PRÁCTICA # 1 “HIDRÓLISIS DE CARBOHIDRATOS
”
OBJETIVOS
Realizar la hidrólisis e inversión de la sacarosa y comprobar ésta mediante pruebas químicas. Hidrol Hidroliza izarr un almidó almidón n que es un polisa polisacár cárido ido y compro comprobar bar su hidról hidrólisis isis median mediante te prueba pruebass químicas.
INTRODUCCIÓN REACCIONES DE LOS GRUPO CARBONILO PRESENTES EN LAS MOLÉCULAS DE LOS AZÚCARES En la degradación se elimina el átomo de carbono del grupo aldehído y es el carbono asimétrico inferior en la proyección de Fischer (carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo eliminado) el que determina el enantiómero del gliceraldehído se forma mediante la degradación sucesiva.
En la degradación de una aldosa se elimina el átomo de carbono del grupo aldehído y se obtiene un azúcar más pequeño. Los azúcares de la serie D dan lugar a D (+)-gliceraldehído en la degradación a triosa. Por lo tanto, el grupo OH del átomo de carbono asimétrico inferior de los azúcares D ha de estar a la derecha en la proyección de Fischer. POLISACÁRIDOS Los polisacáridos son polímeros naturales ( biopolímeros) de los carbohidra carbohidratos, tos, constituidos constituidos por un gran número de unidades de monosacáridos unidos mediante enlaces glucídicos. Dentro de los polisacáridos de mayor importancia se encuentra el almidón y la celulosa (polímeros de la glucosa). Son carbohidratos que se pueden hidrolizar dando muchas unidades de monosacáridos. El almidón es un polisacárido cuyas unidades de glucosa se unen fácilmente para formar esta sustancia de reserva energética, o se separan para proporcionar energía a las células. La hidrólisis del almidón o de la celulosa da lugar a muchas moléculas de glucosa. H3O+ Almidón
∆
alrededor de 1 000 moléculas de glucosa
H3O+ Celulosa
∆
alrededor de 1 000 moléculas de glucosa
LA ROTACIÓN ROTACIÓN ÓPTICA O ACTIVIDAD ÓPTICA
Es la rotación de la polarización lineal de la luz cuando viaja a través de ciertos materiales. Suele ser un fenómeno que ocurre en soluciones que presentan moléculas quiral tales como la sacarosa (azúcar), sólidos con planos cristalinos rotados, tales como el cuarzo, y la polarización circular de gases atómicos o mole molecu cular lares es.. Se empl emplea ea en la indu indust stri ria a de elab elabor orac ación ión de azúc azúcar ar para para medir medir en los los siro sirope pess la concentración de azúcares, en óptica para manipular la polarización, en química para caracterizar sustancias en solución acuosa, y en medicina está siendo evaluado en la actualidad como un método de determinación de la concentración de azúcar en sangre en casos de personas que sufren la diabetes. La actividad óptica es una especie de birrefringencia birrefringencia.. Cualquier polarización lineal de la luz puede ser escrita como una combinación equilibrada de polarización a derechas (RHC) y polarizada circularmente a izquierdas (LHC): donde es el campo eléctrico de la luz. La fase relativa entre las dos polarizaciones circulares es 2θ 0, esto hace que la polarización lineal quede en el estado θ 0. En un material ópticamente activo las dos polarizacion polarizaciones es circulares circulares experiment experimentan an una trayectori trayectoria a diferente diferente debido debido al índic índice e de refr refracción acción.. La diferencia entre los índices de refracción hace que exista una diferencia de camino óptico entre ellos al recorrer el material, Δn = nRHC − nLHC . Esta característica es muy habitual en los materiales (para sustancias en solución que tienen una rotación específica). específica ). Tras viajar a través de una longitud L de material las dos polarizaciones tienen una fase relativa de magnitud , donde λ es la longitud de onda de la luz (en el vacío). Consecuentemente, la polarización final es la rotación del plano de polarización un ángulo igual a: θ 0 + Δθ. Generalmente el índice de refracción depende de la longitud de onda. La variación en la rotación con una longitud de onda dada se denomina dispersión óptica rotatoria (ORD). El espectro de ORD y el dicroísmo circular están íntimamente relacionados mediante las relaciones de Kramers-Kronig. Si se conoce el espectro completo de un tipo, se puede mediante estas relaciones conocer el espectro del otro. En resumen, el grado de rotación depende del color de la luz (la línea D del sodio cerca de los 589 nm de longit lon gitud ud de ond onda a se emplea emplea comúnm comúnment ente e para para estas estas medida medidas), s), de la longit longitud ud óptica óptica L y de las propiedades del material (es decir Δ n o rotación específica y/o concentración). Las moléculas que contienen un estereocentro son siempre quirales. Esto no es cierto necesariamente para moléculas moléculas con más de un esterocentr esterocentro. o. Este es el caso de las formas meso. meso. Los enantiómer enantiómeros os tienen las mismas propiedades químicas y físicas, a excepción de su respuesta ante la luz polarizada (actividad óptica). Por ello se les denomina isómeros ópticos. Un enantiómero que rota el plano de la luz polarizada, al pasar a su través, en el sentido de las agujas del reloj, se dice que es dextrorrotatorio dextrorrotatorio o dextrógiro. Si lo hace al contrario, es lovorrotatorio o levógiro. Las moléculas aquirales son ópticamente inactivas. La rotación específica de la luz polarizada, que se mide por medio de un polarímetro, es una propiedad física característica de la estructura de cada enantiómero, de su concentración y del disolvente empleado en la medición.
