व्याख्यान 3
डाइसैकेराइड और पॉलीसैकेराइड की संरचना (STRUCTURE OF DISACCHARIDES & POLYSACCHARIDES)
सामान्य डाइसैकेराइड की संरचना, स्रोत और गुण
| डाइसैकेराइड (Disaccharides) |
घटक मोनोसैकेराइड (Constituent monosaccharides) |
लिंकेज (Linkage) |
स्रोत (Source) |
गुण (Properties) |
| कम करने वाले डाइसैकेराइड (Reducing disaccharides) |
| माल्टोज़ (Maltose) |
α-D-ग्लूकोज + α-D-ग्लूकोज (α-D-glucose + α-D-glucose) |
α |
अंकुरित अनाज और माल्ट |
फेनिलहाइड्राज़ीन (phenylhydrazine) के साथ ओसाज़ोन (osazone) बनाता है। यीस्ट (yeast) में मौजूद एंजाइम माल्टेज़ (maltase) द्वारा किण्वन योग्य (Fermentable)। डी-ग्लूकोज (D-glucose) के दो अणुओं में हाइड्रोलाइज (Hydrolysed) होता है। म्यूटारोटेशन (mutarotation) से गुजरता है। |
| लैक्टोज़ (Lactose) |
β-D-ग्लूकोज + α-D-ग्लूकोज (β-D-glucose + α-D-glucose) |
β |
दूध (Milk)। गर्भावस्था के दौरान मूत्र में इसका पता लगाया जा सकता है। |
यह म्यूटारोटेशन (mutarotation) सहित कम करने वाले शर्करा की प्रतिक्रियाएं दिखाता है। क्षार (alkali) द्वारा विघटित (Decomposed) होता है। यीस्ट (yeast) द्वारा किण्वन योग्य नहीं है। एसिड और एंजाइम लैक्टेज (lactase) द्वारा गैलेक्टोज (galactose) के एक अणु और ग्लूकोज (glucose) के एक अणु में हाइड्रोलाइज (Hydrolysed) होता है। |
| गैर-कम करने वाले डाइसैकेराइड (Non-reducing disaccharides) |
| सुक्रोज़ |
α-D-ग्लूकोज + β-D-फ्रुक्टोज (α-D-glucose + β-D-fructose) |
α,β |
चुकंदर, गन्ना (sugarcane), ज्वार (sorghum) और गाजर की जड़ें |
किण्वन योग्य (Fermentable)। तनु अम्ल (dilute acids) या एंजाइम इन्वर्टेज़ (sucrase/invertase) द्वारा ग्लूकोज (glucose) के एक अणु और फ्रुक्टोज (fructose) के एक अणु में हाइड्रोलाइज (Hydrolysed) होता है। तनु क्षार के साथ प्रतिक्रिया के लिए अपेक्षाकृत स्थिर है। |
| ट्रेहलोज़ (Trehalose) |
α-D-ग्लूकोज + α-D-ग्लूकोज (α-D-glucose + α-D-glucose) |
α,α |
कवक (Fungi) और यीस्ट (yeast)। यह कीड़ों के हेमोलिम्फ (hemolymph) में आरक्षित खाद्य आपूर्ति के रूप में संग्रहीत होता है। |
यह कठिनाई के साथ एसिड द्वारा ग्लूकोज में हाइड्रोलाइज़ेबल (hydrolysable) है। एंजाइमों द्वारा हाइड्रोलाइज नहीं किया जा सकता। |
प्रकृति में आमतौर पर पाए जाने वाले ओलिगोसैकेराइड (oligosaccharides) डाइसैकेराइड (disaccharides) से संबंधित होते हैं।
- शारीरिक रूप से महत्वपूर्ण डाइसैकेराइड माल्टोज़ (maltose), लैक्टोज़ (lactose), ट्रेहलोज़ (trehalose) और सुक्रोज़ (sucrose) हैं।
- डाइसैकेराइड में दो मोनोसैकेराइड होते हैं जो ओ-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा सहसंयोजक (covalently) रूप से जुड़े होते हैं।
