5 zkumavek, stojánek na zkumavky, kapátka, zátky, vodní lázeň (velká kádinka, trojnožka, azbestová síťka, kahan, sirky)

roztok Pancreolanu, roztok škrobu, Lugolův roztok, mléko, voda, fenolftalein, roztok Na₂CO₃, Fehlingovo činidlo (Fehlingovo činidlo I – roztok CuSO₄∙5H₂O; Fehlingovo činidlo II – vinan sodno-draselný (Seignettova sůl), NaOH)

Připravte si 4 zkumavky – do dvou zkumavek nalijte 5 ml roztoku škrobu a přidejte pár kapek Lugolova roztoku. Zkumavkami zatřepejte. Do první z těchto dvou zkumavek přilijte 2 ml roztoku Pancreolanu. Zkumavky poté vložte do vodní lázně vytemperované cca na 37 °C.
Do zbylých dvou zkumavek nalijte 3 ml mléka a 3 ml vody. Přidejte pár kapek fenolftaleinu a 1 ml uhličitanu sodného. Zkumavky protřepejte. Do první z těchto dvou zkumavek přidejte 2 ml roztoku Pancreolanu. Následně obě zkumavky vložte také do vodní lázně o teplotě cca 37 °C.
Po odbarvení zkumavky s roztokem škrobu a Lugolovým roztokem odeberte ze zkumavky 2 ml roztoku a přeneste je do nové zkumavky. K tomuto roztoku přidejte 2 ml Fehlingova činidla. Zkumavku vložte do vodní lázně.
Po přidání Lugolova roztoku k roztoku škrobu vzniká modré zbarvení v obou zkumavkách. V první zkumavce s přidaným roztokem Pancreolanu dochází na vodní lázni k odbarvení modrého roztoku. Ve zkumavce s odbarveným roztokem a Fehlingovým činidlem ponořené do vodní lázně lze pozorovat vznik oranžové sraženiny.
Roztok mléka s fenolftaleinem a roztokem uhličitanu sodného má fialové zbarvení, postupně na vodní lázni dochází k odbarvování roztoku v případě zkumavky s přidaným roztokem Pancreolanu.

PANCREOLAN forte je lék na podporu trávení, obsahuje pankreatické enzymy s amylolytickou, lipolytickou i proteolytickou účinností. Tento lék je možné využít k demonstraci trávení v lidském organismu – konkrétně v tenkém střevě (duodenu). V tenkém střevě dochází k dokončení trávení – pomocí enzymů v pankreatické šťávě, která je produkována slinivkou břišní (pancreas), dochází k hydrolýze sacharidů, lipidů a proteinů účinkem amylas, lipas a trypsinu. Sacharidy se hydrolyzují na monosacharidy, hydrolýzou lipidů vznikají vyšší mastné kyseliny a glycerol, proteiny se štěpí na jednotlivé aminokyseliny. Tyto enzymy nejlépe fungují při teplotě lidského těla – cca 37 °C, proto zkumavky ponořujeme do vodní lázně o této teplotě.
Škrob je polysacharid složený z glukosových podjednotek. Škrob poskytuje s Lugolovým roztokem charakteristické modré až modrofialové zbarvení, které pozorujeme na začátku pokusu v obou dvou zkumavkách.
Rozšiřující vysvětlení: Škrob je složen ze dvou částí – α-amylosy a amylopektinu. α-Amylosa poskytuje s jodem intenzivně modré zbarvení. Jod totiž proniká do vnitřní dutiny šroubovice a tvoří nevazebné interakce s vodíky hydroxylových skupin uvnitř šroubovice.
Účinkem enzymu α-amylasy, který je obsažen v Pancreolanu, dochází k hydrolýze škrobu na kratší úseky – dextriny, disacharid maltosu, monosacharid glukosu. Dochází ke štěpení α-glykosidické vazby mezi glukosovými podjednotkami. Pokud dojde k hydrolýze škrobu, Lugolův roztok nemá co indikovat, a proto dochází k odbarvení modrofialového roztoku v první zkumavce s přidaným roztokem Pancreolanu. Druhá zkumavka sloužila jako srovnávací, proto její obsah zůstává modrofialový. Hydrolýzou vzniklé produkty – maltosu i glukosu dokážeme pomocí Fehlingova činidla. Maltosa i glukosa patří mezi redukující sacharidy – v prostředí Fehlingova činidla dochází k oxidaci daného sacharidu a k redukci Cu²⁺ na oxid měďný (oranžová sraženina).

