CHÖÔNG IV
GLUCID (CARBOHYDRATE)
KHAÙI NIEÄM CHUNG
Thaønh phaàn caáu taïo
Caùc nguyeân toá chính: C, H, O
Tyû leä H : O = 2 : 1
carbohydrate, glucid.
Coâng thöùc chung: (CH2O)n
Ngoaïi leä:
ñöôøng desoxyribose, C5H10O4 ; Acid lactic (CH2O)3
Nguoàn goác
Ñoäng vaät: Taäp trung ôû gan; caùc moâ ÑV chöùa 2% glucid. Maùu phaûi chöùa löôïng ñöôøng coá ñònh
Ngöôøi vaø ÑV khoâng coù chlorophyll neân khoâng töï toång hôïp ñöôïc glucid
Thöïc vaät: Chieám tyû leä lôùn, thay ñoåi trong khoaûng roäng; Taäp trung ôû teá baøo, moâ naâng ñôõ, moâ döï tröõ.
Glucose laø saûn phaåm ñaàu tieân cuûa quaù trình quang hôïp ôû TV nhôø saéc toá chlorophyll.
Thaønh phaàn carbohydrate cuûa nguyeân lieäu thöïc vaät
Nguyeân lieäu
Caø chua
Caø roát
Khoai taây
Nguõ coác
Khoai lang
Carbohydrate %CK
3,7
8,0
20
70 –80
28,5
Nguyeân lieäu
Khoai mì
Ñaäu phoäng
Ñaäu naønh
Ñaäu ñen, traéng, xanh
Carbohydrate %CK
36,4
27,5
24,6
50 - 53
Chöùc naêng
Vai troø sinh hoïc, dinh döôõng:
Nguoàn dinh döôõng döï tröõ, cung caáp caùc chaát trao ñoåi trung gian vaø naêng löôïng teá baøo.
Tham gia caáu truùc cuûa thaønh teá baøo thöïc vaät (cellulose), hình thaønh boä khung baûo veä (chitin)
Laø thaønh phaàn caáu taïo hôïp phaàn quan troïng nhaát cuûa teá baøo nhö AND, ARN, glicoprotein…
Glucid cung caáp cung caáp 50% soá calo haèng ngaøy caàn thieát cho hoaït ñoäng soáng cuûa cô theå. 1g glucid
cung caáp 4,1 cal. Glucid dö seõ chuyeån hoùa thaønh lipid döï tröõ ôû moâ môõ.
Vai troø trong coâng ngheä thöïc phaåm:
Glucid laø nguyeân lieäu cuûa caùc quaù trình leân men: röôïu, bia, nöôùc giaûi khaùt, boät ngoït,…
Taïo keát caáu, caáu truùc cho saûn phaåm thöïc phaåm: taïo sôïi, taïo maøng (mieán, mì, baùnh traùng), taïo ñoä
ñaëc, ñoä cöùng, ñoä ñaøn hoài (gioø luïa, möùt ñoâng), taïo ñoä phoàng nôû (baùnh phoàng toâm), taïo boït cho bia,
taïo ñoä xoáp cho baùnh mì, taïo vò chua cho söõa (leân men ñöôøng thaønh acid lactic)
Taïo chaát löôïng saûn phaåm thöïc phaåm: taïo vò ngoït, taïo maøu saéc, muøi thôm (phaûn öùng Maillard), coá
ñònh muøi, taïo aåm.
Phaân loaïi glucid
Theo caáu taïo hoùa hoïc: - Glucid ñôn giaûn: monosaccharide (1 goác ñöôøng)
- Glucid phöùc taïp: oligosaccharide (2 -10 goác ñöôøng )
- Polysaccharide (nhieàu goác ñöôøng)
Theo tính hoaø tan :
1
Glucid hoøa tan (glucose, fructose, saccarose): Hoøa tan toát trong nöôùc, deã ñoàng hoùa, deã taïo glucogen
Glucid khoâng tan (tinh boät, cellulose, pectin)
MONO SACCHARIDE (MS)
Caáu taïo hoùa hoïc – caùch goïi teân
MS laø daãn xuaát cuûa aldehyd (aldose) hoaëc ceton (cetose) cuûa caùc polyalcohol
Coâng thöùc chung (CH2O)n vôùi n 3
Chæ tham gia phaûn öùng oxy hoùa khöû, khoâng tham gia phaûn öùng thuûy phaân.
Caùch goïi teân: loaïi nhoùm chöùc + soá carbon
1
CHO
2
CHOH
3
CHOH
Aldosehexose
4
5
6
1
CH2OH
2
C=O
3
CHOH
4
CHOH
5
CH2OH
CHOH
CHOH
Cetosepentose
CH2OH
Caùc daïng toàn taïi cuûa MonoSaccharide (MS)
Caáu taïo maïch thaúng
Coù C* baát ñoái neân coù ñoàng phaân quang hoïc
D : -OH cuûa nhoùm C* xa goác aldehyd hay ceton nhaát ôû phía beân phaûi.