- हेमीएसीटल (hemiacetal) निर्माण के परिणामस्वरूप बनने वाला हाइड्रॉक्सिल समूह अन्य हाइड्रॉक्सिल समूहों की तुलना में अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होता है।
- एक मोनोसैकेराइड में मौजूद यह हाइड्रॉक्सिल समूह किसी अन्य मोनोसैकेराइड के C-1, C-2, C-3, C-4, या C-6 से जुड़े किसी भी हाइड्रॉक्सिल समूह के साथ प्रतिक्रिया करके 1→1, 1→2, 1→3, 1→4, और 1→6 जुड़े डाइसैकेराइड बनाता है।
- जब ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड निर्माण में केवल एक एनोमेरिक कार्बन शामिल होता है, तो कम करने वाले डाइसैकेराइड बनते हैं।
- यदि मोनोसैकेराइड के दोनों एनोमेरिक कार्बन परमाणु ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड निर्माण में शामिल होते हैं, तो इसके परिणामस्वरूप गैर-कम करने वाले डाइसैकेराइड का निर्माण होता है जैसे ट्रेहलोज़ (एल्डोसिल-एल्डोसिल डाइसैकेराइड - aldosyl-aldosyl disaccharide) या सुक्रोज़ (एल्डोसिल-कीटोसिल डाइसैकेराइड - aldosyl-ketosyl disaccharide)।
- कम करने वाले डाइसैकेराइड के मामले में, मुक्त एनोमेरिक कार्बन वाले अणु के एक छोर को कम करने वाला अंत कहा जाता है और दूसरा छोर, जहां एनोमेरिक कार्बन ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड में शामिल होता है, गैर-कम करने वाला अंत कहा जाता है।
कम करने वाले डाइसैकेराइड
माल्टोज़ (Maltose)
- माल्टोज़ एक डाइसैकेराइड है जो एक ग्लूकोज अवशेष के C-1 और दूसरे के C-4 के बीच ग्लाइकोसिडिक लिंकेज से जुड़े दो ग्लूकोज अवशेषों से बना है।
- लिंकेज में शामिल ग्लूकोज के एनोमेरिक कार्बन का विन्यास (configuration) α है और इसलिए ग्लाइकोसिडिक लिंकेज α है।
- दूसरे ग्लूकोज का एनोमेरिक कार्बन परमाणु मुक्त होता है और इसलिए माल्टोज़ एक कम करने वाली चीनी है।
- दूसरा ग्लूकोज अवशेष α या β विन्यास में मौजूद रहने में सक्षम है।
- पौधों में माल्टोज़ कभी-कभार दर्ज किया गया है। यह आमतौर पर अंकुरण (germination) या माल्टिंग प्रक्रिया के दौरान स्टार्च के एंजाइम हाइड्रोलिसिस (enzyme hydrolysis) के उत्पाद के रूप में प्राप्त होता है।
चित्र: Structure of Maltose
लैक्टोज़ (Lactose)
- लैक्टोज़ केवल दूध में पाया जाने वाला कम करने वाला डाइसैकेराइड (reducing disaccharide) है।
- यह गैर-कम करने वाले सिरे पर गैलेक्टोज (galactose) और कम करने वाले सिरे पर ग्लूकोज (glucose) से बना है।
- वे β लिंकेज द्वारा जुड़े हुए हैं।
चित्र: Structure of Lactose
गैर-कम करने वाले डाइसैकेराइड
ट्रेहलोज़ (Trehalose)
- ट्रेहलोज़, एक गैर-कम करने वाला डाइसैकेराइड (non-reducing disaccharide), कीड़ों के परिसंचारी द्रव (हेमोलिम्फ - hemolymph) के एक प्रमुख घटक के रूप में होता है और ऊर्जा भंडारण यौगिक के रूप में कार्य करता है।
