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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ CAMPUS INDUSTRIAL DE MARABÁ TÉCNICO SUBSEQUENTE EM QUÍMICA COLEGIADO DE QUÍMICA MARIA APARECIDA OLIVEIRA DE LIMA SOUSA CARACTERIZAÇÃO DE CARBOIDRATOS MARABÁ/PA Abril/2020 MARIA APARECIDA LIVEIRA DE LIMA SOUSA. MATRICULA: 20191625603 CARACTERIZAÇÃO DE CARBOIDRATOS Relatório técnico apresentado como requisito para obtenção de nota parcial na disciplina de Bioquímica do Curso Subsequente em Química do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará – Campus Marabá Industrial. Profº Dra. Rosemary Pimentel Coutinho MARABÁ /PA abril/2020 Sumário 1.Resumo ........................................................................................................... 4 2. Introdução ...................................................................................................... 4 3. Objetivo Geral ................................................................................................ 8 4. 1 Experimento: Teste de Molisch ( reação geral para carboidratos) ........... 9 4. 2 Reação de Seliwanoff ( Reação para a distinção entre aldoses e cetoses) ...................................................................................................................... 12 4. 3 Experimento de Benedict ( Identificação de Açúcares Redutores) ........ 15 4. 4 Experimento Reação de Lugol ( Identificação de Polissacarídeo) ......... 18 5.Tabela com os Resultados dos Testes para a Caracterização de Carboidratos ......................................................................................................................... 20 6. Pesquisa....................................................................................................... 20 7. Conclusão .................................................................................................... 22 8. Referências Bibliográficas ............................................................................ 22 4 1.Resumo O termo carboidrato denota hidratos de carbono, designação oriunda da fórmula geral (CH2O) n sendo substâncias orgânicas constituídas por carbono, hidrogênio e oxigênio. Esses dois últimos elementos, estão presentes nos carboidratos na mesma proporção que a água. Quimicamente são representados como polidroxi-aldeídos ou polidroxi-cetona ou substâncias que liberam tais grupos por hidrólise. Estes grupos conferem aos carboidratos a capacidade de participar de várias reações como oxidação, redução, esterilização, isomerização e capacidade de formar ligações glicosídicas. 2. Introdução Os carboidratos são importantes biomoléculas, conhecidas também como hidratos de carbono, glicídios, ou açucares, formadas fundamentalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, são as biomoléculas mais abundantes da natureza e estão relacionadas, entre outras funções, ao fornecimento de energia para nosso corpo. Os carboidratos, também conhecidos como sacarídeos ou açúcares, são substâncias que, por hidrólise (reação química de quebra de qualquer molécula por ação de uma molécula de água), liberam polidronixicetona, ou seja, possuem várias hidroxilas e um grupo que pode se aldeído ou cetona, respectivamente. As ligações químicas formadas por carboidratos são quebradas sempre que a célula tem a necessidade de gerar energia, portanto, sua oxidação e uma das principais fontes de geração de energia (adenosina trifosfato- ATP) para as biossistemas, porém, esta não é sua única função, participando de insetos e no glicocálice de células animais, na estrutura de ácidos nucléicos (RNA e DNA), e como sinalização celulares no organismo. Em células animais, os carboidratos são