大学化学实验-糖、脂类、氨基酸和蛋白质的性质

实验二十六糖、脂类、氨基酸和蛋白质的性质【实验目的】1.熟悉单糖、二糖和多糖的性质；2.掌握主要糖类的鉴别；3.掌握油脂的化学性质；4.掌握氨基酸和蛋白质的化学性质及其鉴别方法。【实验原理】单糖均有还原性质，二糖分子中有半缩醛羟基者亦有还原性，所以能还原班乃德试剂等。还原糖与盐酸苯肼生成的糖脎是结晶，难溶于水，糖脎生成的速度和结晶形状以及熔点均因糖的不同而异，因此可利用糖脎的生成鉴别各种糖。糖类在浓硫酸或浓盐酸作用下，能与酚类化合物缩合成有色物质，如与α-萘酚作用产生紫红色，叫做莫利许试验，反应十分复杂，但可利用此法检出糖类。果糖（酮糖）可与间苯二酚的盐酸溶液作用，溶液加热后很快变成鲜红色，称为西里瓦诺夫试验。多糖无还原性，但在酸存在下，加热水解后可产生多个分子的单糖，因而对班乃德试剂也起反应。随淀粉分子的逐步水解，溶液与碘液作用所呈颜色由蓝变紫到红。最后，溶液对碘液不再显色时为水解终点。油脂一般不溶于水，但在胆盐的乳化作用下，油脂微粒能较为稳定地分散在水中形成乳浊液。油脂一般都是甘油与高级脂肪酸所呈的酯，油脂在碱性溶液中能水解成为甘油和高级脂肪酸的盐——肥皂，这一水解称为皂化。油脂皂化所得的甘油溶于水，而肥皂在水中则形成胶体溶液，但加入饱和食盐后，肥皂就被盐析而出，由此可以将甘油与肥皂分开。油脂的皂化液若用无机酸酸化则析出固体高级脂肪酸，若与钙、镁等金属盐类作用，则生成不溶于水的钙肥皂或镁肥皂。肥皂不适用于硬水就是这个原因。油脂的不饱和性可通过溴的四氯化碳溶液来检出，这是由于溴加成到组成油脂的不饱和脂肪酸的双键上而使其褪色。α-氨基酸与茚三酮的水合物在水溶液中加热时，被氧化分解生成比原来α-氨基酸少一个碳原子的醛，并放出一分子二氧化碳和一分子氨，同时茚三酮被还原成仲醇，与所生产的氨生成蓝紫色的化合物。蛋白质是含氮的极其复杂的生物高分子。在酸、碱或酶的作用下，单纯蛋白质发生水解，其最终产物是α-氨基酸。蛋白质中的某些氨基酸的特殊基团可以与某些化学试剂作用呈现出各种颜色反应，这种呈色反应可以作为蛋白质或氨基酸的定性和定量根据。【仪器材料】小试管10支、大试管1支、烧杯（150mL）1个、烧杯（400mL）2个、酒精灯1只，白瓷滴板1块、带有长玻璃管的软木塞1支。【试剂药品】2%葡萄糖、2%果糖、2%麦芽糖、2%蔗糖、2%淀粉、3mol/L硫酸、盐酸苯肼-醋酸钠溶液、10%碳酸钠、碘液、浓硫酸、班乃德试剂、红色石蕊试纸、西里瓦诺夫试剂、棉子油、40%氢氧化钠溶液、乙醇、饱和食盐水、0.1%苯酚溶液、蛋白质溶液、米伦试剂、10%盐酸溶液、10%三氯乙酸溶液、1%甘氨酸、0.2%茚三酮。【实验步骤】（一）糖的化学性质1.糖的还原性：取试管4支，各加入班乃德试剂[1]1mL，再分别加入2%葡萄糖、2%果糖、2%麦芽糖和2%蔗糖[2]的溶液各2滴，在沸水浴中加热2~3min，待溶液自行冷却后观察结果。2.糖脎的生成试管2支，分别加入2%葡萄糖和2%果糖溶液各1mL，再加入新配制的盐酸苯肼-醋酸钠[3]溶液1mL，将2支试管摇匀后，置于沸水浴中加热30min，取出所有的试管，让它们自行冷却（为什么？），此时就有黄色结晶生成[4]。取少量结晶在显微镜下观察糖脎结晶的形状。3.颜色反应（1）莫利许试验：取试管4支，分别加入2%葡萄糖、2%果糖、2%蔗糖、2%淀粉溶液各1mL，然后加入新配制的莫利许试剂（α-萘酚的酒精溶液）2滴，混匀后，将每支试管倾斜，沿管壁徐徐加入浓硫酸0.5~1mL。将试管静置，观察在两液界面间出现紫红色环。数分钟后，若无紫色生成，可在水浴中温热后再进行观察。（2）西里瓦诺夫试验：取试管4支，各加入西里瓦诺夫试剂（间苯二酚的盐酸溶液）1mL，然后在三个试管中分别加入2%葡萄糖、2%果糖和2%蔗糖溶液各5滴，第四支试管留作对照，将4支试管摇匀后，同时放在水浴中加热2min，比较各管出现颜色的顺序。