- यह विभिन्न प्रकार के कीड़ों के वसा शरीर में एक सीमित सीमा तक भी मौजूद है।
- यह ग्लूकोज की तुलना में दोगुनी ऊर्जा देता है और साथ ही आसमाटिक संतुलन बनाए रखता है।
- इसे उड़ान में लगे कीड़ों के एक महत्वपूर्ण अनुकूलन (adaptation) के रूप में वर्णित किया गया है।
- दोनों ग्लूकोज मोइटीज़ (moieties) के एनोमेरिक कार्बन ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड के निर्माण में शामिल होते हैं।
सुक्रोज़
- सुक्रोज़, व्यावसायिक महत्व की चीनी, उच्च श्रेणी के पौधों में व्यापक रूप से वितरित (distributed) है।
- गन्ना (Sugarcane) और चुकंदर इसके एकमात्र व्यावसायिक स्रोत हैं।
- यह ग्लूकोज (glucose) और फ्रुक्टोज (fructose) से बना है।
- ग्लूकोज का एनोमेरिक कार्बन परमाणु (C-1) और फ्रुक्टोज का (C-2) लिंकेज में शामिल हैं और इसलिए यह एक गैर-कम करने वाला डाइसैकेराइड है।
- सुक्रोज़ प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) का एक प्रमुख मध्यवर्ती उत्पाद है और यह वह प्रमुख रूप है जिसमें चीनी को संवहनी प्रणालियों के माध्यम से पत्तियों से पौधों के अन्य भागों में ले जाया जाता है।
चित्र: Structure of Sucrose
इनवर्ट चीनी
- जब सुक्रोज़ का हाइड्रोलिसिस (hydrolysis) पोलारिमेट्रिक रूप (polarimetrically) से किया जाता है तो ऑप्टिकल रोटेशन सकारात्मक से नकारात्मक में बदल जाता है।
- हाइड्रोलिसिस पर डेक्सट्रोरोटेटरी (dextrorotatory) सुक्रोज़ ग्लूकोज और फ्रुक्टोज का लेवोरोटेटरी (levorotatory) मिश्रण देता है।
- लेवोरोटेशन (levorotaion) फ्रुक्टोज की उपस्थिति के कारण होता है जो स्वयं डेक्सट्रोरोटेटरी ग्लूकोज (+52.2) की तुलना में अधिक लेवोरोटेटरी (-92) है।
- इस घटना को व्युत्क्रमण (inversion) कहा जाता है और ग्लूकोज और फ्रुक्टोज के मिश्रण को इनवर्ट चीनी कहा जाता है।
- यह प्रतिक्रिया एंजाइम इनवर्टेज़ (invertase) द्वारा उत्प्रेरित (catalysed) होती है।
- इनवर्ट चीनी सुक्रोज़ की तुलना में अधिक मीठी होती है।
- शहद में प्रचुर मात्रा में इनवर्ट चीनी होती है और इसलिए यह बहुत मीठा होता है।
सुक्रोसिल ओलिगोसैकेराइड (Sucrosyl oligosaccharides)
- सुक्रोसिल ओलिगोसैकेराइड के पोलीमराइजेशन की डिग्री सामान्य रूप से 3 से 9 तक होती है।
- यद्यपि सुक्रोज़ सभी पौधों में उच्च सांद्रता (concentration) में पाया जाता है, सुक्रोसिल ओलिगोसैकेराइड के सदस्य प्रत्येक पौधे के परिवार में कम से कम अंशों (traces) में होते हैं।
- सुक्रोसिल ओलिगोसैकेराइड का मुख्य संचय (accumulation) जड़ों, प्रकंदों (rhizomes) और बीजों जैसे भंडारण अंगों में पाया जाता है।
- सुक्रोसिल ओलिगोसैकेराइड के महत्वपूर्ण सदस्य रैफिनोज़, स्टैचीओज़, वर्बास्कोज़ और अजुगोज़ हैं।
