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Cursos Práticos em Bioquímica 62 TEORIA DA PRÁTICA PROPRIEDADES QUÍMICAS DE GLICÍDEOS Diferentemente dos aminoácidos que apresentam reações específicas baseadas principalmente na natureza química de seu radical R, os glicídeos apresentam estruturas muito parecidas entre si o que torna quase impossível identificá-los de per se. Neste caso, o que se faz é caracterizar grupos de glicídeos utilizando suas propriedades químicas comuns. As reações utilizadas nesta prática estão baseadas principalmente em 2 dessas propriedades: �Desidratação de glicídeos em presença de ácidos minerais fortes �Poder redutor Desidratação de glicídeos em presença de ácidos minerais fortes Hexoses e pentoses colocadas nestas condições são desidratadas, respectivamente a hidroximetilfurfural e furfural; esses compostos são capazes de se condensar com substâncias fenólicas, com aminas aromáticas, tiocompostos, uréia, etc. Os complexos formados são, algumas vezes, coloridos e utilizados para a caracterização de certos grupos glicídicos. Neste caso, situam-se: �Reação de Antrona �Reação de Seliwanoff �Reação de Bial Reação de Antrona Teste geral para glicídeos O reagente de Antrona contém antranol em meio de H2SO4 concentrado. O calor liberado pela diluição do H2SO4 é suficiente para que a reação ocorra. No caso de oligo e polissacarídeos, o H2SO4 atua como catalisador de hidrólise convertendo-se a monossacarídeos (hexoses e pentoses) e também como agente desidratante levando à formação de hidroximetilfurfural e furfural que, em presença de antranol, dão produtos de condensação coloridos. UFRJ • Instituto de Química Marise Riscado Marise Texto digitado Reativo de MolishnullMostra teste positivo para: Todos os carboidratos. Os monossacarídeos produzem um teste positivo rápido. Dissacarídeos e polissacarídeos reagir mais lento.nullReação: O reagente desidrata pentoses à furfural e desidrata hexoses para formar 5-hidroximetil furfural. Os furfurais reagemnullcom alfa-naphthol presente no reagente de teste para produzir um produto púrpura . Glicídeos 63 O C O H OH H H OH C + + C OH HH OH H C O OH O CH OH H H C O H2O hidroximetil furfural antranol composto verde azulado O hidroximetilfurfural proveniente da desidratação de hexoses produz uma substância de coloração verde azulada relativamente estável enquanto que o furfural proveniente da desidratação de pentoses fornece produto de cor análoga, mas que em alguns minutos se torna vermelho amarelada ou rubi. A exposição do hidroximetilfurfural a essas condições por um longo intervalo de tempo promove sua decomposição a ácido levulínico e ácido fórmico, o que redunda na formação de produtos de condensação escuros conhecidos como humina. Outras substâncias orgânicas produzem descolaração do reagente e aparecimento de uma cor marrom, fruto de sua decomposição. O teste de Antrona é muito sensível e pode ser usado, quando modificado, para a quantificação de glicídeos. Reação de Seliwanoff Teste de diferenciação entre aldoses e cetoses A reação é feita com resorcinol em meio de HCl, à quente. As cetohexoses dão um produto de coloração vermelha que se desenvolve rapidamente; as aldohexoses correspondentes reagem mais lentamente. Durante o tempo em que as cetohexoses são desidratadas e reagem com o resorcinol fornecendo o produto, as aldohexoses fornecem apenas um produto de cor rosa pálido. Instituto de Química • UFRJ Marise Riscado Cursos Práticos em Bioquímica 64 H2O2 OH OHCOH + cetohexose hidroximetil furfural resorcinol produto de coloração vermelha estrutura desconhecida H CH2OH OH HOH2C O H OHH H H O HOH2C H O teste de Seliwanoff foi modificado de modo a ser utilizado para a quantificação. Reação de Bial Teste para a identificação de pentoses e certos ácidos urônicos* (galacturônico, glicurônico e outros) que se decompõem durante o aquecimento, em presença de H+, formando