GLUCIDI
Questo è l’altro nome degli zuccheri, ad esempio:
Gruppo aldeidico
H
O
H
C
C
OH
C
O
HO
C
H
H
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
Glucosio
H
Fruttosio
Guppo chetonico
Sia il gruppo aldeidico che quello
chetonico possono essere ossidati o
ridotti
• Ossidazione: perdita di elettroni
• Riduzione: acquisto di elettroni
• MA IN CHIMICA ORGANICA IL
PROTAGONISTA E’ IL CARBONIO:
OSSIDAZIONE: AUMENTO DI LEGAMI
CON ATOMI DI
OSSIGENO, AZOTO, ALOGENI.
Es. Ossidazione etanolo:
1stadio: formaz. gruppo aldeidico
2 stadio formaz. gr. Carbossilico
(1 ossigeno in più)
RIDUZIONE: DIMINUZIONE DEI LEGAMI
CON O (ANCHE DA LEGAMI DOPPI A
SEMPLICI), N, X IN LUOGO DI ATOMI DI H
Esempi:
1. Riduzione di acidi
carbossilici (da 2 ad 1
atomo di O)
2. Riduzione di
chetoni (da
1doppio legame CO
ad un legame
sempice)
ZUCCHERI RIDUCENTI
Come detto, gli zuccheri possono presentare un gruppo aldeidico o un gruppo
chetonico. Il primo gruppo funzionale è facilmente ossidabile a gruppo
carbossilico (COOH) e conferisce un potere riducente maggiore del secondo.
Il disaccaride saccarosio (il comune zucchero), è formato da una molecola di
glucosio e da una di fruttosio, legate con legame -1,2-diglicosidico; per questo
motivo non vi sono più gruppi carbonilici liberi con capacità riducenti.(viene meno
la funzione emiacetalica)
OH
HO
HO
O
1
HO
2'
OH
O
HO
 Non è uno zucchero riducente
 Non manifesta mutarotazione
O
OH
OH
Reattivo di Fehling
La verifica sperimentale, di quanto sopra, si esegue con il reattivo di Fehling. In
questo reattivo è presente lo ione rameico Cu2+, che viene ridotto (acquista 1e-)
a ione rameoso Cu+. In ambiente basico (presenza di ioni OH-) lo ione rameoso
precipita sotto forma di ossido rameoso Cu2O (insolubile in acqua) dal colore
rosso-mattone. Il carboidrato, in grado di fornire il gruppo aldeidico o
chetonico in soluzione acquosa (zucchero riducente) si ossida ad acido
carbossilico.
PROCEDURA
Materiale occorrente:
Saccarosio (il normale zucchero),
Glucosio o sciroppo di glucosio (reperibile nei negozi o in farmacia);
Fruttosio (detto anche zucchero per i diabetici reperibile nei negozi e in farmacia);
Reattivo di Fehling A e B;
Acido solforico conc., acido cloridrico conc.;
1-Naftolo, alcool etilico al 95%;
Alcune provette o contenitori di vetro similari (termoresistenti);
Becco Bunsen, phon o bagno di acqua calda.
Reattivo di Fehling A: In 100 ml di acqua distillata si sciolgono 7 grammi di solfato di rame (CuSO45H2O), di
colore blu quando è in forma idrata (facilmente reperibile nei negozi di agricoltura e giardinaggio). La soluzione
del solfato ha un colore celeste.
Reattivo di Fehling B: in 50-70 ml di acqua distillata calda si sciolgono 34 grammi di sale di Seignette (tartrato
doppio di sodio o di potassio, reperibile in farmacia) e 12 grammi di idrossido di sodio (NaOH), la comune soda
caustica. Ottenuta la dissoluzione dei solidi si lascia raffreddare la soluzione e poi si aggiunge acqua sino a 100 ml.
Le due soluzioni vanno conservate separatamente, al momento dell'uso si mescolano in parti uguali nella quantità
necessaria per l'esperienza, la miscela delle due soluzioni, che ha un colore blu intenso, deve essere utilizzata
entro non più di 20-30 minuti dalla preparazione.
