تخفيضات السكر: طرق التحديد والأهمية - مادة الاحياء - 2025

و السكريات المختزلة هي الجزيئات الحيوية التي تعمل بوصفها الحد من وكلاء. أي يمكنهم التبرع بالإلكترونات لجزيء آخر يتفاعلون معه. بمعنى آخر ، السكر المختزل عبارة عن كربوهيدرات تحتوي على مجموعة كربونيل (C = O) في هيكلها.

تتكون مجموعة الكربونيل هذه من ذرة كربون مرتبطة بذرة أكسجين من خلال رابطة مزدوجة. يمكن العثور على هذه المجموعة في مواقع مختلفة في جزيئات السكر ، مما يؤدي إلى مجموعات وظيفية أخرى مثل الألدهيدات والكيتونات.

تم العثور على الألدهيدات والكيتونات في جزيئات السكريات البسيطة أو السكريات الأحادية. يتم تصنيف السكريات المذكورة إلى كيتوز إذا كانت تحتوي على مجموعة كربونيل داخل الجزيء (كيتون) ، أو ألدوزيات إذا كانت تحتوي عليها في الوضع النهائي (ألدهيد).

الألدهيدات هي مجموعات وظيفية يمكنها تنفيذ تفاعلات اختزال الأكسدة ، والتي تتضمن حركة الإلكترونات بين الجزيئات. تحدث الأكسدة عندما يفقد الجزيء إلكترونًا واحدًا أو أكثر ، ويحدث الاختزال عندما يكتسب الجزيء إلكترونًا واحدًا أو أكثر.

من بين أنواع الكربوهيدرات الموجودة ، تعمل السكريات الأحادية على تقليل السكريات. على سبيل المثال ، يعمل الجلوكوز والجلاكتوز والفركتوز كعوامل اختزال.

في بعض الحالات ، تكون السكريات الأحادية جزءًا من جزيئات أكبر مثل السكريات والسكريات. لهذا السبب ، فإن بعض السكاريد - مثل المالتوز - تتصرف أيضًا كسكريات مخفضة.

طرق تحديد السكريات المختزلة

اختبار بنديكت

لتحديد وجود السكريات المختزلة في العينة ، يتم إذابتها في الماء المغلي. بعد ذلك ، أضف كمية صغيرة من كاشف بنديكت وانتظر حتى يصل المحلول إلى درجة حرارة الغرفة. في غضون 10 دقائق ، يجب أن يبدأ المحلول في تغيير اللون.

إذا تغير اللون إلى اللون الأزرق ، فلا توجد سكريات مختزلة ، خاصة الجلوكوز. في حالة وجود كمية كبيرة من الجلوكوز في العينة المراد اختبارها ، فسيتطور تغير اللون إلى الأخضر والأصفر والبرتقالي والأحمر وأخيراً البني.

كاشف بنديكت عبارة عن خليط من عدة مركبات: يشتمل على كربونات الصوديوم اللامائية وسيترات الصوديوم وخماسي الهيدرات كبريتات النحاس (II). بمجرد إضافتها إلى المحلول مع العينة ، ستبدأ تفاعلات الأكسدة المحتملة.

إذا كان هناك سكريات مختزلة ، فإنها ستقلل من كبريتات النحاس (اللون الأزرق) في محلول بنديكت إلى كبريتيد النحاس (لون ضارب إلى الحمرة) ، والذي يشبه الراسب وهو المسؤول عن تغير اللون.

لا يمكن للسكريات غير المختزلة القيام بذلك. يوفر هذا الاختبار الخاص فقط فهمًا نوعيًا لوجود السكريات المختزلة ؛ أي أنه يشير إلى ما إذا كانت هناك سكريات مخفضة في العينة أم لا.

كاشف فيلينج

على غرار اختبار Benedict ، يتطلب اختبار Fehling أن تذوب العينة تمامًا في محلول ؛ يتم ذلك في وجود الحرارة للتأكد من أنه يذوب تمامًا. بعد ذلك ، يضاف محلول Fehling مع التقليب المستمر.

في حالة وجود السكريات المختزلة ، يجب أن يبدأ المحلول في تغيير اللون كأكسيد أو بأشكال راسب حمراء. في حالة عدم وجود سكريات مختزلة ، سيظل المحلول أزرق أو أخضر. تم تحضير حل Fehling أيضًا من حلين آخرين (A و B).

