MONOGLUCIDE
1.Consideratii generale
Glucidele sunt substante cu functiuni mixte, care contin in molecula lor grupari carbonilice si grupari hidroxilice. Ele sunt polihidroxialdehide sau polihidroxicetone. Sub aspectul compozitiei, cu exceptia unor derivati azotati, sunt substante ternare, formate din carbon, hidrogen si oxigen. Alaturi de lipide si protide, reprezinta constituentii de baza ai materiei vii.
Glucidele constituie o clasa de substante naturale, universal raspandit 323h77d e in organismele vegetale si animale, alcatuind cea mai mare parte a substantei organice de pe pamant. Peste 65% din substantele care intra in alcatuirea celulelor si tesuturilor vegetale sunt glucide.
Sub aspect biochimic si fiziologic, glucidele prezinta importanta deosebita, avand rol structural si energetic important.
Glucidele(hidratii de carbon) se impart in trei clase:
Monozaharide;
Oligozaharide;
Polizaharide.
Monozaharidele sunt polihidroxialdehide sau polihidroxicetone, cu grupa carbonil in parte modificata prin formare de semiacetali interni.
Oligozaharidele sunt derivati functionali ai monozaharidelor cu caracter de eteri, rezultati din unirea a doua sau mai multe molecule de monozaharide, prin eliminare de apa. Legatura dintre moleculele de monozaharide in oligozaharide se face prin atomi de oxigen.
Polizaharidele sunt compuse dintr-un numar mare de monozaharide, unite in acelasi mod, adica prin atomi de oxigen.
Reactiile caracteristice glucidelor se datoreaza gruparilor aldehidice sau cetonice, gruparilor hidroxilice primare sau secundare si legaturilor chimice realizate prin participarea acestor grupe functionale.
Reactiile chimice care se utilizeaza pentru recunoasterea, identificarea si dozarea glucidelor sunt reactii de culoare, condensare, deshidratare, oxidoreducere, hidroliza etc.
2.Extragerea glucidelor din produse alimentare
Extragerea monoglucidelor si a oligoglucidelor din alimente si produse alimentare se poate realiza atat prin presare, cat si prin tratarea produsului respectiv cu diferiti solventi.
2.1.1. Extractia prin presare se aplica produselor (alimentelor) cu continut mare in apa si in glucide solubile. In urma presarii se obtine un suc, care contine glucide solubile si alte substante solubile in apa, existente in materialul de analizat. Uneori, acest suc se utilizeaza la dozarea glucidelor prin metode rapide, cum sunt cele refractometrice si densitometrice. Rezultatele acestor masuratori sunt orientative, de apreciere generala, datorita prezentei substantelor neglucidice existente in sucul primar supus analizei.
2.1.2. Extractia cu solventi specifici. Aceasta metoda se utilizeaza cel mai frecvent in scopuri analitice si industriale. Ca solventi se folosesc: apa la 75 - 800C sau etanolul la temperatura de fierbere.
a. Extractia apoasa la cald cu defecare. Prin aceasta metoda se obtine un extract primar cu un grad mai mare de puritate decat prin presare, intrucat prin procesul de defecare (lat. defecare = desfacere, purificare) se indeparteaza substantele neglucidice (acizi organici, protide, amine, alcaloizi etc.) cu ajutorul unor reactivi numiti defecanti.
b. Extractia alcoolica se foloseste mai ales pentru produsele cu continut ridicat de amidon sau in scopuri microanalitice. Amidonul este insolubil in etanol si astfel se inlatura posibilitatea antrenarii sale in extract, ceea ce nu se poate evita in cazul extractiei apoase.
In cazul microanalizei glucidelor se aplica extractia alcoolica, deoarece etanolul are un dublu rol, atat de extractant, cat si de defecant, astfel ca se evita pierderile de glucide care s-ar produce prin operatii de reextragere si purificare. Extractul alcoolic poate fi tratat cu schimbatori de ioni, care scot eventualii anioni si cationi existenti in extract sau cu carbune activ, pentru inlaturarea pigmentilor solubili in etanol.
Glucoza
Glucoza este compusul organic, apartinand clasei monozaharidelor, care are formula chimica C6H12O6. Glucoza are o singura grupare alcool primar, comparativ cu fructoza care are doua grupari alcool primar. Este o aldohexoza (contine o grupare aldehid). Este principalul zaharid din sange si principala sursa de energie a organismelor. Este larg raspandita in majoritatea tesuturilor vegetale si animale. Glucoza constituie unitatea structurala a polizaharidelor precum amidonul, celuloza si glicogenul. A fost izolata in 1747 de catre Andreas Marggraf. Numele de glucoza a fost dat de Jean Dumas in 1838 si provine din grecescul glycos=dulce, zahar.
