SUIKERREDUCTUREN: BEPALINGSMETHODEN, BELANG - BIOLOGIE - 2026

De reducerende suikers zijn biomoleculen die functioneren als reductiemiddelen; dat wil zeggen, ze kunnen elektronen afstaan ​​aan een ander molecuul waarmee ze reageren. Met andere woorden, een reducerende suiker is een koolhydraat dat een carbonylgroep (C = O) in zijn structuur bevat.

Deze carbonylgroep bestaat uit een koolstofatoom dat via een dubbele binding aan een zuurstofatoom is gebonden. Deze groep vind je op verschillende posities in suikermoleculen, wat resulteert in andere functionele groepen zoals aldehyden en ketonen.

Aldehyden en ketonen worden aangetroffen in de moleculen van enkelvoudige suikers of monosacchariden. Deze suikers worden geclassificeerd in ketosen als ze de carbonylgroep in het molecuul (keton) hebben, of aldosen als ze het op de eindpositie bevatten (aldehyde).

Aldehyden zijn functionele groepen die oxidatiereductiereacties kunnen uitvoeren, waarbij elektronen tussen moleculen worden verplaatst. Oxidatie treedt op wanneer een molecuul een of meer elektronen verliest, en reductie treedt op wanneer een molecuul een of meer elektronen krijgt.

Van de soorten koolhydraten die er bestaan, zijn monosacchariden allemaal reducerende suikers. Glucose, galactose en fructose functioneren bijvoorbeeld als reductiemiddelen.

In sommige gevallen maken monosachariden deel uit van grotere moleculen zoals disachariden en polysachariden. Om deze reden gedragen sommige disachariden - zoals maltose - zich ook als reducerende suikers.

Methoden voor het bepalen van reducerende suikers

Benedictus 'test

Om de aanwezigheid van reducerende suikers in een monster te bepalen, wordt het opgelost in kokend water. Voeg vervolgens een kleine hoeveelheid Benedict's reagens toe en wacht tot de oplossing op kamertemperatuur is gekomen. Binnen 10 minuten zou de oplossing van kleur moeten veranderen.

Verandert de kleur naar blauw, dan zijn er geen reducerende suikers aanwezig, met name glucose. Als er een grote hoeveelheid glucose in het te testen monster aanwezig is, zal de kleurverandering evolueren naar groen, geel, oranje, rood en uiteindelijk bruin.

Het reagens van Benedict is een mengsel van verschillende verbindingen: het bevat watervrij natriumcarbonaat, natriumcitraat en koper (II) sulfaatpentahydraat. Eenmaal toegevoegd aan de oplossing met het monster, zullen de mogelijke oxidatie-reductie reacties beginnen.

Als er reducerende suikers zijn, zullen ze het kopersulfaat (blauwe kleur) in de Benedict-oplossing reduceren tot een kopersulfide (roodachtige kleur), dat eruitziet als het neerslag en verantwoordelijk is voor de kleurverandering.

Niet-reducerende suikers kunnen dit niet. Deze specifieke test geeft alleen een kwalitatief inzicht in de aanwezigheid van reducerende suikers; dat wil zeggen, het geeft aan of er al dan niet reducerende suikers in het monster zitten.

Fehlings reagens

Net als bij de Benedictus-test vereist de Fehling-test dat het monster volledig wordt opgelost in een oplossing; Dit wordt gedaan in aanwezigheid van warmte om ervoor te zorgen dat het volledig oplost. Hierna wordt de Fehling-oplossing onder constant roeren toegevoegd.

Als er reducerende suikers aanwezig zijn, zou de oplossing van kleur moeten gaan veranderen naarmate zich een oxide of rood neerslag vormt. Als er geen reducerende suikers aanwezig zijn, blijft de oplossing blauw of groen. De oplossing van Fehling wordt ook bereid uit twee andere oplossingen (A en B).

Oplossing A bevat koper (II) sulfaatpentahydraat opgelost in water en oplossing B bevat natriumkaliumtartraat-tetrahydraat (Rochelle-zout) en natriumhydroxide in water. De twee oplossingen worden in gelijke delen gemengd om de uiteindelijke testoplossing te maken.

Deze test wordt gebruikt om monosacchariden te bepalen, met name aldosen en ketosen. Deze worden gedetecteerd wanneer het aldehyde oxideert tot zuur en een cupro-oxide vormt.

Bij contact met een aldehydegroep wordt het gereduceerd tot een cupro-ion, dat het rode neerslag vormt en de aanwezigheid van reducerende suikers aangeeft. Als er geen reducerende suikers in het monster zouden zitten, zou de oplossing blauw blijven, wat wijst op een negatief resultaat voor deze test.

Tollens-reagens

De Tollens-test, ook wel de zilverspiegel-test genoemd, is een kwalitatieve laboratoriumtest die wordt gebruikt om onderscheid te maken tussen een aldehyde en een keton. Het maakt gebruik van het feit dat aldehyden gemakkelijk worden geoxideerd, terwijl ketonen dat niet zijn.

De Tollens-test maakt gebruik van een mengsel dat bekend staat als Tollens-reagens, een basisoplossing die zilverionen bevat die zijn gecoördineerd met ammoniak.

Dit reagens is niet in de handel verkrijgbaar vanwege zijn korte houdbaarheid, dus het moet in het laboratorium worden bereid wanneer het moet worden gebruikt.

Reagensbereiding omvat twee stappen:

Stap 1

Het waterige zilvernitraat wordt gemengd met waterig natriumhydroxide.