armazenados energeticamente sob a forma de glicogênio, e nas células vegetais com amido. Biossistemas: É novo ramo da engenharia no Brasil que lida com a produção de certos materiais, alimentos e energia. Exoesqueleto: É o nome dado para a estrutura esquelética localizada fora do corpo do ser vivo. 5 Os hidratos de carbono, representados pela fórmula geral (CH2O) n, são formandos essencialmente por moléculas de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), podendo ainda possuir outros tipos de átomos em sua estrutura, como por exemplo, o nitrogênio que faz parte estrutural do carboidrato quitina (exoesqueleto de insetos), e de acordo com o número de ligações glicosídicas pode ser dividido em três grupos, que são: os monossacarídeos, os oligossacarídeos e os polissacarídeos. ➢ Monossacarídeos ou açucares: São moléculas que não podem ser hidrolisadas a unidade menores, como por exemplo, o gliceraldeído e a dihidroxicetona. Esse tipo de carboidrato também pode ser classificado de acordo com o número de carbonos em suas moléculas, sendo as trioses com menor número de carbonos ( 3 carbonos), seguidas das tetroses ( 4 carbonos), pentoses ( 5 carbonos), hexoses ( 6 carbonos) e etc. os carboidratos simples ( monossacarídeos ), são unidades das quais derivam as demais classes dessas macromoléculas, como é o caso da D-glucose, considerada monômero básico originador de polissacarídeos abundantes como o amido e a celulose. Figura 1:https://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre- cetonas.htm 6 ➢ Oligossacarídeos: São os açucares originados pela união de cadeias curtas de monossacarídeos (de 2 a 6). Os dissacarídeos (ligações entre 2 monossacarídeos), por sua vez, se dão através de ligações glicosídicas, ou seja, ligações entre um carbono anomérico (carbono envolvido em ligações glicosídicas) de um carbono de outro monossacarídeo, ou, de forma mais simples, através de ligações covalentes entre açucares simples. Dentre os dissacarídeos mais importantes estão à sacarose, a lactose e a maltose. ➢ Polissacarídeos: Também definidos como carboidratos complexos, os açucares com mais de 20 unidades de monossacarídeos são denominados polissacarídeos, cuja existência predomina na natureza. Os polissacarídeos são formados por muitas unidades de monossacarídeos ligados através de ligações glicosídicas, sendo os mais importantes àqueles formados pela OBS: A maior parte dos monossacarídeos e oligossacarídeos são moléculas polares (solúveis em água) de aparência cristalina e, geralmente, de sabor adocicado. Já os polissacarídeos são moléculas de alto peso molecular, insolúveis ( apolares) e sem sabor. Figura 2:https://4.bp.blogspot.com/-29fTEWU0fv8/Wf8wjYiWIlI/AAAAAAAACJ8/xUetwwu- mHMTOiH7CLZbXJqHoPnc8bRFgCEwYBhgL/s1600/Oligossacar%25C3%25ADdeo_3.jpg 7 polimerização de glicose e frutose, que se unem para originar amido e celulose, que constituem reserva energética vegetal, e glicogênio que corresponde à reserva de energia animal. Figura 3:https://nossomeioporinteiro.files.wordpress.com/2013/06/18.jpg ➢ Dissacarídeos: São substâncias constituídas de duas subunidades de monossacarídeos unidas por uma ligação acetal. A ligação resultante é a ligação glicosídica, que pode ser desfeita pela adição de água (reação de hidrólise), catalisada por um ácido ou por uma enzima. O dissacarídeo sacarose, presente na cana-de-açúcar, é formado quando a glicose e frutose se condensam com a liberação de uma molécula com a liberação de uma molécula de água. Figura 4:https://alunosonline.uol.com.br/quimica/acucar-invertido.html 8 3. Objetivo Geral Ao final da prática, o estudante deverá ser capaz de executar testes para o reconhecimento de carboidratos.Identificação de Carboidratos 1 9 Imagem 1 : identificação de Carboidratos- Ácidos 4. 