REDUKCIE CUKRU: METÓDY STANOVENIA, DÔLEŽITOSŤ - BIOLÓGIE - 2025

Tieto redukčné cukry sú biomolekuly, ktoré pôsobia ako redukčné činidlo; to znamená, že môžu darovať elektróny inej molekule, s ktorou reagujú. Inými slovami, redukujúcim cukrom je uhľohydrát, ktorý vo svojej štruktúre obsahuje karbonylovú skupinu (C = O).

Táto karbonylová skupina je tvorená atómom uhlíka viazaným k atómu kyslíka prostredníctvom dvojitej väzby. Táto skupina sa nachádza v rôznych pozíciách v molekulách cukru, čo vedie k ďalším funkčným skupinám, ako sú aldehydy a ketóny.

Aldehydy a ketóny sa nachádzajú v molekulách jednoduchých cukrov alebo monosacharidov. Uvedené cukry sú klasifikované ako ketózy, ak obsahujú karbonylovú skupinu vo vnútri molekuly (ketón) alebo aldózy, ak ich obsahujú v koncovej polohe (aldehyd).

Aldehydy sú funkčné skupiny, ktoré môžu uskutočňovať oxidačno-redukčné reakcie, ktoré zahŕňajú pohyb elektrónov medzi molekulami. Oxidácia nastane, keď molekula stratí jeden alebo viac elektrónov, a redukcia nastane, keď molekula získa jeden alebo viac elektrónov.

Z typov existujúcich uhľohydrátov sú všetky monosacharidy redukujúce cukry. Napríklad glukóza, galaktóza a fruktóza fungujú ako redukčné činidlá.

V niektorých prípadoch sú monosacharidy súčasťou väčších molekúl, ako sú disacharidy a polysacharidy. Z tohto dôvodu sa niektoré disacharidy - napríklad maltóza - chovajú ako redukujúce cukry.

Metódy stanovenia redukujúcich cukrov

Benediktov test

Na stanovenie prítomnosti redukujúcich cukrov vo vzorke sa rozpustí vo vriacej vode. Potom pridajte malé množstvo Benediktovho činidla a počkajte, kým roztok nedosiahne izbovú teplotu. Do 10 minút by mal roztok začať meniť farbu.

Ak sa farba zmení na modrú, nie sú prítomné žiadne redukujúce cukry, najmä glukóza. Ak je vo vzorke, ktorá sa má testovať, prítomné veľké množstvo glukózy, zmena farby bude pokračovať na zelenú, žltú, oranžovú, červenú a nakoniec hnedú.

Benediktovo činidlo je zmes niekoľkých zlúčenín: zahŕňa bezvodý uhličitan sodný, citrát sodný a pentahydrát síranu meďnatého. Po pridaní do roztoku so vzorkou sa začnú možné oxidačno-redukčné reakcie.

Ak existujú redukujúce cukry, redukujú síran meďnatý (modrá farba) v roztoku Benedict na sulfid medi (červenkastý odtieň), ktorý vyzerá ako zrazenina a je zodpovedný za zmenu farby.

Neredukujúce cukry to nemôžu urobiť. Tento konkrétny test poskytuje iba kvalitatívne pochopenie prítomnosti redukujúcich cukrov; to znamená, že vo vzorke sú alebo nie sú redukujúce cukry.

Fehlingovo činidlo

Podobne ako pri teste Benedikt, Fehlingov test vyžaduje, aby bola vzorka úplne rozpustená v roztoku; To sa deje v prítomnosti tepla, aby sa zabezpečilo úplné rozpustenie. Potom sa za stáleho miešania pridá Fehlingov roztok.

Ak sú prítomné redukujúce cukry, roztok by mal začať meniť farbu v podobe oxidu alebo červenej zrazeniny. Ak nie sú prítomné žiadne redukujúce cukry, roztok zostane modrý alebo zelený. Fehlingov roztok sa tiež pripravuje z dvoch ďalších roztokov (A a B).

Roztok A obsahuje pentahydrát síranu meďnatého rozpusteného vo vode a roztok B obsahuje tetrahydrát vínanu sodno-draselného (Rochellova soľ) a hydroxid sodný vo vode. Oba roztoky sa zmiešajú v rovnakých dieloch, aby sa vytvoril konečný testovací roztok.

Tento test sa používa na stanovenie monosacharidov, konkrétne aldóz a ketóz. Tieto sa detegujú, keď aldehyd oxiduje na kyselinu a vytvára oxid meďný.

Pri kontakte s aldehydovou skupinou sa redukuje na meďný ión, ktorý tvorí červenú zrazeninu a indikuje prítomnosť redukujúcich cukrov. Ak vo vzorke nie sú žiadne redukujúce cukry, roztok zostane modrý, čo naznačuje negatívny výsledok tohto testu.

Tollenove činidlo

Tollenov test, známy tiež ako test strieborného zrkadla, je kvalitatívny laboratórny test používaný na rozlíšenie medzi aldehydom a ketónom. Využíva skutočnosť, že aldehydy sa ľahko oxidujú, zatiaľ čo ketóny nie.

V Tollenovom teste sa používa zmes známa ako Tollensovo činidlo, čo je zásaditý roztok obsahujúci ióny striebra koordinované s amoniakom.

Toto činidlo nie je komerčne dostupné z dôvodu jeho krátkej doby použiteľnosti, preto sa musí pripraviť v laboratóriu, keď sa má použiť.

Príprava činidla zahŕňa dva kroky:

Krok 1

Vodný dusičnan strieborný sa zmieša s vodným hydroxidom sodným.

Krok 2

Po kvapkách sa pridáva vodný amoniak, kým sa vyzrážaný oxid strieborný úplne nerozpustí.

