Mamy już trzy wielkie grupy związków w jedzeniu: cukry, tłuszcze i białka. Zostaje pytanie praktyczne, które zadaje sobie każde laboratorium badające żywność: skąd wiadomo, co jest w próbce?
Odpowiedź to zestaw prostych prób. Każda z nich odpowiada na jedno konkretne pytanie, a wszystkie razem pozwalają rozpoznać zawartość nieopisanej probówki.
Co to znaczy „reakcja charakterystyczna”
Reakcja charakterystyczna to reakcja, której wynik widać gołym okiem i która zachodzi tylko dla jednej grupy związków.
Dwa warunki muszą być spełnione naraz. Po pierwsze — musi być widoczna: zmiana barwy, osad, zapach, piana. Po drugie — musi być wybiórcza: jeśli odczynnik reaguje ze wszystkim, do niczego nam się nie przyda.
Dlatego każda próba wykrywa nie całą cząsteczkę, lecz jeden konkretny fragment: grupę aldehydową, wiązanie peptydowe, wiązanie podwójne.
Białka
Reakcja biuretowa — wykrywa wiązania peptydowe
Odczynniki: NaOH, a następnie kilka kropli CuSO₄. Bez ogrzewania.
Wynik dodatni: barwa fioletowa.
Ta próba wykrywa wiązania peptydowe — CO — NH —, więc wypada dodatnio dla każdego białka i każdego peptydu. Dla pojedynczego aminokwasu — nie, bo tam nie ma jeszcze żadnego wiązania peptydowego. Potrzebne są co najmniej dwa połączone aminokwasy.
Reakcja ksantoproteinowa — wykrywa pierścienie aromatyczne
Odczynnik: stężony kwas azotowy(V) HNO₃.
Wynik dodatni: barwa żółta, a po dodaniu amoniaku pomarańczowa.
Wykrywa aminokwasy z pierścieniem aromatycznym. Stąd znany fakt: kwas azotowy kapnięty na palec zostawia po chwili żółtą plamę. To ta sama reakcja z białkami naskórka.
Denaturacja jako próba
Białko ścina się pod wpływem temperatury, kwasu, alkoholu i soli metali ciężkich. Samo w sobie nie jest to „próba na białko”, bo ścina się także wiele innych rzeczy, ale w połączeniu z biuretową daje pewność.
Warto pamiętać o różnicy: denaturacja jest nieodwracalna, a wysalanie dużą ilością soli kuchennej — odwracalne.
Cukry
Próba Trommera — wykrywa cukry redukujące
Odczynniki: NaOH, potem CuSO₄ — wytrąca się niebieski Cu(OH)₂. Następnie ogrzewamy.
Wynik dodatni: ceglastoczerwony osad tlenku miedzi(I) Cu₂O.
CH₂OH—(CHOH)₄—CHO + 2 Cu(OH)₂ → CH₂OH—(CHOH)₄—COOH + Cu₂O↓ + 2 H₂O
Dodatnia dla glukozy, fruktozy, maltozy i laktozy. Ujemna dla sacharozy — ta nie ma wolnej grupy aldehydowej.
Próba Tollensa — lustro srebrowe
Odczynnik: amoniakalny roztwór tlenku srebra. Ogrzewamy delikatnie.
Wynik dodatni: lśniąca warstwa srebra na ściance probówki.
Wykrywa to samo co Trommer — wolną grupę aldehydową — tylko efekt jest bardziej widowiskowy.
Jod — wykrywa skrobię
Odczynnik: płyn Lugola albo jodyna.
Wynik dodatni: barwa granatowa. Po ogrzaniu znika, po ochłodzeniu wraca.
To jedyna z tych prób, którą da się zrobić w domu: kropla jodyny na przekrojonym ziemniaku, na kromce chleba albo na łyżce mąki.
