CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS CARBOHIDRATOS

1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS CARBOHIDRATOS MONO Y DISACÁRIDOS SOLUBILIDAD: MUY SOLUBLES EN AGUA MENOS SOLUBLES EN ETANOL ALGO SOLUBLES EN ETANOL CON AGUA CALIENTE INSOLUBLES EN SOLVENTES ORGÁNICOS (EXCEPTO PIRIDINA)

2. IMPORTANCIA DE LA SOLUBILIDAD DE LOS CARBOHIDRATOS • INFLUYE EN LA HABILIDAD PARA REALIZAR DETERMINACIONES DE DENSIDAD. • EXISTE RELACIÓN ENTRE SU DENSIDAD Y SU CONCENTRACIÓN

3. ÍNDICE DE REFRACCIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS • MUY ÚTIL PARA DETERMINAR SU CONCENTRACIÓN. • EXACTO SÓLO PARA SOLUCIONES DE PURA SACAROSA. • AMPLIAMENTE USADO PARA APROXIMAR VALORES PARA OTRAS SOLUCIONES AZUCARADAS.

4. ROTACIÓN ÓPTICA DE LOS CARBOHIDRATOS • FACILITA AL MÉTODO PARA MEDIR LA CONCENTRACIÓN DEL AZÚCAR EN SOLUCIÓN. • MÉTODO BASADO EN MEDICIONES POLARIMÉTRICAS. • GENERALMENTE UTILIZADO CON SACAROSA Y ALMIDÓN.

5. PROPIEDADES REDUCTORAS DEL GRUPO CETO O ALDEHÍDO • EL GRUPO CETO O ALDEHÍDO REDUCIRÁN SOLUCIONES ALKALINAS DE SALES METÁLICAS AL METAL ÓXIDO O LIBRE. • LA REACCIÓN ENTRE EL AZÚCAR Y EL SULFATO CÚPRICO NO ES ESTEQUIOMÉTRICA Y PROPORCIONA ÓXIDO CUPROSO MUY DEPENDIENTE DE LAS CONDICIONES DE LA REACCIÓN.

6. REACCIONES DE CONDENSACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS • MONOSACÁRIDOS + ÁCIDO FUERTE + CALOR → SUBSTANCIAS QUE SE CONDENSAN CON REACTIVOS (E.G. FENOL) PARA PROPORCIONAR COMPLEJOS COLOREADOS. • PÉRDIDA DE AGUA Y FORMACIÓN DE DERIVATIVOS DEL FURFURAL. (SE DEBE CONTROLAR LA FUERZA DEL ÁCIDO, EL TIEMPO Y LA VELOCIDAD DE CALENTAMIENTO)

7. REACCIONES DE SUSTITUCIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS • FORMACIÓN DE ÉTER (E.G. METIL ÉTERES) • ESTERIFICACIÓN (E.G. ACDETATOS DE ALDITOL) • IMPORTANTES EN LA PREPARACIÓN DE DERIVADOS VOLÁTILES PARA LA CROMATOGRAFÍA GAS-LÍQUIDO.

8. PROPIEDADES DE LOS POLISACÁRIDOS • SOLUBILIDAD.- VARÍA ENORMEMENTE • DEXTRINAS (ALMIDONES DE VARIAS COMPOSICIONES PARCIALMENTE HIDROLIZADOS) • AMILOPECTINA Y GLUCÓGENO.- SE DISPERSAN PARCIALMENTE EN AGUA CALIENTE.

9. SOLUBILIDAD DE LOS POLISACÁRIDOS • SUBSTANCIAS PÉCTICAS.- SOLUBLES EN AGUA CALIENTE A MENOS QUE CONSTITUYAN UN COMPLEJO CON Ca. • GOMAS, MUCÍLAGOS, ARABINOXILANOS, ß-GLUCANOS.- SOLUBLES EN AGUA

10. SOLUBILIDAD DE LOS POLISACÁRIDOS • CELULOSA, ALGUNOS MANANOS Y XILANOS, HEMICELULOSA.- INSOLUBLES EN AGUA. • EN GENERAL LOS POLISACÁRIDOS SON INSOLUBLES EN ALCOHOLES ACUOSOS CON FUERZAS POR ARRIBA DE 75 A 80% (v/v).

