PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 1 PŘÍRODNÍ POLYMERY Laboratorní metody stanovení přírodních polymerů RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. POLYMER INSTITUTE BRNO spol. s r.o. 04012021 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 • 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 2 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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 • 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 4 Základní problémy stanovení přírodních polymerů 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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 • ………………………… 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 6 Stanovení ORGANICKY VÁZANÉHO dusíku 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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 • 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 8 Stanovení ORGANICKY VÁZANÉHO dusíku podle KJELDAHLA - mineralizace 517px-Kjeldahl_digestion_svg.png 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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 •…………………… 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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! • • • 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 11 Jak v Číně falšovali obsah bílkovin v mléce 280px-Melamine_svg.png 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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 •……………….. • • 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 14 Reakce Fehlingova činidla Fehling_TEST OF ALDEHYDES (right) versus KETONES (left).jpg Keton Neredukuje komplex mědi Aldehyd Redukuje komplex mědi na Cu2O 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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 •………………….. • • • • • 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 16 Analytika škrobu 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 17 Kohlrauschova baňka Kohlrauschova baňka rod_835_m.jpg V ní se dělá hydrolýza škrobu Má široké hrdlo na nalévání viskózních kapalin 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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. 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 19 img822.jpg Analytika škrobu – Stanovení aldehydických skupin 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 20 Analytika škrobu – Stanovení glukózového ekvivalentu img823.jpg img824.jpg 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 22 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 23 img831.jpg Analytika škrobu Stanovení celkových cukrů jako glukózy 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 24 img826.jpg img827.jpg 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 25 img828.jpg 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 26 Celulóza img829.jpg 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 27 Celulóza 1.Lehce hydrolyzovatelné polysacharidy (hemicelulózy) 2.TĚŽCE hydrolyzovatelné polysacharidy (celulóza a část hemicelulóz) 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 28 img830.jpg Lehká hydrolyzovatelnost je dána PODMÍNKAMI HYDROLÝZY: • Koncentrace kyseliny (2 % HCl) • Doba hydrolýzy (90 minut) 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 29 img832.jpg 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 30 img833.jpg 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 31 img834.jpg 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 32 img835.jpg 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 33 img836.jpg 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 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 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 35 Perspektivy stanovení přírodních polymerů 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 36 •Kyselá hydrolýza > barevná reakce s ninhydrinem Fotometrické metody stanovení bílkovin Ninhydrin_staining_thumbprint.png 710px-Ninhydrin-2D-skeletal.png 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 37 •Kyselá hydrolýza > barevná reakce s ninhydrinem Fotometrické metody stanovení bílkovin 800px-Ninhydrin_Reaction_Mechanism_svg.png 04012021 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU STANOVENÍ PŘÍRODNÍCH ÚPOLYMERŮ 2021 38 •Kyselá hydrolýza > barevná reakce s amidočerní B10 • Fotometrické metody stanovení bílkovin 620px-Amido_Black_10_svg.png