’  

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Mansoura University 

     Pharmacognosy Department 

 

Carbohydrates 

Carbohydrates make up the bulk of organic substances on earth and perform numerous roles in living things   

Structurally 

A  carbohydrate  is  an  organic  compound  with  the  general  formula 

Cm(H2O)n, that  is, consists only of carbon, hydrogen and oxygen, with the 

last two  in the 2:1 atom ra o. So The name carbohydrate means hydrate 

of carbon and derives from the formula Cm(H2O)n. 

Carbohydrates  can  be  also  described  as  polyhydroxy  aldehydes, 

polyhydroxy ketones or compounds that can be hydrolysed to them.   

 

Examples:   

 6 )O2(H 6, or alternatively C6O12H6Glucose (blood sugar): C   

11 )O2(H12 , or alternatively C11O22H12sugar): CSucrose (table    

 

Exceptions: 

carbohydrates, Not obey the hydrate role: ‐1   

4O17H7, Cymarose C4O12H6Digitoxose C ,5O12H6Deoxy sugars: Rhamnose C   

Compounds obey the hydrate role, but not carbohydrates:‐2   

Formaldehyde HCHO (CH₂O), Acetic acid C₂H₄O₂ 

 

   

 

 

 

 

   

 

Monosaccharides 

A. Classification   

I. According to function group   

: glucose &  xylose e.g  .Monosaccharides with aldehyde group   Aldoses:   

: Fructose.              e.gthose containing a ketone group   ketoses :   

    

bearing carbon atoms ‐According to number of oxygenII.  

Bioses, trioses, pentoses, hexoses and heptoses containing 2, 3, 5,6, 7 

oxygen carbon atoms, Pentoses and hexoses are the most common. 

Pentoses: e.g:   xylose (Wood sugar), e.g Branched pentose: Apiose  

Hexoses: e.g: glucose (Dextrose, Grape sugar)  

Derivatives of hexoses: e.g: Deoxy sugar 

Deoxy  sugar:  Present  in  cardiac  glycosides  in  which  1  oxygen  atom  is 

removed  from carbon no. 2 or no. 6  to obtain 2‐deoxy sugar or 6‐deoxy 

sugar or 2,6 deoxy sugar e.g: 2,6‐deoxy sugar: Digitoxose C₆H₁₂O₄           

               e.g: 6‐deoxy sugar= Methyl pentose: rhamnose C₆H₁₂O₅ 

 

   

sDisaccharide   

Classified into:    

A. Reducing: (e.g: maltose, lactose).    

B.  Non‐reducing:  (e.g:  sucrose).The  linkage  between  2  saccharides  is 

through their anomeric carbons, so none of the reducing groups are free. 

Sucrose: 1‐2 linkage (aldose + ketose) 

   

 

 

 

   

   

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

of carbohydrates Qualitative identification   

General tests for carbohydrates   

The following 2 reac ons are posi ve with all carbohydrates.   

h's test:cMolis ‐1   

 

 

 

 

 

Notes: 

1‐CHO: aqueous sol. If not sol, boil some solid with dil. H₂SO₄.    

2‐Avoid shaking tube.   

   

 

Sulfuric acid test: ‐2   

 

 

Heating sugars with conc. H2SO4 results  in dehydration and charring with 

decomposition of sugars. 

 

 

 

 

 

   

solution Fehling'sReduction of  ‐3   

* Positive for monosaccharide and reducing disaccharides.   

* It is composed of 2 solu ons mixed together just before use:‐   

          Fehling A: CuSO₄   

          Fehling B: Rochell salt (potassium sodium tartarate) + KOH    

* Needs hot alkaline medium.   

O ppt.2is due to Cu ed precipitate* R 

 

   

   

   

   

 

 

 

 

Barfoed's solutionReduction of  ‐4   

 

 

 

 

 

 

* Barfoed's solution is composed of 5% cupric acetate/acetic acid. 

* Positive for monosaccharides only, ‐ ve with reducing disaccharides. 

* Heat on W.B. for 3 min., the result is red ppt. on the wall of tube. 