pentoses O reagente consiste de orcinol em meio de HCl concentrado e em presença de íons Fe3+. O furfural proveniente da desidratação de pentoses, quando aquecido em presença do reagente de Bial, fornece um produto de cor verde. O hidroximetilfurfural (hexoses) reage formando um produto de cor diferente que oscila do amarelo ao marrom. produto de coloração verde estrutura desconhecida orcinol (5-hidroxi-1,3- dihidroxibenzeno) furfuralpentose + OH 2 H2O H HO OH H OH H HO CH3 C C C C HO H COHH O HH COH H O teste de Bial foi modificado de modo a permitir quantificar pentoses, trioses e o ácido 5-ceto- aldônico**. As cetoheptoses fornecem produto de coloração púrpura, as cetohexoses e metilpentoses formam inicialmente um produto de cor laranja, que posteriormente, em repouso, precipita apresentando uma cor verde escura. * Ácidos urônicos - produtos de oxidação do grupo álcool primário dos glicídeos **Ácidos aldônicos - produtos de oxidação da carbonila aldeídica dos glicídeos. UFRJ • Instituto de Química Glicídeos 65 Poder Redutor Os açúcares contêm grupos aldeídos e cetonas capazes de reduzir sais de metais pesados; desses são mais usados os sais de Cu2+. O princípio fundamental de todos os procedimentos analíticos que utilizam Cu2+ é sua dissolução em meio alcalino, em presença de ácidos orgânicos - como o ácido cítrico e o ácido tartárico - capazes de formar complexos. Também podem ser empregados outros ácidos orgânicos como EDTA, ácido lático, ácido trihidroxiglutárico ou um ácido sacárico. Ácidos sacáricos são o produto da oxidação da carbonila aldeídica e do grupamento álcool primário dos glicídeos, sendo portanto ácidos dicarboxílicos. A reação de formação do complexo ocorre, em geral, em meio fortemente alcalino e isto promove profundas modificações na estrutura do açúcar. Os açúcares de per se apresentam poder redutor diferente sobre o íon Cu2+; isto significa que dois tipos de hexoses, em uma mesma concentração, fornecem quantidades diferentes de óxido cuproso (produto final da redução). De qualquer forma, os métodos podem ser adaptados de modo a se tornarem reprodutíveis e a haver proporcionalidade entre a quantidade de Cu2O produzido e a concentração de glicídeo presente dentro de um certo limite (ou certa faixa de concentrações). A quantidade de íons cobre reduzida pelos diferentes glicídeos é função do pH, da temperatura, da concentração e dos tipos de glicídeos e íons orgânicos complexantes. Há diversos métodos para a determinação do teor de Cu2O como, por exemplo, gravimetria e colorimetria. No último caso, o Cu2O formado é dissolvido em excesso de reagente como fosfomolibdato, fosfotungstato ou arsênio-molibdato, formando-se um complexo de cor azul. Este procedimento é muito adequado para a verificação de glicídeos em materiais biológicos. Dentre os testes baseados no poder redutor dos glicídeos, pode-se destacar os testes de Benedict e de Barfoed modificado. Teste de Benedict Teste geral para glicídeos redutores O reagente consiste de uma única solução onde estão presentes íons Cu2+, citrato e carbonato de sódio. A reação é complexa e influenciada por uma série de fatores podendo ser esquematizada por: Cu 2+ + glicídio composto oxidado Cu2O+ precipitado vermelho As transformações intermediárias sofridas pelo glicídeo não são completamente conhecidas, mas foram identificados produtos com ácidos metassacarínios e osonas, resultantes de reações de oxiredução intramoleculares e rearranjos. Instituto de Química • UFRJ Cursos Práticos em Bioquímica 66 osonaácido metassacarínioC CH2OH H O O CH2OH H H OH COOH Teste de Barfoed modificado Teste de diferenciação entre monossacarídeos e dissacarídeos redutores. A reação é feita usando-se acetato de cobre em meio de ácido lático (reagente de Barfoed), a quente e por 30 segundos; o produto formado nesta primeira etapa é posteriormente revelado com solução de fosfomolibdato. Só os monossacarídeos