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RECONOCIMIENTO Y DIFERENCIACIÓN DECARBOHIDRATOSCaballero Nairobis 1 , Caballero Mavis 1 , Pediaño Geovani 1 , Saurith Luisa 1 , Teherán Giselle 1.INTRODUCCIÓNLos carbohidratos son moléculas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno (C, H, O) e incluyen algunas de las moléculas más relevantes en la v...

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RECONOCIMIENTO Y DIFERENCIACIÓN DE CARBOHIDRATOS

Caballero Nairobis1, Caballero Mavis1, Pediaño Geovani1, Saurith Luisa1, Teherán Giselle1.

INTRODUCCIÓN Los carbohidratos son moléculas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno (C, H, O) e incluyen algunas de las moléculas más relevantes en la vida de los organismos, como son la glucosa, que es universalmente utilizada por las células para la obtención de energía metabólica, el glucógeno contenido en el hígado y el músculo, que forma la reserva de energía más fácilmente asequible para las células del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura química de los ácidos nucleicos.(Wikipedia, 2019). Por otra parte, los carbohidratos son moléculas importantes en la biósfera, en donde la celulosa, que forma la porción principal de la estructura de las plantas, es la molécula orgánica más abundante del planeta y la encontramos en nuestra vida diaria bajo la forma de madera o las fibras de algodón, acetato y rayón de nuestras ropas; así también el azúcar de mesa, la sacarosa, es un disacárido con el que endulzamos nuestros alimentos y se produce anualmente en cantidad de millones de toneladas. OBJETIVOS ● Diferenciar mediante reacciones cualitativas los monosacáridos de los disacáridos y polisacáridos ● Reconocer y analizar las reacciones que se llevan a cabo en cada prueba realizada. ● Determinar cada uno de los resultados esperados al realizar los procedimientos estipulados con diferentes reactivos. MARCO TEÓRICO Los Carbohidratos o Hidratos de Carbono son biomoleculas compuestas de carbono, hidrógeno y oxígeno, cuyas principales funciones en los seres vivos son el brindar energía inmediata y estructural. La mayoría de ellos se encuentran en la naturaleza en alimentos de origen vegetal, como los cereales. Existen varias pruebas químicas con las cuales se identifican los carbohidratos entre ellas se encuentran:

Ensayo de Molisch: La reacción de Molisch es una reacción que presenta la propiedad de teñir cualquier carbohidrato presente en una disolución. Forma parte de la composición del reactivo de Molisch el α-naftol el mismo que se lo utiliza al 5% en etanol de 96° por ello a temperatura ambiente en un tubo de ensayo se debe colocar la muestra o solución problema más el reactivo de Molisch posteriormente se adiciona ácido sulfúrico (H 2SO4) e inmediatamente aparece la formación de un anillo color violeta en la interface. La reacción entre ácido sulfúrico y α-Naftol forma un anillo de color verde claramente visible, cuando no hay Glúcidos. Cuando la concentración de glúcidos es alta, se forma un precipitado rojo que, al disolverse, colorea la solución. Esta prueba sirve para detectar la presencia de grupos reductores presentes en la muestra. (Cuadrados, 2017). Ensayo con Lugol: La prueba de yodo es una reacción química usada para determinar la presencia o alteración de almidón u otros polisacáridos una solución de yodo- di yodo disuelto en una solución acuosa de yoduro de potasio que reacciona con almidón produciendo un color púrpura; este tipo de prueba puede realizarse con cualquier producto que contenga almidón como, por ejemplo: las papas, el pan o ciertos frutos. La amilasa y la amilo pectina son componentes del almidón pero la amilasa es de estructura lineal, con enlaces α (1-4), que forma hélices en donde se juntan las moléculas de yodo formando un color azul oscuro; mientras que la amilo pectina es de estructura ramificada, con enlaces α (1-4) (1-6), que forma hélices mucho más cortas y las moléculas de yodo son incapaces de juntarse presentando un color intermedio entre anaranjado o amarillo.(Wikipedia, 2019) Ensayo de Fehling: Es una solución que descubrió el alemán Hermann Von Fehling y se caracteriza fundamentalmente por su utilización como reactivo para la determinación de azúcares reductores es decir demostrar la presencia de glucosa o sus derivados como la sacarosa o la fructosa, también se lo conoce como licor de Fehling. Está formado por dos soluciones acuosas que son: sulfato de cobre cristalizado y sal seignette o tartrato mixto de potasio y sodio. Su acción se fundamenta en el poder reductor del grupo carbonilo de los aldehídos el cual se oxida a ácido y se reduce la sal de cobre en medio alcalino a óxido de cobre, formando un precipitado de color rojo. El reactivo de Fehling se fundamenta principalmente, en su reacción, la oxidación de cobre, el poder reductor de los azúcares, sea este en monosacáridos, polisacáridos, aldehídos, y en ciertas cetonas. Reactivo de Fehling

Precipitado de color rojo (Azúcar reductor).

METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTOS ● MATERIALES: 16 tubos de ensayos. Pipetas graduadas de 1, 5 y 10 mL.

Un vaso precipitado. Una gradilla para tubos de ensayo. ● REACTIVOS: Alfa-naftol al 10% Ácido clorhídrico concentrado Ácido sulfúrico concentrado Reactivo de Fehling A Reactivo de Fehling B Reactivo de Tollens Reactivo de Seliwanoff Reactivo de Bial Lugol Soluciones acuosas al 1% de: almidón, glicógeno, sacarosa, maltosa, glucosa, galactosa, fructosa, ribosa, arabinosa. Solución de glucosa al 10%. Solución de sacarosa al 10%. Solución fructosa al 10% Solución de sacarosa al 10% en ácido clorhídrico 0.5M ● PROCEDIMIENTOS ● ENSAYO DE MOLISCH: Soluciones patrón de carbohidratos: ARABINOSA, GLUCOSA, SACAROSA Se rotularon tres tubos de ensayo con el nombre de las soluciones patrones de carbohidratos y se procedió a realizar los procedimientos correspondientes: En un tubo de ensayo se agregó 2.0 mL de la solución del carbohidrato (arabinosa) y se añadió 0.2 mL de α- naftol al 10%, mezclamos bien y luego adicionamos CUIDADOSAMENTE POR LAS PAREDES DEL TUBO, 1 mL de ácido sulfúrico concentrado. Posteriormente se realizó lo mismo con las demás soluciones patrones de carbohidratos. ● ENSAYO DE LUGOL: Soluciones patrón de carbohidratos: ALMIDÓN. Se agregó en un tubo de ensayo 2.0 mL de la solución del carbohidrato (almidón) y se adicionaron 0.2 mL de Lugol y mezclamos. ● ENSAYO DE FEHLING A Y B Se rotularon tres tubos de ensayo con el nombre de las soluciones patrones de carbohidratos correspondientes: GLUCOSA, FRUCTOSA Y LACTOSA

En un tubo de ensayo se agregó 1 mL de la solución del carbohidrato (glucosa) y se le añadieron dos gotas del reactivo de Fehling A y dos fotos de Fehling B, agitamos y se llevó a calentamiento a través de un baño maría y observamos. ● ENSAYO DE TOLLENS Se añadió en un tubo la solución del carbohidrato correspondiente, luego se agregó 2 ml HCL concentrado y 0,1 ml del reactivo de Tollens. Finalmente se lleva a calentamiento y el color puede aparecer hasta 5 minutos después de calentar. RESULTADOS: ● ENSAYO DE MOLISCH

1

La sacarosa, arabinosa, y glucosa que fueron los azúcares usados dieron un resultado positivo con el reactivo de Molisch, a pesar de que la glucosa y la arabinosa son monosacáridos y de que la sacarosa es un disacárido. La glucosa y la arabinosa presentan la formación de un anillo de color negro violeta en interface inmediatamente, lo que nos indica que corresponden a un carbohidrato (monosacárido). La sacarosa presentó en interface la formación de un anillo de color negro violeta después de un tiempo. Lo que nos indica que corresponde a un carbohidrato (disacárido). El almidón dio un resultado negativo con un color morado claro debido a que es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilopectina.

1 Captada por Saurith Luisa.

Soluciones patrones de carbohidratos

Resultado

Sacarosa

Positivo

Glucosa

Positivo

Arabinosa

Positivo

● ENSAYO DE LUGOL:

2

En el tubo que contiene almidón al agregar dos gotas de yodo (Lugol) nos dio una coloración azul negruzco esto se debe a que en esta reacción el yodo entra a la estructura helicoidal del almidón, es decir, que los átomos de yodo se introducen entre las espirales provocando la adsorción o fijación de yodo en las moléculas del almidón (amilosa).

● ENSAYO DE FEHLING A Y B

3

2 Captada por Saurith Luisa. 3 Captada por Saurith Luisa.

Soluciones patrones de carbohidratos

Resultado

Glucosa

Positivo

Fructosa

Positivo

Lactosa

Positivo

En base a las imágenes podemos deducir que: La glucosa, fructosa y lactosa presentan un precipitado de color anaranjado denominado óxido cuproso (Cu20) es decir que se trata de azúcares reductores. ● ENSAYO DE TOLLENS

ANÁLISIS

Solución

Características

Resultado

Sacarosa

Se mantiene la coloración azul.