 

   

 

 

 

 

Osazone formation: ‐5 

 

 

 

 

 

 

   

   

 

Notes 

1‐Before heating, you should have clear solution. 

2‐Avoid  sudden  cooling  as  it may  break  the  crystal,  examine  it without 

cover. 

3‐Monosaccharide  gives  osazone  on  hot  a er  15 min.  of  hea ng, while 

disaccharides crystallize of osazones is not so easy and take > 30 min. 

4‐Osazone  formation  needs    hydroxy  aldehyde  or  ketone,  so  it  is positive with reducing sugar having free OH in alpha position.  

5‐Glucose and  fructose gives  the  same osazone;  this  is because osazone 

formation involves the reaction with C₁ and C₂ and the asymmetry in both 

carbon atoms  is destroyed and the remaining configura ons of the  last 4 

groups are identical in both. 

6‐Sucose  does  not  give  the  osazone  because  the  aldehydic  group  of 

glucose and ketonic group of fructose are united together and mask each 

other. 

7‐Polysacchrides don't give osazone. 

 

 

Mechanism 

During  osazone  formation,  the  hydroxyl  group  adjacent  to  the  carbonyl 

group is oxidized to keto group which is then attacked by phenyl hydrazine 

to from osazone. 

 

 

 

 

 

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

 

 

Special tests   

for pentoses and methyl pentoses sI. Test   

.1. Bial's test 

 

 

 

 

 

Bial's reagent: Freshly prepared Orcinol in Conc. HCl + traces of FeCl₃   

Xylose: blue color (typical test: positive)      Rhamnose: green color 

N.B. 

Bial’s  test  can  be  used  to  distinguish  pentoses  from  hexoses.  In  the 

presence  of  concentrated HCl,  pentoses  react  to  give  furfural, whereas 

hexoses give 5‐hydroxymethyfurfural, as we have just seen. Furfural reacts 

with orcinol and ferric ions, which are present in Bial’s reagent, along with 

conc. HCl, to give a blue‐green color. Again, don’t worry about the exact 

reac on.  Hexoses,  which  give  5‐hydroxyfurfural  on  dehydration,  react 

with Bial’s reagent to give a brownish color. Di‐ and polysaccharides give 

the same results but at a much slower rate. 

 

 

.. Aniline acetate paper test (Furfural test)2 

 

 

 

 

 

Mechanism: 

 Action of acids: The  sugar molecule  is  very  stable  towards dilute acids, 

but with concentrated acids  it  is distorted, Conc. HCl reacts with aldoses 

giving different products:‐ 

 i)  With  pentoses  and  methyl  pentoses,  it  yields  furfural  and  methyl 

furfural,  which  are  steam  volatile,    therefore  can  be  used  for  the 

estimation of pentoses.  

 

 

 

ii) With  hexoses  the  reac on  proceeds  in  2  steps  first  hydroxymethyl‐

furfuraldehyde  is obtained  but  this  rapidly  decomposes  giving  laevulinic 

acid which is not steam volatile, this affords a means for the estimation of 

pentoses in the presence of hexoses. 

    

 

 

 ).For Pentoses( Phloroglucin / HCl test3.  

 

 

 

 

 

   

   

   

   

 

 

.4. Acetone test 

 

 

   

   

   

   

   

   

   

   

   

Special tests

for Ketoses sII. Test 

 

Cobalt nitrate test: ‐1   

   

   Violet color or/   

   

   

            Violet or purple color 

* Positive for ketoses: fructose & sucrose 

* Glucose: ‐ve ? 

 

Resorcinol test (Slwanoff's test):) 2(  

 

 

 

 

* Positive for ketoses: fructose & sucrose, however glucose may        

 give this test but after prolonged heating.   

* Select the white crystals for better results 

 

 

 

 

N.B.  

