[음식화학실험] 탄수화물 정성 시험 : Molish test, Fehling reaction, Barfoed test 볼께요

무단 배포 금지 참고용으로만 봐주세요. I. 목적 탄소 수에 따른 당질의 구조적 특징을 탐색합니다.Aldose와 Ketose의 구조적 및 기능적 차이를 탐색합니다.Reducing sugar와 non-reducing sugar의 구조적 및 기능적 차이를 탐색합니다.Hexose와 Pentose의 반응성을 비교합니다. Ⅱ.점검 이론 1)정성 반응(Qualitative analysis)분석 화학은 분석하고자 하는 시료에 존재하는 성분을 분리하여 무오쯔잉지을 확인하고 그 상대적인 양을 측정하는 방법을 다루는 학문이었다 정성분석(qualitative analysis)은 시료에 들어 있는 화학종, 즉 분석물(analyte)이 무엇인가를 결정하는 것으로 분석물의 농도 혹은 양을 결정하는 것은 아니다. 시료에 존재하는 화학종의 양을 결정하는 것은 정량분석(quantitative analysis)이라고 합니다. 2)탄수화물(Carbohydrates)탄수화물은 지구상에서 가장 풍부한 유기 물질에 이산화 탄소와 물이 녹색 식물에 의해서 햇빛을 받아 광합성 작용을 하고, 동식물 대사에 중요한 역할을 합니다. 탄수화물은 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로 이루어진 화합물로, 당질(glucoside)이라고 부르기도 하며 화학적으로는 분자 내에 하나의 알데히드기(aldehyde기:-CHO) 또는 케톤기(Ketone기:>CO)를 갖는 폴리하이드록시 화합물과 이들 축합물 또는 유도체라고 정의할 수 있다.탄수화물은 일방적으로 가수분해로 인해 발생하는 당 분자의 수에 따라 단당류, 소당류, 다당류로 분류됩니다. 단당류는 탄수화물의 구성 단위로서 더 이상 가수 분해되지 않는 당류이다, 분자 내 탄소 수에 의해서 3턴 아웃, 4턴 아웃, 5땅 종이 등으로 구분된다. 소당류는 두개 또는 몇개의 단당류가 결합된 것으로 구성 단당류의 수에 의해서 2당류, 3한패, 4당류 등으로 구분된다. 다당류는 수백 또는 수천 개의 단당류가 축합된 분자량이 큰 탄수화물로서 하나의 단당류만으로 구성된 것을 단순 다당류, 두 개 이상의 단당류는 복합 다당류로 구분합니다. 3)단당류의 고리 구조 단당류는 분자 내에 카보닐기(알데히드기 또는 케톤 키)와 수산기(-OH)을 전체 보유하고 있어 분자 내에서 쉽게 고리 모양의 헤미 아세 가면(hemiacetal)구조를 이루고 있다.단당류가 이러한 고리구조를 가지면 알데히드 기본인 케톤기는 새로운 수산기를 형성하며, 이러한 수산기를 헤미아세탈 또는 헤미케가면성 OH기 또는 글리코시드성 OH기라고 하며, 다른 탄소원자와 결합한 수산기보다 반응성이 높다. 알도 헤키소ー스ー츠잉브도우 당 분자 내의 C1의 – CHO와 C5의 – OH기가 헨미 아세 가면을 형성하고 6각형 고리 구조를 갖고 피라노쥬(pyranose)을 효은송하고 본인 C4의 – OH와 반응하면 5각형의 링크 구조인 훌라 노즈를 형성합니다 이처럼 알도 성주가 헤미 아세 가면의 루프 구조를 형성하면 C1번 부제 탄소가 되므로 이 탄소 원자의 입체 배치의 차이 때문에 두 이성질체가 추가로 생기게 된다. 이러한 이성체를 아노머다며 C1에 결합된 – OH기가 당 D와 L형을 결정하는 – OH기와 같은 측에 있음을 α형 반대편에 있음을 β형이라고 합니다. 4)소당류 소당류는 단당류들의 가면 스츄크하프에 의해서 결합된 당류로서 하나 발죠크에 2~10개의 단당류 잔기가 글리코시드 결합을 하고 있다. 