還元糖は、還元剤として機能する生体分子です。つまり、反応する別の分子に電子を提供することができます。言い換えると、還元糖は、その構造内にカルボニル基（C = O）を含む炭水化物です。
このカルボニル基は、二重結合を介して酸素原子に結合している炭素原子で構成されています。このグループは糖分子のさまざまな位置にあり、アルデヒドやケトンなどの他の官能基になります。
アルデヒドとケトンは、単糖または単糖の分子に含まれています。これらの糖は、分子内にカルボニル基を有する場合はケトン（ケトン）に、末端にある場合はアルドース（アルデヒド）に分類される。
アルデヒドは、分子間の電子の移動を含む酸化還元反応を実行できる官能基です。分子が1つ以上の電子を失うと酸化が起こり、分子が1つ以上の電子を得ると還元が起こります。
存在する炭水化物の種類のうち、単糖はすべて還元糖です。例えば、グルコース、ガラクトース、フルクトースは還元剤として機能します。
場合によっては、単糖は二糖や多糖などの大きな分子の一部です。このため、マルトースなどの一部の二糖類も還元糖として機能します。
還元糖の測定方法
ベネディクトのテスト
サンプル中の還元糖の存在を確認するには、沸騰水に溶解します。次に、少量のベネディクト試薬を加え、溶液が室温になるまで待ちます。10分以内に、溶液の色が変化し始めます。
色が青に変わる場合、還元糖、特にグルコースは存在しません。テストするサンプルに大量のグルコースが存在する場合、色の変化は緑、黄色、オレンジ、赤、そして最後に茶色に変化します。
ベネディクトの試薬は、いくつかの化合物の混合物です。これには、無水炭酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、硫酸銅（II）五水和物が含まれます。サンプルを含む溶液に追加すると、可能な酸化還元反応が始まります。
還元糖がある場合、それらはベネディクト溶液中の硫酸銅（青色）を硫化銅（赤みがかった色）に還元します。硫化銅は沈殿物のように見え、色の変化の原因になります。
非還元糖はこれを行うことができません。この特定のテストは、還元糖の存在の質的な理解を提供するだけです。つまり、サンプルに還元糖があるかどうかを示します。
フェーリング試薬
ベネディクトテストと同様に、フェーリングテストでは、サンプルが溶液に完全に溶解している必要があります。これは熱の存在下で行われ、完全に溶解するようにします。この後、絶えず攪拌しながらフェーリング溶液を加える。
還元糖が存在する場合、酸化物または赤い沈殿物が形成されるため、溶液の色が変化し始めます。還元糖が存在しない場合、溶液は青色または緑色のままになります。フェーリングの溶液は、他の2つの溶液（AおよびB）からも調製されます。
溶液Aは、水に溶解した硫酸銅（II）五水和物を含み、溶液Bは、酒石酸ナトリウムカリウム四水和物（ロッシェル塩）と水酸化ナトリウムを水に含みます。2つの溶液を同等の割合で混合して、最終的なテスト溶液を作成します。
このテストは、単糖類、特にアルドースとケトースを決定するために使用されます。これらは、アルデヒドが酸化して酸になり、亜酸化銅を形成するときに検出されます。
アルデヒド基と接触すると、それは第一銅イオンに還元され、それは赤い沈殿物を形成し、還元糖の存在を示します。サンプルに還元糖が含まれていない場合、溶液は青色のままになり、このテストの結果が陰性になります。
トレンス試薬
シルバーミラーテストとも呼ばれるTollensテストは、アルデヒドとケトンを区別するために使用される定性的な実験室テストです。アルデヒドは容易に酸化されるが、ケトンはそうではないという事実を利用しています。
Tollensテストでは、Tollens試薬と呼ばれる混合物を使用します。これは、アンモニアで調整された銀イオンを含む基本的な溶液です。
この試薬は保存期間が短いため市販されておらず、使用する場合は実験室で準備する必要があります。
試薬の準備には2つのステップがあります。
ステップ1
水性硝酸銀を水性水酸化ナトリウムと混合する。
ステップ2
沈殿した酸化銀が完全に溶解するまで、アンモニア水を滴下する。
Tollens試薬は、対応する還元糖に存在するアルデヒドを酸化します。同じ反応には、Tollensの試薬からの銀イオンの還元が含まれ、金属イオンに変換されます。清潔な試験管で試験を行うと、銀の沈殿物が形成されます。
したがって、Tollens試薬での陽性結果は、試験管内の「銀鏡」を観察することによって決定されます。このミラー効果は、この反応の特徴です。
重要性
さまざまなサンプルに含まれる還元糖の存在を確認することは、医学や美食を含むいくつかの点で重要です。
医学における重要性
砂糖を減らすためのテストは、糖尿病の患者を診断するために何年もの間使用されてきました。これは、この疾患が血中のグルコースレベルの増加によって特徴付けられるために行うことができ、これらの測定はこれらの酸化方法によって行うことができます。
グルコースによって還元される酸化剤の量を測定することにより、血液または尿サンプル中のグルコースの濃度を決定することが可能です。
これにより、血糖値を正常な範囲に戻すために注入する適切な量のインスリンを患者に指示することができます。
メイラードの反応
メイラード反応には、いくつかの食品を調理するときに発生する一連の複雑な反応が含まれます。食品の温度が上昇すると、還元糖のカルボニル基がアミノ酸のアミノ基と反応します。
この調理反応はさまざまな製品を生成し、多くは健康に有益ですが、他のものは有毒で発がん性さえあります。このため、通常の食事に含まれる還元糖の化学的性質を知ることが重要です。
ジャガイモなどのデンプンが豊富な食品を非常に高い温度（120°C以上）で調理すると、メイラード反応が発生します。
この反応は、アミノ酸のアスパラギンと還元糖の間で起こり、神経毒であり発ガン性物質である可能性があるアクリルアミド分子を生成します。
食品の品質
特定の食品の品質は、還元糖の検出方法を使用して監視できます。例：ワイン、ジュース、サトウキビでは、還元糖のレベルが製品の品質の指標として決定されます。
食品中の還元糖の測定には、通常、メチレンブルーを含むフェーリング試薬が酸化物還元指示薬として使用されます。この変更は、一般的にレーン・エイノン法として知られています。
還元糖と非還元糖の違い
還元糖と非還元糖の違いは、分子構造にあります。他の分子が還元する炭水化物は、遊離のアルデヒド基またはケトン基から電子を供与することで還元します。
したがって、非還元糖の構造には、遊離のアルデヒドやケトンは含まれていません。その結果、フェーリング検定やベネディクト検定などの還元糖を検出するための検定で否定的な結果が得られます。
還元糖はすべての単糖といくつかの二糖を含み、非還元糖はいくつかの二糖とすべての多糖を含みます。
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