L : -OH cuûa nhoùm C* xa goác aldehyd hay ceton nhaát ôû phía beân traùi.
(+) : ñoä quay cöïc beân phaûi; (-) : ñoä quay cöïc beân traùi.
CHO
CHO
H
*C
OH
H
*C
OH
H
*C
HO
*C
H
HO
*C
H
H
*C
H
*C
OH
H
*C
OH
H
*C
H
*C
OH
HO
*C
H
H
*C
CH2OH
D (+) glucose
CHO
CHO
CH2OH
L (-) glucose
H
*C
OH
HO
*C
H
OH
H
*C
OH
OH
HO
*C
H
OH
OH
CH2OH
D - allose
CH2OH
L - allose
Caáu taïo maïch voøng
Voøng 6 caïnh : piranose. Voøng 5 caïnh : furanose.
Hôïp chaát aldose thöôøng taïo voøng 6 caïnh (C1 – C5), thænh thoaûng taïo voøng 5 caïnh
(C1 – C5)
2
Hôïp chaát cetose :
thöôøng taïo voøng 5 caïnh (C2 – C5), thænh thoaûng taïo voøng 6 caïnh (C2 – C6)
Nhoùm –OH coù tính chaát ñaëc bieät : nhoùm –OH glucoside. Ñoàng phaân do vò trí nhoùm –OH
glucoside: -OH ôû treân maët phaúng phaân töû (traùi); -OH ôû döôùi maët phaúng phaân töû (phaûi)
Trong dung dòch ñöôøng toàn taïi caû hai daïng maïch thaúng vaø maïch voøng, caùc daïng naøy chuyeån hoùa laãn
nhau vaø coù moät ñieåm caân baèng.
Tính chaát cuûa MS
Tính chaát vaät lyù
Tinh theå khoâng maøu hoaëc traéng
Hoøa tan toát trong nöôùc, khoâng hoøa tan trong dung moâi höõu cô.
Coù vò ngoït, ñoä ngoït khaùc nhau : fructose ngoït nhaát
Tính chaát hoùa hoïc:
MS tham gia caùc phaûn öùng cuûa nhoùm chöùc –CHO/-CO
[1] Phaûn öùng oxy hoùa
COOH
HCOH
HOCH
H+ loaõng, Cu2+
(Acid gluconic)
HCOH
COOH
CHO
HCOH
HCOH
HOCH
HNO3ññ
HOCH
HCOH
HCOH
HCOH
HCOH
CH2OH
(Glucose)
HCOH
CH2OH
(Acid glucaric)
CH2OH
COOH
Methyl hoùa
COOH
O
Br2
OH
HO
OH
OCH3
O
OH
HO
OCH3
OH
(Acid glucuronic)
3
[2] Phaûn öùng khöû
[3] Phaûn öùng theá
Taïo osazone khi cho MS phaûn öùng vôùi 3 phaân töû phenylhydrazine
ÖÙng duïng ñeå ñònh tính MS vaø xaùc ñònh caáu truùc cuûa chuùng vì osazone cuûa caùc loaïi ñöôøng khaùc nhau
coù hình daïng tinh theå, nhieät ñoä noùng chaûy khaùc nhau.
Haïn cheá : ñöôøng deã huùt aåm, vaø hoøa tan trong nöôùc, gaây khoù khaên cho phaûn öùng taïo osazone vì phaûn
öùng phaûi xaûy ra ôû daïng raén tinh theå; Caùc loaïi ñöôøng coù phaàn ñuoâi gioáng nhau taïo ra cuøng moät loaïi
osazone (glucose; fructose; mannose – osazone)
H
C
CHO
H
HO
C
C
OH
+C6H5NHNH2
C
H
- H2O
C
HO
H
N
H
C6H5
NH
C
+C6H5NHNH2
OH
-(NH3 + C6H5NH2)
H
N
H
C
O
HO
C
H
H
NH
C6H5
+C6H5NHNH2
- H2O
C
N
NH
C6H5
H
C
N
NH
C6H5
HO
C
(Hydrazone)
(Glucose)
H
(Osazone)
Caùc phaûn öùng sau ñaây theå hieän caáu taïo voøng cuûa MS
[4] Phaûn öùng taïo ester :
Ester cuûa acid phosphoric taïi caùc vò trí C4 vaø C6, laø hôïp chaát tích luõy naêng löôïng cao.
