REDUKCIJE ŠEĆERA: METODE ZA ODREĐIVANJE, VAŽNOST - BIOLOGIJA - 2026

Su redukcijski šećeri su biomolekule koje funkcioniraju kao reducirajućih sredstava; to jest, mogu donirati elektrone drugoj molekuli s kojom reagiraju. Drugim riječima, reducirajući šećer je ugljikohidrat koji u svojoj strukturi sadrži karbonilnu skupinu (C = O).

Ova karbonilna skupina sastoji se od atoma ugljika vezanog za atom kisika dvostrukom vezom. Ova se skupina može naći na različitim položajima u molekulama šećera, što rezultira drugim funkcionalnim skupinama, poput aldehida i ketona.

Aldehidi i ketoni nalaze se u molekulama jednostavnih šećera ili monosaharida. Navedeni šećeri klasificiraju se u ketoze ako imaju karbonilnu skupinu unutar molekule (keton), ili aldoze ako ih sadrže u terminalnom položaju (aldehid).

Aldehidi su funkcionalne skupine koje mogu provesti reakcije redukcije oksidacije, koje uključuju kretanje elektrona između molekula. Oksidacija nastaje kada molekula izgubi jedan ili više elektrona, a redukcija nastaje kada molekula dobije jedan ili više elektrona.

Od postojećih vrsta ugljikohidrata monosaharidi su svi reducirajući šećeri. Na primjer, glukoza, galaktoza i fruktoza djeluju kao reducirajuća sredstva.

U nekim slučajevima monosaharidi su dio većih molekula poput disaharida i polisaharida. Zbog toga se neki disaharidi - poput maltoze - također ponašaju kao reducirajući šećer.

Metode za određivanje reducirajućih šećera

Benediktov test

Da bi se utvrdila prisutnost reducirajućih šećera u uzorku, on se rastvara u kipućoj vodi. Zatim dodajte malu količinu Benediktinog reagensa i pričekajte da otopina dosegne sobnu temperaturu. U roku od 10 minuta otopina bi trebala početi mijenjati boju.

Ako se boja promijeni u plavu, tada nema reducirajućih šećera, osobito glukoze. Ako je u uzorku koji se testira prisutna velika količina glukoze, promjena boje preći će u zelenu, žutu, narančastu, crvenu i na kraju smeđu.

Benedict-ov reagens je mješavina više spojeva: uključuje bezvodni natrijev karbonat, natrijev citrat i bakarni (II) sulfat pentahidrat. Kad se uzorak doda u otopinu, započet će moguće reakcije redukcije oksidacije.

Ako ima reducirajućih šećera, oni će smanjiti bakreni sulfat (plavu boju) u otopini Benedict do bakrenog sulfida (crvenkaste boje) koji izgleda poput taloga i odgovoran je za promjenu boje.

Ne reducirajući šećeri to ne mogu učiniti. Ovaj određeni test pruža samo kvalitativno razumijevanje prisutnosti reducirajućih šećera; to jest, pokazuje postoje li u uzorku reducirajući šećeri ili ne.

Fehlingov reagens

Slično Benedictovom testu, Fehlingov test zahtijeva da se uzorak potpuno otopi u otopini; To se provodi u prisutnosti topline kako bi se osiguralo da se ona potpuno otopi. Nakon toga dodaje se Fehlingova otopina uz stalno miješanje.

Ako su prisutni reducirajući šećeri, otopina treba započeti mijenjati boju u obliku oksida ili crvenog taloga. Ako nema reducirajućih šećera, otopina će ostati plava ili zelena. Fehlingova otopina se također priprema iz dvije druge otopine (A i B).

Otopina A sadrži bakreni (II) sulfat pentahidrat otopljen u vodi, a otopina B sadrži natrijev kalij-tartarat tetrahidrat (Rochelle-ova sol) i natrijev hidroksid u vodi. Dvije otopine se miješaju u jednakim dijelovima kako bi se dobila konačna ispitna otopina.

Ovaj se test upotrebljava za određivanje monosaharida, posebno aldoza i ketoza. Otkrivaju se kada aldehid oksidira u kiselinu i formira bakrov oksid.

Nakon kontakta s aldehidnom skupinom, on se reducira u bakrov ion, koji tvori crveni talog i ukazuje na prisutnost reducirajućih šećera. Ako u uzorku nema reducirajućih šećera, otopina bi ostala plava, što ukazuje na negativan rezultat ovog testa.

Tollenski reagens

Tollensov test, također poznat kao srebro ogledalo, kvalitativni je laboratorijski test koji se koristi za razlikovanje aldehida i ketona. To iskorištava činjenicu da se aldehidi lako oksidiraju, dok ketoni nisu.

Tollensov test koristi smjesu poznatu kao Tollensov reagens, koja je osnovna otopina koja sadrži ione srebra koordinirane s amonijakom.

Ovaj reagens nije komercijalno dostupan zbog kratkog roka trajanja, pa ga mora pripremiti u laboratoriju kada će se koristiti.

Priprema reagensa uključuje dva koraka:

Korak 1

Vodeni srebrni nitrat pomiješan je s vodenim natrij hidroksidom.

Korak 2

Vodeni amonijak dodaje se kap po kap dok se istaloženi srebrni oksid potpuno ne otopi.