La medida de la rotación específica indica la composición enantiomérica del producto. Ejemplos: Enantiómero
Enantiómero
-23.1º (-)-2-Bromobutano
Ácido ido (-)-2aminopropanoico (-)-Alanina
Ácido ido (+)-2hidroxipropanoico Ácido (+)-láctico
-8.5º
+3.8º
(+)-2Bromobutano
Ácid Ácido o (+)+)-2aminopropanoico (+)-Alanina
Ácid Ácido o (-) (-)-2-2hidroxipropanoico Ácido (-)-láctico
+94º (+)-Limoneno
+23.1º
+8.5º
-3.8º
-94º (-)-Limoneno
La mezcla 1:1 de los enantiómeros (+) y (-) de una molécula quiral se denomina mezcla racémica o racemato y no desvía la luz polarizada. Cualquier proceso químico que permita la interconversión de enantiómeros se denomina racemización. Esto, en general, es indeseable. El polarímetro es un instrumento mediante el cual podemos determinar el valor de la desviación de la luz polarizada por un estereoisómero óptimamente activo (enantiómero). A partir de un rayo de luz, a través de un filtro polarizador obtenemos un rayo de luz polarizada plana, que al pasar por un portamuestras que contiene un enantiómero en disolución, se desvía. Según la orientación relativa entre los ejes de los dos filtros polarizantes, la luz polarizada pasará por el segundo filtro o no.
El funcionamiento del polarímetro es muy sencillo e ingenioso, como puede comprobarse a través de la figura adjunta. La luz introducida es polarizada en un plano determinado mediante el polarizador (A) y luego se hace pasar a través través de la disolución de la sustancia que se pretende pretende analizar. analizar. A continuación, continuación, esta luz pasa por un nuevo polarizador (C) que deberá estar colocado en la posición adecuada para permitir el paso de la luz hasta el objetivo (F), para lo cual se dispone de un sistema que permite girarlo alrededor alrededor de un eje. Gracias a la lente (D), se puede leer en el círculo círculo (EE) el ángulo que es necesario girar el segundo polarizador para obtener un máximo de intensidad luminosa. Si se mide este ángulo cuando el recipiente está vacío y cuando el recipiente está lleno con una sustancia ópticamente activa, la diferencia entre ambos valores permite calcular el poder rotatorio de la disolución El polisacárido almidón está constituido de dos polímeros, amilosa y amilopeptina. La amilosa está constituida de largas cadenas lineales de glucosa unidas en enlace glicosídico gli cosídico alfa 1,4 .Estas cadenas no poseen un tamaño determinado sino que pueden variar desde unos miles de unidades de glucosa hasta
un millón. Por otro lado, la amilopeptina posee, al igual que la amilosa, cadenas lineales de glucosa unidas en enlace alfa 1,4 pero además posee una gran cantidad de ramificaciones, las cuales se presentan cada 24 a 30 residuos de glucosa y en enlace glicosídico alfa 1,6. El almidón es la molécula de reserva reserva energética en las plantas por excelencia. excelencia. Debido a que muchos organismos organismos superiores superiores poseen las enzimas necesarias para su degradación, este polímero puede ser convertido durante el proceso de digestión en diferentes intermediarios metabólicos que generan energía. El glucógeno a su vez es la contraparte del almidón en el reino animal, con la diferencia de que esta molécula posee una mayor cantidad de ramificaciones que el almidón y es más compacta. La conformación de los enlaces alfa 1,4 presentasen estas moléculas causa que estos polímeros asuman una estructura helicoidal muy estrecha. La prueba del almidón es una prueba muy sencilla pero que todavía se utiliza para determinar la presencia de almidón en algunos alimentos. La prueba se basa en una reacción física y no química, en la cual el almidón reacciona con el yodo para formar un complejo de color azul intenso. Bajo las mismas condiciones, el glucógeno da una coloración café. CARBOHIDRATOS Introducción
En los últimos últimos años, ha habido grandes grandes avances en lo que respecta respecta a la comprensión comprensión de cómo influyen influyen los carbohidratos en la nutrición y la salud humana. El progreso en las investigaciones científicas ha puesto en relieve las diversas funciones que tienen los carbohidratos en el cuerpo y su importancia para gozar de una buena salud. La importancia de los carbohidratos
