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[고찰A+유기화학실험] 알코올의 합성(Ethanol by fermentation)

유기화학실험REPORT학과 : 식품영양학과학번 :이름 :제출일 : 2017년 12월1. 실험제목 : 알코올의 합성(Ethanol by fermentation)2. 실험날짜 : 2017년3. 실험목적 : 당의 발효에 의해 에탄올이 합성되는 원리를 이해하고, 에탄올발효과정을 보면서 변화를 관찰한다.4. 실험원리발효발효란 미생물이 자신이 가지고 있는 효소를 이용해 유기물을 분해시키는 과정을 뜻하는데, 좁게는 당질이 미생물에 의해 무산소적으로 분해하는 현상을 말한다. 이 현상은 예로부터 알코올음료, 빵 그 밖의 소위 양조제품 제조에 이용해 왔다. 발효의 형식은 미생물의 종류나 환경에 따라 다양한데 전형적인 것으로 효모의 알코올발효, 글리세롤발효, 젖산균의 젖산발효, 헤테로젖산발효, 메탄세균의 메탄발효, 대장균 등에서 볼 수 있는 혼합유기산발효가 있다.사람은 탄수화물과 같은 유기물을 섭취하면 산소호흡을 통해 유기물을 이산화탄소와 물로 분해하고 에너지를 얻는다. 그렇지만 무산소호흡을 하는 생물들은 유기물을 완전히 분해시키지 못하고 다른 종류의 유기물을 만들어내기도 한다. 또 발생하는 에너지의 양도 적다. 발효과정에서 역시 유기물이 분해되어 또 다른 유기물이 만들어지고 적은 양의 에너지를 생성하게 된다.예를 들어, 포도당을 담은 그릇에 효모를 넣고 뚜껑을 닫으면 미생물인 효모가 효소를 이용해 유기물인 포도당을 분해한다. 이때 뚜껑이 덮여 있기 때문에 산소를 통한 호흡이 불가능하며 무산소호흡이 이루어진다. 효모는 포도당을 완전히 분해시키지 못하고 에탄올을 만든다. 이러한 발효를 알코올발효라고 하며 알코올발효를 이용하여 막걸리나 맥주와 같은 술을 만들 수 있다.젖산균을 무산소상태에서 포도당과 반응시키면 젖산을 만들어내는데, 이러한 발효를 젖산발효라 한다. 요구르트나 치즈, 김치 등이 젖산발효에 의해 만들어지는 음식이다. 젖산발효는 음식을 만드는 과정뿐 아니라 우리 몸 속에서도 일어나는 경우가 있다. 무리하게 달리기를 하고 나면 숨이 차 헐떡이게 된다. 달리는 동안 소모되는 에너지의 양이 산소호흡을 통해 얻어지는 에너지의 양보다 크면 궁여지책으로 모자라는 만큼을 무산소호흡을 통해 얻어야 한다. 그리고 이때 우리 몸속에서 일어나는 무산소호흡이 바로 젖산발효인 것이다. 젖산발효가 일어나면 젖산이 만들어지는데 이는 우리 몸에 피로를 느끼게 하는 물질이다.발효에 의한 에탄올 합성알코올발효는 주정발효라고도 한다. 즉, 미생물에 의한 탄수화물의 무효소적 분해의 일종으로, 당 또는 다당류에서 최종적으로 에탄올과 이산화탄소를 생성한다. 그 반응식은 다음과 같다.이러한 작용을 갖는 미생물로서 가장 잘 알려져 있는 것은 효모이며, 글루코스(포도당)·프럭토스(과당)·마노스·말토스(맥아당)·슈크로스(설탕)를 발효시킬 수 있다. 알코올발효는 미생물(특히 곰팡이)이나 고등식물에서 볼 수 있으나, 대부분의 동물조직에서는 알코올발효가 일어나지 않고, 탄수화물은 산소가 없는 상태에서 분해되어 젖산을 생성한다.효모에 의한 알코올발효의 한계 온도는 최고 37℃, 최저 0℃ 부근이지만 30℃ 부근이 최적온도이다. 최적 pH는 비교적 낮아 4.0 부근이다. 그러나 존재하는 산의 종류에 따라서 최적 pH는 달라진다. 당의 농도를 어느 정도까지 증가시키면 발효는 왕성하지만 8~12%까지는 심한 변화가 없고 그 이상 더 높아져서 20% 이상이 되면 삼투압 때문에 저해된다. 효모에 의한 알코올발효는 보통 다음과 같은 화학반응으로 나타나지만 실제에는 그와 같은 단순한 반응이 아니며 대단히 복잡한 반응계에 의하여 이루어진다. 정상적인 알코올발효에 있어서도 이 화학반응식에 따라 알코올만을 생성하는 것이 아니라 부산물로서 미량의 글리세롤, 아세트산, 아세트알데히드 등도 생성된다.에탄올(Ethanol)화학식은 C2H5OH으로 분자량 46.07, 끓는점 78.3℃, 녹는점-114.1℃, 밀도 d20은 0.789이다. 무색투명한 방향성 알코올로 에틸알코올이라고도 한다. 음료에서는 알코올 발효법에 의해, 공업용에서는 에틸렌에 의해 생산한다. 무색투명의 휘발성 액체로 물에 쉽게 녹는다. 술의 주성분으로 음료수로 먹은 에탄올은 위, 소장에서 흡수되고, 체내에서 아세트알데히드를 거쳐 최종적으로 이산화탄소로 산화한다. 혈액 내의 분해되지 않은 에탄올은 중추신경억제작용을 나타내며 다량으로 섭취하면 요에서도 검출된다. 70%인 것은 소독용으로도 사용된다.5. 시약 및 기구①Sucrose일반명은 설탕이라 하며 α-glucose(포도당)와 β-fructose(과당)이 1,2결합한 이당류이다. 분자식은 C12H22O로, 사탕수수, 사탕 무, 당단풍 등의 즙액 중 당의 주성분이다. 묽은 산 또는 invertase에 의해 가수분해되어 포도당과 과당으로 구성된 전화당이 생긴다. 감미의 질, 강도 등이 뛰어나 감미료 평가의 기준물질로 이용되며, 물에 대한 용해성이 높다.②Yeast효모의 어원은 ‘끓는다’는 뜻으로, 효모에 의한 발효 중에 이산화탄소가 생겨 거품이 많이 생기는 것에서 유래한다. 대부분 꽃의 꿀샘이나 과일의 표면과 같은 당농도가 높은 곳에 많이 생육하고 있다. 당을 발효시켜 에탄올과 이산화탄소를 생산하는 능력을 가진 것이 많다. 이 성질은 맥주의 제조나 빵의 발효에 이용되고 있다.③Pasteur's solution (물 850mL, potassium phosphate 2g, calcium phosphate 0.2g, magnesium sulfate 0.2g, ammonium tartrate 10g)파스퇴르액은 진균, 효모균 등의 배양액으로 물 850mL, 인산칼륨 2g, 인산칼슘 0.2g, 황산마그네슘 0.2g, ammonium tartrate 10g을 섞어 제조한다.①Spatula②Erlenmeyer flask(삼각플라스크)③Incubator(배양기)④Liebig condenser(리비히냉각기)⑤Round bottom flask(둥근바닥플라스크)⑥Heating mantle⑦Thermometer(온도계)6. 실험방법1. 설탕 20g, 증류수 350 mL, Pasteur's solution 35 mL, yeast 7.5g을 넣고 섞는다.2. 27℃ incubator에서 발효시키면서 변화를 관찰한다.3. 발효가 끝난 후 맑은 액을 단순증류 한다.7. 실험결과Fermentation막걸리 또는 술빵 비슷한 냄새가나는 액체(에탄올)가 생성되었으며, 삼각플라스크 내의 층이 분리되었다. 그리고 발효되는 동안 발효장치에서 기포(이산화탄소)가 발생하였다.Simple Distillation- 첫 방울 떨어졌을 때의 온도 : 76‘C- 물리적 특성 : 술빵 냄새가나는 연한황토색의 액체에서, 휘발성있는 투명한 액체로 변하였다.Esterification Test알코올 냄새에서, 신 식초향과 섞인 코를 찌르는 바나나향으로 변하였다.8. 고찰설탕, 증류수, Pasteur's solution, 효모를 삼각플라스크에 넣어 장치한 후 incubator에 넣자, 효모에 의해서 설탕이 발효되어 에탄올과 이산화탄소가 생성되었다. 발효장치에서는 이산화탄소 기포가 발생하였고, 삼각플라스크에는 에탄올이 생성되었는데, 에탄올의 생성을 확인하기 위해 단순증류와 에스테르화 실험을 하였다.

