탄수화물의 검정 실험 보고서 (고찰)

 

 

1.   실험 목적

당질의 특성을 이해해 당질을 여러가지 방법으로 분류할 수 있고, 당질의 쓰임을 이해한다.

 

2.   실험 이론

(1)  탄수화물 (carbohydrate)

(2)  단당류

(3)  이당류

(4)  올리고당류(소당류)

(5)  다당류

(6)  Molisch Test

(7)  Benebedict Test

(8)  Barfoed Test

(9)  Seliwanoff Test

 

3.   실험 방법

(1)  Molisch Test

1. 각 시험관에 리보오스, 포도당, 전분, 글리신, 증류수를 2 mL씩 넣는다.

2. Molisch 시약을 200uL 넣고 잘 섞는다.

3. 진한 황산 1 mL을 주의하여 시험관 벽을 따라 서서히 넣는다.

4. 중층된 액체 사이에 형성된 경계면의 발색을 관찰한다.

 

(2)  Benedict Test

1. 7개의 시험관에 Benedict 시약 500uL을 각각 넣는다.

 2. 각 시험관에 포도당, 과당, 젖당, 엿당, 설탕, 전분, 증류수를 200uL씩 넣고 볼텍싱을 한다.

 3. 95℃ 수조에서 정확히 5분간 끓인다.

 4. 실온에서 식힌 후 침전의 유무를 관찰한다

(실험 직전에 Benedict 시약을 A용액과 B용액을 각각 4ml, 1ml 섞어 만든다.)

 

(3)  Barfoed Test

1. 5개의 시험관에 Barfoed 시약을 각각 1mL씩 넣는다.

2. 각각에 포도당, 갈락토오스, 젖당, 엿당, 증류수를 1mL씩 넣고 볼텍싱한다.

3. 95℃ 수조에서 정확히 5분간 끓인다. 그 후 15분 더 끓인다.

4. 실온에서 식힌 후 적갈색 침전을 확인한다.

 

(4)  Seliwanoff Test

1. 5개의 시험관에 Seliwanoff 시약을 각각 1mL씩 넣는다.

 2. 각각에 포도당, 설탕, 과당, 갈락토오스, 증류수를 500ul씩 넣고 볼텍싱한다.

 3. 95℃ 수조에서 정확히 5분간 끓인다.

 4. 색을 관찰한다.

  

4.   고찰

 이번 실험은 탄수화물에 대해 이해하고, 실험을 통해 분류하는 실험이다. 탄수화물은 에너지원의 저장, 핵산의 구성, 세포의 구성성분, 신호전달, 삼투압 조절 등 생명체 내에서 다양하게 사용되는 생체 고분자 물질이다.

Molisch Test는 탄수화물 검정 실험으로 당과 황산이 결합해 5탄당인 furfural 유도체와 6탄당인 hydroxymethyl furfural가 생성된다. 이때 만들어진 5탄당과 6탄당은 α-naphthol과 반응해 보라색 착색물질을 형성한다. 따라서 탄수화물인 포도당, 전분, 리보오스는 반응이 일어나 보라색을 관찰했고, 탄수화물이 아닌 글리신, 증류수는 반응이 일어나지 않아 초록색이 관찰되었다. 처음에 전분은 가라앉아 있어 대부분 초록색이 관찰되었으나 반응을 더 지켜보았더니 가라앉은 전분 경계면에 보라색이 관찰되었다. Molisch Test는 모든 당에 반응을 일으키기 때문에 핵산, 당단백질 등 오직 탄수화물이 아닌 시료에서도 반응이 일어난다. 이 때문에 탄수화물의 존재 여부를 확인하기 좋은 실험이지만, 적은 당에도 반응이 일어나므로 주의가 필요하다.

