РЕДУКЦИИ САХАРА: МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ВАЖНОСТЬ - БИОЛОГИЯ - 2024

Эти восстанавливающие сахара являются биомолекулы , которые функционируют в качестве восстанавливающих агентов; то есть они могут отдавать электроны другой молекуле, с которой реагируют. Другими словами, восстанавливающий сахар - это углевод, который содержит в своей структуре карбонильную группу (C = O).

Эта карбонильная группа состоит из атома углерода, связанного с атомом кислорода двойной связью. Эта группа может находиться в разных положениях в молекулах сахара, что приводит к образованию других функциональных групп, таких как альдегиды и кетоны.

Альдегиды и кетоны содержатся в молекулах простых сахаров или моносахаридов. Указанные сахара классифицируются как кетозы, если они имеют карбонильную группу внутри молекулы (кетон), или как альдозы, если они содержат ее в концевом положении (альдегид).

Альдегиды - это функциональные группы, которые могут проводить окислительно-восстановительные реакции, которые включают перемещение электронов между молекулами. Окисление происходит, когда молекула теряет один или несколько электронов, а восстановление происходит, когда молекула приобретает один или несколько электронов.

Из всех существующих типов углеводов моносахариды являются восстанавливающими сахарами. Например, глюкоза, галактоза и фруктоза действуют как восстановители.

В некоторых случаях моносахариды являются частью более крупных молекул, таких как дисахариды и полисахариды. По этой причине некоторые дисахариды, такие как мальтоза, также ведут себя как восстанавливающие сахара.

Методы определения редуцирующих сахаров

Тест Бенедикта

Чтобы определить наличие редуцирующих сахаров в образце, его растворяют в кипящей воде. Затем добавьте небольшое количество реагента Бенедикта и подождите, пока раствор достигнет комнатной температуры. Через 10 минут раствор должен начать менять цвет.

Если цвет меняется на синий, значит, в нем нет восстанавливающих сахаров, особенно глюкозы. Если в исследуемом образце присутствует большое количество глюкозы, изменение цвета будет прогрессировать до зеленого, желтого, оранжевого, красного и, наконец, коричневого.

Реагент Бенедикта представляет собой смесь нескольких соединений: он включает безводный карбонат натрия, цитрат натрия и пентагидрат сульфата меди (II). После добавления в раствор с образцом начнутся возможные окислительно-восстановительные реакции.

Если присутствуют редуцирующие сахара, они восстановят сульфат меди (синий цвет) в растворе Бенедикта до сульфида меди (красноватый цвет), который выглядит как осадок и отвечает за изменение цвета.

Невосстанавливающие сахара этого сделать не могут. Этот конкретный тест дает только качественное понимание присутствия редуцирующих сахаров; то есть указывает, есть ли в образце редуцирующие сахара.

Реагент Фелинга

Подобно тесту Бенедикта, тест Фелинга требует, чтобы образец был полностью растворен в растворе; Это делается в присутствии тепла, чтобы он полностью растворился. После этого добавляют раствор Фелинга при постоянном перемешивании.

Если присутствуют редуцирующие сахара, раствор должен начать менять цвет в виде оксида или красного осадка. Если редуцирующие сахара отсутствуют, раствор останется синим или зеленым. Раствор Фелинга также готовят из двух других растворов (A и B).

Раствор A содержит пентагидрат сульфата меди (II), растворенный в воде, а раствор B содержит тетрагидрат тартрата натрия и калия (соль Рошеля) и гидроксид натрия в воде. Два раствора смешивают в равных частях, чтобы получить окончательный тестовый раствор.

Этот тест используется для определения моносахаридов, в частности альдоз и кетозов. Они обнаруживаются, когда альдегид окисляется до кислоты и образует оксид меди.

При контакте с альдегидной группой он восстанавливается до иона одновалентной меди, который образует красный осадок и указывает на присутствие редуцирующих сахаров. Если бы в образце не было редуцирующих сахаров, раствор оставался бы синим, указывая на отрицательный результат этого теста.

Реагент Толленса

Тест Толленса, также известный как тест серебряного зеркала, представляет собой качественный лабораторный тест, используемый для различения альдегида и кетона. Он использует тот факт, что альдегиды легко окисляются, а кетоны - нет.

В тесте Толленса используется смесь, известная как реагент Толленса, которая представляет собой щелочной раствор, содержащий ионы серебра, координированные с аммиаком.

Этот реактив недоступен в продаже из-за его короткого срока хранения, поэтому перед использованием его необходимо приготовить в лаборатории.

Подготовка реагента состоит из двух этапов:

Шаг 1

Водный раствор нитрата серебра смешивают с водным гидроксидом натрия.

Шаг 2

По каплям добавляют водный раствор аммиака до полного растворения осажденного оксида серебра.

