LIX. Ueber einige Polarisationserscheinungen und andere Eigenschaften der verschiedenen Zuckerarten; von Dubrunfaut. Aus den Annales de Chimie et de Physique, Sept. 1846, S. 99. Dubrunfaut, über einige Polarisationserscheinungen und andere Eigenschaften der verschiedenen Zuckerarten. Als ich kürzlich frühere Arbeiten über die Zuckerarten zur Bestimmung ihres Werths wieder vornahm, verschaffte ich mir zu diesem Zweck die Polarisationsapparate von Biot, Mitscherlich und Soleil, welche als Mittel zur Analyse der im Handel vorkommenden Zuckergemenge dienen. Ich konnte nun einen merkwürdigen Versuch Mitscherlichs über den Einfluß, welchen die Temperatur auf das Rotationsvermögen des modificirten (umgesetzten) Zuckers ausübt, wiederholen. Ich konnte mittelst einer Röhre mit salpetrigsaurem Gase, in welche ich heiße Syrupe mit einem Thermometer brachte, die Richtung der Veränderung des Rotationsvermögens und dessen approximative Intensität durch Verfolgung des Ganges der Rotation mit dem Sinken der Temperatur sogleich erkennen. Ich fand alsbald, daß diese Intensität eine solche war, daß die Richtung der Rotation durch eine Temperatur unter 80° R. von rechts nach links umgedreht wird. Ich theilte dieß mehreren mit, namentlich den HHrn. Soubeiran und Soleil, bei welchem letztern ich einen Apparat zu Untersuchungen über diesen Gegenstand bestellte. Den beinahe unzertrennlichen Schwierigkeiten, welche das auf Umwandlung durch Säuren beruhende Verfahren zur Bestimmung der Zuckerarten darbietet, schien sich mir durch Mitscherlich's EntdeckungVentzke fand (Journal für praktische Chemie Bd. XXVIII S. 129) daß eine Lösung von Rohrzucker, welche die Polarisationsebene nach Rechts dreht, diese Wirkung nicht in einer sich erhöhenden Temperatur verändert. In Erwägung des Umstandes, daß eine sich erhöhende Temperatur dazu beiträgt, diese Ebene nach Rechts zu drehen, während dagegen durch Ausdehnung der Flüssigkeit und durch das dadurch verminderte specifische Gewicht die Drehung abnehmen muß, hielt er es für wahrscheinlich, daß diese entgegengesetzten Wirkungen vielleicht so gleich seyn könnten, daß dadurch alle Wirkung der Temperatur aufgehoben würde, was aber dagegen nicht der Fall mit Traubenzucker seyn dürfte, welcher die Ebene nach Links dreht, bei dem also die Wirkung der Temperatur und der verminderten Dichtigkeit der Drehungsrichtung des Zuckers entgegengesetzt geschieht, was auch der angestellte Versuch vollkommen darlegte.Bekanntlich dreht der Zucker, welcher durch Schwefelsäure aus Rohrzucker, Stärke und Gummi hervorgebracht wird, ehe er Gelegenheit hatte zu krystallisiren, die Polarisationsebene nach Links; ist er aber einmal krystallisirt gewesen und wird er dann wieder aufgelöst, so dreht er dieselbe nach Rechts. Mitscherlich hat gezeigt (Poggendorff's Annalen Bd. LIX S. 96), daß hiebei zuerst Fruchtzucker gebildet wird, der sich aber, nachdem er zur Krystallisation gebracht worden ist, in Traubenzucker verwandelt hat. Bereitet man Fruchtzucker, z.B. aus Trauben und erhitzt man ihn im Wasserbade, bis er nichts mehr an Gewicht verliert, so besteht er aus C¹⁰H²⁴O¹²; der Traubenzucker verliert unter ähnlichen Umständen 2 Atome Wasser, und bekommt ganz dieselbe Zusammensetzung. Der letztere nimmt, wenn man ihn feuchter Luft aussetzt, dieses Wasser wieder auf und krystallisirt. Der Fruchtzucker verhält sich nun auf dieselbe Weise, und es geschieht sehr rasch, wenn man 2 Atome Masser hinzusetzt, er ist dann Traubenzucker und dreht die Polarisationsebene nach