6
CH2OH
O
OH
6
1
OH
HO
+H3PO4
-H2O
6
OH
1
O
HO
P
O
OH
OH
(Glucose)
CH2OH
O
OH
(Glucose-1-phosphate)
+H3PO4
-H2O
CH2O P
O
OH
1
OP
HO
OH
OH
(Glucose-1,6-diphosphate)
P
[5] Phaûn öùng taïo lieân keát glucoside
Dieãn ra taïi nhoùm –OH glucoside
Nhoùm aglucon :
R – C – O – R’
R – C – N – R’
R – C – S – R’
: O-glucoside (aglucon coù theå laø moät goác ñöôøng)
: N-glucoside
: S-glucoside
4
R – C – C – R’
: C-glucoside
Neáu taùc nhaân phaûn öùng laø methanol vaø xuùc taùc laø HCL, ta coù phaûn öùng methyl hoùa.
CH2OH
O OH
OH
+CH3OH
NaOH
HO
(beta-D-Glucose)
Tieáp tuïc phaûn öùng vôùi methyl sulfate, xuùc taùc laø NaOH, ta coù phaûn öùng ether hoùa.
CH2OH
O OCH3
OH
+(CH3)2SO4
NaOH
HO
OH
(Methyl-beta-D-Glucoside)
H3CO
CH2OCH3
O OCH3
OCH3
OCH3
(Methyl-beta-2,3,4,6 tetra-o-methyl-D-Glucoside)
Neáu nhoùm ngoaïi laø moät goác ñöôøng khaùc, ta coù hôïp chaát disaccharide.
CH2OH
O
OH
O
HO
CH2OH
O
OH
(Maltose)
OH
OH
HO
OH
(Methyl-beta-D-Glucoside)
OH
CH2OH
O OCH3
OH
OH
Tieáp tuïc gaén caùc goác ñöôøng lieân tieáp baèng caùc lieân keát glucoside, ta taïo ñöôïc maïch
polysaccharide.
CH2OH
O
OH
O
CH2OH
O
OH
O
CH2OH
O
OH
O
OH
OH
CH2OH
O
OH
OH
OH
[6] Phaûn öùng dehydrat hoùa
OH H
H
C
C
H
C
CH
OH H
CHO
CHO
H+ññ
-3H2O
OH
OH
O
(Fufural)
(Pentose)
OH H
H
C
C
H
C
C
OH H
[7] Phaûn öùng
kieàm
CHO
OH
OH
CH2OH
(Hexose)
H+ññ
-3H2O
CHO
O
(Hydroxy methyl fufural - taùo)
CH2OH
trong moâi tröôøng
5
Moâi tröôøng kieàm gaây ra phaûn
öùng ñoàng phaân hoùa
Trong moâi tröôøng kieàm MS laø
chaát khöû maïnh.
[8] Phaûn öùng caramel hoùa
Phaûn öùng caramel laø phaûn öùng
dehydrat hoùa (taùch nöôùc) ñöôøng xaûy ra khi laøm noùng chaûy tinh theå ñöôøng hay ñun noùng dung dòch
ñöôøng coù xuùc taùc cuûa acid hay kieàm.
Saûn phaåm phaûn öùng coù maøu naâu ñeán ñen, muøi caramel ñaëc tröng, deã tan trong nöôùc.
[9] Phaûn öùng vôùi hôïp chaát nitô
Phaûn öùng Maillard, taïo saûn phaåm N-glucoside : Melanoidine
o
Phaûn öùng xaûy ra khi coù ñöôøng, a.amin, peptid, protein, löôïng nhoû, nhieät ñoä lôùn hôn 0 C
Ñöôøng : Glucose, fructose, maltose, lactose,…
Hôïp chaát Nitô : amin baäc 1 chieám öu theá, proline, lysine, …
o
o
Saûn phaåm coù maøu naâu, muøi nöôùng, vò ñaéng, chaát löôïng toát khi T pu <100 C
Laøm giaûm giaù trò dinh döôõng cuûa SP vì laøm maát ñi moät soá a.a khoâng thay theá (cys,met,lys,…)
Caùc loaïi MS thöôøng gaëp
Caùc loaïi ñöôøng MS thöôøng gaëp coù maïch C5 hoaëc C6
CHO
Glucose
H
*C
OH
HO
*C
H
H
*C
OH
H
*C
OH
CH2OH
D (+) glucose
-
-
Coù nhieàu trong nho chín : ñöôøng nho.
Quay maët phaúng phaân cöïc sang phaûi : dextrose.
Raát deã haáp thuï, coù thaønh phaàn coá ñònh trong maùu.
Vì phaân töû chöùa 4 C baát ñoái neân glucose coù 16 ñoàng phaân quang hoïc, trong ñoù phoå bieán nhaát laø
(+)glucose; (+)mannose; (+)galactose.
Trong dung dòch glucose toàn taïi ôû caû caùc daïng ñoàng phaân (thaúng, voøng 5 hoaëc 6 caïnh)
6
Fructose
-
Coù nhieàu trong traùi caây : ñöôøng quaû.
