Glúcidos II

Hidrólisis del almidón


Objetivo

Conocer las propiedades del almidón

Fundamento teórico

Almidón: Es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilopectina. Proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería.

El almidón está compuesto fundamentalmente por glucosa. Aunque puede contener una serie de constituyentes en cantidades mínimas, estos aparecen a niveles tan bajos, que es discutible si son oligoconstituyentes del almidón o contaminantes no eliminados completamente en el proceso de extracción.

Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina; contienen regiones cristalinas y no cristalinas en capas alternadas. Puesto que la cristalinidad es producida por el ordenamiento de las cadenas de amilopectina, los gránulos de almidón céreo, tienen parecido grado de cristalinidad que los almidones normales. La disposición radial y ordenada de las moléculas de almidón en un gránulo resulta evidente al observar la cruz de polarización (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarización cuando se colocan los polarizadores a 90° entre sí. El centro de la cruz corresponde con el hilum, el centro de crecimiento de gránulo.

                       

La prueba de yodo es una reacción química usada para determinar la presencia o alteración de almidón u otros polisacáridos una solución de yodo- diyodo 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 prueba de yodo se da como consecuencia de la formación de cadenas de poliyoduro a partir de la reacción entre el almidón y el yodo presente en el reactivo de Lugol.

Reacción del Lugol: 

Este método se usa para identificar polisacáridos. El almidón en contacto con unas gotas de Reactivo de Lugol (disolución de yodo y yoduro potásico) toma un color azul-violeta característico.

La coloración producida por el Lugol se debe a que el yodo se introduce entre las espiras de la molécula de almidón. 

La amilosa y la amilopectina son componentes del almidón pero la amilosa 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 amilopectina es de estructura ramificada, con 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. 

                                 

Reactivo de Fehling:

El reactivo de Fehling, también conocido como Licor de Fehling, es una disolución descubierta por el químico alemán Hermann von Fehling y que se utiliza como reactivo para la determinación de azúcares reductores.

Sirve para demostrar la presencia de glusosa, así como para detectar derivados de ésta tales como la sacarosa o la fructosa. El licor de Fehling consiste en dos soluciones acuosas:

•  Sulfato de cobre cristalizado, 35 g y agua destilad hasta 1.000 mL.
•  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.

Ambas se guardan separadas hasta el momento de su uso, para evitar la precipitación del hidróxido de cobre.

El ensayo con el licor de Fehling se fundamenta en el poder reductor del grupo carbonilo de los aldehídos. Éste se oxida a ácido y reduce la sal de cobre en medio alcalino a óxido de cobre, formando 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 rojo, se dice que es un azúcar reductor.

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 monosácaridos se torna verdoso, y si lo hace con disacáricos toma el color del ladrillo.


               

Materiales

• Soporte
• Mechero
• 2 vasos de bohemia
• 8 tubos de ensayo
• Cuenta gotas
• Almidón

Sustancias

• Lugol
• Fehling A y Fehling B 
• HNO3
• Agua

Procedimiento

1) Preparar engrudo de almidón

2) Colocar 3mL de engrudo en 8 tubos

3) Tubo 1 - Una gota de Lugol

   Tubo 2 - Fehling

4) Tubos 3 a 8: agregar a cada uno una gota de HNO3 y poner a calentar en baño de agua

5) Tubos de 3 a 7: Retirar, enfriar y agregar 1 gota de Lugol a intervalos de 5 minutos.

6) Tubo 8: Fehling (sólo si el tubo 7 dio negativo con Lugol)

Conclusiones

El almidón al ponerse en contacto con el Lugol presenta una coloración violeta, esto se debe a que cuando el Lugol reacciona con las dos estructuras que forman el almidón, con la amilosa proporciona un color azul y cuando reacciona la amilopectina con Lugol proporciona un color rojo y la combinación de estos dos colores nos proporciona el color violeta característico del almidón.

Glúcidos I

Monosacáridos y disacáridos

Objetivo 

Poner de manifiesto mediante experiencias, que se describiran de forma cualitativa,el diferente comportamiento quimico de aldehidos y cetonas frente a reactivos especificos, destacando reactividad del grupo carbonilo en ambos casos.

