GLI ZUCCHERI - SAGGI DI TOLLENS E DI FEHLING

GLI ZUCCHERI

Gli zuccheri sono composti naturali costituiti dai seguenti atomi carbonio, idrogeno ed ossigeno. Questi composti hanno due gruppi funzionali aldeide e chetone. Venivano infatti definiti poliidrossochetoni o poliidrossialdeidi, dove accanto al gruppo funzionale vi sono gruppi alcolici. Gli zuccheri possono essere costituiti da un'unica molecola e vengono chiamati monosaccaridi, da due molecole vengono chiamati disaccaridi, oppure da molte molecole e vengono chiamati polisaccaridi.

Gli zuccheri hanno due ruoli fondamentalmente

la prima di tipo energetica

la seconda è strutturale

Energetica perché dall'ossidazione degli zuccheri le cellule ricavano l'energia necessaria per svolgere le loro funzioni

Strutturale perché concorrono a formare la parete cellulare dei batteri, il tessuto connettivo, la parete cellulare dei vegetali.

Monosaccaridi

I monosaccaridi sono formati da una sola molecola di zucchero. La molecola è formata da una catena lineare di atomi di carbonio, legati con atomi di ossigeno e idrogeno. Un atomo è il gruppo funzionale può essere un aldeide o un chetone. Si passa da tre atomi di carbonio a sette atomi di carbonio. Il numero di atomi di carbonio aumenta con l'aumentare degli atomi di carbonio inseriti nella catena. Tutte le formule fin qui considerate presentano tutte una struttura lineare, in soluzione acquosa però quasi tutti i pentosi ed esosi si trovano sotto forma di strutture cicliche.

La reazione di formazione del ciclo è dovuta alla formazione di un semi acetale tra il gruppo aldeidico o chetonico ed un ossidrile che per gli esosi è il carbonio numero 5, mentre per i pentosi è il carbonio numero 4.

Si formeranno due cicli uno a 6 atomi di carbonio con un ossigeno inserito nel ciclo e l'altro con 5 atomi di carbonio con un ossigeno inserito nel ciclo. Le due molecole che si sono formate derivano da due molecole chiamate pirano e furano. Si parla quindi di forme piranosiche e di forme furanosiche.

Lo zucchero della serie degli aldosi è il glucosio quello della serie dei chetosi è il fruttosio. Gli zuccheri più semplici strutturalmente sono la gliceraldeide ed il diidrossiacetone. Da questi due zuccheri discendono tutti gli altri per aggiunta di un atomo di carbonio.

Reazioni degli zuccheri

Formazione dei glucosidi

La reazione che avviene tra un semiacetale ed un alcol porta alla formazione di un acetale.Gli acetali degli zuccheri monosaccaridi sono detto glucosidi, abbiamo gli O-glucosidi, N-glucosidi e S-glucosidi ,se a reagire è un alcol oppure un tiolo o un ammina. In ambiente acido per idrolisi i glucosidi subiscono la reazione inversa.

Ossidazione dei monosaccaridi

Il glucosio, il fruttosio e tutti gli zuccheri riducenti danno differenti reazione di ossidazione con il reattivo di Fehling

Il reattivo di Tollens. Nessuna reazione danno i zuccheri non riducenti. In soluzione alcalina gli acidi aldonici si trasformano in esteri ciclici chiamati lattoni

Riduzione dei monosaccaridi

Utilizzando idrogeno con catalizzatore oppure idruri metallici gli zuccheri si riducono ad alditoli il più conosciuto è il sorbitolo presente nella frutta.

Formazione di esteri

Facendo reagire l'anidride acetica a freddo ( 0° ) con acetato di sodio si ottengono i poliacetati oppure per reazione con dimetil solfato si ottengono i metossili. In presenza di benzaldeide si ottengono gli acetali ciclici.

