PENGURANGAN GULA: KAEDAH PENENTUAN, KEPENTINGAN - BIOLOGI - 2026

The gula mengurangkan adalah biomolekul yang berfungsi sebagai agen penurunan; iaitu, mereka dapat menyumbangkan elektron ke molekul lain yang dengannya mereka bertindak balas. Dengan kata lain, gula pengurangan adalah karbohidrat yang mengandungi kumpulan karbonil (C = O) dalam strukturnya.

Kumpulan karbonil ini terdiri daripada atom karbon yang terikat pada atom oksigen melalui ikatan berganda. Kumpulan ini boleh didapati dalam kedudukan yang berbeza dalam molekul gula, menghasilkan kumpulan berfungsi lain seperti aldehid dan keton.

Aldehid dan keton terdapat dalam molekul gula sederhana atau monosakarida. Gula tersebut diklasifikasikan sebagai ketosa jika mempunyai kumpulan karbonil di dalam molekul (keton), atau aldosis jika mengandungnya di kedudukan terminal (aldehid).

Aldehid adalah kumpulan fungsional yang dapat melakukan reaksi pengurangan oksidasi, yang melibatkan pergerakan elektron antara molekul. Pengoksidaan berlaku apabila molekul kehilangan satu atau lebih elektron, dan pengurangan berlaku apabila molekul memperoleh satu atau lebih elektron.

Dari jenis karbohidrat yang ada, monosakarida semuanya mengurangkan gula. Contohnya, glukosa, galaktosa, dan fruktosa berfungsi sebagai agen pengurangan.

Dalam beberapa kes, monosakarida adalah sebahagian daripada molekul yang lebih besar seperti disakarida dan polisakarida. Atas sebab ini, beberapa disakarida - seperti maltosa - juga berperanan sebagai pengurangan gula.

Kaedah untuk penentuan pengurangan gula

Ujian Benedict

Untuk menentukan keberadaan gula pengurangan dalam sampel, larut dalam air mendidih. Seterusnya, tambahkan sebilangan kecil reagen Benedict dan tunggu penyelesaiannya mencapai suhu bilik. Dalam 10 minit penyelesaiannya akan mula berubah warna.

Sekiranya warnanya berubah menjadi biru, maka tidak ada gula pengurangan, terutama glukosa. Sekiranya terdapat sejumlah besar glukosa dalam sampel yang akan diuji, maka perubahan warna akan berubah menjadi hijau, kuning, oren, merah, dan akhirnya coklat.

Reagen Benedict adalah campuran beberapa sebatian: ia termasuk natrium karbonat anhidrat, natrium sitrat, dan pentahidrat tembaga (II) sulfat. Setelah ditambahkan ke larutan dengan sampel, kemungkinan reaksi pengurangan pengoksidaan akan bermula.

Sekiranya terdapat gula pengurangan, mereka akan mengurangkan sulfat tembaga (warna biru) dalam larutan Benedict menjadi sulfida tembaga (warna kemerahan), yang kelihatan seperti endapan dan bertanggung jawab atas perubahan warna.

Gula yang tidak mengurangkan tidak dapat melakukan ini. Ujian khusus ini hanya memberikan pemahaman kualitatif mengenai kehadiran gula pengurangan; iaitu, menunjukkan ada atau tidaknya gula pengurangan dalam sampel.

Reagen Fehling

Sama seperti ujian Benedict, ujian Fehling menghendaki sampel dilarutkan sepenuhnya dalam larutan; Ini dilakukan sekiranya terdapat panas untuk memastikan ia larut sepenuhnya. Selepas ini, larutan Fehling ditambah dengan kacau berterusan.

Sekiranya gula pengurangan ada, larutan harus mula berubah warna ketika bentuk oksida atau endapan merah. Sekiranya tidak ada gula pengurangan, larutan akan kekal biru atau hijau. Penyelesaian Fehling juga disediakan dari dua penyelesaian lain (A dan B).

Penyelesaian A mengandungi pentahidrat tembaga (II) sulfat yang dilarutkan dalam air, dan larutan B mengandungi natrium kalium tartrat tetrahidrat (garam Rochelle) dan natrium hidroksida di dalam air. Kedua-dua penyelesaian dicampurkan dalam bahagian yang sama untuk membuat penyelesaian ujian akhir.

Ujian ini digunakan untuk menentukan monosakarida, khususnya aldosis dan ketosis. Ini dikesan apabila aldehid mengoksidasi menjadi asid dan membentuk oksida gelas.

Setelah bersentuhan dengan kumpulan aldehida, ia diubah menjadi ion cuprous, yang membentuk endapan merah dan menunjukkan adanya gula pengurangan. Sekiranya tidak ada gula pengurangan dalam sampel, larutan akan tetap berwarna biru, menunjukkan hasil negatif untuk ujian ini.

Reagen tol

Ujian Tollens, juga dikenali sebagai ujian cermin perak, adalah ujian makmal kualitatif yang digunakan untuk membezakan antara aldehid dan keton. Ia memanfaatkan fakta bahawa aldehid mudah dioksidasi, sedangkan keton tidak.

Ujian Tollens menggunakan campuran yang dikenali sebagai reagen Tollens, yang merupakan larutan asas yang mengandungi ion perak yang diselaraskan dengan ammonia.

Reagen ini tidak tersedia secara komersial kerana jangka hayatnya yang pendek, jadi ia mesti disediakan di makmal ketika hendak digunakan.

Penyediaan reagen melibatkan dua langkah:

Langkah 1

Nitrat perak berair dicampurkan dengan natrium hidroksida berair.