자연과학| 2021.01.07| 7페이지| 2,000원| 조회(550)

발효, 에스테르화 반응, Fermentation, 알코올 합성, 알콜합성, 알코올..

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[고찰A+유기화학실험] 크로마토그래피 (식용유지의 지방산 조성 분석, 식용유지의 토코페롤 분석) (chromatography)

유기화학실험REPORT학과 : 식품영양학과학번 :이름 :제출일 : 2017년 12월1. 실험제목 : 크로마토그래피(chromatography) II (식용유지의 지방산 조성 분석, 식용유지의 토코페롤 분석)2. 실험날짜 : 2017년3. 실험목적 : 크로마토그래피의 종류인 GC와 HPLC의 원리를 이해하고, 식용유지의 지방산 조성을 분석하고 토코페롤을 분석 한다.4. 실험원리크로마토그래피크로마토그래피는 다성분 혼합물을 고정상(stationary phase)과 이동상(moving phase)에 분배시켜 분리하는 것으로, 넓은 분야에서 정성 및 정량분석법으로서 중요한 지위를 차지하기도 하고 또한 분리, 정제의 주단으로서도 중요하다.크로마토그래피는 이용된 상에 따라 몇 가지로 분류할 수 있다. 관(column), 얇은막(thin-layer), 종이(paper) 크로마토그래피는 고체와 액체 사이, 추출(extraction)은 액체와 액체 사이, 기체(gas) 크로마토그래피는 기체와 액체사이의 분배에 의한 분리법이다. 기본적인 원리는 혼합물을 이룬 각 성분들이 두상에 분배되는 정도, 즉 각 상에 대한 용해도나 흡착도가 다르다는 사실을 이용한 것이다. 다시 말해, 각 성분들은 제각기 다른 분배계수를 보인다.혼합용질이 이동상에 섞여 고정상을 통과할 때 각각의 용질은 서로 다른 분배 계수 K를 가지며, 이 때 고정상에 대한 분배 계수 K가 큰 용질일수록 고정상에 머무는 시간이 길다. 따라서 분리나 정제하려는 물질이 적당한 용매에 녹아 이동상을 따라 이동할 때, 고정상에 흡착되는 정도의 차이에 의하여 이동성이 달라져서 물질의 분리가 일어난다. 이 현상은 동일한 조건에서 재현성이 있게 된다. 즉, 일정한 온도와 압력하에서 같은 물질이 같은 이동상에서 같은 용매로 전개 시켰을 때, 같은 거리를 이동한다. 이 비례는 항상 일정하고 Rate of Flow(Rf)라고 부른다.Rf는 각 물질마다 특정한 용매조성에서 얼마나 멀리 이동한가를 나타낸다. Rf값이 근접하거나 같으면 이 물질이 동일한 물질임을 알 수 있는 지표이다. Rf는 용질이 이동한 거리를 용매가 이동한 거리로 나눈 값으로 정의한다.Gas Chromatography(GC)와 Liquid Chromatography(LC)의 차이점항 목GCLC시료의 특성시료의 휘발성시료의 용해성(solubility) :solvent와 mobile phase 선정분자량분자량

자연과학| 2021.01.07| 17페이지| 2,000원| 조회(249)

크로마토그래피, Chromatography, 지방산 분석, 식용유지의 지방산 ..

