Práctica No 1 Hidrólisis de carbohidratos PDF

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Practica de laboratorio, hidrolisis de carbohidratos, bioquimica I...

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD: CIENCIAS CARRERA: QUÍMICA LABORATORIO DE BIOQUÍMICA I PARALELO: A PRÁCTICA No.1 TEMA: HIDRÓLISIS DE CARBOHIDRATOS Dra. M. Sc. Mayra J. Espinoza M 1. DATOS GENERALES: NOMBRES: Camino Camila González Myriam Toaquiza Valeria

CODIGOS: 302 200 424

GRUPOS No. 1 FECHA DE REALIZACIÓN: 2020-05-27

FECHA DE ENTREGA: 2020-06-04

2. OBJETIVOS: General: Realizar la hidrólisis de carbohidratos (almidón y sacarosa) para su posterior identificación mediante reacciones con oxidantes metálicos y de coloración, de la prueba de Fehling y yodo respectivamente, partiendo de una solución de almidón al 2% y de sacarosa al 50% en diferentes condiciones de temperatura y pH. Específicos:  Identificar, mediante la prueba de Lugol, si existe o no la presencia de polisacáridos (almidón) en una solución de almidón puro y almidón hidrolizado.  Realizar una prueba de Fehling a los productos hidrolizados del almidón en un medio ácido, básico y neutro.  Determinar si la sacarosa por medio de la prueba de Fehling es un azúcar reductor o no.

3. MARCO TEÓRICO CARBOHIDRATOS Los carbohidratos constituyen la mayor parte de la materia orgánica de la Tierra y tienen varias funciones en los seres vivos. Sirven como almacén de energía, combustible e intermediarios metabólicos[ CITATION Alf13 \l 12298 ], también tienen funciones estructurales, energéticas, de sostén y protección[ CITATION Aid18 \l 12298 ]. Los carbohidratos son moléculas orgánicas compuestas por átomos de hidrógeno (H), carbono (C) y oxígeno (O), su fórmula general es (CH 2O)n. Son derivados aldehído o cetona de alcoholes poli hídricos o el resultado de procesos de hidrólisis. [ CITATION Ram19 \l 12298 ] Clasificación de los Carbohidratos. Se clasifican según la posición del grupo carbonilo, según el número de átomos de carbono y según la cantidad de unidades sacáridos (monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos) [ CITATION Ped15 \l 12298 ]

Ilustración 1: Clasificación de los Carbohidratos. https://www.tutareaescolar.com/clasificacion_de_los_carbohidratos.html

Obtenido

de

Según la posición del grupo carbonilo: - Aldosas: Si tiene un grupo aldehído (-CHO), localizado siempre en el C1 - Cetosas Si presenta un grupo cetosa (-CO), localizado siempre en el C2 Según la cantidad de unidades de sacáridos: - Monosacáridos o azúcares simples: Son azúcares que no pueden hidrolizarse en carbohidratos más simples. De los monosacáridos dependen otros carbohidratos como los disacáridos y polisacáridos. - Disacáridos: Es la condensación de dos unidades de monosacáridos. Estos carbohidratos son solubles en agua - Oligosacáridos: Son el producto de condensación de 3 a 10 unidades de monosacáridos. Este tipo de carbohidrato es inestable, si se unen a proteínas forman la glicoproteína. - Polisacáridos: Son el producto de la condensación de más de 10 unidades de monosacáridos.

EJEMPLO DE CARBOHIDRATO: DISACÁRIDO Y POLISACÁRIDO  SACAROSA (disacárido) Es un disacárido formado por la unión de un grupo hidroxilo (OH) del carbono anomérico de un monosacárido y un grupo hidroxilo de otro monosacárido, es decir, la sacarosa está formado por los monosacáridos: glucosa y fructosa. La glucosa está en forma piranósica y la fructosa adopta la estructura de cinco miembros de tipo furanosa.

