Йод-крахмальный тест
Метод определения наличия полисахаридов
Йод-крахмальный тест
Схематическое изображение ионов I 3 − , встроенных в спираль амилозы.
КлассификацияКолориметрический метод
АналитыКрахмал
Бутылка раствора йода, используемая на яблоках для определения правильного времени сбора урожая. На диаграмме показан уровень остаточного крахмала.
Разрезанная поверхность яблока, окрашенная йодом, указывает на уровень крахмала 4–5.

Тест на йод-крахмал — это химическая реакция, которая используется для проверки наличия крахмала или йода . Сочетание крахмала и йода имеет интенсивный сине-черный цвет. [1] [2] Взаимодействие между крахмалом и трийодид- анионом ( I−
3) является основой йодометрии .

История и принципы

Тест с йодом и крахмалом был впервые описан в 1814 году Жан-Жаком Коленом и Анри-Франсуа Готье де Клобри [3] и независимо Фридрихом Штромейером в том же году. [4] [5]

В 1937 году канадско-американский биохимик Чарльз С. Хейнс подробно исследовал действие амилаз на крахмал и изменения в окраске йодом во время деградации крахмала и предложил спиральную цепочечную конформацию для молекулы крахмала, предполагая, что фрагменты с более чем одним полным витком спирали могут быть необходимы для окраски йодом. [6]

Карл Фрейденберг и др. в 1939 году, основываясь на спиральной модели Хейнса, предположили, что спиральная конформация амилозы создает гидрофобную полость, выстланную группами CH, которая притягивает молекулы йода и приводит к сдвигу спектра поглощения йода, объясняя характерный синий цвет комплекса. [7]

Эта модель была впоследствии подтверждена Робертом Э. Рандлом и его коллегами примерно в 1943 году, которые использовали рентгеновскую дифракцию и оптические исследования для получения экспериментальных доказательств линейного расположения молекул йода внутри амилозной спирали. [8]

Исследования середины 20-го века начали подчеркивать важность аниона иодида (в отличие от нейтральных молекул) в образовании комплексов, особенно в водных растворах. Исследования Мукерджи и Бхаттачарьи показали в 1946 году, что изменение концентрации иодида калия влияет на соотношение I- к I2 в комплексе. Тома и Френч в 1960 году еще больше подчеркнули необходимость иодида для образования комплексов в водных средах. [8]

К 1980-м годам наличие полииодидных цепей в амилозной спирали стало общепризнанным. [8] Однако точный состав/структура этих цепей, включая баланс между молекулярным йодом и различными анионами йодида, продолжает обсуждаться и исследоваться, и в статье 2022 года предполагается, что они могут чередоваться. [9]

Трииодид-анион мгновенно дает интенсивный сине-черный цвет при контакте с крахмалом. Интенсивность цвета уменьшается с повышением температуры и в присутствии смешивающихся с водой органических растворителей, таких как этанол. Тест не может быть проведен при очень низком pH из-за гидролиза крахмала в этих условиях. [10] Считается, что смесь йода и йодида соединяется с крахмалом, образуя бесконечный полииодидный гомополимер . Это было обосновано с помощью рентгеновской кристаллографии монокристалла и сравнительной спектроскопии Рамана . [11]

Крахмал как индикатор

Крахмал часто используется в химии в качестве индикатора для окислительно-восстановительных титрований , где присутствует трийодид. [1] Крахмал образует очень темный сине-черный комплекс с трийодидом. Однако комплекс не образуется, если присутствует только йод или только йодид (I − ). Цвет комплекса крахмала настолько глубокий, что его можно обнаружить визуально, когда концентрация йода составляет всего 20 мкМ при 20 °C. [12] Во время титрования йода концентрированные растворы йода должны реагировать с некоторым титрантом, часто тиосульфатом , чтобы удалить большую часть йода перед добавлением крахмала. Это связано с нерастворимостью комплекса крахмала и трийодида, что может помешать некоторой части йода реагировать с титрантом. Ближе к конечной точке добавляют крахмал и возобновляют процесс титрования с учетом количества тиосульфата, добавленного до добавления крахмала.

Изменение цвета можно использовать для обнаружения влаги или пота, как в тесте Минора или тесте с крахмалом и йодом.

Чашка с крахмальным агаром, заполненная йодом. Вокруг B. subtilis присутствует голограмма.

Крахмал также полезен для обнаружения фермента амилазы , который расщепляет крахмал на сахара. Многие бактерии, такие как Bacillus subtilis, могут вырабатывать такой фермент, чтобы помочь ученым идентифицировать неизвестные бактериальные образцы — тест на крахмал-йод является одним из многих тестов, необходимых для точной идентификации бактерии. [13] Положительный тест для бактерий, которые обладают способностью гидролизовать крахмал (способны вырабатывать амилазу), — это наличие желтой зоны вокруг колонии при добавлении йода для обнаружения крахмала. [14]

