Các hợp chất polisacarit (phần 2) II. Fructozơ (FRUCTOZ, FRUCTOSE, LEVULOSE, ĐƯỜNG TRÁI CÂY) Fructozơ là một loại monosaccarit (monosaccarid, gluxit đơn giản, đường đơn), đồng phân với glucoz. Fructozơ là chất rắn kết tinh, dễ hòa tan trong nước, có vị ngọt gấp 1,5 đường mía (saccarozơ, saccaroz, sucrose), gấp 2,5 lần glucoz (đường nho). Fructozơ là loại gluxit có vị ngọt nhất. Trong mật ong có chứa khoảng 40% fructozơ, do đó mật ong có vị ngọt gắt. Fructozơ nóng chảy ở khoảng nhiệt độ 102 - 104__MCE_ITEM__°C. CTPT: C 6 H 12 O 6 (D = 1, nên fructozơ có chứa một liên kết đôi hoặc một vòng) CTCT: mạch hở và mạch vòng, trong dung dịch có sự cân bằng tồn tại cả dạng mạch hở lẫn mạch vòng Dung dịch fructozơ tác dụng Cu(OH) 2 ở nhiệt độ thường tạo dung dịch màu xanh lam (tính chất của rượu đa chức có chứa hai nhóm -OH liên kết ở hai nguyên tử cacbon cạnh nhau). Fructozơ cộng hiđro (H 2 ) có Ni làm xúc tác, tạo sorbitol (CH 2 OH-(CHOH) 4 -CH 2 OH). Trong môi trường bazơ (môi trường kiềm, là môi trường thực hiện phản ứng tráng gương, cũng như tác dụng Cu(OH) 2 trong môi trường kiềm đun nóng) thì fructozơ chuyển hóa một phần (cân bằng) thành glucoz. Do đó trong thực tế fructozơ cũng cho được phản ứng tráng gương, cũng như phản ứng với dung dịch Fehling (dung dịch hỗn hợp muối tartrat natri kali, đồng (II) sunfat, NaOH), đun nóng, tạo được kết tủa đồng (I) oxit (Cu 2 O) có màu đỏ gạch III. Saccarozơ (Saccaroz, Saccarose, Saccharose, Sucrose, Đường mía, Đường củ cải, Đường thốt nốt, Đường cát, Đường kính, Đường phèn, Đuờng phổi) Saccarozơ là một loại disaccarit, được tạo ra do hai monosaccarit là a-glucoz và b- fructozơ liên kết với nhau bằng liên kết α-glicozit ở C 1 của glucoz, hay liên kết β- glicozit ở C 2 của fructozơ. (Nhóm –OH ở C số 1 của a-glucoz với nhóm –OH ở C số 2 của b-fructozơ kết hợp với nhau và loại ra một phân tử H 2 O, tạo nhóm chức ete −O− mà thành). Saccarozơ là loại đường thường gặp nhất, nó có nhiều trong các cây mía, thốt nốt, củ cải đường. Saccarozơ hiện diện dạng rắn ở điều kiện thường, không màu, không mùi, có vị ngọt. Saccarozơ nóng chảy ở 184-185˚C, ít tan trong ruợu, tan nhiều trong nước, nước càng nóng càng hòa tan nhiều saccarozơ. CTPT: C 12 H 22 O 11 (Δ = 2 => Có 2 vòng no) CTCT: Cấu tạo của saccarozơ do nhóm –OH gắn vào C số 1 của α-glucoz kết hợp với nhóm –OH gắn vào C số 2 của β-fructozơ và loại một phân tử H 2 O tạo thành nhóm ete –O– liên kết hai vòng này (liên kết α-glicozit ở C 1 của α-glucoz hay liên kết β-glicozit ở C 2 của β-fructozơ). Phản ứng thủy phân: Với sự hiện diện của axit vô cơ (H + ) hoặc men làm xúc tác, saccarozơ bị thủy phân tạo hai monosaccarit tạo nên nó là glucoz và fructozơ C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 Saccarozơ Nước Glucoz Fructozơ Phản ứng với Cu(OH) 2 : Dung dịch saccarozơ hòa tan được Cu(OH) 2 ở nhiệt độ thường để tạo dung dịch có màu xanh lam, do có tạo đồng (II) saccarat tan, có màu xanh lam. Vì trong cấu tạo của saccarozơ có chứa hai nhóm –OH liên kết ở hai nguyên tử C kế bên (tính chất của