1 Experimento: Teste de Molisch (reação geral para carboidratos) a) Fundamentação teórica O teste de Molisch é um ensaio químico para a presença de hidratos de carbono. A solução é combinada com uma pequena quantidade do reagente de Molisch (α-naftol dissolvido em etanol) em tubo de ensaio. Após misturar, uma pequena quantidade de ácido sulfúrico concentrado é adicionada lentamente para baixo dos lados do tubo de ensaio inclinado, sem mistura, de modo a formar uma camada. Uma reação positiva é inclinada pela aparência de um anel roxo na interface entre ácido e as camadas do teste. Todos os carboidratos- monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos –deverão dá uma resposta positiva. O ácido sulfúrico concentrada causa desidratação dos carboidratos. N caso do oligossacarídeos e polissacarídeos , há inicialmente uma hidrolisação aos seus monossacarídeos constituintes 10 para após ocorrer a desidratação, com essa desidratação, há a produção de um aldeído, o qual se condensa com duas moléculas de fenol ( geralmente α- naftol, embora outros fenóis como, por exemplo, resorcina ou timol também adquiri cor), resultando em um composto vermelho ou de cor roxa. b) Objetivo: Evidenciar a presença de monossacarídeos nas amostras analisadas. c) Materiais: Vidrarias: ✓ 4 pipetas de vidro 5 mL ✓ 1 pipeta de vidro 1mL ✓ 3 tubos de ensaio ✓ Observação (foi utilizado as pipetas pasteul) Reagentes: ✓ Soluções alcoólica de alfa-naftol a 5% ✓ Ácido Sulfúrico concentrado ✓ Solução de Glicose 1% ✓ Solução de Frutose 1% Acessórios: ✓ Estante para tubos de ensaio 11 ✓ Pêra de borracha ✓ Papel toalha ✓ Descarte para pipetas ✓ Frasco com água destilada d) Procedimento Experimental Foi identificado os tubos de ensaio como 1, 2 e 3. No tubo 1 (Glicose), tubo 2 (Frutose) e tubo 3 (Água destilada). Assim foi pipetado para o primeiro tubo 2 mL de glicose, no segundo 2m de frutose e ao terceiro 2 mL de água destilada, que dessa forma serviu como um controle negativo. Em seguida acrescentou-se 5 gotas da solução de alfa- naftol e agitou-se. Após foi pipetado cuidadosamente 2 mL de ácido sulfúrico concentrado com o tubo inclinado, deixando escorrer pelas paredes do tubo sem agitar. e) Resultados e Discursões Após analisar os tubos, foi possível observar a formação de um anel violeta na interface da reação (entre a junção dos dois líquidos), a Imagem 2: Materiais e reagentes do Teste Molisch 12 formação desse anel ocorreu nos tubos 1 (Glicose) e 2 (Frutose). Dessa forma, pode-se concluir que na amostra utilizada há carboidratos, confirmando nossa hipótese inicial, pois os resultados foram positivos para as amostras dos tubos 1 e 2. No tubo 3 observou-se resultado negativo. 4. 2 Reação de Seliwanoff (Reação para a distinção entre aldoses e cetoses) a) Fundamentação teórica: Uma aldose é um monossacarídeo (um açúcar simples), que possui apenas um aldeído por molécula. A forma mais simples possível da aldose é a que contém apenas dois átomos de carbono. Já a cetose é um grupo de monossacarídeo que tem um grupo de cetona. A reação de seliwanoff serve para identificar cetohexosese. Sobre a ação do ácido concentrados as mesmas formam mais derivados do furfural do que as Imagem 3: Resultado do Teste de Molisch 13 aldohexoses. Certos reagentes, como o resorcinol, se condensam com altas concentrações dos derivados formados a partir de cetohexoses, mas não com quantidades menores formados a partir das aldohexoses. No aquecimento com reagente de Seliwanoff, Cetoses são desidratadas pelo HCl para formar furfurais. Este condensa com resorcinol para formar complexo de cor vermelha (análise positiva). b) Objetivo: Identificar a presença de cetoses presentes nas soluções pela reação de Seliwanoff. c) Materiais: Vidrarias: ✓ 1 pipeta de vidro de 5 mL ✓ 4 pipetas de vidro 1 mL ✓ 3 tubos de ensaio ✓ Observação (foram utilizadas pipetas pasteul) Reagentes: ✓ Reagente de Seliwanoff ✓ Ácido Clorídrico concentrado ✓ Solução de Glicose 1% ✓ Solução de Frutose1% Equipamentos: ✓ Banho-Maria Acessórios: 14 ✓ Estante para tubos de ensaio ✓ Pêra de borracha ✓ Pinça ✓ Papel toalha ✓ Descarte para pipetas ✓ Frasco com água destilada d) Procedimento Experimental: Identificou-se os tubos de ensaio como 1, 2 e 3. No tubo 1 (Glicose), tubo 2 (Frutose) e tubo 3 (água destilada). Em seguida foi pipetado 1mL de glicose para o tubo 1, ao 2 tubo adicionou-se 1mL de frutose e ao terceiro 1mL de água destilada, que serviu como controle negativo. Adicionou-se em todos os tubos 1,5mL de ácido clorídrico e 0,5 mL de reativo de Seliwanoff, agitando cuidadosamente e levando a banho-maria até que completasse reação. e) Resultados e Discursões: Após o aquecimento das soluções (amostra + reativo) foi possível identificar uma mudança de cor no tubo 2 (formando uma solução vermelha), indicando, portanto, resultado positivo caracterizando a Imagem 4: Materiais e reagentes Seliwanoff 15 presença de um carboidrato aldose. Nos tubos 1 e 3 obtiveram resultados negativos. 4. 3 Experimento de Benedict (Identificação de Açúcares Redutores) a) Fundamentação teórica: Açúcares om um aldeído ou grupo cêtonico livre são chamados açúcares redutores. Os açúcares redutores tautomerizam em meio alcalino suave para formar enediois que são agentes redutores fortes. No aquecimento, íons cúpricos dos reagentes formam íons cuprosos. Um hidróxido cuproso instável é formado o qual precipita o óxido cuproso. O teste de Benedict é um teste para a presença de mono ou dissacarídeos em uma determinada solução. Quando uma solução contendo esses açúcares é misturada com o reagente de Benedict e aquecida, uma reação de redução faz com que o reagente de Benedict mude de cor. A cor varia de amarelo para verde, Imagem 5: Resultado da Reação de Seliwanoff 16 para vermelho escuro dependendo da quantidade e do tipo de açúcar. O teste de Benedict é usado para detectar açúcares redutores na urina. A amostra pode expressar tal cor porque no reativo de Benedict existe uma pequena porção d hidróxido cúprico em equilíbrio com o cupricitado de sódio. Sb a ação de calor e do álcali, os açúcares redutores se decompõem, parcialmente, em fragmentos oxidáveis pelo hidróxido cúprico (azul). Portanto, nesta reação o hidróxido cúprico se reduz a hidróxido curso (amarelo) e pelo aquecimento contínuo o hidróxido cuproso transforma-se em óxido cuproso (vermelho). b) Objetivo: Caracterizar a presença de açúcares redutores através da reação de Benedict em soluções de carboidrato. c) Materiais: Vidrarias: ✓ 1 pipeta de vidro de 5 mL ✓ 3 pipetas de vidro d 1 mL ✓ 3 tubos de ensaio ✓ Observação (foram utilizadas pipetas pasteul) Reagentes: ✓ Reagente de Benedict ✓ Solução de Glicose 1% ✓ Soluções de Sacarose 1% Equipamentos: ✓ Banho-Maria. 17 Acessórios: ✓ Estante para tubos de ensaio ✓ Pêra de borracha ✓ Pinça ✓ Papel toalha ✓ Descarte para pipetas ✓ Frasco com água destilada d) Procedimento Experimental Foi identificado os tubos de ensaio como 1, 2 e 3. No tubo 1 (Glicose), tubo 2 (Sacarose) e tubo 3 (Água destilada). Foi pipetado 5 mL, para os três tubos de ensaio 5 mL do reativo de Benedict e acrescentou-se ao primeiro tudo 5 mL de glicose, ao segundo 5 mL de sacarose e ao terceiro 5 mL de água destilada (que vai servir como controle negativo). Agitou-se até completar a homogeneização, levando a banho-maria