UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPRITO SANTOCENTRO UNIVERSITRIO NORTE DO ESPRITO SANTO

Relatrio n7: Reaes de Caracterizao de Carboidratos

Bianca M. CarlettoCtia P. BarcellosRyan Thairyk S.de JesusProf Carolina Fortes Rigos

So Mateus, 15 de Maio de 2015

1. RESUMO

O seguinte procedimento tem como assunto as reaes de caracterizao de carboidratos. Com o objetivo de observar qualitativamente a presena de carboidratos em solues, atravs de reaes qumicas especificas destas macromolculas, e reconhecer as diferenas moleculares entre mono, di, tri e polissacardeos. Todos os monossacardeos e alguns dissacardeos e polissacardeos possuem carbonos anomricos livres, dando a eles um carter redutor, estes so chamados de acares redutores e so capazes de reduzir ons metlicos. Identificados atravs dos testes de Benedict, de Fehling, e do espelho de prata. Realiza-se tambm a hidrlise cida do amido com observao da reduo do iodo, at se transformar na unidade mais simples, a glicose; e da sacarose, que ocorre no processo da inverso da rotao ptica da soluo inicial, por isso o processo de hidrlise da sacarose conhecido como inverso da sacarose. O produto final conhecido como acar invertido.

2. INTRODUO

Os carboidratos perfazem a mais abundante classe de biomolculas da face da Terra, sendo a sua oxidao o principal meio de abastecimento energtico da maioria das clulas no fotossintticas. Eles atuam tambm como elementos estruturais da parede celular e como sinalizadores no organismo1.Os carboidratos so poliidroxialdeidos ou poliidroxicetonas ou substncias que libera estes compostos por hidrolise. Muitos carboidratos no so todos, tem formulas empricas (CH2O)n; alguns tambm contm nitrognio fosforo e enxofre2.Os carboidratos so divididos em trs classes principais, de acordo com seu tamanho: monossacardeos, oligossacardeos e polissacardeos. Os monossacardeos, ou aucares simples, consistem de uma nica unidade de poliidroxialdedo ou cetona. O monossacardeo mais abundante na natureza o acar com seis atamos de carbono na molcula, a D-glicose, tambm chamada de dextrose. Os monossacardeos com mais de quatro carbonos tende a ter estruturas acclicas.Os oligossacardeos so compostos por cadeias curtas de unidades monossacardeos, ou resduos, unidos entre sim por ligaes caractersticas, chamadas ligaes glicosdicas. Os mais abundantes so os dissacardeos, formados por duas unidades de monossacardeos. A sacarose, o representante tpico desta classe. Ela composta de dois monossacardeos, D-glicose e D-Frutose.

Figura 1: ligao glicosdica. Fonte: texto os carboidratos-bioqumica dos alimentos.Os polissacardeos so polmeros que contm mais de 20 unidades de monossacardeos e podem ter cadeias contendo centenas ou milhares de unidades monossacardicas. Alguns, como a celulose, tm cadeiras lineares, enquanto outro, como glicognio, tem cadeias ramificadas. Glicognio e celulose consistem de unidades repetitivas de D-glicose, mas eles diferem entre si no tipo de ligao glicosdica e consequentemente tm propriedades e funes biolgicas diferentes.Os monossacardeos podem ser oxidados por agentes oxidantes relativamente suaves, tais como os ons frrico (Fe+3) ou cprico (Cu+2). O carbono do grupo carbonila oxidado a carboxila. A glicose e outros acares capazes de reduzir os ons frrico ou cprico so chamados de acares redutores. Esta propriedade base da reao de Fehling, um teste qualitativo para a presena de acares redutores. Um exemplo para seu uso detectarglicosenaurina, verificando-se assim uma possveldiabetes. tambm utilizado para determinar acares (Carboidratos) redutores; ao se reagir commonossacardeostorna-se esverdeada, reagindo-se comdissacardeostorna-se avermelhada.Outro teste laboratorial para identificao de acares redutores o Teste de Tollens, que utiliza o complexo inico prata amnia, Ag(NH3)2+, como agente oxidante. Um espelho de prata depositado na parede do tubo de ensaio se o acar redutor estiver presente, como resultado do on Ag + no complexo inico sendo reduzido a metal prata livre.Os polissacardeos de armazenamento mais importantes so o amido para clulas vegetais e o glicognio nas clulas animais. So altamente hidratada porque elas tem muitos grupos hidroxila expostos e capazes de forma ponte de hidrognio com a gua.O amido contem dois tipos de polmeros da glicose, a amilase e a amilopectina. A amilose consiste de cadeias longas, no ramificadas, de resduos de D-glisose conectados por ligaes ( 1 4), j a amilopectina altamente ramificada, pois a cada 24 ou 30 resduos com ligao ( 1 4) ocorre ligaes ( 1 6).A hidrlise do amido tem por base o fato de que a ligao glicdica estvelem condies alcalinas mas hidrolisada em condies cidas. Se o amido fortratado por cidos minerais ou enzimas especficas, o resultado um fracionamento do polmero com liberao de molculas menores. Esse processo chamado hidrlise e se for completa, dar origem apenas a glicose.