One  can distinguish aldoses  from  ketoses based on  their ability  to  form 

furfurals. Since ketoses form furfurals more rapidly than aldoses, ketoses 

immediately react with resorcinol, which is present in Seliwanov’s reagent 

along with HCl,  to  give a  colored  complex. Don’t worry about  the exact 

reaction though. Aldoses generally exist in solution as pyranoses, whereas 

ketoses generally exist as furanoses, hence the ability of ketoses to rapidly 

dehydrate to yield furfurals:  

 

 

 

 

 

 

Special tests for some sugars   

Glucose = (Dextrose) = Grape sugar(1)  

.lactose maltose & glucose,+ve with:  ₃1. Reduc on of Amm. AgNO   

.2. Ac on of NaOH   

 

  

 

 

 

   

.3. Lead subacetate test   

   

   

   

   

   

   

 

           h cMois 4. 

                   Fehling  5. 

             6. Barfoed   

Osazone7.     

 

Liquid glucose 

Liquid glucose: is the Product of the incomplete hydrolysis of starch.   

It consists of glucose; maltose and dextrin.   

   

Fructose = Levulose = Fruit sugar(2)  

Used as a food for diabetics especially those with acute keto‐acidosis, as it 

is sweeter than glucose and produces less urinary secretion than it. 

 

1. Molisch        

2. Fehling       

3. Barfoed      

4. Osazone   

5. Resorcinol test   

6. Cobalt nitrate test 

   

(Pentose) Xylose = Wood sugar (3) 

1. Molisch        

2. Fehling       

3. Barfoed      

4. Bial's test    

5. Aniline acetate paper (Furfural test)    

6. Acetone test    

   

 

 

 

(Methyl pentose) Rhamnose (4)   

1. Molisch        

2. Fehling       

3. Barfoed      

4. Bial's test    

5. Aniline acetate paper (Fursural test)    

 

6. Acetone test 

7. Phloroglucin / HCl test 

 

Sucrose = Cane sugar = Beet sugar = Saccharose = sugar (5) 

1. Molisch        

2. Fehling test before hydrolysis       

3.  Fehling  test  a er  hydrolysis:  Boil  3ml  sugar  sol.  +  1  ml  dil  HCl, 

neutralize with sod. Carbonate powder till no eff., then boil the resulting 

sol. with equal vol. of Fehling A & B solutions, a red ppt is produced.  

4. Resorcinol test   

5. Cobalt nitrate test 

6. Arsenic acid  test: A  red  color  is produced by adding drops of arsenic 

acid to a sucrose solution. 

Lactose = Milk sugar (6) 

1. Molisch        

2. Fehling       

3. Osazone (cluster or tu s of needles)   

 

 

   

Maltose = Malt sugar(7)  

1. Molisch        

2. Fehling       

3. Osazone (rose es of plates) 

 

 

NOTES 

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Polysaccharides 

)Starch and Dextrin( polysaccharides‐Homo

A. Starch = Amylum in E.P. 

Starch is used for energy storage in plants. It is found in all plant seeds and 

tubers and is the form in which glucose is stored for later use. Starch can 

be  separated  into  two  principal  polysaccharides:  amylose  and 

amylopectin. Complete hydrolysis of both amylose and amylopectin yields 

only D‐glucose. 

AmylopectinAmylase  

Cons tute ~ 75% of starch 

molecule. 

 

Cons tute ~ 25% of starch 

molecule. 

Water insolublePartial water soluble

 

  

It is a branched molecule consisting 

of  glucose  units  also  joined  by  α‐

1,4‐glycosidic  bonds  (at  the 

straight  chain),  and  few  by  α‐1,6‐

glycosidic bonds  (at  the branching 

points). 

 

Composed  of  straight  chains  of 

glucose  units  joined  by  α‐1,4‐

glycosidic bonds.  

 

violet/ purple color with I₂  Blue color with I₂

 

Hydrolysis with maltase enzyme 

yield maltose + dextrin.

 

Hydrolysis with maltase enzyme 

yield maltose. 

N.B. This enzyme hydrolyze only α‐

1,4‐linked glucose 

Tests for identity 

I. Microscopic examination: to detect the source of starch: maize, Corn or 

wheat starch. 