Stap 2

Waterige ammoniak wordt druppelsgewijs toegevoegd totdat het neergeslagen zilveroxide volledig is opgelost.

Het Tollens-reagens oxideert de aldehyden die in de overeenkomstige reducerende suikers aanwezig zijn. Dezelfde reactie omvat de reductie van zilverionen uit het reagens van Tollens, dat ze omzet in metallisch zilver. Als de test wordt uitgevoerd in een schone reageerbuis, vormt zich een zilveren neerslag.

Zo wordt een positief resultaat met het Tollens-reagens bepaald door een "zilveren spiegel" in de reageerbuis te observeren; dit spiegeleffect is kenmerkend voor deze reactie.

Belang

Het bepalen van de aanwezigheid van reducerende suikers in verschillende monsters is belangrijk in verschillende opzichten, waaronder geneeskunde en gastronomie.

Belang in de geneeskunde

Testen op reducerende suikers worden al jaren gebruikt om patiënten met diabetes te diagnosticeren. Dit kan omdat deze ziekte wordt gekenmerkt door een verhoging van de bloedglucosespiegels, waarmee de bepaling hiervan kan worden uitgevoerd door middel van deze oxidatiemethoden.

Door de door glucose gereduceerde hoeveelheid oxidatiemiddel te meten, is het mogelijk om de glucoseconcentratie in bloed- of urinemonsters te bepalen.

Hierdoor kan de patiënt worden geïnstrueerd over de juiste hoeveelheid insuline die moet worden geïnjecteerd om de bloedglucosespiegel weer binnen het normale bereik te brengen.

Maillards reactie

De Maillard-reactie omvat een reeks complexe reacties die optreden bij het koken van bepaald voedsel. Naarmate de temperatuur van voedsel stijgt, reageren de carbonylgroepen van reducerende suikers met de aminogroepen van aminozuren.

Deze kookreactie genereert verschillende producten en, hoewel vele gunstig zijn voor de gezondheid, zijn andere giftig en zelfs kankerverwekkend. Om deze reden is het belangrijk om de chemie te kennen van de reducerende suikers die in de normale voeding zitten.

Bij het koken van zetmeelrijk voedsel - zoals aardappelen - bij zeer hoge temperaturen (hoger dan 120 ° C), treedt de Maillard-reactie op.

Deze reactie vindt plaats tussen het aminozuur asparagine en reducerende suikers, waardoor acrylamidemoleculen ontstaan, een neurotoxine en mogelijk carcinogeen.

Voedselkwaliteit

De kwaliteit van bepaalde voedingsmiddelen kan worden gecontroleerd met behulp van detectiemethoden voor het verminderen van suiker. Bijvoorbeeld: bij wijnen, sappen en suikerriet wordt het gehalte aan reducerende suikers bepaald als indicatie voor de kwaliteit van het product.

Voor de bepaling van reducerende suikers in voedsel wordt normaliter Fehling's reagens met methyleenblauw gebruikt als oxidatiereductie-indicator. Deze wijziging is algemeen bekend als de Lane-Eynon-methode.

Verschil tussen reducerende suikers en niet-reducerende suikers

Het verschil tussen reducerende en niet-reducerende suikers zit in hun moleculaire structuur. Koolhydraten die andere moleculen verminderen, doen dat door elektronen te doneren uit hun vrije aldehyde- of ketongroepen.

Daarom hebben niet-reducerende suikers geen vrije aldehyden of ketonen in hun structuur. Bijgevolg geven ze negatieve resultaten bij tests voor de detectie van reducerende suikers, zoals de Fehling- of Benedict-tests.

Reducerende suikers omvatten alle monosacchariden en sommige disacchariden, terwijl niet-reducerende suikers enkele disacchariden en alle polysacchariden bevatten.

Referenties

1. Benedict, R. (1907). DE DETECTIE EN SCHATTING VAN HET VERMINDEREN VAN SUIKERS. Journal of Biological Chemistry, 3, 101-117.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemie (8e ed.). WH Freeman and Company.
3. Chitvoranund, N., Jiemsirilers, S., & Kashima, DP (2013). Effecten van oppervlaktebehandeling op hechting van zilverfilm op glassubstraat vervaardigd door middel van stroomloos plateren. Journal of the Australian Ceramic Society, 49 (1), 62-69.
4. Hildreth, A., Brown, G. (1942). Wijziging van de Lane-Eynon-methode voor de bepaling van suiker. Journal Association of Official Analytical Chemists 25 (3): 775-778.
5. Jiang, Z., Wang, L., Wu, W., & Wang, Y. (2013). Biologische activiteiten en fysisch-chemische eigenschappen van Maillard-reactieproducten in modelsystemen voor suiker-rundercaseïne-peptiden. Levensmiddelenchemie, 141 (4), 3837-3845.
6. Nelson, D., Cox, M. & Lehninger, A. (2013). Lehninger Principles of Biochemistry (6 ^e ). WH Freeman and Company.
7. Pedreschi, F., Mariotti, MS en Granby, K. (2014). Actuele problemen bij acrylamide in de voeding: vorming, beperking en risicobeoordeling. Journal of the Science of Food and Agriculture, 94 (1), 9–20.
8. Rajakylä, E., en Paloposki, M. (1983). Bepaling van suikers (en betaïne) in melasse door middel van hoogwaardige vloeistofchromatografie. Journal of Chromatography, 282, 595-602.
9. Weegschaal, F. (1915). DE BEPALING VAN HET VERMINDEREN VAN SUIKERS. The Journal of Ciological Chemistry, 23, 81-87.
10. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level (5e ed.). Wiley.