- सभी सुक्रोसिल ओलिगोसैकेराइड प्रकृति में गैर-कम करने वाले (non-reducing) होते हैं।
रैफिनोज़ (Raffinose)
- यह पादप जगत में बहुतायत (abundance) में सुक्रोज़ के बाद दूसरे स्थान पर है।
- रैफिनोज़ केवल फलीदार पौधों की पत्तियों में कम सांद्रता में होता है, लेकिन बीज और जड़ों जैसे भंडारण अंगों में जमा हो जाता है।
- अधिकांश फलीदार बीजों में ये ओलिगोसैकेराइड बड़ी मात्रा में होते हैं।
- बंगाल चना में रैफिनोज़ की मात्रा अधिक होती है।
- लाल चना और हरे चने में बंगाल चना और काले चने की तुलना में वर्बास्कोज़ और स्टैचीओज़ की मात्रा काफी अधिक होती है।
- ये सुक्रोसिल ओलिगोसैकेराइड इन फलियों के सेवन के बाद पेट फूलने (flatulence) के लिए जिम्मेदार होते हैं।
- यह आरक्षित सामग्री के रूप में कार्य करता है।
- यह पाला प्रतिरोध में भी योगदान देता है।
पॉलीसैकेराइड (Polysaccharides)
प्रकृति में पाए जाने वाले पॉलीसैकेराइड या तो एक संरचनात्मक कार्य (structural polysaccharides) करते हैं या ऊर्जा के संग्रहीत रूप (storage polysaccharides) के रूप में भूमिका निभाते हैं।
भंडारण पॉलीसैकेराइड
- पौधों में स्टार्च, गैलेक्टोमैनन (galactomanans) और इनुलिन (inulin) महत्वपूर्ण भंडारण पॉलीसैकेराइड हैं।
स्टार्च
- पादप जगत में प्रमुख खाद्य-भंडार पॉलीसैकेराइड स्टार्च है।
- यह मानव आहार में कार्बोहाइड्रेट का प्रमुख स्रोत बनाता है।
- स्टार्च कुछ प्रोटोजोआ, बैक्टीरिया और शैवाल (algae) में पाया गया है। लेकिन प्रमुख स्रोत पौधे हैं जहां यह बीज, फल, पत्तियां, कंद (tubers) और बल्ब में कुछ प्रतिशत से लेकर 74% से अधिक मात्रा में होता है।
- स्टार्च एक अल्फा-ग्लूकन (alpha-glucan) है जिसमें संरचनात्मक रूप से अलग घटक होते हैं जिन्हें एमाइलोज (amylose) और एमाइलोपेक्टिन (amylopectin) कहा जाता है।
- कुछ स्टार्च में मध्यवर्ती अंश के रूप में संदर्भित एक तीसरा घटक भी पहचाना गया है।
- स्टार्च के अणु अर्धक्रिस्टलीय बृहत् आणविक (macromolecular) समुच्चय में व्यवस्थित होते हैं जिन्हें कणिकाओं (granules) कहा जाता है।
- कणिकाओं का आकार स्टार्च के स्रोत की विशेषता है।
- दो घटक, एमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन, विभिन्न स्रोतों के बीच मोमी चावल या मोमी मक्का में 2% से कम एमाइलोज से लेकर एमाइलोमाइज (amylomaize) में लगभग 80% एमाइलोज तक अलग-अलग होते हैं।
- अधिकांश स्टार्च में 15 से 35% एमाइलोज होता है।
- एमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन का अनुपात एंजाइम, ग्रैनुलोसिस बाउंड स्टार्च सिंथेज़ और घुलनशील स्टार्च सिंथेज़ का एक कार्य है।