Uwaga, która ratuje przed pomyłką
Biuretowa i Trommera używają tych samych dwóch odczynników: NaOH i CuSO₄. Różni je jedna rzecz:
| Biuretowa | Trommera | |
|---|---|---|
| ogrzewanie | nie | tak |
| wynik | barwa fioletowa | ceglastoczerwony osad |
| wykrywa | wiązania peptydowe — białko | grupę aldehydową — cukier redukujący |
Tłuszcze
Plama tłusta
Jak: nanosimy kroplę na papier.
Wynik dodatni: przetłuszczona, prześwitująca plama, która nie znika po podgrzaniu. Plama z wody wyschnie i zniknie, z tłuszczu — zostanie.
Prosta, ale całkowicie wystarczająca do odróżnienia tłuszczu od wody i od roztworów wodnych.
Woda bromowa — nasycony czy nienasycony
Wynik dodatni (odbarwienie): tłuszcz nienasycony, czyli ciekły — olej, oliwa. Brak odbarwienia: tłuszcz nasycony, czyli stały — masło, smalec.
Działa, bo brom przyłącza się do wiązań podwójnych w resztach kwasów tłuszczowych.
Dla chętnych — próba akroleinowa
Tłuszcz ogrzewany z wodorosiarczanem(VI) potasu wydziela akroleinę o ostrym, drażniącym zapachu przypalonego tłuszczu. Świadczy to o obecności glicerolu.
Tego zapachu każdy zna z kuchni, gdy olej na patelni zacznie się przypalać — i to jest dobre miejsce, żeby powiedzieć, dlaczego nie warto smażyć na przegrzanym tłuszczu.
Wielka tabela — wszystko w jednym miejscu
| Odczynnik | Warunki | Co wykrywa | Wynik dodatni |
|---|---|---|---|
| NaOH + CuSO₄ | na zimno | wiązania peptydowe → białko | barwa fioletowa |
| NaOH + CuSO₄ | ogrzewanie | grupa CHO → cukier redukujący | ceglastoczerwony osad Cu₂O |
| stężony HNO₃ | — | pierścienie aromatyczne → białko | barwa żółta |
| płyn Lugola (jod) | — | skrobia | barwa granatowa |
| odczynnik Tollensa | ogrzewanie | grupa CHO → cukier redukujący | lustro srebrowe |
| woda bromowa Br₂ | — | wiązania wielokrotne → tłuszcz nienasycony | odbarwienie |
| papier | — | tłuszcz | trwała tłusta plama |
Propozycja filmu na lekcję
Nie wszystkie te doświadczenia da się pokazać w klasie — ale wszystkie są nagrane i dostępne za darmo.
Polecam Zintegrowaną Platformę Edukacyjną (zpe.gov.pl) — to oficjalna platforma Ministerstwa Edukacji. Materiały są po polsku, bez reklam, przeznaczone dla liceum i technikum.
1. Białka — właściwości (liceum i technikum) adres: zpe.gov.pl/a/bialka—wlasciwosci/DUyoKVZnH
Strona zawiera dwa krótkie filmy: reakcję biuretową i reakcję ksantoproteinową. Oprócz tego omawia wysalanie i denaturację oraz ma ćwiczenie interaktywne o wykrywaniu białka w produktach spożywczych.
2. Wirtualne laboratorium — badanie właściwości redukujących cukrów (liceum i technikum) adres: zpe.gov.pl/a/wirtualne-laboratorium—i/DPvOigffS
Interaktywne doświadczenie: wybiera się sprzęt i odczynniki, a próba Trommera wykonuje się na ekranie. Dla grupy, która nie ma dostępu do pracowni, to najbliższa rzecz prawdziwemu doświadczeniu.
3. Badanie właściwości redukujących cukrów — część teoretyczna (liceum i technikum) adres: zpe.gov.pl/a/przeczytaj/DOk1GFwsf
Równania prób Tollensa i Trommera dla kolejnych cukrów wraz ze zdjęciami wyników. Przydaje się jako materiał do przepisania do zeszytu i jako ściąga przy zadaniach.
