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Campus de Ji-Paraná Curso de Licenciatura em Química Disciplina de Bioquímica AULA PRÁTICA: IDENTIFICAÇÃO DE CARBOIDRATOS Relatório apresentado à Disciplina de Bioquímica, do Curso de Licenciatura em Química, do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Rondônia. Acadêmico: Eduardo Aquino Santos; Professora: Joci Neuby Alves Macedo Ji-Paraná, 04 de setembro de 2019 https://virtual.ifro.edu.br/jiparana/user/view.php?id=2904&course=1 1.INTRODUÇÃO Os carboidratos são considerados as biomoléculas mais abundantes da terra, estando envolvidas em vários processos biológicos nas plantas, animais e nos seres humanos. Estima- se que por ano, as plantas por meio da fotossíntese transformam cerca de 100 bilhões de toneladas métricas de CO2 e H2O em celulose e demais produtos de interesse. Em varias partes do mundo os carboidratos estão presentes, fazendo parte da dieta principal, há exemplo de alimentos ricos em carboidratos são, arroz, milho, feijão, batata e beterraba. Há sua presença numerosa na mesa é em grande parte relacionado a obtenção de energia, visto que os carboidratos são a principal via de obtenção de energia por meio da oxidação, especialmente em células não fotossintéticas (NELSON, 2018; JUNIOR, 2018;). As funções dos carboidratos são as mais inúmeras, sua versatilidade faz com que estejam envolvidos em vários processos biológicos, podem agir como elementos estruturais (Como a celulose e quitina), ou protetores nas paredes de bactérias, vegetais e animais. Nas articulações como lubrificantes na forma de polímeros, podem se ligar a proteínas e lipídeos para atuarem como sinalizadores (Informa a localização intracelular, como também pode indicar o destino de outras moléculas), como também podem agir como agentes redutores, como no caso dos açucares redutores (AGUIAR, 2017; NELSON, 2018; SILVEIRA, 2015) Os carboidratos possuem tamanha importância, que existem alguns testes relacionados a esta classe de biomoléculas, como o teste de detecção da presença amido, com o teste de lugol; para verificar a presença de açucares redutores, com os testes de Benedict, testes de Fehling e teste de Maillard; para distinguir monossacarídeos de dissacarídeos, com o teste de Barfoed; para identificar a presença de hexoses, com o Teste de Bial; para distinguir cetoses de aldoses, com o teste de Seliwanoff (NELSON, 2018; TEIXEIRA, 2014; BARREIROS, 2012). Uma das aplicações destes testes é o uso na detecção do amido na produção da cerveja. No processo de produção de cerveja, especificamente na etapa da mosturação, deve-se ocorrer a conversão do amido oriundo do malte em açucares mais simples como a glicose e maltose, por meio das enzimas envolvidas no processo. O amido é um polissacarídeo formado de glicose, em sua estrutura estão presentes dois polímeros de glicose com estruturas distintas (a amilose e amilopectina). Para testar se a etapa de mosturação chegou ao fim, utiliza-se o teste com o lugol para se detectar a presença de amido. Na reação o iodo presente no lugol reage com a amilose e amilopectina, gerando como produto complexos de cor azul e vermelho-violaceo (BRUNELLI, 2014; CARVALHO, 2009). Outro teste particularmente interessante, tem por intuito verificar se um açúcar tem potencial redutor, sendo um açúcar redutor. Para ser um açúcar redutor, o carboidrato deve possuir em sua estrutura um grupo carboxil livre ou carbono hemiacetal livre. Ao passo que carboidratos que estão envolvidos em ligações glicosídicas pelos seus grupos anoméricos são incapazes de assumir a sua forma linear e, portanto, não se oxidam em soluções alcalinas, estes são denominados açucares não redutores (NELSON, 2018) Portanto, a fim de determinar a presença de amido em algumas amostras e em alimentos, além de verificar a presença de açucares redutores, empregou-se o uso do reativo de Benedict e lugol. 2. OBJETIVOS Compreender os princípios e aplicabilidade do uso dos testes de Iodo e Benedict na análise de carboidratos. 