Positivo

Fructosa

Coloración rojiza.

Positivo

DE

RESULTADOS: ● ENSAYO DE MOLISH: La reacción de Molisch es un método cualitativo la cual se utiliza para poder observar la presencia de carbohidratos en una muestra desconocida y a su vez poder determinar si en la muestra se forma de manera inmediata el precipitado con el óxido cúprico (Cu2O) tendríamos un monosacárido y si se tarda un tiempo más prolongado en formar el precipitado se trataría de un disacárido. En las muestras de sacarosa precipita de forma más lenta con el óxido cuproso (Cu2O) la cual nos indica que estamos en presencia de un disacárido, después con la adición de una cierta cantidad de ácido sulfúrico (H 2SO4) en un tiempo prolongado se dio la formación de anillo negro-violeta en la interface, la cual nos indica la presencia de un carbohidrato. Por acción del ácido sulfúrico concentrado todos los carbohidratos se deshidratan y forman compuestos furfúricos (hidroximetilfurfural) que reaccionan positivamente con el reactivo de Molisch (α- naftol). En las muestras de los azúcares de la Glucosa y Arabinosa, nos da una reacción positiva, debido a que las muestras de los azúcares están en forma deshidratada, y al reaccionar con el ácido sulfúrico (H2SO4) se dio la formación del anillo negro violeta en la interface de manera inmediata la cual nos indica la presencia de un carbohidrato (monosacáridos).

● ENSAYO DE LUGOL: La reacción del almidón con el yodo, no es una verdadera reacción química sino una reacción física que a su vez se forma un compuesto de inclusión que altera las propiedades físicas de esta molécula, indicándonos una coloración azul negro. Este complejo que se forma es sensible a la temperatura, ya que, si se calienta el tubo, el color desaparece esto se debe a que en las espiras del almidón se produce una modificación y el yodo se libera. Cuando el tubo está en una temperatura baja las espiras se reorganizan y se vuelve a ver el color azul negro y al unirse dentro de estas cadenas provoca un efecto de color de los enlaces en el rango del espectro de la luz de tonos naranjas, que reflejados a nuestros ojos lo percibimos como color azul - negro, este resultado también se debe a la formación de cadenas de poli yoduro a partir de la reacción del almidón con el yodo presente en la solución de un reactivo llamado Lugol. Por ello ésta prueba es utilizada como un indicador del grado de madurez de los frutos; el fruto contiene elevadas cantidades de almidón cuando está inmaduro las mismas que pueden ser detectadas a través de la tinción haciendo uso de la prueba de almidón en donde se observan unas grandes zonas de color azul del fruto teñido, en cambio cuando el fruto es maduro no se tiñe la prueba debido a que el almidón que contiene se ha transformado en azúcar. ● ENSAYO DE FEHLING Esta prueba se utiliza para el reconocimiento de azúcares reductores. El poder reductor que pueden presentar los azúcares proviene de su grupo carbonilo, que puede ser oxidado a grupo carboxilo con agentes oxidantes suaves. Si el grupo carbonilo se encuentra combinado no puede presentar este poder reductor. ● ENSAYO DE TOLLENS El ensayo con el reactivo de Tollens es una reacción de oxidación, en la cual se identifica a las aldosas, ya que las cetosas no reaccionan. En la reacción el reactivo de Tollens se oxida totalmente, y genera el espejo de plata, ya que el ion de plata se reduce a plata elemental. Sin embargo, la fructosa si reduce el reactivo de Tollens, esto se debe a que la fructosa se isomería fácilmente en una mezcla de aldosas (glucosa y manosa) en una disolución básica por una serie de desplazamiento tautomericos ceto-enol. CONCLUSIÓN Se logró obtener los resultados esperados, cumpliendo con los objetivos propuestos en un inicio de la práctica de laboratorio. Se determinó la diferencia entre un monosacárido de un disacárido y así mismo con polisacáridos, realizando cada uno

de los procedimientos indicados con sus respectivos reactivos, observando de esta manera los diferentes precipitados y tonalidades que se hicieron visibles al momento de la realización con cada uno de los procesos abordados. ANEXOS ● Fórmulas estructurales en proyección de FISHER y de HAWORTH de la glucosa, galactosa, fructosa, ribosa.

● Fórmula estructural en proyección de HAWORTH de la sacarosa.