Rechts. (Berzelius' Jahresbericht, XXIVter Jahrgang.)Ueber die Benutzung der Polarisation des Lichts zur Prüfung zuckerhaltiger Flüssigkeiten s. m. polytechn. Journal Bd. LXXVI S. 379 und Bd. LXXXIV S. 271. A. d. R. noch eine neue anzureihen. Diese wichtige Thatsache hat Hr. Clerget, welcher mit sehr verdienstlichem Eifer bemüht ist, das von Biot erfundene elegante Meßverfahren in die commercielle und industrielle Praxis einzuführen, nicht beachtet. Bei der ungeheuren Verrückung der Polarisationsebene durch den Einfluß der Wärme auf die Zuckerflüssigkeit hoffte ich, daß man diese Eigenschaft benützen könne, um die Mengenverhältnisse des dem käuflichen krystallisirbaren Zucker zufällig beigemengten flüssigen Zuckers (Schleimzuckers) direct zu ermitteln. Die Lösung dieses Problems ist nur unter der Voraussetzung möglich, daß vorher constatirt wird: 1) die Beständigkeit des Rotationsvermögens des flüssigen Zuckers bei gleichbleibender Temperatur; 2) das Wechseln dieses Vermögens mit der Temperatur; 3) das genaue Verhältniß dieses aus den käuflichen Zuckersorten genommenen Zuckers zum Rotationsvermögen des Rohrzuckers; 4) endlich die Veränderung, welche der Rohrzucker selbst durch die Temperatur in seinem Rotationsvermögen er leiden kann. Wenn diese Data einmal vorliegen, so könnte man, nachdem zwei Versuche bei hinreichend von einander abstehenden Temperaturen angestellt wurden, um eine leicht zu bemessende Variation in der Verrückung der Polarisationsebene hervorzubringen, offenbar die Zusammensetzung von Gemengen aus Rohrzucker und flüssigem Zucker durch Berechnung leicht ermitteln. Um zu dieser Untersuchung zu schreiten und die Beobachtung nach Bedürfniß zu entwickeln, deren Ausgangspunkt Mitscherlich's Versuch ist, bestellte ich bei Hrn. Soleil einen Apparat, welcher mir erst am 19. Junius zukam. Kaum hatte ich diese Untersuchungen begonnen, als Hr. Clerget der französischen Akademie in der Sitzung vom 29. Junius Zahlen über die mich beschäftigende Erscheinung vorlegte; hiedurch fühle ich mich zu einer Mittheilung gedrungen, welche ich gerne noch verschoben hätte. Die Auflösungen des Rohrzuckers, des Fruchtzuckers, Traubenzuckers, Dextrins, und der zur Achse perpendiculäre Bergkrystall sind unter den Substanzen, welche ich bisher untersuchen konnte, diejenigen, welche in ihrem Rotationsvermögen mit der Temperatur wechselnde Veränderungen erleiden. Ein ohne Wärme mit 0,005 Schwefelsäure vom Gewicht des Zuckers umgesetzter Zuckersyrup gab mir bei 14° C. Temperatur einen Umkehrungs-Coefficienten von 0,341.Ich finde so eben im Comptes rendus, daß Hr. Clerget den sauren Syrup erhitzte. Unter diesen Verhältnissen kann das von Hrn. Clerget ausgesprochene Gesetz unmöglich richtig seyn, denn das Umkehrungsverhältniß ist nicht nur mit verschiedenen Säuren, sondern auch bei den Mengenverhältnissen einer und derselben Säure, so wie nach der Temperatur, bei welcher die Einwirkung stattfindet, verschieden. Ein saurer Syrup, welcher bei + 10° C. ein gewisses Verhältniß angibt, und bei Gegenwart einer Säure auf + 35° C. erwärmt wird, gibt, auf + 10° zurück gelangt, nicht mehr das vor der Erwärmung angezeigte Verhältniß an. Dieser Syrup wurde, nachdem er gesättigt und auf diese Weise von der Säure getrennt war, bei verschiedenen Dichtigkeiten erwärmt. Für jede Dichtigkeit mußte die Temperatur von 14° C. ungefähr auf 52–53° C. erhöht werden, um das Rotationsvermögen auf den Stand zurückzuführen, auf welchem es sich bei 14° C. befand. Dieses Vermögen wurde bei 86° C. auf Null reducirt, dann