REDUKCIJE SLADKORJA: METODE ZA DOLOČANJE, POMEN - BIOLOGIJA - 2026

V reducirajočih sladkorjev so biomolekule, ki delujejo kot reducenta; torej lahko dajejo elektrone drugi molekuli, s katero reagirajo. Z drugimi besedami, reducirajoči sladkor je ogljikov hidrat, ki v svoji strukturi vsebuje karbonilno skupino (C = O).

To karbonilno skupino sestavlja atom ogljika, vezan na atom kisika skozi dvojno vez. To skupino lahko najdemo na različnih položajih molekul sladkorja, kar ima za posledico druge funkcionalne skupine, kot so aldehidi in ketoni.

Aldehidi in ketoni se nahajajo v molekulah preprostih sladkorjev ali monosaharidov. Omenjeni sladkorji so razvrščeni v ketoze, če imajo karbonilno skupino znotraj molekule (keton) ali aldoze, če jih vsebujejo v končnem položaju (aldehid).

Aldehidi so funkcionalne skupine, ki lahko izvajajo oksidacijsko-redukcijske reakcije, ki vključujejo gibanje elektronov med molekulami. Do oksidacije pride, ko molekula izgubi enega ali več elektronov, do redukcije pa pride, ko molekula pridobi enega ali več elektronov.

Od obstoječih vrst ogljikovih hidratov so monosaharidi vsi reducirajoči sladkorji. Na primer glukoza, galaktoza in fruktoza delujejo kot reducenti.

V nekaterih primerih so monosaharidi del večjih molekul, kot so disaharidi in polisaharidi. Zaradi tega se nekateri disaharidi - na primer maltoza - obnašajo tudi kot reducirajoči sladkor.

Metode za določanje reducirajočih sladkorjev

Benediktov test

Za določitev prisotnosti reducirajočih sladkorjev v vzorcu ga raztopimo v vreli vodi. Nato dodajte majhno količino Benedictovega reagenta in počakajte, da raztopina doseže sobno temperaturo. V 10 minutah naj raztopina začne spreminjati barvo.

Če se barva spremeni v modro, ni prisotnih reducirajočih sladkorjev, zlasti glukoze. Če je v vzorcu za testiranje prisotna velika količina glukoze, bo sprememba barve prešla v zeleno, rumeno, oranžno, rdečo in na koncu rjavo.

Benedictov reagent je zmes več spojin: vključuje brezvodni natrijev karbonat, natrijev citrat in bakreni (II) sulfat pentahidrat. Ko se raztopini doda v raztopino, se začnejo možne reakcije oksidacijske redukcije.

Če pride do reduciranja sladkorja, bosta v raztopini Benedict bakrov sulfat (modra barva) zmanjšala v bakrov sulfid (rdečkasta barva), ki je videti kot oborina in je odgovoren za spremembo barve.

Ne reducirajoči sladkorji tega ne morejo storiti. Ta posebni preskus zagotavlja le kakovostno razumevanje prisotnosti reducirajočih sladkorjev; to pomeni, ali so v vzorcu reducirani sladkorji ali ne.

Fehlingov reagent

Podobno kot pri Benediktu, mora tudi Fehlingov test v celoti raztopiti v raztopini; To se naredi v prisotnosti toplote, da se zagotovi, da se ta popolnoma raztopi. Po tem dodamo raztopino Fehlinga ob stalnem mešanju.

Če so prisotni reducirajoči sladkorji, mora raztopina začeti spreminjati barvo v obliki oksidov ali rdečih oborin. Če ni reducirajočih sladkorjev, bo raztopina ostala modra ali zelena. Fehlingovo raztopino pripravimo tudi iz dveh drugih raztopin (A in B).

Raztopina A vsebuje bakreni (II) sulfat pentahidrat, raztopljen v vodi, raztopina B pa natrijev kalijev tartarat tetrahidrat (Rochellejeva sol) in natrijev hidroksid v vodi. Obe raztopini se mešata v enakih delih, da dobimo končno preskusno raztopino.

Ta test se uporablja za določanje monosaharidov, natančneje aldoz in ketoz. Te odkrijemo, ko aldehid oksidira do kisline in tvori bakrov oksid.

Ob stiku z aldehidno skupino se ta zmanjša v bakrov ion, ki tvori rdečo oborino in kaže na prisotnost reducirajočih sladkorjev. Če v vzorcu ne bi bilo reducirajočih sladkorjev, bi raztopina ostala modra, kar kaže na negativen rezultat tega preskusa.

Tollenčev reagent

Tollenov test, znan tudi kot srebrno ogledalo, je kvalitativni laboratorijski test, ki se uporablja za razlikovanje med aldehidom in ketonom. Izkorišča dejstvo, da aldehidi zlahka oksidirajo, ketoni pa ne.

Tollensov test uporablja zmes, znano kot Tollensov reagent, ki je osnovna raztopina, ki vsebuje srebrove ione, usklajene z amonijakom.

Ta reagent zaradi kratkega roka trajanja ni na voljo v komercialni obliki, zato ga je treba pripraviti v laboratoriju, ko ga boste nameravali uporabiti.

Priprava reagenta vključuje dva koraka:

Korak 1

Vodni srebrni nitrat zmešamo z vodnim natrijevim hidroksidom.

2. korak

Vodni amoniak dodamo po kapljicah, dokler se oborjeni srebrni oksid popolnoma ne raztopi.