소당류는 구성하는 단당류의 수에 따라2당류, 3한패 4당류 등으로 구분되어 대부분이 6 탄 종이였다 이당류는 환원당과 비환원당으로 구분되는데, 환원당은 하본인의 단당류인 글리코시드성 OH와 다른 단당류인 글리코시드성 OH기 이외의 OH기가 결합함으로써 후자의 단당류인 글리코시드성 OH기가 남아 있을 때 환원성을 본인현한다. 대표적인 환원당으로는 맥아당, 유당, 세로비오스, 젠티오비오스 등이 있다. 서당 이본이다 토레할로스와 당은 2개의 단당류 전체 헨미 아세 가면 OH기들을 결합하고 구리코 시드성 OH기가 없기 때문에 환원성을 본인 촉구 안 하고, 환원당이라고 합니다. ​ 5)Aldose와 Ketose​ aldose는 1운전하는 당 하나의 알데히드를 포함한 단당류류였다 탄소 원자를 가진 구루리 셀 알데히드가 가장 간단한 알도스이었다 ketose는 케톤(>C=O)깃발을 든 단당류로 탄소 수에 의해서 케토펭토스(탄소 수 5)·케토헥소ー스(6)등으로 분류된다. ​ 6)점검 원리 ① Molish Test단당류는 짙은 황산의 가면 수작용으로 fufural또는 hydroxyl methyl fufural이 발생하고 이것이 알파봉잉프톨로 작용하고 보라 색 또는 자주 색 착색 물질을 형성하는 반응이었다 소당류 및 다당류는 황산에 의해서 glycoside결합이 끊어짐으로서 단당류로 변한 다소움 다당류 같은 착색 물질을 만든다. 이 정색반응은 탄수화물뿐 아니라 짙은 황산에 의해 fufural 또는 fufural 유도체로 바뀔 수 있는 다른 유기화합물에서도 공통적으로 하나 나온다. 단, glucuronic acid는 녹색의 착색물질이 발생하고, glucosamine, chitin은 Molish test에 소음성 반응을 본인을 나타낸다.

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​ ② Fehling reaction(Benedict test):RCHO+++NaOH+H2O→ RCOONa Cu2O↓+​ 베네딕트 용액에는 2가 구리 이온(Cu2+)이 들어갔다. 2가의 구리 이온은 청록 색을 띠기 위해서 베네딕트 용액의 색은 청록 색을 띠고 있다. 그런데, 만약 베네딕트 용액 속의 구리 이온이 환원되고 전자를 얻으면 1가의 구리 이온(Cu+)로 되어 용액 색깔도 바뀌는 것이었다 포도당은 환원력을 가진 분자이기 때문에 다른 물질로부터 전자를 빼앗기고 과인은 산화돼 다른 물질을 환원시키는 능력이 뛰어나다. 즉 베네딕트 용액과 반응하고 2가 구리 이온을 환원시킬 수 있는 것이었다에서 베네딕트 용액과 포도당을 섞어 가열하면 포도당이 베네딕트 용액의 2가 구리 이온(Cu2+)로 전자를 주고 환원시키고 1가의 구리 이온(Cu+)을 만든다. 이때 산화 구리(Cu2O)침전물이 발생, 용액 색깔을 노랑 빨강과 변천시키게 된다. 이처럼 베네딕트 반응은 포도당의 환원력에 의해 진행되는 반응이며 포도당 이외에도 사탕당, 과당처럼 환원력이 있는 분자는 베네딕트 반응을 통해 확인된다. 그 외에도 알데히드기의 환원당 여부를 판단하는 Tollen's reagent(은경반응) 등이 있다.​ ③ Barfoed test​:barfoed시약-Cu(CH3COO)2.H2O, Glacial acetic acid:Cu(CH3COO)2→ Cu2O당 혼합물에서 단당류만을 검출하는 노하우우에 구리염 환원의 환원당 검출 법 하쟈싱이었다 1873년 C.Barfoed에 의해서 만들어졌다. 시료를 초산성 하에서 초산구리(II)와 함께 가열합니다. 