Metody redukcji cukrów do oznaczania, znaczenie



The redukujące cukry są biomolekułami, które działają jako czynniki redukujące; to znaczy mogą przekazywać elektrony innej cząsteczce, z którą reagują. Innymi słowy, cukier redukujący jest węglowodanem, który zawiera w swojej strukturze grupę karbonylową (C = O).

Ta grupa karbonylowa jest utworzona przez atom węgla przyłączony do atomu tlenu przez podwójne wiązanie. Grupę tę można znaleźć w różnych pozycjach w cząsteczkach cukru, co skutkuje innymi grupami funkcyjnymi, takimi jak aldehydy i ketony.

Aldehydy i ketony znajdują się w cząsteczkach cukrów prostych lub monosacharydów. Cukry te są klasyfikowane w ketozach, jeśli zawierają grupę karbonylową w cząsteczce (keton) lub w aldozach, jeśli zawierają ją w pozycji końcowej (aldehyd).

Aldehydy są grupami funkcyjnymi, które mogą przeprowadzać reakcje utleniania-redukcji, które obejmują ruch elektronów między cząsteczkami. Utlenianie występuje, gdy cząsteczka traci jeden lub więcej elektronów i redukuje się, gdy cząsteczka zyskuje jeden lub więcej elektronów.

Spośród rodzajów węglowodanów, które istnieją, monosacharydy są cukrami redukującymi. Na przykład glukoza, galaktoza i fruktoza działają jako środki redukujące.

W niektórych przypadkach monosacharydy są częścią większych cząsteczek, takich jak disacharydy i polisacharydy. Z tego powodu niektóre disacharydy, takie jak maltoza, również zachowują się jak cukry redukujące.

Indeks

  • 1 Metody oznaczania cukrów redukujących
    • 1.1 Test Benedykta
    • 1.2 Odczynnik Fehlinga
    • 1.3 Odczynnik Tollensa
  • 2 Znaczenie
    • 2.1 Znaczenie w medycynie
    • 2.2 Reakcja Maillarda
    • 2.3 Jakość żywności
  • 3 Różnica między cukrami redukującymi a cukrami nieredukującymi
  • 4 odniesienia

Metody oznaczania cukrów redukujących

Test Benedykta

Aby określić obecność cukrów redukujących w próbce, rozpuszcza się we wrzącej wodzie. Następnie dodaje się niewielką ilość odczynnika Benedykta i roztwór pozostawia się do osiągnięcia temperatury pokojowej. W ciągu następnych 10 minut rozwiązanie powinno zacząć zmieniać kolor.

Jeśli kolor zmieni się na niebieski, nie ma cukrów redukujących, zwłaszcza glukozy. Jeśli w próbce znajduje się duża ilość glukozy, która ma być analizowana, zmiana koloru przejdzie do zielonej, żółtej, pomarańczowej, czerwonej i wreszcie brązowej.

Odczynnik Benedykta jest mieszaniną kilku związków: zawiera bezwodny węglan sodu, cytrynian sodu i pentahydrat siarczanu miedzi (II). Po dodaniu do roztworu z próbką rozpocznie się ewentualna reakcja redukcji tlenku.

Jeśli istnieją cukry redukujące, zmniejszą one siarczan miedzi (kolor niebieski) roztworu Benedict do siarczku miedzi (czerwonawy kolor), który wygląda jak osad i jest odpowiedzialny za zmianę koloru.

Cukry nieredukujące nie mogą tego zrobić. Ten konkretny test zapewnia jedynie jakościowe zrozumienie obecności cukrów redukujących; oznacza to, czy w próbce znajdują się cukry redukujące.

Odczynnik Fehlinga

Podobnie jak test Benedykta, test Fehlinga wymaga całkowitego rozpuszczenia próbki w roztworze; Odbywa się to w obecności ciepła, aby zapewnić całkowite rozpuszczenie. Następnie dodaje się roztwór Fehlinga ciągle mieszając.

Jeśli obecne są cukry redukujące, roztwór powinien zacząć zmieniać zabarwienie w postaci tlenku lub czerwonego osadu. Jeśli nie ma cukrów redukujących, roztwór pozostanie niebieski lub zielony. Rozwiązanie Fehlinga jest również przygotowane z dwóch innych roztworów (A i B).

Roztwór A zawiera pentahydrat siarczanu miedzi (II) rozpuszczony w wodzie, a roztwór B zawiera tetrahydrat winianu sodowo-potasowego (sól Rochelle'a) i wodorotlenek sodu w wodzie. Dwa roztwory miesza się w równych częściach, aby uzyskać końcowe rozwiązanie testowe.

Ten test stosuje się do oznaczania monosacharydów, w szczególności aldoz i ketoz. Są one wykrywane, gdy aldehyd jest utleniany do kwasu i tworzy tlenek miedziawy.

Po kontakcie z grupą aldehydową zostaje zredukowany do jonu miedziawego, który tworzy czerwony osad i wskazuje na obecność cukrów redukujących. Gdyby w próbce nie było cukrów redukujących, roztwór pozostawałby niebieski, co wskazuje na wynik ujemny dla tego testu..

Odczynnik Tollensa

Test Tollensa, znany również jako test srebrnego lustra, jest jakościowym testem laboratoryjnym, który jest używany do odróżnienia aldehydu od ketonu. Wykorzystuje fakt, że aldehydy są łatwo utleniane, podczas gdy ketony nie.

W teście Tollens stosuje się mieszaninę znaną jako odczynnik Tollensa, który jest podstawowym roztworem zawierającym jony srebra skoordynowane z amoniakiem..

Ten odczynnik nie jest dostępny na rynku ze względu na jego krótki okres użytkowania, dlatego musi być przygotowany w laboratorium, kiedy będzie używany.