Los carbohidratos se presentan en forma de azúcares, almidones y fibras, y son uno de los tres principales macronutrientes que aportan energía al cuerpo humano (los otros son la grasa y las proteínas) Actualmente está comprobado que al menos el 55% de las calorías diarias que ingerimos deberían provenir de los carbohidratos. Aunque es importante mantener un equilibrio adecuado entre las calorías que ingerimos y las que gastamos, las investigaciones científicas sugieren que: • Una dieta que contenga un nivel óptimo de carbohidratos puede prevenir la acumulación de grasa en el cuerpo; aportan una fuente fuente de energía de la que se puede disponer rápidamente rápidamente • El almidón y los azúcares aportan para el rendimiento físico; • Las fibras alimenticias, que son un tipo de carbohidratos, ayudan a que los intestinos funcionen correctamente. Además de los beneficios directos de los carbohidratos para el cuerpo, se encuentran en numerosos alimentos, que en sí mismos aportan a la dieta muchos otros nutrientes importantes. Por este motivo, se recomienda que los carbohidratos provengan de diferentes alimentos, para asegurar que la dieta general contiene los nutrientes adecuados. También es importante recordar que los carbohidratos realzan el sabor, la textura y la apariencia de los ali mentos y hacen que la dieta die ta sea más variada y agradable. ¿Qué son los carbohidratos?
Todos los carbohidratos están formados por unidades estructurales de azúcares, que se pueden clasificar según el número de unidades unidades de azúcar azúcar que se combinen en una molécula. molécula. La siguiente siguiente tabla muestra los principales tipos de carbohidratos alimenticios: Clasificación de carbohidratos
Monosacári Monosacáridos dos Glucosa, Glucosa, fructosa, fructosa, galactosa galactosa Disacá sacári rido doss
Saca Sacaro rosa sa,, la lactos ctosa, a, mal malto tossa
Polioles
Isomaltosa, sorbitol, maltitol
Oligosacár Oligosacáridos idos Maltodext Maltodextrina, rina, fructo-oli fructo-oligosacá gosacáridos ridos Poli Polisa sacá cári rido doss
Almi Almidó dón: n: Amil Amilos osa, a, amilo amilope pect ctin ina a
Polisa Polisacár cárido idoss
Sin almidó almidón: n: Celu Celulos losa, a, pect pectina inas, s, hidro hidrocol coloid oides es
Azúcares
La glucosa y la fructosa son azúcares simples o monosacáridos y se pueden encontrar en las frutas, las verduras y la miel. Cuando se combinan dos azucares simples se forman los disacáridos. El azúcar de mesa o la sacarosa es una combinación de glucosa y fructosa que se da de forma natural tanto en la remolacha y la caña de azúcar, como en las frutas. La lactosa es el azúcar principal de la leche y los productos lácteos y la maltosa es un disacárido de la malta. Los polioles se denominan alcoholes de azúcar. Hay polioles naturales, pero la mayoría se fabrican mediante la transformación de azúcares. La isomaltosa es el poliol más utilizado y se obtiene a partir de la sacarosa. Los Polioles son dulces y se pueden utilizar en los alimentos de forma similar a los a zúcares, aunque pueden tener un efecto laxante cuando se consumen en exceso. Oligosacáridos
Cuando se combinan entre 3 y 9 unidades de azúcar se forman los oligosacáridos. Las maltodextrinas contienen hasta 9 unidades de glucosa, son producidas para su uso comercial y se obtienen a partir de una hidrólisis parcial (descomposición) del almidón. Son menos dulces que los monosacáridos o los disacáridos. La rafinosa, la estaquiosa y los fructo-oligosacáridos se encuentran en pequeñas cantidades en algunas legumbres, cereales y verduras. Polisacáridos
Se necesitan más de 10 unidades de azúcar y a veces hasta miles de unidades para formar los polisacáridos. El almidón es la principal reserva de energía de las hortalizas de raíz y los cereales. Está formado por largas cadenas de glucosa en forma de gránulos, cuyo tamaño y forma varían según el vegetal del que forma parte. Los polisacáridos sin almidón son los principales componentes de la fibra alimenticia. Entre ellos están: la celulosa, las hemicelulosas, las pectinas y las gomas. La celulosa es el componente principal de las paredes celulares vegetales y está formada por miles de unidades de glucosa. Los distintos componentes de la fibra alimenticia tienen diferentes propiedades y estructuras físicas. Los carbohidratos en el cuerpo
La función principal de los carbohidratos es aportar energía, pero también tienen un papel importante en: la estructura de los órganos del cuerpo y las neuronas y en la definición de la identidad biológica de una persona, como por ejemplo su grupo sanguíneo. Fuente y almacenamiento de energía
