Войти
Уменьшение формы глюкоза (альдегидная группа находится справа) A восстанавливающий сахар - любой сахар, который способен действовать как восстанавливающий агент, потому что он имеет свободную альдегидную группу или свободную кетонную группу. Все моносахариды представляют собой восстанавливающие сахара, наряду с некоторыми дисахаридами, некоторыми олигосахаридами и некоторыми полисахаридами. Моносахариды можно разделить на две группы: альдозы, которые имеют альдегидную группу, и кетозы, которые имеют кетоновую группу. Кетозы должны сначала таутомеризоваться до альдоз, прежде чем они смогут действовать как восстанавливающие сахара. Все обычные диетические моносахариды галактоза, глюкоза и фруктоза представляют собой восстанавливающие сахара.
Дисахариды образуются из двух моносахаридов и могут быть классифицированы как восстанавливающие или невосстанавливающие. Невосстанавливающие дисахариды, такие как сахароза и трегалоза, имеют гликозидные связи между своими аномерными атомами углерода и, таким образом, не могут преобразоваться в форму с открытой цепью с альдегидом. группа; они застряли в циклической форме. Восстанавливающие дисахариды, такие как лактоза и мальтоза, имеют только один из двух аномерных атомов углерода, участвующих в гликозидной связи, в то время как другой является свободным и может превращаться в форму с открытой цепью с альдегидной группой.
Альдегидная функциональная группа позволяет сахару действовать как восстанавливающий агент, например, в тесте Толленса или тесте Бенедикта. Циклические полуацетальные формы альдоз могут открываться, открывая альдегид, а некоторые кетозы могут подвергаться таутомеризации с образованием альдоз. Однако ацетали, включая те, которые содержатся в полисахаридных связях, не могут легко превратиться в свободные альдегиды.
Восстанавливающие сахара реагируют с аминокислотами в реакции Майяра, серии реакций, которые происходят во время приготовления пищи при высоких температурах и которые важны для определения вкуса пищи. Кроме того, уровни редуцирующих сахаров в вине, соке и сахарном тростнике указывают на качество этих пищевых продуктов.
Редуцирующий сахар - это сахар, который восстанавливает другой соединение и само является окисленным ; то есть карбонильный углерод сахара окисляется до карбоксильной группы.
Сахар классифицируется как редуцирующий сахар, только если он имеет Форма с открытой цепью с альдегидной группой или свободной гемиацетальной группой.
Моносахариды, содержащие альдегидную группу, известны как альдозы и те, которые содержат кетоновую группу, известны как кетозы. Альдегид может быть окислен посредством окислительно-восстановительной реакции, в которой восстанавливается другое соединение. Таким образом, альдозы восстанавливают сахар. Сахара с кетонными группами в форме их открытой цепи способны изомеризоваться посредством серии таутомерных сдвигов с образованием альдегидной группы в растворе. Следовательно, кетоны, подобные фруктозе, считаются восстанавливающими сахарами, но восстанавливающими являются изомер, содержащий альдегидную группу, поскольку кетоны не могут быть окислены без разложения сахара. Этот тип изомеризации катализируется основанием, присутствующим в растворах, которые проверяют наличие восстанавливающих сахаров.
Дисахариды состоят из двух моносахаридов и могут быть восстанавливающими или невосстанавливающими. Даже восстанавливающий дисахарид будет иметь только один восстанавливающий конец, поскольку дисахариды удерживаются вместе гликозидными связями, которые состоят по меньшей мере из одного аномерного углерода. Поскольку один аномерный углерод не может преобразоваться в форму с открытой цепью, только свободный аномерный углерод доступен для восстановления другого соединения, и его называют восстанавливающим концом дисахарида. Невосстанавливающий дисахарид - это дисахарид, у которого оба аномерных атома углерода связаны гликозидной связью.
Аналогично, большинство полисахаридов имеет только один восстанавливающий конец.
Все моносахариды являются восстанавливающими сахарами, потому что они либо имеют альдегидную группу (если они являются альдозами), либо могут таутомеризоваться в растворе с образованием альдегидной группы (если они являются кетозами). Сюда входят распространенные моносахариды, такие как галактоза, глюкоза, глицеральдегид, фруктоза, рибоза и ксилоза..
Многие дисахариды, такие как целлобиоза, лактоза и мальтоза, также имеют восстанавливающую форму в качестве одной из двух единиц. может иметь форму с открытой цепью с альдегидной группой. Однако сахароза и трегалоза, в которых аномерные атомы углерода двух звеньев связаны вместе, являются невосстанавливающими дисахаридами, поскольку ни одно из колец не способно к раскрытию.