Trong maät ong cuõng coù haøm löôïng cao : ñöôøng maät.
Quay maët phaúng phaân cöïc sang traùi : levulose.
Ñoä ngoït cao.
Galactose
Laø thaønh phaàn cuûa ñöôøng söõa.
Khoâng toàn taïi ôû traïng thaùi töï do.
CHO
HCOH
HOCH
HOCH
HCOH
CH2OH
7
OLIGO SACCHARIDE
Caáu taïo :
Töø 2 – 10 goác MS, lieân keát vôùi nhau baèng lieân keát glucoside
CH2OH
O
OH
O
OH
CH2OH
O
OH
O
OH
CH2OH
O
OH
(Glucosetriose)
OH
OH
Vaãn coøn giöõ ñöôïc moät soá tính chaát cuûa MS: Deã tan trong nöôùc, deã keát tinh. Coù vò ngoït.
Töông quan veà ñoä ngoït giöõa caùc loaïi ñöôøng
Ñöôøng
Saccharose
Galactiol
D-fructose
D-galactose
D-glucose
Ñieåm
100
41
173
63
69
Ñöôøng
Ñöôøng nghòch ñaûo
Lactose
Maltose
D-mannitol
D-mannose
Ñieåm
95
39
46
69
59
Ñöôøng
Rafinose
D-rhamnose
D-sorbitol
Xylitol
D-xylose
Ñieåm
22
33
51
102
67
Quan troïng nhaát laø caùc DiSaccharide (DS). Tuøy kieåu lieân keát maø DS coøn tính khöû hay khoâng.
-OH glucoside + -OH thöôøng
lieân keát oside – ose (1,4 hay 1,6)
coøn moät nhoùm –OH glucoside, tính khöû giaûm moät nöûa.
-OH glucoside + -OH glucoside
lieân keát oside – oside (1,1 hay 1,2)
khoâng coøn nhoùm –OH glucoside, khoâng coøn tính khöû.
Caùc loaïi OS thöôøng gaëp
Maltose
-D-glucose + -D-glucose : lieân keát 1,4-glucoside
Coâng thöùc phaân töû : C12H22011
Coøn ½ tính khöû; coù theå taïo osazone;
Coù trong thoùc naûy maàm, malt ñaïi maïch, maïch nha: ñöôøng nha
Saûn xuaát baèng caùch thuûy phaân tinh boät baèng -amilase
ÖÙng duïng trong trong coâng ngheä baùnh keïo: taïo vò ngoït thanh, traùnh hieän töôïng taùi keát tinh ñöôøng,
taïo caáu truùc meàm deûo cho keïo.
Lactose
-D-galactose + -D-glucose : lieân keát 1,4-glucoside
-
8
Coâng thöùc phaân töû : C12H22011
Coøn ½ tính khöû; ít ngoït.
Coù maët trong taát caû caùc loaïi söõa: ñöôøng söõa (4 – 8%)
Cô theå haáp thu lactose nhôø E. lactase. Coù moät soá caù theå khoâng coù E. naøy.
Thu nhaän töø phaàn nöôùc Whey, thaûi ra sau khi protein söõa ñoâng tuï laïi.
Saccharose
-D-glucose + -D-fructose : lieân keát 1,2-glucoside
-
Coâng thöùc phaân töû : C12H22011
Khoâng coøn tính khöû; khoâng taïo osazone.
Phoå bieán trong töï nhieân: mía, cuû caûi ñöôøng, thoát noát.
Trong mía, saccharose chieám gaàn nhö toaøn boä thaønh phaàn chaát khoâ (14 – 25% nöôùc mía): ñöôøng
mía.
Phaûn öùng nghòch ñaûo ñöôøng:
Xaûy ra do taùc duïng cuûa E. invertase hay HCl, nhieät ñoä cao.
Sucrose
E. invertase; HCl; T0
Glucose + Fructose
Tyû leä caân baèng laø Sucrose : Glucose : Fructose = 1 : 1 : 1 (soá mol)
Taïi sao goïi laø ñöôøng nghòch ñaûo?
Saccharose
Glucose + Fructose
o
(+66,5 )
(+52,5o)
(-92,4o)
Ích lôïi cuûa phaûn öùng nghòch ñaûo ñöôøng? Taêng löôïng chaát khoâ 5,26%
Taêng vò ngoït.
Taêng ñoä hoøa tan cuûa ñöôøng, traùnh hieän töôïng keát tinh laïi.
POLY SACCHARIDE
Caáu taïo
Chöùa nhieàu hôn 10 MS; lieân keát glucoside, coøn raát ít nhoùm –OH glucoside, khoâng coøn tính khöû.
