5-7 капель 10% раствора натрия карбоната. Определяют появление оранжевого кольца на границе жидкости.

При окислении тиамина при его сохранении может образовываться тиохром который дает синюю флюоресценцию при ультрафиолетовом луче. То есть если поместить ампулу с тиамином в флюорометр то можно наблюдать флюоресценцию.

4. Проведение итогов

По образованию оранжевого окраса делают вывод о наличии в пробирке витамина В1 и заполнить таблицу 5.2.

Таблиица 5.2 – Результаты определения Витамина В1 – тиамина

Вывод: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Качественная реакция на Витамин В6

3.1 Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, 5% раствор феррума (III) хлорида.

Объект исследования: 5% раствор пироксида (витамин В6)

3.2 Суть метода

Наличие витамина В6 можно выявить по образованию комплексного соединения красного цвета с трихлористым железом.

3.3 Техника выполнения работы

В пробирку наливают 5 капель 5% водного раствора пироксидина и 1 каплю 5% раствора феррума (III) хлорида. Перемешивают и наблюдают появление красного окраса.

3.4 Подведение итогов

По образованию красного окраса сделать вывод о наличии в пробирке витамина В6 и заполнить таблицу 5.3.

Вывод: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Качественные реакции на жирорастворимые витамины

4. Качественная реакция на витамин А

4.1 Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, пипетки или капельницы, хлороформ, концентрированная сульфатная реакция.

Объект исследования: ретинол (витамин А) или рыбий жир.

4.2 Суть метода

Витамин А (ретинол) выявляют по образованию красно-бурого окраса в присутствии хлороформа в кислой среде.

4.3 Техника выполнения работы

В пробирку наливают 2 капли витамина А (рыбьего жира) и 5 капель хлороформа. Перемешивают и прибавляют 2 капли концентрированной сульфатной кислоты. Наблюдают появление окраса.

4.4. Подведение итогов

По образованию красно-бурого окраса сделать вывод о наличии в пробирке витамина А и заполнить таблицу 5.4.

Таблица 5.4 – Результаты определения витамина А – ретинола

Вывод: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.Качественная реакция на витамин Е

5.1 Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, капельницы, концентрированная хлоридная кислота.

Объект исследования: 1% спиртовой раствор токоферола (витамин Е)

5.2 Суть метода

Витамин Е (токоферол) выявляют по образованию красного кольца на границе раздела эмульсии в кислой среде.

5.3 Техника выполнения работы

В пробирку наливают 5 капель раствора витамина Е, добавляют 10 капель хлоридной кислоты и энергично стряхивают. Наблюдают появление окраса который свидетельствует о наличии витамина Е.

5.4 Подведение итогов

По образованию окраса сделать вывод о наличии в пробирке витамина Е и заполнить таблицу 5.5.

Таблица 5.5 – Результаты определения витамина Е – токоферола

Вывод: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.Качественная реакция на витамин Д

6.1 Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, капельницы, хлороформ, анилиновый реактив.

Объект исследования: кальциферол (витамин Д) или рыбий жир.

6.2 Суть метода

В основе метода лежит взаимодействие кальциферола с гидрохлоридом анилина с образованием тёмноокрашенных соединений красного цвета.

6.3 Техника выполнения работы

В пробирку наливают 1-2 капли раствора витамина Д, прибавляют 5 капель хлороформа и перемешивают. Потом добавляют 1 каплю анилинового реактива. Нагревают пробирки и наблюдают появление желтого, а затем красного окраса который свидетельствует о наличии витамина Д.

6.4 Подведение итогов

По образованию окраса сделать вывод о наличии в пробирке витамина Д и заполнить таблицу 5.6

Таблица 5.6 – Результаты определения витамина Д - кальциферола

Вывод: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Тема: Количественное и качественное определение жиров

Цель: приобрести практические навыки и умения при проведении реакции на выявление жиров.