Tollenove činidlo oxiduje aldehydy, ktoré sú prítomné v zodpovedajúcich redukujúcich cukroch. Rovnaká reakcia spočíva v redukcii iónov striebra z Tollenovho činidla, ktoré ich prevádza na kovové striebro. Ak sa test vykonáva v čistej skúmavke, vytvorí sa zrazenina striebra.

Pozitívny výsledok s Tollenovým činidlom sa teda stanoví pozorovaním „strieborného zrkadla“ vo vnútri skúmavky; tento zrkadlový efekt je charakteristický pre túto reakciu.

dôležitosť

Stanovenie prítomnosti redukujúcich cukrov v rôznych vzorkách je dôležité v niekoľkých ohľadoch vrátane medicíny a gastronómie.

Dôležitosť v medicíne

Testovanie na zníženie cukrov sa už roky používa na diagnostikovanie pacientov s cukrovkou. To sa dá dosiahnuť, pretože toto ochorenie je charakterizované zvýšením hladín glukózy v krvi, pomocou ktorého je možné ich stanovenie pomocou týchto oxidačných metód.

Meraním množstva oxidačného činidla redukovaného glukózou je možné určiť koncentráciu glukózy vo vzorkách krvi alebo moču.

To umožňuje pacientovi poučiť sa o vhodnom množstve inzulínu na injekciu, aby sa hladiny glukózy v krvi vrátili späť do normálneho rozsahu.

Maillardova reakcia

Maillardova reakcia zahŕňa súbor komplexných reakcií, ktoré sa vyskytujú pri varení niektorých potravín. Ako sa teplota potravín zvyšuje, karbonylové skupiny redukujúcich cukrov reagujú s aminoskupinami aminokyselín.

Táto varná reakcia vytvára rôzne produkty a hoci mnohé z nich sú prospešné pre zdravie, iné sú toxické a dokonca aj karcinogénne. Z tohto dôvodu je dôležité poznať chémiu redukujúcich cukrov, ktoré sú súčasťou bežnej stravy.

Pri varení potravín bohatých na škrob - ako sú zemiaky - pri veľmi vysokých teplotách (nad 120 ° C) dochádza k Maillardovej reakcii.

K tejto reakcii dochádza medzi aminokyselinou asparagín a redukujúcimi cukrami, čím sa generujú molekuly akrylamidu, čo je neurotoxín a možný karcinogén.

Kvalita potravín

Kvalita určitých potravín sa dá monitorovať pomocou metód detekcie redukujúceho cukru. Napríklad: vo vínach, džúsoch a cukrovej trstine je hladina redukujúcich cukrov stanovená ako údaj o kvalite produktu.

Na stanovenie redukujúcich cukrov v potravinách sa ako indikátor redukcie oxidov obvykle používa Fehlingovo činidlo s metylénovou modrou. Táto modifikácia je všeobecne známa ako Lane-Eynonova metóda.

Rozdiel medzi redukujúcimi a neredukujúcimi cukrami

Rozdiel medzi redukujúcimi a neredukujúcimi cukrami je v ich molekulárnej štruktúre. Sacharidy, ktoré iné molekuly redukujú, to robia darovaním elektrónov z ich voľných aldehydových alebo ketónových skupín.

Preto neredukujúce cukry nemajú vo svojej štruktúre voľné aldehydy alebo ketóny. V dôsledku toho dávajú negatívne výsledky pri testoch na detekciu redukujúcich cukrov, ako sú napríklad testy Fehling alebo Benedikt.

Redukujúce cukry zahŕňajú všetky monosacharidy a niektoré disacharidy, zatiaľ čo neredukujúce cukry zahŕňajú niektoré disacharidy a všetky polysacharidy.

Referencie

1. Benedict, R. (1907). ZISŤOVANIE A ODHAD ZNÍŽENIE CUKROV. Journal of Biological Chemistry, 3, 101-117.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemistry (8. vydanie). WH Freeman and Company.
3. Chitvoranund, N., Jiemsirilers, S., & Kashima, DP (2013). Účinky povrchovej úpravy na priľnavosť strieborného filmu na sklenený substrát vyrobený bezelektrickým nanášaním. Vestník austrálskej keramickej spoločnosti, 49 (1), 62–69.
4. Hildreth, A., Brown, G. (1942). Modifikácia Lane-Eynonovej metódy na stanovenie cukru. Association of Official Analytical Chemists 25 (3): 775-778.
5. Jiang, Z., Wang, L., Wu, W. a Wang, Y. (2013). Biologické aktivity a fyzikálno-chemické vlastnosti Maillardových reakčných produktov v modelových systémoch peptidového modelu kazeínového cukru z hovädzieho dobytka. Food Chemistry, 141 (4), 3837-3845.
6. Nelson, D., Cox, M. & Lehninger, A. (2013). Lehninger Základy biochémie (6 ^th ). WH Freeman and Company.
7. Pedreschi, F., Mariotti, MS, a Granby, K. (2014). Aktuálne problémy s akrylamidom v strave: Tvorba, zmierňovanie a hodnotenie rizika. Journal of Science of Food and Agriculture, 94 (1), 9–20.
8. Rajakylä, E., & Paloposki, M. (1983). Stanovenie cukrov (a betaínu) v melase vysokoúčinnou kvapalinovou chromatografiou. Journal of Chromatography, 282, 595 - 602.
9. Scales, F. (1915). STANOVENIE ZNÍŽENÝCH CUKOROV. The Journal of Ciological Chemistry, 23, 81 - 87.
10. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Základy biochémie: Život na molekulárnej úrovni (5. vydanie). Wiley.