Ustanova: OŠ Beltinci

Naša prehrana je sestavljena iz različnih skupin živil. S preprostimi kemijskimi poskusi lahko posamezne skupine živil dokažemo oziroma raziščemo njihove lastnosti. V prispevku so zbrani poskusi z ogljikovimi hidrati: dokaz monosahararidov s Fehlingovim reagentom, dokaz polisaharida - škroba z jodovico, delovanje encima amilaze pri razgradnji škroba (encim je prisoten v slini in naravnem medu), prisotnost pektina v žele bonbonih.

1.      UVOD

V prispevku so predstavljeni eksperimenti, s pomočjo katerih lahko pri obravnavi ogljikovih hidratov nadgradimo učno uro kemije, prav tako jih učenci lahko izvedejo pri izbirnem predmetu kemija v življenju.

S preprostimi kemijskimi poskusi lahko dokažemo prisotnost ogljikovih hidratov, raziščemo njihove lastnosti ter pretvorbe. V prispevku so zbrani poskusi: dokaz monosaharidov s Fehlingovim reagentom, dokaz polisaharida - škroba z jodovico, delovanje encima amilaze na razgradnjo škroba (encim je prisoten v slini in naravnem medu), prisotnost pektina v žele bonbonih.

2.      OGLJIKOVI HIDRATI V EKSPERIMENTALNEM DELU

2.1.        Dokaz monosaharidov s Fehlingovim reagentom

Ogljikove hidrate delimo v tri skupine: monosaharide, oligosaharide in polisaharide. Z uporabo Fehlingovega reagenta lahko v vodnih raztopinah različnih ogljikovih hidratov ločimo monosaharide od ostalih skupin. Fehlingov reagent vsebuje Cu²⁺ ione, ki se ob prisotnosti monosaharidov reducirajo v Cu⁺ ione. Le-ti se izločijo v obliki oranžno-rjave oborine Cu₂O. Pri oligosaharidih in polisaharidih ni pozitivne reakcije, saj zaradi glikozidne vezi ne poteče redukcija bakrovih ionov.

Potek dela: V epruvetah pripravimo 5 mL posamezne raztopine ogljikovih hidratov: glukoze, fruktoze, saharoze in škroba (1 g škroba raztopimo v 50 mL vode in skuhamo, vroče prefiltriramo). Dodamo 5 mL Fehlingovega reagenta (Fehling I : Fehling II = 1:1). Segrevamo na vodni kopeli do barvnih sprememb. Raztopine odstranimo med odpadne kemikalije težkih kovin, saj vsebujejo baker.

2.2.        Dokaz škroba z jodovico

Škrob je za rastline zaloga hrane, je tudi eno glavnih živil za živali in ljudi. Ločimo dve obliki škroba: amilozo in amilopektin. Molekule amiloze so zgrajene iz molekul glukoze v obliki spiralasto oblikovanih nerazvejanih verg, ki so v vodi topne. Netopni del škroba amilopektin pa ima razvejano zgradbo.

Amilozo dokažemo z jodovico, pojavi se temno modra obarvanost, saj se jodidni ioni ujamejo v spiralasto zgradbo.

Potek dela: Pripravljeno škrobovico (glej zgoraj) damo v epruveto in dodamo jodovico (vodna raztopina joda in kalijevega jodida, 2 g J₂ / 3g KJ / 100 mL destilirane vode). V trenutku se pojavi temno modra obarvanost.

Isti postopek uporabimo za dokaz škroba v različnih živilih. S kapalko nanesemo nekaj kapljic jodovice in ob prisotnosti škroba dobimo značilno obarvanost. Raztopine in uporabljena živila odstranimo med komunalne odplake/odpadke.

2.3.        Delovanje encima amilaze

Encim amilaza razgrajuje škrob na maltozo in naprej na glukozo. Encim se nahaja v ustni slini, naravnem medu, kakor tudi v drugih naravnih sladilih, kot je na primer agavin sirup.

Potek dela: Dokaz amiloze v slini: v epruveto damo 5 mL škrobovice, dodamo 2-3 kapljice jodovice. Nastalo raztopino razredčimo z destilirano vodo, tako da ostane še vsaj 3 cm epruvete prazne. V to, sedaj modro raztopino pošteno pljunemo. Zamašimo z zamaškom in dobro premešamo. Epruveto odložimo v stojalo in opazujemo. Modra obarvanost počasi izginja in na koncu dobimo povsem brezbarvno raztopino. Encim amilaza je razgradil škrob in zaradi tega je obarvanost izginila.

Čebelji med poleg različnih sladkorjev vsebuje minerale, vitamine, aminokisline, karboksilne kisline ter encime. Prisotnosti encima amilaza v čebeljem medu lahko izkoristimo, da z preprostim eksperimentom dokažemo, ali imamo pred seboj čebelji ali umetno pridobljen med.