3.MATERIAIS E REAGENTES 3.1. MATERIAIS UTILIZADOS ✓ Tubos de ensaio ✓ Grade p/ tubos de ensaio ✓ Pipetas ✓ Banho Maria ✓ Banho de Gelo 3.2. REAGENTES UTILIZADOS ✓ Água destilada ✓ Lugol ✓ Reagente de Benedict ✓ Ácido sulfúrico concentrado ✓ Hidróxido de Sódio 6M ✓ 4 Amostras Desconhecidas ✓ Solução de Sacarose 1% ✓ Solução de Glicose 1% ✓ Solução de Frutose 1% ✓ Solução de Amido 1% ✓ Pão ✓ Uma rodela de banana verde ✓ Uma rodela de banana madura ✓ Um pedaço de batata crua ✓ Um pedaço de batata cozida ✓ Um pedaço de papel ✓ Grãos de arroz esmagados 4.METODOLOGIA Teste do Lugol: Inicialmente enumerou-se 8 tubos de ensaio, adicionando-se, ao tubo 1, amostra desconhecida 01; ao tubo 2, amostra desconhecida 02; ao tubo 3, amostra desconhecida 03; ao tubo 4, amostra desconhecida 04; ao tubo 5, solução de sacarose 1%; ao tubo 6, solução de glicose 1%; ao tubo 7, solução de frutose 1%; ao tubo 8, solução de amido 1%. Em seguida verteu-se uma gota de lugol em cada tubo, anotando-se a coloração observada em uma tabela. Aqueceu-se o tubo 8 até a fervura, anotando a cor observada, logo após resfriou-se o mesmo em água corrente e novamente observou o desenvolvimento de cor, anotando-se. Posteriormente, cortou-se um pedaço de pão, uma rodela de banana verde, uma rodela de banana madura, um pedaço de batata crua, um pedaço de batata cozida, um pedaço de papel e grãos de arroz esmagados, subsequentemente aplicou-se sobre esses uma gota de lugol, observou-se a cor desenvolvida, anotando-a Teste de Benedict: Enumerou-se 8 tubos de ensaio, adicionando-se, ao tubo 1, amostra desconhecida 01; ao tubo 2, amostra desconhecida 02; ao tubo 3, amostra desconhecida 03; ao tubo 4, amostra desconhecida 04; ao tubo 5, solução de sacarose 1%; ao tubo 6, solução de glicose 1%; ao tubo 7, solução de frutose 1%; ao tubo 8, solução de amido 1%. Logo após, verteu-se a alíquota de 2 mL do reagente de Benedict em cada um dos 8 tubos de ensaio, homogeneizando-os. Seguidamente, aqueceu-se as misturas contidas nos tubos de ensaio em banho maria por 5 minutos. Observou-se atentamente a mudança de cor, anotando- as. Preparou-se mais um tubo de ensaio, neste verteu-se uma alíquota de 1 mL d a solução de sacarose 1%, seguido da adição de 3 gotas de Ácido sulfúrico concentrado. Ferveu-se a mistura por aproximadamente 1 minuto e em seguida neutralizou-se com 15 gotas de Hidróxido de Sódio 6 M, para então verter-se a alíquota de 2,0 mL do reagente de Benedict. Seguidamente, aqueceu-se em banho maria por cerca de 5 minutos. Quando já frio, comparou-se o resultado com o obtido no tubo 5, anteriormente. 5.RESULTADOS E DISCUSSÃO Teste com lugol, para detecção da presença de amido. Ao termino dos testes com lugol, organizou-se os dados obtidos, conformo quadro 1 e 2. Observa-se no quadro 1, que para o referido teste apenas o tubo 3 e 8 deram positivo para amido. Quadro 1: Resultados para o teste de amido com o teste de lugol. Tubo Solução Cor Resultado 1 Amostra 1 Amarelado Negativo para amido 2 Amostra 2 Amarelado Negativo para amido 3 Amostra 3 Vermelho/Violáceo Positivo para amido 4 Amostra 4 Amarelado Negativo para amido 5 Solução de Sacarose 1% Amarelado Negativo para amido 6 Solução de glicose 1% Amarelado Negativo para amido 7 Solução de frutose 1% Amarelado Negativo para amido 8 Solução de amido 1% Azul Positivo para amido Fonte: Autoria própria (2019) A detecção de amido pelo teste de lugol apresentou resultados condizentes com a teoria para o tubo (tubo 8), uma vez que já era esperado resultado positivo para amido, acerca do tubo 3, contendo amostra desconhecida a única informação que pode-se obter é que há amido na solução, visto que o teste também deu positivo. Ao aquecer o tubo 8 até a fervura,observou-se que houve alteração na cor, perdendo a coloração azul e se tornando-se amarelado. No entanto após resfriar o tubo em água corrente, a tonalidade azul retornou. Supõem-se que a interação do iodo com a amilose e amilopectina rompeu-se. Estruturalmente a amilose possui cadeia linear e em forma de hélice, ao passo que a amilopectina detém de cadeia ramificada e não helicoidal. Com o aquecimento é provável que a amilose tenha perdido sua estrutura em forma de hélice, desta forma a zona de interação com o Iodo do reagente lugol, ficou inativo. Com posterior resfriamento a amilose pode ter restaurado sua estrutura em hélice, explicando