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

Varování! 

Všechny znázorněné pokusy smí provádět pouze osoby s odborným vzděláním chemického zaměření a to pouze při dodržení všech bezpečnostních pravidel a postupů a v prostorách k tomu určených. Předem je vždy nutné se důkladně seznámit s vlastnostmi jednotlivých chemických látek prostřednictvím příslušných bezpečnostních listů, s jejich nebezpečnými vlastnostmi a pokyny pro bezpečné zacházení, skladování i likvidaci. Videa mají sloužit především jako ilustrace vlastností látek, nikoliv jako návod k provedení pokusu. Jakékoliv napodobování činností na videu je pouze na vlastní nebezpečí. Poskytoval této webové stránky ani její distributoři nenesou žádnou odpovědnost za případnou újmu na zdraví či majetku, zejména pak za újmu vzniklou napodobováním v aplikaci znázorněných pokusů.

Uživatel webové stránky www.studiumchemie.cz stvrzuje, že si varování řádně přečetl a jeho obsahu porozuměl.

 

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)