Los almidones y los azúcares son las principales fuentes de energía y aportan 4 kilocalorías (17 kilojulios) por gramo. Los azúcares simples son absorbidos por el intestino delgado y pasan directamente a la sangre, para ser transportados hasta el lugar donde van a ser utilizados. Los disacáridos son descompuestos en azúcares simples por las enzimas digestivas. El cuerpo también necesita la ayuda de las enzimas digestivas para romper las largas cadenas de almidones y descomponerlas en los azúcares por los que están formadas, que pasan posteriormente a la sangre. El cuerpo cuerpo humano humano utiliza utiliza los carboh carbohidr idrato atoss en forma forma de glucosa glucosa.. La glucos glucosa a también también se puede puede transformar en glucógeno, un polisacárido similar al almidón, que es almacenado en el hígado y en los músculos como fuente de energía de la que el cuerpo puede disponer fácilmente. El cerebro necesita utilizar la glucosa como fuente de energía, ya que no puede utilizar grasas para este fin. Por este motivo se debe mantener constantemente el nivel de glucosa en sangre por encima del nivel mínimo. La glucosa
puede provenir directamente de los carbohidratos de la dieta o de las reservas de glucógeno. Varias hormonas, entre ellas la insulina, trabajan rápidamente para regular el flujo de glucosa que entra y sale de la sangre y mantenerla a un nivel estable. IMPORTANCIA DE LOS AZUCARES
El azúcar pertenece al grupo de los hidratos de carbono, que son los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza, y constituyen la mayor fuente de energía, la más económica y de más fácil asimilación. Todos Todos los alimentos que pertenecen a este grupo tienen el mismo valor energético: 4 calorías por gramo. Todas las formas de carbohidratos expresan las unidades de sacáridos que contienen, clasificándose como azúcares (monosacáridos y disacáridos) y polisacáridos. Monosacáridos: La glucosa, fructosa y galactosa pertenecen a este grupo. Son las formas más simp simple less de carb carboh ohid idra rato tos, s, son son abso absorb rbib ible less sin sin ning ningún ún proc proces eso o de dige digest stión ión y se obti obtien enen en directamente de las frutas o la miel. Disac Disacár árid idos os:: Perte Pertene nece cen n a este este grup grupo o los los carb carboh ohid idra rato toss form formad ados os por por dos dos moléc molécula ulass de monosacáridos como la sacarosa, (glucosa +fructosa), la lactosa (galactosa +glucosa) y la maltosa (glucosa +glucosa). Polisacáridos: Pertenecen a este grupo los almidones de los cereales, las legumbres, los tubérculos y el glucógeno que contienen las carnes y pescados. Almidón soluble e insoluble
El almidón se encuentra en las plantas en forma de gránulos. Estos gránulos se hallan principalmente en las semillas, frutos, tubérculos y raíces de la planta. La naturaleza de estos gránulos cambia de acuerdo con la planta. Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría pero cuando se calienta una suspensión acuosa, se comienzan a hinchar hasta que, al llegar a una temperatura característica de cada tipo de almidón, los gránulos se hinchan cientos de veces con respecto a su tamaño original y algunos de ellos se revientan. revientan. El aumento aumento de viscosidad que ocasiona ocasiona este hinchamiento hinchamiento es lo que hace que el almidón pueda formar pastas. El almidón se puede dividir o separar en dos componentes, uno de ellos es soluble en agua y se llama amilosa (20%) y el otro, insoluble en agua, se llama amilopectina (80%). Tanto la amilasa como la amilopectina se pueden hidrolizar hasta maltosa y, a continuación, a glucosa.
AMILOSA
La diferencia entre la amilosa y la amilopectina radica en la naturaleza ramificada de la amilopectina, con una ramificación cada 20 o 30 unidades de glucosa. En cada ramificación hay una cadena lateral de amilosa, que se conecta a la cadena principal mediante una unión glucosídica α-1,6´. PRUEBA DE YODO PARA ALMIDÓN
El polisacárido almidón está constituido de dos polímeros, amilosa y amilopeptina. La amilosa está constituida de largas cadenas lineales de glucosa unidas en enlace glicosídico gli cosídico alfa 1,4. Estas cadenas no poseen un tamaño determinado sino que pueden variar desde unos miles de unidades de glucosa hasta un millón. Por otro lado, la amilopeptina posee, al igual que la amilosa, cadenas lineales de glucosa unidas en enlace alfa 1,4 pero además posee una gran cantidad de ramificaciones, las cuales se presentan cada 24 a 30 residuos de glucosa y en enlace glicosídico alfa 1,6.