Ilustración 2: Sacarosa y su fórmula química. El OH en posición alfa del carbono de la glucosa se une al OH en posición alfa del carbono 2 de la fructosa; es una unión 1,2 alfa beta. El nombre químico es beta-D fructofuranósido de alfa-D-glucopiranósido. Obtenido de https://www.res

La sacarosa es un azúcar no reductor ya que no presenta un grupo carbonilo libre. Sin embargo, si la sacarosa se hidroliza libera dos moléculas de monosacárido (glucosa y fructosa) y cada una de ellas si es un azúcar reductor.[ CITATION Alf13 \l 12298 ]  ALMIDÓN (polisacárido) Constituye la sustancia de reserva de carbohidratos en las plantas, abunda en raíces, frutos y tubérculos. El almidón es un polisacárido, está formado químicamente por unidades de glucosa combinadas entre sí por uniones glucosídicas. (Macias, y otros, 2018) La unidad estructural de disacárido, repetida periódicamente, es la maltosa, la cual da origen a dos tipos de moléculas, la amilosa y la amilopectina. La amilosa forma entre 10 y 20% del almidón; es un polímero lineal de 300 a 350 unidades de glucosa con uniones α-D-(1→4). La amilopectina, más abundante, es un polímero ramificado de la glucosa y, aparte de las uniones α-D-(1→4) entre las moléculas sucesivas de glucosa, muestra otro tipo de unión, a nivel de la ramificación, en posición α-D-(1→6)[ CITATION Alf13 \l 12298 ] La hidrólisis del almidón origina unidades de glucosa.

Ilustración 3: Esquema de la ramificación de un polímero de glucosa. Se incluyen dos cadenas de glucosa en unión alfa 1-4, y la flecha de la figura señala la unión alfa 1-6, lo que permite precisamente la ramificación del polímero. Obtenido de https://www.researchgate

MÉTODOS PARA IDENTIFICAR CARBOHIDRATOS Los carbohidratos se analizan por el método de hidrólisis, el cual consiste en la descomposición de polisacáridos a sus formas más pequeñas. Cuando la hidrólisis ya no es posible se habla de un monosacárido o azúcar simple. Existen varios métodos de hidrólisis como la hidrólisis ácida e hidrólisis por conversión automática. Hay varios reactivos utilizados para reconocer un azúcar reductor, como el reactivo de Benedict, el reactivo de Fehling. Y pruebas de Lugol para detectar la presencia de polisacáridos[ CITATION Ale20 \l 12298 ]. Estas pruebas son de carácter cualitativo ya que las reacciones de reconocimiento de carbohidratos son coloreadas.  PRUEBA DE FEHLING Sirve para la determinación de monosacáridos reductores. El licor de Fehling consiste en 2 soluciones acuosas: - Fehling A: Sulfato cúprico cristalizado - Fehling B: Sal de Seignette (tartrato mixto de potasio y sodio) Se fundamenta en el poder reductor del grupo carbonilo de un aldehído. Este se oxida a un ácido carboxílico y reduce la sal de cobre (II) en un medio alcalino a oxido de cobre (I), que forma un precipitado color rojo Un aspecto importante de esta reacción es que la forma aldehído puede detectarse fácilmente, aunque exista en muy pequeña cantidad. Si un azúcar reduce el licor de Fehling a óxido de cobre (I) rojo, se dice que es un azúcar reductor y la prueba de Fehling es positiva. [ CITATION Mar14 \l 12298 ]

Ilustración 4: Semirreacciones en la prueba de Fehling. Obtenido de diapositivas de profesora Mayra Espinoza 2020

Ilustración 5: Reacción de Fehling y las pruebas positivas. Obtenido https://es.slideshare.net/sunanowafer/informe-prctica-1-indentificacin-de-carbohidratos

de

 PRUEBA DE LUGOL La reacción de Lugol es un método que se usa para identificar polisacáridos. El almidón en contacto con el reactivo de Lugol (disolución de yodo y yoduro potásico) toma un color azul-violeta característico. La coloración por el Lugol se debe a que el yodo se introduce en las espiras de la molécula de almidón, por tanto, no es una verdadera reacción química ya que se forma un compuesto de inclusión que modifica las propiedades físicas de la molécula. Este complejo yodo-almidón[ CITATION Ped15 \l 12298 ]

Ilustración 6 Complejo de yodo-almidón. Obtenido de https://es.slideshare.net/josedario13/carbohidratos-almidon

4. MATERIALES Y REACTIVOS MATERIALES:

REACTIVOS:

- Gradilla - Tubos de ensayo (5) - Vaso de precipitación de 500 mL - Reverbero - Pipetas de Pasteur - Pinza para tubos

- Reactivo de Fehling A y B - Ácido clorhídrico al 10% - Hidróxido de sodio - Solución de sacarosa al 50% - Solución de almidón al 2% - Reactivo de Lugol

5. PROCEDIMIENTO 

HIDRÓLISIS DEL ALMIDÓN

Se coloca en un tubo de ensayo 3 mL de solución de almidón, se añade 1 mL de la solución de HCl y hierva en baño María cuidadosamente. 