После проведения работы студент должен:

• Знать: порядок и методы проведения реакций на выявление жиров.
• Уметь: проводить реакции на качественное и количественное выявление жиров.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте жиры по химической природе.
2. Охарактеризуйте сложные и простые липиды.
3. Назовите насыщенные и ненасыщенные жирные карбоновые кислоты.
4. Какие основные физико-химические свойства жиров?
5. Охарактеризуйте химические константы, которые используют при оценке качества липидов.
6. Что такое эмульгирование жиров?
7. Какое значение для пищевой промышленности имеют реакции гидролиза, гидрования, окисления глицеридов?
8. Назовите жиры, которые используют в пищевой промышленности?

Ход работы

1. Инструктаж по охране труда.
2. Инструктаж по выполнению работы.
3. Выполнение студентами опытов и обработка результатов.
4. Подведение итогов занятия.
5. Оформление отчетов.
6. Защита отчетов.
7. Уборка рабочих мест.

1. Реакция на выявление липидов

Обеспечение работы:

1. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, пипетка на 1 см3, стеклянная палочка, калий гидросульфат (сухой), фильтровальная бумага.

Пищевые образцы: растительное масло или какой-либо другой жир и воск.

2. Суть метода.

Реакцией на выявление жиров может служить акролейновая проба. Акролейновая проба присутствует в жирах в виде глицеринового остатка, при нагревании жира этот остаток частично переходит в свободный глицерин. При дальнейшем нагревании глицерин далее теряет воду, как в следствие образуется ненасыщенный альдегид – акролеин, который легко определить по специфичному запаху.

Глицерин                                                    Акролеин

Акролеин может образовываться при пережевывании еды и от присутствия его в значительном количестве зависит резкий, удушливый запах кессонного запаха. Акролеиновую пробу проводят, нагревая жир в присутствии бисульфата калия или натрия (в качестве водоотнимающего способа).

Липиды, которые не содержат глицерин (воск, жирные кислоты, стерины и т.д.) акролеиновые пробы не дают.

Также для определения жиров можно использовать их свойство оставлять на бумаге характерное масляное пятно.

3.  Техника выполнения анализа

1.3.1 Проба на выявление пятна

Наносят стеклянной палочкой каплю жира на кусок бумаги. Наблюдают появление сального пятна, которое не исчезает при нагреве.

1.3.2 Акролеиновая проба

Помещают в сухую пробирку 1-2 капли жира прибавляют немного сухого сернокислого калия и нагревают до появления белых густых паров. Резкий раздражающий запах (аккуратно) свидетельствует о образовании акролеина.

Проводят ту же самую реакцию с кусочком воска. Наблюдают за тем, что при его нагревании не происходит выделения акролеина, так как молекула воска не содержит остаток глицерина.

4. Подведение итогов:

Сделать выводы о химическом составе липидов.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Эмульгирование жиров

2.1 Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, пипетки на 1 см3, воронки, фильтрующая бумага, капельницы, 1% раствор мыла, 1% раствор натрия гидрокарбоната, раствор яичного белка, желчь.

Объект исследования: растительное масло или какой-либо другой жир и воск.

2.2 Суть метода.

Эмульгированием называется разделение одного нерастворимого вещества в другой в виде капель. Такое дробление на капли обычно осуществляется при энергичном перемешивании двух жидкостей. Чтобы эмульсия не расслаивалась, используют специальные вещества – эмульгаторы или стабилизаторы. Эмульгатор распространяется на поверхности капель дисперсной среды в виде тонкой пленки и препятствует их слиянию. Стойкость полученной эмульсии в значительной мере зависит от природы эмульгатора. Например, молочно-жировая эмульсия маргарина имеет высокую стойкость и не расслаивается при механическом действии. В отечественном маргариновом производстве как эмульгаторы используют смесь моно- и диглицериды фосфатиды сухое молоко. При изготовлении майонезов с этой целью используют яичный и горчичный порошки.

Основными эмульгаторами в желудочно-кишечном тракте являются соли желчных кислот белки фосатиды гидрокарбонаты щелочных металлов. Эмульгирование жиров способствует их лучшему всасываю в кишечнике.