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[고찰A+유기화학실험] 크로마토그래피 - 시금치의 색소 추출과 분리 (Thin-layer & Column chromatography) 평가A+최고예요

유기화학실험REPORT학과 : 식품영양학과학번 :이름 :제출일 : 2017년 12월1. 실험제목 : 크로마토그래피 (Thin-layer & Column chromatography)2. 실험날짜 : 2017년3. 실험목적 : 크로마토그래피를 이용하여 시금치의 색소를 추출하고 분리한다.4. 실험원리크로마토그래피크로마토그래피는 다성분 혼합물을 두 상(phases), 즉 고정상(stationary phase)과 이동상(moving phase)에 분배시켜 분리하는 것으로, 넓은 분야에서 정성 및 정량분석법으로서 중요한 지위를 차지하기도 하고 또한 분리, 정제의 주단으로서도 중요하다.크로마토그래피는 이용된 상에 따라 몇 가지로 분류할 수 있다. 관(column), 얇은막(thin-layer), 종이(paper) 크로마토그래피는 고체와 액체 사이, 추출(extraction)은 액체와 액체 사이, 기체(gas) 크로마토그래피는 기체와 액체사이의 분배에 의한 분리법이다. 이러한 분리방법의 기본적인 원리는 혼합물을 이룬 각 성분들이 두상에 분배되는 정도, 즉 각 상에 대한 용해도나 흡착도가 다르다는 사실을 이용한 것이다. 다시 말해, 각 성분들은 제각기 다른 분배계수를 보인다.크로마토그래피의 원리-분배평형의 원리-무극성 분자 M을 섞이지 않는 두 용매 즉 극성이 큰 용매 A와 극성이 작은 용매 B로 구성된 용액에 넣고 잘 흔들어 준 다음 그대로 방치하면 극성이 큰 용매 A와 무극성 용매 B는 서로 섞이지 않고 층이 분리되는 현상을 보이게 되며 이 때 무극성 M분자 은 극성용매 A보다 무극성 용매 B에 더 많이 녹아 있게 된다.-크로마토그래피의 원리-분배 평형의 원리이다. 분배 평형의 원리는 이동상 (액체 또는 기체) 과 고정상 고체 이 존재하는 크로마토그래피에서도 적용된다. 혼합용질이 이동상에 섞여 고정상을 통과할 때 각각의 용질은 서로 다른 분배 계수 K를 갖게 되고 이 때 고정상에 대한 분배 계수 K가 큰 용질일수록 고정상에 머무는 시간이 길어질 것이다 따라서 분배 계수K 려질 고체 지지제로, 일종의 흡착제이다. 따라서 크로마토그래피에 올려진 물질이 흡착제와 친화력이 큰 물질이라면 이동이 잘 되지 않는다.이동상(Mobile phase)은 크로마토그래피에서 정지상과는 달리 성분들을 자신의 흐름 방향으로 이동시키는 상으로, 고정상에 올려진 물질을 이동시키는 수단이다. 보통 혼합용매를 사용하여 전개제라고도 불린다.분배계수평형 상태에 있는 2개의 혼합되지 않은 상에서 기질농도의 비율이다. 분포율에 의하면 혼합되지 않은 2종의 액체 a, b가 공존하고 여기에 용질이 용해되어 평형에 도달했을 때, 2개의 액체내 농도(ca, cb)의비율은 일정 온도에서는 일정하다. 즉 ca/cb＝K이고, 이때 상수 K를 그 온도에서의 그들 액체와 용질의 조합에 대한 분배계수라고 한다. 단, 일방적으로 분배율이 성립하는 것은 일정한농도를 초과하지 않은 범위 내에 있다. 이 법칙은 액체-액체 사이가 아니고, 기체-액체나 액체-고체간 등 임의의2상 간의물질 구배에서도 성립한다. 칼럼을 사용하는 액체크로마토그래피에서는 이동상m과 고정상 s 간의 분배계수 K＝cs/cm과 용질의 용출용량 Ve 사이에는 Ve＝Vm+KVs의 관계가 성립한다. 다만 Vm, Vs는 각각 칼럼에서의 이동상과 고정상의 체적이다.각각의 용질이 고정상에 대해 서로 다른 분배계수를 갖는 이유 중 하나로는 용질 분자와 고정상 (고체나 고체에 붙어 있는 극성용매)을 이루는 물질 사이에 상호작용 하는 힘이 다르기 때문이라 할 수 있다. 그리고 각각의 용질이 이동상에 대해 서로 다른 용해도(상호작용)를 갖기 때문이며 이동상에 대한 용해도가 큰 용질일수록 고정상에서의 이동속도가 빠르다고 할 수 있다.Rf (전개율)분리나 정제하려는 물질이 적당한 용매에 녹아 이동상을 따라 이동할 때, 고정상에 흡착되는 정도의 차이에 의하여 이동성이 달라져서 물질의 분리가 일어난다. 이 현상은 동일한 조건에서 재현성이 있게 된다. 즉, 일정한 온도와 압력하에서 같은 물질이 같은 이동상에서 같은 용매로 전개 시켰을 때, 같은 거 신속한 분석을 할 수 있도록 한 것이 고속액체크로마토그래피이다. 여과지크로마토그래피는 여과지 그 자체를 고정상으로 하는 것으로 가늘고 긴 여과지의 한쪽 끝 가까이에 시료를 묻혀서 용매를 그 끝에 스며들게 하면, 각 성분은 여과지 위를 각각 독자적인 위치로 이동하기 때문에 그 이동률 즉Rf값을 측정함으로써 그 동정이 가능해진다. 박층크로마토그래피도 거의 같은 방법으로 분석을 하는 것으로, 유리판 위에 얇고 균일하게 펼친 고정상을 쓴다. 이러한 것들은 이동상이 액체인 액체크로마토그래피이다. 한편 가스크로마토그래피는 기체 또는 고온으로 기화시킨 시료를 적당한 충전제로 채운 관 속에 질소나 헬륨과 같은 불활성기체와 같이 흐르게 하여 성분의 분리를 하는 방법으로 충전제에 흡착성 고체를 사용하는 경우와, 일정한 온도로액화되는 물질을 매질로 스며들게 하여 사용하는 경우가 있다. 