REDUCERI DE ZAHĂR: METODE DE DETERMINARE, IMPORTANȚĂ - BIOLOGIE - 2025

De zaharuri reducătoare sunt biomolecule care funcționează ca agenți de reducere; adică pot dona electroni unei alte molecule cu care reacționează. Cu alte cuvinte, un zahăr reducător este un carbohidrat care conține o grupare carbonil (C = O) în structura sa.

Această grupare carbonil este formată dintr-un atom de carbon legat la un atom de oxigen printr-o dublă legătură. Acest grup poate fi găsit în diferite poziții în moleculele de zahăr, rezultând în alte grupuri funcționale, cum ar fi aldehide și cetone.

Aldehide și cetone se găsesc în moleculele de zaharuri simple sau monosacharide. Zaharurile menționate sunt clasificate în ketoze dacă au grupa carbonilă în interiorul moleculei (cetonă) sau aldoze, dacă o conțin în poziția terminală (aldehidă).

Aldehidele sunt grupuri funcționale care pot efectua reacții de oxidare-reducere, care implică mișcarea electronilor între molecule. Oxidarea are loc atunci când o moleculă pierde unul sau mai mulți electroni, iar reducerea se produce atunci când o moleculă câștigă unul sau mai mulți electroni.

Dintre tipurile de carbohidrați care există, monozaharidele sunt toate zaharurile reducătoare. De exemplu, glucoza, galactoza și fructoza funcționează ca agenți reducători.

În unele cazuri, monosacharidele fac parte din molecule mai mari, cum ar fi dizaharidele și polizaharidele. Din acest motiv, unele dizaharide - cum ar fi maltoza - se comportă și ca zaharuri reducătoare.

Metode pentru determinarea reducerii zaharurilor

Testul lui Benedict

Pentru a determina prezența zaharurilor reducătoare într-o probă, acesta este dizolvat în apă clocotită. Apoi, adăugați o cantitate mică de reactiv al lui Benedict și așteptați ca soluția să atingă temperatura camerei. În termen de 10 minute, soluția ar trebui să înceapă să își schimbe culoarea.

Dacă culoarea se schimbă în albastru, atunci nu există zaharuri reducătoare, în special glucoza. Dacă o cantitate mare de glucoză este prezentă în eșantionul de testat, atunci schimbarea culorii va progresa spre verde, galben, portocaliu, roșu și, în sfârșit, maro.

Reactivul lui Benedict este un amestec de mai mulți compuși: include carbonat de sodiu anhidru, citrat de sodiu și pentahidrat de sulfat de cupru (II). Odată adăugat la soluție cu proba, vor începe posibilele reacții de oxidare-reducere.

Dacă sunt prezente zaharuri reducătoare, acestea vor reduce sulfatul de cupru (culoarea albastră) din soluția Benedict la o sulfură de cupru (culoare roșiatică), care arată ca precipitatul și este responsabil pentru schimbarea culorii.

Zaharurile care nu reduc acest lucru nu pot face acest lucru. Acest test particular oferă doar o înțelegere calitativă a prezenței zaharurilor reducătoare; adică indică dacă în eșantion există sau nu zaharuri reducătoare.

Reactivul lui Fehling

Similar cu testul Benedict, testul Fehling impune dizolvarea completă a unei probe într-o soluție; Aceasta se face în prezența căldurii pentru a se asigura că se dizolvă complet. După aceasta, soluția Fehling este adăugată cu agitare constantă.

Dacă sunt prezente zaharuri reducătoare, soluția ar trebui să înceapă să își schimbe culoarea pe măsură ce se formează un oxid sau un precipitat roșu. Dacă nu există zaharuri reducătoare, soluția va rămâne albastră sau verde. Soluția Fehling este pregătită și din alte două soluții (A și B).

Soluția A conține pentahidrat de sulfat de cupru (II) dizolvat în apă, iar soluția B conține tetrahidrat de sodiu potasiu tetrahidrat (sare Rochelle) și hidroxid de sodiu în apă. Cele două soluții sunt amestecate în părți egale pentru a face soluția finală de testare.

Acest test este utilizat pentru a determina monosacharidele, în special aldozele și cetetozele. Acestea sunt detectate atunci când aldehida se oxidează la acid și formează un oxid cupros.

La contactul cu o grupă de aldehidă este redus la un ion cuprous, care formează precipitatul roșu și indică prezența zaharurilor reducătoare. Dacă în eșantion nu ar exista zaharuri reducătoare, soluția va rămâne albastră, ceea ce indică un rezultat negativ pentru acest test.

Reactiv Tollens

Testul Tollens, cunoscut și sub numele de test cu oglindă de argint, este un test de laborator calitativ utilizat pentru a distinge între o aldehidă și o cetonă. Acesta exploatează faptul că aldehidele sunt ușor oxidate, în timp ce cetonele nu sunt.

Testul Tollens utilizează un amestec cunoscut sub numele de reactiv Tollens, care este o soluție de bază care conține ioni de argint coordonați cu amoniac.

Acest reactiv nu este disponibil comercial datorită perioadei scurte de valabilitate, așa că trebuie pregătit în laborator atunci când urmează să fie utilizat.

Pregătirea reactivilor presupune două etape:

Pasul 1

Nitratul apos de argint este amestecat cu hidroxid de sodiu apos.

