Come rivelare la presenza di carboidrati

In questo articolo illustreremo il cosiddetto “test di Molisch”, un test qualitativo usato in biochimica per identificare i carboidrati da altre biomolecole (come ad esempio quelle delle altre due principali classi di polimeri biologici, proteine e lipidi, che sono di gran lunga molto più piccole in quantità nella biosfera), e quindi utile per rivelare la presenza di carboidrati, ad esempio, in un alimento. Il test di Molisch è un test generale per tutti i carboidrati, si mostra quindi positivo per tutti i carboidrati. I monosaccaridi forniscono un rapido test positivo. Disaccaridi e polisaccaridi reagiscono più lentamente.

I carboidrati sono probabilmente il singolo tipo più grande di composti organici nella biosfera. Se osservi i diversi tipi di composti organici intorno a te, vedrai piante che contengono come componente principale della struttura il composto chimico chiamato cellulosa (un polimero di glucosio contenente legami glicosidici b-1,4). Molte piante producono anche amidi (contenenti principalmente legami glicosidici a-1,4) che sono anche polimeri di glucosio, e che possono essere metabolizzati.

Un carboidrato è un composto organico con la formula generale Cm(H2O)n, ovvero consiste solo di carbonio, idrogeno e ossigeno, con gli ultimi due nel rapporto atomico 2:1, come nella molecola di acqua. I carboidrati costituiscono la maggior parte delle sostanze organiche sulla terra e svolgono numerose attività e ruoli nelle cose viventi. I carboidrati (detti anche “saccaridi”) sono divisi in quattro gruppi chimici: monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi.

Esempi dei tre principali tipi di carboidrati.

I polisaccaridi servono per lo stoccaggio di energia (ad es. amido nelle piante e glicogeno negli animali) e come componenti strutturali (ad es. cellulosa nelle piante e chitina in artropodi). I polisaccaridi strutturali si trovano spesso in combinazione con proteine ​​(glicoproteine ​​o mucoproteine) o lipidi (lipopolisaccaridi). Il 5-carbonio. Il monosaccaride ribosio è un componente importante dei coenzimi (ad es. ATP, FAD e NAD) e la spina dorsale della molecola genetica nota come RNA.

I carboidrati più semplici sono gli zuccheri. Gli zuccheri cosiddetti “semplici” si dividono in monosaccaridi e polisaccaridi. I carboidrati “complessi”, invece, sono alcuni polisaccaridi: amido, glicogeno e cellulosa. L’amido può essere rilevato usando il test dello iodio, che abbiamo illustrato nell’articolo Come fare il test dell’amido con lo iodio, che trovi qui. Avendo un alto peso molecolare, lo iodio si attacca alla struttura elicoidale degli amidi producendo un precipitato blu-nero.

Alcuni zuccheri, come ad es. il glucosio, sono chiamati zuccheri riducenti perché sono in grado di trasferire idrogeni (elettroni) ad altri composti, un processo chiamato riduzione. Sono riducenti certi monosaccaridi (glucosio, fruttosio, gliceraldeide e galattosio) e alcuni disaccaridi (lattosio e maltosio). La presenza di questi zuccheri riducenti può essere determinata usando la cosiddetta “soluzione di Benedict”, come illustrato nell’articolo Come testare la presenza di zuccheri nel cibo, che puoi trovare qui.

Gli zuccheri sono carboidrati semplici rivelabili anche con altri tipi di test.

Il principio del test di Molisch

Il termine “carboidrati” deriva dalla formula empirica per un mono-saccaride, come il glucosio. La formula molecolare del glucosio è C6H12O6, ma la formula empirica è CH2O. Ciò significa che per ogni atomo di carbonio ci saranno due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Questa è la formula empirica anche per altri carboidrati. Qualcuno potrebbe chiedersi se è possibile rimuovere l’acqua e rimanere fondamentalmente solo con carbonio. Ciò è possibile.

Usando l’acido solforico concentrato, che è un acido fortemente disidratante, puoi rimuovere efficacemente l’acqua lasciando solo carbonio. Utilizzando un becher da 100 ml o 150 ml, aggiungi abbastanza saccarosio al becher in modo che sia riempito per metà. Quindi, versa con molta attenzione solforico concentrato (18M H2SO4) fino a raggiungere a malapena la cima del saccarosio. Potresti dover aspettare alcuni istanti, ma molto presto sarai in grado di vedere una reazione in atto.