Glucoza este o substanta solida, cristalizata, incolora si solubila in apa. Are un gust dulce.
Punctul sau de topire este foarte ridicat, deoarece intre numeroasele sale grupari hidroxil (-OH) se
formeaza multe legaturi de hidrogen. Cand sunt incalzite, toate monozaharidele (nu numai glucoza) se descompun inainte de a se topi, in carbon si apa, reactie numita carbonizare. Glucoza are 75% din puterea de indulcire a fructozei (care este luata ca unitate de referinta).
Proprietati chimice
1. Reactii comune aldehidelor si cetonelor:
a)reducerea glucozei
In acest tip de reactie are loc aditia unei molecule de H (hidrogen)diatomica la o molecula de glucoza, aditia avand loc la dubla legatura dintre oxigen si carbon. Legatura pi dintre cei doi
atomi se rupe, iar cate un atom de hidrogen se leaga la fiecare dintre ei si astfel se produce
hexitolul (sorbitol).
b) Reactia de fermentatie
Aceasta reactie are loc in prezenta anumitor enzime, care au rol de biocatalizator. Astfel, din
glucoza rezulta alcool etilic si apa:
C6H6O12 → 2C2H5OH + 2CO2
2. Reactii specifice ale glucidelor
Diferitele tipuri de glucide pot fi identificate prin diverse reactii si metode, dintre care metodele chimice (reactii de culoare, deshidratare, oxidoreducere etc.) si cele fizico-chimice (refractometrie, polarografie, densitometrie etc.) sunt cele mai des utilizate.
3.1.Reactii de culoare
Reactiile de culoare ale glucidelor au la baza reactii de deshidratare si de condensare, cu formare de compusi colorati. Unele reactii sunt generale (pentru toate grupele de glucide), altele sunt caracteristice numai pentru anumite glucide.
Sub actiunea acizilor minerali concentrati (H2SO4, HCl etc.), monoglucidele se transforma in furfurol sau derivati ai furfurolului. Astfel, din pentoze se obtine furfurolul, din metilpentoze se obtine metilfurfurolul, iar din hexoze se formeaza hidroximetilfurfurolul. Furfurolul si derivatii sai reactioneaza cu diferiti fenoli si formeaza produsi de condensare colorati si de aceea aceste reactii se numesc reactii de culoare.
Formula simplificata a furfurolului si a derivatilor sai poate fi redata astfel:
3.1.1. Reactia generala a glucidelor- Reactia Molisch- Udranski
Reactia Molisch - Udranski este o reactie generala pentru toate glucidele. Monoglucidele, oligoglucidele si poliglucidele dau cu a-naftolul, in prezenta acidului sulfuric concentrat, compusi colorati in violet. Oligoglucidele si poliglucidele, in prezenta acidului sulfuric, la inceput se hidrolizeaza pana la monoglucide, iar acestea prin deshidratare, se vor transforma in furfurol sau derivatii sai.
In urmatoarea schema se reda obtinerea hidroximetilfurfurolului din glucoza si condensarea acestuia cu a-naftolul.
3.1.2.. Reactia de diferentiere a cetozelor de aldoze. Reactia Selivanov
Aceasta reactie permite identificarea cetozelor atat libere, cat si combinate. Ea se bazeaza tot pe formarea furfurolului sau a derivatilor sai sub actiunea acizilor tari minerali. In reactia Selivanov se foloseste HCl concentrat, iar ca fenol rezorcina.
Cetozele reactioneaza mai activ decat aldozele; coloratia ce o dau cu rezorcina apare de 20 de ori mai repede decat in cazul aldozelor.
3.1.3.. Reactia Thomas
Reactia se bazeaza pe formarea unui produs de condensare caracteristic colorat in albastru, intre b-naftol si furfurol; derivatii furfurolului dau produsi de culoare bruna caracteristica.
3.2. Reactii de oxidoreducere
Monoglucidele si oligoglucidele reducatoare manifesta caracter reducator datorita gruparilor carbonilice pe care le contin, respectiv gruparilor semiacetalice libere. Aceste tipuri de glucide reduc in mediu alcalin si la cald, sarurile metalelor grele (Ag, Cu, Hg, Bi etc.) si unele substante organice (acid picric, indigo etc.). Caracterul reducator este mai pronuntat la monoglucide si scade cu cresterea masei moleculare a oligoglucidelor.
La monoglucide, caracterul reducator scade concomitent cu cresterea masei moleculare, fiind mai accentuat in mediu alcalin, slab in mediu neutru si nu apare in mediu acid, sub pH=3-4.
Oligoglucidele nereducatoare pot deveni reducatoare in urma reactiei de hidroliza, prin care are loc scindarea oligoglucidei in monoglucidele componente. In cazul zaharozei, care este o diglucida, in mediu acid sau sub actiunea enzimelor(zaharaza),se poate transforma in glucoza si fructoza.