2.3 Техника выполнения анализа

В пять пробирок наливают по 5 см3 дистиллированной воды. В другую пробирку вносят 1 см3 мыла, в третью – 1 см3 желчи, в четвертую – 1 см3 раствора натрия гидрокарбоната, в пятую – 1 см3 раствора яичного белка. Потом ко всем пробиркам прибавляют по 0,2 см3 масла. Пробирки энергично встряхивают и оставляют на 5 минут. В первой пробирке эмульсия быстро расслаивается на воду и масло. Во всех других пробирках благодаря присутствию желчи, мыла, белка и соли образуются стойкие эмульсии.

Содержание пробирок фильтруют через бумажные фильтры в чистые пробирки. В первую пробирку сквозь фильтр проходит прозрачный раствор, а масло остается на фильтре. Ко всем другим пробиркам сквозь фильтр проходит мутная жидкость (эмульсия).

Итак, такие вещества как желчь мыло белок соль являются стабилизаторами способствуют эмульгированию жиров и значительно облегчает их прохождение через мембраны.

2.4 Подведение итогов. Результаты опыта внести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. – Результаты эмульгирования жиров

3. Определение кислотного числа жира

Обеспечение работы:

1. Приборы и реактивы:

Колбы конические на 50, 100 см3 с пробирками, бюретки, пипетки, нейтрализованная смесь этилового спирта с этиловым эфиром (1:1), 0,1н раствор едкого калия, 1% раствор фенолфталеина.

Пищевые образцы: масло коровье, свежее подсолнечное масло, масло коровье после хранения, масло подсолнечное после хранения, фритюрный жир.

2. Суть метода.

Кислотное число характеризуется содержанием в жире свободных жирных кислот. Его определяют количеством миллиграммов гидроксида калия, которое необходимо для нейтрализации свободных жирных кислот в 1 г жира. Кислотное число – важный компонент качества жиров, потому что при хранении жиров или при их термической обработке его значение увеличивается за счет протекания реакций гидролиза глицеридов.

3. Техника выполнения анализа

В колбу кладут навеску массой 1 г материала, который исследуется (с расчетом разницы массы колбы до и после внесения навески), приливают 10 см3 нейтрализованной смеси спирта. Содержание колбы перемешивают до полного растворения жира. Потом прибавляют в колбу 2...3 капли раствора фенолфталеина и титруют смесь 0,1н раствором КОН до появления розового окраса. Объем раствора в бюретке отсчитывают от нуля; реактивы добавлять каплями при постоянном перемешивании смеси в колбе. Титрование проводить до появления розового окраса, который не исчезает в течение 1 минуты.

Кислотное число рассчитывают по следующей формуле:

Где В – количество 0,1н раствора едкого калия, потраченного на титрование навески жира, см3

К – поправочный коэффициент к титру 0,1 н раствора КОН;

5,61 – титр 0,1н раствора КОН;

Н – навеска жира, г.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Подведение итогов

Сделать выводы о качестве жиров, величине кислотного числа и заполнить таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Результаты выявления кислотного числа жира

Вывод: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Биохимические упражнения

1)Напишите реакцию гидролиза эфиров

2)Напишите формулу лецитина и кефалина

3)Йодные числа равняются:

Для сливочного масла – 30;

Для соевого масла – 36;

Для конопляного масла – 150.

Охарактеризуйте йодные числа данных продуктов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Тема: Количественное и качественное определение углеводов

Цель: приобретения практических навыков и умений при проведении реакций на выявление углеводов.

После проведения работы студент должен:

• Знать: порядок и методы проведения реакций на выявление углеводов.
• Уметь: проводить реакции на качественное и количественное выявление углеводов, гидролиза крахмала.

Контрольные вопросы

1. Назовите классификацию углеводов.
2. Охарактеризуйте моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
3. Назовите продукты гидролиза крахмала.
4. Какой окрас с раствором йода образуют амилодекстрины, эритродкстрины и ахродекстрины?
5. Какую роль отыгрывает крахмал в технологии хлеба?
6. Сравните свойства крахмала ржаной и пшеничной муки.
7. Объясните понятия «ретроградация крахмала».

