SUKKERREDUKTION: METODER TIL BESTEMMELSE, BETYDNING - BIOLOGI - 2025

De reducerende sukkerarter er biomolekyler, der fungerer som reduktionsmidler; de kan donere elektroner til et andet molekyle, som de reagerer med. Med andre ord er et reducerende sukker et kulhydrat, der indeholder en carbonylgruppe (C = O) i dens struktur.

Denne carbonylgruppe består af et carbonatom bundet til et oxygenatom gennem en dobbeltbinding. Denne gruppe kan findes i forskellige positioner i sukkermolekyler, hvilket resulterer i andre funktionelle grupper, såsom aldehyder og ketoner.

Aldehyder og ketoner findes i molekylerne i enkle sukkerarter eller monosaccharider. Nævnte sukkerarter klassificeres i ketoser, hvis de har carbonylgruppen inde i molekylet (keton), eller aldoser, hvis de indeholder den i terminalpositionen (aldehyd).

Aldehyder er funktionelle grupper, der kan udføre oxidationsreduktionsreaktioner, som involverer bevægelse af elektroner mellem molekyler. Oxidation sker, når et molekyle mister en eller flere elektroner, og reduktion sker, når et molekyle får en eller flere elektroner.

Af de typer kulhydrater, der findes, reducerer monosaccharider alle sukkerarter. For eksempel fungerer glukose, galactose og fruktose som reduktionsmidler.

I nogle tilfælde er monosaccharider en del af større molekyler, såsom disaccharider og polysaccharider. Af denne grund opfører nogle disaccharider - såsom maltose - sig også som reducerende sukker.

Metoder til bestemmelse af reduktion af sukker

Benedictts test

For at bestemme tilstedeværelsen af ​​reducerende sukkerarter i en prøve opløses det i kogende vand. Derefter tilsættes en lille mængde af Benedictts reagens og vent til opløsningen når stuetemperatur. Inden for 10 minutter bør opløsningen begynde at skifte farve.

Hvis farven ændres til blå, er der ingen reducerende sukker til stede, især glukose. Hvis der findes en stor mængde glukose i prøven, der skal testes, vil farveændringen fortsætte til grøn, gul, orange, rød og til sidst brun.

Benedictts reagens er en blanding af flere forbindelser: det inkluderer vandfrit natriumcarbonat, natriumcitrat og kobber (II) sulfat-pentahydrat. Når først den er tilsat opløsningen med prøven, begynder de mulige oxidationsreduktionsreaktioner.

Hvis der er reducerende sukkerarter, reducerer de kobbersulfat (blå farve) i Benedict-opløsningen til et kobbersulfid (rødlig farve), der ligner bundfaldet og er ansvarlig for farveændringen.

Ikke-reducerende sukkerarter kan ikke gøre dette. Denne særlige test giver kun en kvalitativ forståelse af tilstedeværelsen af ​​reducerende sukkerarter; det vil sige, det angiver, om der er reducerende sukkerarter i prøven eller ej.

Fehlings reagens

I lighed med Benedict-testen kræver Fehling-testen, at prøven opløses fuldstændigt i en opløsning; Dette gøres i nærvær af varme for at sikre, at det opløses fuldstændigt. Herefter tilsættes Fehling-opløsningen under konstant omrøring.

Hvis der er reducerende sukkerarter, skal opløsningen begynde at ændre farve, når der dannes et oxid eller rødt bundfald. Hvis der ikke er nogen reducerende sukker, forbliver opløsningen blå eller grøn. Fehlings løsning fremstilles også ud fra to andre opløsninger (A og B).

Opløsning A indeholder kobber (II) sulfatpentahydrat opløst i vand, og opløsning B indeholder natriumkaliumtartrat-tetrahydrat (Rochelle's salt) og natriumhydroxid i vand. De to opløsninger blandes i lige store dele for at fremstille den endelige testopløsning.

Denne test bruges til at bestemme monosaccharider, specifikt aldoser og ketoser. Disse påvises, når aldehydet oxideres til syre og danner et kobberoxid.

Ved kontakt med en aldehydgruppe reduceres det til en kobberion, der danner det røde bundfald og indikerer tilstedeværelsen af ​​reducerende sukkerarter. Hvis der ikke var nogen reducerende sukkerarter i prøven, ville opløsningen forblive blå, hvilket indikerer et negativt resultat for denne test.

Tollens reagens

Tollens-testen, også kendt som sølvspejletest, er en kvalitativ laboratorietest, der bruges til at skelne mellem en aldehyd og en keton. Det udnytter det faktum, at aldehyder let oxideres, mens ketoner ikke er det.

Tollens-testen bruger en blanding kendt som Tollens-reagens, som er en basisk opløsning indeholdende sølvioner koordineret med ammoniak.

Dette reagens er ikke kommercielt tilgængeligt på grund af dets korte holdbarhed, så det skal tilberedes på laboratoriet, når det skal bruges.

Reagensforberedelse involverer to trin:

Trin 1

Det vandige sølvnitrat blandes med vandigt natriumhydroxid.

Trin 2

Vandig ammoniak tilsættes dråbevis, indtil det udfældede sølvoxid er fuldstændigt opløst.