formam produto de cor azul. Esta diferenciação pode ser explicada pelo fato de que, em meio ácido, a mutarrotação ocorre em velocidade cerca de 4000 vezes menor do que em meio alcalino. Dentro de um curto intervalo de tempo os monossacarídeos, devido a sua estrutura, têm maior reatividade e talvez formem o enediol (um dos possíveis responsáveis pelo poder redutor dos glicídeos) mais fácil e rapidamente que um dissacarídeo. A adição posterior do ácido fosfomolíbdico leva à formação de um complexo corado de cor azul intensa. +Cu2O composto oxidadoglicídio +Cu 2+ H3PO 4. MoO 312 complexo de cor azul de estrutura desconhecida Teste com Iodo Teste de identificação do amido O amido é composto de dois tipos de cadeia: a amilose e a amilopectina. Foi verificado que a amilose é capaz de formar com o I2 um complexo de inclusão de coloração azul. O grau de adsorção do I2, a partir de uma solução diluída de KI-I2, pela amilose nativa é de 19-20%, enquanto que a amilopectina adsorve 0,5%. Para que a cor azul apareça é necessário que a amilose tenha no mínimo 40 resíduos (unidades) de glicose. Cadeias pequenas de amilose ou amilopectina também adsorvem o I2, só que é necessário usar soluções mais concentradas de KI-I2. UFRJ • Instituto de Química Glicídeos 67 O mecanismo da reação envolve a inclusão de um arranjo linear de poli KI-I2 na hélice da amilose. O I2 parece interagir através de valências secundárias; sabe-se que os íons I - são necessários mas se desconhece a exata natureza do arranjo do poli KI-I2. A estimativa do teor de amilose presente no amido pode ser feita através da determinação do I2 livre por titulação ou pela medida da intensidade de absorção do complexo azul num comprimento de onda, relacionando-se então com uma curva padrão. Infelizmente a cor azul depende não só do peso molecular da amilose, como também de sua forma de extração (impurezas presentes) e portanto este método tem aplicação restrita. A amilopectina dá uma cor violeta ou avermelhada com I2. As dextrinas (formadas a partir da ação da E-amilase sobre a amilopectina) são muito ramificadas e produzem uma cor vermelha assim como o glicogênio (composto apenas de amilopectina, ainda mais ramificada do que a existente no amido). As dextrinas de pequeno peso molecular não dão cor com o I2. A cor produzida pela reação do I2 com amilopectina é usada para indicar o grau de ramificação. REAÇÃO PROPRIEDADE REAGENTES APLICAÇÃO Antrona antrona + H2SO4 concentrado identificação de glicídeos Seliwanoff resorcinol + HCl concentrado diferenciação entre cetoses e aldoses Bial desidratação com ácido forte seguido de condensação com derivado fenólico orcinol + HCl + FeCl3 identificação de pentoses e certos ácidos urônicos Benedict CuSO4+ citrato e carbonato de sódio identificação de glicídeos redutores Barfoed modificado oxidação do glicídeo com íons Cu2+ em meio alcalino ou ácido 1)CuAc2 + ác. lático 2)ácido fosfomolíbdico diferenciação entre mono e dissacarídeos redutores Iodo formação de complexo de inclusão com a amilose I2 + KI (Lugol) identificação do amido Instituto de Química • UFRJ Cursos Práticos em Bioquímica 68 ROTEIRO DA PRÁTICA REAÇÕES QUÍMICAS DE GLICÍDEOS MATERIAL �soluções de glicídeos na concentração 0,1 M �suspensões de dextrina 0,5% �carboximetilcelulose (CMC) 0,5% �agar 0,5% �amido 0,5% �ácido poligalacturônico 0,5% �solução de furfural 2,3 Pg/mL �reagente de Antrona: Antrona em H2SO4 concentrado �reagente de Bial: Orcinol em HCl concentrado + Fe Cl3 �reagente de Seliwanoff: resorcinol em HCl concentrado �reagente de Benedict:CuSO4 em meio alcalino �reagente de Barfoed modificado: CuSO4 em meio levemente ácido �Solução de Lugol: KI-I2- �banho-maria a 100oC OBJETIVO Caracterizar grupos de glicídeos a partir de suas propriedades químicas PROCEDIMENTO Teste de Antrona �Em tubos de ensaio colocar 0,2 mL das soluções a serem testadas. �Adicionar CUIDADOSAMENTE 1 mL do