환원당 은 환원제로 작용하는 생체 분자입니다. 즉, 그들은 반응하는 다른 분자에 전자를 제공 할 수 있습니다. 즉, 환원당은 구조에 카르보닐기 (C = O)를 포함하는 탄수화물입니다.
이 카르보닐기는 이중 결합을 통해 산소 원자에 결합 된 탄소 원자로 구성됩니다. 이 그룹은 설탕 분자의 다른 위치에서 발견되어 알데히드 및 케톤과 같은 다른 기능 그룹을 생성합니다.
알데히드와 케톤은 단당류 또는 단당류 분자에서 발견됩니다. 상기 당은 분자 내부에 카보 닐 그룹 (케톤)이있는 경우 케토 오스로 분류되고, 말단 위치에 카보 닐기를 포함하는 경우 알 도스 (알데히드)로 분류됩니다.
알데히드는 분자 사이의 전자 이동을 포함하는 산화-환원 반응을 수행 할 수있는 작용기입니다. 산화는 분자가 하나 이상의 전자를 잃을 때 발생하고 환원은 분자가 하나 이상의 전자를 얻을 때 발생합니다.
존재하는 탄수화물 유형 중 단당류는 모두 환원당입니다. 예를 들어, 포도당, 갈락토오스 및 과당은 환원제로 작용합니다.
어떤 경우에는 단당류가 이당류 및 다당류와 같은 더 큰 분자의 일부입니다. 이러한 이유로 말토오스와 같은 일부 이당류도 설탕을 줄이는 역할을합니다.
환원당 측정 방법
베네딕트의 테스트
샘플에서 환원당의 존재를 확인하기 위해 끓는 물에 용해됩니다. 다음으로, 소량의 베네딕트 시약을 추가하고 용액이 실온에 도달 할 때까지 기다립니다. 10 분 이내에 용액의 색이 변하기 시작합니다.
색이 파란색으로 변하면 환원당, 특히 포도당이없는 것입니다. 검사 할 샘플에 다량의 포도당이 있으면 색 변화가 녹색, 노란색, 주황색, 빨간색, 마지막으로 갈색으로 진행됩니다.
베네딕트의 시약은 무수 탄산나트륨, 구연산 나트륨, 황산구리 (II) 5 수화물 등 여러 화합물의 혼합물입니다. 샘플과 함께 용액에 첨가되면 가능한 산화-환원 반응이 시작됩니다.
환원당이 있으면 베네딕트 용액의 황산구리 (파란색)를 황화 구리 (붉은 색)로 환원시켜 침전물처럼 보이며 색 변화를 담당합니다.
비 환원당은 이것을 할 수 없습니다. 이 특정 테스트는 환원당의 존재에 대한 질적 이해만을 제공합니다. 즉, 샘플에 환원당이 있는지 여부를 나타냅니다.
펠링의 시약
Benedict 테스트와 유사하게 Fehling 테스트는 샘플이 용액에 완전히 용해되어야합니다. 이것은 완전히 용해되도록 열이있는 상태에서 수행됩니다. 그 후, Fehling 용액을 지속적으로 교반하면서 첨가합니다.
환원당이 존재하는 경우 용액은 산화물 또는 적색 침전물이 형성되면서 색이 변하기 시작해야합니다. 환원당이 없으면 용액은 파란색 또는 녹색으로 유지됩니다. Fehling의 솔루션은 다른 두 솔루션 (A 및 B)으로도 준비됩니다.
용액 A는 물에 용해 된 황산구리 (II) 5 수화물을 포함하고, 용액 B는 물에 타르타르산 칼륨 나트륨 4 수화물 (로셸 염)과 수산화 나트륨을 포함합니다. 두 솔루션을 동일한 부분으로 혼합하여 최종 테스트 솔루션을 만듭니다.
이 검사는 단당류, 특히 알 도스 및 케토 오스를 결정하는 데 사용됩니다. 이들은 알데히드가 산으로 산화되어 아산화 구리를 형성 할 때 감지됩니다.
알데히드기와 접촉하면 구리 이온으로 환원되어 적색 침전물을 형성하고 환원당의 존재를 나타냅니다. 샘플에 환원당이 없으면 용액이 파란색으로 유지되어이 테스트에 대한 부정적인 결과를 나타냅니다.
Tollens 시약
실버 미러 테스트라고도하는 Tollens 테스트는 알데히드와 케톤을 구별하는 데 사용되는 정성적인 실험실 테스트입니다. 알데히드는 쉽게 산화되지만 케톤은 산화되지 않는다는 사실을 이용합니다.
Tollens 테스트는 암모니아와 배위 된은 이온을 포함하는 기본 용액 인 Tollens 시약으로 알려진 혼합물을 사용합니다.
이 시약은 유통 기한이 짧기 때문에 시판되지 않으므로 사용시 실험실에서 준비해야합니다.
시약 준비에는 두 단계가 포함됩니다.
1 단계
수성 질산은을 수성 수산화 나트륨과 혼합한다.
2 단계
침전 된 산화은이 완전히 용해 될 때까지 수성 암모니아를 적가한다.