fervente por cincominutos. e) Resultados e Discursões Após o tempo de aquecimento no banho-maria, foi possível observar a formação de um precipitado vermelho tijolo no fundo do tubo 1. Assim pode concluir que houve transformação do hidróxido cuproso a óxido cuproso (expressão da cor vermelha) e que, por conseguinte, os carboidratos presentes na amostra são açucares redutores (presença de grupo aldeídico ou cetônico Imagem 6: Materiais e Reagentes da Reação de Benedict 18 livre em potencial molecularmente). Nos tubos 2 e 3 não houve mudança de reativo, permanecendo a cor azul indicando, portanto, resultado negativo. 4. 4 Experimento Reação de Lugol (Identificação de Polissacarídeo) a) Fundamentação teórica O teste de iodo é usado para testar a presença de amido. A análise positiva é caracterizada por uma solução com cor azul escuro. O glicogênio e amilopectina, de estruturas semelhantes, se coram de marrom avermelhado. As dextrinas (produtos de hidrólise do amido) dão variadas cores, de roxo vermelho dependendo da estrutura e extensão molecular. O iodo com a amilose (fração não ramificada do amido) resulta em um complexo de cor azul escuro característico. A cor é dada por um complexo instável (produto de adsorção) constituído por amido, iodo atômico, iodo iônico e água. Imagem 6: Resultado da Reação de Benedict 19 O Resultado positivo e dado pela expressão da cor, pode-se concluir que a ausência dessa, a amostra não apresenta polissacarídeos. O iodo metálico presente no Lugol forma complexos com a cadeia de afa- amilose do amido que é um polissacarídeo formado um composto de cor roxo a azulado. b) Objetivo: Identificar a presença do amido pela formação de complexos com iodo presente no reativo de Lugol. c) Material: Vidrarias: ✓ 2 pipetas de vidro de 1mL ✓ 2 tubos de ensaio ✓ Observação (foram utilizadas pipetas Pasteul) Reagentes: ✓ Lugol ✓ Solução de amido 1% Acessórios: ✓ Estante para tubos de ensaio ✓ Pêra de borracha ✓ Papel toalha ✓ Descarte para pipetas ✓ Frasco com água destilada d) Procedimento Experimental Foi identificado os tubos de ensaio 1 e 2. Onde no primeiro tubo foi adicionado 1 mL de solução de amido e no segundo 1m de água destilada. Em seguida adicionou-se 5 gotas do reagente de lugol e observou-se os resultados. f) Resultados e Discursões Após observar os tubos de ensaio, notou-se que houve mudança de cor da solução transparente ou leitosa para uma cor azul intensa, obtendo, portanto, 20 resultado positivo, apresentando, portanto, a presença de polissacarídeos. Já no tubo 2 não houve mudança de cor apresentando resultado negativo. 5.Tabela com os Resultados dos Testes para a Caracterização de Carboidratos 6. Pesquisa Carboidratos Molisch Seliwanoff Benedict Lugol Tubo 1 (Glicose) Positivo Negativo Positivo X Tubo 2 ( Frutose) Positivo Positivo X X Tubo 1 ( Amido) X X X Positivo Tubo 2 ( Sacarose) X X X X Tubo 3 ( Água destilada) Negativo Negativo Negativo Negativo Imagem 7: Resultado da Reação de Lugol 21 1. Qual o princípio da reação de Molisch e o que acontece quando a mesma é aplicada a um monossacarídeo? O princípio da reação de Molisch, é uma reação global para glicídios, podendo estar isolados ou associados, entretanto sem muita especificidade pois há outras substâncias no procedimento. O reagente de Molisch é composto por uma solução alcoólica de alfa-naftol a 5% e ao adicionar-se a glicídios o ácido sulfúrico concentrado, as ligações glicosídicas presentes em moléculas de polissacarídeos são facilmente rompidas resultando em monossacarídeos. Os monossacarídeos podem ser facilmente desidratados por ação de ácidos fortes concentrados e assim pode-se obter como produto: furfural, quando o monossacarídeo desidratado for uma pentose, e o hidroximetilfufural, quando for uma hexose. 