Gula

Klasifikasi karbohidrat

Pembahagian asas gula merangkumi dua subkumpulan: gula ringkas, juga dipanggil monosakarida atau monosa, dan gula kompleks (poliosa). Contoh dari kumpulan terdahulu termasuk triosa, tetrosa, pentosa dan heksosa. Kumpulan terakhir mengumpul oligosakarida, termasuk disakarida, trisakarida dan tetrasakarida, serta polisakarida. Gula kompleks terbentuk melalui pemeluwapan minimum dua molekul gula ringkas, di mana ia terurai semula semasa hidrolisis. Tidak seperti gula kompleks, gula ringkas tidak terhidrolisis.

Struktur monosakarida

Formula umum gula adalah sama untuk karbohidrat ringkas dan kompleks, dan bilangan atom karbon dalam molekul monosakarida berkisar antara 3 hingga 10. Berdasarkan nombor itu, monosakarida dikelaskan sebagai, masing-masing, triosa, tetrosa, pentosa, dsb. daripada kumpulan ini mengandungi aldosa (iaitu polihidroksialdehid) dan ketos, sebagai persamaan analoginya. Ia dinamakan dengan menambahkan awalan aldo- atau keto- kepada nama yang sesuai yang menunjukkan bilangan karbon yang terkandung dalam molekul, contohnya aldotrioses/ketorioses, aldopentoses/ketopentose dan aldohexoses/ketohexoses. Struktur monosakarida umumnya mengandungi rantai karbon tidak bercabang. Kumpulan berfungsi yang terkandung di dalamnya mempunyai lokasi biasa mereka: kumpulan aldehid tidak pernah terletak di tengah-tengah molekul tetapi di tepinya. Dalam kes polihidroksiketon, kumpulan karbonil –C=O sentiasa terletak pada karbon C-2. Bilangan kumpulan hidroksil boleh ditentukan menggunakan formula umum; bilangannya sama dengan bilangan semua atom oksigen yang terdapat dalam molekul tolak satu. Setiap molekul oksigen boleh disambungkan dengan maksimum satu kumpulan hidroksil.

Sifat kimia utama monosakarida

Sifat monosakarida boleh dijelaskan dalam dua cara: sesetengah daripadanya boleh diterangkan dengan formula unjuran Fischer, dan yang lain melalui eksperimen. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa larutan monosa menunjukkan kesan keseimbangan desmotropik, yang membawa kepada kitaran rantai intramolekul. Ia boleh dinyatakan seperti berikut:

Tindak balas ciri monosakarida

Ini adalah tindak balas yang membolehkan kita mengesan gula ringkas dalam penyediaan tertentu disebabkan oleh warna ciri yang muncul atau perubahan lain yang boleh kita lihat.

1. Tindak balas dengan fenil hidrazin

Ia adalah tindak balas pemeluwapan yang membawa kepada penggantian atom oksigen daripada kumpulan karbonil dengan radikal fenilhidrazin. Proses equimolar tindak balas itu menyebabkan pembentukan monosakarida fenilhydrazon. Kumpulan CHOH yang disambungkan kepada atom karbon kedua teroksida bersama dengan lebihan reagen yang digunakan. Hasil daripada tindak balas itu ialah kumpulan keton, yang kemudiannya membentuk osazon dengan bertindak balas dengan fenilhidrazin yang berlebihan. Memandangkan penghabluran mudah produk, tindak balas membolehkan kita mengenal pasti monosakarida. Ini kerana ia berbeza mengikut bentuk dan takat lebur.

2. Tindak balas dengan asid

Apabila monosakarida dengan n _C >4 dipanaskan dengan asid tak organik yang kuat, ia adalah dehidrasi dan kitaran berlaku. Ini membawa kepada pembentukan derivatif furan, contohnya heksosa menghasilkan hidroksimetil furan. Produk sedemikian, apabila bertindak balas dengan fenol, membolehkan pengenalpastian kualitatif dan kuantitatif monosakarida, dengan mana ia menghasilkan kombinasi berwarna. Kategori tindak balas khas ialah ujian Molisch yang melibatkan tindak balas monosakarida dengan larutan alkohol α-naphthol dengan kehadiran asid sulfurik pekat . Jika penyediaan yang diuji mengandungi gula, maka, pada antara muka lapisan kita dapat melihat cincin dengan warna antara merah hingga ungu.

3. Pengurangan monosakarida

Jika molekul mengandungi kumpulan aldehid bebas, ia boleh teroksida kepada asid dengan menggunakan sifat pengurangan persekitaran asas.

4. Ujian Benedict

Tindak balas meliputi monosakarida yang mengandungi kumpulan aldehid bebas. Dengan kehadiran natrium hidroksida , ia mengurangkan kuprum (II) hidroksida kepada kuprum (I) oksida, yang seterusnya mengubah warna larutan daripada biru kepada hijau. Warna ciri itu adalah hasil tindanan dua warna: ampaian Cu ₂ O oren dan Cu(OH) ₂ biru. Ia adalah ujian yang sangat sensitif yang memberikan hasil apabila larutan saccharum bersamaan dengan 0.1%. Pada kepekatan yang tinggi, kita dapat melihat deposit merah yang jelas.