Tollens 시약은 해당 환원당에 존재하는 알데히드를 산화시킵니다. 동일한 반응은 Tollens의 시약에서은 이온을 환원하여 금속은으로 전환하는 것과 관련이 있습니다. 깨끗한 시험관에서 시험을 수행하면은 침전이 형성됩니다.
따라서 Tollens 시약의 긍정적 인 결과는 테스트 튜브 내부의 "은색 거울"을 관찰하여 결정됩니다. 이 거울 효과는이 반응의 특징입니다.
중요성
다른 샘플에서 환원당의 존재를 확인하는 것은 의학 및 요리법을 포함한 여러 측면에서 중요합니다.
의학에서의 중요성
당뇨 감소 검사는 당뇨병 환자를 진단하기 위해 수년 동안 사용되어 왔습니다. 이것은이 질병이 혈당 수치의 증가를 특징으로하기 때문에 수행 될 수 있으며, 이러한 산화 방법에 의해 이들을 측정 할 수 있습니다.
포도당에 의해 감소 된 산화제의 양을 측정함으로써 혈액 또는 소변 샘플의 포도당 농도를 결정할 수 있습니다.
이를 통해 환자는 혈당 수치를 정상 범위로 되돌리기 위해 주사 할 인슐린의 적절한 양을 지시받을 수 있습니다.
Maillard의 반응
Maillard 반응에는 일부 음식을 조리 할 때 발생하는 일련의 복잡한 반응이 포함됩니다. 식품의 온도가 상승함에 따라 환원당의 카르보닐기가 아미노산의 아미노기와 반응합니다.
이 요리 반응은 다양한 제품을 생성하며 많은 제품이 건강에 이롭지 만 다른 제품은 독성이 있고 발암 성이 있습니다. 이런 이유로 정상적인 식단에 포함 된 환원당의 화학적 성질을 아는 것이 중요합니다.
감자와 같이 전분이 풍부한 음식을 매우 높은 온도 (120 ° C 이상)에서 조리 할 때 Maillard 반응이 발생합니다.
이 반응은 아미노산 아스파라긴과 환원당 사이에서 발생하여 신경독 및 발암 가능성이있는 아크릴 아마이드 분자를 생성합니다.
식품 품질
특정 식품의 품질은 환원당 검출 방법을 사용하여 모니터링 할 수 있습니다. 예 : 와인, 주스 및 사탕 수수에서 환원당 수준은 제품의 품질을 나타내는 지표로 결정됩니다.
식품의 환원당 측정을 위해 메틸렌 블루가 함유 된 Fehling의 시약은 일반적으로 산화물 감소 지표로 사용됩니다. 이 수정은 일반적으로 Lane-Eynon 방법으로 알려져 있습니다.
환원당과 비 환원당의 차이점
환원당과 비 환원당의 차이점은 분자 구조에 있습니다. 다른 분자가 감소하는 탄수화물은 유리 알데히드 또는 케톤 그룹에서 전자를 제공함으로써 그렇게합니다.
따라서 비 환원당은 구조에 유리 알데히드 또는 케톤이 없습니다. 결과적으로 Fehling 또는 Benedict 테스트와 같은 환원당 검출 테스트에서 음성 결과를 제공합니다.
환원당에는 모든 단당류와 일부 이당류가 포함되는 반면 비 환원당에는 일부 이당류와 모든 다당류가 포함됩니다.
참고 문헌
- 베네딕트, R. (1907). 설탕 감소의 탐지 및 추정. Journal of Biological Chemistry, 3, 101-117.
- Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). 생화학 (8 판). WH Freeman and Company.
- Chitvoranund, N., Jiemsirilers, S., & Kashima, DP (2013). 무전 해 도금으로 제작 된 유리 기판의 은막 접착에 대한 표면 처리의 효과. Journal of the Australian Ceramic Society, 49 (1), 62–69.
- Hildreth, A., Brown, G. (1942). 당 측정을위한 Lane-Eynon 방법의 수정. Journal Association of Official Analytical Chemists 25 (3) : 775-778.
- Jiang, Z., Wang, L., Wu, W., & Wang, Y. (2013). 당-소 카제인 펩티드 모델 시스템에서 메일 라드 반응 생성물의 생물학적 활성 및 물리 화학적 특성. 식품 화학, 141 (4), 3837-3845.
- Nelson, D., Cox, M. & Lehninger, A. (2013). Lehninger Principles of Biochemistry (6 th ). WH Freeman and Company.
- Pedreschi, F., Mariotti, MS 및 Granby, K. (2014). 식이 아크릴 아미드의 현재 문제 : 형성, 완화 및 위험 평가. 식품 및 농업 과학 저널, 94 (1), 9–20.
- Rajakylä, E., & Paloposki, M. (1983). 고성능 액체 크로마토 그래피에 의한 당밀의 당 (및 베타 인) 측정. 크로마토 그래피 저널, 282, 595–602.
- Scales, F. (1915). 설탕 감소 결정. Ciological Chemistry의 저널, 23, 81–87.
- Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). 생화학의 기초 : 분자 수준에서의 삶 (5 판). 와일리.