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Nr. 1 / 14. Jahrg. D I E S T B R K E 3 Beitrage zur sauren Hydrolyse der Starke*) Von A. GUELL, Barcelona (Spanicn) Uber dic Sa tu r und den Mechanismus der sauren flyrlrolyse von StSrke, sowie iiber die clamit im Zu- sarnmenhang stehentlen Nebenreaktionen ist bereits sehr viel geschrieben worden. Es soll daher nicht Zweck der vorliegenclen Arbeit sein, rlem gegenwartigen Stand der theoretischen Kenntnisse auf diesem Gebiet neue Gesichtspunkte hinzuzufiigen. Hydrolyse von stärke reaktionsgleichung. Wir mochten viel- mehr einige Ergebnisse bekanntgeben, clie beim Stu- clium der optimalen Bedingungen zur Herstellung von Hydrolysaten rnit hohem DE-Wert im Industriebetrieb gesammelt w-orderi sind. Es ist bekannt, daB whhrend der sauren Hydrolyse von StBrke drei verschiedene Reaktionen ablaufen: 1. lIydrolyse cler Starke bis zur Dextrose clnrch fort- schreitcnde Aufspnltung T70n gldcosidischen Bin- dungcn, 2. Rcvcrsionsreaktionen. bei denen die Dextrose unter Rildung von Zuckern mit hoherem Jlolekulnrge- wicht kondensiert, 3. Dextroseabbau-Keaktionen.
Sie wird aber sofort durch das Alkoholat (oder Hydroxidion OH –) deprotoniert — und zwar zum Carboxylat (R 1 COO –). Das Carboxylat ist so stabil, dass es nicht wieder zurückreagiert. Der Schritt ist also irreversibel. R 1 COOR 2 + OH – ⇄ R 1 COOH + R 2 O – → R 1 COO – + R 2 OH Verseifung (alkalische Hydrolyse) Wie die Verseifung im Detail abläuft und wie dadurch Kern- und Schmierseife entstehen, erklären wir dir in unserem extra Video! Hydrolyse von Polyurethan Ein weiteres Beispiel einer Hydrolyse ist die Schaumbildung bei Polyurethan. Polyurethane sind Kunststoffe und Kunstharze. Sie werden unter anderem als Schaumstoffe für Schwämme oder zur Wärmedämmung eingesetzt. Gibst du Wasser zur Reaktionsmischung hinzu, reagiert es mit der Isocyanatgruppe (N=C=O) des Polyurethans zu einem Amin. Dabei spaltet sich Kohlenstoffdioxid ab. Das sorgt dafür, dass die Reaktionsmasse aufschäumt. Hydrolyse • Saure Hydrolyse, alkalische Hydrolyse · [mit Video]. Aber nicht nur Kunststoffe oder Kunstharze sind hydrolysierbar. Auch verschiedene Peptide, Acetale und Ketale können hydrolysiert werden.
Dabei werden sie wieder in ihre Ausgangsstoffe (z. B. Aminosäuren, Aldehyde) gespalten. Hydrolyse von Biomolekülen im Video zur Stelle im Video springen (03:00) Biomoleküle können durch verschiedene Enzyme hydrolysiert werden. Dabei werden die großen Moleküle in ihre Bausteine ( Monomere) zerlegt. Hydrolyse von Stärke. Biomoleküle sind zum Beispiel Proteine, Disaccharide (Zweifachzucker) oder Fette. Eine sehr wichtige hydrolytische Reaktion für uns Menschen ist die enzymatische Hydrolyse von ATP (Adenosintriphosphat). Das Molekül ist nämlich der universelle Energieträger in deinen Zellen. Das bedeutet, dass es für sämtliche Vorgänge in deinem Körper Energie zur Verfügung stellt. Das funktioniert, indem hydrolytische Enzyme eine Phosphatgruppe vom ATP abspalten. Dabei wird Energie frei. Sie braucht dein Körper zum Beispiel, um deine Muskeln zu bewegen oder für Transportvorgänge durch Biomembranen. Hydrolyse des ATP Wie die Hydrolyse und Synthese von ATP genau abläuft und bei welchen lebenswichtigen Stoffwechselvorgängen ATP noch eine Rolle spielt, erklären wir dir in unserem extra Video!
Die grüne Klammer symbolisiert den rechten Teil der Glucopyranose-Polyacetalkette. Es ensteht der gleiche Aldehyd, nur sind die Zwischenprodukte unterschiedlich, je nach der Reihenfolge der Protonierung der unterschiedlichen Acetalsauerstoffatome. Es finden zwei Alkoholabspaltungen statt. Links wird der Ring zuerst gespalten, geöffnet. Rechst wird dabei zuerst der rechte Teil der Kette abgespalten. Eine herausgegriffene Glucopyranose-Einheit, die ein (Voll)acetal ist wird zunächst an jeweils einen der beiden Acetalsauerstoffatomen protoniert. Einmal wird der Ringgliedsauerstoff protoniert. und rechts im Bild wird ein Kettengliedsauerstoffatom protoniert. Es enstehen die protonierten Acetale, das Oxoniumion 1 und das cyclische Oxoniumion 2. Hydrolyse von stärke mit salzsäure. Skizze 1ter Alkoholabspaltungsschritt Nun findet als Folgereaktion die Alkoholabspaltung statt, eine Eliminierungsreaktion(monomolekular), eine E1-Reaktion. Das ist die erste von den beiden Alkoholabspaltungsreaktionen. Links in der Skizze wird der acetalische Ring geöffnet.