11. FORMACIÓN DE COMPLEJOS DE LOS POLISACÁRIDOS • EL ALMIDÓN FORMA UN COMPLEJO INSOLUBLE CON EL YODO EN SOLUCIÓN DE NaCl/KI. • LOS POLISACÁRIDOS SULFATADOS DE LAS ALGAS DE TIPO CARRAGENO FORMAN COMPLEJOS CON LOS COMPUESTOS CUATERNARIOS DE AMONIO

12. HIDRÓLISIS DE LOS POLISACÁRIDOS • LA MAYORÍA DE LOS POLISACÁRIDOS SON SUJETOS A LA HIDRÓLISIS EN PRESENCIA DE ÁCIDOS DILUIDOS. • LA MAYORÍA DE LOS COMPONENTES DE LA HIDRÓLISIS SON ESTABLES EN LOS ÁCIDOS DILUIDOS (EXCEPTO LA FRUCTOSA Y TAL VEZ LA ARABINOSA)

13. SOLUBILIDAD DE LOS POLISACÁRIDOS • LA CELULOSA ES MUY ESTABLE A LA HIDRÓLISIS ÁCIDA (SE NECESITAN 72% (p/p) DE H2SO4 PARA DEGRADARLA) • LOS RESIDUOS DE ÁCIDO URÓNICO DE UN POLISACÁRIDO CONFIEREN ESTABILIDAD EN EL ENLACE GLUCOSÍDICO ADYACENTE.

14. SOLUBILIDAD DE LOS POLISACÁRIDOS • LA MAYORÍA DE LOS RESIDUOS DE ÁCIDO URÓNICO SE LIBERAN EN COMBINACIÓN CON OTRO RESIDUO, PRODUCIENDO UN DISACÁRIDO EXTREMADAMENTE RESISTENTE A LA HIDRÓLISIS ÁCIDA.

15. DETERMINACIÓN DEAZÚCARES LIBRES • PREPARACIÓN DE LA MUESTRA • CUANDO LOS AZÚCARES ESTÁN EN SOLUCIÓN • GASES DISUELTOS.- REMUÉVANSE DE LOS PRODUCTOS CARBONATADOS O FERMENTADOS MEDIANTE VACÍO

16. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA • PIGMENTOS.- PUEDEN INTERFERIR CON LAS REACCIONES. EXISTEN MUCHAS MANERAS DE ELIMINARLOS (E.G. CARBÓN O SALES DE PLOMO) • ACETATO DE PLOMO BÁSICO.- INTERFERIRÁ CON LOS MÉTODOS POLARIMÉTRICOS.

17. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA • ACETATO DE PLOMO NEUTRO.- FORMA PREFERENTE DE USO. SE UTILIZA COMO UNA SOLUCIÓN ACUOSA SATURADA. SE ELIMINA EL EXCESO AÑADIENDO YA SEA OXALATO DE SODIO O POTASIO.

18. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA • DESPROTEINIZACIÓN LAS PROTEÍNAS INTERFIEREN CON LAS DETERMINACIONES REDUCTORAS Y COLORIMÉTRICAS. EL USO DE TCA (ÁCIDO TRICLOROACÉTICO) ES DEMASIADO FUERTE PARA DESPROTEINIZAR SI LA MUESTRA EN SOLUCIÓN CONTIENE DISACÁRIDOS O FRUCTOSA.

19. DESPROTEINIZACIÓN DE LAMUESTRA • MÉTODOS ACEPTABLES: • AÑÁDASE ETANOL O ACETONA AL 70% (v/v). LA MAYORÍA DE LAS PROTEÍNAS COAGULARÁN Y SE PODRÁN FILTRAR O CENTRIFUGAR.