다른 구리염 환원법이 알칼리성인 것과 달리 산성인 것을 특징으로 하며 단당류에 의해서만 즉시 환원된다. 이당류의 기타 존재 하에서 단당류의 검출, 정량 등에 사용되지만 장시간 가열하면 이당류도 반응하므로 주의가 필요할 것입니다.​ ​ Ⅲ.재료나 노하우 1. 실험 재료 실험에 사용된 기구에서는 스포이드, 시험관, Water bath, Labeling tape, 네임 펜이 사용되었고, 시료에서는 0.5%gelatin, glutamine, starch, sucrose, lactose, fractose, glucose, tartaric acid, 증류수가 사용됐다. 실험에 사용된 시약이 α-naphthol, con-H2SO4, Fehling A sol(CuSO4,5H2O), Fehling B sol(KNaC4H5O6.4H2O, NaOH), Barfoed시약이 사용됐다. ​ 2. 실험의 노하우(1)Molish Test​:α-naphthol, con-H2SO4, ① 시료엑 2ml에 α-naphthol 1ml를 넣고 혼합하는 것입니다.② 짙은 황산 2ml를 시험관의 벽에 천천히 주입하면 두 용액의 접촉 면에 보라 색 고리를 형성하는 것입니다. 천천히 섞으면 액 전체가 적색가령은 보라색이 된다.* 진한 황산은 유리스포이드도 피펫을 이용합니다.* 진한 황산은 발열 효과가 있고 뜨거울 수 있으니 주의 하십시오.3Ketose보다 Aldose의 발색이 늦게 나타난다. ​(2)Fehling reaction(Benedict test)​:Fehling A sol(CuSO4,5H2O), Fehling B sol(KNaC4H5O6.4H2O, NaOH):RCHO+++NaOH+H2O→ RCOONa+Cu2O↓ ① Fehling A용액 2ml에 Fehling B용액 2ml를 시험관에 넣고 혼합하는 것입니다.② 시료 용액 1ml를 넣고 열탕 속에서 가열하는 것입니다.*water bath를 이용하고 1규정한 온도로 가열하는 것입니다.3환원당이 존재하면 적색 침전을 생성하고 당 양이 적으면 연녹색이 자기 나타난다. ​(3)Barfoed test​:barfoed시약-Cu(CH3COO)2.H2O, Glacial acetic acid:Cu(CH3COO)2→ Cu2O↓ ① barfoed시약 2ml와 시료 용액 1ml를 넣고 열탕에서 1분간 가열하는 것입니다.② 3분 이내 적색 침전이 생기면 단당류였던 IV. 실험 결과

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점검 결과 Molish의 테스트를 통해서 starch, sucrose, lactose, fractose, glucose 5개 시료만 당으로 판단할 수 있었다. Fehling테스트를 통해서 5개 당 중 sucrose만이 비환 원당 입으면을 확인할 수 있다. Barfoed test를 통해서 3분 이내에 빨강 침전이 열린 시료는 fractose과 glucose이며 약 2시 노노 30분 후, 확인한 결과 lactose와 sucrose또한 적색 침전이 확인됐지만 starch의 경우, 침전이 확인되지 않았다. Ⅴ.고찰 Fehling Test의 starch용액과 Barfoed test의 sucrose, lactose, fractose용액의 경우 과열 때 때 로이 각각 10분 1분이었지만, 색을 확인하지 못하고 약 2시 노노 30분 정도 더 뜨거운 물 속에서 가열했다. 이는 해당 시료의 농도가 조아반응이 활발히 이루어지지 않았던 것으로 여겨진다. 