GLUCIDIQuesto è l’altro nome degli zuccheri, ad esempio:

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H H

H

H

H

HO

H

H

H

C

O

HO

OH

OH

OH

OH OH

OH

OH

C O

OH

Glucosio Fruttosio

Gruppo aldeidico

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: 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.

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)

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:

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)

Come detto, gli zuccheri possono presentare un gruppo aldeidicogruppo aldeidico o un gruppo chetonicogruppo chetonico. Il primo gruppo funzionale è facilmente ossidabile a gruppo carbossilicogruppo carbossilico (COOHCOOH) e conferisce un potere riducente maggiore del secondo.Il disaccaride saccarosio (il comune zuccheroil comune zucchero), è formato da una molecola di glucosio e da una di fruttosio, legate con legame -1,2-diglicosidico-1,2-diglicosidico; per questo motivo non vi sono più gruppi carbonilici liberi con capacità riducenti.(viene meno la funzione emiacetalicaviene meno la funzione emiacetalica)

ZUCCHERI RIDUCENTIZUCCHERI RIDUCENTIZUCCHERI RIDUCENTIZUCCHERI RIDUCENTI

O H

OH

OH

O

OHO

OH

OHOH

OHO

12'

Non è uno zucchero riducenteNon è uno zucchero riducente Non manifesta mutarotazioneNon manifesta mutarotazione

La verifica sperimentale, di quanto sopra, si esegue con il reattivo di Fehling. In questo reattivo è presente lo ione rameico CuCu2+2+, che viene ridotto (acquista 1e-) a ione rameoso CuCu++. In ambiente basico (presenza di ioni OH-) lo ione rameoso precipita sotto forma di ossido rameoso CuCu22OO (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.

Reattivo di FehlingReattivo di FehlingReattivo di FehlingReattivo di Fehling

PROCEDURAPROCEDURAPROCEDURAPROCEDURA

Materiale occorrente:Materiale occorrente:

Saccarosio (il normale zucchero),Saccarosio (il normale zucchero),Glucosio o sciroppo di glucosio (reperibile nei negozi o in farmacia);Glucosio o sciroppo di glucosio (reperibile nei negozi o in farmacia);Fruttosio (detto anche zucchero per i diabetici reperibile nei negozi e in farmacia);Fruttosio (detto anche zucchero per i diabetici reperibile nei negozi e in farmacia);Reattivo di Fehling A e B;Reattivo di Fehling A e B;Acido solforico conc., acido cloridrico conc.;Acido solforico conc., acido cloridrico conc.;1-Naftolo, alcool etilico al 95%;1-Naftolo, alcool etilico al 95%;Alcune provette o contenitori di vetro similari (termoresistenti);Alcune provette o contenitori di vetro similari (termoresistenti);Becco Bunsen, phon o bagno di acqua calda.Becco Bunsen, phon o bagno di acqua calda.

Reattivo di Fehling A:Reattivo di Fehling A: In 100 ml di acqua distillata si sciolgono 7 grammi di solfato di rame (CuSO45H2O), 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: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.

Si preparano 10 ml di reattivo di Fehling completo (5 ml sol. 5 ml sol. A + 5 ml sol.A + 5 ml sol. BB) e tre provette contenenti 5 ml circa d’acqua distillata. In una provetta si versa una piccola spatolata di glucosioglucosio, nella seconda una di fruttosio fruttosio e nella terza una di saccarosiosaccarosio; si agitano le provette e a ciascuna si aggiungono 3 ml di reattivo di3 ml di reattivo di FehlingFehling. 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 CuCu22OO. Lo ione CuCu+2+2 si è ridotto a CuCu++ e, il gruppo aldeidico del glucosio si è ossidato a gruppo carbossilico, formando l'acido gluconicol'acido gluconico.Operando, nella stessa maniera con la provetta contenete il fruttosiofruttosio (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.

Riscaldando la provetta contenente la soluzione di saccarosiosaccarosio non si forma alcun precipitato, in quanto il disaccaride non presenta siti carbonilici liberi disponibili per la reazione redox.

PROCEDURAPROCEDURAPROCEDURAPROCEDURA

Glucosio Fruttosio SaccarosioGlucosio Fruttosio SaccarosioGlucosio Fruttosio SaccarosioGlucosio Fruttosio Saccarosio

PROCEDURAPROCEDURAPROCEDURAPROCEDURA

Un altro saggio che viene utilizzato per riconoscere i carboidrati e quello di Molisch. Tale test è indicativo della presenza di monosaccaridimonosaccaridi, disaccarididisaccaridi e polisaccaridipolisaccaridi. 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.

FurfuraleFurfurale 5-idrossi furfurale5-idrossi furfurale

Ambedue i furfurali reagiscono successivamente, in ambiente acido, con il 1-naftolo1-naftolo producendo una molecola che è colorata in porpora.

O

OH

OH

O

In una provetta inserire alcuni mg (5-10) di carboidratocarboidrato (esempio saccarosio) ed 1 ml di acqua, aggiungere quindi 3 gocce di soluzione di naftolo (reagente di Molischreagente 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.

PROCEDURAPROCEDURAPROCEDURAPROCEDURA

La presenza di carboidrati è messa in evidenza dalla formazione di una colorazione porpora all’interfase tra l’acido (fase inferiorefase inferiore) e la soluzione del campione (fase superiorefase superiore).

