PRÁCTICA No. 9 ALGUNAS DE LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS CARBOHIDRATOS Universidad de San Carlos de Guatemala
INTRODUCCIÓN Los carbohidratos son también llamados glúcidos o sácaridos, químicamente se definen como polihidroxialdehídos o polihidroxiacetonas cíclicas o sustancias que luego de hidrolizarse dan origen a los mismos. Estos poseen un grupo carbonilo ya sea, cetina o aldehído y son llamados aldosas y cetosas (Peña, 2004). Un carbohidrato que no puede ser hidrolizado en uno más simple es llamado monosacárido. Los monosacáridos más comunes son la glucosa, la fructosa, la galactosa y la manosa. Un carbohidrato que puede ser hidrolizado en dos moléculas de monosacáridos es llamado disacárido. Los más importantes son la lactosa (presente en la leche), la sacarosa (presente en el azúcar común) y la maltosa. Aquellos carbohidratos que pueden ser hidrolizados en varias moléculas de monosacáridos son llamados polisacáridos. Los más comunes son el almidón y la celulosa (Wharton, 2006). El objetivo de la práctica fue determinar las propiedades químicas de los carbohidratos a través de diferentes pruebas. METODOLOGÍA Todos los Carbohidratos, incluso las glucoproteínas reaccionan con H2SO4 formando Aldehídos, que precipitan en la prueba de Molish. Si los disacáridos se unen por medio de dos carbonos anoméricos, son no reductores fallando la reacción con fenilhidrazina, sin formación de Osazonas. Los carbohidratos con su grupo – OH OH anomérico libre tiene la capacidad de reducción de un ion Cu+ precipitando como CuO, Test de Benedict. Los Monosacáridos reducen el ion Cu2+ a Cu+, precipitando con coloración rojiza, Test de Barfoed. El yodo al introducirse en la espiralde de polisacáridos, forma un compuesto de inclusión azul- violeta. Los polisacáriso al reaccionar con HCl, son convertidos a sus monómeros, produciendo una decoloración, identificada con Yodo.
RESULTADOS Tabla No. 1 Pruebas para identificar presencia y/o tipo de carbohidrato P
Mo
Bene
Bar
Yo
Fenil
l
T1 T2
Glu
+
+
+
-
Fru
+
+
+
-
Rib
+
+
+
Sac
+
-
-
Lac
+
+
-
Almi
Almi
+
+
Mano
+
Gala
-
Glu = Glucosa, Fru = Fructuosa, Rib = Ribosa, Sacarosa = Sac, Lac = Lactosa, Almi = Almidon, Mano = Manosa, Gala = Galactosa. P= Producto Moli = Molish, Bene =Benedict, Yo= Yodo, Fenil = Fenilhidrazona, Almidon = Almi. (+) = resultado positivo (-) = resultado negativo T1= Tubo 1 T2= Tubo 2 Fuente: Datos experimentales, obtenidos en el Laboratorio de Bioquímica, Edificio T-12, USAC
En la tabla No. 1 se presentan los resultados obtenidos de las diferentes pruebas realizadas para los carbohidratos. Se puede observar resultados Molisch positivos para la Glucosa, fructuosa, ribosa, sacarosa y lactosa. En la prueba de Benedict, resultados positivos para Glucosa, fructuosa, lactosa y resultado negativo para la sacarosa y asi sucesivamente hasta terminar con todas las pruebas.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS Se realizo un análisis cualitativo en la que se identificaron diferentes carbohidratos, se pueden observar en la Tabla 1, los diferentes monosacáridos y disacáridos sometidos a las pruebas químicas. En la primera columna es posible observar los resultados de los glúcidos sometidos a prueba de Molisch, prueba utilizada en la identificación general de carbohidratos, y que se basa en la estructura de los mismos para producir compuestos coloreados, la estructura de la glucosa presenta un grupo aldehído, siendo esta clasificada como una aldohexosa por contener seis carbonos en su estructura y la fructosa como una cetohexosa por el grupo cetona y seis carbonos en su estructura. (Wade, 2004). Ambos monosacáridos, así como la ribosa aldopentosa, se deshidratan en medio ácido fuerte para obtener compuestos llamados furfurales, al agregarles reactivo alfa-naftol se condensan formando un compuesto con resonancia, que al poseer una conjugación a lo largo de toda la estructura presenta un color característitco: un rojo púrpura. entre las
dos fases de la reacción. Oligosacáridos como lactosa y sacarosa también pueden identificarse mediante la reacción, dando positiva la prueba debido a la formación de furfural o hidroximetil furfural con la posterior condensación para formar el complejo coloreado. La Fenilhidrizanina reacciona con azúcares reductores formando Osazonas. Los disacáridos son azucares formados por la unión de dos monosacáridos mediante el enlace glucosídico. (Hart, H. 1995) Todos los disacáridos que posean un carbono anomérico libre, son azucares reductores, presentado el potencial aldehído o cetona libre, que reaccionará con Fenilhidrazina en un primer paso de la reacción formando una Sal Fenilhidrazina del Carbohidrato, que reaccionará con Fenilhidrazina para formar una Cetofenilhidrazona del Carbohidrato y Anilina. Posteriormente la Fenilhidrazona reacciona nuevamente con la Cetofenilhidrazona formando una Osazona del Carbohidrato. En el cuadro No. 1, la Glucosa, Manosa y Galactosa presentan resultado postivo a la prueba de la Fenilhidrazona (Hart, 1995). Las Osazonas son cristales de forma característica para cada Carbohidrato: La glucosazona, en forma de palma; la Galactosazona, en forma de estrella y la Manosazona. (Ver Imagen No, 1). El reactivo de Barfoed es débilmente ácido y solamente puede ser reducido por monosacáridos, contiene acetato de cobre y ácido acético. (Moore y otros, 1998) Se basa en la reducción de cobre (En forma de acetato) a cobre ( en forma de óxido), reaccionando con el extremo