يحتوي المحلول A على كبريتات النحاس (II) بينتاهيدراتي المذابة في الماء ، ويحتوي المحلول B على طرطرات الصوديوم والبوتاسيوم رباعي هيدرات (ملح روشيل) وهيدروكسيد الصوديوم في الماء. يتم خلط الحلين في أجزاء متساوية لعمل حل الاختبار النهائي.

يستخدم هذا الاختبار لتحديد السكريات الأحادية ، وتحديدًا الجرعات والكيتوزيات. يتم اكتشافها عندما يتأكسد الألدهيد إلى حمض ويشكل أكسيد النحاس.

عند التلامس مع مجموعة الألدهيد ، يتم تقليله إلى أيون نحاسي ، والذي يشكل الراسب الأحمر ويشير إلى وجود السكريات المختزلة. إذا لم تكن هناك سكريات مختزلة في العينة ، فسيظل المحلول أزرق ، مما يشير إلى نتيجة سلبية لهذا الاختبار.

كاشف تولنس

اختبار Tollens ، المعروف أيضًا باسم اختبار المرآة الفضية ، هو اختبار معمل نوعي يستخدم للتمييز بين الألدهيد والكيتون. إنه يستغل حقيقة أن الألدهيدات تتأكسد بسهولة ، في حين أن الكيتونات ليست كذلك.

يستخدم اختبار Tollens خليطًا يُعرف باسم كاشف Tollens ، وهو محلول أساسي يحتوي على أيونات الفضة المنسقة مع الأمونيا.

هذا الكاشف غير متوفر تجاريًا نظرًا لقصر مدة صلاحيته ، لذلك يجب تحضيره في المختبر عند استخدامه.

يتضمن تحضير الكاشف خطوتين:

الخطوة 1

يتم خلط نترات الفضة المائية مع هيدروكسيد الصوديوم المائي.

الخطوة 2

تضاف الأمونيا المائية بالتنقيط حتى يذوب أكسيد الفضة المترسب تمامًا.

يعمل كاشف Tollens على أكسدة الألدهيدات الموجودة في السكريات المختزلة المقابلة. يتضمن نفس التفاعل اختزال أيونات الفضة من كاشف تولنس ، مما يحولها إلى الفضة المعدنية. إذا تم إجراء الاختبار في أنبوب اختبار نظيف ، تتشكل راسب فضية.

وبالتالي ، يتم تحديد النتيجة الإيجابية باستخدام كاشف Tollens من خلال مراقبة "مرآة فضية" داخل أنبوب الاختبار ؛ هذا التأثير المرآة هو سمة من سمات هذا التفاعل.

أهمية

يعد تحديد وجود السكريات المختزلة في عينات مختلفة أمرًا مهمًا في العديد من النواحي بما في ذلك الطب وفن الطهي.

أهمية في الطب

تم استخدام اختبار تقليل السكريات لسنوات لتشخيص مرضى السكري. يمكن القيام بذلك لأن هذا المرض يتميز بزيادة في مستويات السكر في الدم ، والتي يمكن من خلالها تحديد هذه المستويات من خلال طرق الأكسدة هذه.

من خلال قياس كمية العامل المؤكسد الذي ينقصه الجلوكوز ، يمكن تحديد تركيز الجلوكوز في عينات الدم أو البول.

يتيح ذلك للمريض أن يتم إرشاد المريض بشأن الكمية المناسبة من الأنسولين للحقن لإعادة مستويات الجلوكوز في الدم إلى المعدل الطبيعي.

رد فعل مايار

يتضمن تفاعل Maillard مجموعة من التفاعلات المعقدة التي تحدث عند طهي بعض الأطعمة. مع زيادة درجة حرارة الطعام ، تتفاعل مجموعات الكاربونيل من السكريات المختزلة مع المجموعات الأمينية للأحماض الأمينية.

ينتج عن تفاعل الطهي هذا العديد من المنتجات ، وعلى الرغم من أن العديد منها مفيد للصحة ، إلا أن البعض الآخر سامة وحتى مسببة للسرطان. لهذا السبب من المهم معرفة كيمياء السكريات المختزلة التي يتضمنها النظام الغذائي العادي.