그밖에 분자의 크기에 의해서 분별하는 겔여과법이나, 분리를목적으로 하는 물질에 특이적 친화력을 갖는 화합물을 고정상에 결합시켜 사용하는 친화크로마토그래피, 소수적 원자단(탄화수소사슬이나 향기로운 방향고리) 등을 친수성 담체에 결합시킨 것을 고정상으로 하여 소수성 상호작용을 이용하여 단백질을 분리하는 방법, 즉 소수성 크로마토그래피가 있다.Thin-layer chromatography (얇은막 크로마토그래피)TLC는 이동상이 액체이며 고정상이 고체인 얇은막 크로마토그래피의 일종이며, 액체에 혼합물을 녹여 이동시키면 Silica gel이나 Alumina 같은 고정상에 흡착되는 정도가 각 성분마다 다르기 때문에 분리가 되는 미량물질 분석법이다.이 방법은 전개시간이 짧고, 고온에서 전개가 용이하며 그리고 확인시약의 적용범위가 매우 넓은 특징이 있으며, 컬럼 크로마토그래피의 예비실험으로 이용된다. 특히, 실리카겔로 만든 막표면은 실란올기를 가지고 있어서 극성화합물과 수소결합을 하게되어 아미노산, 당류 등 분리에 적합하고, 알루미나의 표면에는 실란올기와 산소원자가 분포되어 있어서 약한 극성을 가진 화합물 분 속에 충진된 물질은 알루미나와 실리카겔같은 활성화된 고체이며, 전개용매를 계속 부어줌으로서 고체상의 선택적인 흡착력에 의해 각 성분들은 다른 속도로 관속을 내려간다.분리된 성분들이 관 아래쪽으로 용리될 수 있도록 용매를 연속적으로 관에 통과시켜 주어야 한다. 이를 통과한 용매를 각각 다른 용기에 일정량 받아 모은다. 색이 있는 경우는 직접 관찰할 수 있으므로 분리가 용이하나 대부분 유기화합물은 색이 없으므로 자외선을 쬐어주어 나타나는 형광으로 띠를 관찰할 수가 있다. 각각 받은 용리액의 용매를 증발시킨 후 표준물질과 비교하여 확인한다.알루미나는 일반적으로 사용되는 흡착제중 하나인데 중성, 염기성 그리고 산으로 처리한 3가지 형태가 있으며, 산과 염기에 분리능력이 좋은 것은 염기성과 산성 알루미나이며, 산성 염기성의 조건에서 민감한 화합물에 대하여는 중성 알루미나가 사용된다.분리효과를 높이기 위해서 고체 흡착제는 일정한 입자의 크기와 입자내에서 두 상사이에 용질의 평형을 촉진시키는 성질인 활성자리가 많은 것이어야 한다. 또 흡착정도는 흡착되는 물질에 의해서도 좌우된다. 즉 화합물의흡착력은 화합물이 갖고 있는 작용기에 따라 영향이 있다.시금치 색소(chlorophyll a, chlorophyll b, xanthophyll, β-carotene, 등)음식으로 먹는 시금치에는 푸른색을 띠는 chlorophyll a, b가 있으며, 붉은색인 α-, β- carotene이 들어 있다. 이외에 노란색을 나타내는 xanthophyll도 있다.크로마토그래피로 분석했을 때, 각 색소마다 전개율이 다르다. 카로틴은 약 0.95이고 크산토필은 0.85, 엽록소a는 약 0.36이고 엽록소b는 약 0.21이다. 따라서 전개는 카로틴 > 크산토필 > 엽록소a > 엽록소b 순이다.이렇게 여러 가지 색의 색소가 존재하는데 시금치가 평소에 녹색으로 보이는 이유는, 시금치에 녹색 색소가 다른 색소보다 많기 때문이다.5. 시약 및 기구시료spinach powder(시금치분말)시약 및 기구-시약사용되고 촉매의 운반체로 쓰이기도 한다.④MethanolCH3OH의 시성식을 갖는 가장 간단한 알코올로 메틸알코올이라고도 한다. 유기합성재료, 용제, 세척제, 연료, 에탄올의 변성용으로 쓰인다. 녹는점 -97.8℃, 끓는점 64.7℃, 비중 0.79이다. 가볍고 무색의 가연성이 있는 유독한 액체이다.⑤Acetone가장 간단한 케톤으로 향기가 있는 무색의 액체이다. 일상 생활에 많이 사용되나 폭발의 위험이 있다.화학식 CH3COCH3으로 물에 잘 녹으며, 유기용매로서 다른 유기물질과도 잘 섞인다.⑥Petroleum ether끓는점은 30~70℃이다. 휘발하기 쉬운 석유유분, 즉 펜테인 C5H12, 헥세인 C6H14으로 이루어지며, 용제나 얼룩을 뺄 때 쓰인다.⑦hexane화학식 C6H14로, 메테인계 탄화수소이다. 헥세인 이성질체는 반응성이 매우 약하고 무극성이기 때문에 유기화학반응에서 활성 용제로 자주 사용된다.-기구-①TLC chamber②TLC plate③capillary tube④Column⑤pippet⑥pippet pump⑦spatula 등6. 실험방법얇은 막 크로마토그래피 (Thin layer chromatography)1. 시금치 분말 0.5g에 petroleum ether 5mL, acetone 5mL 그리고 methanol 5mL을 더해서 색소를 녹인다.2. 추출액을 모아서 pre-coated TLC plate에 20번 정도 찍는다.3. TLC plate를 전개시킨다. (petroleum ether : acetone = 8 : 2)4. β-carotene을 긁어내어 test tube에 넣고 5mL의 hexane으로 녹인다.5. chlorophyll을 긁어내어 test tube에 넣고 5mL의 acetone으로 녹인다.관 크로마토그래피 (Column chromatography)1. Column에 유리솜 (glass wool)을 넣고 sea sand를 1cm 높이로 채운다.2. Silicagel 30g에 hexane 100mL를 넣어 만든 slurr로틴