4.蔗糖的水解取试管2支，各加入2%蔗糖溶液1mL，然后于1支试管中加入3mol/L硫酸2滴，将此试管放在沸水浴中加热5~10min，冷却后，加入10%的Na2CO3至溶液呈碱性（红色石蕊试纸变蓝）。将两支试管各加班乃德试剂10滴，并放在沸水浴中加热3~4min，观察两支试管的实验结果。5.淀粉的性质（1）与碘液作用：取1支试管加2%淀粉溶液10滴，加碘液1滴，显何色？将溶液直接在酒精灯上加热，有何现象？再放冷，又有什么变化？（2）水解反应：取试管1支，加2%淀粉溶液2mL，再加入浓硫酸3滴，在水浴中加热煮沸10~15min，加热时，每隔1~2min，用吸管吸出1滴反应液滴在白瓷滴板上，加碘液1滴，观察结果。待反应液与碘液不再显色时，再加热煮沸2~3min，放冷，反应液用10%Na2CO3溶液中和后（用石蕊试纸检验），再加入班乃德试剂5~10滴，将试管放在水浴中煮沸2~3min，观察结果。（二）油脂的皂化取棉子油5滴，置于大试管中，加入乙醇和40%氢氧化钠溶液各3mL，然后在试管口塞上一个带有长玻璃管的软木塞，并将试管放入水浴中加热回流45min。待试管稍冷后将已皂化完全[5]的溶液倒入盛有4mL饱和食盐水的小烧杯中，边到边搅拌，此时有肥皂析出。如肥皂尚未析出，可将溶液冷却即凝结成肥皂。（三）氨基酸的性质在一试管中，加入1%甘氨酸20滴，再加入0.2%茚三酮5滴，摇匀，在废水中加热3~5min，观察溶液颜色有何变化。（四）蛋白质的性质1.茚三酮反应[6]：在1支试管中加入蛋白质溶液10滴，然后加0.2%茚三酮溶液3滴，在沸水浴中加热5~10min，观察溶液颜色变化。2.米伦反应[7]：取2支试管，在1支试管中加入0.1%苯酚溶液3滴，在另一支试管中加入蛋白质溶液3滴，然后在两管中加入米伦试剂（汞或亚汞的硝酸盐和亚硝酸盐）3滴，此时在蛋白质溶液试管中有白色沉淀生成。将两支试管放在沸水中加热，注意两管中的颜色有何变化。【思考题】1.何谓还原糖和非还原糖？2.区别下列化合物：果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉。3.什么是油脂？自然界中的油脂主要含有什么成分？4.写出三种含硫的α-氨基酸的结构式及其名称。【附注】[1]班乃德（Benedict）试剂，简称班氏试剂，是经过改良的斐林试剂。它的主要成分为硫酸铜、柠檬酸钠和和碳酸钠。班氏试剂较斐林试剂稳定，与还原糖的作用极为灵敏。班乃德（Benedict）试剂，简称班氏试剂，是经过改良的斐林试剂。它的主要成分为硫酸铜、柠檬酸钠和和碳酸钠。班氏试剂较斐林试剂稳定，与还原糖的作用极为灵敏。[2]所用蔗糖必须非常纯净，否则如含有还原糖仍可与班乃德试剂反应。[3]苯肼难溶于水，而盐酸苯肼-醋酸钠的混合液可起复分解反应生成苯肼醋酸盐，结果溶解难度增大，有利于苯肼与糖生成糖脎的反应。再者，醋酸钠在此尚可起到缓冲的作用，调节pH=4~6，有利于糖脎的生成，因苯肼可溶于强酸。[4]如果在煮沸过程中溶液浓缩，则溶液将呈现淡红色而无结晶生成，须用水稀释后才生成结晶。[5]试验皂化是否完全，可取1滴反应液置于一小试管中，加4mL热蒸馏水，如无油滴析出，则便是皂化已完全，可停止回流。反之，则需要继续回流，直至棉子油完全皂化为止。[6]蛋白质中α-氨基酸能够与茚三酮的水合物在水溶液中加热时即产生蓝色的化合物。此反应是所有α-氨基酸共有的反应，非常灵敏，即使α-氨基酸的水溶液稀释至1:1500000亦能呈现颜色。[7]米伦试剂是汞或亚汞的硝酸盐和亚硝酸盐，，此外还含有过量的硝酸和少量的亚硝酸。它能与酚类化合物产生颜色反应。因为大多数蛋白质分子中均含有酪氨酸残基，而酪氨酸有酚的结构，因此也能与米伦试剂作用，先生成白色沉淀，加热时变红。