Zucker reduziert Methoden zur Bestimmung, Bedeutung

Die reduzierende Zucker sie sind Biomoleküle, die als Reduktionsmittel wirken; das heißt, sie können Elektronen an ein anderes Molekül abgeben, mit dem sie reagieren. Mit anderen Worten, ein reduzierender Zucker ist ein Kohlenhydrat, das in seiner Struktur eine Carbonylgruppe (C = O) enthält.

Diese Carbonylgruppe wird durch ein Kohlenstoffatom gebildet, das über eine Doppelbindung an ein Sauerstoffatom gebunden ist. Diese Gruppe kann in verschiedenen Positionen in den Zuckermolekülen gefunden werden, was zu anderen funktionellen Gruppen wie Aldehyden und Ketonen führt.

Die Aldehyde und Ketone finden sich in den Molekülen einfacher Zucker oder Monosaccharide. Diese Zucker werden als Ketosen klassifiziert, wenn sie die Carbonylgruppe innerhalb des Moleküls (Keton) besitzen, oder in Aldosen, wenn sie in terminaler Position (Aldehyd) enthalten sind.

Aldehyde sind funktionelle Gruppen, die Oxidations-Reduktions-Reaktionen ausführen können, die die Bewegung von Elektronen zwischen Molekülen beinhalten. Oxidation tritt auf, wenn ein Molekül ein oder mehrere Elektronen verliert, und Reduktion, wenn ein Molekül ein oder mehrere Elektronen gewinnt.

Von den Arten von Kohlenhydraten, die existieren, sind die Monosaccharide alle reduzierende Zucker. Zum Beispiel wirken Glucose, Galactose und Fructose als Reduktionsmittel.

In einigen Fällen sind Monosaccharide Teil größerer Moleküle wie Disaccharide und Polysaccharide. Aus diesem Grund verhalten sich manche Disaccharide - wie Maltose - auch wie reduzierende Zucker.

Index

• 1 Methoden zur Bestimmung von reduzierenden Zuckern
  • 1.1 Der Benedikt-Test
  • 1.2 Das Fehling-Reagenz
  • 1.3 Tollens Reagenz
• 2 Bedeutung
  • 2.1 Bedeutung in der Medizin
  • 2.2 Die Maillard-Reaktion
  • 2.3 Qualität des Essens
• 3 Unterschied zwischen reduzierenden Zuckern und nicht-reduzierenden Zuckern
• 4 Referenzen

Methoden zur Bestimmung von reduzierenden Zuckern

Benedikts Test

Um die Anwesenheit von reduzierenden Zuckern in einer Probe zu bestimmen, löst es sich in kochendem Wasser auf. Als nächstes wird eine kleine Menge Benedikt-Reagens zugegeben und die Lösung kann Raumtemperatur erreichen. In den nächsten 10 Minuten sollte die Lösung beginnen, ihre Farbe zu ändern.

Wenn sich die Farbe zu blau ändert, dann sind keine reduzierenden Zucker vorhanden, insbesondere Glucose. Wenn in der zu analysierenden Probe eine große Menge Glukose vorhanden ist, schreitet die Farbänderung zu grün, gelb, orange, rot und schließlich braun fort.

Benedikts Reagenz ist eine Mischung aus mehreren Verbindungen: Es enthält wasserfreies Natriumcarbonat, Natriumcitrat und Kupfer (II) sulfat Pentahydrat. Nach der Zugabe zu der Lösung mit der Probe beginnen die möglichen Oxidations-Reduktions-Reaktionen.

Wenn es reduzierende Zucker gibt, reduzieren diese das Kupfersulfat (blaue Farbe) von Benedikts Lösung zu einem Kupfersulfid (rötliche Farbe), das wie der Niederschlag aussieht und für den Farbwechsel verantwortlich ist.

Die nicht-reduzierenden Zucker können dies nicht tun. Dieser spezielle Test liefert nur ein qualitatives Verständnis der Anwesenheit von reduzierenden Zuckern; es zeigt an, ob in der Probe reduzierende Zucker enthalten sind oder nicht.

Fehlings Reagenz

Ähnlich dem Benedikt-Test erfordert der Fehling-Test, dass die Probe vollständig in einer Lösung gelöst wird; Dies geschieht in Gegenwart von Hitze, um sicherzustellen, dass es sich vollständig auflöst. Danach wird die Fehling-Lösung unter ständigem Rühren zugegeben.

Wenn reduzierende Zucker vorhanden sind, sollte die Lösung beginnen, die Farbe zu ändern, wenn sich ein Oxid oder ein roter Niederschlag bildet. Wenn keine reduzierenden Zucker vorhanden sind, bleibt die Lösung blau oder grün. Die Fehling-Lösung wird ebenfalls aus zwei anderen Lösungen (A und B) hergestellt.

Lösung A enthält Kupfer (II) sulfatpentahydrat, gelöst in Wasser, und Lösung B enthält Kaliumnatriumtartrat-tetrahydrat (Rochelles Salz) und Natriumhydroxid in Wasser. Die zwei Lösungen werden zu gleichen Teilen gemischt, um die endgültige Testlösung herzustellen.

Dieser Test wird zur Bestimmung von Monosacchariden, insbesondere Aldosen und Ketosen, verwendet. Diese werden nachgewiesen, wenn der Aldehyd zu Säure oxidiert wird und ein Kupferoxid bildet.