Przygotowanie odczynnika obejmuje dwa etapy:

Krok 1

Wodny azotan srebra miesza się z wodnym roztworem wodorotlenku sodu.

Krok 2

Wodny amoniak dodaje się kroplami, aż wytrącony tlenek srebra całkowicie się rozpuści.

Odczynnik Tollens utlenia aldehydy obecne w odpowiednich cukrach redukujących. Ta sama reakcja polega na redukcji jonów srebra odczynnika Tollensa, który przekształca je w metaliczne srebro. Jeśli test jest przeprowadzany w czystej probówce, tworzy się osad srebra.

Tak więc dodatni wynik z odczynnikiem Tollensa określa się obserwując „srebrne lustro” wewnątrz probówki; ten efekt lustra jest charakterystyczny dla tej reakcji.

Znaczenie

Określenie obecności cukrów redukujących w różnych próbkach jest ważne w kilku aspektach, które obejmują medycynę i gastronomię.

Znaczenie w medycynie

Testy przesiewowe na cukry redukujące były stosowane od lat do diagnozowania pacjentów z cukrzycą. Można to zrobić, ponieważ choroba ta charakteryzuje się wzrostem poziomu glukozy we krwi, przy czym oznaczenie tych może być przeprowadzone za pomocą tych metod utleniania.

Poprzez pomiar ilości środka utleniającego zredukowanego przez glukozę, możliwe jest określenie stężenia glukozy w próbkach krwi lub moczu.

Pozwala to pacjentowi wskazać odpowiednią ilość insuliny, którą należy wstrzyknąć, aby poziom glukozy we krwi powrócił do normalnego zakresu.

Reakcja Maillarda

Reakcja Maillarda obejmuje zestaw złożonych reakcji, które występują podczas gotowania niektórych potraw. Wraz ze wzrostem temperatury żywności grupy karbonylowe cukrów redukujących reagują z grupami aminowymi aminokwasów.

Ta reakcja gotowania generuje różnorodne produkty i chociaż wiele z nich jest korzystnych dla zdrowia, inne są toksyczne, a nawet rakotwórcze. Z tego powodu ważne jest poznanie chemii cukrów redukujących zawartych w normalnej diecie.

Podczas gotowania potraw bogatych w ziemniaki podobne do skrobi - w bardzo wysokich temperaturach (powyżej 120 ° C) zachodzi reakcja Maillarda.

Reakcja ta zachodzi między aminokwasem asparaginą i cukrami redukującymi, wytwarzając cząsteczki akrylamidu, który jest neurotoksyną i potencjalnym czynnikiem rakotwórczym.

Jakość żywności

Jakość niektórych produktów spożywczych może być monitorowana za pomocą metod wykrywania cukrów redukujących. Na przykład: do win, soków i trzciny cukrowej poziom cukrów redukujących określa się jako wskaźnik jakości produktu.

W celu oznaczenia cukrów redukujących w żywności odczynnik Fehlinga z błękitem metylenowym jest zwykle stosowany jako wskaźnik redukcji tlenków. Ta modyfikacja jest powszechnie znana jako metoda Lane-Eynon.

Różnica między cukrami redukującymi a cukrami nieredukującymi

Różnica między cukrami redukującymi i nieredukującymi leży w ich strukturze molekularnej. Węglowodany redukujące inne molekuły robią to przez oddawanie elektronów z ich wolnych grup aldehydowych lub ketonowych.

Dlatego cukry nieredukujące nie posiadają w swojej strukturze aldehydów ani wolnych ketonów. W rezultacie dają negatywne wyniki w testach wykrywania cukrów redukujących, jak w teście Fehlinga lub Benedykta.

Cukry redukujące obejmują wszystkie monosacharydy i niektóre disacharydy, podczas gdy cukry nieredukujące obejmują niektóre disacharydy i wszystkie polisacharydy.

Referencje

  1. Benedict, R. (1907). WYKRYWANIE I SZACOWANIE REDUKCJI CUKRÓW. Journal of Biological Chemistry, 3, 101-117.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemia (8 wyd.). W. H. Freeman and Company.
  3. Chitvoranund, N., Jiemsirilers, S., & Kashima, D. P. (2013). Wpływ obróbki powierzchniowej na przyczepność srebrnego filmu na podłożu szklanym wytworzonym przez powlekanie bezprądowe. Journal of Australian Ceramic Society, 49(1), 62-69.
  4. Hildreth, A., Brown, G. (1942). Modyfikacja metody Lane-Eynona do oznaczania cukru. Journal Association of Official Analytical Chemists 25 (3): 775-778.
  5. Jiang, Z., Wang, L., Wu, W. i Wang, Y. (2013). Aktywności biologiczne i właściwości fizykochemiczne produktów reakcji Maillarda w układach modelowych peptydów cukrowo-bydlęcych kazeiny. Chemia Żywności, 141(4), 3837-3845.
  6. Nelson, D., Cox, M. i Lehninger, A. (2013). Lehninger Principles of Biochemistry (6th). W.H. Freeman and Company.
  7. Pedreschi, F., Mariotti, M.S. i Granby, K. (2014). Aktualne problemy dietetycznego akrylamidu: formowanie, łagodzenie i ocena ryzyka. Journal of Science of Food and Agriculture, 94(1), 9-20.
  8. Rajakylä, E. i Paloposki, M. (1983). Oznaczanie cukrów (i betainy) w melasie za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Journal of Chromatography, 282, 595-602.
  9. Scales, F. (1915). OKREŚLENIE CUKRÓW REDUKCYJNYCH. The Journal of Ciological Chemistry, 23, 81-87.
  10. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level(5 wyd.). Wiley.