In alternativa all’acido solforico si può utilizzare acido cloridrico concentratoacido 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.

La reazione inizialmente parte con un attacco nucleofilo sul gruppo aldeidico (sito elettrofilo) da parte del 1-naftolo1-naftolo (il gruppo OH rende il C in il gruppo OH rende il C in para ricco di elettronipara ricco di elettroni). Segue un equilibrio protrotropico e per successiva eliminazione di acqua si ottiene il prodotto intermedio (AA).

PROCEDURAPROCEDURAPROCEDURAPROCEDURA

Un successivo attacco del 1-1-naftolonaftolo sull’intermedio AA porta alla formazione di BB,, composto responsabile del colore porpora della soluzione.

O

O

H

HOH2C

OH

+

O

H

HOH2C

O+

H

O-

H

-H2O

O

H

HOH2C

O

O

H

HOH2C

O

OH

OHOH2C

OH

O

-2H+

AA

BB

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 (riducentiriducenti) 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.

Zuccheri negli AlimentiZuccheri negli AlimentiZuccheri negli AlimentiZuccheri negli Alimenti

La presenza di zuccheri La presenza di zuccheri riducenti riducenti negli alimenti può essere negli alimenti può essere facilmente dimostrata ricorrendo facilmente dimostrata ricorrendo quindi quindi alla reazione di alla reazione di

Fehling.Fehling.

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 AlimentiZuccheri negli AlimentiZuccheri negli AlimentiZuccheri negli Alimenti

Se si vuole evidenziare la presenza dello zucchero del latte (ilil lattosiolattosio), 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 le caseinecaseine) 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 colore dovuto al blu del reattivo ed al giallo dell’ossido rameosodel reattivo ed al giallo dell’ossido rameoso)

O

HOH

HH

OH

H

OOH

H

OH

O

HOH

HH

H

H

OHOH

OH

GalattosioGalattosio GlucosioGlucosio

semiacetalesemiacetale

acetaleacetale

SACCAROSIOSACCAROSIOSACCAROSIOSACCAROSIO

Trattando il saccarosiosaccarosio con una soluzione acida (HCl acq.) si ottiene la scissione del legame glucosidicolegame glucosidico della molecola con la formazione dei due esosi componenti, il fruttosio fruttosio e il glucosioglucosio. Poiché dall’idrolisi si formano due zuccheri riducentizuccheri riducenti, la soluzione può ridurre di nuovo il reattivo di Fehling.

Inversione SaccarosioInversione SaccarosioInversione SaccarosioInversione Saccarosio

Come è stato detto e visto, il saccarosio non è uno zucchero riducente non avendo nella molecola nessuna funzione emiacetalica ma acetalicama acetalica (legame glucosidico(legame glucosidico).

In due provette con 5 ml di acqua distillata ciascuna si sciolgono due piccole spatolate di saccarosio commerciale. Una provetta serve come "biancobianco", mentre alla seconda si aggiungono 2 o 3 gocce di acido acido cloridrico 37 %cloridrico 37 %; si scaldano entrambe al bunsen ed ad esse si aggiungono, ciascuna, 3 ml di reattivo di Fehlingreattivo di Fehling completo. Solo la provetta ove ha avuto luogo l'inversione presenta il precipitato di CuCu22OO.

SaccarosioSaccarosio Glucosio Glucosio ++ FruttosioFruttosio

Glucosio Fruttosio

Il saccarosio, CC1212HH2222OO1111 può essere disidratato a carbonio con perdita di 1111 molecole di HH22OO per azione dell'acido solforico concentrato. L’acido solforico concentrato è un fortissimo disidratante. In un beaker si introducono 30 g circa di saccarosiosaccarosio commerciale e su questi si versano, agitando con una bacchetta di vetro, circa 10 ml di acido solforico acido solforico concentarto.concentarto. In pochi secondi si forma una massa carboniosa scura, come riportato nelle figure sotto.

Disidratazione del SaccarosioDisidratazione del SaccarosioDisidratazione del SaccarosioDisidratazione del Saccarosio

SACCAROSIOSACCAROSIOSACCAROSIOSACCAROSIO

ATTENZIONE: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.

CONCETTI ED ASPETTI CORRELATICONCETTI ED ASPETTI CORRELATICONCETTI ED ASPETTI CORRELATICONCETTI ED ASPETTI CORRELATI

ALDEIDI & CHETONIALDEIDI & CHETONI

SEMIACETALI & ACETALISEMIACETALI & ACETALI

CARBOIDRATICARBOIDRATI

MUTAROTAZIONEMUTAROTAZIONE

ZUCCHERI RIDUCENTI & NON RIDUCENTIZUCCHERI RIDUCENTI & NON RIDUCENTI

LEGAME GLUCOSIDICOLEGAME GLUCOSIDICO

REAZIONI REDOXREAZIONI REDOX

CHIMICA DEGLI ALIMENTICHIMICA DEGLI ALIMENTI

ATTENZIONE:ATTENZIONE: NaOH è un prodotto corrosivo evitare di ingerirlo e di metterlo a contatto con gli 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.occhi. Il solfato di rame, come tutti i sali di metalli pesanti, è velenoso. L’acido cloridrico al 37 % e L’acido cloridrico al 37 % e soprattutto l’acido solforico concentrato vanno maneggiati con estrema attenzione.soprattutto l’acido solforico concentrato vanno maneggiati con estrema attenzione.