Ход работы

1. Инструктаж по охране труда.
2. Инструктаж по выполнению работы.
3. Выполнение студентами опытов и обработка результатов.
4. Подведение итогов занятия.
5. Оформление отчетов.
6. Защита отчетов.
7. Уборка рабочих мест.

1. Реакция на выявление углеводов (реакция Троммера).

Обеспечение работы:

1. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, пипетки на 1 см3, капельницы, 1% раствор глюкозы, 1% раствор мальтозы, 1% раствор фруктозы, 1% раствор лактозы, 1% раствор сахарозы, 1% раствор крахмала, 10% раствор гидроокиси натрия, 5% раствор меди (II) сульфата, водяная баня.

Объект исследования: набор углеводов.

2. Суть метода.

Все моносахариды, а также более сложные углеводы, которые имеют свободную карбонильную (альдегидную или кетоновую) группу имеют способность обновляться в щелочной среде.

Реакция Троммера заключается в обновлении окисной меди в закисную. При этой реакции меди (II) сульфата реагирует с щелочью образуя голубой гидрат окиси меди. При его нагревании цвет с голубого меняется на желтый, а потом с желтого на красный цвет.

CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2SO4;

Глюкоза +2Cu(OH)2(t)= глюконовая кислота +H2O+2CuOH(желтый осадок)

2CuOH=Cu2O(красный осадок)  +H2

3. Техника выполнения работы

В пробирки (по количеству существующих в лаборатории углеводов) наливают по 1 см3 глюкозы, фруктозы, лактозы, мальтозы, сахарозы, крахмала добавляют такой же объем гидроокиси меди. Все пробирки аккуратно нагревают до кипения. Моносахариды и редуцирующие (восстанавливающие) дисахариды (лактоза и мальтоза) обновляют гидроокись меди (II)  до гидроокиси меди (I) – осадок желтого цвета, который при длительном нагревании превращается в меди (II) оксид – осадок красного цвета. Сахароза и крахмал (не восстанавливая углеводы) не изменяют окрас гидроокиси меди.

4. Проведение итогов

Сделать вывод о восстанавливающих свойствах углеводов в зависимости от химического строения и заполнить таблицу 1.1

Таблица 1.1 – Результаты реакции на выявление углеводов

2. Реакция на выявление крахмала. Гидролиз крахмала. Выявление декстринов и конечных продуктов гидролиза крахмала

Обеспечение работы:

1. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, водяная баня, пипетки на 1 см3, раствор Люголя, реактив Фелинга, 10% раствор едкого натрия, 10% раствор сульфатной кислоты.

Объект исследования: 0,1% раствор крахмала.

2. Суть метода

В качестве реактива к крахмалу используют раствор Люголя. Он представляет собой раствор йода и калия йодида в воде (йод с калием йодида образует комплекс легкорастворимый в воде). Крахмал разбавляется раствором Люголя в синий цвет.

При гидролизе крахмал распадается с образованием низкомолекулярных декстринов, мальтозы и глюкозы. В начале гидролиза образуется амилодекстрины, которые наделяют раствор фиолетово-синим окрасом с йодом, потом эритродекстрины которые делают красно-бурый окрас и ахродекстрины которые не дают окраса с йодом. В конце гидролиза образуется мальтоза, которая при дальнейшем распадается на две молекулы глюкозы.

Кислотный гидролиз крахмала при определенных условиях проходит по следующей схеме:

(C6H10O5)n            (C6H10O5)m           (C6H10O5 )x           C12H22O11            C6H12O6

Крахмал               растворимый        декстрины             мальтоза             глюкоза

                              крахмал

                                                          или  

суммарное уравнение гидролиза крахмала:

(C6H10O5)n + nH2O            n C6H12O6

Крахмал                               α – D- глюкоза

3. Техника выполнения анализа

В микроскопичную пробирку вносят 15 капель раствора крахмала и равный объем сульфатной кислоты. Содержимое пробирки перемешивают встряхиванием, потом отбирают 2 капли жидкости и переносят в другую пробирку. В отобранной пробе обнаруживаются крахмал по реакции с йодом. Для этого в пробирку с жидкостью прибавляют каплю раствора Люголя. Отмечают появление синего окраса.