Tollens-reagenset oxiderer de aldehyder, der er til stede i de tilsvarende reducerende sukkerarter. Den samme reaktion involverer reduktion af sølvioner fra Tollens 'reagens, som omdanner dem til metallisk sølv. Hvis testen udføres i et rent reagensglas, dannes et sølvpræcipitat.

Således bestemmes et positivt resultat med Tollens-reagenset ved at observere et "sølvspejl" inde i prøverøret; denne spejleffekt er karakteristisk for denne reaktion.

Betydning

Bestemmelse af tilstedeværelsen af ​​reducerende sukkerarter i forskellige prøver er vigtig i flere henseender, herunder medicin og gastronomi.

Betydningen i medicin

Test til reduktion af sukker er blevet brugt i årevis til at diagnosticere patienter med diabetes. Dette kan gøres, fordi denne sygdom er kendetegnet ved en stigning i blodsukkerniveauet, hvormed bestemmelsen af ​​disse kan udføres ved hjælp af disse oxidationsmetoder.

Ved at måle mængden af ​​oxidationsmiddel reduceret med glukose er det muligt at bestemme koncentrationen af ​​glukose i blod- eller urinprøver.

Dette gør det muligt for patienten at blive instrueret om den passende mængde insulin, der skal injiceres, for at bringe blodsukkerniveauet tilbage i det normale interval.

Maillards reaktion

Maillard-reaktionen inkluderer et sæt komplekse reaktioner, der opstår, når man tilbereder nogle fødevarer. Når madens temperatur stiger, reagerer carbonylgrupperne med reducerende sukker med aminogrupperne i aminosyrer.

Denne madlavningsreaktion genererer forskellige produkter, og selv om mange er gavnlige for helbredet, er andre giftige og endda kræftfremkaldende. Af denne grund er det vigtigt at kende kemi for de reducerende sukkerarter, der er inkluderet i den normale diæt.

Når madlavning, der er rig på stivelse - såsom kartofler - koges ved meget høje temperaturer (over 120 ° C), forekommer Maillard-reaktionen.

Denne reaktion finder sted mellem aminosyren asparagin og reducerende sukkerarter, der genererer acrylamidmolekyler, som er en neurotoksin og et muligt kræftfremkaldende middel.

Fødevarekvalitet

Kvaliteten af ​​visse fødevarer kan overvåges ved at reducere sukkerdetekteringsmetoder. For eksempel: i vin, juice og sukkerrør bestemmes niveauet for reducerende sukker som en indikation af produktets kvalitet.

Til bestemmelse af reduktion af sukkerarter i fødevarer bruges Fehlings reagens med methylenblåt normalt som en oxidreduktionsindikator. Denne modifikation er almindeligt kendt som Lane-Eynon-metoden.

Forskel mellem reduktion af sukker og ikke-reducerende sukker

Forskellen mellem reducerende og ikke-reducerende sukker er i deres molekylstruktur. Kulhydrater, som andre molekyler reducerer, gør det ved at donere elektroner fra deres frie aldehyd- eller ketongrupper.

Derfor har ikke-reducerende sukkerarter ikke frie aldehyder eller ketoner i deres struktur. Derfor giver de negative resultater i test til påvisning af reducerende sukkerarter, såsom Fehling- eller Benedict-testene.

Reduktion af sukker inkluderer alle monosaccharider og nogle disaccharider, mens ikke-reducerende sukker indeholder nogle disaccharider og alle polysaccharider.

Referencer

1. Benedict, R. (1907). DETEKTION OG VURDERING AF REDUCERING AF SUKKER. Journal of Biologisk Kemi, 3, 101-117.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemi (8. udg.). WH Freeman and Company.
3. Chitvoranund, N., Jiemsirilers, S., & Kashima, DP (2013). Effekter af overfladebehandling på vedhæftning af sølvfilm på glasunderlag fremstillet ved elektroløs plettering. Journal of the Australian Ceramic Society, 49 (1), 62-69.
4. Hildreth, A., Brown, G. (1942). Ændring af Lane-Eynon-metode til sukkerbestemmelse. Journal Association of Official Analytical Chemists 25 (3): 775-778.
5. Jiang, Z., Wang, L., Wu, W., & Wang, Y. (2013). Biologiske aktiviteter og fysisk-kemiske egenskaber ved Maillard-reaktionsprodukter i sukker-bovine kaseinpeptidmodelsystemer. Food Chemistry, 141 (4), 3837-3845.
6. Nelson, D., Cox, M. & Lehninger, A. (2013). Lehninger Principles of Biochemistry (6 ^TH). WH Freeman and Company.
7. Pedreschi, F., Mariotti, MS, & Granby, K. (2014). Aktuelle problemer i acrylamid i kosten: Dannelse, afhjælpning og risikovurdering. Journal of the Science of Food and Agriculture, 94 (1), 9–20.
8. Rajakylä, E., & Paloposki, M. (1983). Bestemmelse af sukkerarter (og betain) i melasse ved hjælp af højtydende væskekromatografi. Journal of Chromatography, 282, 595–602.
9. Scales, F. (1915). BESTEMMELSE AF REDUCERING AF SUKKER. Journal of Cological Chemistry, 23, 81–87.
10. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life on the Molecular Level (5. udg.). Wiley.