PS thuaàn (homopolyose - ñoàng theå): töø moät loaïi MS
Goïi teân: Monose – ose + an (TD: glucan, galactan, fructan,…)
PS taïp (heteropolyose – dò theå): töø nhieàu loaïi MS
Goïi teân gheùp (TD: galactoglucan)
Trong töï nhieân coù nhieàu PS thuaàn hôn - glucan: tinh boät, cellulose, glycogen,…
Caùc loaïi PS thöôøng gaëp
Tinh boät: Thaønh phaàn chính cuûa caùc haït nguõ coác vaø cuû löông thöïc
Thaønh phaàn tinh boät cuûa caùc nguyeân lieäu khaùc nhau
Nguyeân lieäu
Tinh boät (%)
Nguyeân lieäu
Tinh boät (%)
Khoai mì
95
Luùa gaïo
75 – 80
Khoai taây
84
Chuoái
90
Ñaäu
65
Coù 2 daïng caáu taïo cuûa tinh boät: amilose (AM) - amilopectin (AP)
Tyû leä AM/AP trong ña soá nguyeân lieäu giaøu tinh boät laø 1/4
Ngoaïi leä : ñaäu xanh (75%AM); neáp (>90% AP); luùa mì, baép (AM/AP = 1/3)
9
Caáu taïo hoùa hoïc : glucan (-D-glucose)
Amilose
Maïch thaúng, khoâng phaân nhaùnh, lieân keát 1,4-glucoside
Mpt = 20.000 – 30.000
Khoâng tan trong nöôùc laïnh. Trong nöôùc noùng taïo thaønh dung dòch keo (hoà hoùa).
ÔÛ traïng thaùi keo, AM toàn taïi ôû traïng thaùi xoaén, oån ñònh nhôø caùc lieân keát Hydro. Moãi voøng xoaén chöùa
6 goác glucose. I2 seõ haáp phuï vaøo giöõa voøng xoaén taïo maøu xanh ñaëc tröng. Maøu taïo vôùi I 2 thay ñoåi
theo ñoä daøi maïch vaø möùc ñoä phaân nhaùnh.
Amilopectin
Maïch thaúng, phaân nhaùnh, lieân keát 1,4 (thaúng) vaø 1,6-glucoside (nhaùnh)
Chöùa > 20 – 30 goác glucose; Mpt = 200.000 – 1.000.000
Möùc ñoä phaân nhaùnh quy ñònh ñoä deûo cuûa tinh boät, tuøy thuoäc nguoàn nguyeân lieäu.
Nhieät ñoä hoà hoùa cao hôn AM, taïo dung dòch keo coù ñoä nhôùt cao hôn AM.
Cho maøu tím vôùi I2
Haït tinh boät: caáu taïo töø AM vaø AP, xung quanh haït laø moät lôùp voû caáu taïo cuõng baèng AM, AP. Caùc haït
xeáp thaønh töøng lôùp. Haït tinh boät töø nhöõng nguyeân lieäu khaùc nhau coù hình daïng vaø kích thöôùc khaùc nhau.
Quaù trình tröông nôû – hoà hoùa – thoaùi hoùa
Traïng thaùi khoâ: caùc sôïi AM vaø AP xeáp xen keû, taïo lieân keát H2 noäi, boät rít tay.
Khi coù nöôùc: lieân keát hydro giöõa caùc sôïi tinh boät vôùi nöôùc laøm cho haït tinh boät tröông leân.
Neáu nhieät ñoä nöôùc thaáp, tinh boät seõ tröông nôû ñeán moät möùc naøo ñoù roài döøng laïi.
Neáu gia nhieät vaø khuaáy troän, lôùp voû bò phaù vôõ, AM vaø AP thoaùt ra, khaû naêng huùt nöôùc taêng toái ña.
Nöôùc xaâm nhaäp ngaøy caøng nhieàu ñeán khi caùc sôïi AM vaø AP tröôït leân nhau, phaân taùn ñeàu trong
nöôùc taïo neân dung dòch tinh boät. Dung dòch hoà tinh boät coù ñoä nhôùt cao.
Neáu cöù tieáp tuïc gia nhieät vaø khuaáy troän seõ xaûy ra ñöùt maïch, giaûm ñoä nhôùt.
Nhieät ñoä taïi ñoù hieän töôïng hoà hoùa xaûy ra goïi laø nhieät ñoä hoà hoùa (T hh), phuï thuoäc loaïi tinh boät, ñoä
phaân nhaùnh, caáu truùc cuûa töøng loaïi haït
O
H
O
H
H
H
+H2O
O
H
O
H
H
TO
O
O
H
H
O
O
H
H
H
O
10
Hieän töôïng thoaùi hoùa: khi caát giöõ dung dòch hoà tinh boät trong thôøi gian laâu, caùc sôïi tinh boät seõ tieán ñeán
gaàn nhau, taïo laïi lieân keát Hydro noäi, giaûm lieân keát vôùi nöôùc, taùch vôùi nöôùc, hieän töôïng hoà bò öùa nöôùc.