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL3.A Reaes caractersticas dos carboidratos oxidao/reduo:

Utilizou-se as seguintes solues de carboidratos para a realizao dos testes: frutose, glicose, sacarose e amido, todas a 1%.

A1. Teste de Benedict para acares redutoresNumerou-se 4 tubos de ensaio. A cada tubo adicionou-se 2,5 mL do reagente de Benedict e 1 mL da soluo do carboidrato, agitou-se. Colocaram-se os tubos de ensaio, ao mesmo tempo, em banho-maria (aproximadamente 100C). Observou-se o que ocorreu passados 5-6 minutos. Numerou-se outros 2 tubos de ensaio, ao primeiro adicionou-se 5 mL de sacarose e ao segundo 5 mL de amido, nos dois tubos adicionou-se 4-5 gotas de HCl 3 mol/L. Aqueceu-se as solues em banho-maria, sendo a primeira por 5 minutos e a segunda por 30 minutos. Realizou-se o teste de Benedict utilizando-se 1-2 mL das solues acidificadas (sacarose e amido) e comparou-se os resultados obtidos com as solues sem a adio de cido.

A2. Teste de Tollens (espelho de prata)Numerou-se 4 tubos de ensaio. Colocou-se 1 mL da soluo de Tollens em cada tubo de ensaio e adicionou-se 0,5 mL do carboidrato e agitou-se. Colocou-se os tubos em banho-maria (aproximadamente 70C) durante 5 minutos. Observou-se e anotou-se formao de um espelho de prata nos tubos.

A3. Teste de Fehling para acares redutores

Numerou-se 4 tubos de ensaio. Em cada um misturou-se 1 mL da soluo de Fehling A com 1 mL da soluo de Fehling B. Adicionou-se 0,5 mL da soluo de carboidrato e agitou-se. Em banho-maria aqueceu-se as solues at a fervura, durante 5 minutos. Observou-se os tubos de ensaio em que apareceram precipitados avermelhados.

3B. Reao de hidrlise do amido

Colocou-se em um erlenmeyer de 100 mL, cerca de 20 mL da soluo de amido a 1%. Na capela adicionou-se 1,0 mL de cido clordrico concentrado, agitou-se e transferiu-se 1,0 mL dessa mistura para um tubo de ensaio, nesta adicionou-se 1 gota de lugol e observou-se a cor. Colocou-se o erlenmeyer sobre a chapa metlica, e dentro dele adicionou-se pedras de ebulio, mantendo-se a ebulio branda. Ao incio da ebulio retirou-se cerca de 1 mL da amostra, a cada 4 minutos, utilizou-se cerca de 6 tubos de ensaio. Em cada tubo adicionou-se 1 gota de lugol. Ao ltimo tubo, adicionou-se base at o meio ficar bsico e realizou-se o teste de Benedict.

3C. Reao de hidrlise da sacarose (Inverso da sacarose)Em um polarmetro mediu-se a rotao tica da soluo de sacarose a 10 % (50 mL). Calculou-se a sua rotao especfica. Transferiu-se a soluo para um erlenmeyer e adicionou-se 20 gotas de cido clordrico concentrado, tampou-se a soluo e a aqueceu por cerca de 10 a 15 minutos. Esfriou-se e mediu-se a rotao tica novamente.

