محلول لوگول: شناساگری برای تشخیص نشاسته

محلول لوگول: شناساگر قدرتمند نشاسته

نشاسته چیست و چرا باید آن را شناسایی کرد؟

نشاسته یک کربوهیدرات پیچیده (پلی‌ساکارید[2]) و منبع اصلی ذخیره‌سازی انرژی در گیاهان است. غده‌ها، دانه‌ها و ریشه‌هایی مانند سیب‌زمینی، برنج، گندم و ذرت سرشار از نشاسته هستند. مولکول نشاسته از دو جزء اصلی تشکیل شده است: آمیلوز و آمیلوپکتین. آمیلوز زنجیره‌ای خطی و مارپیچی از واحدهای گلوکز است، در حالی که آمیلوپکتین ساختاری شاخه‌دار دارد. شناسایی نشاسته در مواد مختلف به دلایل زیادی مهم است، از جمله: تشخیص منبع غذایی، کنترل کیفیت در صنایع غذایی (مثلاً تشخیص آرد تقلبی)، و انجام آزمایش‌های علمی ساده در مدارس برای درک ساختمان مواد.

محلول لوگول از چه چیزی ساخته شده است؟

این محلول در واقع یک محلول از ید ($\ce{I2}$) و یدید پتاسیم ($\ce{KI}$) در آب است. یدید پتاسیم به حل شدن ید در آب کمک می‌کند و کمپلکس پایدارتری به نام تری‌یدید ($\ce{I3^-}$) تشکیل می‌دهد. فرمول شیمیایی این واکنش به صورت زیر است:

چگونگی واکنش لوگول با نشاسته: راز رنگ آبی

زمانی که محلول لوگول به ماده‌ای حاوی نشاسته افزوده می‌شود، یک تغییر شیمیایی جالب رخ می‌دهد. مولکول‌های ید (در قالب $\ce{I3^-}$) داخل ساختار مارپیچی مولکول‌های آمیلوز به دام می‌افتند و یک کمپلکس گنجایشی[4] تشکیل می‌دهند. این قرارگیری مولکول ید درون مارپیچ، باعث جذب نور در طول‌موج‌های خاصی می‌شود و در نتیجه رنگ آبی-مشکی یا بنفش-مشکی شدیدی پدیدار می‌گردد. هرچه مقدار آمیلوز بیشتر باشد، رنگ تیره‌تر خواهد بود. آمیلوپکتین نیز واکنش می‌دهد اما رنگ حاصل قرمز-قهوه‌ای است.

تهیه محلول لوگول و روش انجام آزمایش

تهیه این شناساگر در آزمایشگاه مدرسه یا حتی خانه بسیار ساده است. هشدار: کار با مواد شیمیایی حتی ساده باید تحت نظارت بزرگسالان انجام شود.

مواد لازم:1 گرم یدید پتاسیم، 0.5 گرم ید بلورین، 100 میلی‌لیتر آب مقطر.
روش کار:

1. ابتدا یدید پتاسیم را در مقداری کم از آب مقطر حل کنید تا محلول شفافی حاصل شود.
2. بلورهای ید را به این محلول اضافه کرده و هم بزنید تا کاملاً حل شود. (حل شدن ید زمان می‌برد).
3. حجم نهایی را با آب مقطر به 100 میلی‌لیتر برسانید.
4. محلول را در ظرف شیشه‌ای کهنه‌رنگ و درب‌دار نگهداری کنید، زیرا ید به نور حساس است.

روش آزمایش: کافی است یک قطره از محلول لوگول را روی نمونه مورد نظر (مثلاً یک تکه سیب‌زمینی، نان یا برش میوه) بچکانید. ظهور فوری رنگ آبی-مشکی نشانهٔ مثبت بودن و وجود نشاسته است. اگر رنگ محلول اصلی (قهوه‌ای مایل به قرمز) باقی ماند، نتیجه منفی است.

کاربردهای عملی فراتر از آزمایشگاه مدرسه

این واکنش ساده، کاربردهای بسیار جالبی در دنیای واقعی دارد:

• آزمایش کیفیت عسل: عسل تقلبی ممکن است با شربت ذرت (سرشار از نشاسته) مخلوط شده باشد. افزودن لوگول به عسل رقیق‌شده، در صورت تقلبی بودن، می‌تواند رنگ آبی ایجاد کند. عسل خالص این واکنش را نمی‌دهد.
• مطالعه فرآیند فتوسنتز: در آزمایش کلاسیک "اثبات تولید نشاسته در برگ"، پس از بیرنگ کردن برگ با الکل، با لوگول آغشته می‌شود. قسمت‌های سبزی که نور دریافت کرده‌اند آبی می‌شوند، زیرا در آن‌ها فتوسنتز رخ داده و نشاسته ساخته شده است.
• آشپزی مولکولی: برای تشخیص وجود نشاسته در سس‌ها یا بررسی کیفیت غلظت‌دهنده‌های طبیعی استفاده می‌شود.
• باستان‌شناسی و حفاظت: برای شناسایی بقایای گیاهان باستانی یا مطالعه روی کاغذهای قدیمی که از نشاسته به عنوان چسب استفاده می‌کرده‌اند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

[1] Lugol's solution (نام یک پزشک فرانسوی به نام ژان لوگول که این محلول را ابداع کرد.)
[2] Polysaccharide (پلی‌ساکارید: درشت‌مولکولی متشکل از زنجیره‌ای طولانی از واحدهای قند ساده.)
[3] Amyloplast (آمیلوپلاست: اندامک ذخیره‌کننده نشاسته در سلول‌های گیاهی.)
[4] Inclusion complex (کمپلکس گنجایشی: ترکیبی که در آن یک مولکول مهمان داخل حفره یا ساختار میزبان جای می‌گیرد.)