- GBSS एक ऐसे रूप में एमाइलोज को संश्लेषित (synthesise) करने में सक्षम है जो एमाइलोपेक्टिन बनाने के लिए ब्रांचिंग एंजाइम (branching enzyme) के लिए एक सब्सट्रेट (substrate) नहीं है।
- केवल एमाइलोपेक्टिन वाले मोमी म्यूटेंट में GBSS की कमी होती है, लेकिन फिर भी उनमें घुलनशील स्टार्च सिंथेज़ (soluble starch synthase) होता है।
चित्र: Structure of Amylose
- एमाइलोज α-D-ग्लूकोज इकाइयों (α-D-glucose units) से बना होता है जो ज्यादातर α लिंकेज द्वारा रैखिक (linear) तरीके से जुड़े होते हैं।
- इसके जैविक मूल के आधार पर इसका आणविक भार 150,000 से 1,000,000 तक होता है।
- यह दिखाया गया है कि एमाइलोज में गैर-रैखिकता (nonlinearity) के कुछ तत्व हैं।
- इसमें α लिंकेज से जुड़ी सीमित, लंबी-शृंखला शाखाओं वाले रैखिक अणुओं का मिश्रण होता है।
- शाखाओं में कई सौ ग्लूकोज अवशेष (glucose residues) होते हैं।
- ग्लूकोज इकाइयों के पेचदार कुंडल के अंदरूनी हिस्से में एक स्थिति पर कब्जा करने की आयोडीन की क्षमता के कारण एमाइलोज आयोडीन के साथ एक विशिष्ट नीला रंग देता है।
- शुद्ध एमाइलोज 20°C पर 20% आयोडीन बांधता है।
एमाइलोपेक्टिन (Amylopectin)
चित्र: Structure of Amylopectin
- एमाइलोपेक्टिन एक शाखित (branched), पानी में अघुलनशील (water-insoluble) बहुलक है जिसमें हजारों D-ग्लूकोज अवशेष (D-glucose residues) शामिल हैं।
- एमाइलोपेक्टिन की मुख्य शृंखला में α ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा जुड़े D-ग्लूकोज अवशेष होते हैं।
- ग्लूकोज अवशेषों की पार्श्व शृंखलाएं α ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा मुख्य शृंखला से जुड़ी होती हैं।
- प्रत्येक शृंखला में α बॉन्ड द्वारा जुड़े 15-25 ग्लूकोज अवशेष होते हैं।
- इसमें 94-96% α और 4-6% α लिंकेज होते हैं।
- एमाइलोपेक्टिन का आणविक भार 107 - 108 के क्रम में होता है।
- रॉबिन (Robin) और सहकर्मियों ने एमाइलोपेक्टिन के लिए एक मॉडल प्रस्तावित किया है।
- इस मॉडल में, ए (A) और बी (B) शृंखलाएं रैखिक (linear) हैं और पोलीमराइजेशन की डिग्री क्रमशः 15 और 45 है।
- बी शृंखला एमाइलोपेक्टिन अणु की रीढ़ (backbone) बनाती है और दो या दो से अधिक समूहों (clusters) में फैली होती है।
- ए शृंखला का प्रत्येक समूह मुख्य रूप से ग्रेन्युल (granule) के भीतर क्रिस्टलीय क्षेत्रों के लिए जिम्मेदार होता है।
- इंटरक्रिस्टलाइन क्षेत्र नियमित अंतराल (60 - 70 A) पर होते हैं जिनमें अधिकांश α लिंकेज होते हैं।
- एमाइलोपेक्टिन अणु व्यास (diameter) में 100 - 150 A और लंबाई में 1200-4000 A होता है।
- ग्रेन्युल के भीतर, एमाइलोज एमाइलोपेक्टिन अणुओं के बीच स्थित हो सकता है और एमाइलोपेक्टिन अणु के रैखिक क्षेत्रों से जुड़ा हो सकता है।
- एमाइलोपेक्टिन आयोडीन के साथ बैंगनी (purple) से लाल रंग पैदा करता है।