reagente de Antrona. �Fazer o teste com soluções de glicose 0,1 M, sacarose 0,1 M, ácido glutâmico 0,1 M, amido 0,5% e CMC 0,5%. �Fazer um branco de reação com 0,2 mL de água destilada. A reação é praticamente imediata e o teste é considerado positivo se apresentar cor verde intensa. OBSERVAR: �Com que glicídeo aparece mais rapidamente a cor verde. �Em que tubo a coloração verde é mais intensa. �O aquecimento provocado pela diluição do H2SO4 na água tocando cuidadosamente a base do tubo. Anotar os resultados em tabela anexa. UFRJ • Instituto de Química Marise Texto digitado (Glicose, frutose, sacarose, lactose e amido) Marise Riscado Marise Riscado Marise Riscado Marise Riscado Marise Riscado Marise Riscado Marise Riscado Marise Texto digitado Reagente de Molish Marise Riscado Marise Riscado Marise Riscado Marise Texto digitado Dois ml de uma solução de amostra é colocada num tubo de ensaio. Duas gotas de reagente de Molisch (uma solução de -napthol em etanol a 95%) é adicionado. A solução é então vertida lentamente para um tubo contendo dois ml de ácido sulfúrico concentrado, de modo que formam duas camadas. Um teste positivo é indicado pela formação de um produto roxo na interface das duas camadas (verter a solução vagarosamente). Fazer um branco com água Marise Texto digitado Procedimento do Molish Glicídeos 69 Teste de Seliwanoff �Em tubos de ensaio colocar 0,2 mL das soluções a serem testadas. �Adicionar 1 mL do reagente de Seliwanoff. �Aquecer em banho-maria a 100 oC por 3 minutos. �Fazer o teste com soluções de glicose 0,1 M, frutose 0,1 M, sacarose 0,1 M, lactose 0,1 M e CMC 0,5%. �Fazer um branco de reação com 0,2 mL de água destilada. No teste é considerado positivo se apresentar cor vermelha. OBSERVAR: �Em que tubos a cor aparece e o tempo necessário para que isto ocorra. �A coloração obtida nos outros tubos. Anotar os resultados em tabela anexa. Teste de Bial �Em tubos de ensaio colocar 0,5 mL das soluções a serem testadas �Adicionar 1 mL do reagente de Bial. �Aquecer em banho-maria à 100 ºC por 2 minutos. �Fazer o teste com soluções de glicose 0,1 M, arabinose 0,1 M, ácido poligalacturônico 0,5% e furfural 2,3 Pg/mL. �Fazer um branco de reação com 0,5 mL de água destilada. No teste é considerado positivo se apresentar cor verde ou verde azulada OBSERVAR: �Em que tubo há o aparecimento imediato da cor verde. �A coloração obtida nos outros tubos. Anotar os resultados em tabela anexa. Teste de Benedict �Em tubos de ensaio colocar 0,4 mL das soluções a serem testadas �Adicionar 1 mL do reagente de Benedict. �Aquecer em banho-maria a 100 ºC por 5 minutos. �Fazer o teste com soluções de glicose 0,1 M, frutose 0,1 M, sacarose 0,1 M, lactose 0,1 M e amido 0,5%. �Fazer um branco de reação com 0,4 mL de água destilada No teste é considerado positivo se houver formação de precipitado vermelho. OBSERVAR: �Em que tubo(s) verifica-se a formação do precipitado. �Em que tubo(s) não há formação do precipitado. Anotar os resultados em tabela anexa. Instituto de Química • UFRJ Marise Riscado Marise RiscadoMarise Riscado Cursos Práticos em Bioquímica 70 Teste de Barfoed modificado �Em tubos de ensaio colocar 0,2 mL das soluções a serem testadas. �Adicionar 1 mL do reagente de Barfoed. �Aquecer em banho-maria à 100 º �C por 30 segundos. �Resfriar. �Adicionar 0,5 mL do reagente fosfomolíbdico. �Fazer o teste com soluções de glicose 0,1 M, lactose 0,1 M e sacarose 0,1 M. �Fazer um branco de reação com 0,5 mL de água destilada. No teste é considerado positivo quando apresenta cor azul intensa. OBSERVAR: �Em que tubo(s) ocorre o desenvolvimento da cor azul intensa. �Em que tubo(s) ocorre a coloração azul pálida. Anotar os resultados em tabela anexa. Teste do Iodo �Em tubos de ensaio colocar 2 mL das soluções a serem testadas. �Adicionar 0,1 mL do reagente de Lugol (I2+ I�). �Aquecer em banho-maria à 100 ºC por 2 minutos. �Fazer o teste com suspensões