Przykłady krok po kroku
Przykład 1 — cztery nieopisane probówki
W probówkach są: roztwór glukozy, roztwór skrobi, białko jaja i olej. Jak je rozpoznać?
- Oglądamy. Olej nie miesza się z wodą i tworzy osobną warstwę — to go od razu wyróżnia. Dla pewności kropla na papier: zostaje tłusta plama.
- Jodyna do trzech pozostałych. Granatowa barwa wskazuje skrobię.
- NaOH + CuSO₄ na zimno do dwóch pozostałych. Fiolet wskazuje białko.
- Zostaje probówka, w której nic się nie stało — ale po ogrzaniu wypada ceglasty osad. To glukoza.
Przykład 2 — jeden zestaw, dwa wyniki
Do dwóch probówek dodano NaOH i CuSO₄. W pierwszej od razu pojawił się fiolet, w drugiej dopiero po ogrzaniu wypadł ceglasty osad. Co było w probówkach?
- Pierwsza: białko — fiolet bez ogrzewania to próba biuretowa, która wykrywa wiązania peptydowe.
- Druga: cukier redukujący, na przykład glukoza — ceglasty osad Cu₂O po ogrzaniu to próba Trommera.
Przykład 3 — sacharoza, która nagle zaczyna reagować
Roztwór sacharozy poddano próbie Trommera — wynik ujemny. Następnie roztwór ogrzano z kwasem i powtórzono próbę — tym razem wynik dodatni. Wyjaśnij.
Sacharoza nie ma wolnej grupy aldehydowej, więc nie redukuje miedzi. Ogrzewanie z kwasem spowodowało hydrolizę:
C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆
Powstały glukoza i fruktoza, czyli cukry redukujące — i dlatego druga próba wypadła dodatnio.
Przykład 4 — który olej
Dwa oleje odbarwiają wodę bromową w różnym stopniu: pierwszy zużył jej dwa razy więcej niż drugi. Co z tego wynika?
Im więcej wody bromowej zużywa próbka, tym więcej wiązań podwójnych zawiera. Pierwszy olej jest więc bardziej nienasycony. W praktyce oznacza to olej bardziej płynny i uważany za korzystniejszy w diecie.
Sprawdź się
- Czym różni się próba biuretowa od próby Trommera, skoro używają tych samych odczynników?
- Dlaczego próba biuretowa nie wypada dodatnio dla pojedynczego aminokwasu?
- Jak w domu sprawdzić, czy w produkcie jest skrobia?
- Dlaczego sacharoza nie daje dodatniej próby Trommera, a maltoza daje?
Rozwiązania. (1) Biuretowa wykonywana jest na zimno i daje barwę fioletową (białko), a Trommera wymaga ogrzewania i daje ceglastoczerwony osad (cukier redukujący). (2) Bo wykrywa wiązania peptydowe, a pojedynczy aminokwas jeszcze żadnego nie ma — potrzebne są co najmniej dwa połączone. (3) Kapnąć jodyną — granatowa barwa oznacza skrobię. (4) Bo maltoza ma wolną grupę aldehydową, a w sacharozie oba fragmenty odpowiedzialne za redukowanie są zajęte wiązaniem między glukozą a fruktozą.
Do zapamiętania
- Reakcja charakterystyczna musi być widoczna i wybiórcza — wykrywa jeden fragment cząsteczki.
- Biuretowa (NaOH + CuSO₄, na zimno, fiolet) — białko; ksantoproteinowa (stężony HNO₃, żółta) — białko z pierścieniem.
- Trommera (NaOH + CuSO₄, ogrzewanie, ceglasty osad) i Tollensa (lustro srebrowe) — cukry redukujące.
- Jod — skrobia, barwa granatowa. Woda bromowa — tłuszcz nienasycony. Plama na papierze — tłuszcz.
- Ten sam zestaw NaOH + CuSO₄ daje dwa różne wyniki: decyduje ogrzewanie.