इनुलिन (Inulin)
- इनुलिन एक गैर-सुपाच्य फ्रुक्टोसिल ओलिगोसैकेराइड (non-digestible fructosyl oligosaccharide) है जो प्राकृतिक रूप से 36000 से अधिक प्रकार के पौधों में पाया जाता है।
- यह एक भंडारण पॉलीसैकेराइड (storage polysaccharide) है जो प्याज (onion), लहसुन (garlic), चिकोरी (chicory), आटिचोक (artichoke), शतावरी (asparagus), केला (banana), गेहूं (wheat) और राई (rye) में पाया जाता है।
- इसमें मुख्य रूप से, यदि विशेष रूप से नहीं, तो β-2→1 फ्रुक्टोसिल-फ्रुक्टोज लिंक (fructosyl-fructose links) होते हैं।
- एक शुरुआती ग्लूकोज मोइटी मौजूद हो सकती है, लेकिन जरूरी नहीं है।
- इनुलिन एक घुलनशील फाइबर है जो आंत्र के सामान्य कार्य को बनाए रखने में मदद करता है, कब्ज (constipation) को कम करता है, कोलेस्ट्रॉल (cholesterol) और ट्राइग्लिसराइड्स (triglycerides) को कम करता है।
- इसका उपयोग प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों में वसा प्रतिस्थापन और फाइबर संवर्धन के लिए किया जाता है।
संरचनात्मक पॉलीसैकेराइड
सेल्यूलोज
चित्र: Structure of Cellulose
- सेल्यूलोज प्रकृति में पाया जाने वाला सबसे प्रचुर मात्रा में (abundant) कार्बनिक पदार्थ है।
- यह उच्च श्रेणी के पौधों में कोशिका भित्ति का प्रमुख घटक है।
- यह सूती रेशों में लगभग शुद्ध रूप (98%) में होता है और कुछ हद तक सन (flax) (80%), जूट (60-70%), लकड़ी (wood) (40-50%) और अनाज के भूसे (cereal straws) (30-43%) में होता है।
- यह 10,000 से 15,000 D-ग्लूकोज इकाइयों का रैखिक, अशखित होमोग्लाइकन है जो β लिंकेज द्वारा जुड़ा हुआ है।
- सेल्यूलोज की संरचना को कुर्सी रूप में ग्लूकॉपाइरानोज (glucopyranose) के छल्ले की एक शृंखला के रूप में दर्शाया जा सकता है।
- बहुलक के लिए सबसे स्थिर अनुरूपता (conformation) आसन्न ग्लूकोज अवशेषों के सापेक्ष 180° घुमाई गई कुर्सी है जो एक सीधी विस्तारित शृंखला उत्पन्न करती है।
- पौधों की कोशिका भित्ति के भीतर सेल्यूलोज अणु संरचना की जैविक इकाइयों में व्यवस्थित होते हैं जिन्हें माइक्रोफाइब्रिल (microfibrils) कहा जाता है।
- एक माइक्रोफाइब्रिल (microfibril) में सेल्यूलोज अणुओं का एक बंडल होता है जिसे दूसरों के समानांतर अपने लंबे अक्ष के साथ व्यवस्थित किया जाता है।
- यह व्यवस्था एक ग्लूकोज अवशेष के C-3 के हाइड्रॉक्सिल समूह और अगले ग्लूकोज अवशेष के पाइरानोज अंगूठी ऑक्सीजन परमाणु के बीच इंट्रामोल्युलर हाइड्रोजन बॉन्डिंग के गठन की अनुमति देती है।
- यह हाइड्रोजन बॉन्ड ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड को दोहरा बॉन्ड चरित्र प्रदान करता है और ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड के चारों ओर आसन्न ग्लूकोज अवशेषों के रोटेशन (rotation) में बाधा डालता है।