Fundamento teórico

Los monosacáridos o azúcares simples son los glucidos más sencillos, no se hidrolizan, es decir, no se descomponen en otros compuestos más simples. Poseen de tres a siete atomos de carbono y su formula empirica es (CH₂O)_n, donde n ≥ 3. Se nombran haciendo referencia al número de carbonos (3-7), y terminan con el sufijo -osa. El principal monosacárido es la glucosa, la principal fuente de energía de las celulas.

La cadena carbonada de los monosacáridos no está ramificada y todos los átomos de carbono menos uno contienen un grupo alcohol (-OH). El átomo de carbono restante tiene unido un grupo carbonilo (C=O). Si este grupo carbonilo está en el extremo de la cadena se trata de un grupo aldehído (-CHO) y el monosacárido recibe el nombre de aldosa. Si el carbono carbonílico está en cualquier otra posición, se trata de una cetona (-CO-) y el monosacárido recibe el nombre de cetosa.


Todos los monosacáridos son azúcares reductores, ya que al menos tienen un -OH hemiacetálico libre, por lo que dan positivo a la reacción conreactivo de Fehling, a la reacción con reactivo de Tollens, a la Reacción de Maillard y la Reacción de Benedict.

Disacáridos. Son un tipo de hidratos de carbono, formados por la unión de dos monosacáridos  iguales o distintos. Los disacáridos más comunes son la sacarosa, la lactosa y la maltosa etc.

Formación

Cuando el enlace glicosídico se forma entre dos monosacáridos, el holósido resultante recibe el nombre de disacárido. Esta unión puede tener lugar de dos formas distintas.

En el primer caso, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con un OH alcohólico de otro. Así, el segundo azúcar presenta libre su carbono anomérico, y por lo tanto seguirá teniendo propiedades reductoras, y podrá presentar el fenómeno de la mutarrotación. Los disacáridos así formados se llaman disacáridos reductores.

En el segundo caso, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con el carbono anomérico del otro monosacárido. Así se forma un disacárido no reductor, donde no queda ningún carbono anomérico libre y que tampoco podrá presentar mutarrotación. En este caso, el enlace no es, estrictamente hablando, acetálico.

Poder reductor de disacáridos y monosacáridos

Reactivo de Fehling:

El reactivo de Fehling, también conocido como Licor de Fehling, es una disolución descubierta por el químico alemán Hermann von Fehling y que se utiliza como reactivo para la determinación de azúcares reductores.

Sirve para demostrar la presencia de glusosa, así como para detectar derivados de ésta tales como la sacarosa o la fructosa. El licor de Fehling consiste en dos soluciones acuosas:

•  Sulfato de cobre cristalizado, 35 g y agua destilad hasta 1.000 mL.
•  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.

Ambas se guardan separadas hasta el momento de su uso, para evitar la precipitación del hidróxido de cobre.

El ensayo con el licor de Fehling se fundamenta en el poder reductor del grupo carbonilo de los aldehídos. Éste se oxida a ácido y reduce la sal de cobre en medio alcalino a óxido de cobre, formando 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 rojo, se dice que es un azúcar reductor.

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 monosácaridos se torna verdoso, y si lo hace con disacáricos toma el color del ladrillo.

              

Reacivo Tollens (incoloro, translucido): La muestra es reductora y si es reactivo su resultado va a ser espejo de plata

• El reactivo de Tollens es una disolución de oxido de plata en amoniaco acuoso, ademas de ser el agente oxidante, la reacción global describe la oxidación del aldehído y la reducción de oxido de plata a plata metálica.
• Considerando las condiciones de la reacción el aldehído reaccionara con el agua formando las dos cargas parciales, se desprotonará y finalmente reaccionará con el oxido de magnesio, trasladando los electrones por transferencia de Cannizarro (consiste en la dismutación de un aldehído sin hidrógeno en alfa, catalizado por una base), para la formación del ácido carboxílico y la plata metálica.
• La aparición de placa metálica se toma como criterio de un ensayo positivo, al realizar este ensayo no se comprueba la presencia de los productos orgánicos de la oxidación. La disolución de Fehling y el reactivo Benedict son ambos complejos cúpricos y un compuesto fácilmente oxidable reducirá el ion cúprico a cuproso, con formación de un precipitado de color rojo anaranjado de oxido cuproso.
• Ni el reactivo de Tollens, ni la disolución de Fehling, son reactivos específicos para los aldehídos, pues otros compuestos fácilmente oxidables darán también ensayo positivo, pero si la cuestión se reduce solamente a distinguir entre los aldehídos y cetonas sencillos, solamente los aldehídos darán ensayos positivos y no las cetonas. 