PRUEBA DE LUGOL Con una pipeta se remueve unas gotas de la solución de almidón y por otro lado gotas de solución hidrolizada de almidón y se mezcla por separado con una gota de la solución de Lugol en una caja Petri y se observa los resultados. El cambio de coloración del reactivo de Lugol indica prueba positiva.



PRUEBA DE FEHLING Se utilizarán tres tubos: 1) En el primero se coloca 1 mL. de la solución de almidón más 0,5 mL. de Fehling A y más 0,5 mL. de Fehling B. 2) En el segundo tubo se coloca 1 mL. de solución hidrolizada de almidón más la solución de ácido, más 0,5 mL. de Fehling A y más 0,5 mL. de Fehling B 3) En el tercer tubo se coloca 1 mL. de solución hidrolizada de almidón más la solución de hidróxido de sodio, más 0,5 mL. de Fehling A y más 0,5 mL. de Fehling B Agitamos los tubos y los llevamos a baño María y observamos los resultados. La formación de un precipitado de color amarillo o anaranjado rojo, indica que la reacción es positiva.



HIDRÓLISIS DE LA SACAROSA Se utilizarán tres tubos: 1) En el primer tubo se coloca 1 mL. de solución de sacarosa más 5 mL. agua destilada. 2) En el segundo tubo se coloca 1 mL. de solución de sacarosa más 0,5 mL. de solución de ácido. 3) En el tercer tubo se coloca 1 mL. de solución de sacarosa más 0,5 mL. solución de hidróxido de sodio. Agitamos los tubos y los llevamos a baño María por cinco minutos y luego adicionamos en cada tubo 0,5 mL de Fehling A más 0,5 mL de Fehling B. Agitamos nuevamente y los llevamos a baño María y observamos los resultados. La formación de un precipitado de color amarillo o anaranjado rojo, indica que la reacción es positiva.

5.1. ESQUEMA DE LA PRÁCTICA HIDRÓLISIS DEL ALMIDÓN

Ilustración 7: Procedimiento para la hidrólisis del almidón

PRUEBA DE LUGOL

Ilustración 8: Procedimiento para la prueba de Lugol en el almidón

PRUEBA DE FEHLING

Ilustración 9: Procedimiento para la prueba de Fehling en almidón

PRUEBA DE SACAROSA

Ilustración 10: Procedimiento para la prueba de Fehling para la sacarosa

6. REACCIONES 

Prueba de Lugol en el almidón: En realidad, no es una reacción, es la formación de un complejo porque el yodo se introduce en las espiras del almidón.

Ilustración 11: Formación del complejo yodoalmidón Realizado por Camino, Gonzáles y Toaquiza

 Hidrólisis del almidón

Ilustración 12: Reacción de la hidrólisis del almidón

 Hidrólisis de la sacarosa

Ilustración 13: Reacción de la hidrólisis de la sacarosa

7. GRÁFICOS DE LA PRÁCTICA:

Ilustración 11: Gráfico de las observaciones de la práctica. Realizado por: Camino, González, Toaquiza

8. RESULTADOS:

MUESTRA Almidón Almidón hidrolizado

REACTIVO FEHLING

PRUEBA LUGOL

Almidón hidrolizado +HCl Almidón hidrolizado +NaOH Sacarosa + agua destilada Sacarosa + HCl Sacarosa + NaOH Tabla 1: Resultados de las pruebas de Lugol y Fehling del almidón y sacarosa .