aldehído o cetona libre de los Monosacárido, Glucosa y Ribosa. Si se deja hervir es posible hidrolizar disacáridos y dar positivo pero en forma más lenta. La sacarosa y la fructuosa son disacáridos no reductores por lo que no reducirán Cu2+. La lactosa es un azúcar reductor pero no formó precipitado después de 15 minutos de reacción, probablemente el tiempo de reacción no fue suficiente. El Óxido cruposo es diferente al pardo naranja obtenido en la prueba de Benedict, éste es Rojo ladrillo. La prueba de Benedict es una reacción química que permite determinar la presencia o ausencia de un azúcar reductor y se basa en la reacción o no de un azúcar con el ion Cu2+. Algunos azúcares tienen la propiedad de oxidarse en presencia de agentes oxidantes suaves como el ion Fe3+ o Cu2+. Esta característica radica en la presencia de un grupo carbonilo libre, el cual es oxidado y genera un grupo carboxilo. Por lo tanto, aquellos azúcares con un grupo carbonilo libre son llamados azúcares reductores y aquellos en los que el grupo carbonilo se encuentra combinado en unión glicosídica se conocen como azúcares no reductores. Obteniendose como resultado positivo para azúcares reductores glucosa, fructosa, ribosa y lactosa ya que todos estos compuestos poseen su carbono anomérico libre. La sacarosa fue la unica que dio reslutado negativo ya que no es un azucar reductor ya que por el tipo de enlace que forma este disacárido no tiene carbono anomérico libre (Wade, 2004)
La prueba de yodo fue negativa para glucosa y fructosa ya que estos no son polisacáridos como lo es el almidón que fue el que si dio positiva dicha prueba ya que la estructura helicoidal de la amilosa (parte de la estructura del almidón) sirve como base de una reacción útil. El interior de la hélice tiene el tamaño y polaridad adecuados para aceptar una molécula de yodo (I2). Cuando el yodo se aloja en el interior de la hélice, se forma un complejo de color azul intenso. En esto consiste la prueba almidón-yodo para los oxidantes. La hidrólisis ácida por acción del HCl a 100°C produce un rompimiento total de los enlaces que mantienen unido a los monómeros del almidón y se forma glucosa, maltosa e isomaltosa. El NaOH neutraliza la acción del HCl, y por tanto se detiene la hidrólisis. El curso de la hidrólisis del Amidón se siguió por la disminución de coloración característica de la reacción con Yodo y por el aumento de azúcares reductores. La coloración, identificando azúcares reductores con Benedict, no cambió, al igual que la coloración característica por la reacción con Yodo, por lo que no hubo hidrólisis. Probablemente no se llegó a la temperatura correcta o alguno de los reactivos que se utilizaron no se encontraban en concentraciones apropiadas y necesarias para la reacción. (Moore y otros, 1998)
CONCLUSIONES La sacarosa y fructuosa son azúcares no reductores por lo que no reaccionaron reduciendo el Cu2+ del acetato a CuO.
La fenilhidrazina reaccionó con todos lo monosacáridos pues poseen extremos aldehídos o cetonas libres, formando Ozasonas. La sacarosa no posse grupo carbonilo libre por lo que al dar negativa la prueba de Benedict se confirma que es un azúcar no reductor, a diferencia de glucosa, fructosa, ribosa y lactosa que si son azúcares reductores. La prueba de yodo confirma que el almidón es un polisacárido al dar positiva dicha prueba, tomando una coloración azul.
REFERENCIAS Peña, J. (2004). Bioquímica. España. Revertré S.A. Wade, L. (2004). Química Orgánica. Madrid. Editorial Pearson Educación, S.A. Wharton,
D.
(2006). Bioquímica esperimental. Canadá. Editorial Coller Memillian. H. Hart, D. J. Hart, L. E. Craine. (1995) Química orgánica. McGraw-Hill Interaméricana. México. Moore J. A. y Dalrympe D. L. (1998) Experimental Methods in Organic Chemistry. Ed. W. B. Saunders Co.
ANEXOS Imágen No. 1 Cristales de Osazonas
Fuente: Datos experimentales, obtenidos en el Laboratorio de Bioquímica, Edificio T-12, USAC
En la imagen se encuentran las cristales de osazonas observados al microscopio obtenidos en la prática. No. 1 Glucosazona en forma de Palma, No. 2 Manosazona y No. 3 Galactosazona en forma de estrella.