                           

En esta práctica trabajaremos con glucosa, fructosa, maltosa y sacarosa.

Glucosa:

La glucosa es un carbohidrato, y es el azúcar simple más importante en el metabolismo humano. La glucosa se llama un azúcar simple o un monosacárido, porque es una de las unidades más pequeñas que tiene las características de esta clase de hidratos de carbono. La glucosa también se llama a veces dextrosa. El jarabe de maíz es principalmente glucosa. La glucosa es una de las principales moléculas que sirven como fuentes de energía para las plantas y los animales.

Fructosa:

La fructosa es un hidrato de carbono, y es un azúcar simple que se encuentra en las frutas. A menudo se llama simplemente "azúcar de fruta". La fructosa se llama un azúcar simple o un monosacárido, porque es una de las unidades más pequeñas que tiene las características de esta clase de hidratos de carbono.

La fructosa también se encuentra en la miel. Se clasifica como el más dulce de todos los azúcares.

Maltosa:

La maltosa es un disacárido formado por dos glucosas unidas por un enlace glucosídico producido entre el oxígeno del primer carbón anomérico (proveniente de -OH) de una glucosa y el oxigeno perteneciente al cuarto carbón de la otra. Por ello este compuesto también se llama alfa glucopiranosil(1-4)alfa glucopiranosa. Al producirse dicha unión se desprende una molécula de agua y ambas glucosas quedan unidas mediante un oxígeno monocarbonílico que actúa como puente.

Sacarosa:

Es un cuerpo sólido cristalizado, cuyo color en estado puro es blanco, que pertenece al grupo químico de los hidratos de carbono. Se trata de una sustancia soluble en agua y que se caracteriza por su sabor muy dulce. Pertenece al grupo de los hidratos de carbono simples, de los disacáridos, más concretamente.

Materiales:

•  Tubo de ensayo
•  Mechero 

Sustancias:

• Fehling A y B
• Lugol (amoniaco y oxido de plata)
• Tollens 
• Glucosa
• Sacarosa
• Fructosa
• Maltosa

 
  

Procedimiento:

Procedimiento con Fehling

• 10 gotas de solución A mas 10 gotas de solución B

                                 

• Agitar
• Agregar 20 gotas de la muestra

• Calentar hasta ebullición

Procedimiento con Tollens:

• Si se evapora el liquido agregar agua. No se le agregara almidón ya que no es volátil
• Tomar 10 gotas del producto que quedo en este tubo, colocarlo en otro tubo de ensayo y agregarle 1 gota de Lugol.

• El resultado fue de color amarillo
• Se le agrega 40 gotas NaOH al producto de la hidrólisis

• Para saber si es positivo con Fehling, colocar en otro tubo de ensayo 20 gotas de la solución almidón /agua con el reactivo de Fehling

Llevar a ebullición durante unos minutos, agitando.

• Resulto de color marrón, negativo

• En otro tubo de ensayo colocar 40 gotas de la solución de almidón con agua y agregar 1 gota de Lugol. Llevar a ebullición 5 minutos agitando.

El resultado fue de color negro.

• 20 gotas de AgNO3 + 1 gota de NaOH

• NH3 (amoniaco) gota a gota hasta disolver el solido 

• 20 gotas de la muestra
• Calentar sin agitar

Se forma el color plata metalica

Conclusiones:

Conclusión:

•  Las muestras que resultan positivo con Fehling dan positivo con Tollens.
• El reactivo de Tollens es un complejo acuoso de diamina-plata, presentado usualmente bajo la forma de nitrato. Recibe ese nombre en reconocimiento al químico aleman Bernhard Tollens
• El complejo diamina-plata(I) es un agente oxidante, reduciéndose a plata metálico, que en un vaso de reacción limpio, forma un "espejo de plata". Éste es usado para verificar la presencia de aldehídos, que son oxidados a ácidos carboxílicos.
  Una vez que ha sido identificado un grupo carbonilo en la molécula orgánica usando 2,4-dinitrofenilhidrazina (también conocido como el reactivo de brady o 2,4-DNPH), el reactivo de Tollens puede ser usado para discernir si el compuesto es una cetona o un aldehído. Al agregar el aldehído o la cetona al reactivo de Tollens, ponga el tubo de ensayo en un baño María tibio. Si el reactivo es un aldehído, el test de Tollens resulta en un espejo de plata. En otro caso, puede formarse o no un espejo amarillento.
  El reactivo de Tollens es también un test para alquinos con el enlace triple en la posición 1. En este caso se forma un precipitado amarillo de carburo de plata.

