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설탕의 당화공정

Ⅰ. 목적- 효소 및 수소이온, 온도가 전환속도에 미치는 영향에 대해서 알아본다.Ⅱ. 이론① invert sugar화학반응의 반응속도는 온도, 농도 등의 영향을 받는데, 일정 온도하에서의 반응속도는 반응물 농도의 시간당 변화를 측정하여 해석함으로써 반응차수 및 반응속도 상수를 구하며, 이에는 몇가지 방법이 있다. 만약 반응속도가 반응물 농도의 1승에 비례하면 이 반응을 1차반응이라고 한다.반응물 A의 농도를 CA라고 놓으면, 1차반응에서는 다음의 관계가 성립한다.여기서 비례상수 k를 속도상수(rate constant)라고 한다. 위 식을 적분하고, 초기조건 C0을 대입하여 정리하면C/C0는 농도비이므로 농도에 비례하는 다른 양으로 치환할 수 있다. 반응물의 t=0에 있어서의 몰수를 a라 놓고, t시간후에 x몰만 반응하여 (a-x)몰로 되었다면설탕의 전화반응은 많은 가수분해와 같이 수소이온이 촉매작용을 한다. 좀더 성능이 좋은 촉매는 효모, 곰팡이, 꿀로부터의 전화효소로 약산성인 전범위에서 현저한 전화속도를 보여준다. (pH 3-7, pH 5 범위에서 최적효과)sucrose는 수소이온을 촉매로 가수분해하여 다음과 같이 포도당(glucose)과 과당(fructose)로 전화한다.sucrose glucose fructose(+66.5。) (+52.3。) (-92.3。) ( )내의 수치는 비선광도.이 반응의 반응속도는 다음 식으로 표시된다.여기서는 각각 설탕, 수소이온 및 물의 농도이다. 물을 다량으로 사용하였다면, 반응하는 동안 물의 농도는 일정하다고 생각할 수 있으며, 따라서 촉매농도 CH+ 도 이 반응에 있어서 변화가 없다고 생각되므로 ,결국 설탕의 전화반응속도는 다음과 같이 표시할 수 있다.설탕의 가수분해반응에서 반응물, 생성물 모두 선광성을 가지며, 그리고 선광도는 대략 농도에 비례한다. 또 용액의 선광도는 조성에 대해 가성성이 성립하므로 반응 개시후의 시간인 0, t, ∞에서의 선광도를 각각 `라고 놓으면 위 식들로부터 다음의 관계가 유도된다.만일 회전각이 측정될 때 생성물의 각종 이성체들이 평형농도값을 갖는다면 sucrose 의 원농도는 초기와 최종회전각의 차에 비례하고, 시간 t에서 주어진 용액의 남아있는 sucrose의 농도는 시간 t에서의 회전각과 최종우회전각의 차에 비례한다.선광각을 θ[도], 시료의 농도 C[g/cm2], 광로의 길이 l[dm]라 하면 비선광도 α는 다음과 같이 정의된다.[α]는 온도와 투과파의 파장에 따라 변화하므로 가령 20℃ 에 있어서의 Na-D선에 의한 측정치는 [α]20D 으로 기록한다.[반응 속도 상수의 온도 의존성을 나타내는 아레니우스 식]또는상이한 온도에서 계산한 속도 상수의 대수인 ln k를 측정한 절대온도의 역수인 1/T 에 대해 도시하면, 그 직선의 기울기와 기체상수 R 값으로부터 반응의 활성화에너지 E와 또 y축의 절편으로부터 빈도인자 A를 구할 수 있다. 아레니우스의 식은 넓은 온도범위에서는 잘 맞지 않는다. E의 값은 그 측정한 온도범위를 표기하는 것이 좋다.일반적으로 촉매로는 수소이온이 사용되지만 더 효과적인 촉매로는 효소 인버타제가 있다. 이 인버타제는 이스트, 곰팡이나 꿀에서 추출되며 적당한 산성조건에서 반전 속도를 크게 증가시킨다. 촉매는 반응 속도를 증가시키거나 최종생성물의 양을 변화시키지는 않음을 유의해야 한다.반응의 최종 조건은 설탕이 D-포도당과 D-과당으로 완전히 반전되는 것이다. 포도당에는 광학 활성도가 서로 다른 두 개의 이성질체인 D-포도당만이 선택적으로 만들어진다. 이 때 고려해야 할 점이 있는데 바로 생성물의 편광 회전 현상이다. 따라서 두 번째로 일어나는 반전 과정을 반응속도 해석에 포함시키거나 혹은 적당한 분석 과정을 거쳐 편광 회전 현상의 영향을 제거시켜야만 한다.편광계마이크로 피펫피펫팁비커피펫시험관스포이드셀시약 (설탕, HCI, 증류수, 효소 촉매제, 포도당)Ⅲ. 실험 기구 및 시약Ⅳ. 실험방법- 설탕의 농도에 따른 변화① 설탕을 2%, 4%, 8% 로 용액을 제조한다.② 각각의 설탕용액과 1N-HCl 용액을 상온에서 15분 동안 흔들어 섞어준다.③ 섞은 혼합물의 20㎕과 효소 3ml을 항온조에서(37℃) 15분 동안 흔들어 섞어준다.④ 이렇게 만든 혼합용액을 셀에 각각 넣는다.⑤ 편광계를 사용하여 흡광도(A)를 측정한다.- HCl의 농도에 따른 변화① HCl의 농도를 0.1N, 1N, 2N, 3N, 4N로 제조한다.② 설탕용액 2%에 각각의 HCl을 상온에서 15분 동안 흔들어 섞어준다.③ 섞은 혼합물의 20㎕과 효소 3ml을 항온조에서(37℃) 15분 동안 흔들어 섞어준다.④ 이렇게 만든 혼합용액을 셀에 각각 넣는다.

공학/기술| 2007.03.13| 6페이지| 1,000원| 조회(818)

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