После этого первую пробирку, в которой содержится выходной раствор (крахмал с сернистой кислотой) размешивают на кипяченной водяной бане для проведения гидролиза крахмала. На протяжении некоторого часа через каждую минуту из пробирки отбирают пробы раствора, которые переносят в чистые пустые пробирки. Сразу же после отбора каждой пробы раствора в пробирки прибавляют одну каплю раствора Люголя и отмечают результат.

Пробы отбирают до того времени пока продукты гидролиза крахмала не будут давай с йодом окрас.

После этого проводят реакцию на обнаружение углеводов, которые имеют восстанавливающие свойства. Для этого подщелачивают гидролизат который остался в пробирке после проведения гидролиза равным объемом едкого натрия, и добавляют реактив Фелинга. Полученный раствор подогревают на водяной бане. Появление желтого и красного окраса указывает на наличие в гидролизате продуктов гидролиза, которые имеют восстанавливающие способности.

4. Подведение итогов

Сделать вывод о ступенчатом характере гидролиза крахмала. Определить постадийные продукты гидролиза крахмала.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Определение крахмала в продуктах питания

Обеспечение работы:

5. Приборы и реактивы:

Штатив с пробирками, ступка с пестиком, раствор йода в калии йодида (1 г калия йодида растворяют в небольшом количестве дистиллированной воде, в концентрированном растворе соли растворяют 1 г йода и растворяют водой до 3 см3) или спиртовой раствор йода, дистиллированная вода.

Объект исследования: крахмал, вареный рис, мука, яблоко, растительное молоко, картофель, лимон.

6. Суть метода

Крахмал, резервное вещество растений, дает цветную реакцию с раствором йодида калия. Крахмал окрашивается в темно-синий цвет.

7. Техника выполнения анализа

Твердые продукты (картофель, вареный рис, яблоко, лимон) отдельно растирают пестиком в ступках до кашеобразного состояния. В пронумерованные пробирки вносят по 0,5 – 1 г растертых продуктов, 2-3 см3 дистиллированной воды, тщательно пробы перемешивают и потом прибавляют по 1-2 капли раствора йода. Отметить пробирки, в которых появился синий окрас.

8. Подведение итогов

Сделать вывод о содержании крахмала в продуктах и заполнить таблицу 1.2.

Таблица 1.2 – Результаты определения крахмала в разных продуктах питания

9.  Биохимическое упражнение

1)Написать структурную формулу мальтозы

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2)Написать реакции гидролиза крахмала _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3)Написать реакции спиртового брожения___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4)Написать реакции молочнокислого брожения___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Тема: Определение сахаробразующей способности муки. Определение количества и качества клейковины муки

Цель: приобретения практических навыков и умений при определении сахаробразующей способности муки, количества и качества клейковины.

После проведения работы студент должен:

• Знать: порядок и методы проведения определения сахаробразующей способности муки, количества и качества клейковины.
• Уметь: определять сахаробразующую способность муки, количество и качество клейковины.

Контрольные вопросы

1. Назовите хлебопекарские свойства муки.
2. Охарактеризуйте показатель силы муки.
3. Какие белковые вещества муки образуют клейковину?
4. Охарактеризуйте сахаробразующую способность муки
5. Какие показатели влияют на сахаробразующую способность муки?

Ход работы

1. Инструктаж по охране труда.
2. Инструктаж по выполнению работы.
3. Выполнение студентами опытов и обработка результатов.
4. Подведение итогов занятия.
5. Оформление отчетов.
6. Защита отчетов.
7. Уборка рабочих мест.