PROCEDURA
Si preparano 10 ml di reattivo di Fehling completo (5 ml sol. A + 5 ml sol. B) e tre provette contenenti 5 ml circa
d’acqua distillata. In una provetta si versa una piccola spatolata di glucosio, nella seconda una di fruttosio e nella
terza una di saccarosio; si agitano le provette e a ciascuna si aggiungono 3 ml di reattivo di Fehling. Scaldando la
provetta contenente glucosio con la fiamma di un Bunsen (con il phon o con acqua calda); si nota in pochi secondi
la formazione di un precipitato colore mattone di Cu2O. Lo ione Cu+2 si è ridotto a Cu+ e, il gruppo aldeidico del
glucosio si è ossidato a gruppo carbossilico, formando l'acido gluconico.
Operando, nella stessa maniera con la provetta contenete il fruttosio (chetoso), si nota che il precipitato si forma
un po' più lentamente ed appare lievemente meno intenso. Questo indica una minore reattività riduttiva del
gruppo chetonico.
Glucosio
Fruttosio Saccarosio
Riscaldando la provetta contenente la soluzione di saccarosio non si forma alcun precipitato, in quanto il
disaccaride non presenta siti carbonilici liberi disponibili per la reazione redox.
PROCEDURA
Un altro saggio che viene utilizzato per riconoscere i carboidrati e quello di Molisch.
Tale test è indicativo della presenza di monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. Il
saggio si basa sulla disidratazione dei carboidrati in ambiente acido (per acido
solforico conc.) che porta alla formazione di un derivato aldeidico. I pentosi sono
disidratati a furfurale, mentre gli esosi a 5-idrossimetil furfurale.
Furfurale
5-idrossi furfurale
Ambedue i furfurali reagiscono successivamente, in ambiente acido, con il 1-naftolo
producendo una molecola che è colorata in porpora.
OH
HO
O
O
PROCEDURA
In una provetta inserire alcuni mg (5-10) di carboidrato (esempio saccarosio) ed 1 ml di acqua,
aggiungere quindi 3 gocce di soluzione di naftolo (reagente di Molisch) agitare fino ad ottenere una
soluzione omogenea.
A questa soluzione cautamente aggiungere circa 1 ml di acido solforico concentrato tramite un
pasteur, appoggiandolo direttamente sul fondo della provetta in maniera che l’acido solforico non si
mescoli con la soluzione acquosa.
La presenza di carboidrati è messa in evidenza dalla
formazione di una colorazione porpora all’interfase tra
l’acido (fase inferiore) e la soluzione del campione
(fase superiore).
In alternativa all’acido solforico si può utilizzare acido cloridrico concentrato (36%) come disidratante,
apportando piccole modifiche alla procedura. In una provetta si introduce una punta di spatola del
carboidrato, 2-3 gocce del reattivo di Molisch e 3 ml di HCl concentrato. La soluzione dopo agitazione
deve risultare perfettamente limpida ed incolore. Viene quindi riscaldata per alcuni secondi con un
phon o altra fonte di calore; durante la fase di riscaldamento la soluzione diventa di color viola
sempre più scuro in presenza di carboidrati.
PROCEDURA
La reazione inizialmente parte con un attacco nucleofilo sul gruppo aldeidico (sito
elettrofilo) da parte del 1-naftolo (il gruppo OH rende il C in para ricco di elettroni).
Segue un equilibrio protrotropico e per successiva eliminazione di acqua si ottiene il
prodotto intermedio (A).
OH
O
O
HOH2C
H
+
O
HOH2C
H
O
O
-
H
Un successivo attacco del 1-naftolo
sull’intermedio A porta alla formazione
di B, composto responsabile del colore
porpora della soluzione.
A
HOH2C
O
H
O
OH
HOH2C
O
H
-2H+
HOH2C
O
B
O
OH
O
-H 2O
+
H
Zuccheri negli Alimenti
La presenza di zuccheri riducenti negli alimenti può essere facilmente
dimostrata ricorrendo quindi alla reazione di Fehling.
Per eseguire la prova, si pone in una provetta 1 ml del liquido (es. aranciata) in cui
si vuol evidenziare la presenza di zuccheri e si aggiungono 2 ml della miscela
preparata. Si scalda il tutto alla fiamma per alcuni secondi.