Nach Kontakt mit einer Aldehydgruppe wird es zu Kupferionen reduziert, die den roten Niederschlag bilden und die Anwesenheit von reduzierenden Zuckern anzeigen. Wenn in der Probe keine reduzierenden Zucker vorhanden wären, würde die Lösung eine blaue Farbe behalten, was ein negatives Ergebnis für diesen Test anzeigt.

Tollens Reagenz

Der Tollens-Test, auch Silberspiegeltest genannt, ist ein qualitativer Labortest, der zur Unterscheidung zwischen einem Aldehyd und einem Keton dient. Es nutzt die Tatsache, dass Aldehyde leicht oxidieren, während Ketone dies nicht tun.

Bei dem Tollens-Test wird eine Mischung verwendet, die als Tollens-Reagenz bekannt ist, die eine basische Lösung ist, die Silberionen enthält, die mit Ammoniak koordiniert sind.

Dieses Reagenz ist wegen seiner kurzen Lebensdauer nicht im Handel erhältlich. Daher muss es im Labor hergestellt werden, wenn es verwendet werden soll.

Die Herstellung des Reagenzes umfasst zwei Schritte:

Schritt 1

Das wässrige Silbernitrat wird mit wässrigem Natriumhydroxid gemischt.

Schritt 2

Wässriges Ammoniak wird Tropfen für Tropfen zugegeben, bis sich das abgeschiedene Silberoxid vollständig löst.

Das Tollens-Reagenz oxidiert die Aldehyde, die in den entsprechenden reduzierenden Zuckern vorhanden sind. Die gleiche Reaktion beinhaltet die Reduktion von Silberionen aus dem Tollens-Reagenz, das sie in metallisches Silber umwandelt. Wenn der Test in einem sauberen Reagenzglas durchgeführt wird, bildet sich ein Silberniederschlag.

Somit wird ein positives Ergebnis mit dem Tollens-Reagens durch Beobachtung eines "Silberspiegels" innerhalb des Teströhrchens bestimmt; dieser Spiegeleffekt ist charakteristisch für diese Reaktion.

Bedeutung

Die Bestimmung der Anwesenheit von reduzierenden Zuckern in verschiedenen Proben ist in mehreren Aspekten wichtig, die Medizin und Gastronomie einschließen.

Bedeutung in der Medizin

Screening-Tests für reduzierende Zucker werden seit Jahren verwendet, um Patienten mit Diabetes zu diagnostizieren. Dies kann getan werden, da diese Krankheit durch einen Anstieg der Blutglukosespiegel gekennzeichnet ist, wobei die Bestimmung von diesen durch diese Oxidationsverfahren durchgeführt werden kann.

Durch Messung der durch Glucose reduzierten Menge an Oxidationsmittel ist es möglich, die Konzentration von Glucose in Blut- oder Urinproben zu bestimmen.

Dies ermöglicht dem Patienten, in die geeignete Menge an zu injizierendem Insulin eingewiesen zu werden, so dass die Blutglucosespiegel wieder innerhalb des normalen Bereichs liegen.

Die Reaktion von Maillard

Die Maillard-Reaktion beinhaltet eine Reihe komplexer Reaktionen, die beim Kochen einiger Nahrungsmittel auftreten. Wenn die Temperatur des Nahrungsmittels ansteigt, reagieren die Carbonylgruppen der reduzierenden Zucker mit den Aminogruppen der Aminosäuren.

Diese Kochreaktion erzeugt verschiedene Produkte und, obwohl viele für die Gesundheit von Nutzen sind, sind andere giftig und sogar krebserregend. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Chemie der reduzierenden Zucker zu kennen, die in der normalen Ernährung enthalten sind.

Beim Kochen von Lebensmitteln, die reich an stärkehaltigen Kartoffeln sind, bei sehr hohen Temperaturen (über 120 ° C) tritt die Maillard-Reaktion auf.

Diese Reaktion tritt zwischen der Aminosäure Asparagin und reduzierenden Zuckern auf und erzeugt Moleküle von Acrylamid, welches ein Neurotoxin und ein mögliches Karzinogen ist.

Qualität des Essens

Die Qualität bestimmter Lebensmittel kann mit Methoden zum Nachweis von reduzierenden Zuckern überwacht werden. Zum Beispiel: zu den Weinen, den Säften und dem Zuckerrohr wird der Gehalt an reduzierenden Zuckern als ein Indikator für die Qualität des Produkts bestimmt.

Zur Bestimmung der reduzierenden Zucker in der Nahrung wird das Fehling-Reagenz mit Methylenblau normalerweise als Indikator für die Oxidreduktion verwendet. Diese Modifikation ist allgemein als die Lane-Eynon-Methode bekannt.

Unterschied zwischen reduzierenden Zuckern und nicht-reduzierenden Zuckern

Der Unterschied zwischen reduzierenden und nicht reduzierenden Zuckern liegt in ihrer molekularen Struktur. Kohlenhydrate, die andere Moleküle reduzieren, tun dies, indem sie Elektronen von ihren freien Aldehyd- oder Ketongruppen abgeben.

Daher besitzen nicht-reduzierende Zucker keine Aldehyde oder freie Ketone in ihrer Struktur. Folglich ergeben sie negative Ergebnisse bei den Nachweistests von reduzierenden Zuckern, wie im Fehling- oder Benedikt-Test.

Reduzierende Zucker umfassen alle Monosaccharide und einige Disaccharide, während nichtreduzierende Zucker einige Disaccharide und alle Polysaccharide einschließen.

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