TBT4135 Biopolymerkjemi Laboratorieoppgave 4: Analyse av løselighet og utfelling Gruppe 5

Transkript

1 TBT4135 Biopolymerkjemi Laboratorieoppgave 4: Analyse av løselighet og utfelling Gruppe 5 Hilde M. Vaage hildemva@stud.ntnu.no Malin Å. Driveklepp malinad@stud.ntnu.no Oda H. Ramberg odahera@stud.ntnu.no Audun F. Buene audunfor@stud.ntnu.no 16. oktober 2014

2 1 Introduksjon I dette forsøket skal det undersøkes hvordan ulike konsentrasjoner av etanol og ulike salter og ioner påvirker utfelling, geldannelse og løselighet av tre typer alginater. Metoden som skal benyttes i oppgaven er undersøke hvordan turbiditeten endrer seg. 2 Eksperimentelt Det ble brukt en 96 brønns plate med åtte rader til å utføre forsøket, der det ble brukt 72 av brønnene (seks av radene). I alle brønnene ble det et sluttvolum på 210 mikroliter. Første dag ble det laget tre alginatløsninger; en med Alginat LFR 5/60, en med Alginat LF 10/60 og en med G-Block, alle med en utregnet sluttkonsentrasjon på 5 mg/ml. Hver alginatløsning ble tilsatt i 24 brønner som tilsvarer to rader. Dagen etterpå ble det tilsatt 0,5 M NaCl til en av radene med Alginat LFR 5/60 og til en av radene med Alginat LF 10/60. Deretter ble det tilsatt ulike mengder 100 % etanol og vann til alle radene med Alginat LFR 5/60 og til alle radene med Alginat LF 10/60, slik at etanolprosenten sank fra 38,1 i den første brønnen i raden til 0,0 i den siste brønnen i raden. I de to siste radene med G-Block ble det tilsatt to ulike salter (Ca 2+ og Ba 2+ ) med sluttkonsentrasjoner mellom 0,0 og 20,0 mm. Etter 30 minutters ventetid ble turbiditeten registrert ved hjelp av OD-målinger ved 400nm i et spektrofotometer. 3 Resultat Resultatene er presentert som kurver i figurene under. Figur 3.1 og Figur 3.2 viser hvordan etanolprosenten påvirker turbiditet for en løsning med henholdsvis alginat LFR 5/60 og alginat LF 10/60, og Figur 3.3 viser en sammenligning av hvordan saltkonsentrasjonen påvirker turbiditeten i G-block- løsninger tilsatt calsium og barium. 2

3 Figur 3.1: Grafen viser turbiditet plottet mot etanol% for alginatet LFR 5/60. Midtpunktet ligger på punkt 7 med turbiditet 0,895 og da en etanolprosent på 30,1. Figur 3.2: Grafen viser turbiditet plottet mot etanol% for alginatet LF 10/60. Midtpunktet ligger på turbiditet 0,793, og da en etanolprosent på rundt 31,0. 3

4 Figur 3.3: Grafen viser turbiditet for G-Block med Ca og Ba plottet mot saltkonsentrasjon i mm. Beskrivelse av brønnene: I første og tredje rad, der henholdsvis LFR 5/60 og LF 10/60 ble tilsatt ulike mengder alkohol, ble det observert en klar, flytende gel. Gelens fasthet avtok og innholdet ble mer flytende etterhvert som alkoholprosenten sank. I andre og fjerde rad, der henholdsvis LFR 5/60 og LF 10/60 ble tilsatt NaCl og ulike mengder alkohol, ble det observert blanke geler med distinkt hvit utfelling i de åtte første brønnene. Fra brønn ni og utover ble det observert hvitaktige, flytende geler uten noe definitiv utfelling som kunne ses med øyet. Gelenes fasthet avtok og innholdet ble mer flytende etterhvert som alkoholprosenten sank. I femte og sjette rad, der G-Block ble tilsatt henholdsvis Ca og Ba, ble det observert gråaktige, blakkede geler uten synlig utfelling. Disse gelene var de mest faste av alle gelene. Fargen, men ikke merkbar fasthet, avtok utover etterhvert som saltkonsentrasjonen sank. 4