자연과학| 2021.01.07| 10페이지| 2,000원| 조회(1,374)

크로마토그래피, Chromatography, TLC, 분배계수, 박층크로마토그래..

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[고찰A+유기화학실험] 용매에 의한 추출 (Caffeine 추출)

유기화학실험REPORT학과 : 식품영양학과학번 :이름 :제출일 : 2017년 12월1. 실험제목 : 용매에 의한 추출 (Caffeine 추출)2. 실험날짜 : 2017년3. 실험목적 : 화합물의 분리와 정제에 사용되는 추출법을 이용해서 녹차잎로부터 카페인을 추출한다.4. 실험원리- 식품성분의 용매에 의한 추출최근에는 식품에서 필요한 성분만 추출하여, 그 성분을 이용한 다양한 제품들이 만들어지고 있다. 바다미역에서 추출한 후코이단(fucoidan)으로 항암식품을, 구기자, 감잎, 감귤류피, 쑥, 칡, 콩나물, 미나리등을 포함하는 13가지 천연 식물체에서 추출한 물질로 숙취해소용 식품을 만드는 등 식품의 특정 물질을 추출하여 만든 상품들이 주목을 받고 있다.일반적으로 물질들은 여러 용매에서 용해도가 서로 다른 경우가 많다. 이런 특징을 이용하여 식품의 필요한 성분들을 혼합물로부터 분리할 수 있다. 용매에 용해하지 않는 용액을 첨가하여 잘 혼합한 후 방치하면, 층이 분리되어 첨가한 용매층에 목적물질이 이동된다. 이 층을 분별하여 용매를 증류시켜 제거하면 식품에서 특정한 기능을 하는 물질을 분리 해 낼 수 있다.- 차의 주요 성분차의 화학 성분은 품종, 토양, 계절, 찻잎 따는 시기, 제조방법, 우려내는 방법 등 여러 가지 요인에 의해 성분 함량 조성 비율이 달라진다. 주요 성분으로는 카테킨, 카페인, 단백질, 유리아미노산, 전분, 섬유소, 펙틴, 엽록소, 플라보놀, 안토시안 등의 색소성분, 그리고 지질, 수지류, 정유, 비타민, 무기질 등이 있다.탄닌(Tannin)은 14~18% 정도 함유되어있으며, 분자량이 500~3000 정도의 페놀성 물질들의 집합을 말한다. 여러 종류의 카테킨으로 구성되며 각각의 성분들이 잘 조화되어 독특한 맛을 낸다. 차량의 색깔과 향기와 맛을 크게 좌우하는 주요성분으로, 광합성에 의해 형성되므로 일조량이 많으면 함량이 많아진다.탄닌은 뜨거운 물에 잘 녹아서 뜨거운 물로 추출하고, CaCO3를 가해주면 carboxyl기의 산성과 반응하여 침징이다. 또 차의 카페인류는 커피에는 함유하지 않은 카테킨, 테아닌, 비타민C 등과 분자화합물을 이루고 있다. 카페인은 염기성의 차용액에서 CH2Cl2로 추출된다. 이 때 gallic acid나 탄닌의 칼슘염은 CH2Cl2에 녹지 않으므로 수용액층에 남는다.유리아미노산 함량은 1~3%이고, 그 중에서도 테아닌(Theanine)은 총 아미노산의 40~60%를 차지하여 아미노산 중 함량이 가장 많다. 단 감칠맛을 내는 차 특유의 맛 성분으로 그 함량은 차의 품질을 결정하는 중요 요인이 된다. 테아닌은 녹차에만 존재하며, 카페인과 결합하여 체내흡수를 방해하고 녹차의 카페인은 흡수율이 적어 커피와 같은 음료에서 발생하는 부작용이 거의 없다. 테아닌은 일광을 많이 받으면 카테킨류(탄닌성분)로 대사 전환 된다. 따라서 찻잎의 수확시기가 빠를수록, 총 아미노산의 함량과 테아닌의 함유비율이 높고 카테킨이 적어 감칠맛이 뛰어나며 떫은맛이 약하다.차의 갈색은 주로 flavoid 색소와 chlorophyll의 색이다. chlorophyll은 Ch2Cl2에 조금 녹지만 그 이외의 차 성분은 녹지 않기 때문에 염기성 차의 CH2Cl2 추출액은 거의 순수한 카페인으로 되어 있다.차의 맛은 쓰고 떫은 맛의 카테킨, 쓴맛의 카페인, 감칠맛의 유리 아미노산류, 단맛의 당류, 향기의 정유 성분 및 펙틴 등 고분자 화합물의 상호작용 및 물성이 관여하여 조화된 특유의 향미를 나타낸다.- 카페인카페인이 인체에 미치는 영향은 개인의 신체 크기와 카페인에 대한 내성 정도에 따라 다르지만 적당량을 섭취했을 경우 일반적으로 중추신경계와 신진대사를 자극하여 피로를 줄이고 정신을 각성시켜 일시적으로 졸음을 막아주는 효과가 있으며 이뇨작용을 촉진시키는 역할도 한다. 보통 카페인은 흡수한 뒤 1시간 이내에 효과를 나타내며, 서너 시간이 지나면 효과가 사라진다. 또한 상습적으로 복용할 경우 내성이 생겨 효과가 약해진다.오늘날 카페인은 기호식품 및 치료약품으로 널리 소비되고 있다. 연간 소비되는 카페인 양은 세계적도로 쓰이고 있다. 각성제는 피로를 덜어주고 정신을 각성시켜주므로 야간운전자나 수험생이 많이 이용한다. 카페인은 조산된 신생아의 수면 중 무호흡증와 불규칙적인 심장박동을 치료하는 용도로 활용되며 편두통이나 심장병 등에도 쓰인다. 또한 약제 이외에 금·팔라듐·비스무트 등의 분석시약으로도 사용된다.- 카페인의 특성카페인의 화학식은 C8H10N4O2이며 분자량 194.19이다. 냄새가 없으며 쓴맛이 나고, 녹는점이 238‘C로 높기 때문에 상온에서 흰색 고체상태이다. 녹는점보다 낮은 178’C에서 승화하기 시작한다. 밀도는 1.23g/cm3이고 물에는 잘 녹지 않지만, 온도를 올리면 용해도는 크게 늘어난다. 1그램의 카페인을 녹이려면 상온에서는 물의 양이 46ml가 필요하지만, 80‘C에서는 5.5ml, 그리고 끓는 물이라면 1.5ml로도 충분하다.