AP taïo dung dòch hoà tinh boät beàn hôn so vôùi AM.
Söï thuûy phaân tinh boät
Khi bò thuûy phaân, tinh boät bò caét maïch töø töø thaønh dextrin roài cuoái cuøng laø maltose vaø glucose.
+H2O; H+/E
Tinh boät
Dextrin (Mpt khaùc nhau)
Maltose, Glucose
[1] Dextrin
dextrin : 3 – 5 goác glucose coøn lieân keát 1,6-glucoside
dextrin : coù Mpt lôùn
Amilosedextrin
Mpt = 500.000
xanh I2
tuûa trong röôïu 40o
Erithrodextrin
Mpt = 10.000
tím I2
tuûa trong röôïu 65o
Achrodextrin
Mpt = 4-6.000
naâu ñoû I2
tuûa trong röôïu 70o
Maltodextrin
Mpt < 4.000 cam I2
khoâng tuûa
[2] Enzym: Amylase
-amilase:
Endoenzym thuûy phaân 1,4-glucoside ôû caùc vò trí baát kyø
Saûn phaåm: caùc dextrin maïch ngaén vaø moät ít glucose vaø maltose, ñoä nhôùt dòch giaûm nhanh.
Coù nhieàu trong dòch tuïy, nöôùc boït cuûa ñoäng vaät, maàm thöïc vaät. ÔÛ vsv, -amilase coù trong
caùc loaøi vi khuaån, naám moác nhö Aspergillus orizae, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformic.
T0opt = 60-700C
-amilase:
Exoenzym, thuyû phaân lieân keát 1,4-glucoside töø ñaàu khoâng khöû
saûn phaåm: -dextrin (dextrin maïch daøi), maltose
Coù trong thöïc vaät, haït maàm, ñaëc bieät trong maàm khoai lang.
pHopt = 4 – 5; Topt = 50-620C tuøy nguoàn goác
-amilase (glucoamilase):
Exoenzym, thuûy phaân lieân keát 1,4;1,6 glucoside, hieäu suaát raát cao 98-99%, caét ñöùt töøng goác glucose
Saûn phaåm: chuû yeáu laø glucose (neân coøn goïi laø glucoamylase – GAM)
pHopt = 3,5 – 5 ; T0opt =600C tuøy nguoàn goác
Coù trong vi sinh vaät naám moác, vi khuaån Aspergillus niger, Rhizopus sp.
E. alpha-amylase (Termamyl)
alpha-dextrin + Maltose + Glucose
Tinh boät
(endo, lk 1,4; baát kyø)
Tinh boät
Tinh boät
E. beta-amylase (Fungamyl)
(exo, lk 1,4; caét töøng 2 goác töø ñaàu khoâng khöû)
beta-dextrin + Maltose
E. gama-amylase (GAM-Glucoamylase)
(exo, lk 1,4 vaø 1,6; caét töøng goác moät töø ñaàu khoâng khöû)
Glucose
Ñaùnh giaù chaát löôïng thuûy phaân döïa vaøo chæ soá DE. DE caøng cao möùc ñoä thuûy phaân caøng saâu.
Ñöôøng khöû ( glucose)
DE =
Tinh boät (ban ñaàu)
11
12
Cellulose
Glucan, töø -D-glucose, 1,4-glucoside. Chuoãi polyme
chöùa haøng chuïc nghìn goác MS, daïng thaúng khoâng xoaén.
Caùc chuoãi cellulose xeáp song song thaønh sôïi coù 3,5
nm. Caùc sôïi cellulose laïi taïo thaønh boù sôïi 20 nm. Giöõa caùc
chuoãi cellulose coù raát nhieàu goác –OH vaø taïo ra raát nhieàu
lieân keát hydro giuùp oån ñònh sôïi cellulose, laøm cho noù raát beàn, raát khoù thuûy phaân (baõ mía, coû, tre nöùa,
…). Ñieàu kieän thuûy phaân khaù nghieâm ngaët.
Ngöôøi, ÑV thöôøng khoâng tieâu hoùa ñöôïc cellulose. ÑV nhai laïi coù theå tieâu hoùa ñöôïc cellulose nhôø
heä enzyme cellulase trong dòch vò.
Hemicellulose
PS dò theå goàm pentose vaø hexose trong maïch
Khoâng tan trong nöôùc, tan trong dung dòch kieàm.
Giöõ nhieäm vuï laøm chaát keát dính caùc teá baøo (cuøng vôùi pectin)
Coù nhieàu trong voû haït, beï ngoâ, rôm, caùm, traáu,…
Pectin
Laø PS dò theå: daãn xuaát methyl cuûa acid pectic (-D-1,4-polygalacturonic acid)
MS: galactose, lieân keát 1,4-glucoside.