Tollenski reagent oksidira aldehide, ki so prisotni v ustreznih reducirajočih sladkorjih. Ista reakcija vključuje redukcijo srebrovih ionov iz Tollensovega reagenta, ki jih pretvori v kovinsko srebro. Če se preskus izvede v čisti epruveti, nastane oborina srebra.

Tako se pozitiven rezultat z Tollensovim reagentom določi z opazovanjem "srebrnega ogledala" znotraj epruvete; ta zrcalni učinek je značilen za to reakcijo.

Pomen

Določanje prisotnosti reducirajočih sladkorjev v različnih vzorcih je pomembno v več pogledih, vključno z medicino in gastronomijo.

Pomen v medicini

Testiranje za zmanjšanje sladkorja se že leta uporablja za diagnosticiranje bolnikov s sladkorno boleznijo. To je mogoče storiti, ker je za to bolezen značilno povečanje ravni glukoze v krvi, s čimer lahko določimo le-te s pomočjo teh oksidacijskih metod.

Z merjenjem količine oksidacijskega sredstva, zmanjšanega za glukozo, je mogoče določiti koncentracijo glukoze v vzorcih krvi ali urina.

To omogoča bolniku, da ga pouči o ustrezni količini inzulina, da raven glukoze v krvi povrne v normalno vrednost.

Maillardova reakcija

Maillardova reakcija vključuje niz kompleksnih reakcij, ki se pojavijo pri kuhanju nekaterih živil. Ko se temperatura hrane povečuje, karbonilne skupine reducirajočih sladkorjev reagirajo z amino skupinami aminokislin.

Ta reakcija kuhanja ustvarja različne izdelke in čeprav so mnogi koristni za zdravje, so drugi strupeni in celo rakotvorni. Zaradi tega je pomembno poznati kemijo reducirajočih sladkorjev, ki so vključeni v normalno prehrano.

Pri kuhanju hrane, bogate s škrobom - kot je krompir - pri zelo visokih temperaturah (večjih od 120 ° C), pride do Maillardove reakcije.

Ta reakcija se pojavi med aminokislinino asparaginom in reducirajočimi sladkorji, ki tvorijo molekule akrilamida, ki je nevrotoksin in možen rakotvorni.

Kakovost hrane

Kakovost določenih živil lahko spremljamo z uporabo metod zmanjševanja sladkorja. Na primer: v vinu, sokovih in sladkornem trsu se raven reducirajočih sladkorjev določi kot pokazatelj kakovosti izdelka.

Za določanje reduciranja sladkorja v hrani se običajno uporablja Fehlingov reagent z metilen modro kot indikator zmanjšanja oksida. Ta sprememba je splošno znana kot metoda Lane-Eynon.

Razlika med reducirajočimi in nereducirajočimi sladkorji

Razlika med reducirajočimi in nereducirajočimi sladkorji je v njihovi molekularni strukturi. Ogljikovi hidrati, ki jih druge molekule zmanjšajo, naredijo tako, da dajejo elektrone iz svojih prostih aldehidnih ali ketonskih skupin.

Zato ne reducirajoči sladkorji v svoji strukturi nimajo prostih aldehidov ali ketonov. Posledično dajejo negativne rezultate pri testih za odkrivanje reducirajočih sladkorjev, kot sta Fehlingova ali Benediktova testa.

Zmanjševalni sladkorji vključujejo vse monosaharide in nekatere disaharide, medtem ko ne reducirajoči sladkorji vključujejo nekatere disaharide in vse polisaharide.

Reference

1. Benedict, R. (1907). Odkrivanje in ocena zmanjševanja sladkorjev. Časopis za biološko kemijo, 3, 101-117.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemija (8. izd.). WH Freeman in družba.
3. Chitvoranund, N., Jiemsirilers, S., & Kashima, DP (2013). Učinki površinske obdelave na oprijem srebrne folije na stekleno podlago, izdelano z elektroluziranjem. Časopis Avstralskega keramičnega društva, 49 (1), 62–69.
4. Hildreth, A., Brown, G. (1942). Spreminjanje metode Lane-Eynon za določanje sladkorja. Časopisno združenje uradnih analitičnih kemikov 25 (3): 775-778.
5. Jiang, Z., Wang, L., Wu, W., & Wang, Y. (2013). Biološke aktivnosti in fizikalno-kemijske lastnosti produktov reakcije Maillard v sistemih modela peptidov s kaveinim govejim sladkorjem. Kemija hrane, 141 (4), 3837-3845.
6. Nelson, D., Cox, M. & Lehninger, A. (2013). Lehninger Principi Biochemistry (6 ^th ). WH Freeman in družba.
7. Pedreschi, F., Mariotti, MS, & Granby, K. (2014). Aktualne težave pri prehranskem akrilamidu: Nastajanje, ublažitev in ocena tveganja. Časopis Science of Food and Agriculture, 94 (1), 9–20.
8. Rajakylä, E., & Paloposki, M. (1983). Določanje sladkorja (in betaina) v melasi z visokozmogljivo tekočinsko kromatografijo. Journal of Chromatography, 282, 595–602.
9. Tehtnica, F. (1915). DOLOČANJE ZMANJŠANIH SLADKORJEV. Časopis za ciološko kemijo, 23, 81–87.
10. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Osnove biokemije: življenje na molekularni ravni (5. izd.). Wiley.