RIDUZIONI DELLO ZUCCHERO: METODI PER LA DETERMINAZIONE, IMPORTANZA - BIOLOGIA - 2025

Gli zuccheri riducenti sono biomolecole che funzionano come agenti riducenti; cioè, possono donare elettroni a un'altra molecola con cui reagiscono. In altre parole, uno zucchero riducente è un carboidrato che contiene un gruppo carbonile (C = O) nella sua struttura.

Questo gruppo carbonile è costituito da un atomo di carbonio legato a un atomo di ossigeno tramite un doppio legame. Questo gruppo può essere trovato in diverse posizioni nelle molecole di zucchero, risultando in altri gruppi funzionali come aldeidi e chetoni.

Aldeidi e chetoni si trovano nelle molecole di zuccheri semplici o monosaccaridi. Detti zuccheri sono classificati in chetosi se hanno il gruppo carbonile all'interno della molecola (chetone), oppure in aldosi se lo contengono in posizione terminale (aldeide).

Le aldeidi sono gruppi funzionali che possono svolgere reazioni di riduzione dell'ossidazione, che coinvolgono il movimento di elettroni tra le molecole. L'ossidazione si verifica quando una molecola perde uno o più elettroni e la riduzione si verifica quando una molecola guadagna uno o più elettroni.

Tra i tipi di carboidrati esistenti, i monosaccaridi sono tutti zuccheri riducenti. Ad esempio, il glucosio, il galattosio e il fruttosio funzionano come agenti riducenti.

In alcuni casi, i monosaccaridi fanno parte di molecole più grandi come disaccaridi e polisaccaridi. Per questo motivo, alcuni disaccaridi - come il maltosio - si comportano anche come zuccheri riducenti.

Metodi per la determinazione degli zuccheri riducenti

La prova di Benedetto

Per determinare la presenza di zuccheri riducenti in un campione, viene sciolto in acqua bollente. Successivamente, aggiungi una piccola quantità di reagente di Benedict e attendi che la soluzione raggiunga la temperatura ambiente. Entro 10 minuti la soluzione dovrebbe iniziare a cambiare colore.

Se il colore cambia in blu, non sono presenti zuccheri riducenti, in particolare il glucosio. Se nel campione da testare è presente una grande quantità di glucosio, il cambiamento di colore diventerà verde, giallo, arancione, rosso e infine marrone.

Il reagente di Benedict è una miscela di diversi composti: include carbonato di sodio anidro, citrato di sodio e solfato di rame (II) pentaidrato. Una volta aggiunto alla soluzione con il campione, inizieranno le possibili reazioni di ossidoriduzione.

Se sono presenti zuccheri riducenti, ridurranno il solfato di rame (colore blu) nella soluzione Benedict a un solfuro di rame (colore rossastro), che assomiglia al precipitato ed è responsabile del cambiamento di colore.

Gli zuccheri non riducenti non possono farlo. Questo particolare test fornisce solo una comprensione qualitativa della presenza di zuccheri riducenti; ovvero, indica se nel campione sono presenti o meno zuccheri riducenti.

Il reagente di Fehling

Simile al test di Benedict, il test di Fehling richiede che il campione sia completamente disciolto in una soluzione; Questo viene fatto in presenza di calore per garantire che si dissolva completamente. Successivamente, la soluzione di Fehling viene aggiunta sotto costante agitazione.

Se sono presenti zuccheri riducenti, la soluzione dovrebbe iniziare a cambiare colore quando si forma un ossido o un precipitato rosso. Se non sono presenti zuccheri riducenti, la soluzione rimarrà blu o verde. La soluzione di Fehling è preparata anche da altre due soluzioni (A e B).

La soluzione A contiene solfato di rame (II) pentaidrato sciolto in acqua e la soluzione B contiene tartrato di sodio e potassio tetraidrato (sale di Rochelle) e idrossido di sodio in acqua. Le due soluzioni vengono mescolate in parti uguali per creare la soluzione di prova finale.

Questo test viene utilizzato per determinare i monosaccaridi, in particolare gli aldosi e le chetosi. Questi vengono rilevati quando l'aldeide si ossida in acido e forma un ossido rameoso.

A contatto con un gruppo aldeidico si riduce a ione rameoso, che forma il precipitato rosso e indica la presenza di zuccheri riducenti. Se non ci fossero zuccheri riducenti nel campione, la soluzione rimarrebbe blu, indicando un risultato negativo per questo test.

