PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 1 PŘÍRODNÍ POLYMERY Laboratorní metody stanovení přírodních polymerů RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. POLYMER INSTITUTE BRNO spol. s r.o. 5. 11. 2014 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 • 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 2 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 3 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 • 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 4 Základní problémy stanovení přírodních polymerů 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 5 •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 • ………………………… 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 6 Stanovení ORGANICKY VÁZANÉHO dusíku 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 7 Stanovení ORGANICKY VÁZANÉHO dusíku podle KJELDAHLA •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 • 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 8 Stanovení ORGANICKY VÁZANÉHO dusíku podle KJELDAHLA - mineralizace 517px-Kjeldahl_digestion_svg.png 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 9 Stanovení ORGANICKY VÁZANÉHO dusíku podle KJELDAHLA – 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 •…………………… 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 10 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! • • • 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 11 Jak v Číně falšovali obsah bílkovin v mléce 280px-Melamine_svg.png 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 12 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 •……………….. • • 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 13 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 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 14 Reakce Fehlingova činidla Fehling_TEST OF ALDEHYDES (right) versus KETONES (left).jpg Keton Neredukuje komplex mědi Aldehyd Redukuje komplex mědi na Cu2O 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 15 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 •………………….. • • • • • 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 16 Analytika škrobu 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 17 Kohlrauschova baňka Kohlrauschova baňka rod_835_m.jpg V ní se dělá hydrolýza škrobu Má široké hrdlo na nalévání viskózních kapalin 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 18 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. 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 19 img822.jpg Analytika škrobu – Stanovení aldehydických skupin 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 20 Analytika škrobu – Stanovení glukózového ekvivalentu img823.jpg img824.jpg 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 21 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 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 22 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 23 img831.jpg Analytika škrobu Stanovení celkových cukrů jako glukózy 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 24 img826.jpg img827.jpg 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 25 img828.jpg 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 26 Celulóza img829.jpg 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 27 Celulóza 1.Lehce hydrolyzovatelné polysacharidy (hemicelulózy) 2.TĚŽCE hydrolyzovatelné polysacharidy (celulóza a část hemicelulóz) 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 28 img830.jpg Lehká hydrolyzovatelnost je dána PODMÍNKAMI HYDROLÝZY: • Koncentrace kyseliny (2 % HCl) • Doba hydrolýzy (90 minut) 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 29 img832.jpg 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 30 img833.jpg 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 31 img834.jpg 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 32 img835.jpg 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 33 img836.jpg 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 34 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 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 35 Perspektivy stanovení přírodních polymerů 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 36 •Kyselá hydrolýza > barevná reakce s ninhydrinem Fotometrické metody stanovení bílkovin Ninhydrin_staining_thumbprint.png 710px-Ninhydrin-2D-skeletal.png 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 37 •Kyselá hydrolýza > barevná reakce s ninhydrinem Fotometrické metody stanovení bílkovin 800px-Ninhydrin_Reaction_Mechanism_svg.png 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 10 2014 38 •Kyselá hydrolýza > barevná reakce s amidočerní B10 • Fotometrické metody stanovení bílkovin 620px-Amido_Black_10_svg.png