Mpt = 10.000 – 100.000
Phaân loaïi pectin
[1] Theo % nhoùm methylen trong phaân töû pectin
+ HMP : High Methoxyl Pectin; DE > 50%
+ LMP : Low Methoxyl Pectin ; DE 50%
[2] Theo khaû naêng hoøa tan trong nöôùc
+ Pectin hoaø tan: Methoxyl polygalacturonic.
+ Pectin khoâng hoøa tan: Protopectin = Pectin + Araban (PS ôû thaønh teá baøo)
Glycogen Caáu taïo gioáng tinh boät, laø PS cuûa ñoäng vaät, ñöôïc sinh toång hôïp taïi gan ÑV
Möùc ñoä phaân nhaùnh cöïc kyø daøy ñaëc (10 lk 1,4 coù 1 lk 1,6- glucoside)
Amilopectin
glycogen
Dextran: PS cuûa vsv, caáu taïo gioáng tinh boät; ngoaøi lieân keát 1,4; 1,6 coøn coù lieân keát 1,3 –glucoside.
Agar / Carragenan / Alginate: Töø rong bieån; khoâng tan trong nöôùc laïnh,ñun noùng seõ hoøa tan, ñeå nguoäi
seõ taïo thaønh khoái gel ñoâng
13
TRAO ÑOÅI GLUCID
1. Söï thuûy phaân glucid:
Söï thuûy phaân glucid (ñöôøng oligo vaø polysaccharide) dieãn ra vôùi taùc duïng cuûa caùc loaïi E thuûy phaân.
Amilase, maltase
amilase
Tinh boät
dextrin, maltose
C6H12O6 (glucose)
Invertase
Saccharose
glucose + fructose
Heä tieâu hoùa:
Nöôùc boït: chöùa -amilase, thuûy phaân sô boä tinh boät coù trong thöùc aên.
Daï daøy: vì pH = 1,5-2,0 neân E. amylase khoâng hoaït ñoäng.
Ruoät non: E. amilase, saccarase, maltase, lactase,…
Maltose
Saccarose
Lactose
Maltase
Saccharase
lactase
2 glucose
glucose + fructose
glucose + galactose
2. Quaù trình phosphoryl hoùa (söï laân phaân):
H3PO4 thay theá vò trí cuûa H2O trong quaù trình thuûy phaân.
Quaù trình laân phaân dieãn ra chuû yeáu ñoái vôùi glycogen taïi gan ñoäng vaät.
Enzym: phosphatase.
H3PO3- seõ gaén vaøo vò trí C1 taïo thaønh glucose-1-phosphat, chuaån bò tham gia quaù trình oxhk sinh hoïc
CH2OH
CH2OH
CH2OH
O
O
H
O
OH
H
H
OH
O
OH
H
H
OH
O
H3PO4
H
glucotransferaza
(phosphorylase)
n
OH
H
H
OH
O P
n
Glycogen
glucose-1-phosphat
3. Chu trình ñöôøng phaân (Glycolyse)
Oligosaccharide – Polysaccharide
Glucose
ÑÖÔØNG PHAÂN
Acid piruvic
CO2 + H2O
Hoâ haáp
+ O2
- O2
Leân men
Röôïu, acid
14
CHU TRÌNH ÑÖÔØNG PHAÂN – GLYCOLYSE
Chu trình ñöôøng phaân xaûy ra ôû taát caû cô theå sinh vaät soáng
Chu trình goàm coù 4 giai ñoaïn, 10 phaûn öùng
Qua chu trình ñöôøng phaân: 1 phaân töû glucose
2 acid pyruvic + 8 ATP
15
Acid piruvic laø saûn phaåm trung gian cuûa quaù trình trao ñoåi chaát
Tuøy nhu caàu cuûa cô theå vaø ñieàu kieän moâi tröôøng (+O 2 , -O2), acid piruvic seõ chuyeån hoùa theo
nhöõng höôùng khaùc nhau: toång hôïp acid amin , acid beùo hay tham gia caùc phaûn öùng oxy hoùa khöû.