Langkah 2

Amonia berair ditambahkan setetes sehingga oksida perak yang diendapkan larut sepenuhnya.

Reagen Tollens mengoksidakan aldehid yang terdapat dalam gula pengurangan yang sesuai. Reaksi yang sama melibatkan pengurangan ion perak dari reagen Tollens, yang mengubahnya menjadi perak logam. Sekiranya ujian dijalankan dalam tabung uji yang bersih, endapan perak akan terbentuk.

Oleh itu, hasil positif dengan reagen Tollens ditentukan dengan memerhatikan "cermin perak" di dalam tabung uji; kesan cermin ini adalah ciri tindak balas ini.

Kepentingan

Menentukan kehadiran gula pengurangan dalam sampel yang berbeza adalah penting dalam beberapa aspek termasuk perubatan dan gastronomi.

Kepentingan dalam perubatan

Ujian untuk mengurangkan gula telah digunakan selama bertahun-tahun untuk mendiagnosis pesakit diabetes. Ini dapat dilakukan kerana penyakit ini dicirikan oleh peningkatan kadar glukosa darah, dengan penentuannya dapat dilakukan dengan kaedah pengoksidaan ini.

Dengan mengukur jumlah agen pengoksidaan yang dikurangkan oleh glukosa, adalah mungkin untuk menentukan kepekatan glukosa dalam sampel darah atau air kencing.

Ini membolehkan pesakit diinstruksikan mengenai jumlah insulin yang sesuai untuk menyuntikkan agar kadar glukosa darah kembali ke tahap normal.

Reaksi Maillard

Reaksi Maillard merangkumi sekumpulan reaksi kompleks yang berlaku semasa memasak beberapa makanan. Apabila suhu makanan meningkat, kumpulan karbonil pengurangan gula bertindak balas dengan kumpulan asid amino.

Reaksi memasak ini menghasilkan pelbagai produk dan, walaupun banyak bermanfaat untuk kesihatan, yang lain beracun dan bahkan karsinogenik. Atas sebab ini, penting untuk mengetahui kimia gula pengurangan yang termasuk dalam diet biasa.

Semasa memasak makanan yang kaya dengan kanji - seperti kentang - pada suhu yang sangat tinggi (lebih besar daripada 120 ° C), reaksi Maillard berlaku.

Tindak balas ini berlaku antara asam amino asparagine dan gula pengurangan, menghasilkan molekul akrilamida, yang merupakan neurotoksin dan kemungkinan karsinogen.

Kualiti makanan

Kualiti makanan tertentu dapat dipantau menggunakan kaedah pengurangan gula. Contohnya: dalam wain, jus dan tebu, tahap gula yang dikurangkan ditentukan sebagai petunjuk kualiti produk.

Untuk penentuan pengurangan gula dalam makanan, reagen Fehling dengan metilena biru biasanya digunakan sebagai petunjuk penurunan oksida. Pengubahsuaian ini biasanya dikenali sebagai kaedah Lane-Eynon.

Perbezaan antara gula mengurangkan dan gula bukan pengurangan

Perbezaan antara gula pengurangan dan bukan pengurang adalah pada struktur molekulnya. Karbohidrat yang dikurangkan oleh molekul lain melakukannya dengan menyumbangkan elektron dari kumpulan aldehid atau keton bebasnya.

Oleh itu, gula yang tidak mengurangkan tidak mempunyai aldehid atau keton bebas dalam strukturnya. Akibatnya, mereka memberikan hasil negatif dalam ujian untuk mengesan gula pengurangan, seperti ujian Fehling atau Benedict.

Gula pengurangan merangkumi semua monosakarida dan beberapa disakarida, sementara gula yang tidak mengurangkan termasuk beberapa disakarida dan semua polisakarida.

Rujukan

1. Benedict, R. (1907). PENETAPAN DAN PENILAIAN MENGURANGKAN GULA. Jurnal Kimia Biologi, 3, 101-117.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokimia (edisi ke-8). WH Freeman and Company.
3. Chitvoranund, N., Jiemsirilers, S., & Kashima, DP (2013). Kesan Rawatan Permukaan pada Lekapan Filem Perak pada Substrat Kaca yang Dihasilkan oleh Penyaduran Elektroless. Jurnal Persatuan Seramik Australia, 49 (1), 62–69.
4. Hildreth, A., Brown, G. (1942). Pengubahsuaian kaedah Lane-Eynon untuk penentuan gula. Journal Association of Official Analytical Chemists 25 (3): 775-778.
5. Jiang, Z., Wang, L., Wu, W., & Wang, Y. (2013). Kegiatan biologi dan sifat fizikokimia produk reaksi Maillard dalam sistem model peptida gula-bovine casein. Kimia Makanan, 141 (4), 3837-3845.
6. Nelson, D., Cox, M. & Lehninger, A. (2013). Prinsip Lehninger Biokimia (6 ^th ). WH Freeman and Company.
7. Pedreschi, F., Mariotti, MS, & Granby, K. (2014). Isu semasa dalam diet akrilamida: Pembentukan, mitigasi dan penilaian risiko. Jurnal Sains Makanan dan Pertanian, 94 (1), 9–20.
8. Rajakylä, E., & Paloposki, M. (1983). Penentuan gula (dan betaine) dalam molase dengan kromatografi cecair berprestasi tinggi. Jurnal Kromatografi, 282, 595-602.
9. Scales, F. (1915). PENENTUAN MENGURANGKAN GULA. Jurnal Kimia Ciologi, 23, 81–87.
10. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Asas Biokimia: Kehidupan di Tahap Molekul (edisi ke-5). Wiley.