El almidón es la molécula de reserva energética en las plantas por excelencia. Debido a que muchos organismos superiores poseen las enzimas necesarias para su degradación, este polímero puede ser convertido durante el proceso de digestión en diferentes intermediarios metabólicos que generan energía. El glucógeno a su vez es la contraparte del almidón en el reino animal, con la diferencia de que esta molé molécu cula la pose posee e una una mayo mayorr cant cantid idad ad de rami ramififica caci cion ones es que que el almi almidó dón n y es más más comp compac acta ta.. La conformación de los enlaces alfa 1,4 presentes en estas moléculas causa que estos polímeros asuman una estructura helicoidal muy estrecha. La prueba del almidón es una prueba muy sencilla pero que todavía todavía se utiliza utiliza para determinar determinar la presencia de almidón en algunos algunos alimentos. La prueba se basa en una reacción física y no química, en la cual el almidón reacciona con el yodo para formar un complejo de color azul intenso. Bajo las mismas condiciones, el glucógeno da una coloración café. ALMIDÓN Y YODO La estructura helicoidal de la amilosa también sirve como base de un a reacción útil. El interior de la hélice tiene el tamaño y polaridad adecuados para aceptar una molécula de yodo (I 2). Cuando el yodo se aloja en el interior de la hélice, se forma un complejo de color azul intenso azul intenso. En esto consiste la prueba almidónyodo para los oxidantes. La sustancia que se ha de evaluar se añade a una solución acuosa de amilosa y de yoduro de potasio y, en el caso de que sea oxidante, parte del yoduro (I -) se oxida a yodo (I 2), que forma el complejo azul con la amilosa.
MATERIAL MATERIAL
CANTIDAD
MATERIAL
CANTIDAD
Tubos de ensaye Gradilla para tubo de ensaye Espátula Matraz erlenmeyer de 125 mL. Pipetas de 5 mL. Pinzas de 3 dedos con nuez
15 1 1 1 2 1
Probeta de 100ml Recipiente para baño María Pinzas para tubo de ensaye Pipeta pasteur Matraz Erlenmeyer 300ml
1 1 1 4 1
Equipo Una parrilla de calentamiento con agitador magnético SUSTANCIAS Solución de Sacarosa al 10% HCl conc. Solución de NaOH al 5% Reactivo de Yodo-Yoduro HCl Concentrado
CANTIDAD 2 mL 25mL 70 mL 100 mL 2 mL
SUSTANCIAS Fenoftaleína en solución Reactivo de Fehling Reactivo de Benedict Almidón soluble Solución de NaOH al 10%
CANTIDAD 1 mL 10 mL 10 mL 0.6 g 50ml
PROCEDIMIENTO A) Identificación de azúcares A los diferentes azúcares que se tengan, realizar la prueba de Benedict y de Fehling para comprobar cuáles son azúcares reductores y cuáles no dependiendo de si dan positivos o negativos a las pruebas.
Preparación
del reactivo de Fehling
Sol. A. Solución al 3% de Sulfato cúprico cristalizado Sol. B Soln. al 15% de sal de Rochelle (Tartrato de sodio y potasio) en solución acuosa de NaOH al 5%. Mezclar 1 mL de solución A y 1 mL de solución B, agregar la solución del azúcar y calentar a ebullición.
o o
o
La formación formación de un precipitado precipitado rojo y la decoloración decoloración de la solución, indica prueba positiva positiva para azúcar reductora Preparación o
o
del reactivo de Benedict.
Disolver 100 g de Na 2CO3, 175 g de citrato de sodio, 17.3 g de Cu 2SO4.5 H2O en un litro de agua destilada. Colocar en un tubo de ensaye 1 mL del reactivo de Benedict y dos a tres gotas de la solución del azúcar, calentar a ebullición y dejar enfriar a temperatura ambiente.
Un precipitado cuya coloración varía desde amarillo hasta rojo, con decoloración de la solución indica prueba positiva.
B) Hidrólisis de la Sacarosa (inversión) Coloque en un tubo de ensaye 3 mL de una solución de sacarosa al 10% en agua, agregue 0.3 mL de
ácido clorhídrico conc. y caliente en baño de agua durante 20 min. Enfríe la solución y neutralícela con N aOH al 5% usando fenoftaleína como indicador Divida la solución en dos partes iguales y agregue a una de ellas 2 mL del Reactivo de Fehling y al otro 2 mL del reactivo de Benedict.