In presenza di zuccheri (riducenti) il liquido acquisterà una colorazione variabile tra
il giallo-uovo, l'arancio ed il rosso mattone. Lasciando a riposo la provetta per un
po' di tempo il colore si depositerà sul fondo sotto forma di un precipitato insolubile
di ossido rameoso.
Per apprezzare meglio la variazione cromatica, è opportuno che il liquido su cui si
esegue il test sia il più possibile limpido.
Nel caso di succhi di frutta contenenti particelle solide in sospensione, è meglio
eseguire la filtrazione prima di effettuare la ricerca degli zuccheri.
Zuccheri negli Alimenti
Se si vuole evidenziare la presenza dello zucchero del latte (il lattosio), è bene
aggiungere inizialmente a 10 ml di latte tre o quattro gocce d'aceto o di succo di
limone e scaldare per denaturare le proteine (le caseine) presenti, e farle
precipitare. Si forma una sospensione bianca che viene filtrata per separare la
parte proteica (solido) dalla soluzione. Sulla soluzione limpida si testa la presenza
del Lattosio, sfruttando la stassa reazione vista prima.
In presenza di quantità bassa di zuccheri riducenti negli alimenti, il colore della
soluzione può essere verde torbido. (colore dovuto al blu del reattivo ed al giallo
dell’ossido rameoso)
acetale
semiacetale
OH
HO
O
H
H
HO
H
OH
H
H
O
O
OH
H
H
HO
H
Galattosio
H
OH
OH
Glucosio
H
SACCAROSIO
Inversione Saccarosio
Come è stato detto e visto, il saccarosio non è uno zucchero riducente non avendo
nella molecola nessuna funzione emiacetalica ma acetalica (legame glucosidico).
Glucosio
Fruttosio
Trattando il saccarosio con una soluzione acida (HCl acq.) si ottiene la scissione del
legame glucosidico della molecola con la formazione dei due esosi componenti, il
fruttosio e il glucosio. Poiché dall’idrolisi si formano due zuccheri riducenti, la
soluzione può ridurre di nuovo il reattivo di Fehling.
Saccarosio
Glucosio + Fruttosio
In due provette con 5 ml di acqua distillata ciascuna si sciolgono due piccole
spatolate di saccarosio commerciale. Una provetta serve come "bianco", mentre alla
seconda si aggiungono 2 o 3 gocce di acido cloridrico 37 %; si scaldano entrambe al
bunsen ed ad esse si aggiungono, ciascuna, 3 ml di reattivo di Fehling completo.
Solo la provetta ove ha avuto luogo l'inversione presenta il precipitato di Cu2O.
SACCAROSIO
Disidratazione del Saccarosio
Il saccarosio, C12H22O11 può essere disidratato a carbonio con perdita di 11 molecole
di H2O per azione dell'acido solforico concentrato. L’acido solforico concentrato è un
fortissimo disidratante. In un beaker si introducono 30 g circa di saccarosio
commerciale e su questi si versano, agitando con una bacchetta di vetro, circa 10 ml
di acido solforico concentarto. In pochi secondi si forma una massa carboniosa scura,
come riportato nelle figure sotto.
ATTENZIONE: L’esperienza può essere fatta solo sotto una cappa o all’aperto. Durante la disidratazione oltre al vapor
acqueo si forma anche anidride solforosa. Usando acido solforico concentrato, bisogna fare estrema attenzione nel
manipolarlo, proteggere le mani con guanti adatti agli acidi forti. La reazione è fortemente esotermica.
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ALDEIDI & CHETONI
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ZUCCHERI RIDUCENTI & NON RIDUCENTI
LEGAME GLUCOSIDICO
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CHIMICA DEGLI ALIMENTI
ATTENZIONE: NaOH è un prodotto corrosivo evitare di ingerirlo e di metterlo a contatto con gli
occhi. Il solfato di rame, come tutti i sali di metalli pesanti, è velenoso. L’acido cloridrico al 37 % e
soprattutto l’acido solforico concentrato vanno maneggiati con estrema attenzione.