คาร์โบไฮเดรต
คาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate) คือ สารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุ C H และ O อัตราส่วนโดยอะตอม ของ H : O = 2 :1 เช่น C 3H 6O 3 C 6H 12O 6 (C 6H 10O 5) n โดยมีหมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (-CHO) และหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) หรือหมู่คาร์บอนิล (-CO) และหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) เป็นหมู่ฟังก์ชันประเภทของคาร์โบไฮเดรต
คาร์โบไฮเดรตสามารถแบงตามโครงสร้างออกเปน 3 ประเภท คือ
1. มอนอแซ็กคาไรด (Monosaccharides) หรือน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว มีสูตรทั่วไปเปน C n H2n O n ซึ่งจะมี 2 ประเภทคือ
1. มอนอแซ็กคาไรด (Monosaccharides) หรือน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว มีสูตรทั่วไปเปน C n H2n O n ซึ่งจะมี 2 ประเภทคือ
- น้ำตาลอัลโดส (aldoses) เปนน้ำตาลที่มีหมูคารบอกซาลดีไฮด ( ) เชน กลูโคส กาแลกโตส และไรโบส เปนตน
- น้ำตาลคีโตส (ketoses) เปนน้ำตาลที่มีหมูคารบอนิล ( ) ไ ดแก ฟรุกโตส เปนตน
2. ไดแซ็กคาไรด (Disaccharides) หรือน้ำตาลโมเลกุลคู่ ได้แก่ แลคโตส มอลโตส และซูโครส ซึ่งเกิดจากการรวมตัวของ Monosacharide 2 โมเลกุล โดยกําจัดน้ำออกไป 1 โมเลกุล เชน ซูโครส (C12H22O11) เกิดจากกลูโคสรวมตัวกับฟรุกโตส
n C6H12O6 ---------------> ( C6H10O5 )n + n H 2O
- จากพืช ได้แก่ แปง (Starch) เซลลูโลส (Cellulose) และอะไมโลส (Amylose)
- จากสัตว ได้แก่ ไกลโคเจน (Glycogen)
สมบัติของคาร์โบไฮเดรต
1. มอนอแซ็กคาไรด (Monosaccharides) มีสถานะเป็นของแข็ง ละลายน้ำ มีรสหวาน ทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต์เกิดตะกอนสีแดงอิฐ (Cu 2O)2. ไดแซ็กคาไรด (Disaccharides)มีสถานะเป็นของแข็ง ละลายน้ำ มีรสหวาน สามารถเกิดการไฮโดรลิซิสได้ Monosaccharide 2 โมเลกุล และทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต์เกิดตะกอนสีแดงอิฐ (Cu 2O) ยกเว้นซูโครส
3. พอลีแซ็กคาไรด (Polysaccharides) มี สถานะเป็นของแข็ง ไม่ละลายน้ำ ไม่มีรสหวาน เกิดการไฮโดรลิซิสได้ Monosaccharide ที่เป็นกลูโคสจำนวนมากมาย
การทดสอบคาร์โบไฮเดรต
1. มอนอแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์ ซึ่งเป็น สารอินทรีย์ที่มีหมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (-CHO) เมื่อต้มกับสารละลายเบเนดิกต์ (Cu 2+/ OH -)สารละลายเบเนดิกต์ (Benedict solution) เป็นสารละลายผสมระหว่าง CuSO 4 Na 2CO 3 และโซเดียมซิเตรด เป็น Cu 2+/ OH - มีสีน้ำเงิน2. พอลีแซ็กคาไรด์
2.1 แปง : เติมสารละลายไอโอดีนจะได้ตะกอนสีน้ำเงิน แตไมใหตะกอนสีแดงกับสารละลายเบเนดิกต