Compare los resultados obtenidos en estas pruebas con los que se obtienen al realizar las mismas pruebas con la solución de sacarosa sin hidrolizar. Para la prueba de Benedict, se deberá neutralizar la muestra con solución al 10% de NaOH antes de efectuarla. Anote los resultados observados cada 5 minutos.
C) Hidrólisis del almidón Coloque 0.6 g de almidón, en un matraz Erlenmeyer de 125 mL, adicione 5 mL de agua fría y luego
40ml de agua caliente; caliente a ebullición, hasta obtener una solución opalescente. opalescente. Separe 2 mL de esta solución sin hidrolizar y divídalos equitativamente en dos tubos de ensayo para efectuar las pruebas de Benedict y Yodo-yoduro. Al resto de la solución de almidón, agregue 2 mL de ácido clorhídrico concentrado y agite, luego distribuya 12 mL de esta solución en 12 tubos de ensayo, colocando en cada uno 1 mL, caliente con flama suave los 12 tubos en un baño María usando un vaso de precipitados de 400 mL que contiene una solución de salmuera, Nota 4. Cada 5 minutos saque 2 tubos de ensayo, con uno realice la prueba de Benedict y con el otro haga la prueba de Yodo. -Prueba de Benedict.- A uno de los tubos, agregue 1 gota de fenolftaleína, neutralíce con hidróxido de sodio al 5 %; agregue 1 mL de la solución de Benedict y caliente a ebullición. Observe el color y anote los resultados. Saque conclusiones al terminar las 6 pruebas. -Prueba de yodo-yoduro. El otro tubo se enfría y se le agregan 2 gotas de la solución de yodo-yoduro (Nota 5), observe el color y anote sus resultados. Saque conclusiones conclusiones al terminar las pruebas. NOTAS Nota 1: La formación de un precipitado rojo y la decoloración de la solución, indica prueba positiva para azúcar reductora. Nota 2: Una decoloración de la solución y formación de un precipitado que va de amarillo hasta rojo, indica prueba positiva. Nota 3: Debido a la lentitud de la inversión del azúcar se recomienda preparar estas soluciones al iniciar la sesión de laboratorio. Nota 4: Salmuera: solución saturada de NaCl. Nota 5: Para efectuar la prueba del yodo deberá enfriar la muestra ya que el complejo yodo- almidón se disocia en caliente.
RESULTADOS A) Identificación de azúcares REACTIVO BENEDICT FEHLING CARBOHIDRATO Glucosa (10%) Sacarosa (10%) Fructosa (10%)
+
+
-
-
+
-
B) Hidrólisis de la Sacarosa (inversión) REACTIVO GLUCOSA HIDROLIZADA COLORACIÓN
Fehling
Benedict
+ Rojo transparente con precipitado
+ Rojo/naranja con precipitado
C) Hidrólisis del almidón
Conforme pasa el tiempo el Yodo/yoduro se va haciendo mas claro de azul oscuro a naranja claro hasta casi perder el color en el último tubo El que contenía Benedict fue pasando de morado a rosa hasta al final obtener un tubo con solución naranja y precipitado naranja.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS RESULTADOS En el experimento A, se identificó a 3 tipos de azúcares: glucosa, fructosa y sacarosa. La glucosa que dio positivo tanto a Benedict como a Fehling lo cual indico que es un azúcar reductor, ya que al agregar el Benedict, Benedict, en esta solución, solución, el cobre se encuentra en forma forma del Ion complejo complejo citrato citrato cúprico, por lo que la glucosa, que es un monosacárido redujo el Ion cúprico a Ion cuproso, el cual precip precipitó itó como un oxido oxido de color color rojo ladrillo. ladrillo. También ambién dio positivo positivo con el Fehling Fehling debido debido a que la sacarosa al romperse el enlace del Carbono anomérico y dar el hemiacetal para reducirse al aldehído, reaccionó con la solución básica del complejo tartrato cúprico, el cual se oxidó nuevamente al acido carboxílico correspondiente, mientras que le cobre (II) se redujo a cobre (I), el cual se precipitó como oxido cuproso rojo, Cu2O, también dando así positivo al reactivo. Para la sacarosa y fructosa dieron negativos en ambos reactivos (excepto en el Benedict ya que la fructosa dio positivo, y esto no debió salir como resultado ya que la fructosa no es un azúcar reductor; es una pentosa y además una cetona por lo tanto no tiene el carbono anomérico hemiacetal los cuales dan prueba positiva en este reactivo; posiblemente el resultado erróneo se debió a varios factores uno de ellos es que el reactivo Benedict estaba contaminado, y otro factor que influyo fue la contaminación del azúcar por pipetas con monosacáridos); sin embargo en los que dio negativo, era correcto debido a que estos eran disacáridos, por lo que no son hemiacetales y por lo tanto no son reductores, razón por la cuál las pruebas dieron negativas. En el
experimento B, la sacarosa como tal, al ser un disacárido (glucosa+fructosa) que no posee carbonos anoméricos libres, ni forma hemiacetal, por lo que carece de poder reductor y al hacer la reacción con el Fehling es negativa, tal y como ha quedado demostrado en el experimento 1. Sin embargo, en presencia de HCl y al calentar, la sacarosa se hidroliza, es decir, incorpora una molécula de agua y se descompone en los monosacáridos que la forman, glucosa y fructosa, la glucosa como vimos en el experimento 1 es un azúcar reductor, mientras que la fructosa no. La prueba de que se ha verificado la hidrólisis se realizó con el Fehling y el Benedict y el resultado fue positivo para ambos (debida a la glucosa), apareciendo un precipitado rojo en ambos con la solución naranja para el Benedict y para el Fehling rosa (por la fenolftaleína).