4. RESULTADOS E DISCUES4A. Reaes caractersticas dos carboidratos-oxidao/reduoA1 Teste de Benedict para acares redutores

Ao adicionar o reagente de Benedict nas solues de cada carboidrato, observou-se tonalidades azul em cada um deles, aps a aquecimento em banho-maria, O aparecimento de um precipitado de colorao vermelho-tijolo nos seguintes carboidratos: frutose e glicose (tubo 1 e 2), indicando que os ons Cu2+do reagente de Benedict foram reduzidos a Cu+, indicando presena de acar redutor. Reagem com o reagente de Benedict formando o xido de Cobre (Cu2O).CuSO4 Cu2+ + SO42-2 Cu2+ + Acar redutor Cu+Cu+ Cu2O (precipitado vermelho)

J que, os monossacardeos podem ser oxidados por agente oxidantes suaves como ons frricos (Fe+3) e cpricos (Cu+2). O grupo carbonila oxidado a cido carboxlico. Estes acares so chamados de acares redutores. Essa propriedade til na anlise de monossacardeos e dissacardeos1.Sendo que, alguns carboidratos possuem um grupamento - OH (hidroxila) livre no carbono 1 de suas molculas, enquanto outros no. Observa-se que os acares que apresentam a hidroxila livre no C-1 so bons agentes redutores. Por esse motivo a extremidade que contm o OH- passa a ser chamada extremidade redutora e o acar, de acar redutor. A capacidade que esses compostos apresentam de reduzir ons metlicos em solues alcalinas um bom mtodo de identificao desses compostos1. Tambm foi possvel observar, que aps o aquecimento os tubos 3 e 4 que eram a sacarose e o amido, eles no mudaram de colorao. A sacarose por ser um dissacardeo no possui o poder redutor da glicose. No contem tomos de carbono anomricos livres; os tomos de carbono anomricos de ambos os monossacardeos esto envolvidos na ligao glicosdica. A sacarose, portanto, um acar no redutor, estes chamados de glicosdeos. Figura 2: estrutura da sacarose, com ligao glicosdica entre D-glicose e D-sacarose. (Fonte: texto os carboidratos-Qumica de alimentos)8J o amido sendo um acar deveria apresentar uma colorao avermelhada. No entanto no h alterao da cor ao adicionar o reagente de Benedict porque o amido um homopolisacardeo no redutor, e enquanto no houver hidrlise no haver reao por isso a cor permanecer azul original a do reagente.

Figura 3: estrutura do amido. Fonte: texto os carboidratos-Qumica de alimentosAps a adio de HCL 3M na soluo de 5 ml de sacarose e 5 ml de amido 1%, deixando-o ambos respectivamente em banho maria por 5 minutos e por 30 minutos. Aps o aquecimento realizou-se o teste de Benedict utilizando-se 2 mL das solues acidificadas. Para a soluo de sacarose houve a formao do precipitado vermelho-tijolo e para a de amido no houve. Isso ocorre, pois, a concentrao do cido adicionado no suficiente para a quebra da estrutura do amido em molculas de glicose, mas suficiente para a quebra da estrutura da sacarose, em que forma a glicose e a frutose. A sacarose se hidrolisa facilmente em meio cido diludo com HCl, que age como catalisador. A facilidade de hidrolise se deve a estrutura plana do anel da furonose3.

Figura 1: Formao de precipitado vermelho de Cu2O

A2. Teste de Tollens (espelho de prata)

Aps a adicionar o reagente de tollens, que consiste em uma soluo amoniacal de nitrato de prata aos 4 tubos com carboidratos, e aquecer em banho de agua por 5 minutos, observou-se que as solues do tubo 1 e 2, que contem frutose e glicose respectivamente, houve formao de espelho de prata, e as solues 3 e 4 contendo sacarose e amido no houve nenhuma formao.O teste de tollens distingue a maioria dos aldedos e cetonas, os Aldedos so facilmente oxidados pelo on prata Ag+, em soluo bsica, fornecendo o sal do cido carboxlico e o metal prata precipitado. Por esse motivo, esse tambm conhecido como o teste do espelho de prata, pois se as paredes do tubo de ensaio estiverem devidamente limpas, a prata metlica aderir ao vidro formando um fino espelho de prata. As cetonas, porm, usualmente no reagem, logo no se observa a formao de nenhum precipitado de prata nas paredes do tubo de ensaio4.