Равновесие между циклической формой и формой с открытой цепью в одном кольце мальтозы В глюкозе полимерах, таких как крахмал и крахмальных- производных подобных сироп глюкозы, мальтодекстрин и декстрин макромолекула начинается с восстанавливающего сахара, свободного альдегида. Когда крахмал был частично гидролизован, цепи были расщеплены, и, следовательно, он содержит больше восстанавливающих сахаров на грамм. Процент редуцирующих сахаров, присутствующих в этих производных крахмала, называется эквивалентом декстрозы (DE).
Гликоген представляет собой сильно разветвленный полимер глюкозы, который служит основной формой хранения углеводов у животных. Это редуцирующий сахар только с одним восстанавливающим концом, независимо от того, насколько велика молекула гликогена или сколько у нее разветвлений (обратите внимание, однако, что уникальный восстанавливающий конец обычно ковалентно связан с гликогенином и поэтому будет не снижать). Каждая ветвь заканчивается остатком невосстанавливающего сахара. Когда гликоген расщепляется для использования в качестве источника энергии, единицы глюкозы удаляются по одной с невосстанавливающих концов ферментами.
Несколько качественных тестов используются для определения присутствия редуцирующих сахаров. В двух из них используются растворы ионов меди (II) : реагент Бенедикта (Cu в водном цитрате натрия) и раствор Фелинга (Cu в водном тартрате натрия). Восстановительный сахар восстанавливает ионы меди (II) в этих испытательных растворах до меди (I), которая затем образует осадок оксида меди кирпично-красного цвета . Восстановительные сахара также можно обнаружить при добавлении реагента Толлена, который состоит из ионов серебра (Ag) в водном растворе аммиака. Когда реагент Толлена добавляется к альдегиду, он осаждает металлическое серебро, часто образуя серебряное зеркало на чистой стеклянной посуде.
3,5-динитросалициловая кислота - еще один тестовый реагент, позволяющий проводить количественное определение. Он реагирует с редуцирующим сахаром с образованием 3-амино-5-нитросалициловой кислоты, которую можно измерить с помощью спектрофотометрии для определения количества присутствующего редуцирующего сахара.
Сахара с ацетальными или кетальными связями не являются восстанавливающими сахарами, так как у них нет свободных альдегидных цепей. Поэтому они не вступают в реакцию ни с одним из тестовых растворов восстанавливающего сахара. Однако невосстанавливающий сахар можно гидролизовать с использованием разбавленной соляной кислоты. После гидролиза и нейтрализации кислоты продукт может быть редуцирующим сахаром, который нормально реагирует с исследуемыми растворами.
Все углеводы положительно реагируют на реагент Молиша, но тест на моносахариды проходит быстрее.
Раствор Фелинга много лет использовался в качестве диагностического теста для диабета, заболевания, при котором уровень глюкозы в крови опасно повышается из-за невозможности производить достаточно инсулина (диабет 1 типа) или из-за неспособности реагировать на инсулин (диабет 2 типа). Измерение количества окислителя (в данном случае раствора Фелинга), восстановленного глюкозой, позволяет определить концентрацию глюкозы в крови или моче. Затем это позволяет ввести нужное количество инсулина, чтобы вернуть уровень глюкозы в крови в нормальный диапазон.
Карбонильные группы восстанавливающие сахара реагируют с аминогруппами аминокислот в реакции Майяра, сложной серии реакций, которые происходят при приготовлении пищи. Продукты реакции Майяра (MRP) разнообразны; некоторые из них полезны для здоровья человека, а другие токсичны. Однако общий эффект реакции Майяра заключается в снижении питательной ценности пищи. Одним из примеров токсичного продукта реакции Майяра является акриламид, нейротоксин и возможный канцероген, который образуется из свободного аспарагина и восстанавливает сахара при приготовлении крахмалистых продуктов при высоких температурах (выше 120 ° C).
Уровень редуцирующих сахаров в вине, соке и сахарном тростнике указывает на качество этих пищевых продуктов, а мониторинг уровней редуцирующих сахаров при производстве пищевых продуктов улучшил качество рынка. Обычным методом для этого является метод Лейна-Эйнона, который включает титрование восстанавливающего сахара медью (II) в растворе Фелинга в присутствии метиленового синего, обычного индикатора окислительно-восстановительного потенциала. Однако это неточно, дорого и чувствительно к примесям.
