Úvod
Fehlingovo činidlo je chemické činidlo používané k detekci přítomnosti redukujících cukrů. Tato metoda je založena na redoxní reakci, při které dochází ke změně barvy roztoku. V tomto článku se zaměříme na princip fungování Fehlingova činidla, jeho přípravu a reakce s různými sacharidy, včetně glukosy a sacharosy.
Princip Fehlingovy reakce
Při vzniku Fehlingova činidla dochází k reakci mezi síranem měďnatým (CuSO4∙5H2O) a hydroxidem sodným (NaOH). Tato reakce vede ke vzniku světle modré sraženiny hydroxidu měďnatého [Cu(OH)2]. V přítomnosti vinanu sodno-draselného (Seignettova sůl), který je součástí Fehlingova činidla II, se hydroxid měďnatý rozpouští za vzniku komplexu měďnatých iontů (Cu2+) s vinanem.
V případě přítomnosti redukujícího cukru dochází k oxidaci aldehydické či ketonické skupiny na daném cukru a zároveň k redukci Cu2+ na Cu+. Tento jev můžeme pozorovat jako změnu zbarvení roztoku - z modré na oranžovou, červenou až hnědočervenou. Změna barvy indikuje přítomnost redukujícího cukru ve vzorku.
Příprava Fehlingova činidla
Pro provedení testu s Fehlingovým činidlem je nutné připravit dva roztoky, které se smíchají těsně před použitím:
- Fehlingovo činidlo I: Obsahuje roztok síranu měďnatého (CuSO4∙5H2O).
- Fehlingovo činidlo II: Obsahuje roztok vinanu sodno-draselného (Seignettova sůl) a hydroxidu sodného (NaOH).
Před samotným testem se smíchá stejný objem Fehlingova činidla I a Fehlingova činidla II. Například, pro naše experimenty použijeme 5 ml Fehlingova činidla I a 5 ml Fehlingova činidla II.
Čtěte také: Reakce sacharidů s Tollensovým činidlem
Experimentální postup a pozorování
Pro demonstraci reakce Fehlingova činidla s různými sacharidy provedeme jednoduchý experiment. Budeme pracovat s glukosou, sacharosou a pomerančovou šťávou.
Postup:
- Příprava vzorků:
- Zkumavka 1 (Glukosa): Rozpustíme tři čtvrtě malé lžičky glukosy v 5 ml vody.
- Zkumavka 2 (Sacharosa): Rozpustíme tři čtvrtě malé lžičky sacharosy v 5 ml vody.
- Zkumavka 3 (Pomerančová šťáva): Nalijeme 5 ml šťávy z pomeranče.
- Přidání Fehlingova činidla: Do každé zkumavky přidáme 1 ml směsi Fehlingova činidla I a II.
- Zahřívání: Zkumavky zahřejeme v plameni kahanu nebo v horké vodní lázni.
- Pozorování: Sledujeme změny barvy v každé zkumavce.
Očekávané výsledky a vysvětlení:
- Zkumavka 1 (Glukosa): Glukosa je redukující cukr obsahující aldehydovou skupinu. Při reakci s Fehlingovým činidlem dochází k oxidaci aldehydové skupiny na karboxylovou skupinu, konkrétně na kyselinu glukonovou. Současně dochází k redukci Cu2+ na Cu+, což se projeví změnou barvy roztoku z modré na oranžovou, červenou až hnědočervenou.
- Zkumavka 2 (Sacharosa): Sacharosa je disacharid složený z glukosy a fruktosy, které jsou spojeny α(1→2) glykosidickou vazbou. Aldehydické skupiny (přesněji poloacetalové hydroxyly), které by se mohly redukovat, jsou zapojeny do glykosidické vazby. Proto sacharosa patří mezi neredukující cukry a s Fehlingovým činidlem nereaguje. V této zkumavce by neměla nastat žádná změna barvy, roztok zůstane modrý.
- Zkumavka 3 (Pomerančová šťáva): Pomerančová šťáva obsahuje různé cukry, včetně redukujících cukrů jako je glukosa a fruktosa. Proto se dá očekávat, že dojde ke změně barvy roztoku, podobně jako u zkumavky s glukosou. Intenzita změny barvy bude záviset na koncentraci redukujících cukrů v pomerančové šťávě.
Význam sacharidů
Sacharidy jsou jednou z hlavních skupin organických sloučenin v živých organismech. Hrají klíčovou roli jako zdroj energie, stavební materiál a součást důležitých biomolekul.
Významné sacharidy:
- Glukosa (hroznový cukr): Je velmi rozšířená v přírodě. Vzniká fotosyntézou z oxidu uhličitého a vody za účinku slunečního záření a biokatalyzátoru chlorofylu v listech zelených rostlin. Fermentací lze z glukosy vyrobit ethanol, 1-butanol, aceton a kyselinu citrónovou. Redukcí glukosy vzniká cukerný alkohol D-glucitol (sorbit), který diabetici používají ke slazení. Ze sorbitu lze syntetizovat kyselinu L-askorbovou (vitamin C).
- Škrob: Je jedním z nejvýznamnějších D-glukanů.
- Pektiny: Velmi složité polysacharidy přítomné zejména v mladých tkáních vyšších rostlin. Získávají se ze slupek ovoce a slouží např. v potravinářství jako želírovací látky.
- Rostlinné slizy a klovatiny: Polysacharidy s ochrannou funkcí.
- Aminopolysacharidy: Mají důležitou funkci v různých fyziologických procesech v tělech živočichů.
- D-ribosa a 2-deoxy-D-ribosa: Stavební kameny nukleových kyselin a biologicky důležitých nukleotidů (např. ATP).
Čtěte také: Sacharidy v jídle
Čtěte také: Průvodce sacharidy pro energii