Glukosa obsahuje aldehydovou skupinu, tudíž dochází k oxidaci aldehydové skupiny na karboxylovou skupinu – vzniká kyselina glukonová. Maltosa (sladový cukr) patří mezi disacharidy a je složená ze 2 molekul glukosy. Systematický název α-maltosy zní α-D-glukopyranosyl-(1→4)-α-D-glukopyranosa. Maltosa obsahuje α-glykosidickou vazbu mezi 1. uhlíkem první molekuly glukosy a 4. uhlíkem druhé molekuly glukosy. Na druhé molekule glukosy je tedy volná hydroxylová skupina na 1. uhlíku – tzv. poloacetalový hydroxyl. Na tomto uhlíku může tedy docházet k oxidaci, tudíž laktosa patří mezi redukující sacharidy.
Mléko obsahuje 5 % laktosy (mléčný cukr), 4 % bílkovin, 5 % tuku a 88 % vody. Z bílkovin má největší zastoupení (80 %) kasein, který patří mezi fosfoproteiny. Dále jsou z bílkovin v mléce obsaženy syrovátkové bílkoviny (laktalbumin, laktoglobulin, sérový albumin). Obsah tuku v mléce klesá od plnotučného (min. 3,5 %), přes polotučné (min 1,5 %) k odstředěnému (0,5 %).
V případě tuků se po chemické stránce jedná o triacylglyceroly (dříve nazývané triglyceridy) – tedy estery glycerolu s vyššími mastnými kyselinami (karboxylové kyseliny s dlouhým uhlíkatým řetězcem), které mohou být nasycené (obsahují pouze jednoduché vazby) nebo nenasycené (obsahují dvojné vazby s konfigurací Z (cis)).
Zbarvení ve zkumavkách s mlékem, uhličitanem sodným a fenolftaleinem bylo růžovofialové – fenolftalein indikoval svým charakteristickým zbarvením přítomnost zásady (v tomto případě uhličitanu sodného).
Enzym lipasa hydrolyzuje tuky (v našem v případě v mléce) na glycerol a příslušné vyšší mastné kyseliny. Vyšší mastné kyseliny reagují s uhličitanem sodným, který je přítomný ve zkumavce, za vzniku solí vyšších mastných kyselin, oxidu uhličitého a vody (případně rovnici lze také zapsat jako vznik hydrogenuhličitanového aniontu a hydroxoniového kationtu) – probíhá neutralizace. V tomto případě zreaguje zásada (uhličitan sodný), jejíž přítomnost indikuje fenolftalein, a proto dochází k odbarvení fialového roztoku v první zkumavce s přidaným roztokem Pancreolanu – fenolftalein nemá již co indikovat.

Pomocí roztoku Pancreolanu jsme demonstrovali účinky enzymů (α-amylasy, lipasy) obsažených v pankreatické šťávě na základní složky potravy – sacharidy a lipidy. V obou dvou případech dochází k hydrolýze složitějších látek (škrob, tuk v mléce) na jednodušší látky (dextriny, maltosa či až glukosa v případě škrobu, glycerol a vyšší mastné kyseliny v případě tuků v mléce).

sacharidy (škrob – trávení), lipidy (trávení), enzymy (α-amylasy, lipasy), metabolismy (trávení sacharidů a lipidů v duodenu)

demonstrační i laboratorní

PLACEHOLDER PRO BEZPEČNOST

Pancreolan – léčivo obsahuje trávicí enzymy

Lugolův roztok:

Jod – nebezpečný, může způsobit podráždění dýchacích cest, dráždí kůži, způsobuje vážné podráždění očí, způsobuje , škození orgánů při prodloužené nebo opakované expozici, zdraví škodlivý při požití, při styku s kůží nebo při vdechování, vysoce toxický pro vodní organismy.

dle GHS:    dle staršího značení:

Jodid draselný – nebezpečný, způsobuje poškození gastro-intestinálního systému (orálně), štítné žlázy při prodloužené nebo opakované expozici.

dle GHS:      dle staršího značení:  

 

 

Fenolftalein – nebezpečný, podezření na genetické poškození, podezření na poškození reprodukční schopnosti, může vyvolat rakovinu.

dle GHS:      dle staršího značení:  

Uhličitan sodný – nebezpečný, způsobuje vážné podráždění očí.

dle GHS:     dle staršího značení: 

Fehling I – roztok síranu měďnatého (skalice modrá) – nebezpečný, zdraví škodlivý při požití, dráždí kůži, způsobuje vážné poškození očí, vysoce toxický pro vodní organismy.

dle GHS:     dle staršího značení:

Fehling II :

vínan draselno-sodný – není nebezpečný.

hydroxid sodný – nebezpečný, způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí.

dle GHS:      dle staršího značení:  

dodržujte bezpečnostní opatření, nepotřísnit se Lugolovým roztokem a Fehlingovým činidlem – obsahuje NaOH (žíravý)

příprava – 15 minut (příprava roztoku Pancreolanu), vlastní provedení – 15 minut

– Pancreolan je běžně dostupný v lékárnách bez předpisu, krabička s 30 tabletami stojí cca 80 Kč
– příprava roztoku Pancreolanu: tabletu vložte do 10 ml vody, nechte chvíli rozpouštět, a poté seškrábněte vrstvu obalu, tabletu znovu vložte do 10 ml vody a nechte rozpouštět, poté opět seškrábněte další vrstvu – tabletu dejte opět do 10 ml vody a rozdrťte ji, následně ji rozpusťte ve vodě, vzniká roztok zelené barvy
– příprava roztoku je zdlouhavá – trvá cca 15 minut
– roztok Pancreolanu zapáchá
– pro demonstrační experiment je vhodné si roztok Pancreolanu připravit předem a ukázat pouze působení roztoku Pancreolanu na sacharidy a lipidy
– odbarvení modrého roztoku v případě roztoku škrobu trvá cca 10 až 15 minut a v některých případech odbarvení není úplné – hydrolýzu lze prokázat právě přidáním Fehlingova činidla, tento důkaz je pozitivní (trvá ovšem delší dobu – cca 10 minut – než dojde ke vzniku žlutooranžové sraženiny)
– odbarvení roztoku mléka s fenolftaleinem a roztokem Na₂CO₃ je rychlejší než v případě škrobu, trvá do 10 minut
– pokus velmi názorný – z praktického života

http://www.youtube.com/watch?v=P-otQ0L-vxI (old.studiumchemie.cz, Trávení sacharidů a lipidů pomocí Pancreolanu, video se zvukem)