- माइक्रोफाइब्रिल के भीतर, आसन्न सेल्यूलोज अणु एक अणु के C-6 हाइड्रॉक्सिल समूह और आसन्न सेल्यूलोज अणु के ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड ऑक्सीजन परमाणु के बीच इंटरमॉलिक्युलर हाइड्रोजन बॉन्ड द्वारा जुड़े होते हैं।
- माइक्रोफाइब्रिल के क्रॉस सेक्शन में लगभग 5–30 एनएम छोटे व्यास का एक केंद्रीय क्रिस्टलीय कोर होता है।
- केंद्रीय क्रिस्टलीय कोर में लगभग 50-100 सेल्यूलोज अणु होते हैं जो पूर्ण त्रि-आयामी सरणी में व्यवस्थित होते हैं और एक क्रिस्टलीय संरचना प्रदर्शित करते हैं।
- इस क्रिस्टलीय कोर के आसपास पैराक्रिस्टलाइन मैट्रिक्स का एक क्षेत्र है जिसमें सेल्यूलोज और हेमिसेल्यूलोज (hemicellulose) के लगभग 100 पॉलीसैकेराइड अणु होते हैं।
- इस क्षेत्र में सही त्रि-आयामी क्रम नहीं है और पानी के अणु पैराक्रिस्टलाइन क्षेत्र में प्रवेश करने में सक्षम हैं, लेकिन क्रिस्टलीय कोर में नहीं।
कार्बोहाइड्रेट के रासायनिक गुण
मोनोसैकेराइड (Monosaccharides)
मोनोसैकेराइड की प्रतिक्रियाएं हाइड्रॉक्सिल (-OH) और संभावित रूप से मुक्त एल्डिहाइड (-CHO) या कीटो (>C=O) समूहों की उपस्थिति के कारण होती हैं।
क्षार के साथ प्रतिक्रिया
तनु क्षार:
- कमजोर क्षारीय विलयनों में शर्करा 1,2-एनेडियोल बनाने के लिए आइसोमेराइजेशन (isomerization) से गुजरती है जिसके बाद शर्करा के मिश्रण का निर्माण होता है।
मजबूत क्षार:
- मजबूत क्षारीय स्थितियों के तहत चीनी कैरामेलाइजेशन प्रतिक्रियाओं से गुजरती है।
शर्करा के कम करने वाले गुण
- संभावित रूप से मुक्त एल्डिहाइड या कीटो समूहों की उपस्थिति के आधार पर शर्करा को कम करने वाले (reducing) या गैर-कम करने वाले (non-reducing) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।
- कम करने वाला गुण मुख्य रूप से क्षारीय स्थिति के तहत अघुलनशील क्यूप्रस ऑक्साइड बनाने के लिए तांबे या चांदी जैसे धातु आयनों को कम करने के लिए इन शर्करा की क्षमता के कारण होता है।
- एल्डोज (aldoses) का एल्डिहाइड समूह कार्बोक्जिलिक एसिड (carboxylic acid) में ऑक्सीकृत हो जाता है। यह कम करने वाला गुण गुणात्मक (qualitative) (फेहलिंग, बेनेडिक्ट, बारफोएड और निलांडर परीक्षण और मात्रात्मक (quantitative) प्रतिक्रियाओं का आधार है।
- सभी मोनोसैकेराइड कम करने वाले (reducing) होते हैं। ओलिगोसैकेराइड के मामले में, यदि अणु में एक मुक्त एल्डिहाइड या कीटोन समूह होता है तो यह कम करने वाली चीनी (माल्टोज़ और लैक्टोज़) से संबंधित होता है।
- यदि कम करने वाले समूह ग्लाइकोसोडिक लिंकेज के निर्माण में शामिल होते हैं, तो चीनी गैर-कम करने वाले समूह (ट्रेहलोज़, सुक्रोज़, रैफिनोज़ और स्टैचीओज़) से संबंधित होती है।