Jabones y detergentes II

Acción emulsionante

El Jabón y el Detergente están compuestos por moléculas que poseen una parte hidrofílica que es atraída por las moléculas de agua al mismo tiempo que repelen las moléculas de hidrocarburos, aceites y grasas, y la otra parte hidrofóbica que es repelida por el agua pero es atraída por las moléculas del mismo tipo que repelen el agua. A medida de que se agregan el jabon o el detergente se forman micelas en donde la porción hidrocarbonada se sitúa en el interior para protegerse de las repulsiones de las moléculas de agua, a la vez que las cabezas hidrofílicas forman la superficie de la micela, quedando expuestas a las fuertes interacciones de las moléculas de agua, las cargas negativas de la superficie son las responsables de las repulsiones que están experimentan entre sí. Al ponerse en contacto con el aceite, las micelas se rompen, y las porciones hidrofóbicas de las moléculas de jabon o detergente que ocupaban el interior de las micelas se entremezclan con las moléculas compatibles del aceite mientras que la parte hidrolifila permanece en contacto con el agua mediante la agitación adecuada las micelas se vuelven a formar encapsulando el aceite, formando así una emulsión. Al trabajar con el jabón estas micelas desaparecen ya que la parte hidrosoluble del jabón se disolvió en el agua mientras que la parte liposoluble del jabón se disolvió en el aceite, mientras que por su parte el detergente necesitan del lavado para eliminar la emulsion.

Efecto ion calcio

Hasta 1970 un detergente típico de lavandería de gran potencia contenía 50% de tripolifosfato de sodio (fosfato) y sólo un 18% de las (Dickson, 1980), que como se mencionó anteriormente es el las el que tiene la acción detergente, desde entonces algunos fabricantes han reducido el porcentaje de fosfatos. El aditivo de fosfato (tripolifosfato de sodio) se le conoce como formador, estos formadores tienen tres funciones básicas: primero, actuando como bases, hacen que el agua de lavado sea básica ésto es, un pH alto necesario para la acción del detergente; en segundo lugar, los fosfatos reaccionan con los iones del agua dura, como los iones calcio y magnesio, en tal forma que éstos no llegan a interactuar con el detergente, no limitando así su acción limpiadora, y en tercer lugar, ayudan a mantener las grasas y el polvo en suspensión para que se puedan eliminar durante el lavado. 

En tanto al jabón, segun el ácido con el cual fue fabricado el jabón es como reaccionará.
Si el jabón es palmitato de sodio, con el agregado de iones calcio va a formar palmitato de calcio insoluble. 
Tambien puede ser estearato de calcio, oleato de calcio, siempre se formará un jabón insoluble de calcio. 

Efecto sobre tensión superficial

La superficie de cualquier líquido se comporta como si sobre esta existe una membrana a tensión. A este fenómeno se le conoce como tensión superficial. La tensión superficial de un líquido está asociada a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.

La tensión superficial es causada por los efectos de las fuerzas intermoleculares que existen en la interfase. La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura. Líquidos cuyas moléculas tengan fuerzas de atracción intermoleculares fuertes tendrán tensión superficial elevada.

En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. La influencia del medio exterior se debe a que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.

Dado que las fuerzas intermoleculares de atracción entre moléculas de agua se deben a los enlaces de hidrógeno y éstos representan una alta energía, la tensión superficial del agua es mayor que la de muchos otros líquidos.

Poder detergente

Capacidad de un agente de superficie o de un detergente para promover la detergencia.

La detergencia es un proceso por el cual la suciedad se separa de su sustrato, pasando al estado de disolución o de dispersión. En su sentido corriente, la detergencia tiene por efecto la limpieza de las superficies. Es el resultado del desarrollo de varios fenómenos físico-químicos.

Procedimiento

a) Coloque un trozo pequeño de jabón obtenido en un vaso de bohemia. Agregue agua hasta un volumen de 50 mL. Agite hasta disolución.

b) En otro vaso de bohemia coloque agua hasta un volumen de 40 mL y agregue 10mL aproximadamente de detergente.

Acción emulsionante

a) Coloque en un tubo de ensayo de 2 mL de agua y cinco gotas de aceite. Agite y observe.

b) Repita el procedimiento para 2 mL de solución jabonosa y 2 mL de solución de detergente en tubos separados. agite y observe. 