1. Определение сахаробразующей способности муки

Обеспечение работы:

1. Приборы и реактивы:

Водяная баня, термостат с температурой 27 °С, мерные колбы на 100 см3, пипетки, фильтрующая бумага, весы, 15% раствор цинка (II) сульфат, 4% раствор едкого натрия.

Объект исследования: пшеничная мука.

2. Суть метода.

Сахаробразующая способность муки обусловлена действием амилолитических ферментов муки на крахмал и зависит от количества и активности α- и β- амилазы, а также от размера и состояния крахмальных зерен.

Под сахаробразующей способностью муки понимают способность изготовленной из этой муки водно-мучной суспензии образовывать при установленной температуре за определенное время то или иное количество мальтозы. За показатель сахаробразующей способности считают количество миллиграмм мальтозы, которое образовалось в водно-мучной суспензии с 10 г муки и 50 см3 воды за 1 час выдерживания (ферментации) при температуре 27 °С. Пшеничная мука высшего и первого сортов хорошего качества имеет сахаробразующую способность 275-300 мг мальтозы на 10 г муки. Сахаробразующая способность меньше 180-200 мг мальтозы на 10 г муки считается низкой.

3. Техника выполнения анализа

10 г муки вносят в сухую мирную колбу объемом 100 см3, в другую колбу льют 50 см3 дистиллированной воды и обе колбы прогревают на водяной бане или термостате на протяжении 5 минут при температуре 27 °С. Потом воду приливают к муке, смесь взбалтывают и прогревают на водяной бане еще 1 час, взбалтывая каждые 15 минут. Потом в колбы прибавляют 10 см3 15%-го раствора ZnSO4 и 10 см3 4% раствора NaOH для прекращения действий ферментов и осаждения всех белков. Колбу размещают на 30 минут на водяную баню при температуре 45-50 °С. После охлаждения содержание колбы разводят дистиллированной водой до 100 см3, размешивают и фильтруют сквозь складчатый фильтр. Потом берут 20 см3 фильтрата и определяют в нем содержание мальтозы перманганатным или йодометрическим методами.

Сахаробразующую способность муки (Х) выражают в миллиграммах мальтозы на 10 г муки и вычисляют по формуле:

Где М- количество мальтозы в 20 см3 фильтрата, мг;

100 – объем смеси, в которой содержится 10 г муки, см3.

Определение массовой доли сахара перманганатным методом.

4. Отбор образцов к анализу

Из лабораторного образца для определения массовой доли сахара выделяют не менее как 300 г пробы. Из изделий заранее удаляют все включения (изюм, повидло, курагу и т.д.) и поверхностную отделку (бараночные и сухарные изделия трут на терки) и полученную крошку кладут в банку с хорошо закрытой пробкой.

5. Подготовка образца к анализу

Для определения содержания сахара сначала готовят водную вытяжку, в которой проводят гидролиз сахарозы. Вытяжку готовят из такого расчета чтобы содержание сахара в ней было 0,5%.

Массу навески находят по таблице

1. Для этого необходимо знать: предусмотренную массовую долю сахара в изделии по стандарту и объем мерной колбы, в которой будут растворять навеску (200 или 250 см3).

Таблица 6.1 – Масса навески мякиша, г, в зависимости от массовой доли сахара в продукте и разведении, г

Навеску продукта, взятую с точностью до 0,01 г, переносят в мерную колбу, согласно вместимости, доливают  объема водой и оставляют на 5 минут при частом взбалтывании.

6. Осаждение несахаров

Пипеткой отбирают 10 см3 15% раствор Zn(SO)4 и 10 см3 4% раствора NaOH и прибавляют к навеске в колбу перемешивают, разводят дистиллированной водой до метки и оставляют в спокойствии на 15 минут. Фильтруют в сухую коническую колбу объемом 250 см3.

7. Гидролиз сахарозы

Пипеткой отбирают 50 см3 фильтрата и переносят в мерную колу объемом 100 см3. Прибавляют 5 см3 20% раствора HCI. Мерную колбу окунают в водяную баню температурой 70 °С на 8 минут. Охлаждают и нейтрализуют 10% растворе NaOH по метиловому красному до появления желтого окраса и разводят до метки коблы дистиллированной водой.