En el
experimento C , se realizaron los 2 tubos testigos de almidón en tiempo cero a los que se les agregó a uno la mezcla de yodo/yoduro y al otro la prueba de benedict. Ya que el almidón es un polisacárido vegetal formado por dos componentes: la amilosa y la amilopectina. La primera se
coloreó de azul en presencia de yodo debido no a una reacción química sino a la adsorción o fijación de yodo en la superficie de la molécula de amilosa, lo cual sólo ocurre en frío. Y ya que como los polisacáridos no tienen poder reductor, la reacción de Benedict dio negativa en color azul cielo. Por último se agregó a la solución restante restante de almidón, almidón, HCl conc., conc., y se calentó para hidrolizar hidrolizar y generar glucosa al romper los enlaces la amilosa y amilopeptina, generando así la maltosa, la cual tiene dos moléculas de D-glucosa unidas y es probable que ambas consten de un gran numero de moléculas de D-glucosa unidas mediante enlaces α-glucidos, y al hidrolizar un polisacárido, de este siempre se obtienen sus constituyentes monosacáridos, por la acción de ácidos diluidos, dándonos así glucosa. Cada 5 minutos se sacaban los tubos del baño maría, los primeros tubos no dieron el precipitado rojo con el Benedict, debido a que no terminaban de hidroli zarse sus componentes y tampoco se perdía la coloración del yodo, sin embargo iban cambiando de coloración, los de yodo de un azul marino a un café oscuro y luego naranja claro que poco a poco iba perdiendo su color en los últimos tubos, lo que indicaba que los polisacáridos iban siendo hidrolizados para esta prueba y para los que contenían Benedict de azul iba pasando por morado, después rosa hasta los últimos 2 tubos dar una coloración en rojo con su precipitado, lo que indicó la aparición de la glucosa y por lo tanto la hidrólisis del polisacárido.
En la prueba de Benedict se aprecia la aparición de la coloración media rojiza que indica la presencia de un a zúcar reductor (glucosa)
Se puede observar como transcurría la hidrólisis en la prueba de yodo, se distingue la diferente tonalidad de yodo conforme se va formando la glucosa
CUESTIONARIO 1.- Escriba la reacción de cada una de las pruebas efectuadas en la práctica. Prueba de Fehling/Benedict Azúcares reductores HOH2C
HOH2C
O
HO HO
OH
Cu
HOH2C
2+
HO
OH
+ Cu2O
HO O
HO
HO
O
HO
HO
H
OH
HO -
O
Hidrólisis de la sacarosa HOH2C
O
HOH 2C
O
HO HO
H HO
O
Sacarosa
Hidrólisis del almidón
HO
OH
CH2OH
+
H2 O
∆
HOH 2C
O
HO
+ HO
HO
O
HO
HO
CH2OH
OH
Glucosa
Fructosa
HOH2C
HOH2C
O
O HO
HOH2C
O
n HO
HO
HO
HO
O
HO HO OH
O
n
2.- Explique porqué se le llama inversión a la hidrólisis de la sacarosa Cuando se hidroliza (+)-sacarosa con ácido acuoso diluido, se obtienen cantidades iguales de D-(+)glucosa y D-(-)-fructosa, esta hidrólisis va acompañada de un cambio en el signo de la rotación, de positivo a negativo; por eso se le suele llamar la inversión de la sacarosa, y la mezcla levógira de D(+)-glucosa y D-(-)-fructosa se le llama azúcar invertido.