Pasul 2

Se adaugă prin picurare amoniac apos până la dizolvarea completă a oxidului de argint precipitat.

Reactivul Tollens oxidează aldehidele care sunt prezente în zaharurile reducătoare corespunzătoare. Aceeași reacție implică reducerea ionilor de argint din reactivul Tollens, care îi transformă în argint metalic. Dacă testul se efectuează într-o eprubetă curată, se formează un precipitat de argint.

Astfel, un rezultat pozitiv cu reactivul Tollens este determinat prin observarea unei „oglinzi de argint” în interiorul eprubetei; acest efect oglindă este caracteristic acestei reacții.

Importanţă

Determinarea prezenței zaharurilor reducătoare la diferite eșantioane este importantă în mai multe privințe, inclusiv medicamente și gastronomie.

Importanța în medicină

Testarea pentru reducerea zaharurilor a fost folosită ani de zile pentru diagnosticarea pacienților cu diabet. Acest lucru se poate realiza deoarece această boală se caracterizează printr-o creștere a nivelului de glucoză din sânge, cu care determinarea acestora poate fi efectuată prin aceste metode de oxidare.

Prin măsurarea cantității de agent oxidant redus cu glucoză, este posibilă determinarea concentrației de glucoză în probele de sânge sau urină.

Acest lucru permite pacientului să fie instruiți cu privire la cantitatea adecvată de insulină pentru a injecta pentru a readuce nivelul glicemiei în intervalul normal.

Reacția lui Maillard

Reacția Maillard include un set de reacții complexe care apar la gătirea unor alimente. Pe măsură ce temperatura alimentelor crește, grupările carbonilice ale zaharurilor reducătoare reacționează cu grupele aminoacizi.

Această reacție de gătit generează diverse produse și, deși multe sunt benefice pentru sănătate, altele sunt toxice și chiar cancerigene. Din acest motiv este important să cunoaștem chimia zaharurilor reducătoare care sunt incluse în dieta normală.

Când gătim alimente bogate în amidon - cum ar fi cartofii - la temperaturi foarte ridicate (mai mari de 120 ° C), are loc reacția Maillard.

Această reacție are loc între aminoacizii asparagine și zaharuri reducătoare, generând molecule de acrilamidă, care este o neurotoxină și un posibil cancerigen.

Calitatea alimentelor

Calitatea anumitor alimente poate fi monitorizată folosind metode de detectare a zahărului. De exemplu: la vinuri, sucuri și trestie de zahăr, nivelul de zaharuri reducătoare este determinat ca o indicație a calității produsului.

Pentru determinarea reducerii zaharurilor din alimente, reactivul lui Fehling cu albastru de metilen este utilizat în mod normal ca indicator de reducere a oxidului. Această modificare este cunoscută în mod obișnuit ca metoda Lane-Eynon.

Diferența dintre zaharurile reducătoare și cele care nu reduc

Diferența dintre zaharurile reducătoare și cele nereducătoare este în structura lor moleculară. Carbohidrații pe care le reduc alte molecule o fac prin donarea electronilor din grupele lor aldehide libere sau cetone.

Prin urmare, zaharurile nereductante nu au aldehide sau cetone libere în structura lor. În consecință, acestea dau rezultate negative în testele pentru detectarea zaharurilor reducătoare, cum ar fi testele Fehling sau Benedict.

Zaharurile reducătoare includ toate monozaharidele și unele dizaharide, în timp ce zaharurile nereducătoare includ unele dizaharide și toate polizaharidele.

Referințe

1. Benedict, R. (1907). DETECȚIA ȘI ESTIMAREA REDUCERII ZAHRĂRILOR. Journal of Biological Chemistry, 3, 101-117.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochimie (ediția a VIII-a). WH Freeman and Company.
3. Chitvoranund, N., Jiemsirilers, S., & Kashima, DP (2013). Efectele tratamentului de suprafață asupra aderenței filmului de argint pe substratul de sticlă fabricat prin placare fără electroli. Journal of Australian Ceramic Society, 49 (1), 62–69.
4. Hildreth, A., Brown, G. (1942). Modificarea metodei Lane-Eynon pentru determinarea zahărului. Jurnalul Asociației Chimiștilor Analitici Oficiali 25 (3): 775-778.
5. Jiang, Z., Wang, L., Wu, W., & Wang, Y. (2013). Activități biologice și proprietăți fizico-chimice ale produselor de reacție Maillard în sistemele de model peptid de cazeină din zahăr. Chimia alimentelor, 141 (4), 3837-3845.
6. Nelson, D., Cox, M. și Lehninger, A. (2013). Principiile biochimiei Lehninger (a 6- ^a ). WH Freeman and Company.
7. Pedreschi, F., Mariotti, MS, & Granby, K. (2014). Probleme actuale în acrilamida dietetică: formarea, atenuarea și evaluarea riscurilor. Journal of Science of Food and Agriculture, 94 (1), 9–20.
8. Rajakylä, E., și Paloposki, M. (1983). Determinarea zaharurilor (și betainei) în melasă prin cromatografie lichidă de înaltă performanță. Journal of Chromatography, 282, 595–602.
9. Scales, F. (1915). DETERMINAREA REDUCERII ZAHRILOR. The Journal of Ciologic Chemistry, 23, 81–87.
10. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentele biochimiei: viața la nivel molecular (ediția a 5-a). Wiley.