Содержимое колбы хорошо перемешивают и берут полученный раствор для анализа в количестве, предусмотренном в каждом методе.

8. Проведение перманганатного метода анализа

Отбирают в коническую пробку объемом 250 см3 пипеткой 20 см3 раствор который исследуется, 20 см3 4% раствора Cu(SO)4 (Фелинг 1) и 20 см3 щелочного раствора калия-натрия виннокислого (Фелинг 2). Кипятят на электрической плитке 3 минуты. Дают осадку осесть. Жидкость должна быть ярко-синей.

Фильтруют через асбестовый фильтр в воронке колбы Бунзена, объединенной с насосом Комовского. Следят за тем, чтобы осадок был покрыт водой. Осадок в колбе и на фильтре промывают несколько раз горячей водой.

Воронку с фильтром переносят на другую чистую колбу Бунзена. Осадок закиси меди в колбе растворяют 20 см3 железоаммонийными квасцами, сливают на фильтр, растворяют осадок. Колбу и фильтр промывают холодной водой.

Полученный зеленоватый раствор в колбе для отсасывания титруют перманганатом до слабо-розового окраса, который не исчезает на протяжении 1 минуты. Количество перманганата калия, который пошел на титрование умножают на его титр по меди (Т) и по таблице 2 находят количество сахарозы (М1).

9. Подведение итогов

Сделать вывод о сахаробразующей способности муки.

2. Определение количества и качества клейковины.

Обеспечение работы:

10. Приборы и реактивы:

Весы, мерный цилиндр, линейка, прибор ИДК -1, дистиллированная вода.

Объект исследования: пшеничная мука.

11. Суть метода

Клейковина – это связная упругая и эластичная масса, которую образуют нерастворимые в воде высокомолекулярные белковые вещества пшеницы глиадин и глютенин по время контакта с водой.

Различают сырую и сухую клейковину. Сырую клейковину получают, отмываем теста сухую – высушиванием сырой клейковины. Сырая клейковина — это очень гидратированный гель. Она содержит 150-250% воды к сухой массе сухих веществ.

12. Техника выполнения анализа

2.3.1 Определение содержания сырой клейковины по ГОСТу 27839-88

Навеску муки 25 г, которая взята со средней пробы муки смешивают с 14 см3 дистиллированной воды. Воду отмеряют мерным цилиндром на 25 см3, вливают в ступку и всыпают муку, взвешенную на технических весах с точностью 0,01 г. Пестиком или шпателем замешивают тесто пока оно не станет однородным. Частички что налипли на стенки ступки или пестик присоединяют к тесту и скатывают руками в шарик, который кладут в чашку накрывают стеклом и оставляют на 20 минут для набухания составных муки. Полученное тесто выдерживают 20 минут. Потом водопроводной водой с температурой 18 ± 2 °С отмывают клейковину до того времени пока крахмал и оболочки не будет полностью отмыты, и вода, которая стекает по стенкам не станет прозрачной. Отмытую клейковину отжимают между ладонями от остатков воды и взвешивают на весах с точностью 0,1 г.

После первого взвешивания еще раз промывают по струей воды на протяжении 3-5 минут. После чего снова отжимают и взвешивают. Если разница между двумя взвешиваниями не превышает 0,1 г, отмывание считают оконченным.

2.3.2 Обработка результатов

Массовую долю сырой клейковины (Х), % определяют по формуле:

Где Мк – масса отмытой клейковины, г;

Мм – масса навески муки, г.

Допускается отклонение при контрольных и арбитражных анализах ± 2%.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.3.3 Определение растяжимости клейковины

Качество сырой клейковины оценивают по ее цвету, растяжимости, эластичности, упругости, расплыванию шарика на протяжении времени.

Цвет клейковины определяют после ее вымывания и характеризуют как светлый серый или темный.