2. Na reação de Benedict carbonos anoméricos são susceptíveis de oxidação por vários agentes oxidantes contendo íons cúpricos isso devido a presença de quais grupos livres? Nas estruturas cíclicas dos monossacarídeos os átomos de carbono anomérico (C1 nas aldoses e C2 nas cetoses) são susceptíveis de oxidação por vários agentes oxidante contendo íons cúpricos (Cu2+) devido à presença s grupos aldeídos ou cetonas livres ou potencialmente livres. Na reação de Benedict os íons cúpricos são reduzidos pela carbolina dos carboidratos a íons cuprosos formando óxido cuproso que tem cor vermelho tijolo. 3. O princípio que é utilizado na reação de Benedict foi por muito tempo um método que permitia analisar açúcares a níveis sanguíneos contribuindo para a determinação do diabetes melitos. Explique o princípio que é utilizado na reação de Benedict que permite a análise dos açúcares? Na reação de Benedict os íons cúpricos são reduzidos pela carbolina dos carboidratos a íons cuprosos formando óxido cuproso que tem cor vermelho tijolo. Tal princípio é última análise de açúcares e, por muitos anos, foi utilizado na determinação dos níveis sanguíneos de glicose no sangue e na urina como diagnóstico da diabetes melito. Atualmente, há testes mais sensíveis para dosagem rápida da glicose, baseadas em ensaios enzimático (glicofita/glicose-oxidase) e que são muito mais práticos, por não exigirem a disponibilidade dos reagentes mencionados. 4. Qual reação que permite diferenciar aldoses e cetoses é? A reação que permite diferenciar aldoses e cetoses é a reação de Seliwanoff, que sob a ação de ácidos forte são transformadas em derivados de furfural que se condensam com o resorcinol presente no reativo de Seliwanoff formando um produto vermelho de composição incerta. A reação com cetoses é rápida pela maior facilidade de formação do derivado furfural. 5. Em que consiste a reação de Lugol? A reação de Lugol é usado para testar a presença de amido na amostra, o mesmo e preparado com Iodo e Iodeto de potássio (Lugol). A análise positiva é caracterizada por uma solução na cor azul escuro. 22 7. Conclusão Em suma, a caracterização dos carboidratos redutores foi analisada por teste e reações de Molisch, Seliwanoff, Benedict e Lugol. Através da marcha de identificação pode-se identificar os diferentes tipos de carboidratos que estão presentes em diversos alimentos. Os carboidratos são biomoléculas mais abundantes na natureza, constituídas principalmente por carbono, hidrogênio e oxigênio. Cada teste obteve seu próprio resultado como foi mencionado em cima na tabela e no resultado de cada procedimento. Após análise dos resultados, verificou-se que os objetivos foram alcançados com sucesso, caracterizando algumas amostras de glicídios. Dessa forma, foi possível aplicar os testes em diversos tipos de amostras e observar as reações relacionando o conhecimento teórico com a prática. De modo geral, pode-se afirmar que o experimento foi bastante proveitoso. 8. Referências Bibliográficas ALVES, M. Shirley. Bioquímica Geral. 1ª edição Sobral. SOUZA, K.F.D. Experimentos de Bioquímica. São Paulo: UNESP,2009 https://alunosonline.uol.com.br/quimica/acucar-invertido.html (2012, 05). Identificando carboidratos. Trabalhos-feitos.com. Retirado 07,2020 de http://www.trabalhosfeitos.com/ensaios/Identificando- Carboidratos/207761.html https://alunosonline.uol.com.br/quimica/acucar-invertido.html http://www.trabalhosfeitos.com/ensaios/Identificando-Carboidratos/207761.html http://www.trabalhosfeitos.com/ensaios/Identificando-Carboidratos/207761.html 23
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