- 차 속에 들어 있는 카페인의 양녹차의 카페인 함량은 커피콩에 비해 높은 편이지만 차를 우릴 때 낮은 온도로 우리기 때문에 찻잎 중의 카페인 성분이 60∼70% 정도만 우러나온다. 차와 커피 한 잔의 카페인 함유량을 비교할 경우 차는 대개 27㎎ 정도인데 비해 커피는 66㎎으로 녹차보다 월등히 많다. 또한, 녹차는 카페인이 함유되어 있어도 체내에 흡수되는 양이 매우 적고, 오히려 콜레스테롤을 감소시켜 고혈압이나 심장병을 예방하는 효과를 나타낸다. 계절별로 볼 때는 여름철에 재배한 녹차의 카페인 함량이 많다.5. 시약 및 기구[식품재료] 차(녹차)[시약](물리적, 화학적 특징과 카페인 추출 중 각 시약의 역할)-calcium carbonate(탄산칼슘)화학식 CaCO3 로 자연계에 존재하는 염 중에서 가장 많다. 그 형태도 여러 가지이며, 대리석 ·석회석 ·조개껍질 ·달걀껍질 ·산호 등으로서 존재한다. 일반적으로 무색의 결정 또는 백색 고체로, 비중 2.93이며, 825 ℃에서 분해한다. 순수한 물에는 용해하지 않으나, 이산화탄소를 함유하는 물에는 용해하여, 중탄산칼슘을 생성하며 녹는다. 또, 탄산칼슘에 산을 작용시키면 en)을 침전시키기 위해서이다. 크산틴은 약산이므로 염기인 CaCO₃와 반응하여 침전하게 되는 것이다.-Dichloromethane(다이클로로메테인)화학식은 CH2Cl2로 디클로로메탄, 염화메틸렌, 이염화메틸렌이라고 하며, 녹는점 -97℃, 끓는점 40℃, 비중d0=1.37이다. 유기화합물의 추출 및 반응용제, 냉매 등에 널리 이용된다. 독성이 강하므로 손에 묻지 않도록 조심한다.상온에서 액체로 존재하며 본 실험에서는 용매로써 쓰인다. 천연물로부터 특정물질을 추출할 때는, 원하는 물질은 잘 녹이고 원하지 않는 물질은 되도록 덜 녹이는 용매를 선택해야 한다. 카페인은 온수로 추출해 내게 되면 카페인외에 극성물질들이 수없이 많이 함유되어 있다. 여기에 카페인에 대해 용해도가 좋은 디클로로메탄으로 다시 한번 추출하면 카페인외의 불순물은 그대로 물에 남아있고 카페인만이 디클로로메탄에 추출되어 나온다.-BenzeneC6H6의 분자식을 갖는 간단한 방향족 탄화수소로, 벤졸(benzole)이라고도 한다. 콜타르를 분별증류하거나 석유로부터 얻는다. 무색의 휘발성 액체이다.카페인은 탄소고리가 있는 알카로이드로 유기용매인 벤젠에 잘 녹는다. 벤젠의 끓는점은 80℃, 녹는점은 6℃이다. 카페인을 추출해 낼 용매로 벤젠을 사용한다. 벤젠은 발암성 물질이고 인체에 유해하므로 흡입하지 않도록 주의한다.-Petroleum ether(석유에테르)끓는점은 30~70℃이다. 휘발하기 쉬운 석유유분이다. 펜테인 C5H12, 헥세인 C6H14으로 이루어지며, 용제이고 얼룩을 뺄 때 쓰인다. 넓은 뜻으로는 벤진 중의 최저 끓는점 제품에 해당한다.이번 실험에서는 벤젠으로 녹인 결정을 다시 결정으로 추출하는 데 쓰인다.-활성탄흡착성이 강하고, 대부분의 구성물질이 탄소질로 된 물질로, 흡착제로 기체나 습기를 흡수시키는데, 또는 탈색제로 사용된다. 목재나 갈탄 등을 염화아연 등의 약품으로 처리, 건조시켜 제조한다. 일반적으로 활성탄은 가루상태나 입자상태로 제조된다.용도는 주로 흡착제로서 기체나 습기를 흡ath, Pipette, spatula 등6. 실험방법 (그림포함)불순물이 포함된 녹차액메틸렌 클로라이드 용액① 500 mL 삼각플라스크에 15 g의 건조된 차잎과 물 150 mL, Calcium carbonate 7.5 g, 소량의 활성탄을 넣는다.② 가끔씩 흔들어 가면서 끓인 다음 (20분) 뜨거운 용액으로 감압여과 한다.③ 용액을 냉각시킨 후 분액 깔대기로 12.5 mL Dichloromethane으로 4번 연속 추출한다.④ Dichloromethane을 증발시켜 결정화 한다.⑤ 조결정을 5 mL의 뜨거운 Benzene으로 녹인다.⑥ 10 mL의 Petroleum ether를 가한다.⑦ 생성된 결정을 여과하고 소량의 Petroleum ether로 씻는다.⑧ 생성물을 건조시키고 수율을 확인한 후 녹는점을 측정한다.7. 실험결과1) Caffeine Content(%)카페인 + 여과지의 무게 : 0.727g- ) 여과지의 무게 : 0.578gㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ∴ 여과된 카페인 무게 : 0.149g· Tea 무게 : 15.012g∴ 카페인 함량(%) ≒ 0.993%2) Caffeine Melting point시점: 230‘C, 종점:242’C3) Caffeine Description카페인 결정은 흰색에 가까운 옅은 연두색이였으며, 냄새는 없었다.얻어진 결정이 납작하게 덩어리지고 뭉쳐 있어서 얇은 판자 모양으로 보였으며, 결정 모양을 관찰하기 어려웠다.8. 고찰이번 실험은 두 시간에 걸쳐 녹차잎으로부터 카페인을 추출하는 실험이었다.이론에 따르면 카페인의 결정은 무색무취의 흰색 바늘모양이다. 우리조의 실험 결과 얻은 카페인의 결정은 옅은 연두색을 띠었으며, 냄새는 없었다. 그리고 결정모양은 정제된 결정들이 납작하게 뭉쳐져서 얇은 판자 모양으로 관찰 되었다. 또한 추출한 카페인의 녹는점을 측정하였는데, 시점이 230‘C이고 종점이 242’C였다. 239‘C일 때 거의 다 녹았지만, packing이 제대로 되지 않아 조그만 덩어리가 242’C에 완전히