Растяжимость и эластичность клейковины определяют после установления ее цвета. С отжатой взвешенной на технических весах клейковины, от которой уже отобрали навеску от 3 до 5 г для определения влажности и гидратированной способности отбирают кусочки массой по 4 г. Эти кусочки обминают пальцами 4-5 и формуют из них шарики, которые погружают в чашку с водой температурой от 18 до 20 °С на 15 минут для релаксации напряжения после чего определяют растяжимость и эластичность.

Для определения растяжимости шарика клейковины после отслеживания в воде берут тремя пальцами обоих рук и над линейкой с миллиметровым делением, равномерно не допуская подкручивания, растягивают до разрыва. Следят, чтобы все растягивание длилось не более 10 секунд. Отмечают длину, на которую растянулась клейковина до момента разрыва.

По растяжимости клейковину делят на такие группы:

Короткая, если растяжимость ее до 10 см включительно;

Средняя – от 10 до 20 см включительно;

Длинная – больше 20 см.

Вывод: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.3.4 Определение эластичности и упругости клейковины

Эластичность клейковины – это ее способность постепенно почти полностью восстанавливать начальную форму после снятия деформации растяжения или сжимания.

Для определения эластичности клейковины ее кусочки (можно использовать те, что остались после определения растяжимости, но без обминки) тремя пальцами обоих рук растягивают над линейкой приблизительно на 2 см и отпускают. Можно также сжать кусочек клейковины большим и указательным пальцами. После снятия напряжения устанавливают степень и скорость восстановления начальной длинны или формы клейковины.

По эластичности клейковину делят на такие группы:

Хорошая – растягивается достаточно хорошо, и почти полностью восстанавливают начальную скорость.

Неудовлетворительная – совсем не восстанавливает форму и размеры или плохо растягивается с частичными разрывами, а после снятия деформации быстро сжимается.

В зависимости от цвета эластичности и растяжимости клейковину делят на три группы качества.

Эластичность и упругость клейковины определяют по скорости восстановления начальной длинны или формы шарика клейковины после растягивания ее приблизительно на 2 м или сжиманием ее между большим и указательным пальцами. Опор клейковины деформирующему напряжению сжиму на приборе ИДК – 1 определяют по инструкции, которая прилагается к прибору. Перед измерением шарика с 4 г клейковины вымешивают в воде с температурой 18 ± 2 °С на протяжении 15 минут.

13. Подведение итогов.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1 – Показатели качества клейковины

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основные источники:

1. Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. Биохимия зерна и хлебопродуктов [Текст]: учебник / Е.Д. Казаков, Г.П. Карпиленко.— СПб.: ГИОРД, 2005. — 512с.
2. Козьмина М.П. Биохимия хлебопечения. [Текст]:учебник / М.П. Козьмина - М «Пищевая промышленность», 1978. – 278с.
3. Лерина И.В., Педенко А.И. Лабораторные работы по микробиологии – М.; Экономика, 1986г.
4. Методические основы экспериментальной работы в биохимической лаборатории: Учеб.-метод. пособие / Г.П. Диже, Н.Д. Ещенко, И.Е. Красовская, Т.В. Гришина. – СПб., СПбГУ, 2008. – 102 с.
5. Нечаев А.П. Пищевая химия. [Текст]:учебник/ А.П. Нечаев, С.Е. Трауберг, А.А. Кочеткова. Под ред. А.П. Нечаева. Издание 4-е испр. и доп.- СПб.: ГИРд, 2007

Дополнительные источники:

1. Ермолаев М.В. Биологическая химия. [Текст]: учебник /М.В. Ермолаев, Л.П. Ильичева-М.:1989

2. Практикум по общей биохимии: Учеб. пособие / Е.В. Романовская, Т.В. Гришина, И.Е. Красовская и др.; Под ред. Е.В. Романовской, Н.Д. Ещенко. – СПб.: СПбГУ, 2010. – 194 с.

3. Смирнова Г.А. Основы биохимии. [Текст]: учебник /Г.А. Смирнова, -М.: Высшая школа, 1970