4. Chuyeån hoaù acid pyruvic trong ñieàu kieän yeám khí (anaerobic = leân men)
Trong ñieàu kieän yeám khí coù 3 quaù trình leân men: leân men lactic, ethylic, butyric
Leân men lactic:
COOH
COOH
C O
lactat dehydrogenase
CH3
a.piruvic
CHOH
CH3
a.lactic
Vi khuaån lactic
Trong muoái chua thöïc phaåm vaø quaù trình cheá bieán saûn xuaát yaourt, chao,…
Leân men ethylic:
COOH
C O
CH3
alcoholdecarboxylase
acid piruvic
HC
O
H
dehydrogenase
acetaldehyd
CH3CH2OH
röôïu etylic
Kieåu leân men cuûa naám men Saccharomyces
Trong quaù trình cheá bieán röôïu, coàn, nöôùc giaûi khaùt leân men, saûn xuaát baùnh bao, baùnh mì,…
c. Leân men butyric:
Ñaây laø kieåu leân men trong ñieàu kieän raát kî khí
Goàm nhieàu phaûn öùng taïo thaønh CH3CH2CH2COOH (acid butyric)
5. Chuyeån hoùa pyruvic trong ñieàu kieän hieáu khí: (aerobic) CHU TRÌNH CREBS
Toång hôïp acetyl CoA:
COOH
O
CH3C ~OCoA
C O pyruvatdecarboxylase Acetyl CoA Synthetase Dehydrogenase
CH3
Acid pyruvic
acetyl Co A
Chu trình Crebs:
Chu trình Crebs laø giai ñoaïn cuoái cuûa quaù trình oxy hoùa khöû sinh hoïc ñoái vôùi moïi cô chaát,
protein, glucid, lipid. Chu trình Crebs laø trung taâm cuûa quaù trình trao ñoåi chaát.
Goàm 6 ñoaïn , 10 phaûn öùng
Xeùt veà maët naêng löôïng:
1 glucose
38 ATP (naêng löôïng tích luõy döôùi daïng ATP)
1 ATP coù naêng löôïng 7-10 kcal/mol vaäy Q = 38 x 7 = 266 kcal/mol
(hình trang sau)
Chu trình pentozophosphat:
Oxy hoùa tröïc tieáp glucose
Thöïc vaät: laù ; ñoäng vaät: gan, moâ môõ.
Tích luõy ñöôïc 35 ATP.
16
17
CHUYEÅN HOÙA GLUCID TRONG CHEÁ BIEÁN VAØ BAÛO QUAÛN:
Caùc nguyeân lieäu chöùa carbohydrate
Rau quaû: ñöôøng, pectin, protopectin, tinh boät, cellulose, hemicellulose,…
Löông thöïc: tinh boät, ñöôøng, cellulose, hemicellulose,…
Phaûn öùng thuûy phaân
Tinh boät
ñöôøng, dextrin
Protopectin
pectin
Hemicellulose
ñöôøng
Phaûn öùng oxy hoùa
Quaù trình hoâ haáp hieáu khí :
C6H12O6 +
6 O2
6 CO2 + 6 H2O
Quaù trình hoâ haáp yeám khí : quaù trình leân men.
C6H12O6
2 C2H5OH + 2 CO2
Phaûn öùng taïo maøu
Ñöôøng
Saûn phaåm phaûn öùng caramel
Ñöôøng + acid amin
hôïp chaát melanoidine
TOÅNG HÔÏP GLUCID:
Quaù trình quang hôïp:
Quang hôïp laø quaù trình caây xanh vaø moät soá vi sinh vaät coù chlorophyl haáp thuï quang naêng chuyeån
thaønh hoùa naêng vaø khöû khí CO2 thaønh caùc loaïi glucid (CH2O)n.
Phöông trình toång quaùt:
CO2 + H2O
(CH2O)n + O2 + H2O
Quaù trình quang hôïp xaûy ra nhieàu quaù trình phöùc taïp, goàm coù hai pha: pha saùng vaø pha toái.
Phöông trình naêng löôïng toång quaùt:
6CO2 + 23H2O + 18ATP
1fructo-6phosphate + 18ADP + 17H3PO4 + 6O2
Fructose-6P
Glucose 6P
polime hoùa.
Toång hôïp polysaccarid:
Toång hôïp saccarose
Toång hôïp tinh boät
Toång hôïp glicogen
ÑÒNH TÍNH ÑÒNH LÖÔÏNG GLUCID
Ñöôøng khöû
Phaûn öùng vôùi thuoác thöû Benedict: taïo tuûa Cu 2O trong moâi tröôøng kieàm maïnh
Phaûn öùng vôùi thuoác thöû Fehling: taïo tuûa Cu2O trong moâi tröôøng kieàm maïnh
Phaûn öùng vôùi thuoác thöû acetate ñoàng: taïo tuûa Cu 2O trong moâi tröôøng acid
Phaûn öùng vôùi thuoác thöû pheninhydrazine: taïo tinh theå osazone – kính hieån vi
Phaûn öùng vôùi ferrycyanua maøu vaøng ñaäm: taïo ferrocyanua maøu vaøng nhaït – chuaån ñoä hoùa hoïc
Phaûn öùng vôùi thuoác thöû DNS (DiNitro Salicilic acid): taïo phöùc maøu – maùy so maøu quang phoå
Tinh boät
Thuoác thöû Liugon: taïo maøu xanh tím vôùi hoà tinh boät
Taùch tinh boät, saáy, caân
Thuûy phaân thaønh ñöôøng khöû roài ñònh löôïng
18
- Xem thêm -