Pentru a stabili compoziția calitativă a multor produse alimentare, se folosește reacția xantoproteică pentru proteine. Prezența aminoacizilor aromatici în compus va da o schimbare pozitivă a culorii probei de testat.
Ce este proteina
Se mai numește și proteină, care este un material de construcție pentru un organism viu. Proteinele mențin volumul muscular, refac structurile țesuturilor lezate și moarte ale diferitelor organe, fie că este vorba de păr, piele sau ligamente. Cu participarea lor, sunt produse globule roșii, funcționarea normală a multor hormoni și celule ale sistemului imunitar este reglată.
Aceasta este o moleculă complexă, care este o polipeptidă cu o masă mai mare de 6103 d altoni. Structura proteinei este formată din reziduuri de aminoacizi în cantități mari, legate printr-o legătură peptidică.
Structura proteinelor
O trăsătură distinctivă a acestor substanțe în comparație cu peptidele cu greutate moleculară mică este structura lor spațială tridimensională dezvoltată, susținută de influențe din diferitegradul de atracție. Proteinele au o structură pe patru niveluri. Fiecare dintre ele are propriile caracteristici.
Organizarea primară a moleculelor lor se bazează pe secvența de aminoacizi, a cărei structură este recunoscută prin reacția xantoproteică la proteină. O astfel de structură este o legătură peptidică care se repetă periodic -HN-CH-CO-, iar radicalii catenei laterale din acizii aminocarboxilici sunt partea selectivă. Ei sunt cei care determină proprietățile substanței ca întreg în viitor.
Structura primară a proteinei este considerată suficient de puternică, acest lucru se datorează prezenței interacțiunilor covalente puternice în legăturile peptidice. Formarea nivelurilor ulterioare are loc în funcție de semnele stabilite în stadiul inițial.
Formarea unei structuri secundare este posibilă datorită răsucirii secvenței de aminoacizi într-o spirală, în care se stabilesc legături de hidrogen între spire.
Nivelul terțiar de organizare al unei molecule se formează atunci când o parte a helixului este suprapusă altor fragmente odată cu apariția între ele a tot felul de legături, cu un compus de hidrogen, disulfură, covalent sau ionic. Rezultatul sunt asociații sub formă de globule.
Dispunerea spațială a structurilor terțiare cu formarea de legături chimice între ele duce la formarea formei finale a moleculei sau a nivelului cuaternar.
Aminoacizi
Determină proprietățile chimice ale proteinelor. Există aproximativ 20 de aminoacizi principali,incluse în compoziția polipeptidelor în secvențe diferite. Aceasta include și acizii aminocarboxilici rari sub formă de hidroxiprolină și hidroxilizină, care sunt derivați ai peptidelor bazice.
Ca semn al reacției xantoproteice de recunoaștere a proteinelor, prezența aminoacizilor individuali dă o schimbare a culorii reactivilor, ceea ce sugerează prezența unor structuri specifice în compoziția lor.
După cum sa dovedit, toți sunt acizi carboxilici, în care atomul de hidrogen a fost înlocuit cu o grupare amino.
Un exemplu de structură a unei molecule este formula structurală a glicinei (HNH− HCH− COOH) ca cel mai simplu aminoacid.
În acest caz, unul dintre hidrogenii CH2- de carbon poate fi înlocuit cu un radical mai lung, incluzând un ciclu benzenic, grupări amino, sulfo, carboxi.
Ce înseamnă reacția xantoproteină
Se folosesc diferite metode pentru analiza calitativă a proteinelor. Acestea includ reacții:
- biuret cu culoare violet;
- ninhidrina pentru a forma o soluție albastru-violet;
- formaldehidă cu colorare roșie;
- Folie cu sedimentare gri-negru.
La efectuarea fiecărei metode se demonstrează prezența proteinelor și prezența unei anumite grupe funcționale în molecula acestora.
Există o reacție xantoproteică la proteine. Se mai numește și testul Mulder. Se referă la reacțiile de culoare asupra proteinelor, încare sunt aminoacizi aromatici și heterociclici.