자연과학| 2021.01.07| 8페이지| 2,000원| 조회(486)

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[고찰A+유기화학실험] 에스테르화와 비누화

유기화학실험REPORT학과 : 식품영양학과학번 :이름 :제출일 : 2017년 12월1. 실험제목 : 에스테르화와 비누화2. 실험날짜 : 2017년3. 실험목적 : 산과 알코올을 반응시켜 에스테르를 얻는 Esterification과, 그 역반응인 비누를 생성하는 Saponification의 원리를 알고, Unsaturation을 포함한 세가지 반응을 실험을 통해 이해한다.4. 원리에스테르(Ester)에스테르는 수소 결합을 하지 않기 때문에 분자량이 비슷한 카르복시산이나 알코올에 비해 녹는점, 끓는점이 낮다. 또한 카르복시산과 작용기 이성질체의 관계가 있다. 물에 잘 녹지 않고 알코올, 아세톤 등 유기용매에 잘 녹는다.분자량이 작은 카르복시산에스테르는 무색이며 상쾌한 냄새가 나는 휘발성 액체로 물에 약간 녹는다. 독특한 향을 지닌 휘발성 에스테르는 합성 조미료, 향료, 화장품 제조에 쓰이고 일부는 래커·페인트·니스의 용매로 사용되기도 한다. 동식물이 분비한 왁스들은 긴 사슬을 가진 카르복시산과 긴 사슬을 가진 알코올로부터 만들어진 에스테르이고, 지방과 기름은 긴 사슬을 가진 카르복시산과 글리세롤로부터 만들어진 에스테르이다.에스테르의 반응성을 살펴보면 그들의 반응은 매우 작으며 대부분의 중요한 반응으로는 가수분해 반응이 있다.Esterification (에스테르화 반응)산을 촉매로 하여 카르복시산과 알코올을 반응시키면 물과 함께 에스테르가 얻어지는데 이러한 반응을 에스테르화 반응이라고 한다. 에스테르를 합성하는 방법에는 여러 가지가 있으나 유기산과 알코올을 직접 반응시키는 에스테르화 반응은 가장 기본적인 반응으로 그의 반응식은 다음과 같다.에스테르화는 축합반응의 한 종류이다. 축합반응은 큰 분자를 형성하기 위해 두 분자가 결합하면서 동시에 물 분자와 같은 작은 분자가 분리되어 나온다. 이 반응에서 카르복시산의 히드록시기(OH)는 알코올의 알콕시기(R'O)로 치환된다.또한 에스테르는 산할로겐화물(RCOX)이나 산무수물(RCOOCOR')과 알코올을 반응시키거나 카르복시는 방법이 있다. 하지만 실제로 이 방법을 사용할 때는 산 보다는 값이 싼 알코올을 과잉량으로 많이 쓴다.중간체의 입체장애의 크기가 증가하면 에스테르의 생성속도가 감소하고 수득률도 감소하게 된다. 에스테르화는 가역반응이며 장애가 작은 반응물이 유리하기 때문이다. 만약 장애가 큰 에스테르를 제조하려면 카르복시산보다 반응성이 큰 산염화물이나 산무수물과 알코올을 반응시키는 것과 같이 다른 합성경로를 사용하는 것이 좋다.비누여러 개의 탄소 원자들이 사슬 모양으로 연결된 탄화수소는 무극성의 특성을 가지고 있어서 물에 잘 녹지 않기 때문에 소수성 분자라고 한다. 그러나 소수성의 탄화수소 끝에 결합된 카복실기는 물 분자와 잘 섞이는 친수성을 나타낸다. 이처럼 소수성과 친수성의 특성을 가진 원자단을 모두 가지고 있는 분자를 이용하면 무극성으로 물에 잘 녹지 않는 기름과 같은 유기 물질을 물에 녹일 수 있다. 이런 특성을 가진 물질을 “계면 활성제” 또는 유화제라고 부르며, 비누는 대표적인 계면활성제이다.지방이나 기름을 센 염기와 반응시키면 아래의 반응과 같이 카복실기가 떨어져 나오면서 지방산의 염과 함께 글리세롤이 생성되는데, 이때 생성된 지방산의 알칼리염이 비누이다.비누의 제조에 사용되는 지방이나 기름은 동물성으로는 돼지와 소기름이며, 식물성으로는 cocout, 야쟈(palm) 및 olive이다. 카복실산의 탄화수소 사슬의 길이나 이중결합의 수는 생성된 비누의 성질을 결정한다. 예를 들어 사슬이 긴 포화 유기산의 염이 많을수록 더 딱딱하고 물에 잘 녹지 않는 비누가 된다. 따라서 사슬의 길이는 용해도에 영향을 준다.소기름은 비누제조에 쓰이는 가장 흔한 지방산이 원료이다. 소비계를 수증기로 녹이면 소기름층이 위로 떠오른다. 비누제조업자는 보통 이 소기름을 coconut oil과 섞어 이 혼합물을 비누화한다. 이렇게 하여 만든 비누는 주로 소기름에서 나온 palmitic, stearic 및 oleic acid와 coconut기름에서 나온 lauric과 myristic acid 존재 하에서 에스테르의 가수분해(비누화 반응)는 지방과 기름으로부터 비누를 제조하는 데 이용되며, 또한 에스테르를 정량적으로 측정하는 데 사용한다.유지의 비누화 값지방 1g 을 비누화 시키는데 필요한 수산화칼륨의(Potassium Hydroxide) 양을 비누화 값(saponification value)이라고 한다. 따라서 유지의 지방산의 알킬기가 작을수록 비누화 값은 커진다. 또 같은 탄소수의 알킬기일 때는 이중결합이 많을수록 비누화 값도 크게 된다. 에스터값, 산화값 등과 함께 쓰이며 지방산의 성질, 비누화되지 않는 물질의 양을 추정하는 데 쓰인다.? 많이 넣었을 때 - 반응이 끝난후 남은 가성소다는 비누를 사용할 때 피부를 상하게 한다.? 적게 넣었을 때 - 만들어진 비누에 지방이 남아 물러지고, 산패되어 불쾌한 냄새가 나게 된다.염석효과염석효과는 친수성 콜로이드 상태의 용액에 전해질을 가하여 서로 엉키게 만드는 것이 염석효과이다.예를 들면 두부를 만들 때 콩물을 끓이게 되는데, 이 상태가 친수성 콜로이드 상태이다. 