PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
1
PŘÍRODNÍ POLYMERY

Laboratorní metody stanovení přírodních polymerů
RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc.
POLYMER INSTITUTE BRNO
spol. s r.o.
21. 11. 2013

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
2
LEKCE
datum
téma
1
19.IX.
Úvod do předmětu - Struktura a názvosloví přírodních polymerů, literatura
2
26. IX.
Deriváty kyselin, - přírodní pryskyřice, vysýchavé oleje, šelak
3
3. X.
Vosky
4
10. X.
Přírodní gumy.
5
10. X.
Polyterpeny – přírodní kaučuk, získávání, zpracování a modifikace
6
17. X.
Polyfenoly – lignin, huminové kyseliny, třísloviny
7
24. X.
Polysacharidy I – škrob
8
31. X.
Polysacharidy II –  celulóza
9
7. XI.
Kasein, syrovátka, vaječné proteiny
10
14. XI.
Identifikace přírodních látek
11
21. XI.
Laboratorní metody hodnocení přírodních polymerů
12
28. XI.
Bílkovinná vlákna I
13
5. XII.
Bílkovinná vlákna II
14
29. XI.
EXKURZE –  KLIHÁRNA
15
???
EXKURZE –ŠKROBÁRNA

LITERATURA – pouze ta, obsahující alespoň něco o stanovení přírodních polymerů
•J. Kodet, S. Štěrba, L. Šlechta: Modifikované škroby, SNTL Praha, 1982 •P. Mokrejš: Aplikace
přírodních polymerů – Návody k laboratorním cvičením z předmětu, skripta UTB Zlín, 2008 •Z.
Holzbecher, J. Churáček a kol.: Analytická chemie (kap. 13.6), SNTL/ALFA, Praha 1987
•
21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
3

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
4
img270.jpg
Obsahuje hodně metod na bílkoviny & aminokyseliny a na dřevo, málo na škrob

1.Stanovení dusíku
2.Škrob
3.Celulóza
4.Perspektivy stanovení přírodních polymerů
•
21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
5

Základní problémy stanovení přírodních polymerů
21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
6
•Nejsou to chemická individua
•Reakce nejsou vždy kvantitativní a používají se přepočítavací koeficienty
•Některé reakce nejsou úplně selektivní
•Neexistuje souhrnná učebnice či příručka, nutno hledat v různých zdrojích (u analytických reakcí
byly alespoň jedna příručka a jedna učebnice v češtině) •Zahraniční literatura obtížně dostupná,
pokud vůbec existuje
•………………..

•Metoda podle KJEDAHLA
•Metoda podle JODLBAUERA (organický dusík vedle anorganického, např. vedle NO3- či NH4+ )
•Metoda podle DUMASE
• …………………………
21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
7
Stanovení ORGANICKY VÁZANÉHO dusíku

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
8
Stanovení ORGANICKY VÁZANÉHO dusíku podle KJEDAHLA
•Mineralizace na amoniak (NH3, přesněji NH4+) - H2SO4 konc. + K2SO4 (na zvýšení b.v.) + katalyzátor
(CuO, CuSO4 bezv., Hg, sloučeniny Se) cca. 400 °C •Vydestilování NH3 vařením s NaOH do H2SO4
•Titrace přebytku H2SO4 na methylčerveň
•

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
9
Stanovení ORGANICKY VÁZANÉHO dusíku podle KJEDAHLA - mineralizace
517px-Kjeldahl_digestion_svg.png

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
10
Stanovení ORGANICKY VÁZANÉHO dusíku podle KJEDAHLA – vydestilování amoniaku
749px-Kjeldahl's_distillation_svg.png

•Bílkoviny různého původu mají různé složení aminokyselin > nutnost použít Převodní faktory
•Mléko: TKN x 6,38
•Maso: TKN x 6,25
•Vejce: TKN x 5,83
•……………………
21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
11
Převodní faktory na obsah bílkovin podle celkového dusíku podle KJELDAHLA
(Total KJELDAHL Nitrogen = TKN)

•Stanovuje se jako organický dusík
•Přidáme trochu MELAMINU  a je hotovo!
•
•
•
21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
12
Jak v Číně falšovali obsah bílkovin v mléce
280px-Melamine_svg.png

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
13
Škrob
•Řada metod na hodnocení vstupních surovin (brambory, obilí) •Metody hodnocení použitelnosti
výrobku k danému účelu a ne chemického složení výrobku •Chemické metody jsou založeny na hydrolýze
a následujících reakcích oxidačně-redukčních
•………………..
•
•

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
14
Činidla k reakcím oxidačně-redukčním
•Fehlingovo činidlo
–I (A): 69,28 g CuSO4 .5 H2O, doplnit do 1000 ml H2O
–II ( B): 346 g vínanu sodno-draselného + 120 g NaOH, doplnit do 1000 ml H2O
•Nesslerovo činidlo pro detekci NH3
•
•
•Tollensovo činidlo     [Ag(NH3)2]NO3 (aq)
•
•               Bradyho činidlo
K2HgI4 NESSLEROVO ČINIDLO.png BRADYHO ČINIDLO 213px-2,4-Dinitrophenylhydrazin_svg WIKI ENG.png

