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INFORME. POLISACÁRIDOS RESUMEN En esta práctica de laboratorio se realizaron diferentes ensayos experimentales con el fin de determinar la estructura y composición de algunos polisacáridos por medio de cuatro montajes diferentes: ensayo de Benedict, ensayo de Lugol, ensayo de Barfoed y ensayo de Bial. Dichos montajes fueron aplicados a muestras (Almidón, Carragenina y Hemicelulosa) previamente hidrolizadas con ácido clorhídrico (HCl) y sometidas a temperaturas elevadas (baño maría) para posteriormente ajustar su pH con hidróxido de sodio (NaOH). El almidón hidrolizado se utilizó en las pruebas de Benedict, Barfoed y Lugol. Por otro lado, la carragenina se usó en la prueba de Barfoed; mientras que la hemicelulosa se empleó en el ensayo de Bial; obteniendo los resultados esperados en cada una de las pruebas mencionadas anteriormente. Finalmente, se utilizaron diversos patrones (xilosa, arabinosa, maltosa y glucosa) los cuales se clasificaron como positivos o negativos según el ensayo al cual fueron sometidos, permitiendo la comparación con los diferentes polisacáridos hidrolizados. Palabras clave: carbohidrato no reductor, enlace glucosídico, hidrólisis ácida, heteropolisacárido, pentosas. ABSTRACT In the laboratory practice different experimental tests were realized in order to determine the structure and composition of some polysaccharides by means of four different assemblies: Benedict's test, Lugol's test, Barfoed's test and Bial's test. The above mentioned assemblies were applied to samples (starch, carrageenan and hemicellulose) before hydrolysed with hydrochloric acid (HCl) and submitted to high temperatures (bain-marie) later the pH was fitted with sodium hydroxide (NaOH). The starch hydrolyzed was used in Benedict's test, Barfoed's test and Lugol's test. On the

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INFORME. POLISACÁRIDOS

RESUMEN

En esta práctica de laboratorio se realizaron diferentes ensayos experimentales con el fin de determinar la estructura y composición de algunos polisacáridos por medio de cuatro montajes diferentes: ensayo de Benedict, ensayo de Lugol, ensayo de Barfoed y ensayo de Bial. Dichos montajes fueron aplicados a muestras (Almidón, Carragenina y Hemicelulosa) previamente hidrolizadas con ácido clorhídrico (HCl) y sometidas a temperaturas elevadas (baño maría) para posteriormente ajustar su pH con hidróxido de sodio (NaOH). El almidón hidrolizado se utilizó en las pruebas de Benedict, Barfoed y Lugol. Por otro lado, la carragenina se usó en la prueba de Barfoed; mientras que la hemicelulosa se empleó en  el ensayo de Bial; obteniendo los resultados esperados en cada una de las pruebas mencionadas anteriormente. Finalmente, se utilizaron diversos patrones (xilosa, arabinosa, maltosa y glucosa) los cuales se clasificaron como positivos o negativos según el ensayo al cual fueron sometidos, permitiendo la comparación con los diferentes polisacáridos hidrolizados.

Palabras clave: carbohidrato no reductor, enlace glucosídico, hidrólisis ácida, heteropolisacárido, pentosas.

ABSTRACT

In the laboratory practice different experimental tests were realized in order to determine the structure and composition of some polysaccharides by means of four different assemblies: Benedict's test, Lugol's test, Barfoed's test and Bial's test. The above mentioned assemblies were applied to samples (starch, carrageenan and hemicellulose) before hydrolysed with hydrochloric acid (HCl) and submitted to high temperatures (bain-marie) later the pH was fitted with sodium hydroxide (NaOH). The starch hydrolyzed was used in Benedict's test, Barfoed's test and Lugol's test. On the other hand, the carrageenan was used in Barfoed's test; whereas the hemicellulose was used in Bial's test; obtaining the expected results in each of the tests mentioned previously. Finally, there were in use diverse patterns (xylose, arabinose, maltose and glucose) which these were classified as positives or negatives according to the test to which these were submitted, allowing the compared with the different hydrolyzed polysaccharides.

Key words: nonreducing sugar, glycosidic linkage, acid hydrolysis, heteropolysaccharide, pentose.

INTRODUCCIÓN

Los carbohidratos son compuestos naturales ampliamente difundidos que poseen grupos funcionales aldehído o cetona y múltiples grupos hidroxilo. Desempeñan diversas funciones

biológicas: se utilizan en metabolismo energético; algunos desempeñan un papel estructural en las paredes de células de bacterias y plantas; la ribosa y desoxirribosa desempeñan un papel estructural en el ARN y ADN; y se

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combinan con las proteínas para formar glicoproteínas, los cuales son marcadores importantes de la superficie celular (Boyer, 2000, p. 233).

Los carbohidratos, que también se conocen como sacáridos, pueden clasificarse de acuerdo al número de unidades monoméricas que contienen:

1. Monosacáridos: son las unidades monoméricas fundamentales de la estructura de los carbohidratos. Los monosacáridos pueden unirse mediante enlaces O-glucosídicos para formar disacáridos y polisacáridos con fórmula empírica (CH2O)n, donde n es 3 o mayor (Horton, 1993, p. 8.1).