Реагент Толленса окисляет альдегиды, присутствующие в соответствующих редуцирующих сахарах. Та же реакция включает восстановление ионов серебра из реактива Толленса, который превращает их в металлическое серебро. Если тест проводится в чистой пробирке, образуется осадок серебра.

Таким образом, положительный результат с реактивом Толленса определяется по «серебряному зеркалу» внутри пробирки; этот зеркальный эффект характерен для этой реакции.

значение

Определение присутствия редуцирующих сахаров в различных образцах важно в нескольких отношениях, включая медицину и гастрономию.

Значение в медицине

Тестирование на уровень редуцирующего сахара использовалось в течение многих лет для диагностики пациентов с диабетом. Это может быть сделано, потому что это заболевание характеризуется повышением уровня глюкозы в крови, определение которого может быть выполнено этими методами окисления.

Измеряя количество окислителя, восстановленного глюкозой, можно определить концентрацию глюкозы в образцах крови или мочи.

Это позволяет проинструктировать пациента о соответствующем количестве инсулина для инъекции, чтобы вернуть уровень глюкозы в крови в нормальный диапазон.

Реакция Майяра

Реакция Майяра включает в себя набор сложных реакций, возникающих при приготовлении некоторых продуктов. При повышении температуры пищи карбонильные группы восстанавливающих сахаров вступают в реакцию с аминогруппами аминокислот.

В результате этой реакции при приготовлении пищи образуются различные продукты, и, хотя многие из них полезны для здоровья, другие токсичны и даже канцерогены. По этой причине важно знать химический состав восстанавливающих сахаров, которые входят в нормальный рацион.

При приготовлении продуктов, богатых крахмалом, таких как картофель, при очень высоких температурах (выше 120 ° C) возникает реакция Майяра.

Эта реакция происходит между аминокислотой аспарагин и восстанавливающими сахарами, образуя молекулы акриламида, который является нейротоксином и, возможно, канцерогеном.

Качества продуктов питания

Качество определенных продуктов можно контролировать с помощью методов обнаружения пониженного сахара. Например: в винах, соках и сахарном тростнике уровень редуцирующих сахаров определяется как показатель качества продукта.

Для определения редуцирующих сахаров в пищевых продуктах в качестве индикатора восстановления оксидов обычно используется реагент Фелинга с метиленовым синим. Эта модификация широко известна как метод Лейна-Эйнона.

Разница между редуцирующими и невосстанавливающими сахарами

Разница между восстанавливающими и невосстанавливающими сахарами заключается в их молекулярной структуре. Углеводы, которые восстанавливают другие молекулы, делают это, отдавая электроны от своих свободных альдегидных или кетоновых групп.

Следовательно, невосстанавливающие сахара не имеют в своей структуре свободных альдегидов или кетонов. Следовательно, они дают отрицательные результаты в тестах на обнаружение редуцирующих сахаров, таких как тесты Фелинга или Бенедикта.

Восстанавливающие сахара включают все моносахариды и некоторые дисахариды, тогда как невосстанавливающие сахара включают некоторые дисахариды и все полисахариды.

Ссылки

1. Бенедикт, Р. (1907). ОБНАРУЖЕНИЕ И ОЦЕНКА СНИЖЕНИЯ САХАРА. Журнал биологической химии, 3, 101-117.
2. Берг, Дж., Тимочко, Дж., Гатто, Г., Страйер, Л. (2015). Биохимия (8-е изд.). WH Freeman and Company.
3. Читворанунд, Н., Джимсирилерс, С., и Кашима, Д.П. (2013). Влияние обработки поверхности на адгезию серебряной пленки на стеклянной подложке, изготовленной методом химического нанесения. Журнал Австралийского керамического общества, 49 (1), 62–69.
4. Хилдрет А., Браун Г. (1942). Модификация метода Лейна-Эйнона для определения сахара. Журнал Ассоциации официальных химиков-аналитиков 25 (3): 775-778.
5. Цзян, З., Ван, Л., Ву, В., и Ван, Ю. (2013). Биологическая активность и физико-химические свойства продуктов реакции Майяра в модельных системах сахарно-бычьего казеина. Пищевая химия, 141 (4), 3837-3845.
6. Нельсон Д., Кокс М. и Ленингер А. (2013). Lehninger Принципы биохимии (6- ^{е место} ). WH Freeman and Company.
7. Педрески, Ф., Мариотти, МС, и Грэнби, К. (2014). Актуальные проблемы диетического акриламида: образование, уменьшение и оценка риска. Журнал продовольственной науки и сельского хозяйства, 94 (1), 9–20.
8. Rajakylä, E., & Paloposki, M. (1983). Определение сахаров (и бетаина) в мелассе методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Журнал хроматографии, 282, 595–602.
9. Весы, Ф. (1915). ОПРЕДЕЛЕНИЕ СНИЖЕНИЯ САХАРА. Журнал циологической химии, 23, 81–87.
10. Воет Д., Воет Дж. И Пратт К. (2016). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне (5-е изд.). Wiley.