फेनिलहाइड्राज़ीन के साथ प्रतिक्रिया
- जब कम करने वाली शर्करा को pH 4.7 पर फेनिलहाइड्राज़ीन (phenylhydrazine) के साथ गर्म किया जाता है तो एक पीला अवक्षेप प्राप्त होता है।
- अवक्षेपित यौगिक को ओसाज़ोन (osazone) कहा जाता है। कम करने वाली चीनी का एक अणु फेनिलहाइड्राज़ीन के तीन अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है।
- डी-मैनोज (D-mannose) और डी-फ्रुक्टोज (D-fructose) डी-ग्लूकोज (D-glucose) के समान प्रकार का ओसाज़ोन बनाते हैं क्योंकि C-3, C-4, C-5 और C-6 का विन्यास सभी तीन शर्करा के लिए समान है।
- डी-गैलेक्टोज (D-galactose) का ओसाज़ोन अलग है।
- विभिन्न शर्करा अलग-अलग दरों पर ओसाज़ोन बनाते हैं। उदाहरण के लिए, डी-फ्रुक्टोज डी-ग्लूकोज की तुलना में अधिक आसानी से ओसाज़ोन बनाता है।
- ओसाज़ोन विशिष्ट आकार, अपघटन बिंदु और विशिष्ट ऑप्टिकल रोटेशन के साथ क्रिस्टलीय ठोस होते हैं।
- ओसाज़ोन के निर्माण का समय और क्रिस्टलीय आकार का उपयोग शर्करा की पहचान के लिए किया जाता है।
- यदि ओसाज़ोन तैयार करने में फेनिलहाइड्राज़ीन के बजाय मिथाइल फेनिलहाइड्राज़ीन का उपयोग किया जाता है, तो केवल कीटोज (ketoses) प्रतिक्रिया करते हैं।
- यह प्रतिक्रिया एल्डोज (aldose) और कीटोज (ketose) शर्करा के बीच अंतर करने का काम करती है।
एसिड के साथ प्रतिक्रिया (Reaction with acids)
- मोनोसैकेराइड आमतौर पर गर्म तनु खनिज एसिड के लिए स्थिर होते हैं, हालांकि कीटोज लंबे समय तक कार्रवाई से काफी विघटित (decomposed) हो जाते हैं।
- एक मजबूत गैर-ऑक्सीकरण अम्लीय (strong non-oxidising acidic) परिस्थितियों में हेक्सोज (hexoses) के समाधान को गर्म करने पर, हाइड्रॉक्सिल मिथाइल फरफुरल बनता है।
- हेक्सोज से हाइड्रॉक्सिमिथाइल फरफुरल को आमतौर पर आगे अन्य उत्पादों में ऑक्सीकृत किया जाता है। जब रेसोरिसिनोल (resorcinol), α-नैफ्थोल (α-naphthol) या एन्थ्रोन (anthrone) जैसे फेनोलिक यौगिक जोड़े जाते हैं, तो रंगीन यौगिकों का मिश्रण बनता है।
- विलयन में कार्बोहाइड्रेट का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाने वाला मोलिश परीक्षण इसी सिद्धांत पर आधारित है।
- जब α-नैफ्थोल युक्त कार्बोहाइड्रेट समाधान में केंद्रित H2SO4 धीरे-धीरे मिलाया जाता है, तो जंक्शन पर गुलाबी रंग उत्पन्न होता है।
- प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न गर्मी फरफुरल (furfural) या हाइड्रॉक्सिमिथाइल फरफुरल का उत्पादन करने के लिए इसे हाइड्रोलाइज (hydrolyse) और निर्जलित (dehydrate) करती है जो तब गुलाबी रंग पैदा करने के लिए α-नैफ्थोल के साथ प्रतिक्रिया करती है।
🔄 संस्करण 2.0 अद्यतन
अंतिम अद्यतन: 28 अगस्त 2026
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