이 상태의 두부입자들은 두부입자의 주변을 물들이 둘러싸고 있다. 그러나 여기에 다량의 전해질(간수)를 가해주게 되면 두부입자들이 서로 엉키게 되어 우리가 알고 있는 두부가 만들어 지게 되는 것이다. 이것을 염석이라고 부른다.비누를 만들 때도 염석 효과가 사용되어지는데, 용액 중에서 만들어진 비누를 분리하기 위해 염화나트륨과 같은 용액에 넣어준다. 전해질은 물속에서 모두 해리하기 때문에 전해질의 이온보다 극성이 작은 비누 분자들은 서로 엉키게 된다.Unsaturation (불포화 화합물의 할로겐 첨가반응)할로겐 원소는 주기율표의 17족에 속하는 비금속 원소로 대표적으로 플루오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I) 등이 있다. 할로겐은 상온에서 이원자 분자 상태로 존재하며, 전자 1개를 얻고 환원되어 (-1)가의 음이온이 되기 쉽다. 또한 상온에서 특유의 색깔을 띠는데 원자 번호가 증가할수록 색깔이 진하다.할로겐분자는 물에는 잘 녹 뷰틸알코올이라고도 한다. 화학식 C4H9OH. 분자량 74.12이며 4종의 이성질체가 있다. 이번실험에 사용되는 것은 노말뷰탄올로, n-뷰탄올이라고도 한다. 퓨젤유 속에 존재하며, 특유한 냄새가 나는 무색의 액체이다. 녹는점 －89.5℃, 끓는점 117.5℃이다. 30℃의 물에는 7.08부피%가 녹지만 완전히 섞이지는 않으며, 유기용매와는 임의의 비율로 섞인다.②acetic acid아세트산으로 화학식은 CH3COOH이며, 초산이라고 부르기도 한다. 자극성의 취기와 신맛을 갖는 무색 투명의 액체로, 수분이 적은 것은 빙초산이라고 부른다. 무수초산은 17℃에서 결정되고, 물, 에탄올, glycerin과 임의의 비율로 혼화된다. 진한 초산은 피부를 강하게 자극하므로 주의해야 한다.③sulphuric acid황산의 화학식은 H2SO4으로 무기산의 일종이며, 물을 제외하고 가장 많이 제조되는 강산성의 화합물이다. 무색, 무취의 끈끈한 비휘발성 액체이며, 공업적으로 백금이나 오산화바나듐 촉매를 이용해 만든다. 금과 백금을 제외한 거의 모든 금속을 녹이며, 흡습성이 강해 반응하지 않는 물질의 수분을 빼앗는 용도로 사용할 수 있다.< Saponification >①oiloil은 점성과 가연성이 있고 물에 용해되지 않는다. 실온에서 액체상태의 것을 기름, 고체상태의 것을 지방이라 한다.종류에는 콩기름 ·참기름 같은 식물성 기름인 식용유와, 돼지기름 ·쇠기름 같은 동물성 지방인 식용지방이 있다. 한편 야자유 ·팜핵유 ·카카오기름과 같이 식물성이면서 고체상태의 지방도 있다. 카놀라유, 홍화씨유, 해바라기씨유 등은 대표적인 불포화지방 함량이 많은 기름이고, 야자유, 팜유, 소고기지방은 대표적으로 포화지방 함량이 많은 기름이다.②Isopropanol화학식 (CH3)2CHOH인 프로판올의 이성질체로, 지방족 포화알코올이며 아이소프로필알코올, 2-프로판올이라고도 한다. 독특한 냄새가 나는 무색의 휘발성 액체로 인화성이 있으며, 녹는점 －89.5℃, 끓는점 82.4℃, 비중 0.7864는 화학식 CCl4. 클로로폼과 비슷한 특유의 냄새가 나는 무색의 액체이다. 분자량 153.82, 녹는점 －22.86℃, 끓는점 76.679℃, 비중 1.542이다. 메테인의 수소원자 4개를 염소로 치환한 화합물로서 정사면체 구조이며, 독성이 강하여 간장, 신장에 손상을 주고 오존층 파괴물질로 알려져 있다. 유지류 용제나 분석시약, 소화제, 훈증제, 살충제 등에 사용한다. 에탄올에서 석유에 이르는 많은 유기용매와 임의의 비율로 섞인다.사염화탄소는 유기용매와 잘 혼합되어 주로 유지류 용제로 사용되고 브롬도 잘 녹인다. 따라서 오일과 브롬을 이용하는 Unsaturation실험의 용매로 적절하다.②Br2브롬은 할로겐족 원소의 하나로, 보통 2원자분자의 형태(Br2)로 존재한다. 상온에서 액체로 있는 유일한 비금속 원소로 불쾌한 자극성 냄새가 있으며, 적갈색으로 무겁다.할로겐족은 비금속원소 중에서 가장 반응성이 높은 족으로서, 쉽게 전자를 잃고 음이온이 된다. 브롬이외의 중요 할로겐족 원소(플루오르, 염소, 요오드)와 비교하면 브롬의 반응성은 세번째에 속하지만, 다른 원자와 비교했을 때는 상당하다. 할로겐족은 수소와 결합해서 산이 되고, 은이온과 반응하여 침전을 형성한다. 이 때 반응하는 원소마다 색이 다르기 때문에 색을 통해서 반응한 할로겐을 구분할 수 있다. 브롬수(적갈색)에 불포화 화합물을 통하면 적갈색이 무색으로 변한다.기구①Erlenmeyer flask(삼각 플라스크)②Buchner funnel(뷰흐너 깔때기)③Suction flask(감압 플라스크)④sand bath: 100℃ 이상으로 가열할 때 사용하는 기구로 모래를 이용하여 중탕할 때 사용한다. 한꺼번에 많은 기구를 가열할 수 있고 기구의 밑면이 고르게 가열된다는 장점이 있지만 과열되지 않도록 주의해야한다.⑤test tube(시험관): 간단한 화학반응에 주로 사용되는 기다란 원통형의 실험기구로, 실험조건을 달리해가며 여러 번 실험해야 하는 경우에 그 사용이 편리하다.6. 실험방법< Esterificat

자연과학| 2021.01.07| 10페이지| 2,000원| 조회(410)

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