một rượu đa chức). Saccarozơ tác dụng với vôi sữa (hỗn hợp Ca(OH) 2 - H 2 O, đục) tạo muối canxi saccarat (Saccarat Calcium) (tan, dung dịch trong). Khí CO 2 tác dụng dung dịch canxi saccarat tái tạo saccarozơ (tan) và canxi cacbonat (Carbonat Calcium, CaCO 3 , không tan). Người ta áp dụng tính chất này để loại các tạp chất như protit, axit hữu cơ…trong quá trình sản xuất đường từ mía. C 12 H 22 O 11 + Ca(OH) 2 + H 2 O C 12 H 22 O 11 .CaO.2H 2 O Saccarozơ Vôi sữa (ít tan, đục) Canxi saccarat (tan, trong) C 12 H 22 O 11 .CaO.2H 2 O + CO 2 C 12 H 22 O 11 + CaCO 3 + 2H 2 O Khí cacbonic Saccarozơ (tan) Canxi cacbonat (không tan) Saccrozơ không mở vòng để tạo nhóm chức aldehyd được (vì nhóm –OH ở C số 1 của α- glucoz ở dạng ete, không thể mở vòng để tạo nhóm chức aldehyd), nên dung dịch saccarozơ không cho phản ứng tráng gương và không tác dụng với dung dịch Fehling hay Cu(OH) 2 trong môi trường kiềm. Do đó saccarozơ là loại đường không có tính khử (không là đường khử). Chỉ sau khi thủy phân, có sự tạo glucoz và fructozơ, lúc bấy giờ, dung dịch thu được mới cho được phản ứng tráng gương, cũng như tác dụng được với dung dịch Fehling. Các giai đoạn sản xuất đường từ mía như sau: - Mía thu hoạch được đem nghiền và ép để lấy nước mía. Trong nước mía có chứa khoảng 18% khối luợng saccarozơ. Dùng nước nóng để chiết lấy thêm đường từ bã đã được ép. - Nước mía thu được chế hóa với vôi sữa để loại các tạp chất như protit, axit hữu cơ (như axit oxalic, axit citric,…), axit vô cơ (axit photphoric, acid phosphoric, H 3 PO 4 ), có trong nước mía. Các tạp chất này sẽ kết hợp với vôi sữa tạo kết tủa, được lọc bỏ. Có một phần saccarorozơ tác dụng vôi sữa tạo muối canxi saccarat tan trong dung dịch. Lọc bỏ kết tủa. Sục khí CO 2 vào dung dịch qua lọc để loại Ca 2+ trong nước vôi còn dư, đồng thời tái tạo saccarozơ từ canxi saccarat. - Tẩy màu nước đường bằng cho lọc qua than xương hay than hoạt tính hoặc chế hóa với khí SO 2 (khí sulfurơ) hoặc dùng NaHSO 3 (hiposulfit natri). - Đun nóng nuớc đường ở nhiệt độ khoảng 100˚C để kết tủa hoàn toàn các tạp chất. Lọc bỏ toàn bộ kết tủa để thu lấy nước đường sạch và trong. - Cô đặc dung dịch nước đường ở áp suất thấp để làm tăng nồng độ đường. Làm lạnh dung dịch nước đường và dùng máy ly tâm để tách lấy đường kết tinh. Phần nước đường không thể kết tinh hết cũng như còn lẫn các tạp chất được gọi là rỉ đường. Rỉ đường được dùng cho lên men điều chế rượu etylic. HOOC-COOH + Ca(OH) 2 CaC 2 O 4 ↓ + 2H 2 O Axit oxalic (Acid oxalic) Canxi oxalat (Oxalat calcium) 2H 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 Ca 3 (PO4) 2 ↓ + 6H 2 O Axit photphoric (Acid phosphoric) Canxi photphat (Phosphat calcium) C 12 H 22 O 11 + Ca(OH) 2 + H 2 O C 12 H 22 O 11 .CaO.2H 2 O Saccarozơ Vôi sữa (ít tan, đục) Canxi saccarat (tan, trong) Ca(OH) 2 (còn dư) + CO 2 (có dư) CaCO 3 ↓ + H 2 O C 12 H 22 O 11 .CaO.2H 2 O + CO 2 C 12 H 22 O 11 + CaCO 3 + 2H 2 O Canxi saccarat Khí cacbonic Saccarozơ (tan) Canxi cacbonat (không tan) Bài tập a) Tại sao khi làm nước chanh đường