Solución jabonosa

Solución detergente

Conclusión: se pudo observar como el jabón obtenido funcionó, emulsionando el aceite vegetal que le agregamos, por otra parte en el caso del detergente el aceite no se emulsionó, ello se debe fundamentalmente a que el detergente tiene una acción diferente al jabón que actúa con las micelas directamente sobre la grasa. El detergente lo único que hace es cambiar la tensión superficial del agua haciendo que esta interactúe más con la grasa que consigo misma, por ello no se observo un gran cambio. En el caso del tubo que tenia agua con aceite lo único que pudimos observar naturalmente fue la separación del aceite con respecto del agua, ubicándose el mismo en la parte superior y el agua por debajo demostrándose de este modo que el aceite es menos denso que el agua y observándose además el carácter hidrofóbico de los lípidos.  

Efecto ion calcio

a) Coloque 2 mL de solución jabonosa en un tubo y en otro 2 mL de solución detergente. Agite para aumentar la espuma.
b) A cada tubo agréguele 1 gota de solución de cloruro de calcio y observe.

Solución detergente

Conclusión: se procedió a colocar en el agua Ca2+ lo que produjo que se formara lo que comúnmente llamamos “agua dura” (ya que posee sales de calcio en este caso). Al formarse esta agua lo que se produjo fue que en presencia de este tipo de agua los jabones no actúan por que en lugar de organizarse como ya hemos expuesto en micelas los componentes del jabón forman un precipitado con el calcio que es una sal insoluble, siendo ineficaces en la limpieza. Lo mismo sucede en el detergente pero en menor medida ya que los detergentes si funcionan en agua dura, y en el agua el Ca2+ simplemente se disuelve. 

AGUA DURA es aquella que contiene un alto nivel de minerales, en particular sales de magnesio y calcio. A veces se da como límite para denominar a un agua como dura una dureza superior a 120 mg CaCO₃/L.²

La dureza del agua se expresa normalmente como cantidad equivalente de carbonato de calcio (aunque propiamente esta sal no se encuentre en el agua) y se calcula, genéricamente, a partir de la suma de las concentraciones de calcio y magnesio existentes (miligramos) por cada litro de agua; que puede expresarse en concentración de CaCO₃. Es decir:

Dureza (mg/l de CaCO₃) = 2,50 [Ca⁺⁺] + 4,16 [Mg⁺⁺]. Donde:

• [Ca⁺⁺]: Concentración de ión Ca⁺⁺ expresado en mg/l.
• [Mg⁺⁺]: Concentración de ión Mg⁺⁺ expresado en mg/l.

Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la masa molecular del CaCO₃ y las masas atómicas respectivas: 40/100 (para el Ca⁺⁺); y 24/84 (para el Mg⁺⁺).

Efecto sobre la tensión superficial

a) Coloque aproximadamente 40 mL de agua en un vaso de bohemia y espolvoree azufre sobre la superficie.

b) Realice el mismo procedimiento pero utilizando solución jabonosa y solución detergente.

Solución Jabonosa

Solución detergente

Conclusión: Se observó como los jabones (tanto el jabón como el detergente) actúan modificando en mayor o menor medida la tensión superficial del agua. Ya que en el primer tubo que contenía agua jabonosa se detecto al colocar el polvo de azufre una mayor resistencia a caer al fondo del tubo por parte del mismo. En el tubo con detergente la resistencia a la caída del azufre en polvo fue aun mayor, no olvidemos que su accionar está basado justamente en un cambio en la tensión superficial del agua. Esto nos demuestra como ambos jabones modificaron la tensión superficial del agua: que es una manifestación de las fuerzas intermoleculares de los líquidos y permite que ciertos objetos e incluso insectos, no se hundan. Lo contrario sucedió en el tubo en que había únicamente agua, ya que el azufre permaneció flotando en la superficie producto de esta propiedad del agua. 

Poder detergente

a) Colocar en un tubo de ensayo agua y una punta de espátula de bióxido de manganeso, agitar.

-
b) Repetir el procedimiento para las soluciones de jabón y de detergente.


Solución jabonosa

Solución detergente

c) Filtrar el contenido de los tres tubos. Observar.

Agua + MnO2 filtrada

Solución jabonosa + MnO2 filtrada 

Solución detergente + MnO2 filtrada