wurde es bei 87° umgekehrt. Weiter wurde die Beobachtung nicht getrieben, weil die Färbung des Syrups durch die Hitze gegen die Gränzen zu die Beobachtungen schwierig machte. Wenn man Correctionen wegen der Ausdehnung der angewandten Röhrchen und des Syrups vornähme, so würden die angegebenen Zahlen allerdings eine kleine Veränderung erfahren. Um diese Correctionen zu erleichtern, wo es zweckdienlich ist, ermittelte ich, daß derselbe umgesetzte (modificirte) Syrup, welcher bei einer Temperatur von 15° C. eine Dichtigkeit von 1260 hat, sich beim Uebergang von 0 auf 100° um 0,0634 ausdehnt; ein Zuckersyrup von derselben Dichtigkeit dehnt sich um 0,0519 seines Volums bei 0° aus, wenn er auf 100° C. erhitzt wird. Der Rohrzucker erleidet, wenn er auf 80° C. erwärmt wird, eine Abnahme von nur 0,04 in seinem bei 18,7° C. bestimmten Rotationsvermögen. Wenn diese Zahl mittelst der Ausdehnungs-Coefficienten des Messings (aus welchem die Röhre besteht) und des Syrups corrigirt wird, so findet man, daß das Rotationsvermögen des Rohrzuckers bei seinem Uebergang von 0 auf 100° C. nur um 0,0232 des bei 0° bestimmten Rotationsvermögens vermindert wurde, was im Verhältniß zu der entsprechenden Einwirkung, die der umgekehrte Syrup erlitt, sehr wenig beträgt. In Verbindung mit Alkalien wird das Rotationsvermögen des Rohrzuckers geschwächt; und zwar mit Kalk mehr noch als mit Kali. Dieß muß man bei Versuchen mit Runkelrübenzuckern, welche zuweilen zuckersaure Alkalien enthalten, wissen. Die Bierhefe, deren Umsetzungsvermögen ich vor 16 Jahren als eine der Umwandlung des Rohrzuckers in Alkohol beim Acte der Gährung vorausgehende und sie begleitende Erscheinung nachwies, diese Bierhefe, sage ich, kann die vollständige Umsetzung des Zuckers, ohne geistige Gährung, bewerkstelligen, wenn man denselben mit Hefe vermengten Syrup bis zur vollendeten Reaction immer wieder auf dasselbe Filter zurückbringt. Beinahe augenblicklich tritt dieser Proceß ein, wenn man einen Syrup von geringer Dichtigkeit mit einer hinlänglichen Menge Hefe auf + 55° C. erhitzt; bei dieser Temperatur verliert die Hefe augenblicklich ihre umsetzende (modificirende) Kraft und ihr Vermögen, die geistige Gährung zu erregen. Dieses Doppelvermögen ist nur im organischen Kügelchen thätig und direct wirksam.Ich werde bei einer andern Gelegenheit die experimentalen Beobachtungen mittheilen, die mich zur Annahme der Cagniard-Lotour'schen Gährungstheorie bestimmen. Die veränderte Hefe, welche keine regelmäßige geistige Gährung mehr hervorzubringen vermag, hingegen geeignet ist, die milchsaure Gährung hervorzurufen, behält noch in hohem Grade ihr Umsetzungsvermögen. Der Proceß der Umsetzung des Zuckers durch Hefe und Säuren ist von einer schwachen Temperaturerhöhung begleitet, welche beweist, daß bei dieser Einwirkung latenter Wärmestoff in Freiheit gesetzt wird bei gleichzeitiger Verrückung der Polarisationsebene. Diese Erscheinung wird sehr wahrnehmbar, wenn man die Umsetzung durch Schwefelsäure, die mit ihrem 5–6fachen Volum Wasser verdünnt ist, bewerkstelligt, wobei der Proceß rascher vor sich geht. Das Umkehrungsverhältniß des Rohrzuckers zum durch Hefe umgesetzten scheint constant zu seyn; ich fand es gleich 0,550 bei 15° C. Temperatur, das Rotationsvermögen des Rohrzuckers als Einheit angenommen. Aufgelöster Traubenzucker ließ zwischen 18 und 80° C. erwärmt, keine merkliche Veränderung seines Rotationsvermögens erkennen. Die Unbeweglichkeit der Polarisationsebene in diesem Fall ist aber nur scheinbar; denn wenn die