O caracteristică a unui astfel de test este procesul de nitrare a reziduurilor de aminoacizi ciclici cu acid azotic, în special, adăugarea unei grupări nitro la inelul benzenic.
Rezultatul acestui proces este formarea unui compus nitro, care precipită. Acesta este semnul principal al unei reacții xantoproteice.
Ce aminoacizi sunt determinați
Nu toți acizii aminocarboxilici pot fi detectați folosind acest test. Caracteristica principală a reacției xantoproteice de recunoaștere a proteinelor este prezența unui inel benzenic sau heterociclu în molecula de aminoacizi.
Din acizii proteici aminocarboxilici se izolează doi acizi aromatici, în care există o grupare fenil (în fenilalanină) și un radical hidroxifenil (în tirozină).
Reacția xantoproteină este utilizată pentru determinarea aminoacidului heterociclic triptofan, care are un nucleu indol aromatic. Prezența compușilor de mai sus în proteină dă o schimbare caracteristică a culorii mediului de testare.
Ce reactivi se folosesc
Pentru a desfășura reacția xantoproteină, va trebui să pregătiți o soluție de 1% din ou sau proteine vegetale.
De obicei, folosiți un ou de pui, care este spart pentru a separa și mai mult proteina de gălbenuș. Pentru a obține o soluție, 1% proteine se diluează în de zece ori cantitatea de apă purificată. După dizolvarea proteinei, lichidul rezultat trebuie filtrat prin mai multe straturi de tifon. Această soluție trebuie păstrată într-un loc răcoros.
Puteți efectua reacția cu proteine vegetale. Pentru prepararea soluției se folosește făină de grâu în cantitate de 0,04 kg. Adăugați 0,16 l apă purificată. Ingredientele se amestecă într-un balon, care se pune timp de 24 de ore într-un loc rece, cu o temperatură de aproximativ + 1 ° C. După o zi, soluția se agită, după care se filtrează mai întâi cu vată, apoi cu un filtru de hârtie plisată. Lichidul rezultat este păstrat într-un loc rece. Într-o astfel de soluție, există în principal o fracțiune de albumină.
Pentru a desfășura reacția xantoproteină, acid azotic concentrat este utilizat ca reactiv principal. Reactivi suplimentari sunt o soluție de hidroxid de sodiu 10% sau amoniac, o soluție de gelatină și fenol neconcentrat.
Metodologie
Într-o eprubetă curată adăugați o soluție 1% de proteină din ou sau făină într-o cantitate de 2 ml. Se adaugă aproximativ 9 picături de acid azotic concentrat pentru a împiedica căderea fulgilor. Amestecul rezultat este încălzit, ca urmare, precipitatul devine galben și dispare treptat, iar culoarea lui intră în soluție.
Când lichidul se răcește, aproximativ 9 picături de hidroxid de sodiu concentrat sunt adăugate în eprubeta de-a lungul peretelui, ceea ce reprezintă un exces pentru proces. Reacția mediului devine alcalină. Conținutul tubului devine portocaliu.
Funcții
Din moment ce xantoproteina se numește o reacție calitativă la proteinele subprin acțiunea acidului azotic, apoi testul se efectuează sub hota inclusă. Respectați toate măsurile de siguranță atunci când lucrați cu substanțe caustice concentrate.
În timpul procesului de încălzire, conținutul tubului poate fi evacuat, lucru care trebuie luat în considerare la fixarea acestuia în suport și alegerea unei înclinații.
Luarea de acid azotic concentrat și hidroxid de sodiu trebuie făcută numai cu o pipetă de sticlă și un bec de cauciuc, este interzisă tastarea pe gură.
Reacție comparativă cu fenol
Pentru a ilustra procesul și a confirma prezența grupării fenil, se efectuează un test similar cu hidroxibenzen.