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
15
Reakce Fehlingova činidla
Fehling_TEST OF ALDEHYDES (right) versus KETONES (left).jpg
Keton
Neredukuje komplex mědi
Aldehyd
Redukuje komplex mědi na Cu2O

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
16
Reakce Tollensova činidla
Keton
Neredukuje komplex Ag
Aldehyd
Neredukuje komplex Ag nakovové Ag
Tollens.jpg

•Polarimetrické stanovení škrobu podle Ewerse
•Stanovení aldehydických skupin ve škrobu
•Stanovení substituce karboxymethyl derivátů ve škrobu •Stanovení glukózového (dextrózového)
ekvivalentu škrobu
•Stanovení veškerého cukru jako glukózy ve škrobu
•…………………..
•
•
•
•
•
21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
17
Analytika škrobu

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
18
Kohlrauschova baňka
Kohlrauschova baňka rod_835_m.jpg
V ní se dělá hydrolýza škrobu
Má široké hrdlo na nalévání viskózních kapalin

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
19
Analytika škrobu - Polarimetrické stanovení škrobu podle Ewerse
1.Hydrolýza varem s HCl (5 g škrobu + 2x 25 ml 1,124 % HCl) po dobu 15 minut, přidat 15 ml vody
2.Vyčiření kyselinou fosfowolframovou - H3[P(W3O10)4] x H2O (4 %, 10 ml)
3.Filtrace atd.
4.Polarimetrické měření > úhel otočení a
5.Výpočet obsahu škrobu X (% % hmot.)
•(může se vzorec lišit pro různé přístroje)
• X = (10000 x a)/(l x m x b)
 b – specifická otáčivost
 l – délka trubice  polarimetru (dm)
 m – navážka škrobu na stanovení
1.

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
20
img822.jpg
Analytika škrobu – Stanovení aldehydických skupin

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
21
Analytika škrobu – Stanovení glukózového ekvivalentu
img823.jpg img824.jpg

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
22
Analytika škrobu – Stanovení glukózového ekvivalentu
img825.jpg
Škrob > 0
GLUKÓZA = 100
MALTODEXTRINY cca. 3 AŽ 20
GLUKÓZOVÝ SIRUP min. 20

Analytika škrobu
Stanovení celkových cukrů jako glukózy
1.Hydrolýza na glukózu
2.Redukce Fehlingova roztoku > Cu2O
3.Přežíhání > CuO
4.Přepočet na Cu
5.Vyhledání obsahu glukózy podle tabulky Allihnovy
•Postup obsahuje i časy pro jednotlivé operace
21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
23

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
24
img831.jpg

Analytika škrobu
Stanovení celkových cukrů jako glukózy
21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
25
img826.jpg img827.jpg

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
26
img828.jpg

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
27
Celulóza
img829.jpg

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
28
Celulóza
1.Lehce hydrolyzovatelné polysacharidy (hemicelulózy)
2.TĚŽCE hydrolyzovatelné polysacharidy (celulóza a část hemicelulóz)

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
29
img830.jpg
Lehká hydrolyzovatelnost je dána PODMÍNKAMI HYDROLÝZY:
• Koncentrace kyseliny (2 % HCl)
• Doba hydrolýzy (90 minut)

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
30
img832.jpg

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
31
img833.jpg

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
32
img834.jpg

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
33
img835.jpg

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
34
img836.jpg

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
35
img837.jpg

•OBECNĚ
•Nástup automatických analyzátorů („vložím vzorek a čekám na čísla na počítači“) bude dále
pokračovat
•Vzestup fotometrických metod, např. na stanovení bílkovin
•Použití enzymatických reakcí
•Hnací silou je KLINICKÁ BIOCHEMIE
–Minimální či žádné instrumentální vybavení,
–Minimální požadavky na SPECIÁLNÍ  kvalifikaci (sestra u praktického lékaře)
–Minimální či žádné požadavky na přípravu vzorku
–Jednoduché vyhodnocení, např. podle barevné stupnice
21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
36
Perspektivy stanovení přírodních polymerů

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
37
•Kyselá hydrolýza > barevná reakce s ninhydrinem
Fotometrické metody stanovení bílkovin
Ninhydrin_staining_thumbprint.png 710px-Ninhydrin-2D-skeletal.png

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
38
•Kyselá hydrolýza > barevná reakce s ninhydrinem
Fotometrické metody stanovení bílkovin
800px-Ninhydrin_Reaction_Mechanism_svg.png

21. 11. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  11 2013
39
•Kyselá hydrolýza > barevná reakce s amidočerní B10
•
Fotometrické metody stanovení bílkovin
620px-Amido_Black_10_svg.png