20. DESPROTEINIZACIÓN DE LAMUESTRA b) PRECIPITACIÓN CON METALES PESADOS BAJO CONDICIONES ALKALINAS. EJEMPLO: LA SOLUCIÓN CARREZ PRECIPITA PROTEÍNAS, ABSORBE ALGUNOS COLORES, Y ROMPE EMULSIONES.

21. PROCEDIMIENTO • SE AÑADE A LA MUESTRA LÍQUIDA SOLUCIÓN CARREZ I (HEXACIANOFERRATO DE POTASIO, K4[Fe(CN)6]·3H2O), • SE AÑADE A LA MUESTRA SOLUCIÓN CARREZ II (SULFATO DE ZINC (ZnSO4·7 H2O), Y SOLUCIÓN DE NaOH. • SE ENFRÍA, SE DILUYE A UN VOLUMEN DETERMINADO Y SE FILTRA.

22. PREPARACIÓN DE LA MUESTRAINCLUYENDO LA EXTRACCIÓN DE AZÚCAR • SE PUEDE REALIZAR MEDIANTE UN EXTRACTOR SOXHLET • SE AÑADE LA MUESTRA AL ETANOL AL 80% (v/v, CONCENTRACIÓN FINAL) HIRVIENDO. LOS POLISACÁRIDOS SON INSOLUBLES Y EL CALOR INACTIVA A LAS ENZIMAS.

23. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA INCLUYENDO LA EXTRACCIÓN DE AZÚCAR • PUEDE AÑADIRSE CARBONATO DE CALCIO PARA NEUTRALIZAR LOS ÁCIDOS DEL ALIMENTO, YA QUE ÉSTOS PUEDEN OCASIONAR LA HIDRÓLISIS DE LOS POLISACÁRIDOS. • TAMBIÉN SE DEBE USAR EXTRACTANTE DE ALCOHOL EN BUFFER PARA EVITAR LA HIDRÓLISIS ÁCIDA

24. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA INCLUYENDO LA EXTRACCIÓN DE AZÚCAR • EN CASO DE QUE SE NECESITE ELIMINAR EL ETANOL DEL EXTRACTO PREVIO AL ANÁLISIS SE PUEDE REALIZAR ESTE PASO MEDIANTE VACÍO. TAMBIÉN SE PUEDE REALIZAR CALENTANDO LEVEMENTE EN BAÑO MARÍA BAJO CAMPANA DE EXTRACCIÓN O MEDIANTE UN ROTAVAPOR.

25. MÉTODOS DE ANÁLISIS DECARBOHIDRATOS • MÉTODOS QUÍMICOS • MÉTODO FLUORIMÉTRICO • MÉTODOS ENZIMÁTICOS • CROMATOGRAFÍA DE GASES • CROMATOGRAFÍA LÍQUIDA • MÉTODOS FÍSICOS

26. MÉTODOS QUÍMICOS • REACCIONES DEL H2SO4 Y CARBOHIDRATOS • ÁCIDO FENOL SULFÚRICO • FUNDAMENTO.- PROVIENE DE LOS PRODUCTOS DE REACCIÓN Y DEGRADACIÓN DEL ÁCIDO Y EL AZÚCAR.

27. ÁCIDO FENOL SULFÚRICO • EL AZÚCAR SE TORNA PRINCIPALMENTE HIDROXIMETILFURFURAL (HMF) O FURFURAL (F) LOS CUALES SON REALMENTE DETERMINADOS LEYENDO LA ABSORBANCIA A 490nm H2SO4 CONC. FENOL + CARBOHIDRATO → AMARILLO – NARANJA CALOR

28. ÁCIDO FENOL SULFÚRICO H+ H+ • POLISACÁRIDOS → MONOSACÁRIDOS → F + HMF ∆ ∆

29. VENTAJAS DEL MÉTODO • ES SENCILLO • ES RÁPIDO • SENSIBLE A MUY BAJOS NIVELES DE AZÚCAR (E.G. 5μg) • ESPECÍFICO PARA CARBOHIDRATOS. • NO EXISTE INTERFERENCIA CON PROTEÍNAS

