Metody redukce cukrů pro stanovení, význam

redukujících cukrů jsou to biomolekuly, které fungují jako redukční činidla; to znamená, že mohou darovat elektrony jiné molekule, se kterou reagují. Jinými slovy, redukujícím cukrem je sacharid, který obsahuje karbonylovou skupinu (C = O) ve své struktuře.

Tato karbonylová skupina je tvořena atomem uhlíku připojeným k atomu kyslíku prostřednictvím dvojné vazby. Tato skupina se nachází v různých polohách v molekulách cukru, což vede k dalším funkčním skupinám, jako jsou aldehydy a ketony.

Aldehydy a ketony se nacházejí v molekulách jednoduchých cukrů nebo monosacharidů. Tyto cukry jsou klasifikovány v ketózách, pokud mají karbonylovou skupinu uvnitř molekuly (keton), nebo v aldózách, pokud ji obsahují v koncové poloze (aldehyd)..

Aldehydy jsou funkční skupiny, které mohou provádět oxidačně-redukční reakce, které zahrnují pohyb elektronů mezi molekulami. Oxidace nastává, když molekula ztrácí jeden nebo více elektronů a redukce, když molekula získá jeden nebo více elektronů.

Z existujících typů sacharidů jsou monosacharidy všechny redukující cukry. Například glukóza, galaktóza a fruktóza fungují jako redukční činidla.

V některých případech jsou monosacharidy součástí větších molekul, jako jsou disacharidy a polysacharidy. Z tohoto důvodu se některé disacharidy - například maltóza - chovají jako redukující cukry.

Index

• 1 Způsoby stanovení redukujících cukrů
  • 1.1 Benediktův test
  • 1.2 Fehlingovo činidlo
  • 1.3 Tollenovo činidlo
• 2 Význam
  • 2.1 Význam v medicíně
  • 2.2 Maillardova reakce
  • 2.3 Kvalita potravin
• 3 Rozdíl mezi redukujícími cukry a neredukujícími cukry
• 4 Odkazy

Způsoby stanovení redukujících cukrů

Benediktův test

Pro stanovení přítomnosti redukujících cukrů ve vzorku se rozpustí ve vroucí vodě. Potom se přidá malé množství Benediktova činidla a roztok se nechá ohřát na teplotu místnosti. V následujících 10 minutách by mělo začít řešení měnit barvu.

Pokud se barva změní na modrou, pak nejsou přítomny žádné redukující cukry, zejména glukóza. Pokud je ve vzorku, který má být analyzován, přítomno velké množství glukózy, pak se změna barvy změní na zelenou, žlutou, oranžovou, červenou a nakonec hnědou..

Benediktovo činidlo je směsí několika sloučenin: zahrnuje bezvodý uhličitan sodný, citrát sodný a pentahydrát síranu měďnatého. Po přidání do roztoku se vzorkem začnou možné reakce oxidové redukce.

Pokud existují redukující cukry, sníží se tím množství síranu měďnatého (modré barvy) Benedictova roztoku na sulfid mědi (načervenalá barva), který vypadá jako sraženina a je zodpovědný za změnu barvy.

Neredukující cukry to nemohou udělat. Tento konkrétní test poskytuje pouze kvalitativní pochopení přítomnosti redukujících cukrů; to znamená, že indikuje, zda ve vzorku existují redukující cukry.

Fehlingovo činidlo

Podobně jako Benedictův test vyžaduje Fehlingův test, aby byl vzorek zcela rozpuštěn v roztoku; To se provádí v přítomnosti tepla, aby se zajistilo, že se zcela rozpustí. Poté se neustále přidává Fehlingův roztok.

Pokud jsou přítomny redukující cukry, roztok by měl začít měnit barvu jako oxid nebo červená sraženina. Pokud nejsou přítomny žádné redukující cukry, roztok zůstane modrý nebo zelený. Roztok Fehling se také připravuje ze dvou dalších roztoků (A a B)..

Roztok A obsahuje pentahydrát síranu měďnatého rozpuštěného ve vodě a roztok B obsahuje tetrahydrát vinanu sodno-draselného (Rochelleho sůl) a hydroxid sodný ve vodě. Oba roztoky se smísí ve stejných částech, aby se vytvořil konečný testovací roztok.

Tento test se používá pro stanovení monosacharidů, konkrétně aldóz a ketóz. Tyto jsou detekovány, když je aldehyd oxidován na kyselinu a tvoří oxid měďný.

Po kontaktu s aldehydovou skupinou se redukuje na měďný ion, který tvoří červenou sraženinu a indikuje přítomnost redukujících cukrů. Pokud by ve vzorku nebyly žádné redukující cukry, roztok by zůstal v modré barvě, což indikuje negativní výsledek tohoto testu..

Tollenovo činidlo

Tollenův test, známý také jako test stříbrného zrcadla, je kvalitativní laboratorní test, který se používá k rozlišení aldehydu a ketonu. Využívá skutečnosti, že aldehydy se snadno oxidují, zatímco ketony ne.

V Tollenově testu se používá směs známá jako Tollenovo činidlo, což je bazický roztok obsahující ionty stříbra koordinované s amoniakem..

Toto činidlo není komerčně dostupné z důvodu jeho krátké životnosti, takže musí být připraveno v laboratoři, když se bude používat.