3.2.1. Reactia oglinzii de argint (Tollens)
Glucidele reducatoare reduc argintul din combinatiile lui la argint metalic.
Astfel, glucidele reduc hidroxidul diaminoargentic la argint metalic, gruparea carbonilica (semiacetalica), oxidandu-se la gruparea carboxilica.
Hidroxidul diamino-argentic se obtine prin dizolvarea in hidroxid de amoniu a oxidului de argint rezultat din sarurile de argint in mediu alcalin.
3.2.2. Reactia de reducere a sarurilor cuprice
Glucidele reducatoare reduc cuprul din combinatiile cuprice pana la cupru monovalent (combinatii cuproase). Acest principiu sta la baza celor mai importante reactii prin care se pune in evidenta caracterul reducator al glucidelor, reactia Fehling si reactia Trommer.
3.2.2.1. Reactia Trommer
In reactia Trommer, glucida reducatoare actioneaza asupra hidroxidului cupric
Lucrandu-se in mediu alcalin, hidroxidul cupric albastru ce se formeaza prin actiunea hidroxidului de sodiu asupra sulfatului de cupru, este redus la hidroxid cupros, care pierzand apa, se transforma in oxid de cupros rosu (Cu2O).
Reactii chimice:
3.2.2.2. Reactia Fehling
Hidroxidul cupric este in prealabil dizolvat in tartrat dublu de sodiu si potasiu sub forma de complex cupro-tartric.
Hidroxidul cupric (albastru) se dizolva in solutia Fehling II (tartrat de sodiu si potasiu + NaOH), cu formarea unei combinatii complexe de culoare albastru intens. In prezenta ozelor, hidroxidul cupric din complex se reduce la hidroxid cupros (galben), apoi la oxid cupros (rosu), iar ozele se transforma prin oxidare in acizi aldonici.
Reactii chimice:
Tartrat de sodiu si potasiu Complex colorat in albastru intens
Reactia Fehling este utilizata pentru identificarea si dozarea glucozei din lichide biologice.
In natura, glucoza se obtine pe mai multe cai. Astfel, glucoza reprezinta unul dintre
produsii de fotosinteza al plantelor si a unor procariote. Se gaseste indeosebi in sucul fructelor dulci ale plantelor. La animale si ciuperci, glucoza este rezultatul descompunerii glicogenului, proces numit glicogenoliza. La plante, rezulta din descompunerea altui polizaharid, amidonul. In organismele animale superioare, glucoza este sintetizata in ficat si rinichi din intermediari care nu sunt carbohidrati, precum piruvat si glicerol, proces numit gluconeogeneza.
Rolul biologic
Se poate specula asupra carui fapt se datoreaza raspandirea atat de mare a glucozei, si nu a
altor monozaharide, precum fructoza. Glucoza se poate forma din formaldehida in conditii abiotice, deci se poate ca ea sa fi fost disponibila pentru sistemele biochimice primitive. Glucoza este foarteraspandita in regnul animal si vegetal, si este principala oza din organismul uman. Glucoza este un combustibil esential in biologie. Carbohidratii reprezinta sursa principala de energie pentru corpul uman, producand 4 kilocalorii (17 kilojouli) pe gram. Descompunerea carbohidratilor (amidonul, deexemplu) produce mono si dizaharide, iar o mare parte dintre produsi o reprezinta glucoza. Prin glicoliza si prin reactiile ciclului acidului citric, glucoza este oxidata pentru a forma dioxid de carbon si apa, rezultand si energie, in principal sub forma de ATP. Este distribuita in toate celulele si fluidele organismului, cu exceptia urinei. In ser, concentratia de glucoza (glicemie) normala este de 80-110mg/dl. Mentinerea glicemiei in limite constante este asigurata prin actiunea antagonista a doi hormoni ai pancreasului endocrin: insulina (hipoglicemiant) ai glucagonul (hiperglicemiant). Cresterea cantitatii de glucoza in sange este specifica diabetului zaharat, iar in urina (glicozurie) apare numai cand glicemia depaseste 160-180 mg/dl.
Glucoza este precursor in producerea proteinelor si in metabolismul lipidelor. De asemenea, la cele mai multe plante si animale, este un precusor pentru vitamina C (acid ascorbic). Glucoza este folosita ca precursor la sinteza unor substante importante. Amidonul, celuloza si glicogenul sunt polimeri (polizaharide) comuni ai sai. Lactoza, este o dizaharida compusa din glucoza si galactoza. In zaharoza, o alta dizaharida importanta, glucoza este legata de fructoza. Glucoza intra in structura diglucidelor si poliglucidelor. Prin oxidare in ficat se transforma in acid glucuronic, care are un rol important in glucuronoconjugare.
|