Formazione di fenilosazoni

Facendo reagire uno zucchero algoso o cretoso monosaccaride con fenilidrazina in ambiente acido per acido acetico, si forma un precipitato cristallino di colore rosso. Dalla determinazione del punto di fusione si risale allo zucchero considerato

Disaccaridi

Sono zuccheri formati dall'unione di due molecole di zuccheri monosacaridi. Il più noto è sicuramente il saccarosio formato dall'unione di beta D fruttofuranosil 2-1 alfa D glucopiranosil. L'idrolisi di questo zucchero produce una molecola di glucosio ed una di fruttosio. L'idrolisi è prodotta da un enzima chiamato invertasi perché porta alla formazione dello zucchero invertito, il nome invertito deriva dal fatto che il potere rotatorio del saccarosio e positivo mentre quello dello zucchero invertito è negativo.

Il lattosio è lo zucchero contenuto nel latte è formato da una molecola di beta D galattopiranosil 1-4 alfa glucopiranoso. L'idrolisi dello zucchero è dovuto ad un enzima detta lattasi. L'intolleranza al lattosio è dovuta ai bassi livelli dell'enzima.

Il maltosio è costituito è formato dal alfa D glucopiranosil 1-4 alfa D glucopiranosio il suo isomero 1-6 è l'isomaltosio. Formano le molecole dell'amido.

Polisaccaridi

Amido polimero naturale contenuto nei vegetali formato da alfa D glucosio con legami 1-4 . Si riconoscono nell'amido due forme l'amilosio che è solubile in acqua è formato da legami 1-4 mentre l'amilopectina presenta legami 1-4 e 1-6 ha una struttura intrecciata non è solubile in acqua.

Cellulosa: formata da unità di cellobiosio con legami 1-4. non è commestibile per l'uomo perché le molecole di glucosio sono beta.

Glicogeno è un polisaccaride presente nel fegato e muscoli, costituisce il materiale di riserva del glucosio. Simile all'amilopectina presenta più legami del tipo 1- 6

SAGGI DI TOLLENS E DI FEHLING.

I saggi di Tollens e di Fehling si basano sul fatto che le aldeidi, a differenza dei chetoni, possono essere ossidate da agenti ossidanti relativamente blandi come gli ioni Ag⁺ (presenti nel reattivo di Tollens) e gli ioni Cu²⁺ (presenti nel reattivo di Fehling); tali ioni si riducono rispettivamente ad argento elementare ed a ossido rameoso (Cu₂O , solido di colore rosso).
I carboidrati che nei confronti degli ioni argento e degli ioni rameici si comportano come le aldeidi vengono detti zuccheri riducenti. Tutti i monosaccaridi e quasi tutti i disaccaridi più comuni sono zuccheri riducenti; fa eccezione il saccarosio.
Anche gli  danno risposta positiva: i chetosi, come ad esempio il fruttosio, possono essere assimilati a degli ed infatti sono zuccheri riducenti.
In definitiva i due saggi permettono di distinguere le aldeidi dai chetoni e gli zuccheri riducenti dagli zuccheri non riducenti.

Saggio di Tollens

Reagenti.
Soluzione diluita di aldeide formica (circa 0,1% in massa); soluzioni all'1% in massa di alcuni zuccheri (nel nostro caso glucosio, fruttosio, saccarosio e lattosio); reattivo di Tollens

in provetta preparare il reattivo di Tollens mescolando 1 ml di AgNO₃ 10% con 1 ml di NaOH 10 %, aggiungere quindi NH₄OH diluita fino alla ssa del precipitato di Ag₂O formatosi;

aggiungere quindi 0.5 ml del campione;

per le aldeidi solubili in acqua si ha la formazione di uno specchio d'argento metallico a freddo, per le aldeidi insolubili si ottiene invece un precipitato nero con formazione dello specchio dopo riscaldamento (alche alcuni chetoni formano uno specchio d'argento e un precipitato nero dopo riscaldamento).