Los monosacáridos más importantes son las triosas, las pentosas y las hexosas. Entre las triosas destacan el gliceraldehído (aldosa) y la dihidroxicetona (cetosa). Las principales pentosas son la ribosa, la desoxirribosa (aldosas) y la ribulosa (cetosa); las dos primeras forman parte de los ácidos nucléicos y la tercera desempeña un papel importante en la fotosíntesis. Las hexosas más importantes son la glucosa, la galactosa (aldosas) y la fructosa (cetosa); la primera se encuentra en la uva, la miel, en muchas frutas y en la sangre, la tercera se encuentra asociada a la anterior en la miel y las frutas, y la segunda forma parte del azúcar de la leche (Sanchez, 2004, p. 24).

2. Oligosacáridos: son polímeros entre dos y alrededor de 20 residuos de monosacáridos. Los polisacáridos más comunes son los disacáridos, los cuales consisten en dos monosacáridos enlazados (Horton, 1993, p. 8.1).

3. Polisacáridos: son polímeros que contienen por lo regular, más de 20 residuos de monosacáridos (Horton, 1993, p. 8.1).

Los carbohidratos que más abundan en la naturaleza son los polisacáridos almidón, glucógeno y celulosa, todos polímeros de la glucosa (monosacárido). El almidón, producido por las plantas para almacenar energía, se compone de dos formas poliméricas de glucosa: amilosa y amilopectina, que tienen una cadena principal de enlaces α (1→4) O-glucosídicos. Además, la amilopectina

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tiene ramificaciones α (1→6) y el glucógeno, que es el polisacárido de almacenamiento en los animales, es idéntico a la amilopectina excepto que tiene más ramificaciones α (1→6).

Los polisacáridos celulosa, pectina y quitina proporcionan una pared protectora o cubierta lubricante a las células. La celulosa es un polímero de glucosa no ramificado unidos por enlaces β (1→ 4) O-glucosídicos. La quitina, el principal componente del exoesqueleto protector de los insectos, es un homopolisacárido de N-acetilglucosamina; y la pectina, un componente de la pared celular de las plantas, es un polímero del ácido D-galacturónico (Boyer, 2000, p. 233).

CELULOSA

QUITINA

PECTINA

Los polisacáridos a su vez, están constituidos de azúcares reductores o no reductores. Los azúcares reductores son monosacáridos o disacáridos que puede ceder electrones a otras moléculas y pueden, por tanto, actuar como agente reductor. La presencia de un grupo cetona (-CO-) o aldehído (-CHO) libre permite a la mayoría de los monosacáridos y polisacáridos actuar como azúcares reductores (Press, 1997, p. 66). Unos de los monosacáridos más comunes es la glucosa.

Por otro lado, los azúcares no reductores no tienen la capacidad de ceder electrones a otras moléculas y, por tanto, no pueden actuar como agentes reductores.

Finalmente, los polisacáridos son carbohidratos que se pueden hidrolizar dando muchas unidades de monosacáridos. Por ejemplo, la hidrólisis del almidón da lugar a muchas moléculas de glucosa por medio de una hidrólisis ácida a temperaturas elevadas (Bullet, 2009).

METODOLOGÍA

Hidrólisis 1

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1. Ensayo de Benedict.

2. Ensayo de Lugol.

Hidrólisis 2

3. Ensayo de Barfoed.

4. Ensayo de Bial.

RESULTADOS

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Tabla 1: Ensayo de Benedict.

Tubos Coloración Observaciones

1)

(Glucosa)

Se presentó una coloración naranja.

Resultado: positivo.

2)

(Almidón hidrolizado)

Se presentó una coloración naranja.

Resultado: positivo.

Tabla 2: Ensayo de Lugol.

Tubos Coloración Observaciones

1)

(Almidón sin hidrolizar)

Se presentó una coloración azul-violeta.

Resultado: positivo.

2)

(Almidón hidrolizado)

No se presentó ninguna coloración.

Resultado: negativo.

Tabla 3: Ensayo de Barfoed.

Tubos Coloración Observaciones

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1)

(Almidón hidrolizado)

Después de 10 minutos de calentarse, se presentó un precipitado rojo.

Resultado: positivo para monosacáridos reductores.

2)

(Maltosa)

Después de 20 minutos de calentarse, se presentó un precipitado rojo.

Resultado: positivo para disacáridos reductores.

3)

(Glucosa)

Después de 10 minutos de calentarse, se presentó un precipitado rojo.

Resultado: positivo para monosacáridos reductores.

4)

(Carragenina hidrolizada)

Después de 10 minutos de calentarse, se presentó un precipitado rojo.

Resultado: positivo para monosacáridos reductores.

Tabla 4: Ensayo de Bial.

Tubos Coloración Observaciones

1)

(Xilosa)

Se presentó una coloración verde intensa.

Resultado: positivo.

