Azúcar reductor

Un azúcar reductor es cualquier azúcar capaz de actuar como agente reductor . ^{[ 1 ]} En una solución alcalina , un azúcar reductor forma algún aldehído o cetona , lo que le permite actuar como agente reductor, por ejemplo en el reactivo de Benedict . En dicha reacción, el azúcar se convierte en un ácido carboxílico .

Todos los monosacáridos son azúcares reductores, al igual que algunos disacáridos , oligosacáridos y polisacáridos . Los monosacáridos se dividen en dos grupos: las aldosas , que poseen un grupo aldehído, y las cetosas , que poseen un grupo cetona. Las cetosas deben tautomerizarse a aldosas antes de poder actuar como azúcares reductores. Los monosacáridos comunes en la dieta, como la galactosa , la glucosa y la fructosa, son azúcares reductores.

Los disacáridos se forman a partir de dos monosacáridos y se clasifican en reductores y no reductores. Los disacáridos no reductores, como la sacarosa y la trehalosa, presentan enlaces glucosídicos entre sus carbonos anoméricos y, por lo tanto, no pueden transformarse en una cadena abierta con un grupo aldehído; permanecen en su forma cíclica. Los disacáridos reductores, como la lactosa y la maltosa, solo tienen uno de sus dos carbonos anoméricos involucrado en el enlace glucosídico, mientras que el otro está libre y puede transformarse en una cadena abierta con un grupo aldehído.

El grupo funcional aldehído permite que el azúcar actúe como agente reductor, por ejemplo, en la prueba de Tollens o en la de Benedict . Las formas hemiacetálicas cíclicas de las aldosas pueden abrirse para revelar un aldehído, y ciertas cetosas pueden sufrir tautomerización para convertirse en aldosas. Sin embargo, los acetales , incluidos los que se encuentran en los enlaces de los polisacáridos, no se convierten fácilmente en aldehídos libres.

Los azúcares reductores reaccionan con los aminoácidos en la reacción de Maillard , una serie de reacciones que ocurren al cocinar alimentos a altas temperaturas y que son importantes para determinar su sabor. Asimismo, los niveles de azúcares reductores en el vino, el jugo y la caña de azúcar son indicativos de la calidad de estos productos alimenticios.

Todos los monosacáridos son azúcares reductores porque tienen un grupo aldehído (si son aldosas) o pueden tautomerizarse en solución para formar un grupo aldehído (si son cetosas). ^{[ 5 ]} Esto incluye monosacáridos comunes como la galactosa , la glucosa , el gliceraldehído , la fructosa , la ribosa y la xilosa .

Muchos disacáridos , como la celobiosa , la lactosa y la maltosa , también tienen una forma reductora, ya que una de las dos unidades puede tener una forma de cadena abierta con un grupo aldehído. ^{[ 6 ]} Sin embargo, la sacarosa y la trehalosa , en las que los átomos de carbono anoméricos de las dos unidades están unidos, son disacáridos no reductores, puesto que ninguno de los anillos es capaz de abrirse. ^{[ 5 ]}

En los polímeros de glucosa, como el almidón y sus derivados (por ejemplo, el jarabe de glucosa , la maltodextrina y la dextrina ), la macromolécula comienza con un azúcar reductor, un aldehído libre. Cuando el almidón se hidroliza parcialmente , las cadenas se rompen, por lo que contiene más azúcares reductores por gramo. El porcentaje de azúcares reductores presentes en estos derivados del almidón se denomina equivalente de dextrosa (ED).

El glucógeno es un polímero altamente ramificado de glucosa que sirve como principal forma de almacenamiento de carbohidratos en los animales. Es un azúcar reductor con un solo extremo reductor, independientemente del tamaño de la molécula de glucógeno o de la cantidad de ramificaciones que tenga (sin embargo, cabe señalar que el único extremo reductor suele estar unido covalentemente a la glucogenina y, por lo tanto, no será reductor). Cada ramificación termina en un residuo de azúcar no reductor. Cuando el glucógeno se descompone para ser utilizado como fuente de energía, las enzimas eliminan las unidades de glucosa una a una de los extremos no reductores. ^{[ 2 ]}

Se utilizan varias pruebas cualitativas para detectar la presencia de azúcares reductores. Dos de ellas emplean soluciones de iones cobre(II) : el reactivo de Benedict (Cu²⁺ ^en citrato de sodio acuoso) y la solución de Fehling (Cu²⁺ ^en tartrato de sodio acuoso). ^{[ 7 ]} El azúcar reductor reduce los iones cobre(II) en estas soluciones de prueba a cobre(I), que luego forma un precipitado de óxido de cobre(I) de color rojo ladrillo . Los azúcares reductores también pueden detectarse con la adición del reactivo de Tollens , que consiste en iones plata (Ag⁺ ⁾ en amoníaco acuoso. ^{[ 7 ]} Cuando se añade el reactivo de Tollens a un aldehído, precipita plata metálica, formando a menudo un espejo de plata en material de vidrio limpio. ^{[ 3 ]}

El ácido 3,5-dinitrosalicílico es otro reactivo de prueba que permite la detección cuantitativa. Reacciona con un azúcar reductor para formar ácido 3-amino-5-nitrosalicílico , que puede medirse mediante espectrofotometría para determinar la cantidad de azúcar reductor presente. ^{[ 8 ]}

Algunos azúcares, como la sacarosa, no reaccionan con ninguna de las soluciones de prueba de azúcares reductores. Sin embargo, un azúcar no reductor puede hidrolizarse con ácido clorhídrico diluido . Tras la hidrólisis y la neutralización del ácido, el producto puede ser un azúcar reductor que reacciona normalmente con las soluciones de prueba.

Todos los carbohidratos se convierten en aldehídos y dan positivo en la prueba de Molisch . Sin embargo, la prueba es más rápida cuando se trata de monosacáridos.

La solución de Fehling se utilizó durante muchos años como prueba diagnóstica para la diabetes , una enfermedad en la que los niveles de glucosa en sangre se elevan peligrosamente debido a una producción insuficiente de insulina ( diabetes tipo 1 ) o a una incapacidad para responder a la insulina ( diabetes tipo 2 ). La medición de la cantidad de agente oxidante (en este caso, la solución de Fehling) reducido por la glucosa permite determinar la concentración de glucosa en sangre u orina. Esto posibilita la inyección de la cantidad adecuada de insulina para normalizar los niveles de glucosa en sangre. ^{[ 2 ]}