Correctionen wegen Ausdehnung der Röhre und des Zuckers vorgenommen werden, findet man, daß bei einem Wechsel um 100 Temperaturgrade von 0 bis 100° C. die Rotation um 0,0462 des bei 0° bestimmten Rotationsvermögens nach Rechts in Gang war. Gut gereinigter Traubenzucker hat immer ein gleiches Rotationsvermögen, welchen Ursprungs er ist; hievon überzeugte ich mich durch eigentlichen Traubenzucker, durch selbst bereiteten Stärkezucker, durch Traubenzucker von Diabetes, Honig und umgesetzten (modificirten) Rohrzucker, welchen ich von Hrn. Soubeiran erhielt. Zu bemerken ist, daß das Rotationsvermögen des Traubenzuckers durch seine Verbindung mit Kalk sehr vermindert wird; nicht so durch seine Verbindung mit Kochsalz, bei welcher sich dieses Vermögen ungeschmälert erhält. Da der umgesetzte (modificirte) Zucker sich in Traubenzucker verwandeln kann und in diesem Fall die Rotation ihre Richtung nach Rechts nimmt, so dürfte es von Nutzen seyn, diese Erscheinung bei Anwendung des optisch-analytischen Verfahrens für die Zuckerarten im Auge zu haben, um bei der quantitativen Bestimmung des Rohrzuckers sich nicht zu irren. Durch folgende Eigenschaften unterscheidet sich der Traubenzucker außer den schon bekannten charakteristischen von dem flüssigen (Schleim-) Zucker, mit welchem er mehrere Eigenschaften gemein hat. Der mit Wasser verbundene Traubenzucker C¹²H²⁸O¹⁴ hat einen kühlenden Geschmack; dieß erklärt sich durch seine Eigenschaft, sich im Wasser unter Temperaturerniedrigung aufzulösen. 20 Gramme dieses Zuckers in 0,1 Liter Wassers in einem 69 Gramme schweren Gefäße aufgelöst, bewirken eine Temperaturerniedrigung von 4° während Rohrzucker unter denselben Umständen eine Erniedrigung um nur 0,5° hervorbringt. Diese Eigenschaft ist auffallend genug, um ein betrügliches Gemenge von Trauben- und Rohrzucker zu erkennen; vielleicht könnte man die Verhältnisse des Gemenges durch ein ähnliches Verfahren annähernd bestimmen, wie es Gay-Lussac für Gemenge von Chlorkalium und Chlornatrium angab. Man kann den sichern Schluß hieraus ziehen daß, wenn der umgesetzte (modificirte) Zucker, sich in Traubenzucker umwandelnd, krystallisirt, Wärmestoff latent wird und folglich die Krystallisation des Traubenzuckers, wenn sie augenblicklich einträte, Temperaturerniedrigung hervorbringen würde. Löst man den Traubenzucker C¹²H²⁸O¹⁴ in Alkohol von 95° warm auf und läßt ihn krystallisiren, so verwandelt er sich in Traubenzucker C¹²H²⁴O¹². Diese Umwandlung ist, ohne organische Analyse, durch die Erhöhung des Rotationsvermögens erweisbar, welches im umgekehrten Verhältnisse der Atomengewichte der beiden Zucker zunimmt. Dieses Vermögen kommt sonach wesentlich der Verbindung C¹²H²⁴O¹² und ist von den beiden Wasseratomen unabhängig. Dieser letztere so umgebildete Zucker kann auf 100° erhitzt werden, ohne in wässerigen Fluß zu kommen. Löst man bei einer Temperatur von 12–15° C. den Zucker C¹²H²⁸O¹⁴ rasch in Wasser auf, und beobachtet sodann seine Einwirkung auf einen polarisirten Büschel, so findet man sein Rotationsvermögen beinahe noch einmal so groß, als es Biot angab. Erhitzt man die Röhre, so sieht man die Polarisationsebene sich rasch gegen Null drehen, bis sie endlich bei dem Rotationsvermögen des aufgelösten Traubenzuckers stehen bleibt, welches von dem von Biot angegebenen wenig differirt. Diese Wirkung tritt auch bei gewöhnlicher Temperatur ein; es sind aber dann zu ihrer Vollständigkeit mehrere Stunden erforderlich. Diese Eigenschaft besitzt der Traubenzucker jedes Ursprungs und sie