II. Iodine test 

 

 

 

 

 

   

 

 

 III. Test   

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B. Dextrin 

It  results  from  incomplete  hydrolysis  of  starch  by  enzymes  (partial 

hydrolysis of starch). 

 I. Classes 

Blue + I₂+++  very high molecular weight 

Amylodextrin

Red + I₂ ++    high molecular weight 

Erythrodextrin

Colorless + I₂ +      low molecular. weight 

Achrodextrin

 

II. Reactions  

0.5 gm dextrin + water, boil, cool, a gel  is formed, dilute with water then 

apply the reactions:  I2, Ethanol, Fehling,  lead acetate tests as before with 

starch. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

   

   

 

 

polysaccharides‐II. Hetero 

They can be divided into two distinct groups: 

(1) Heteropolysaccharides without acid group, e.g.Neutral hemicellulose. 

(2)  Heteropolysaccharides  contain  acid  group,  e.g.  Gums,  Mucilages, 

Pectins,  Acidic  hemicellulose.  The  acidic  heteropolysaccharides  contain 

one  or  more  uronic  acid  units  in  their  molecular  structure,  they  are 

sometimes called derived carbohydrates. 

 A. Gums

Artificial gum  Gum tragacanthGum acacia (gum Arabic) 

Item

Artificial NaturalNatural source

 

DextrinIncomplete starch hydrolysis.

Its complete hydrolysis gives glucose.  

water :Tragacanthin‐1soluble part.

poly  Bassorin: ‐2methoxylated acid, H₂O insoluble part.

uronic acid.‐Galacto ‐3

, Pentosans ‐4mucilage and starch. 

Ca, K, Mg  Arabin: ‐1salts of arabic acid.

 Oxidase enzyme: ‐2turns benzidine or tr. Guaiacum into blue.   

Composition 

Insoluble adhesive gel.Insoluble (gel) : Bassorin

Soluble (no gel formation)

Solubility 

dextrorotatortylevorotatorylevorotatoryAqueous solution 

 

 

 

 

 

Artificial gum Gum tragacanthGum acacia (gum Arabic)Test 

‐ve +ve +ve Pentose test

‐ve ‐ve Blue/  greenish blue

Benzid./H₂O₂ 

Reddish brown

Minute scatered blue points due to 

starch

Yellowish brown

I₂ test

white precipitate

white precipitate

No white precipitate

Pb(Ac)₂ 

‐ve  No white precipitate

white precipitate

Pb subacetate 

‐ve ‐ve  precipitateBorax

 

Oxidase enzyme: 

Aqueous solution + hydrogen peroxide + few drops of benzidine ; shake 

; warm at 37°C.

 If produce blue color or greenish blue, Oxidase enzyme is present,,, So 

it is gum Arabic (gum acacia).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B. Mucilage 

Agar‐1. Agar

* It consists of Ca salt of sulfated polysaccharides. 

* It can be resolved into 2 parts:

Agarose: It is the principle fraction responsible for the strength of agar.

Agaropectin: It is sulfated galactose. 

 * Insoluble in cold water, Soluble in hot water.

Tests for identification 

 

Boil 1 gm agar power in water to form gell, Then divide the sol. into 

different fraction to apply the followings reaction:  

Stiff gel.

1. Cooling

Reddish Particles.

2.  I₂ 

White precipitate.

3.  Hcl + BaCl₂

Reduction (red precipitate) due to galactose. 

4. HCl/heat; neutralize      + Fehling test

Red colored particles (due to its mucilage content).

5. Ruthenium test:

 

 

 

 

 

 

   

Honey 

It consists of dextrose, fructose, mannitol, sucrose/ in water.

Honey may be adulterated with:

            1. Excessive sucrose or liquid glucose.

            2. Admixture of commercial glucose & inverted sugar.

            3. Too much water

Determination of adulteration: 

 

 1‐ Quantitative determination of reducing sugars in the sample before 

and after hydrolysis (% of reducing Sugar increases with sucrose 

adulteration).