Tollenski reagens oksidira aldehide koji su prisutni u odgovarajućim reducirajućim šećerima. Ista reakcija uključuje redukciju srebrnih iona iz Tollensovog reagensa, koji ih pretvaraju u metalno srebro. Ako se ispitivanje provede u čistoj epruveti, nastaje talog srebra.

Stoga se pozitivnim rezultatom s Tollensovim reagensom utvrđuje promatranje "srebrnog zrcala" unutar epruvete; taj zrcalni efekt karakterističan je za ovu reakciju.

Važnost

Utvrđivanje prisutnosti reducirajućih šećera u različitim uzorcima važno je u nekoliko aspekata, uključujući medicinu i gastronomiju.

Važnost u medicini

Ispitivanje smanjenja šećera godinama se koristi za dijagnosticiranje bolesnika s dijabetesom. To se može učiniti jer ovu bolest karakterizira porast razine glukoze u krvi, s čime se njihovo određivanje može provesti ovim oksidacijskim metodama.

Mjerenjem količine oksidirajuće tvari smanjene glukozom moguće je odrediti koncentraciju glukoze u uzorcima krvi ili urina.

To omogućava pacijentu da bude poučen o odgovarajućoj količini inzulina kako bi se vrijednost glukoze u krvi vratila u normalan raspon.

Maillardova reakcija

Maillardova reakcija uključuje skup složenih reakcija koje se događaju kod kuhanja neke hrane. Kako temperatura hrane raste, karbonilne skupine reducirajućih šećera reagiraju s amino skupinama aminokiselina.

Ova reakcija kuhanja stvara različite proizvode i, premda su mnogi korisni za zdravlje, drugi su toksični, pa čak i kancerogeni. Iz tog razloga važno je poznavati kemiju reducirajućih šećera koji su uključeni u uobičajenu prehranu.

Prilikom kuhanja hrane bogate škrobom - poput krumpira - na vrlo visokim temperaturama (većim od 120 ° C) dolazi do Maillardove reakcije.

Ta se reakcija događa između aminokiseline asparagin i reducirajućih šećera, stvarajući molekule akrilamida, koji je neurotoksin i mogući karcinogen.

Kvaliteta hrane

Kvaliteta određenih namirnica može se pratiti metodama smanjenja otkrivanja šećera. Na primjer: u vinima, sokovima i šećernoj trsci razina reducirajućih šećera određuje se kao pokazatelj kvalitete proizvoda.

Za određivanje redukcije šećera u hrani se obično koristi Fehlingov reagens s metilen plavim kao pokazateljem redukcije oksida. Ova je modifikacija uobičajeno poznata kao metoda Lane-Eynon.

Razlika između reducirajućih i ne reducirajućih šećera

Razlika između reducirajućeg i ne reducirajućeg šećera je u njihovoj molekularnoj strukturi. Ugljikohidrati koje ostale molekule smanjuju čineći to doniranjem elektrona iz svojih slobodnih aldehida ili ketonskih skupina.

Zbog toga, ne reducirajući šećeri nemaju slobodne aldehide ili ketone u svojoj strukturi. Slijedom toga, oni daju negativne rezultate u testovima za otkrivanje reducirajućih šećera, poput Fehlingovih ili Benedikttovih testova.

Redukcijski šećeri uključuju sve monosaharide i neke disaharide, dok ne reducirajući šećeri uključuju neke disaharide i sve polisaharide.

Reference

1. Benedict, R. (1907). ODREĐIVANJE I PROCJENA SMANJENJA ŠEĆERA. Časopis za biološku kemiju, 3, 101-117.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemija (8. izd.). WH Freeman and Company.
3. Chitvoranund, N., Jiemsirilers, S., & Kashima, DP (2013). Učinci površinske obrade na prijanjanje srebrnog filma na staklenu podlogu proizvedenu bez elektrolučenja. Časopis Australian Ceramic Society, 49 (1), 62–69.
4. Hildreth, A., Brown, G. (1942). Izmjena Lane-Eynonove metode za određivanje šećera. Časopis Udruženje službenih analitičkih kemičara 25 (3): 775-778.
5. Jiang, Z., Wang, L., Wu, W., & Wang, Y. (2013). Biološke aktivnosti i fizikalno-kemijska svojstva proizvoda reakcije Maillard u sustavima modela peptida s kavinim šećerima goveda. Hemija hrane, 141 (4), 3837-3845.
6. Nelson, D., Cox, M. i Lehninger, A. (2013). Lehningerovi principi biokemije (6. ^st.). WH Freeman and Company.
7. Pedreschi, F., Mariotti, MS, i Granby, K. (2014). Trenutačna pitanja u prehrambenom akrilamidu: Formiranje, ublažavanje i procjena rizika. Časopis Science of Food and Agriculture, 94 (1), 9–20.
8. Rajakylä, E., i Paloposki, M. (1983). Određivanje šećera (i betaina) u melasi visokoučinkovitom tekućinskom kromatografijom. Časopis za kromatografiju, 282, 595–602.
9. Vage, F. (1915). ODREĐIVANJE SMANJENJA ŠEĆERA. Časopis za ciološku kemiju, 23, 81–87.
10. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Osnove biokemije: život na molekularnoj razini (5. izd.). Wiley.