30. VENTAJAS DEL MÉTODO • A MENUDO NO ES NECESARIA LA CLARIFICACIÓN DE LA MUESTRA • LOS REACTIVOS SON BARATOS Y ESTABLES • COLOR ESTABLE • RESULTADOS REPRODUCIBLES • RESULTADOS CONFIABLES

31. DESVENTAJAS DEL MÉTODO • LOS CARBOHIDRATOS QUE NO PROPORCIONAN HMF Y F EN LA DESCOMPOSICIÓN ÁCIDA RESULTAN EN UNA AMPLIA GAMA DE COLORES. POR TANTO EL MÉTODO NO MIDE TODOS LOS CARBOHIDRATOS

32. DESVENTAJAS DEL MÉTODO • MIDE LA MAYORÍA DE LOS CARBOHIDRATOS PERO LA INTENSIDAD DEL COLOR VARÍA AMPLIAMENTE ENTRE LOS CARBOHIDRATOS, POR LO QUE SE DEBE SELECCIONAR UNO DE ELLOS COMO REFERENCIA

33. DESVENTAJAS DEL MÉTODO • LA PROPORCIÓN DE H2SO4 ES MUY IMPORTANTE YA QUE SE ADICIONA H2SO4 COMO FUENTE DE CALOR A LA MUESTRA ACUOSA. • SE DEBE EVITAR LA CONTAMINACIÓN PROVENIENTE DEL PAPEL FILTRO O POLVO DE CELULOSA

34. ANTRONA – ÁCIDO SULFÚRICO(9,10 DIHIDRO-9-OXOANTRACENO) • FUNDAMENTO EL MÉTODO ES BÁSICAMENTE IGUAL AL DEL FENOL PERO EL COLOR QUE SE OBTIENE ES AZÚL – VERDE Y SE LEE A UNA ABSORBANCIA DE 620nm. • TIENE LAS MISMAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS QUE EL MÉTODO ANTERIOR.

35. DETERMINACIONES DE AZÚCARES REDUCTORES AZÚCAR + ÁLKALI → FRAGMENTOS DE AZÚCAR REDUCTOR + Cu(OH)2 ← COMPLEJO DE COBRE DE TARTRATO Y CITRATO ↓ ∆ OH H2O + Cu2O ---- CuOH ---- Cu+ + MEZCLA DE ÁCIDOS DE AZÚCAR

36. SOLUCIÓN DE FEHLING • FUNDAMENTO DOS SOLUCIONES : • SOLUCIÓN A: SULFATO DE COBRE CRISTALINO • SOLUCIÓN B: TARTRATO DE SODIO Y POTASIO (O CITRATO DE SODIO) + HIDRÓXIDO DE SODIO (O HIDRÓXIDO DE POTASIO O CARBONATO DE SODIO)

37. SOLUCIÓN DE FEHLING • FUNDAMENTO EL CITRATO O TARTRATO EVITA LA PRECIPITACIÓN DEL HIDRÓXIDO CÚPRICO EL ÁLKALI ENOLIZA A LOS AZÚCARES Y PROVOCA SU ROMPIMIENTO EN FRAGMENTOS REACTIVOS QUE PUEDEN OXIDARSE INMEDIATAMENTE: Cu++ (CÚPRICO) ES REDUCIDO A Cu+ (EL IÓN CUPROSO)

38. SOLUCIÓN DE FEHLING • FUNDAMENTO A MEDIDA QUE LOS IONES Cu++ SE REDUCEN POR LOS FRAGMENTOS DE AZÚCAR, LOS IONES Cu+ SE COMBINAN CON LOS IONES HIDROXILO PARA FORMAR HIDRÓXIDO DE COBRE (DE COLOR AMARILLO, Cu+).

39. SOLUCIÓN DE FEHLING • FUNDAMENTO EL CuOH REDUCIDO PIERDE H2O EN PRESENCIA DE CALOR PARA DAR COMO RESULTADO ÓXIDO CUPROSO INSOLUBLE (Cu2O)

40. SOLUCIÓN DE FEHLING • FUNDAMENTO LA DETERMINACIÓN DEL COBRE REDUCIDO SE PUEDE LLEVAR A CABO POR GRAVIMETRÍA, VOLUMETRÍA, O POR MÉTODOS ELECTROLÍTICOS. EL PESO DEL Cu2O SÓLO ES APLICABLE A MUESTRAS RELATIVAMENTE PURAS.