Příprava činidla zahrnuje dva kroky:

Krok 1

Vodný dusičnan stříbrný se smísí s vodným hydroxidem sodným.

Krok 2

Po kapkách se přidává vodný amoniak, dokud se vysrážený oxid stříbrný nerozpustí úplně.

Tollenovo činidlo oxiduje aldehydy, které jsou přítomny v odpovídajících redukujících cukrech. Stejná reakce zahrnuje redukci stříbrných iontů Tollenova činidla, které je převádí na kovové stříbro. Pokud se zkouška provádí v čisté zkumavce, vytvoří se sraženina stříbra.

Pozitivní výsledek s Tollenovým činidlem je tedy určen pozorováním "stříbrného zrcadla" uvnitř zkumavky; tento zrcadlový efekt je charakteristický pro tuto reakci.

Význam

Stanovení přítomnosti redukujících cukrů v různých vzorcích je důležité v několika aspektech, které zahrnují medicínu a gastronomii.

Význam v medicíně

Screeningové testy na redukující cukry byly po léta používány pro diagnostiku pacientů s diabetem. Toho lze dosáhnout, protože toto onemocnění je charakterizováno zvýšením hladin glukózy v krvi, přičemž stanovení těchto hodnot může být prováděno těmito oxidačními metodami..

Měřením množství oxidačního činidla redukovaného glukózou je možné stanovit koncentraci glukózy ve vzorcích krve nebo moči.

To umožňuje pacientovi uvést odpovídající množství inzulínu, které musí být injikováno tak, aby byly hladiny glukózy v krvi zpět v normálním rozmezí.

Reakce Maillarda

Maillardova reakce zahrnuje řadu komplexních reakcí, které se vyskytují při vaření některých potravin. Jak se zvyšuje teplota potravin, karbonylové skupiny redukujících cukrů reagují s aminoskupinami aminokyselin.

Tato varná reakce vytváří různé produkty, ačkoli mnoho z nich je prospěšné pro zdraví, jiné jsou toxické a dokonce karcinogenní. Z tohoto důvodu je důležité znát chemii redukujících cukrů, které jsou zahrnuty v běžné stravě.

Při vaření potravin bohatých na brambory podobné škrobu - při velmi vysokých teplotách (větších než 120 ° C) dochází k Maillardově reakci.

K této reakci dochází mezi aminokyselinou asparaginem a redukujícími cukry, vytvářejícími molekuly akrylamidu, což je neurotoxin a možný karcinogen..

Kvalita potravin

Kvalita některých potravin může být sledována pomocí metod detekce redukujících cukrů. Například: u vín, džusů a cukrové třtiny se úroveň redukujících cukrů určuje jako ukazatel kvality produktu.

Pro stanovení redukujících cukrů v potravinách se jako indikátor oxidové redukce obvykle používá Fehlingovo činidlo s methylenovou modří. Tato modifikace je běžně známá jako Lane-Eynonova metoda.

Rozdíl mezi redukujícími cukry a neredukujícími cukry

Rozdíl mezi redukujícími a neredukujícími cukry spočívá v jejich molekulární struktuře. Sacharidy, které redukují jiné molekuly, tak dělají elektrony z jejich volných aldehydových nebo ketonových skupin.

Neredukující cukry proto nemají ve své struktuře aldehydy nebo volné ketony. V důsledku toho dávají negativní výsledky v detekčních testech redukujících cukrů, jako v testu Fehling nebo Benedict.

Redukující cukry zahrnují všechny monosacharidy a některé disacharidy, zatímco neredukující cukry zahrnují některé disacharidy a všechny polysacharidy..

Odkazy

1. Benedikt, R. (1907). DETEKCE A ODHAD REDUKCÍCH CUKRŮ. Žurnál biologické chemie, 3, 101-117.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemie (8. vydání). W. H. Freeman a Company.
3. Chitvoranund, N., Jiemsirilers, S., & Kashima, D. P. (2013). Vliv povrchové úpravy na přilnavost stříbrného filmu na skleněném substrátu vyrobeném bezproudovým pokovováním. Journal australské keramické společnosti, 49(1), 62-69.
4. Hildreth, A., Brown, G. (1942). Modifikace metody Lane-Eynon pro stanovení cukru. Journal Asociace oficiálních analytických chemiků 25 (3): 775-778.
5. Jiang, Z., Wang, L., Wu, W., & Wang, Y. (2013). Biologické aktivity a fyzikálně-chemické vlastnosti produktů Maillardovy reakce v modelových systémech cukr-hovězí kazeinový peptid. Chemie potravin, 141(4), 3837-3845.
6. Nelson, D., Cox, M. & Lehninger, A. (2013). Lehningerovy principy biochemie (6)^th). W.H. Freeman a společnost.
7. Pedreschi, F., Mariotti, M.S., & Granby, K. (2014). Současné problémy ve stravování akrylamid: Tvorba, zmírňování a hodnocení rizik. Journal of Science of Food and Agriculture, 94(1), 9-20.
8. Rajakylä, E., & Paloposki, M. (1983). Stanovení cukrů (a betainu) v melasě vysoce účinnou kapalinovou chromatografií. Journal of Chromatography, 282, 595-602.
9. Váhy, F. (1915). STANOVENÍ SNÍŽENÍ CUKRŮ. Žurnál biologické chemie, 23, 81-87.
10. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Základy biochemie: Život na molekulární úrovni(5. vydání). Wiley.