Introduceți 2 ml de fenol diluat într-o eprubetă, apoi treptat, de-a lungul peretelui, adăugați 2 ml de acid azotic concentrat. Soluția este supusă încălzirii, drept urmare devine galbenă. Această reacție este calitativă pentru prezența unui inel benzenic.
Procesul de nitrare a hidroxibenzenului cu acid azotic este însoțit de formarea unui amestec de paranitrofenol și ortonitrofenol într-un raport procentual de 15 la 35.
Comparație cu gelatină
Pentru a demonstra că reacția xantoproteică la o proteină detectează doar aminoacizii cu structură aromatică, se folosesc proteine care nu au o grupare fenolică.
Introduceți soluția de gelatină 1% într-o cantitate de 2 ml într-o eprubetă curată. La acesta se adaugă aproximativ 9 picături de acid azotic concentrat. Amestecul rezultat este încălzit. Soluția nu se îngălbenește, ceea ce dovedește absențaaminoacizi cu structură aromatică. Uneori se observă o ușoară îngălbenire a mediului din cauza prezenței impurităților proteice.
Ecuații chimice
Reacția xantoproteinelor la proteine are loc în două etape. Formula primei etape descrie procesul de nitrare a unei molecule de aminoacid folosind acid azotic concentrat.
Un exemplu este adăugarea unei grupări nitro la tirozină pentru a forma nitrotirozină și dinitrotirozină. În primul caz, un radical NO2-se atașează la ciclul benzenic, iar în al doilea caz doi atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu NO2. Formula chimică a reacției xantoproteice este reprezentată de interacțiunea tirozinei cu acidul azotic pentru a forma o moleculă de nitrotirozină.
Procesul de nitrare este însoțit de trecerea unei culori incolore la un ton galben. Când se efectuează o reacție similară cu proteine care conțin reziduuri de aminoacizi de triptofan sau fenilalanină, culoarea soluției se schimbă și ea.
În a doua etapă, produșii de nitrare ai moleculei de tirozină, în special nitrotirozina, interacționează cu hidroxidul de amoniu sau de sodiu. Rezultatul este sare de sodiu sau de amoniu, de culoare galben-portocalie. Această reacție este asociată cu capacitatea moleculei de nitrotirozină de a trece în forma chinoidă. Mai târziu, din acesta se formează o sare de acid nitronic, care are un sistem chinonic de legături duble conjugate.
Așa se încheie reacția xantoproteinelor la proteine. Ecuația a douaetapa este prezentată mai sus.
Rezultate
În timpul analizei lichidelor conținute în trei eprubete, fenolul diluat servește ca soluție de referință. Substanțele cu un inel benzenic dau o reacție calitativă cu acidul azotic. Ca rezultat, culoarea soluției se schimbă.
După cum știți, gelatina include colagen într-o formă hidrolizată. Această proteină nu conține acizi aminocarboxilici aromatici. Când interacționați cu acidul, nu există nicio modificare a culorii mediului.
În a treia eprubetă, se observă o reacție pozitivă a xantoproteinelor la proteine. Concluzia poate fi trasă după cum urmează: toate proteinele cu structură aromatică, fie că este vorba despre o grupare fenil sau un inel indolic, dau o schimbare de culoare soluției. Acest lucru se datorează formării de compuși nitro galbeni.
Efectuarea unei reacții de culoare dovedește prezența unei varietăți de structuri chimice în aminoacizi și proteine. Exemplul de gelatină arată că conține acizi aminocarboxilici care nu au o grupare fenil sau o structură ciclică.
Reacția xantoproteică poate explica îngălbenirea pielii atunci când i se aplică acid azotic puternic. Spuma de lapte va căpăta aceeași culoare atunci când se efectuează o astfel de analiză cu ea.
În practica medicală de laborator, această probă de culoare nu este utilizată pentru a detecta proteinele în urină. Acest lucru se datorează culorii galbene a urinei în sine.
Reacția xantoproteinelor a devenit din ce în ce mai folosită pentru a cuantifica aminoacizi precum triptofanul și tirozina din diferite proteine.