 2‐Test for Commercial and liquid glucose: It contains dextrin which reacts 

with I₂, to develop a reddish‐brown color.      

3‐Test for invert sugar or artificial honey. 

 

Invert sugar:  it  is obtained  from sucrose by acid hydrolysis with citric or 

tartaric acid hea ng to ~115°C. This hydrolysis results in the produc on of 

furfural derivatives (oxymethyl furfural) which is a decomposition product 

of fructose and can be tested as follows: 

 

Detection of invert sugar or artificial honey (Reactions of oxymethyl 

furfural) 

1. Aniline acetate paper gives bright red color. 

2. Resorcinol test gives pink color, a er 20 min. cherry red. 

 

 

 

 

of carbohydrates Quantitative estimation   

   

 

 

 

 

 

sugarsEstimated by

Titermetricmethods

Colorimetricmethods

Gravimetricmethods

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Cupper reduction method 

This method can be applied for all reducing sugars: 

All monosaccharide e.g. Glucose; Fructose; galactose, mannose,….

All reducing disaccharides e.g. Lactose & Maltose

 

Principle:

 

• This method is based on the reduction of known volume of 

standardized fehling's solution by titrating it directly against the 

reducing sugar solution. 

• Such sugars are capable of reducing copper sulfate in hot alkaline 

medium to cuprous oxide, which forms a red precipitate and the 

blue color of the solution disappears. 

Procedure: 1‐ Add 5 ml of each Fehling A and B (Bulb pipe e) into 250 ml conical 

flask. 

2‐ Add 40 ml water  

3‐ Boil on direct on direct flame. 

4‐ Place the sugar solution in a burette. 

5‐ Titrate the boiling Fehling solution adding 1 ml of the sugar solu on 

at  a  time  bringing  the  solution  to  boiling  after  each  addition. 

Continue till the blue colour of the mixture disappears.  

6‐ Add 4 drops of methylene blue indicator 

7‐  Continue  titration drop‐wise until  the blue colour of  the  indicator 

disappears. Read  the number of mls of  the  sugar  solution used  in 

this titration. 

8‐ Carry out a second titration adding this time all the number of mls 

of  the  sugar  solu on used  in  the first  tra on, but 1 ml  less, and 

boil the solution.  

9‐ Add 4 drops of the  indicator and con nue  tra on drop‐wise until 

the accurate end point is reached. 

10- Repeat the above procedure until two readings are the same.  

 

 

 

 

 

 

 

 

Calculation: 

‐ 10 ml fehling sol. contains 0.11 gm cupric oxide which is able to oxidize 0.05 gm of a monosaccharide or 0.08 gm of a disaccharide 

 

 

‐ Volume of the sugar consumed by methylene blue to be reduced is 0.2 ml

 

For monosaccharide  

(E.P – 0.2) ml                         0.05 g mono 

100 ml                         ??? g 

% glucose = .

. . .           gm% 

For disaccharide  

(E.P – 0.2) ml                         0.08 g di 

100 ml                         ??? g 

% lactose = .

. . .           gm% 

 

Notes • Time of reac on not exceeds 3 min. 

• Methylene  Blue  (M.B)  is  used  as  internal  indicator  and  the  E.P  is 

reached when the color of indicator disappear. 

• Methylene blue has a blue color  in the oxidized form,  it  is reduced 

by the sugar to be colorless  

• Cupper reduction is a type of reversed titration as burette contains 

sample instead of titrant & flak contains titrant instead of sample. 

 

10 ml Fehling ======= 0.05 g monosaccharide 10 ml Fehling ======= 0.08 g disaccharide

 

II. Iodimetric method 

This  method  can  be  applied  for  aldoses  ;  to  determine    Aldoses  in 

presence of ketoses. 

Estimation of glucose‐fructose mixture 

Principle: The iodometric method of assay of aldoses is based on the fact that iodine 

can  oxidize  aldoses  in  alkaline  medium,  whereas  it  has  no  effect  on 

ketoses. 