당의 환원력을 확인할 수 있는 Fehling test를 통해 starch, lactose, fractose, glucose의 적색침전이 확인되었으며, 이는 hexose와 ketose의 전체반응이 이루어진 sound를 알 수 있었다. Fehling test(베네딕트 반응)는 구리를 환원시킴으로써 변하는 색의 변천을 확인하는 점검으로, 어떤 당류라도 환원력을 가지고 있다면 ke tose에서도 반응이 처음이 될 수 있다. Barfoed test를 통해서 3분 이내에 빨강 침전이 열린 시료는 fractose과 glucose이며 이 두개의 시료는 단당류입니다. 확인할 수 있다. 이리하여 약 2시 노노 30분 후, 확인한 결과 lactose와 sucrose또한 적색 침전이 확인됐지만 starch의 경우, 침전이 확인되지 않았다.starch는 포도당의 축합반응이 매우 많이 진행되면서 생겨난 거대 분자였다. 녹색 내용은 아밀로오스(amylose)와 아밀로펙틴(amylopectine)의 혼합물이었다. 녹내용은 아밀로오스 같은 구조를 이루는 부분도 있고, 아밀로펙틴과 같은 구조를 이루는 부분도 있다. 그리고 사비 내용을 아밀로오스와 아밀로펙틴의 혼합물로 이렇게 말하는 것이었다. 아밀로오스-아밀로펙틴의 비율은 전분의 종류에 관계없이 대체로 처음 결정되었다. 첫반 적이 녹말 20~25%, 아밀로펙틴 75~80%가 포함되고 있다. 따라서 전분은 환원성이 있는 당이었다. 점검 결과 Fehling reaction에서는 환원성이 확인되었으나 Barfoed test에 의한 구별법에는 반응이 자신 없었다. Barfoed test를 이용하여 오래 가열하였을 때에는 이당류도 적색침전물이 생성되어야 하기 때문에 확인할 수 없었다. 이유는 시료의 농도가 조아반응이 활발히 이루어지고 있지 않다고 생각되며, 좀 더 긴 가끔 가열하면 측정이 가능할 것으로 생각된다. +교수 발언>>Barfoed test는 10분 이상 가열 시 빨간 색 침전물이 발견되면, 이당류, 2가끔 점검은 무토우쯔함.이와 같이 sucrose의 경우 비환원당으로 Barfoed test에 응답해서는 안 되며 미세한 적색침전물이 확인되었다. 그 이유는 점검 도중 착오에 의해 시료가 혼입된 현실성이 있다고 생각된다. Barfoed test에 의한 점검은 이당류를 구별할 수 있으며 우유의 정성 점검에 많이 사용된다. 본 점검에서도 lactose의 적색침전물 생성 반응을 확인할 수 있었다. VI. 점검 요약서 점검은 Molish test, Fehling reaction, Barfoed test를 통해 탄수화물의 구조적 및 기능적 차이점을 알아보는 점검이었다. Molish test를 통해 당 여부를 확인하고, Fehling test를 통해 환원당과 비환원당을 판단하였으며, Barfoed 점검을 통해 단당류와 이당류를 확인하는 점검을 하였다. 점검 결과 Molish의 테스트를 통해서 starch, sucrose, lactose, fractose, glucose 5개 시료만 당으로 판단할 수 있었다. Fehling테스트를 통해서 5개 당 중 sucrose만이 비환 원당 입으면을 확인할 수 있다. Barfoed test를 통해서 3분 이내에 빨강 침전이 열린 시료는 fractose과 glucose이며 약 2시 노노 30분 후, 확인한 결과 lactose와 sucrose또한 적색 침전이 확인됐지만 starch의 경우, 침전이 확인되지 않았다. Ⅶ.참고 문헌 표 영희 교수 맛있는 음식 화학 점검 프린트"이해하기 쉬운 맛있는 음식 화학", 2015.2.28. 송테히 ∙ 유 정희, 도서 출판 효쵸쯔"화학 백과", 대한 화학회"두산 백과""화학 대사전", 2001.5.20. 세화 편집부