5 4 Diskusjon I brønnene med bare etanol og alginat varierer ikke turbiditeten signifikant med økende etanolprosent før den nærmer seg 30 %. I Figur 3.1 kan det da observeres at turbiteten for Alginat 5/60 får en bølgeformet kurve. Om dette skyldes menneskelig eller systematisk feil, eller om det er en konsekvens av de høye alkoholprosentene er uvisst. I Figur 3.2 med Alginat 10/60 observeres det at turbiditeten øker, og får en topp ved nest siste måling. I og med at det bare ble målt turbiditet opp til 38,1 etanolprosent, kan det ikke bli fastslått om dette er en trend eller ikke. Ingen av kurvene for alginat med salt og etanol kan med sikkerhet tilpasses en sigmoid kurve, men i alle brønnene med tilsatt salt ble det observert en generell økning i turbiditet etterhvert som etanolprosenten/saltkonsentrasjonen økte. Dette er som forventet, da økte mengder etanol (med NaCl) og økte konsentrasjoner av salt gir utfelling, noe som øker turbiditeten. Natriumalginatet er løselig i vann og uløselig i etanol. 2 Dette gir da en økning i turbiditet som funksjon av økning i etanolprosent. Årsaken til at kurvene for LFR 5/60 og LF 10/60 kanskje ikke ble som forventet kan være at vi ikke oppnådde en høyere alkoholprosent enn 38,1. Det ble da en noe kort kurve, og stabiliseringen i turbiditet som mangler i grafene kan være fordi at stabiliseringsnivået ligger over 38,1 alkoholprosent. Ved tilsetting av Ca og Ba til G-Block ble det også observert en generell økning i turbiditet som funksjon av økning i saltkonsentrasjon. Det ble også observert at gelene som ble dannet var mer solide enn de for LFR og LF. Grunnen til dette er at Ca 2+ og Ba 2+ binder seg til polysakkaridene og krysslinker de, slik at det dannes en svært fast gel. 3 Det ble ikke observert utfelling for G-Block. Da kurvene varierer mye og ser ut som en bølge som skrår oppover, er det vanskelig å si noe om en direkte sammenheng mellom konsentrasjon og turbiditet. Den generelle økningen i turbiditet ved økning i konsentrasjon antas å komme av de sterke kryssbindingene som oppstår når saltene tilsettes og at polysakkaridene da kommer nærmere hverandre. 5

6 5 Konklusjon Det observeres at turbiditeten til alginat uten tilsatt salt, men med tilsatt etanol, ikke merkbart øker i målingene med endring i etanolprosenten, men at det observeres en økende gelling med økende etanolprosent. Når det tilsettes salt derimot, skjer det en utfelling som varierer med etanolprosenten. Når G-Block tilsettes kalsium og barium skjer det en blakking av gelen og den blir fastere, etterhvert som saltkonsentrasjonen øker. Resultatene er som forventet. Trondheim, 16. oktober 2014 I

7 Referanser [1] Christensen, B. E., Laboratory course TBT4135 Biopolymers, [2] Sodium alginate, lest [3] ALGINATE GUMMIES Background, Knowledge-Center/Learn-About-Food-Science/K12-Outreach/~/ media/knowledge%20center/learn%20food%20science/food%20science% 20Activity%20Guide/activity_alginategummie.ashx, lest II

8 A Excelark Application: Tecan i-control Tecan i-control, Device: infinite 200Pro Serial number: Serial number of connected stacker: Firmware: V_3.22_12/10_Infinite (Dec MAI, V_3.22_12/10_Infinite (Dec / ) Date: Time: 13:04:35 System K7056 User K7056\user Plate Nunc 96 U Bottom Transparent Polystyrol [NUN96ut.pdfx] Plate-ID (Stacker) Label: Label1 Mode Absorbance Measurement Wavelength 400 nm Bandwidth 9 nm Reference Wavelength 600 nm Bandwidth 9 nm Number of Flashes 25 Settle Time 0 ms Part of Plate A1-F12 Start Time: :04:35 Temperature: 22.3 C III

9 Dual wavelength measurement with measurement wavelength <> A 0,069 0,071 0,067 0,067 0,068 0,067 0,072 0,334 0,104 0,322 0,125 0,255 B 0,070 0,088 0,142 0,236 0,989 1,321 0,623 0,814 0,895 1,726 1,669 1,236 C 0,079 0,071 0,078 0,085 0,079 0,082 0,081 0,081 0,092 0,130 0,335 0,261 D 0,088 0,087 0,107 0,198 0,414 0,869 0,403 0,697 0,710 1,126 1,239 1,498 E 0,144 0,226 0,314 0,212 0,350 0,405 0,442 0,356 0,395 0,473 0,453 0,460 F 0,141 0,249 0,246 0,289 0,257 0,324 0,311 0,338 0,352 0,339 0,337 0,367 EtOH% 0,0 4,8 9,5 14,3 19,0 23,8 26,2 28,6 30,1 33,3 35,7 38,1 mm Ca/Ba 0,0 1,9 3,8 6,2 8,1 10,0 11,0 11,9 13,8 16,2 18,1 20,0 Dual wavelength measurement with reference wavelength <> A 0,043 0,047 0,044 0,045 0,045 0,044 0,046 0,330 0,057 0,248 0,088 0,215 B 0,045 0,055 0,096 0,166 0,624 0,834 0,438 0,579 0,567 1,305 1,251 0,966 C 0,049 0,045 0,049 0,055 0,050 0,053 0,051 0,051 0,056 0,088 0,279 0,216 D 0,056 0,056 0,066 0,129 0,280 0,540 0,274 0,498 0,514 0,787 0,875 1,046 E 0,049 0,070 0,124 0,083 0,141 0,154 0,206 0,141 0,149 0,186 0,179 0,182 F 0,048 0,096 0,090 0,111 0,094 0,117 0,112 0,124 0,130 0,124 0,124 0,153 EtOH% 0,0 4,8 9,5 14,3 19,0 23,8 26,2 28,6 30,1 33,3 35,7 38,1 mm Ca/Ba 0,0 1,9 3,8 6,2 8,1 10,0 11,0 11,9 13,8 16,2 18,1 20,0 IV