         I2 oxidises glucose in alkaline medium into gluconic acid 

 

 

 

 

N.B: Role of acid & alkali 

Procedure

1- Add 25 ml sugar using pippete bulb in a stoppered flask

2- Add 20 ml 0.1 N I2

3- Add 5 ml Na2CO3

4- Incubate at dark for 20 minutes

5- Add 7 ml H2SO4

6- Titrate the excess unused I2 against Na2S2O3 using starch as indicator

7- Do blank experiment replacing sugar solution with water

 

 

C6H12O6 + 3KOH + I2 C6H11O6OK + 2KI + 2H2O

 

I.  

 

 

 

 

                     

 

 

 

 

 

                    

                      

 

 

II. Blank Do blank experiment, but replace the sugar by water?

 

 

 

25 ml sugar sol.+ 20 ml 0.1N I2 sol. (exx)+ 5 ml Na2CO3

+ 7 ml 2 N H2SO4

 

Calculation: 

Equivalence factor 

1 molecule I2        = 180 gm glucose 

                   I         = 90 gm glucose 

1 ml 0.1N Iodine = 0.009 gm glucose (monosacchide) 

1 ml 0.1N Iodine = 0.017 gm maltose (disaccharide) 

 

%25 . . 100

% 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Estimation of glucose‐sucrose mixture 

 

Principle: 

Glucose  is a reducing sugar, so  it can be determined by copper reduction 

method  in  presence  of  other  non  reducing  sugars.  Sucrose  can  be 

determined after acid hydrolysis. 

Sucrose + H2O                           glucose + fructose 

(Inverted sugar) 

 

Procedure: 

 1) Run  the  copper  reduction method  for  the mixture  solution  to  get 

(E.P1) which is equivalent to the glucose content of the mixture. 

 

2) In 100 ml measuring flask, add 20 ml sugar mixture and 2 ml Conc. 

HCL. Heat on boiling water bath for 15 min. Cool and add gradually 

sodium  carbonate  powder  till  effervescence  ceases  to  get 

neutralized  solution.  Complete  to  the mark with water. Mix well, 

then run the copper reduction method for this neutralized solution 

to get (E.P2) which is equivalent to the total sugar after hydrolysis. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Calculation: 

 

A (% of glucose) =  .

. .g glucose 

B (% of total reducing sugar) = .

. .X dilution factor 

g as monosaccharide 

 

 

                     Sucrose + H2O                            glucose + fructose 

                          M.wt = 342                                180    + 180 

 

342 g sucrose                           360 g mono 

X g sucrose                               1 g mono 

 X = 0.95 gm sucrose 

 

% sucrose = (B‐A) x 0.95                      g sucrose 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Estimation of glucose‐Maltose mixture 

Principle: 

 Both  sugars  are  reducing,  so  two  experiments  using  copper reduction method have to be run. Then by certain calculation, both sugars can be determined.   

Calculation: 

 

A (% of reducing sugars before hydrolysis) =.

. .g as mono 

 

B(% of reducing sugars after hydrolysis) =.

. .  x dilution factorg 

as mono  

 

Before hydrolysis 

10 ml fehling solu on = 0.05 g mono or 0.08 g di 

 

0.08 g di                              0.05 g mono 

1 g di                                   X g mono 

 X= 5/8                        1 g di = 5/8 = 0.625 g mon* 

 

After hydrolysis 

Maltose                            2 glucose 

342                                     2 x 180 

 

342 g di                             360 g mono 

1 g di                                   X g mono 

1 g di = 360/342 = 1.05 g mono* 

 

So, a er hydrolysis the reducing power of each 1 g maltose  increases by 

1.05 ‐ 0.62 = 0.43 g mono 

 

but,  the  increase  in  reduction  power  due  to  hydrolysis  of  all Maltose 

present in the mixture= B‐A 

 

1g maltose increases the red power by‐‐‐‐‐‐ 0.43 g mono 

? g maltose increases the red power by‐‐‐‐‐‐ B‐A g mono 

 

% of maltose= .

                   g maltose                                 (C) 

% of glucose = A – (C x 0.62) =                  g glucose