Медицинское применение

Хотя тест на крахмал-йод в основном используется в лаборатории, недавние оценки показали потенциал для клинического использования, например, для подтверждения диагноза синдрома Хорнера . Больницы с ограниченной технической доступностью могут использовать этот диагностический инструмент, поскольку он требует ресурсов, которые могут быть легко доступны. Для проведения эксперимента кожа пациента сначала высушивается 70% спиртом; затем добавляется раствор йода. После того, как кожа полностью высохнет еще раз, ее посыпают крахмальным материалом. Вызывание условий потоотделения приведет к тому, что кожа станет темно-синей. Затем врачи могут поставить диагноз, если тест покажет потоотделение разной интенсивности на левой и правой стороне тела. [15]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Cochran, Beverly; Lunday, Deborah; Miskevich, Frank (2008). «Кинетический анализ амилазы с использованием количественных реагентов Бенедикта и йодкрахмала». Журнал химического образования . 85 (3): 401. Bibcode : 2008JChEd..85..401C. doi : 10.1021/ed085p401.
  2. ^ Найман, Барнет (1937). «Сохранение индикатора крахмала». Журнал химического образования . 14 (3): 138. Bibcode : 1937JChEd..14..138N. doi : 10.1021/ed014p138.1.
  3. ^ Колин, Джей-Джей; Готье де Клоби, HF (1814 г.). «Mémoire sur les Combinaisons de l'Iode avec les Substances Végétales et Animales». Анналы де Шими . 90 : 87–100 .
  4. ^ Стромейер, Ф. (1815). «Ein sehr empfindliches Reagens für Jodine, aufgefunden in der Stärke (Amidon)» [Очень чувствительный реагент на йод, обнаруженный в крахмале (амидоне)]. Аннален дер Физик . 49 ( 1–2 ): 146–153 . Бибкод : 1815АнП....49..146С. дои : 10.1002/andp.18150490108.
  5. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ^ Hanes, Charles S. (июль 1937 г.). «Действие амилаз в отношении структуры крахмала и его метаболизма в растении. Части Iv–Vii». New Phytologist . 36 (3): 189– 239. doi :10.1111/j.1469-8137.1937.tb06913.x. ISSN  0028-646X.
  7. ^ Фрейденберг, Карл; Шааф, Эрнст; Дамперт, Гертруда; Плетц, Теодор (1 декабря 1939). «Neue Ansichten über die Stärke». Naturwissenschaften (на немецком языке). 27 (51): 850–853 . doi : 10.1007/BF01489430. ISSN  1432-1904.
  8. ^ abc Rendleman, Jacob A (2003-02-01). "Реакция крахмала с парами йода. Определение содержания иодид-ионов в комплексах крахмал–йод". Carbohydrate Polymers . 51 (2): 191– 202. doi :10.1016/S0144-8617(02)00053-X. ISSN  0144-8617.
  9. ^ Pesek, Szilárd; Lehene, Maria; Brânzanic, Adrian MV; Silaghi-Dumitrescu, Radu (январь 2022 г.). «О происхождении синего цвета в супрамолекулярном комплексе йода/йодида/крахмала». Molecules . 27 (24): 8974. doi : 10.3390/molecules27248974 . ISSN  1420-3049. PMC 9784209 . PMID  36558106. 
  10. ^ "Йодный тест на крахмал". Brilliant Biology Student Master Biology Labs . Получено 2015-12-01 .
  11. ^ Мадху, Шери; Эванс, Хейден А.; Доан-Нгуен, Вики VT; Лабрам, Джон Г.; Ву, Гуан; Чабиник, Майкл Л.; Сешадри, Рам; Вудл, Фред (4 июля 2016 г.). «Бесконечные полииодидные цепи в комплексе пирролоперилен-йод: взгляд на комплексы крахмал–йод и перилен–йод». Angewandte Chemie International Edition . 55 (28): 8032– 8035. doi : 10.1002/anie.201601585 . PMID  27239781.
  12. ^ Бертран, Гэри. «Реакция йодных часов». Миссурийский университет науки и технологий. Архивировано из оригинала 2019-05-04 . Получено 2019-05-18 .
  13. ^ Tortora, Gerard J.; Funke, Berdell R.; Case, Christine L. (2019). Микробиология: введение (тринадцатое изд.). Бостон: Pearson. ISBN 978-0134605180.
  14. ^ Ханкин, Лестер; Анагнотакис, С.Л. (1975). «Использование твердых сред для обнаружения продукции ферментов грибами». Mycologia . 67 (3): 597– 607. doi :10.2307/3758395. ISSN  0027-5514. JSTOR  3758395.
  15. ^ Рибейро, Луис; Роша, Ракель; Мартинс, Жуан; Монтейро, Ана (сентябрь 2020 г.). «Крайхал-йодный тест: инструмент диагностики синдрома Горнера». Отчеты о случаях BMJ . 13 (9): e238541. doi : 10.1136/bcr-2020-238541. ISSN  1757-790X. ПМЦ 7484882 . ПМИД  32913069. 

Дальнейшее чтение

  • Учебник количественного химического анализа Фогеля, 5-е издание.
  • Как крахмал указывает на йод? Общая химия онлайн
  • Тест на йод в Braukaiser
  • Titrations.info: Потенциометрическое титрование — Растворы, используемые в йодометрическом титровании
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Iodine–starch_test&oldid=1245279448"