Potek dela: v štiri epruvete damo 5 mL škrobovice. V prvo epruveto dodamo žličko čebeljega medu, v drugo žličko umetno pripravljenega medu. V tretjo epruveto dodamo žličko agavinega sirupa, v četrto epruveto ne dodamo ničesar. Vse štiri epruvete segrevamo na vodni kopeli 30–60 minut pri 40 ⁰C. Ohlajenim epruvetam dodamo 1 do 2 kapljici jodovice.

Kot prikazuje slika spodaj, v prvi in tretji epruveti ni modrega obarvanja, v drugi in četrti pa se pojavi.

V prejšnjem poskusu smo spoznali, da se modra obarvanost pojavi ob prisotnosti škroba. Čebelji med in agavin sirup vsebujeta encim amilazo, ki škrob razgradi. Umetno pripravljen med vsebuje zgolj sladkor in zato se škrob med segrevanjem v vodni kopeli ne spremeni. Četrta epruveta predstavlja kontrolni preizkus, s katerim izločimo vpliv segrevanja na razpad škroba, kljub segrevanju se vsebina obarva modro.

3.      Prisotnost pektina v žele bonbonih

Žele bonboni so zelo priljubljena vrsta bonbonov. Sestavljeni so iz saharoze, glukoznega sirupa ali kakšnega drugega sladkorja, sredstva za želiranje, arom, barvil ter različnih kislin. Končne izdelke glazirajo s čebeljim ali kamauba (pridobljen iz palm) voskom ali potresejo s kristalnim sladkorjem. Na ta način preprečijo zlepljanje bonbonov.

Sredstvo za želiranje je lahko rastlinskega ali živalskega izvora. Najpogosteje se uporablja želatina, ki jo pridobijo iz kože in ostalih vezivnih tkiv prašičev ali drugih sesalcev. Med rastlinskimi sredstvi za želiranje se uporabljajo agar, gumi arabicum in pektin. Slednjega najdemo v večini sadja in je naravni zgoščevalec.

Potek dela: Izbrali smo žele bonbone različnih proizvajalcev Haribo Goldbären, Spar Gummi-Bärchen, Nimm2 Smile gummi, Spar veggie Gelee-Früchte, Kraš XXXL zmije (vrstni red zapisanih znamk ustreza zaporednim številkam bonbonov na fotografiji). Bonbone damo v izparinice in dolijemo toliko vode, da so pokriti. Pustimo jih nekaj ur.

Slika 2: Žele bonboni pred in po namakanju v vodi.

Želatina je po svoji kemijski zgradbi polipeptid in v vodi skoraj ni topna, lahko pa nase veže veliko vode. Tako se pri bonbonih, označeni s številkami 1, 2, 4 in 5 vidi sprememba velikosti, saj so vsebovali želatino. Pri teh bonbonih se je zelo povečal volumen, obdržali pa so svojo obliko. Pektin uvrščamo med poliglikozide in je v vodi dobro topnen. Bonbona, označena s številko tri, sta se povsem raztopila (vsebovala sta pektin), opazna je tudi obarvanost vode. Raztopine odstranimo med komunalne odplake, ostanke bonbonov pa med biološke odpadke.

4.      SKLEP

Ogljikovi hidrati imajo v naši prehrani pomembno vlogo, so vir energije, ki je nujno potrebna za delovanje našega telesa. Eden izmed ciljev, ki ga želimo doseči pri obravnavi tega poglavja, je, da bi se učenci zavedali pomena ogljikovih hidratov za uravnoteženo prehrano. Eksperimentalno delo je pri pouku kemije zelo pomemben del učnega procesa. Ob njem učenci poglabljajo svoje znanje, pridobivajo veščine in kemijo kot znanost povezujejo s vsakdanjim življenjem. Znanje pridobljeno na ta način je trajnejše, hkrati pa razvijamo raziskovalno-eksperimentalne veščine.

5.      LITERATURA IN VIRI

1.       dr. Iztok Devetak, Tanja Cvirn Pavlin in Samo Jamšek (2011). Peti element, učbenik za kemijo v devetem razredu. Ljubljana: Založba Rokus Klett

2.       http://www.axel-schunk.de/experiment/edm0403.html, 18.4.2018

3.       http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pektin, 18.4.2018

4.       http://www.axel-schunk.de/experiment/edm0503.html, 18.4.2018

5.       http://www.axel-schunk.de/experiment/edm0508.html, 18.4.2018

6.       http://unterrichtsmaterialien-chemie.uni-goettingen.de/material/7-8/V7-171.pdf, 18.4.2018