Da- nach wurde der Saft filtriert. Nach der Filtration wurde in dem klaren Filtrat die Trockensubstanz refraktometrisch unter Verwendung der Tabellen von ('LELAND und Mitarbeitern (4) be- stimmt. Die Farbe des Filtrates wurde mit Hilfe eines photoelektrischen Kolorimeters Lumetron Modell 401 unter Verwendung eines 420 mp-Filters und einer 2 cm- Kuvette ermittelt und als optische Dichte ausgedriickt. Zur Bestimmung des DE-Wertes wurde eine volume- trische Methode von LANE und EYNON (5) verwendet. Der Dextrosegehalt wurde nach einer modifizierten SICHERT und BmYER-MethOde (6) festgestellt. Hydrolyse von stärke schulversuch. I n bei- 4 D I E S T A R K E Nr. 1 / 1962 den Fallen wurden die Resultate auf den Gehalt an Trockensubstnnz be- zogen. Fiir alle Untersuchungen wurde Maisstlrke der folgenden Zusam- mensetzung verwendet: Wasser 1374 O i o Gesamtprotein. 0, 37 O i 0 Liisliche Proteine o, oo90/o Fett 0, 06810 Asche 0, 12 yo Rohfaser 0, 09 oio Wasserliisliche Anteile 0, 13'i0/, (Samtliche Werte bezogen auf Trolr- kensubstanz).
Gilt dieser optimale pH-Wert als sauer, basisch/alkalisch oder neutral? Warum nimmt die Aktivität ab, wenn der pH-Wert zu niedrig oder zu hoch ist? APPARATUS -Stärke -Amylase Enzym -KH2P04 -Na2HP04 -HCI -Heizung -Becher -Falkenröhre -Spektralphotometer -Iod VORGEHEN 1. 0, 27g KH2P04 Pufferlösung PH 5 wurde mit 20ml 2. 0, 27g KH2P04 PH6 wurde mit 20ml 3. 0. 27g KH2P04 PH7 wurde mit 100ml 4. 282g Na2HPO4 PH8 wurde mit 20ml 5. 282g Na2HP04 PH9 wurde mit 20ml 6. 20g Stärke zubereitet, die ebenfalls mit 50ml kaltem Wasser 7 zubereitet wurde. Um die Amylaseaktivität bei unterschiedlichen PH-Werten zu testen, wurden 5ml Stärke, 5ml Puffer (jeweils PH5, 6, 7, 8, 9) und 1ml Amylase miteinander vermischt. Prof. Blumes Medienangebot: Chemie im und ums Haus. 8. 10min später wurden 0, 5ml der vorbereiteten Probe in 5ml HCI gegeben. 620nm wurden die Ergebnisse am Spektralphotometer gemessen. 10. Zweiter Teil Temperatureffekt, 5ml Stärke, 5ml PH7 Puffer und 1ml Amylase wurden gemischt. vorbereitete Probe wurde in verschiedenen Temperaturen 30, 50, 70 und 90C.
Zunachst wurde die Hydrolyse einer Starkemilch von I6 O B B (28, 1O/, Starkegehalt) bei einer Aziditllt \-on 0, 03 ii untersucht. Die Ergebnissc sind im Konversionsdiagramm cler Abbildung 1 zusammengestellt. In dieser Abbildung zcigt die obcre Kurvc die h d e r u n g des DE-Wertes in Abhlngigkcit von der Zeit, clic mittlere, gestrichelte Kurve zeigt die Bnderung des Dextrosegehaltes und die untere Kurvc gibt den Verlauf der Farbentwicklung im ncutralisicr- ten, filtrierten Saft wieder. Bis zur Erreiehung eines Maxi- mums stellt nian cine rasche Zu- nahme des DE-Wertes und des Dex- trosegehaltes fest, danach wircl bci 154 "C der DE-Wert konstant bzw. sinkt bei 160" C leicht ab. Die hIaxi- malwerte fur den DE-Wert sind bci beiden angewendeten Temperatur- interrallen von 89. 5' auf 154C untl von 90, 5" auf 160 "C praktisch die gleichen. Nach Erreichen des Maxi- mums kann ein merkliches Absinken des Dextrosegehaltes festgestellt wer- den. Dieser Effekt ist der oben be- reits erwahnten Reversionsreaktion der Dextrose zuzuschreiben, die, wie zu erwarten, bei 160" C starkcr aus- gepragt ist als bei 154" C. Der h6chste Dextrobegehalt betrug 85, 5O/, bei 154" C und 85, 0/, bei 160" c. Die Farbstoffzunahme erfolgt in dem links vom Maximum des DE- Wertes liegenden Gebiet langsamer und wird danach schndler.