9. OBSERVACIONES:  La solución de almidón es de color transparente y tras su hidrólisis y al someterle a baño maría no cambia su coloración transparente.  El reactivo de Lugol es de color amarillento, y al estar en contacto con la solución de almidón, se torna de color azul dando positivo a la prueba.  El reactivo de Lugol no cambia su coloración al estar en contacto con los productos de la hidrólisis del almidón.  Los reactivos de Fehling A y Fehling B, al estar en contacto con el almidón y ser calentado, conserva su coloración azul.  Los reactivos de Fehling A y Fehling B, al estar en contacto con el almidón hidrolizado y en medio ácido (y ser calentada) conserva su coloración azul un poco menos intensa que con el almidón.  Los reactivos de Fehling A y Fehling B, al estar en contacto con el almidón hidrolizado y en medio básico (y ser calentada) produce un precipitado de color rojizo en el fondo del tubo de ensayo.  Los reactivos de Fehling A y Fehling B, al estar en contacto con la solución de sacarosa en agua (y ser calentada) no produce cambios en su coloración azul  Los reactivos de Fehling A y Fehling B, al estar en contacto con la solución de sacarosa en medio ácido (y ser calentada) toma una coloración anaranjada  Los reactivos de Fehling A y Fehling B, al estar en contacto con la solución de sacarosa en medio básica (y ser calentada) toma una coloración azul más o menos intensa. 10. DISCUSIÓN DE RESULTADOS:  La hidrólisis ácida del almidón por acción del HCl y a temperatura elevada, produce un rompimiento total de los enlaces glucosídicos que mantienen unidos a los monómeros del almidón y formando así glucosa, maltosa e isomaltosa. (8) (9)  Mediante la prueba de Lugol se identificó que el almidón que fue hidrolizado por HCl dio negativo a la prueba y no presentó ningún cambio de coloración, debido a la presencia de monosacáridos. Sin embargo, en la muestra de solo almidón la prueba de Lugol permitió el cambio de coloración confirmando que el almidón es un polisacárido. El color azul se debe a la formación del complejo yodo-almidón y se debe a

la absorción de luz visible por las cadenas de I6 alojadas en el interior de la espiral. (10)  De acuerdo con la experimentación realizada en los 3 tubos de ensayo, la prueba de Fehling dio negativo tanto para el almidón puro e hidrolizado, porque se sabe que este no es un azúcar reductor. Sin embargo, al someter la muestra a un pH alcalino mediante el hidróxido de sodio en el tercer tubo de ensayo, se notó la presencia de una coloración rojiza; ya que la prueba de Fehling se fundamenta en el poder reductor del grupo carboxilo del aldehído que pasa a ácido reduciendo la sal cúprica de cobre (II), en medio alcalino, a óxido de cobre (I). De manera que se forma un precipitado de color rojo. (11)  En la experiencia con la sacarosa se sabe que es un disacárido que no posee carbonos anoméricos libres por lo que carece de poder reductor y la prueba de Fehling es negativa. (11). Sin embargo, al añadir HCl y someterle en baño maría, la sacarosa se hidroliza. Es decir, incorpora una molécula de agua y se descompone en monosacáridos que lo forman glucosa y fructosa que sí son reductores dando la prueba positiva y presentando un precipitado anaranjado 11. CONCLUSIONES  Se realizó una identificación cualitativa de carbohidratos (sacarosa al 50% y almidón al 2%) mediante el método de hidrólisis usando reactivos de Fehling y la prueba de Lugol para identificar azúcares reductores y polisacáridos respectivamente. La identificación fue cualitativa ya que las reacciones de reconocimiento fueron coloreadas.  Se identificó mediante la prueba de yodo que el almidón es un polisacárido (prueba positiva) y que el almidón hidrolizado no es un polisacárido (prueba negativa), ya que la hidrólisis descompone al polisacárido de almidón en sus unidades de glucosa.  Se realizó una prueba de Fehling al almidón y al almidón hidrolizado en medio ácido y básico. La prueba de Fehling en almidón fue negativa porque el almidón es un polisacárido y esta prueba sirve para identificar monosacáridos o azucares reductores. La prueba de Fehling del almidón hidrolizado en HCl fue negativa debido a que esta prueba no funciona en medio acido para azucares reductores. La prueba de Fehling del almidón hidrolizado en NaOH fue positiva (coloración rojiza) porque el NaOH reguló el pH  Se determinó por medio de la prueba de Fehling que la sacarosa es un azúcar no reductor, tras realizar las pruebas en agua, HCl y NaOH. Se demostró esto al hidrolizar la sacarosa, proceso en el cual se liberaron las moléculas de fructosa y glucosa, las cuales si son azúcares reductores y por ello la prueba de Fehling fue positiva (color naranja) en HCl 12. RECOMENDACIONES