L’acido solforico concentrato, una sostanza comune in laboratorio, ma da usare con estrema cautela (vedi le avvertenze in fondo all’articolo).

Il test di Molisch è usato per determinare la presenza di carboidrati in una varietà di sostanze. È infatti un test chimico sensibile, intitolato al botanico austriaco Hans Molisch, per la presenza di carboidrati, basato sulla disidratazione del carboidrato da parte di acido solforico o acido cloridrico per produrre un’aldeide, che si condensa con due molecole di un fenolo (solitamente α -nafolo, anche se pure altri fenoli come il resorcinolo e il timolo danno prodotti colorati), risultando in un anello viola.

Quando il monosaccaride viene trattato con acido solforico (H2SO4) concentrato o con acido cloridrico (HCl) concentrato, il gruppo -OH dello zucchero viene rimosso sotto forma di acqua e si forma furfurale dallo zucchero pentoso e l’idrossimetil furfurale dallo zucchero esoso. Questi prodotti reagiscono con l’α-naftolo solfonato per dare un complesso di colore viola (rosso violetto).

La reazione alla base del test di Molisch.

Tutti i carboidrati – monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi (tranne triosi e tetrosi) – dovrebbero dare una reazione positiva al test, e anche gli acidi nucleici e le glicoproteine danno una reazione positiva, poiché tutti questi composti vengono infine idrolizzati ai monosaccaridi da acidi minerali forti. I pentosi vengono quindi disidratati in furfurale, mentre gli esosi in 5-idrossimetilfurfurale. Ognuno di queste aldeidi, se presente, si condenserà con due molecole di α-naftolo per formare un prodotto di colore viola.

Come eseguire il test di Molisch

Due ml di una soluzione del campione vengono posti in una provetta. Si aggiungono due gocce del reagente Molisch (una soluzione di alfa-napthol in etanolo al 95%). La soluzione viene quindi versata lentamente in una provetta contenente due ml di acido solforico concentrato in modo da formare due strati. Un test positivo è indicato dalla formazione di un prodotto di colore viola o rosso porpora all’interfaccia dei due strati, come mostrato in figura. Ecco, più in dettaglio, come eseguire il test di Molisch.

Il test di Molisch risultato negativo (a sinistra) o positivo (a destra).

Il materiale necessario per effettuare il test di Molisch è il seguente:

  • Soluzione/i in esame (ad esempio, glucosio, saccarosio, amido)
  • Reagente di Molisch (5% α-naftolo in etanolo)
  • Acido solforico (H2SO4) concentrato
  • Provette
  • Pipette

La procedura da seguire per effettuare il test di Molisch è la seguente:

  • Preleva 2 ml di campione in provetta asciutta.
  • Prendi 2 ml di acqua distillata in un’altra provetta come controllo.
  • Aggiungi 2-3 gocce di reagente Molisch alla soluzione.
  • Pipettare delicatamente 1 ml di H2SO4 concentrato lungo il lato della provetta in modo da formare due strati distinti.
  • Osserva il cambiamento di colore alla giunzione di due strati.
  • Un aspetto di colore viola indica la presenza di carboidrati.

Interpretazione dei risultati del test di Molisch: Test di Molisch positivo: complesso di colore viola; Test di Molisch negativo: nessun colore viola. Un eventuale colore marrone dovuto alla carbonizzazione deve essere ignorato e il test dovrebbe essere ripetuto con una soluzione più diluita. Nella maggior parte dei test biochimici, è importante eseguire un test di controllo usando acqua invece della soluzione in esame. In caso di dubbi sul risultato di un test, eseguire la reazione con un composto noto adatto.

Risultato positivo del test di Molisch per vari tipi di carboidrati.

Attenzione. Per eseguire questo esperimento devi indossare dei guanti e usare la massima attenzione. L’acido solforico concentrato è estremamente corrosivo e pericoloso per la pelle e per gli occhi: corrode la carta, i tessuti, il PET e reagisce violentemente con l’acqua e le sostanze basiche. Reagisce con numerosissime sostanze diverse e spesso da queste reazioni si liberano gas tossici. Non toccare mai l’acido solforico e non respirarne i vapori. In caso di contatto con la pelle o con gli occhi, di ingestione, di inalazione o di altri incidenti contatta subito il medico e il pronto soccorso.