3.- ¿Para que se efectúa la prueba de Benedict antes y después de hervir la sacarosa? Antes para que se rompa el enlace enla ce y de esta manera se hidrolice y se calienta hasta llevar lleva r la mezcla a ebullición, el azúcar en solución alcalina a elevadas temperaturas se convertirá en D-gluconato y su ene-diol, rompiéndose luego en dos fragmentos altamente reductores, los cuales con sus electrones expuestos, reaccionar reaccionarán án con el Cu ++. Se obtiene entonces un azúcar oxidado y dos iones Cu+. Posteriormente el Cu+ producido reacciona con los iones OH- presentes en la solución para formar el hidróx hidróxido ido de cobre, cobre, después después este este pierde pierde agua y se convie convierte rte en óxido óxido de cobre cobre que precipit precipita a evidenciando así la presencia del azúcar reductor.
4.- ¿Para que se efectúa la prueba de yodo-yoduro y la prueba de Benedict antes de hidrolizar el almidón y cada 5 minutos que dura en calentamiento con HCl concentrado? Para verificar que no es un azúcar reductor al ser un polisacárido y de esta manera tener un blanco como testigo de las reacciones posteriores que se efectuaran, ya que al realizar las demás pruebas de esta manera se podrá apreciar la hidrólisis del almidón en el transcurso del tiempo.
5.- ¿Se pueden desechar libremente los efluentes líquidos al drenaje? Diga que tratamiento debería darle en cada caso para poder desecharlos. En todo todos s los los caso casos s se podr podría ían n dese desech char ar por por el dren drenaj aje e por por que que much muchos os flui fluido dos s ya fuer fueron on neutralizados previamente , además de que no es mucha la cantidad de efluentes.
6.- ¿Qué concepto tiene de actividad óptica, rotación específica y luz polarizada? Activid vidad ad óptic óptica a: Una sustan sustancia cia óptica ópticamen mente te activa activa es aquell aquella a que rota rota el plano plano de la luz Acti polarizada. Cuando se le hace pasar luz polarizada, vibrando en un plano determinado, por una sustancia ópticamente activa, emerge vibrando en un plano diferente. Rotación específica: Es el número observado de grados de rotación si se emplea un tubo de 1dm (10cm) de largo y si el compuesto examinado está presente en la cantidad de 1g/ml. Para tubos de otras longitudes y concentraciones diferentes se calcula por medio de la ecuación:
Rotación específica = rotación observada (grados)/ largo (dm) x g/ml
[α ] =
α
l × d
Donde d representa la densidad de un líquido puro o la concentración de una solución. La magnitud de rotación depende de cuántas moléculas sean interceptadas por la luz a su paso por el tubo. Si se considera la longitud del tubo y la concentración, resulta que la magnitud del giro, además de su sentido, es una característica de cada compuesto activo individual. Luz polarizada: En un plano es luz cuyas vibraciones ocurren en uno solo de los planos posibles.
CONCLUSIONES Por medio de esta práctica se lograron reconocer algunas de las propiedades de los carbohidratos, como lo es su propiedad reductora. Se realizó la hidrólisis tanto de un disacárido como de un polisacárido, de los cuáles se comprobó esta reacción por medio de pruebas químicas con reactivos que ayudan a la
identi identific ficació ación n de los compue compuesto stoss que se forman forman despué despuéss de estas estas reacci reaccione oness para para determ determina inarr y comprobar que se realizó bien el procedimiento. Para poder detectar detectar los azucares azucares reductores reductores se utilizo el reactivo de benedict, el cual se utiliza para detectar azúcares reduc reductor toras, as, ya que detect detecta a los grupos grupos aldehí aldehídos dos libres libres presen presentes tes en azúcar azúcares es reductoras (monosacáridos y algunos disacáridos). Los carbohidratos con estos grupos funcionales (los aldehídos) pueden ser oxidados; al añadir el reactivo de Benedict al azúcar reductor, y al calentarlo, obtuvimos un cambio en el color de la reacción a naranja o ladrillo intenso mientras más sea la abunda abundancia ncia de azúcar azúcares es reduct reductora oras, s, y un cambio cambio a color color verde indica indica la presen presencia cia de azúcar azúcares es reductores en menor cantidad. Se demostró que los polisacáridos como el almidón están compuestos de monosacáridos unidos por enlace enlacess glicosí glicosídic dicos. os. Como Como se mencio mencionó nó anteri anteriorm orment ente, e, el almidón almidón está está consti constitui tuido do de un solo solo monosacárido, la glucosa. Las propiedades del almidón son diferentes a las de la glucosa como se evidenc evidencio io median mediante te la hidról hidrólisis isis del almidón almidón para para genera generarr glucos glucosa. a. Todos odos los polisa polisacár cáridos idos son hidrolizados en sus constituyentes monosacáridos, por la acción de ácidos diluidos. La hidrólisis del almidón se puede evidencio con dos pruebas: a. Desaparición del color azul característico de la prueba del yodo. b. Aparición de glucosa, un azúcar reductor. La aparición de glucosa se evidenció mediante la prueba de Benedict.
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