من السكريات البسيطة إلى المواد الحيوية المعقدة: رحلة عبر تنوع الكاربوهيدرات في الطبيعة



رحلة في عالم الكاربوهيدرات: كشف أسرارها واستخداماتها

مقدمة:

تُعد الكاربوهيدرات من أهم المركبات العضوية في الطبيعة، حيث تُشكل الوقود الأساسي لمعظم الكائنات الحية. وتتواجد الكاربوهيدرات في النباتات والحيوانات، وتُلعب دورًا هامًا في العديد من العمليات الحيوية.

كشف مولش (Molisch Test):

- الهدف:

الكشف عن وجود السكريات بشكل عام.

- المبدأ:

تفاعل السكر مع الفا-نفثول و حمض الكبريتيك لإنتاج مركب فورفورال ذو اللون البنفسجي - الأرجواني.

- الإجراء:

  • إذابة 20 ملغ من المركب المراد اختباره في 1 مل من الماء.
  • إضافة 2 قطرة من محلول الفا-نفثول 5% في الميثانول.
  • إضافة 1 مل من حمض الكبريتيك المركز ببطء إلى أنبوبة الاختبار.
  • مراقبة لون الطبقة المشتركة بين المحلولين.

- التفسير:

  • ظهور اللون البنفسجي - الأرجواني: يدل على وجود السكر.
  • عدم ظهور اللون: يدل على عدم وجود السكر.

ملاحظات:

  • سحب جزيئات الماء من السكر بواسطة حمض الكبريتيك ضروري لتكوين الفورفورال.
  • يستجيب اختبار فورفورال لكل من السكريات الخماسية و السداسية.

الكشف عن السكريات الخماسية بواسطة اختبار فورفورال (Furfutal Test):

- الهدف:

الكشف عن وجود السكريات الخماسية بشكل خاص.

- المبدأ:

تفاعل السكر الخماسي مع حمض الهيدروكلوريك لإنتاج مركب فورفورال الذي يتفاعل مع ورق خلات الإيثيلين لإنتاج لون أحمر براق.

- الإجراء:

  • إذابة 0.2-0.3 غم من المركب المراد اختباره في 5 مل من حمض الهيدروكلوريك المخفف (1:3).
  • وضع قطعة من ورق خلات الإيثيلين المحضر حديثًا على فوهة أنبوبة الاختبار.
  • غلي المحلول لمدة دقيقتين.

- التفسير:

  • ظهور طبقة حمراء براقة على الورقة: يدل على وجود السكر الخماسي.
  • عدم ظهور اللون: يدل على عدم وجود السكر الخماسي.

ملاحظة:

يستجيب اختبار فورفورال أيضًا لـ السكريات السداسية.

كشف فهلنك (A+B) (Fehling's Test):

- الهدف:

الكشف عن وجود السكريات القابلة للاختزال (مثل الغلوكوز و الفركتوز).

- المبدأ:

تفاعل السكر القابل للاختزال مع محلول فهلنك (يحتوي على أيونات النحاس الثنائية) لإنتاج راسب أحمر من أكسيد النحاسوز.

- الإجراء:

  • خلط 1 مل من كل من محلول فهلنك A و محلول فهلنك B.
  • إضافة المجهول إلى الخليط.
  • غلي الخليط بهدوء.

- التفسير:

  • تكون راسب أحمر من أكسيد النحاسوز: يدل على وجود السكر القابل للاختزال.
  • عدم تكون الراسب: يدل على عدم وجود السكر القابل للاختزال.

كشف الرايسورسينول (Resorcinol Test):

- الهدف:

الكشف عن وجود السكريات بشكل عام.

- المبدأ:

تفاعل السكر مع محلول الرايسورسينول و حمض الكبريتيك لإنتاج مركب ذو لون برتقالي - أحمر.

- الإجراء:

  • إضافة 20 ملغ من المركب المراد اختباره إلى 1 مل من محلول الرايسورسينول 0.1% في الماء.
  • وضع الخليط على سطح 2 مل من حمض الكبريتيك المركز.

- التفسير:

  • ظهور اللون البرتقالي - الأحمر في منطقة تماس الطبقتين: يدل على وجود السكر.
  • عدم ظهور اللون: يدل على عدم وجود السكر.
  • التمييز بين السكريات الأحادية والسُّكريات الثنائية:
  • تتميز السكريات الأحادية بسهولة تأكسدها مقارنةً بالسُّكريات الثنائية.

محلول بارفؤيد (Benedict's Solution):

  • يُؤكسد السكريات الأحادية خلال دقيقتين.
  • لا يُؤكسد السُّكريات الثنائية إلا عند التسخين لعدة دقائق.
  • محلول بندكت (Benedict's Solution):
  • يُؤكسد جميع السكريات العامة ما عدا السكروز.

- تحضير محلول بارفؤيد:

  • إذابة 16.6 غم من خلات النحاس المتبلور في 245 مل من الماء.
  • إضافة 2.4 مل من حامض الخليك الثلجي.
  • وضع 2 مل من كاشف بارفؤيد في أنبوبة اختبار.
  • إضافة 10-20 ملغ من الكاربوهيدرات (أو 1 مل من محلولها المخفف في الماء) إلى الكاشف.
  • وضع أنبوبة الاختبار في حمام مائي مغلي لمدة 3 دقائق.
  • رفع الأنبوبة من الحمام المائي وتركها لتبرد.

- التفسير:

  • الراسب الأصفر، البرتقالي - الأحمر: يدل على وجود السكر.
  • المعلق الأصفر في محلول أزرق يظهر أخضر: يدل على وجود السكر.

تعريف اختبار بندكت:

اختبار بندكت هو محلول يستخدم لتحديد وكشف وجود الكربوهيدرات، وخاصة الجلوكوز، في البول والدم.

- تحضير محلول بندكت:

  • إذابة 4.3 غم من كبريتات النحاس المسحوقة برقة في 25 مل من الماء الساخن.
  • تبريد المحلول وإضافة 40 مل من الماء.
  • إذابة 43 غم من سترات الصوديوم و 25 غم من كاربونات الصوديوم اللامائية في 150 مل من الماء وتسخينها حتى الحصول على محلول متجانس.
  • تبريد المحلول وإضافة محلول كبريتات النحاس.
  • تخفيف المحلول إلى 250 مل.
  • حفظ المحلول في زجاجة مسدودة بفلين.

- طريقة الكشف عن الكاربوهيدرات باستخدام محلول بندكت:

تتبع نفس خطوات الكشف باستخدام محلول بارفؤيد.

استخدامات الكاربوهيدرات:

  • غذاء: تُشكل الكاربوهيدرات المصدر الرئيسي للطاقة لمعظم الكائنات الحية.
  • بناء الخلايا: تُستخدم الكاربوهيدرات في بناء جدران الخلايا و الأنسجة.
  • تخزين الطاقة: تُخزن الكاربوهيدرات في شكل جليكوجين في الحيوانات و نشاء في النباتات.
  • إنتاج المواد الأخرى: تُستخدم الكاربوهيدرات في إنتاج العديد من المواد الأخرى مثل السليلوز و الفيتامينات.

خاتمة:

تُعد الكاربوهيدرات مركبات عضوية أساسية تلعب دورًا هامًا في العديد من العمليات الحيوية لجميع الكائنات الحية.
ومن خلال فهم وظائفها وفوائدها ومخاطر الإفراط في تناولها، يمكننا اتخاذ خيارات غذائية ذكية تُساعدنا على الحفاظ على صحة جيدة و الحصول على أقصى استفادة من هذه المكونات الغذائية الأساسية.