2)

(Arabinosa)

Se presentó una coloración verde intensa.

Resultado: positivo.

3)

(Hemicelulosa hidrolizada)

Se presentó una coloración verde.

Resultado: positivo.

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ANÁLISIS DE RESULTADOS

1. Ensayo de Benedict.

En esta prueba se emplearon 2 tubos de ensayo con diferentes soluciones de carbohidratos y Reactivo de Benedict para determinar los azúcares reductores.

El primer tubo contenía glucosa. Dicho tubo presentó una coloración naranja (resultado positivo) debido a la reducción del ión cúprico del reactivo por el grupo aldehído (CHO) de la glucosa; puesto que el carbohidrato se encontraba en medio alcalino y su estructura era lineal, se facilitó la reacción produciendo óxido cuproso, es decir, la formación del color característico para esta prueba. Además, el tubo 2 contenía almidón hidrolizado dando como resultado positivo la coloración antes mencionada. Esto fue debido a que en la hidrólisis del almidón se produjeron unidades monoméricas de glucosa por la ruptura de los enlaces α (1→4) O-glucosídicos, por lo cual se presentó la reacción descrita anteriormente.

2. Ensayo de Lugol.

En este montaje se utilizaron dos tubos de ensayo con almidón (en diferentes condiciones) y solución de Lugol con el fin de determinar la presencia de polisacáridos. Debido a que el almidón

está compuesto de amilosa (cadena lineal de glucosas) y amilopectina (cadena ramificada de glucosas), este carbohidrato reacciona con el lugol presentado una coloración azul en el tubo 1 (resultado positivo), gracias a la inclusión del yodo en el interior de las hélices de la amilosa.

Por otro lado, en el tubo 2 (almidón hidrolizado) se presentó como resultado negativo una incoloración. Esto fue debido a la ruptura de los enlaces O-glucosídicos del almidón (producida por la hidrólisis ácida) formando monómeros de glucosa, los cuales no reaccionan con lugol.

3. Ensayo de Barfoed.

En esta prueba se utilizaron 4 tubos de ensayo con diferentes soluciones de carbohidratos y reactivo de Barfoed para determinar la presencia de monosacáridos o disacáridos reductores.

En el tubo 1 se agregó almidón hidrolizado (unidades de glucosa), en el tubo 3 glucosa y en el tubo 4 se añadió carragenina hidrolizada (unidades de galactosa). Dichos tubos presentaron un precipitado rojo a los 10 minutos de calentamiento (resultado positivo para monosacáridos reductores). Esto fue debido a la reducción del cobre (ll) a cobre (l)  por el grupo aldehído del monosacárido, formando el color característico de la prueba.

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Por otro lado, en el tubo 3 se empleó maltosa (compuesta por dos unidades de glucosa) la cual dio como resultado positivo (para disacáridos reductores) un precipitado rojo a los 20 minutos de haber sido sometido a calor. Esto fue debido a la reacción anteriormente mencionada pero en forma más lenta; ya que existe un enlace α (1→4) O-glucosídico.

4. Ensayo de Bial.

En esta prueba se emplearon 3 tubos de ensayo con diferentes soluciones de carbohidratos y reactivo de Bial, con el fin de determinar cuáles de los polisacáridos empleados era pentosas.En el tubo 1 se utilizó xilosa, en el tubo 2 se añadió arabinosa y en el tubo 3 se empleó hemicelulosa (polisacárido compuesto en mayor cantidad por  xilosa, arabinosa y manosa (pentosas) y en menor proporción por glucosa, ácido glucurónico y galactosa (hexosas)). Dichos tubos presentaron como resultado positivo una coloración verde intensa debido a la deshidratación de las pentosas hasta formar un compuesto llamado furfural. Posteriormente, este reacciona con el orcinol del reactivo para formar la coloración característica de la prueba.

CONCLUSIONES

Los azúcares reductores se pueden identificar por medio de su carbono anomérico libre.

La hidrólisis ácida es un proceso eficiente el cual permite que otras pruebas se lleven a cabo para la identificación de carbohidratos.

El reactivo de lugol forma inclusiones con las hélices de la cadena lineal de los polisacáridos, presentando diferentes coloraciones según el origen del carbohidrato.

La identificación de monosacáridos y disacáridos reductores por medio de la prueba de Barfoed, depende del intervalo de tiempo en el cual se forma el precipitado rojo.

La prueba de Bial es un método cualitativo, el cual se utiliza para identificar las pentosas por medio de una coloración verde.

BIBLIOGRAFIA

Boyer, R. (2000). Conceptos en Bioquímica. México: International Thomson Editores.

Bullet, B. (07 de 07 de 2009). Scribd.com. Obtenido de http://es.scribd.com/doc/17151688/1-Hidrolisis-de-carbohidratos#scribd

Horton, H. R. (1993). Bioquímica. México: Prentice Hall Hispanoamericana.

Press, O. U. (1997). Diccionario de Química. España: COMPLUTENSE.

Sanchez, J. A. (2004). Biología. España: MAD, S.L.