5. Ujian Barfoed

Tindak balas membolehkan untuk menentukan kelajuan ion kuprum dan membezakan gula ringkas daripada mengurangkan disakarida. Hasil daripada tindak balas dengan kuprum asetat, gula teroksida kepada asid karboksilik dan menghasilkan asid asetik dan kuprum (I) oksida dalam bentuk mendapan merah. Disakarida teroksida jauh lebih perlahan daripada monosakarida.

6. Ujian Selivanoff

Ia adalah kaedah untuk mengesan ketohexoses dalam penyediaan. Untuk tindak balas berlaku adalah perlu untuk memanaskan sampel dengan asid hidroklorik pekat dan resorcin. Ciri khususnya ialah pembentukan 5-hydroxymethylfurfural dan ciri warna ceri atau kehadiran deposit coklat-dan-merah. Kemunculan mereka selepas 2 minit pemanasan menunjukkan kehadiran ketohexose.

7. Ujian Tollens

Ia adalah tindak balas ciri pentosa dan heksosa, yang terdiri daripada menundukkan penyediaan kepada asid hidroklorik . Ia menyebabkan kehadiran warna ceri dalam kes pentosa atau warna kuning/coklat dalam kes heksosa.

8. ujian Bial

Ujian Bial membolehkan untuk mengenal pasti pentosa dalam sampel, yang, semasa tindak balas, kehilangan air dan menghasilkan furfural dengan kehadiran asid hidroklorik dan ion besi (III). Furfural menghasilkan kompleks hijau yang bercirikan.

Struktur kimia gula kompleks

Rantai karbon gula boleh berhubung antara satu sama lain kerana ia mengandungi banyak kumpulan hidroksil. Dengan penggunaan ikatan O-glikosida, molekul monosakarida menghasilkan ikatan jenis asetal atau ketal antara mereka.

Disakarida

Gula daripada kumpulan ini dihasilkan dengan menghubungkan kumpulan hidroksil dua monosakarida dengan ikatan glikosida. Contoh popular disakarida termasuk sukrosa, maltosa, laktosa dan trechalose.

Polisakarida

Gula ini juga mengandungi ikatan glikosida, tetapi tidak seperti disakarida, ia adalah polimer monosakarida. Bergantung pada strukturnya, mereka boleh menjadi homoglikan, jika terdapat pengulangan struktur hanya satu jenis monosakarida, atau heteroglycans, jika ia terdiri daripada pelbagai jenis gula ringkas. Molekul biasanya wujud sebagai rantai linear atau bercabang. Sebatian terpenting jenis ini ialah polimer glukosa, iaitu, glukan: kanji, selulosa dan glikogen.

kanji

Polisakarida tumbuhan ini adalah simpanan glukosa yang sangat biasa, menjadi sumber tenaga sandaran. Dari segi kimia, ia adalah campuran amilosa dan amilopektin dalam pelbagai nisbah bergantung kepada asal. Kedua-duanya dibina daripada monosakarida yang sama (α-D-glucopyranose) tetapi berbeza dengan bilangan radikal glukosa. Amilosa ialah kanji larut yang mempunyai rantai ringkas dan tidak bercabang yang berputar membentuk heliks, serta 200 hingga 300 radikal glukosa dengan lengkung pada setiap 6 hingga 8 daripadanya. Amilopektin ialah kanji bercabang yang tidak larut yang mungkin mengandungi ratusan ribu radikal glukosa. Ia juga membentuk heliks, tetapi lengkung mungkin jatuh setiap 24 hingga 30 radikal glukosa.

Ciri ciri polisakarida

1. Hidrolisis

Tidak seperti kebanyakan monosakarida, polisakarida mengalami tindak balas hidrolisis. Ia wujud dalam keadaan pemanasan dengan asid cair atau dengan kehadiran enzim. Bergantung kepada keadaan tindak balas, produk mungkin polisakarida dengan molekul yang lebih kecil, oligosakarida dan monosakarida yang terdiri daripada polisakarida yang mengalami tindak balas.

2. Analisis kualitatif kanji dengan penggunaan iodin

Amilosa yang terdapat dalam kanji, setelah dibubarkan, bertiup di angkasa untuk membentuk heliks sebelah kiri yang distabilkan oleh ikatan hidrogen yang dihasilkan antara kumpulan hidroksil bebas monosakarida. Sebaik sahaja iodin ditambah, amilosa membentuk kompleks biru yang bukan hasil tindak balas sebaliknya kesan memerangkap molekul reagen di dalam heliks. Warna, ciri iodin, terhasil daripada pergerakan elektron di sepanjang rantai molekul iodin dan daripada penyerapan cahaya oleh kompleks yang dihasilkan. Jika ia dipanaskan, ikatan hidrogen akan terputus, iodin dibebaskan, dan warnanya menjadi pudar. Dalam tindak balas antara amilopektin dan iodin, kita boleh melihat warna ungu-dan-merah. Jika kita menambah iodin kepada kanji, warnanya akan menjadi ungu-dan-biru.