O R C H + 2Ag(NH3)2OH 2Ag(s) + RCO2NH4 + 3NH3 + H2O Aldedo reagente precipitado sal de amnio de Tollens de prata do cido carboxlico O R C R + 2Ag(NH3)2OH no h reao cetona reagentes de Tollens

Nota-se que a glicose possui o grupo aldedo e a frutose possui grupo cetona, sendo assim o reagente de Tollens serve para diferenciar esses dois carboidratos, ocorrendo a formao do espelho de prata apenas com a glicose. Mas, no foi observada essa diferena no procedimento realizado, pois formou-se o espelho em ambas solues, Mas como mencionado na teoria, os acares que so cetonas, tambm podem ser acares redutores porque se isomerizam a aldoses. Devido a isso pode-se ter ocorrido a reao, na frutose que uma Cetose.

Figura 2: Texto Fazendo um espelho de prata. Fonte: Site do educador Brasil Escola)4

Figura 3: Formao de "espelho de prata" nas amostras de glicose e frutose

A3. Teste de Fehling para acares redutoresMisturou-se 1 ml da soluo de Fehling A e 1,0 mL da soluo de Fehling B em 4 tubos. A cada tubo adicionou-se 0,5 mL de cada soluo de carboidratos no seu respectivo tubo de ensaio e agitou-se. Aqueceu-se fervura em banho de gua durante 5 minutos e observou-se o aparecimento de precipitado avermelhado no fundo do tubo, nos tubos 1 e 2, da glicose e frutose respectivamente), como teste positivo para presena de acares redutores, que no caso da prtica a frutose, glicose.A reao de Fehling um teste qualitativo para a presena de aucares redutores. O reagente de Fehling fortemente alcalino contendo ons cpricos que formam um complexo on cprico-trtaro de sdio e potssio. Nestas condies, o grupo carbonila da glicose e oxidado a grupo carboxlico, o cobre reduzido por ao de acares redutores, formando-se o xido cuproso (precipitado avermelhado). A frutose e a glicose em soluo possuem carter redutor e em meio alcalino este carter se torna mais marcante, fazendo com que esses grupos redutores reduzam os ons cobre (II) ons cobre (I), com a formao de hidrxido cuproso, que por aquecimento, se converte em xido cuproso. Um composto insolvel de cor vermelha que se precipita5.

Figura 4: Formao de precipitado de cobre em aucar redutor

4B. Reao de hidrlise do amido Ao realizar-se os experimentos, observou-se os seguintes resultados apresentados no quadro

Hidrlise do amido

Tempo de aquecimentoColorao com o lugol

4 minutosAzul escuro

8 minutosRoxo escuro

12 minutosMarrom avermelhado escuro

16 minutosMarron avermelhado claro

20 minutosMarron avermelhado mais claro que o anterior

Observou-se que a medida que a soluo ficava mais tempo no aquecimento, as solues ficavam mais claras aps adio do lugol, porm as trs ltimas solues ficaram praticamente com a mesma colorao.O amido um homopolissacardeo no redutor constitudo essencialmente por resduos de glicose unidos por ligaes alfa 1-4 (amilase) e alfa 1-6 (amilopectina). A amilase forma um complexo azul com iodo, enquanto a amilopectina forma um complexo vermelho. O complexo apresenta colorao azul intensa, desenvolvida pela ocluso do iodo nas cadeias lineares da amilase. O cido clordrico e um catalisador inespecfico, que quebra qualquer tipo de ligao glicosdica6.Desta forma as ligaes de amido tratadas com cido quente ocorrem sucessivas hidrolises ate que suas molculas sejam convertidas totalmente a glicose. medida que a hidrlise progride, a reao com o iodo vai desaparecendo e o poder redutor do hidrolisado vai aumentando, ento a medida que vai ocorrendo essa hidrlise a reao com o iodo deixa de ocorrer e a colorao vai deixando de ser azul escura, pois todo o composto no redutor (amido, que reage com o iodo) esta sendo convertido em seu constituinte essencial, que um acar redutor (glicose, que no reage com o iodo)6. Para comprovaes da hidrolise acida do amido utiliza-se como prova a mudana de colorao da soluo durante o processo. Sendo utilizado como reagente a soluo de lugol, como identificador da atividade extracelular de amilases.Foi possvel observar tambm o teste de Benedict com a soluo do ultimo tubo, que se apresentou positiva para o teste de Benedict, pois ocorreu aparecimento de um precipitado vermelho, assim constatou-se que houve hidrlise suficiente para o surgimento de um acar redutor, no caso a maltose e ou a glicose.4C. Reao de hidrlise da sacarose (inverso da sacarose)Inicialmente mediu-se no polarmetro a soluo de sacarose, e obteve o valor de +10, mas aps o aquecimento em meio cido, ocorreu a hidrlise da sacarose, assim obteve-se o valor de -6. O acar denomina-se agora de invertido. A sacarose um acar dextrorrotatrio, ou seja, capaz de desviar a luz polarizada para a direita. Quando submetida ao de cidos diludos ou da enzimainvertase, a sacarose sofre hidrlise e libera a molcula de glicose e a de frutose que fazem parte da sua estrutura7. A glicose dextrorrotatria, e a frutose formada est na sua forma piranosdica (mais estvel) que altamente levorrotatria, com isso, a estrutura da frutose favorece a rotao para a esquerda, diz-se ento que o acar inverteu o ngulo. O termo "invertido" decorre de uma caracterstica fsica da sacarose ela inverte o plano da luz polarizada quando submetida anlise no aparelho polarmetro (aparelho ptico que permite identificar se uma substncia possui poder rotatrio e se dextrgira ou levgira)7.