Tollens reagente

Il test di Tollens, noto anche come test dello specchio d'argento, è un test di laboratorio qualitativo utilizzato per distinguere tra un'aldeide e un chetone. Sfrutta il fatto che le aldeidi sono facilmente ossidabili, mentre i chetoni no.

Il test Tollens utilizza una miscela nota come reagente Tollens, che è una soluzione basica contenente ioni d'argento coordinati con ammoniaca.

Questo reagente non è disponibile in commercio a causa della sua breve durata, quindi deve essere preparato in laboratorio quando deve essere utilizzato.

La preparazione del reagente prevede due passaggi:

Passo 1

Il nitrato d'argento acquoso viene miscelato con idrossido di sodio acquoso.

Passo 2

L'ammoniaca acquosa viene aggiunta goccia a goccia fino a quando l'ossido d'argento precipitato è completamente disciolto.

Il reagente Tollens ossida le aldeidi presenti nei corrispondenti zuccheri riducenti. La stessa reazione comporta la riduzione degli ioni d'argento dal reagente di Tollens, che li converte in argento metallico. Se il test viene eseguito in una provetta pulita, si forma un precipitato d'argento.

Pertanto, un risultato positivo con il reagente Tollens viene determinato osservando uno "specchio d'argento" all'interno della provetta; questo effetto specchio è caratteristico di questa reazione.

Importanza

Determinare la presenza di zuccheri riducenti in diversi campioni è importante sotto diversi aspetti, inclusi la medicina e la gastronomia.

Importanza in medicina

I test per la riduzione degli zuccheri sono stati utilizzati per anni per diagnosticare i pazienti con diabete. Questo può essere fatto perché questa malattia è caratterizzata da un aumento dei livelli di glucosio nel sangue, con il quale la determinazione di questi può essere effettuata con questi metodi di ossidazione.

Misurando la quantità di agente ossidante ridotta dal glucosio, è possibile determinare la concentrazione di glucosio nei campioni di sangue o di urina.

Ciò consente al paziente di essere istruito sulla quantità appropriata di insulina da iniettare per riportare i livelli di glucosio nel sangue nel range normale.

La reazione di Maillard

La reazione di Maillard include una serie di reazioni complesse che si verificano durante la cottura di alcuni cibi. All'aumentare della temperatura del cibo, i gruppi carbonilici degli zuccheri riducenti reagiscono con i gruppi amminici degli amminoacidi.

Questa reazione di cottura genera vari prodotti e, sebbene molti siano benefici per la salute, altri sono tossici e persino cancerogeni. Per questo motivo è importante conoscere la chimica degli zuccheri riducenti che sono inclusi nella normale dieta.

Quando si cucinano cibi ricchi di amido - come le patate - a temperature molto elevate (superiori a 120 ° C), si verifica la reazione di Maillard.

Questa reazione avviene tra l'amminoacido asparagina e gli zuccheri riducenti, generando molecole di acrilammide, che è una neurotossina e un possibile cancerogeno.

Qualità del cibo

La qualità di alcuni alimenti può essere monitorata utilizzando metodi di rilevamento della riduzione dello zucchero. Ad esempio: nei vini, nei succhi e nella canna da zucchero il livello di zuccheri riducenti è determinato come indicazione della qualità del prodotto.

Per la determinazione degli zuccheri riducenti negli alimenti, il reagente di Fehling con blu di metilene viene normalmente utilizzato come indicatore di riduzione dell'ossido. Questa modifica è comunemente nota come metodo Lane-Eynon.

Differenza tra zuccheri riducenti e zuccheri non riducenti

La differenza tra zuccheri riducenti e non riducenti sta nella loro struttura molecolare. I carboidrati che altre molecole riducono lo fanno donando elettroni dai loro gruppi aldeidici o chetonici liberi.

Pertanto, gli zuccheri non riducenti non hanno aldeidi o chetoni liberi nella loro struttura. Di conseguenza danno risultati negativi nei test per la rilevazione degli zuccheri riducenti, come i test Fehling o Benedict.

Gli zuccheri riducenti includono tutti i monosaccaridi e alcuni disaccaridi, mentre gli zuccheri non riducenti includono alcuni disaccaridi e tutti i polisaccaridi.

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