 Tomar las medidas de seguridad necesarias durante la preparación de cada reactivo utilizado en la práctica y evitar cualquier accidente durante el proceso de baño maría controlando la temperatura adecuada para que se dé la hidrólisis del almidón.  Durante la prueba de Fehling es necesario agitar muy bien los tubos de ensayo antes de someterlo en el proceso de baño maría, para evitar cualquier error durante el análisis cualitativo.  Controlar la cantidad adecuada de reactivo de Fehling A y B, que deben ser las mismas, para que se dé el cambio correcto de coloración. De igual manera en la prueba de Lugol se debe controlar la concentración de este, para evitar cualquier intervención en los resultados. 13. CUESTIONARIO: 1. Describir la sacarosa

Ilustración 14: Sacarosa: α-D-glucopiranosil

Es uno de los oligosacáridos más sencillos y de mayor importancia biológica, formada por α D – glucosa y α D – fructosa; su nombre químico alfa-D-glucopiranosil(1->2)-beta-D-fructofuranósido, llamada comúnmente como azúcar de mesa, azúcar de caña o de remolacha, puesto que se encuentra en la caña de azúcar en proporción de un 5%, en la remolacha, en el maíz, zanahoria, patata; la miel también es un fluido que contiene gran cantidad de sacarosa parcialmente hidrolizada. Es muy soluble en agua, no tiene grupo aldehído ni cetónico, por lo tanto, no posee propiedades reductoras, es decir, la sacarosa no posee átomos de carbono anoméricos libres, ya que los dos monosacáridos se unen por estos y por tanto no posee mutarrotación y no es un azúcar reductor, por lo tanto, no tiene poder reductor sobre el licor de Fehling.(12)(11) Se hidroliza fácilmente con los ácidos dando D – Glucosa y D – Fructosa con rotación óptica negativa denominada inversión y la mezcla de estos dos monosacáridos se denomina azúcar invertido, como se observa en la figura 1. (11) 2. Describa a él almidón El término almidón alude a un carbohidrato que funciona como reserva de energía en la mayoría de los vegetales. Se trata de un polisacárido: un hidrato de carbono que se compone de una cadena extensa de monosacáridos. En este caso, está formado por amilopectina y amilasa.[ CITATION Jul17 \l 12298 ] En la amilosa las unidades de D-glucosa se presentan como anillos de piranos unidos en -1,4

Ilustración 15: (a) Enrollamiento helicoidal de la amilosa; (b) Estructura química de la amilopectina

Ilustración 16: Estructura química del almidón y sus enlaces

3. Fundamento de la prueba de Fehling. El

reactivo Fehling utiliza para detección sustancias reductoras,

Ilustraciòn 17: Reactivo de Fehling

de se la de

particularmente azúcares reductores. Se basa en el poder reductor del grupo carbonilo de un aldehído que pasa a ácido reduciendo la sal cúprica de cobre (II), en medio alcalino, a óxido de cobre (I). Éste forma un precipitado de color rojo. Un aspecto importante de esta reacción es que la forma aldehído puede detectarse fácilmente, aunque exista en muy pequeña cantidad. Si un azúcar reduce el licor de Fehling a óxido de cobre (I) rojo, se dice que es un azúcar reductor. (13) El reactivo de Fehling es una disolución descubierta por el químico alemán Hermann Von Fehling. El licor de Fehling consiste en dos soluciones acuosas: Sulfato de cobre cristalizado, 35 g y agua destilad hasta 1.000 mL, y sal de Seignette o Tartrato mixto de potasio y sodio 150 g, solución de hidróxido de sodio al 40 %, 3 g y agua hasta 1.000 mL. Esta reacción se produce en medio alcalino fuerte. Por lo que algunos compuestos no reductores como la fructosa que contiene un grupo cetona, puede enolizarse a la forma aldehído dando lugar a un falso positivo. Al reaccionar con monosacáridos se torna verdoso, y si lo hace con disacáridos toma el color del ladrillo. Por ebullición se decolora el reactivo. Un cc. de reactividad corresponde a 0’005 gr. de glucosa. Sensibilidad 1:500. 4. Fundamento de la prueba de Lugol El reactivo de Lugol o “disolución yodurada de yodo” se forma a partir de la molécula de yodo, I2, que está formada de dos átomos de yodo unidos con enlace covalente y, como consecuencia de su carácter apolar, el yodo es prácticamente insoluble en agua, después de añadir agua sobre el yodo y comprobar q...