عند طهي الأطعمة الغنية بالنشا - مثل البطاطس - في درجات حرارة عالية جدًا (أعلى من 120 درجة مئوية) ، يحدث تفاعل ميلارد.

يحدث هذا التفاعل بين حمض الأسباراجين الأميني والسكريات المختزلة ، مما يؤدي إلى إنتاج جزيئات الأكريلاميد ، وهي مادة سامة للأعصاب ومسرطن محتمل.

جودة الطعام

يمكن مراقبة جودة بعض الأطعمة باستخدام طرق الكشف عن تقليل السكر. على سبيل المثال: في الخمور والعصائر وقصب السكر ، يتم تحديد مستوى تقليل السكريات كمؤشر على جودة المنتج.

لتحديد تقليل السكريات في الطعام ، عادةً ما يستخدم كاشف Fehling مع الميثيلين الأزرق كمؤشر لخفض الأكسيد. يُعرف هذا التعديل عادةً باسم طريقة لين-آينون.

الفرق بين السكريات المختزلة والسكريات غير المختزلة

الفرق بين السكريات المختصرة وغير المختزلة هو في تركيبها الجزيئي. الكربوهيدرات التي تقللها الجزيئات الأخرى تفعل ذلك عن طريق التبرع بالإلكترونات من مجموعات الألدهيد أو الكيتون الحرة.

لذلك ، لا تحتوي السكريات غير المختزلة على ألدهيدات أو كيتونات حرة في بنيتها. وبالتالي ، فإنهم يعطون نتائج سلبية في اختبارات الكشف عن السكريات المختزلة ، مثل اختبارات Fehling أو Benedict.

تشمل السكريات المختزلة جميع السكريات الأحادية وبعض السكريات الثنائية ، بينما تشتمل السكريات غير المختزلة على بعض السكريات وجميع السكريات.

المراجع

1. بنديكت ، ر. (1907). كشف وتقدير تقليل السكر. مجلة الكيمياء البيولوجية ، 3 ، 101-117.
2. بيرج ، جيه ، تيموكزكو ، جيه ، جاتو ، ج.ستراير ، إل (2015). الكيمياء الحيوية (الطبعة الثامنة). دبليو فريمان وشركاه.
3. Chitvoranund، N.، Jiemsirilers، S.، & Kashima، DP (2013). آثار المعالجة السطحية على التصاق طبقة الفضة على طبقة زجاجية مصنعة بطلاء غير كهربائي. مجلة جمعية الخزف الأسترالية ، 49 (1) ، 62-69.
4. هيلدريث ، أ ، براون ، ج. (1942). تعديل طريقة لين-آينون لتقدير السكر. رابطة الصحفيين للكيميائيين التحليليين الرسميين 25 (3): 775-778.
5. جيانغ ، زد ، وانغ ، إل ، وو ، دبليو ، وانغ ، واي (2013). الأنشطة البيولوجية والخصائص الفيزيائية والكيميائية لمنتجات تفاعل ميلارد في أنظمة نموذج ببتيد الكازين والسكر البقري. كيمياء الأغذية ، 141 (4) ، 3837-3845.
6. نيلسون ، د. ، كوكس ، إم ولينينجر ، أ. (2013). مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية (^السادس). دبليو فريمان وشركاه.
7. Pedreschi ، F. ، Mariotti ، MS ، & Granby ، K. (2014). القضايا الحالية في مادة الأكريلاميد الغذائية: التكوين والتخفيف وتقييم المخاطر. مجلة علوم الأغذية والزراعة ، 94 (1) ، 9-20.
8. Rajakylä ، E. ، & Paloposki ، M. (1983). تحديد السكريات (والبيتين) في دبس السكر بواسطة كروماتوجرافيا سائلة عالية الأداء. مجلة الكروماتوغرافيا ، 282 ، 595-602.
9. المقاييس ، ف. (1915). القدر على خفض السكر. مجلة الكيمياء السيولوجية ، 23 ، 81-87.
10. Voet ، D. ، Voet ، J. & Pratt ، C. (2016). أساسيات الكيمياء الحيوية: الحياة على المستوى الجزيئي (الطبعة الخامسة). وايلي.