2.2 น้ำตาลโมเลกุลใหญ เช่น แปง และสำลี ( เซลลูโลส) เมื่อนำมาเติมสารละลายเบเนดิกซ จะไม่เห็นการเปลี่ยนแปลง แตถาเติมกรดแลวนำมาตมจะเกิดปฎิกริยาไฮโดรลิซิส ซึ่งสามารถเกิดตะกอนสีแดงอิฐกับสารละลายเบเนดิกซได เกร็ดความรู้เพิ่มเติม
เมื่อรับประทานพวกแปงในน้ำลายจะมีเอนไซมอะไมเลส (Amylase) จะเปลี่ยนเปนน้ำตาลที่รางกายนำไปใชไดถามีเหลือจะเก็บสะสมไวที่ตับหรือกลามเนื้อ
การหมัก (Fermentation) คือ กระบวนการเปลี่ยนสารอินทรีย์ในการที่ไม่ใช้ O 2 โดยมีสิ่งมีชีวิต เช่น ยีสต์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ได้สารผลิตภัณฑ์ เช่น แอลกอฮอล์ ดังสมการ
ลิพิด
ลิปิด (Lipid) คือ สารประกอบอินทรีย์ที่ได้จากเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ เป็นสารที่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เป็นโมเลกุลโควาเลนต์ไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน เป็นสารที่ไม่ละลายน้ำ ตัวอย่าง ไขมัน น้ำมัน แว็กซ์ ( wax) สเตอรอยด์ เป็นต้นกรดไขมัน (Fatty acid)
กรดไขมัน เปนกรดที่เกิดในธรรมชาติจากการไฮโดรลิซิสไตรกลีเซอไรด ( เปนปฏิกิริยายอนกลับของปฏิกิริยาเอสเทอริฟเคชัน) กรดไขมันที่พบโดยทั่วไปจะมีจํานวนของคารบอนเปนเลขคู ที่พบมาก คือ 16 หรือ 18 อะตอม และจะ ต่อกันเป็นสายยาวไม่ค่อยพบแตกกิ่งก้านสาขา และขดเป็นวงปิด กรดไขมัน แบงออกเปน 2 ประเภทใหญๆ คือ
1. กรดไขมันอิ่มตัว (saturated fatty acids) หมูแอลคิลจะมีแตพันธะเดี่ยว เชน กรดไมริสติก กรดปาลมิติก กรดสเตียริก
2. กรดไขมันไมอิ่มตัว (unsaturated fatty acids) หมูแอลคิลจะมีแตพันธะคูอยูดวย เชน กรดปาลมิโตเลอิก กรดโอเลอิก กรดลิโนเลอิก กรดลิโนเลนิก
ภาพแสดงความแตกต่างของโครงสร้งระหว่าง กรดไขมันอิ่มตัวกับกรดไขมันไมอิ่มตัว
สบู่ละลายน้ำแตกตัวให้ไอออนบวก และไอออนลบส่วนที่เป็นไอออนลบจะเป็นตัวที่ใช้ชำระล้าง สิ่งต่าง ๆ ทั้งหลายได้ สามารถละลายในตัวทำละลายมีขั้วและไม่มีขั้วได้ เพราะไอออนลบของสบู่ประกอบ ด้วยส่วนประกอบ 2 ส่วนย่อยดังนี้
สบู่ที่ดีควรมีจำนวน C อะตอมในหมู่ R พอเหมาะ เป็นสบู่ที่ละลายน้ำได้ดี แต่ถ้ามีจำนวน C อะตอมมากเกินไปละลายน้ำได้ดี สบู่สามารถใช้ทดสอบความกระด้างของน้ำได้
น้ำกระด้าง : เป็นน้ำที่ประกอบด้วย Fe 2+, Mg 2+ และ Ca 2+ ของ HCO - 3, Cl - และ SO 2- 4
เนื่องจากสบู่จะเกิดตะกอนไอออนในน้ำกระด้างทำให้เกิดการสิ้นเปลืองในการใช้สบู่ จึงได้มี การสังเคราะห์สารอื่นใช้ชำระล้างซักฟอกได้เช่นเดียวกับสบู่ สารสังเคราะห์นั้นก็คือ ผงซักฟอก ซึ่งไม่ ตกตะกอนในน้ำกระด้าง