● Breve descripción de los polisacáridos: almidón y glicógeno. El almidón es un polisacárido de reserva en vegetales. Se trata de un polímero de glucosa, formado por dos tipos de moléculas: amilosa (30%), molécula lineal, que se encuentra enrollada en forma de hélice, y amilopectina (70%), molécula ramificada. Y el glucógeno es un polisacárido de reserva en animales, que se encuentra en el hígado (10%) y músculos (2%). ● Funciones e importancia biológica de los carbohidratos. La importancia biológica que yace en el consumo de los carbohidratos, se engloba principalmente en que es la mayor y principal recarga de energía que puedes proporcionarle a tu organismo.

A parte de que le proporciona a tu cuerpo internamente una serie de diversos beneficios, depende del tipo de carbohidrato del cual se esté hablando, sin embargo, generalizando los carbohidratos aportan a nivel de moléculas ya que forma nucleótidos, a nivel celular y a nivel de los tejidos del cuerpo. ● Fundamentos de polarimetría que debe incluir: diferenciación entre luz monocromática y luz polarizada. Funcionamiento y partes del polarímetro. La polarimetría, es una técnica que se basa en la medición de la rotación óptica producida sobre un haz de luz polarizada al pasar por una sustancia ópticamente activa. La actividad óptica rotatoria de una sustancia, tiene su origen en la asimetría estructural de las moléculas. Ahora bien, para entender la diferencia entre la luz monocromática y la luz polarizada, es necesario entrar en contexto con sus significados. La luz monocromática es aquella que está formada por componentes de un solo color. Es decir, que tiene una sola longitud de onda, correspondiente a ese color. Esto quiere decir que, para producir radiación monocromática, se generan los electrones por medio del calentamiento de un filamento y luego los aceleramos en un campo electromagnético, los electrones de alta energía chocan contra un ánodo con suficiente velocidad para penetrar las capas electrónicas externas del material del ánodo. Por otro lado, la luz polarizada es una luz natural formada, de acuerdo con la teoría ondulatoria, por ondas electromagnéticas transversales cuyo factor de campo eléctrico en todas las direcciones es perpendicular a la dirección de propagación. Sin embargo, cuando un haz de luz pasa por un polarizador se eliminan todos aquellos componentes cuyas vibraciones no se producen en una determinada superficie o plano de polarización. Cuando esto ocurre se dice que la luz está polarizada. Si además solo se polariza una longitud de onda determinada, se obtiene luz monocromática polarizada linealmente, que se emplea para realizar las medidas polarimétricas. Por concerniente, la luz polarizada o blanca está formada por muchos componentes, mientras que, la luz monocromática solo es constituida por componentes de un solo color. ● FUNDAMENTOS Y PARTES DEL POLARÍMETRO. El polarímetro permite medir la concentración de soluciones de sustancias ópticamente activas, esto es de sustancias que producen rotación del plano de oscilación de la luz que la atraviesa. Los componentes básicos del polarímetro son: ● ● ● ● ●

Una fuente de radiación monocromática Un prisma que actúa de polarizador de la radiación utilizada Un tubo para la muestra Un prisma analizador Un detector (que puede ser el ojo o un detector fotoeléctrico)

● EXTRACCIÓN Y REFINAMIENTO DEL AZÚCAR DE CAÑA (SACAROSA). ● Entrada o transporte de la caña de azúcares ● Molienda: La caña es sometida a un proceso de preparación que consiste en romper las celdas de los tallos. Luego unas cintas transportadoras la conducen a los molinos, donde se realiza el proceso de extracción de la sacarosa. ● Clarificación: El jugo proveniente de los molinos, pasa al tanque, donde se rebaja su grado de acidez. Allí se guarda. El jugo alcalinizado se bombea a los calentadores, donde se eleva su temperatura hasta un nivel cercano al punto de ebullición ● Evaporación: Luego el jugo clarificado pasa a los evaporadores, que funcionan al vacío para facilitar la ebullición a menor temperatura. En este paso se le extrae el 75 % del contenido de agua al jugo, para obtener el producto o meladura. ● Cristalización ● Separación o centrifugación ● Refinado: Mediante la refinación, se eliminan los colorantes o materias inorgánicas que el licor pueda contener. ● Secado: El azúcar refinado se lava con condensadores de vapor, se seca con aire caliente, se clasifica según el tamaño del cristal y se almacena en silos para su posterior envasado. ● Aplicaciones industriales de la celulosa La utilizamos en la fabricación de explosivos el más común es la pólvora para armas, también la utilizamos en sedas, en barnices, en aislamientos térmicos y acústicos; esto es el producto derivado de cuando trituramos papel y lo reciclamos. También lo encontramos en pequeñas cantidades en productos como el rayón, películas fotográficas, celofanes, explosivos, etc. BIBLIOGRAFÍA Wikipedia,

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