41. DESVENTAJAS DEL MÉTODODE FEHLING • LA REDUCCIÓN DEL COBRE Y LA OXIDACIÓN DE LOS AZÚCARES NO ES ESTQUIOMÉTRICA . • LA PRODUCCIÓN DE ÓXIDO CUPROSO VARÍA, DEPENDIENDO DEL REACTIVO ÁLKALI, LA VELOCIDAD Y TIEMPO DE CALENTAMIENTO Y LA CONCENTRACIÓN DE AZÚCARES EN LA MUESTRA

42. DESVENTAJAS DEL MÉTODODE FEHLING • LOS AZÚCARES DIFIEREN EN SU HABILIDAD PARA REDUCIR LA SOLUCIÓN CÚPRICA, POR TANTO, LA TITULACIÓN (O PESO O ABSORBANCIA) DEBEN SER CONVERTIDOS EN (mg DE COBRE) Y POSTERIORMENTE SE RECURRIRÁ A TABLAS PARA DETERMINAR LA CONCENTRACIÓN DE AZÚCAR PRESENTE EN LA MUESTRA

43. MÉTODO DE MUNSON WALKER • FUNDAMENTO NaOH + Cu++ + AZÚCAR REDUCTOR → CU+ + AZÚCAR ∆ (Cu2O) OXIDADO LA DETERMINACIÓN DEL Cu2O PUEDE SER GRAVIMÉTRICA, PERO ES GENERALMENTE MEJOR TITULAR EL ÓXIDO CUPROSO. ESTO SE PUEDE REALIZAR MEDIANTE UNO DE LOS SIGUIENTES MÉTODOS (SE LLEVAN MUCHO TIEMPO):

44. TITULACIÓN DEL PERMANGANATO DE POTASIO • EL Cu2O REACCIONA CON EL IÓN FÉRRICO (Cu+++) EL CUAL ES REDUCIDO AL IÓN FERROSO (Cu++). POSTERIORMENTE EL IÓN FERROSO ES TITULADO (+2 →+3) CON PERMANGANATO (+3, ROSA → +2, INCOLORO) 1) Cu2O + Fe2(SO4)3 → 2FeSO4 + CuSO4 + CuO

45. TITULACIÓN DEL PERMANGANATO DE POTASIO 2) 10 FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4→ 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

46. TITULACIÓN DEL TIOSULFATO DE SODIO • SE OXIDA EL Cu+ A Cu++ CON ÁCIDO NÍTRICO. POSTERIORMENTE SE HIERVE LA MUESTRA PARA ELIMINAR EL EXCESO DE HNO3 HNO3 Cu2O → Cu(NO3)2 ∆

47. TITULACIÓN DEL TIOSULFATO DE SODIO • SE AÑADE UNA CANTIDAD CONOCIDA DE SOLUCIÓN DE KI 2I- + 2Cu++→ 2Cu+ + I2

48. TITULACIÓN DEL TIOSULFATO DE SODIO • SE TITULA EL I2 LIBERADO CON UNA SOLUCIÓN ESTÁNDAR DE TIOSULFATO DE SODIO (Na2S2O3) S2O3-2 I2 + I-→ I3- → S4O6-2 + 3 I- (TRIIODURO) SE USA ALMIDÓN COMO INDICADOR: AZÚL → INCOLORO

49. DESVENTAJAS DEL MÉTODO • NO SE PUEDE DISTINGUIR ENTRE LOS DIFERENTES AZÚCARES REDUCTORES. • SE REQUIEREN MUESTRAS RELATIVAMENTE GRANDES (100 A 200mg DE GLUCOSA POR DETERMINACIÓN.

50. MÉTODO SOMOGY I-NELSON • AZÚCAR REDUCTOR + Cu++→ Cu+ + AZÚCAR REDUCTOR