Reazioni.
Gli ioni argento ossidano il gruppo carbonilico delle aldeidi e degli zuccheri riducenti a ione carbossilato e contemporaneamente si riducono ad argento metallico:

Si osserva precipitazione di un solido nero (argento metallico finemente suddiviso) accomnata, se la provetta è sufficientemente pulita e sgrassata e se la reazione è sufficientemente lenta, dalla formazione di uno specchio d'argento; anche se non si forma lo specchio d'argento, qualora si verifichi formazione di un solido nero il test si deve comunque considerare positivo.

Procedimento.

In ogni provetta sono stati introdotti due-tre millilitri di reattivo di Tollens dopo di che in una sono state aggiunte alcune gocce della soluzione di aldeide e in ciascuna delle altre alcune gocce delle soluzioni degli zuccheri.
Nel caso dell'aldeide si è osservata immediatamente precipitazione di argento finemente suddiviso (immagine1 e immagine 2) e non si è formato, se non in minima misura, lo specchio d'argento.
Nel caso di glucosio, fruttosio e lattosio il test è risultato positivo ma la reazione è stata decisamente più lenta (in particolare nel caso del disaccaride cioè del lattosio) rispetto a quanto si era verificato per l'aldeide. Dopo alcuni minuti dall'introduzione delle soluzioni zuccherine si è cominciato ad osservare un lieve intorbidamento che gradualmente si è accentuato ed infine si è osservata formazione dello specchio d'argento.
Nel caso del saccarosio la risposta è stata negativa: il saccarosio in effetti non è uno zucchero riducente.

Saggio di Fehling

uno zucchero riducente reagisce con questo reattivo formato da due soluzioni. La prima contenente solfato di rame, la seconda contenente tartrato di sodio e potassio con idrossido di sodio e acqua.

Soluzione A :  7 grammi di solfato di rame (CuSO₄) sciolti in 100 ml di acqua.
Soluzione B :  36 grammi di tartrato sodico-potassico + 10 grammi di idrossido di sodio sciolti in 100 ml di acqua.
 La sa di un precipitato rosso-bruno indica saggio positivo e quindi la presenza di formaldeide nel campione in esame.

in provetta mescolare 1 ml di soluzione di Fehling A (soluzione di solfato di rame) con 1 ml di Soluzione di Fehling B (tartrato di sodio e potassio in ambiente basico), aggiungere 4-5 gocce del campione e riscaldare per 5 minuti in bagno d'acqua a circa 70°C;

in presenza di aldeidi si forma un precipitato rosso di ossido rameoso.

Gli ioni rameici ossidano a ione carbossilato il gruppo carbonilico delle aldeidi e degli zuccheri riducenti e contemporaneamente si riducono a ossido rameoso:

Il test viene condotto a caldo in un bagnomaria bollente: un'aldeide o uno zucchero riducente determinano la formazione di un precipitato che può apparire rosso, giallo oppure verde a seconda della quantità di ossido rameoso che si è formata; nel contempo si osservano variazioni anche del colore della soluzione

Procedimento.

In ogni provetta sono stati trasferiti circa 5 millilitri di reattivo di Fehling e le provette sono state quindi introdotte in un bagnomaria bollente; in una di tali provette è stato aggiunto circa 1 ml di soluzione di aldeide e in ciascuna delle altre circa 1 ml delle varie soluzioni zuccherine.
Nel caso della aldeide formica, del glucosio, del fruttosio e del lattosio l'esito è stato positivo; il saccarosio ha dato risposta negativa.

i saggi di Fehling e Tollens sono specifici per le aldeidi;

le aldeidi aromatiche danno saggio positivo al Tollens, ma non al Fehling.

Saggio di Molish

Reattivo: a naftolo al 5% in etanolo al 95 %.H₂SO₄ concentrato.

Ad 1-2 ml della soluzione in esame si aggiungono poche gocce di a naftolo e si mescola accuratamente.

Si fanno scolare lungo le pareti della provetta 2-3 ml di acido solforico, lentamente in modo da evitare mescolamento e farlo stratificare al di sotto della soluzione acquosa.

Nell'intermedio tra le sue soluzioni si sviluppa un anello di colore violetto. Questa reazione è data da quasi tutti i glucidi.