 Benedict Test는 환원당과 비환원당을 구별하는 실험이다. 베네딕트 시약 안에 있는 황산구리(CuSO4)가 염기성 조건에서 반응해 수산화구리를 형성하고 수산화 구리가 환원당에 의해 환원되어 적색의 산화구리(Cu2O)가 침전된다. Benedict Test 결과 환원당인 포도당, 과당, 젖당, 엿당에서 반응이 일어나 산화구리의 색인 적색이 관찰되었다. 반면에 다당류인 전분, 이당류이지만 1번 탄소의 고리형 구조가 풀리지 않는 설탕과 증류수에서는 반응이 일어나지 않아 수산화 구리의 색인 파란색이 관찰되었다. 베네딕트 실험은 환원성이 있는 시료가 수산화구리와 만나 산화구리로 바꿔 적색을 확인하는 실험으로 범용적인 환원성을 알 수 있는 실험이다.

 Barfoed Test는 Cu2+가 약산성 조건에서 당질에 의해 환원되는 것을 이용해 단당류와 이당류를 구분하는 실험이다. 반응식은 RCHO + 2Cu2+ + 2H2O -> RCOOH + Cu2O+ 4H+으로 가열해 반응을 시킨다. 글루코사이드를 통해 형성된 이당류보다 환원성이 더 큰 단당류가 먼저 이 실험에서 먼저 반응한다. Barfoed Test 결과 단당류인 포도당과 갈락토오스는 진한 남색이 관찰되었고, 이당류인 젖당과 엿당, 증류수는 비교적 연한 파란색이 관찰되었다. Barfoed Test는 이당류도 반응할 수 있어 시간을 맞춰 관찰해야 한다.

Seliwanoff Test는 seliwanoff 반응에서 케토스와 알도스의 반응속도가 다르다는 점을 이용해 케토스와 알도스를 구분한다. 가열을 하면, 케토스는 알도스보다 HCI에 의하여 더 빨리 탈수반응을 일으켜 Hydroxymethyl furfural 또는 유도체가 되고, 이것이 Resorcinol과 반응해 적색을 띤다. Seliwanoff Test 결과 케토스를 가진 설탕과 과당에서 붉은색을 관찰할 수 있었고, 알도스를 가진 포도당과 갈락토오스, 증류수에서는 색이 관찰되지 않았다. 이 실험은 케토스와 알도스 둘 다 반응이 일어나지만, 가열하면 반응속도가 달라진다는 점을 이용한 실험으로 시간을 잘 맞춰 비교실험을 하면, 케토스와 알도스를 가진 당을 효과적으로 분리할 수 있다.

 이번 실험은 탄수화물의 여부, 환원당 및 비환원당 여부, 이당류 및 단당류 여부, 케토스 및 알도스의 여부를 구분하는 실험으로 탄수화물을 구분하는 정량 실험이었다. 특히, 반응을 관찰하기 좋은 Molisch Test, Benedict Test는 각각 탄수화물의 여부, 환원당 및 비환원당의 여부를 뚜렷하게 관찰할 수 있었다. 이 실험을 응용하여 미지의 시료를 분석할 때, 탄수화물의 여부 및 환원당 또는 비환원당의 여부를 뚜렷하게 알 수 있을 것이다. 그 후, Barfoed Test, Seliwanoff Test를 통해 탄수화물의 특징을 찾아가면 될 것이다.

 이 외에도 탄수화물 검정 실험에는 안트론이 황산 중에서 당과 청록색의 착합체를 만드는 반응인 안트론 반응(Anthron-Reaktion), 펠링 용액을 사용해서 알데히드 작용기를 가진 알도스와 케톤 작용기를 가진 케토스 Fehling's test, 케토스가 포함된 당은 알코올, H2SO4 용액, α-naphthol 용액을 가하고 가열하면 자색을 띠는 pinoff 반응 등 여러 방법이 있다. 게다가 탄수화물을 정량 분석할 수 있는 플로로글루시놀 반응, 레조르시놀 반응 등 다양한 방법이 있다.

(실험 결과, 이 실험을 통한 응용 분야 등을 고찰에 추가 서술, 탄수화물의 분류 과정을 이론에 추가 서술)