de amido 0,5%, dextrina 0,5%, CMC 0,5% e agar 0,5%. �Fazer um branco de reação com 2 mL de água destilada. No teste é considerado positivo se apresentar cor verde ou verde azulada OBSERVAR: �Em que tubo aparece o complexo de cor azul. �Qual(is) a(s) cor(es) que aparece(m) nos outros tubos. Anotar os resultados em tabela anexa. UFRJ • Instituto de Química Marise Riscado Marise Riscado Glicídeos 71 TABELA DE RESULTADOS TESTE SUBSTÂNCIAS TESTADAS OBSERVAÇÕES glicose sacarose amido CMC ANTRONA ácido glutâmico glicose frutose sacarose lactose SELIWANOFF CMC arabinose ácido poligalacturônico glicose BIAL furfural sacarose lactose amido glicose BENEDICT frutose lactose sacarose BARFOED modificado glicose CMC agar amido IODO dextrina Instituto de Química • UFRJ Cursos Práticos em Bioquímica 72 ROTEIRO DE PRÁTICA APLICAÇÃO DAS REAÇÕES QUÍMICAS DE GLICÍDEOS MATERIAL �Soluções padrão e reagentes, como descrito na prática de Reações Químicas de Glicídeos �banho maria a 100oC �liquidificador �espremedor de frutas �legumes �frutas �substâncias dietéticas ( bebidas, balas, por exemplo.) �adoçantes OBJETIVO Determinar a presença de glicídeos em diferentes tipos de alimentos. Caracterizar, quando possível, os glicídeos no material analisado. PROCEDIMENTO Dependendo do tipo de alimento a ser testado será necessária uma etapa de preparo: frutas - trituração ou extração do suco. materiais sólidos - trituração. Dispondo-se do material sólido (triturado), do extrato, do suco e da solução (adoçantes, bebidas) procede-se conforme o roteiro de prática de Reações Químicas de Glicídeos. As alíquotas a serem usadas, bem como o volume dos reagentes empregados podem ser diferentes dos descritos no roteiro da prática de Reações Químicas de Glicídeos Os resultados obtidos devem ser colocados na tabela a seguir. UFRJ • Instituto de Química Marise Texto digitado trazer as amostras prontas no dia do ensaio!!! Glicídeos 73 Tipo de Alimento Nome do Alimento Teste da Antrona Teste de Seliwanoff Teste de Bial Teste de Benedict Teste de Barfoed Teste do Iodo Frutas Legumes Bebidas Dietéticos Compare os resultados encontrados para os diferentes grupos de alimentos quanto ao teor e tipo de glicídeo presente Instituto de Química • UFRJ Marise Riscado Marise Riscado Marise Retângulo Marise Linha poligonal Marise Texto digitado sua amostra Cursos Práticos em Bioquímica 74 ESTUDO DIRIGIDO 1) Qual o teste a ser feito para demonstrar a presença de glicídeos em materiais biológicos? Justifique. 2) Por que não é conveniente realizar o teste de iodo com uma solução de amido aquecida? 3) Após extração de lipídeos com metanol e posterior precipitação de proteínas (caseína) com TCA 10%, que teste deveria ser feito no filtrado com o objetivo de evidenciar a presença de glicídeo em uma amostra de leite de vaca? Com os testes realizados na prática, seria possível provar que este glicídeo é lactose? Por que? 4) Que testes você faria com um dissacarídeo para definir as seguintes características: a) poder redutor b) se pelo menos um dos monômeros constituintes é uma cetose c) se pelo menos um dos monômeros constituintes é uma pentose 5) Identifique dentre os dissacarídeos abaixo os que dão testes positivo com o reagente de Benedict: maltose: glicose (D-1,4) glicose lactose: galactose (E-1,4) glicose sacarose: glicose (E-1,2) frutose trealose: glicose (D-1,1) trealose 6) Duas aldohexoses diferem apenas na configuração do carbono 5, de modo que em uma a hidroxila pode ser representada à direita e na outra à esquerda. Podemos dizer que estas oses são epímeros? 7) Dos glicídeos abaixo, assinale aquele que satisfaz a todas as seguintes condições: 1- Teste de Benedict positivo A ( ) sacarose 2- Teste de Barfoed positivo B ( ) glicose 3- Teste de Seliwanoff negativo C ( ) arabinose 4- Teste de Bial positivo D ( ) maltose UFRJ • Instituto de Química
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