novamente o surgimento da cor azul, visto que a zona da amilose que interagem com o Iodo retornou. Quanto aos dados contidos no quadro 2, observa-se que para um mesmo alimento, variando-se apenas seu estado (in natura ou cozido) há variação na velocidade de reação com o lugol. Como discorre (CARVALHO, 2017; SANTOS, 2015) o cozimento (aquecimento) pode romper o amiloplastos (organelas que armazenam grânulos de amido) expondo o amido. Desta forma supõem-se que o surgimento de cor foi rápido na batata cozida e lento na batata crua, devido ao rompimento do amiloplastos e maior exposição do amido, sendo assim é compreensível que a reação com o lugol ocorra mais rapidamente em alimentos cozidos e que tenham amido. Por isso a reação é mais lenta com a batata crua, pois o amido está envolto pelos amiloplastos, retardando a ocorrência da reação com lugol. Quadro 2: Resultados para o teste de amido nos alimentos e papel, com lugol. Fruta Cor Resultado Um pedaço de pão Roxo/Azul, desenvolvimento de cor rápido Positivo Uma rodela de banana madura Roxo/Azul, desenvolvimento de cor lento Positivo Uma rodela de banana verde* ---------------------------------------------------- ------------- Um pedaço de batata crua Roxo, desenvolvimento de cor lento Positivo Um pedaço de batata cozida Roxo, desenvolvimento de cor rápido Positivo Um pedaço de papel Marrom Caramelado Negativo Grãos de arroz esmagados Roxo, desenvolvimento de cor rápido Positivo Fonte: Autoria própria (2019) *Não havia bananas verdes para o teste. Ainda comparando-se os resultados para um mesmo alimento, observamos que para a banana propôs-se realizar o teste em sua forma in natura verde e in natura madura. No entanto não havia banana em seus estados in natura verde, por isso testamos apenas no estado in natura maduro, cujo resultado foi positivo para amido, mas com desenvolvimento de cor lentamente. Caso houve a banana em seus estados in natura verde esperava-se que o resultado também fosse positivo, porém com o diferencial do desenvolvimento de cor rapidamente. A diferença na velocidade da reação do lugol com o amido de ambas as bananas, se daria devido a concentração de amido na banana in natura verde e in natura madura. De acordo com (MOTA, 1997) isso ocorre porque no processo de amadurecimento há a hidrolise do amido e o acumulo de açucares. No estado in natura verde a banana possui aproximadamente de 20 a 25% do peso constituído de amido que durante o amadurecimento é hidrolisado, permanecendo apenas de 1 a 2% de amido no fruto completamente maduro. A reação positiva para amido no pão e arroz esmagados é esperada já que a matéria prima para produção do pão é normalmente o trigo. Como discorre (ORMENESE, 2002) ambos (arroz e trigo) são fontes de amido, e são utilizados a milênios na alimentação justamente devido ao seu valor energético. Dos resultados constantes no quadro 2, observa-se que o único que deu negativo para amido foi o papel. O resultado não se contrapõe ao esperado uma vez que o papel é constituído de celulose, um polímero de glicose. Teste com Benedict, para detecção açucares redutores. Os resultados dos testes de Benedict, foram organizados e dispostos no quadro 3, observa-se que, somente os tubos 1,2,6 e 7 deram positivo para açúcar redutor. Quadro 3: Resultados para o teste de açúcar redutor com o teste de Benedict. Tubo Solução Cor Resultado 1 Amostra 1 Alaranjado Positivo p/ açúcar redutor 2 Amostra 2 Vermelho tijolo Positivo p/ açúcar redutor 3 Amostra 3 Azul Negativo p/ açúcar redutor 4 Amostra 4 Azul Negativo p/ açúcar redutor 5 Solução de Sacarose 1% Azul Negativo p/ açúcar redutor 6 Solução de glicose 1% Vermelho Tijolo Positivo p/ açúcar redutor 7 Solução de frutose 1% Vermelho Tijolo Positivo p/ açúcar redutor 8 Solução de amido 1% Azul Negativo p/ açúcar redutor Fonte: Autoria própria (2019) Para ser um açúcar redutor é necessário a presença de um grupo carboxil livre ou carbono hemiacetal livre, devido a isso somente o tubo 1,2, 6 e 7 mostraram atividade redutora. Das soluções conhecidas, apenas a glicose e a frutose possuem um grupo hemiacetal livre, tanto a sacarose como o amido não possuem. Quanto as amostras desconhecidas (1,2,3 e 4) somente as amostras (1 e 2) deram positivo para açúcar redutor, mesmo desconhecendo o conteúdo contido nas mesmas é possível dizer que há nos tubos 1 e 2 agentes redutores. O teste de Benedict para o tubo 5, contendo Solução de Sacarose 1% deu resultado negativos, no entanto quando refeito após tratamento com adição de ácido sulfúrico, seguido de aquecimento e alcalinização com hidróxido de sódio o mesmo deu positivo para açúcar redutor, como mostra o quadro 4. Quadro 4: Resultados para o teste de açúcar redutor com o teste de Benedict. Tubo Solução Cor Resultado 1 Solução de Sacarose 1% Vermelho tijolo Positivo p/ açúcar redutor Fonte: Autoria própria (2019) O resultado positivo após o tratamento da amostra de solução de sacarose 1% se explica, porque apesar da sacarose ser um açúcar não redutor, devido ao aquecimento e adição de ácido ocorre a hidrólise da sacarose, liberando moléculas de glicose e frutose que anteriormente formavam a sacarose, essa reação é chamada de inversão da sacarose. Posteriormente tornou- se a solução básica adicionando hidróxido de sódio 6M e solução de Benedict, seguido de aquecimento. Perfazendo assim a transição da cor inicial para Vermelho Tijolo, positivando a reação de Benedict para açúcares redutores. Além dos testes de Benedict para detectar açúcar redutores, também podem ser aplicados os testes de Fehling e teste de Maillard. 6.CONCLUSÃO A atividade pratica, proporcionou a compreensão dos princípios e aplicabilidade do uso dos testes de Iodo e Benedict na análise de carboidratos. Ainda, permitiu a contextualização da teoria com a pratica, imbuindo ainda a aplicabilidade dos testes utilizados nas industrias, com fins comerciais. Após a análise dos dados obtidos ao longo da execução da atividade pratica e correlacionando-os com os dados teóricos observa-se que houve concordância entre ambos. Os experimentos realizados demonstram de maneira pratica as diferenças entre os vários carboidratos proporcionando melhor entendimento dos mesmos, inclusive quanto as características dos açucares redutores. 7.REFERÊNCIAS: MOTA, E.; LAJOLO, E. M.; CORDENUNSI, B. R. COMPOSIÇÂO EM CARBOIDRATOS DE ALGUNS CULTIVARES DE BANANA (Musa spp.) DURANTE O AMADURECIMENTO. Centro, v. 72, p. 4, 1997. CARVALHO, Josiane Celerino de et al. Caracterização morfofuncional e mobilização de reservas primárias durante a germinação e o crescimento inicial de plântulas de Hevea brasiliensis (Willd. Ex Adr de Juss.) Muell. Arg. 2017. SANTOS, Kleilton Oliveira. Utilização do amido extraído do caroço da manga (Mangifera Indica l.) para aplicação como biomaterial. 2015. ORMENESE, Rita de Cássia SC; CHANG, Yoon K. Massas alimentícias de arroz: uma revisão. Boletim do Centro de Pesquisa de Processamento de Alimentos, v. 20, n. 2, 2002. NELSON, David L.; COX, Michael M. Princípios de Bioquímica de Lehninger-7. Artmed Editora, 2018. JUNIOR, Wenceslau Fernandes Neves; CARVALHO,Anderson Cargnin. Influência da ingestão prévia de carboidratos com alto e baixo índice glicêmico sobre o potencial aeróbico de corredores de rua. Revista Brasileira de Nutrição Esportiva, v. 12, n. 72, p. 419-430, 2018. AGUIAR, Ana Júlia Felipe Camelo. Efeito de uma dieta com alto teor de carboidratos no fígado de ratos wistar. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. SILVEIRA, Helbert Rezende de Oliveira et al. Variação sazonal do metabolismo de carboidratos em café arábica em três altitudes. 2015. TEIXEIRA, Matheus Valadares et al. Detecção Da Presença de Amido em Queijos do Tipo Prato e Mozarela Presence Detection Of Starch In Mozzarella And “Prato” Cheeses. Science In Health maio-ago, v. 5, n. 2, p. 79-85, 2014. BARREIROS, ALBS; BARREIROS, Marizeth Libório. Química de Biomoléculas. São Cristóvão: CESAD, 2012. BRUNELLI, Luciana Trevisan; MANSANO, Alexandre Rodrigues; VENTURINI FILHO, Waldemar Gastoni. Caracterização físico-química de cervejas elaboradas com mel. Brazilian Journal of Food Technology, p. 19-27, 2014. CARVALHO, Giovani Brandão Mafra de. Obtenção de cerveja usando banana como adjunto e aromatizante. 2009. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo.
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