ist so charakteristisch für diese Zuckerart, daß sie ohne Zweifel zur Ermittelung des in käuflichem Traubenzucker oder in Gemengen desselben enthaltenen reinen Traubenzuckers dienen könnte. Ich war dadurch schon in Stand gesetzt, den Werth der im Handel vorkommenden Stärkezucker (sucres massés) annähernd zu bestimmen. Bei gewöhnlicher Temperatur ist die rückgängige Rotation des aufgelösten Traubenzuckers am Anfang des Versuchs gar nicht unbedeutend. Es läßt sich demnach für jetzt der absolute numerische Werth dieser Wirkung noch nicht angeben; denn man weiß nicht, was während der Zeit der Auflösung vorgeht, welche selbst von einer Temperaturabnahme begleitet ist; doch kann ich sagen, daß unter den günstigsten Umständen, wobei ich sie beobachten konnte, dieses Vermögen, welches das Rotationsvermögen des krystallisirten Traubenzuckers genannt werden könnte, 66/35 vom Rotationsvermögen desselben warm aufgelösten Zuckers entspricht. Wenn man in einem gleich großen Volum Wassers solche Mengen Rohrzuckers, umgesetzten (modificirten) Zuckers und Traubenzuckers auflöst, daß diese Auflösungen den gleichen Zuckergeschmack erhalten, so kann man aus dem Verhältnisse der verbrauchten Zuckermengen auf das Verhältniß der süßenden Kraft dieser Zuckerarten schließen; aus diese Weise fand ich, daß wenn man den Werth des reinen Traubenzuckers als Einheit annimmt, derjenige des modificirten Zuckers durch 1,5 und der des Rohrzuckers durch 2 ausgedrückt wird. Diese Veränderungen werden in derselben Substanz durch Reactionen hervorgebracht, welche wir durch die bloße Polarisation zu messen im Stand sind. Das Dextrin büßt ebenfalls durch Erhöhung der Temperatur an seinem Rotationsvermögen ein. Ich fand die Veränderung seines Rotationsvermögens bei einem Temperaturwechsel von 18–70° C., in ihrem Bruttozustand und ohne Ausdehnungscorrectionen, = 0,07 Gramme. Die Correction der Ausdehnung würde, wenn man alle Elemente besäße, um sie vorzunehmen, obige Ziffer allerdings etwas verändern. Als ich von Hrn. Soleil die zu meinen Versuchen erforderlichen Apparate ausführen ließ, äußerte ich ihm den Wunsch, mich zu überzeugen, ob das Rotationsvermögen des Quarzes durch die Wärme nicht influencirt wird und verlangte zu diesem Behuf seinen Rath über die Construction der zu diesem Versuch erforderlichen Stücke. Hr. Soleil aber hatte die Geduld nicht, meinen Versuch abzuwarten und beobachtete mit einem gewöhnlichen Apparate und einem über Kohlen erhitzten perpendiculären Bergkrystall eine Erhöhung des Rotationsvermögens um 1 Grad des Zifferblatts. Seitdem war ich im Stande, diesen Versuch unter günstigern Umständen zu wiederholen. Zwei zur Achse perpendiculäre Bergkrystallplatten von umgekehrten Rotationen, die sich vollkommen compensirten, gaben jede bei 20° C. Temperatur, 108° umgekehrter Ablenkung beim Messen mit dem Biot'schen Apparat, was nach den Formeln dieses Physikers einer Dicke von 4,538 Millimeter entspricht. Beim Erhitzen im Wasserbad in meinem besondern Apparat erhielt ich 109,5° bei einer Temperatur von 90° C., das ist so viel als eine Erhöhung des Rotationsvermögens um 1,30° für 70° des 100theiligen Thermometers. Sehr in die Augen springend machte ich diese Eigenschaft durch Erhitzen der Platten mit der Weingeistlampe, nachdem ich ihnen eine zu einem Büschel polarisirten Lichts sehr perpendiculäre Stellung gegeben hatte. Die von der Erhöhung der Temperatur herrührende Rotation betrug nun wirklich ungefähr 12 Grade; die Platten waren mäßig und nicht bis zum Rothglühen erhitzt worden.