hay cà phê đá, người bán hàng cho đường vào ly và khuấy đều trước khi cho nước đá vào ly? b) Tại sao có khá nhiều tên chỉ saccaroz trong tiếng Việt như saccarozơ, saccarose, saccaroza, đường cát, đường thẻ, đường đinh, đường phèn, đường phổi, đường kính, đường ngào, đường trắng, đường vàng, đường tinh, đường mía, đường muỗng, đường cục, đường thốt nốt, đường củ cải, đường ăn, đường chảy, đường phên, đường tán, đường viên ? Cái tên có nói lên IV. Mantozơ (Maltoz, Maltose, Manto, Mantoza, Đường mạch nha) Mantozơ (Maltoz), còn gọi đường mạch nha, là một đisaccarit (disaccarid, disaccharide) đồng phân của saccarozơ (saccaroz). Mantozơ không có sẵn trong tự nhiên, nó được tạo ra khi tinh bột bị thủy phân. Mantozơ hiện diện tinh thể ngậm một phân tử nước, nóng chảy ở 102-103˚C. Tinh thể này không mất nước khi đun duới áp suất thấp, cũng như khi dùng các chất làm khan nước như H 2 SO 4 đậm đặc hay P 2 O 5 . Có tài liệu cho biết mantozơ khan có nhiệt độ nóng chảy ở 110˚C. Mantozơ có độ ngọt bằng 1/3 so với đường sacccarozơ. Mantozơ tan trong nước, ít tan trong rượu, không tan trong ete (eter). CTPT: C 12 H 22 O 11 (Δ = 2, có 2 vòng no) CTCT: Cấu tạo của mantozơ do hai monosaccarit là α-glucoz liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glicozit (hay α-glucozit, α-glucosid) mà thành (nhóm –OH ở C số 1 của α-glucoz này kết hợp với nhóm –OH ở C số 4 của α-glucoz kia, loại một phân tử H 2 O, tạo nhóm chức ete, –O– ,nối hai vòng α-glucoz với nhau). Trong dung dịch, mantozơ có sự cân bằng mở vòng một phần tạo thành nhóm chức aldehyd (aldehid), -CHO, ở C số 1 của vòng glucoz có mang nhóm –OH . Do đó dung dịch mantozơ cho được phản ứng tráng gương và tác dụng với dung dịch Fehling tạo Cu 2 O không tan có màu đỏ gạch. Vì thế mantozơ là một loại đường khử. Dung dịch mantozơ cũng hòa tan được Cu(OH) 2 ở nhiệt độ thường tạo dung dịch có màu xanh lam, vì trong cấu tạo của mantozơ có chứa hai nhóm –OH liên kết ở hai nguyên tử C cạnh nhau. Phản ứng thủy phân: Mantozơ bị thủy phân có hiện diện men maltase hay axit vô cơ (H + ) làm xúc tác, tạo ra hai monosaccarit là glucoz. Điều chế: Mantozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột với sự hiện diện men (enzim) amilase (men này có trong mầm lúa, cũng có trong nước miếng, nước bọt của người). Phản ứng thủy phân này cũng xảy ra trong cơ thể người cũng như động vật. Người ta nấu kẹo mạch nha từ bột nếp (gạo, khoai mì) với mầm lúa hay nếp làm xúc tác. Ở Quảng Ngãi có đặc sản nổi tiếng là kẹo mạch nha, được làm từ nếp. nội dung gì không? . Các hợp chất polisacarit (phần 2) II. Fructozơ (FRUCTOZ, FRUCTOSE, LEVULOSE, ĐƯỜNG TRÁI CÂY) Fructozơ là một. để loại các tạp chất như protit, axit hữu cơ (như axit oxalic, axit citric,…), axit vô cơ (axit photphoric, acid phosphoric, H 3 PO 4 ), có trong nước mía. Các tạp chất này sẽ kết hợp với vôi. (tan) và canxi cacbonat (Carbonat Calcium, CaCO 3 , không tan). Người ta áp dụng tính chất này để loại các tạp chất như protit, axit hữu cơ…trong quá trình sản xuất đường từ mía. C 12 H 22 O 11