C12H22O11(sacarose) + H2O (gua) = C6H12O6(glicose) + C6H12O6(frutose)

5. CONCLUSO

Na reao de Benedict os ons cpricos so reduzidos pela carbonila dos carboidratos a ons cuprosos, formando xido cuproso que tem cor vermelho tijolo. Deste modo, na anlise feita durante este procedimento observou a reduo do cobre apenas nas amostras de frutose e glicose, indicando o carter de acar redutor destes carboidratos, sendo comprovado esse carter novamente, atravs do teste de Fehling. A formao de um espelho metlico na parede dos tubos de ensaio durante o teste com reagente de Tollens, vai de encontro com o descrito na literatura, onde carboidratos do grupo dos poliidroxialdeidos, reagem com a prata oriunda do reagente de Tollens, sendo oxidados e a prata reduzida, formando um espelho de prata nas paredes dos tubos de ensaio onde contm carboidratos poliidroxialdeidos. Apesar do experimento prtico ter apresentado falhas em sua execuo, tendo em vista o erro na colorao com o reagente Lugol, foi possvel demonstrar que o amido pode ser hidrolisado e obtido como produto final da hidrlise a glicose. A medida que o amido hidrolisado, proporcionalmente a glicose produzida, fato este comprovado pela mudana na tonalidade observada, sendo que ao final da hidrolise observou-se apenas a cor do iodo na soluo. Por fim, o estudo da hidrolise da sacarose catalisada pela enzima invertase, proporcionou bons resultados ao ser observado no polarmetro a inverso do ngulo de polarizao da luz, devido a formao de frutose a partir da hidrlise da sacarose.

6. REFERENCIAS

1. Nelson, David L.; Cox, Michel M.; Prncipios de bioqumica de Lehninger. 5 edio, Porto Alegre: Artmed, 20112. REIS, Gleyson Tacido Gomes.Reagente Benedict.disponvel em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAABWUsAL/trabalho-benedict3.SARAN,Luciana Maria.Aula:Indentificao de aldedos e cetonas. Disponvel em: http://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/LUCIANAMARIASARAN/aula-02-de-laboratorio.pdf4. FOGAA, JENNIFER. Fazendo um espelho de prata. http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/fazendo-um-espelho-prata.htm5. NORONHA,Victor. Analise Qualitativa de carboidratos. Disponivel em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfe9MAF/relatorio-bioquimica-analise-qualitativa-carboidratos6.Remio,Jos Oscar.Bioquimica guia de aulas praticas disponvel em: https://books.google.com.br/books?id=9DTwnE1dOQC&pg=PA109&lpg=PA109&dq=hidrolise+acida+do+amido&source=bl&ots=TQHu6Yyaw&sig=aiNHoMD3rxEuMLJoj8SrboRFNS8&hl=en&sa=X&ei=WecfUeflJo2W8gSl4YGgAw#v=onepage&q=hidrolise%20acida%20do%20amido&f=false7. ALVES,Liria.Aucar Invertido.disponivel em: http://www.brasilescola.com/quimica/acucar-invertido.htm