การละลายน้ำและการชำระล้างของสบู่ เมื่อสบู่ละลายน้ำจะแตกเป็นไอออน ไอออนบวกของโลหะจะถูกน้ำล้อมรอบ เกิดแรงดึงดูดระหว่างไอออนกับน้ำ เรียกว่าไฮเดรตชัน ส่วนไอออนลบของสบู่ประกอบด้วยส่วนที่เป็นคาร์บอกซิเลต (- COO -) เป็นส่วนที่มีขั้ว จะยึดกับน้ำโดยมีโมเลกุลน้ำล้อมรอบ และส่วนที่ไม่มีขั้วเป็นกลุ่มไฮโดรคาร์บอนจะหันเข้าหากัน แล้วจับกันเป็นกลุ่มก้อน เรียกว่า ไมเซลล์ (Micell) ดังภาพ
กรดไขมันส่วนมากมีจำนวน C อะตอม C 12 - C 18 ชนิดที่มีจำนวน C อะตอมน้อยกว่า 12 ได้แก่ กรกบิวทาโนอิก C 3C 7COOH ที่พบในเนย กรดไขมันไม่ละลายน้ำ กรดไขมันจะมีจุดเดือดและจุด หลอมเหลวสูงขึ้นตามจำนวนคาร์บอนอะตอมที่เพิ่มขึ้น และกรดไขมันอิ่มตัวมีจุดเดือดสูงกว่ากรดไขมันไม่อิ่มตัว ที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน
ไขมันและน้ำมัน ไขมันและน้ำมัน (Fat and oil) คือ สารอินทรีย์ประเภทลิปิดชนิดหนึ่ง มีหมู่ฟังก์ชันเหมือนเอสเทอร์ จึงจัดเป็นสารประเภทเอสเทอร์ชนิดหนึ่งที่มีโมเลกุลขนาดใหญ พบทั้งในพืชและสัตว ซึ่งมีสูตรทั่วไปดังนี้
การเตรียม
เกิดจากกรดอินทรียที่เรียกว่ากรดไขมันรวมกับอัลกอฮอลทีมี -OH 3 หมู ที่เรียกวา กรีเซอรอล จะไดสารที่เรียกวา กลีเซอไรด์ (Glyceride) หรือกลีเซอริลเอสเทอร (Glyceryl Ester) ดังสมการ
ไขมันเป็นของแข็งที่มักพบในสัตว์ประกอบด้วยกรดไขมันอิ่มตัว มากกว่ากรดไขมันไม่อิ่มตัว เช่น ไขวัว ไขควาย ส่วนน้ำมันเป็นของเหลวที่มักพบในพืชประกอบด้วยกรด ไขมันไม่อิ่มตัวมากกว่ากรดไขมันอิ่มตัว เช่น น้ำมันมะกอก ซึ่งไขมันมีจุดเดือดสูงกว่าน้ำมัน ไม่ละลายน้ำ แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายไม่มีน้ำ เช่น เบนซีน และไขมันและน้ำมันเสียจะเกิดกลิ่นเหม็นหืน ซึ่งเกิดจาก พันธะคูในกรดไขมัน ไขมันหรือน้ำมันที่ไมอิ่มตัวจะถูก ออกซิไดซไดดวยออกซิเจน ในอากาศ หรืออาจเกิด การไฮโดรลิซิสกับน้ำ โดยมีจุลินทรียเปนตัวเรงปฏิกิริยา ทําใหไดกรดไขมันโมเลกุลเล็กที่ระเหยงายมีกลิ่นเหม็น หืน ดังสมการ
ปฏิกิริยาสะปอนนิฟเคชัน (sponification) เป็นปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสไขมันและน้ำมันด้วยเบส เป็นปฏิกิริยาที่เกิดจากไขมันและน้ำมันกับด่าง เกิดเกลือของกรดไขมัน (RCOO -Na +) ซึ่งก็คือ สบู่ กับกลีเซอรอล ดังนี้
การตรวจหาปริมาณกรดไขมันไม่อิ่มตัวในไขมันและน้ำมัน
ไขมันและน้ำมันที่ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัว (C = C) ทำปฏิกิริยากับสารละลาย Br 2 หรือ I 2 ได้เกิดปฏิกิริยาการเติมตรงบริเวณ C กับ C ที่จับกันด้วยพันธะคู่ของกรดไขมันไม่อิ่มตัวในไขมันและน้ำมันนั้นถ้าไขมันและน้ำมันชนิดใดสามารถฟอกจางสีของสารละลาย I 2 มาก แสดงว่าไขมันและน้ำมันนั้น ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัวปริมาณมาก
สบู่ (Soap)
สบู่ คือ เกลือของกรดไขมัน สูตรทั่วไปคือ
สบู่ คือ เกลือของกรดไขมัน สูตรทั่วไปคือ