Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm

Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM  ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN MÔN HÓA SINH THỰC PHẨM: SỰ TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI GLUCID TRONG CƠ THỂ NGƯỜI VÀ NGUYÊN LIỆU THỰC PHẨM GVHD: Nguyễn Thị Mai Hương LỚP: ĐHTP06ALT NHÓM: 1. Phạm Tấn Minh 10322141 2. Thái Văn Đức 10324541 3. Huỳnh Lương Anh Khoa 10309581 4. Lê Đức Minh 10312451 5. Nguyễn Văn Tình 10309601 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2015 MỤC LỤC 1. Khái niệm, vai trò và phân loại glucid 4 1.1. Khái niệm 4 ĐHTP06ALT Trang 1 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm 1.2. Vai trò 4 1.3. Phân loại 5 2. Sự tổng hợp Glucid trong cơ thể người 8 2.1. Sự chuyển hóa Glucid trong cơ thể người 8 2.1.1. Sự tiêu hóa Glucid trong cơ thể người 9 2.1.2. Sự hấp thụ Glucid 9 2.1.3. Sự Glycogen ở gan 10 2.2. Sự phân giải Disaccarit và Polysaccarit 10 2.2.1. Sự thủy phân 10 2.2.2. Phosphoryl hóa 10 2.3. Sự chuyển hóa Monosaccarit 11 2.3.1. Sự đường phân 11 2.3.2. Chu trình Crep 15 2.3.3. Sự oxy hóa trực tiếp Glucose 19 3. Chuyển hóa Glucid trong cơ thể người 21 3.1. Tổng hợp Glucose và dự trữ Glycogen 21 3.2. Phân giải Glucose 22 3.3. Điều hòa chuyển hóa Glucid 22 4. Một số bệnh do rối loạn trao đổi đường 23 4.1. Bệnh cao đường huyết 23 4.2. Bệnh thấp đường huyết 24 4.3. Rối loạn trao đổi đường do thiếu Vitamin 24 4.4. Chu trình vòng Cori 25 5. Sự chuyển hóa Glucid trong chế biến thực phẩm 25 5.1. Quá trình lên men 26 5.2. Caramen hóa 27 5.3. Mailler 27 5.4. Sự tạo thành đường nghịch chuyển 28 6. Sự chuyển hóa Glucid trong bảo quản thực phẩm 29 6.1. Các dạng Glucid trong thực phẩm 29 ĐHTP06ALT Trang 2 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm 6.1.1. Dạng không hòa tan 29 6.1.2. Dạng hòa tan 29 6.1.3. Ở rau quả 29 6.2. Tính chất 29 6.3. Thực phẩm thực vật trong bảo quản chín 31 6.3.1. Sự hô hấp hạt ngũ cốc 32 6.3.2. Sự nảy mầm của hạt khi bảo quản 33 6.3.3. Hiện tượng biến vàng của hạt thóc 34 6.4. Biến đổi Glucid trong cá 35 Bảng phân công STT Tên sinh viên Mã số SV Nhiệm vụ Điểm 1 Phạm Tấn Minh 10322141 2 Thái Văn Đức 10324541 3 Huỳnh Lương Anh Khoa 10309581 4 Lê Đức Minh 10312451 5 Nguyễn Văn Tình 10309601 1. Khái niệm, vai trò và phân loại Glucid: 1.1. Khái niệm: Glucid là những hợp chất hydratcacbon có chứa nhóm aldehyt hoặc ceton ở các monosacarid hoặc tạo thành những chất như vậy khi bị thuỷ phân. Là những chất đường ĐHTP06ALT Trang 3 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm bột, chất xơ, là nguồn dinh dưỡng quan trọng hàng ngày của mọi cơ thể sinh vật. Trong thực vật glucid chiếm 80-90% vật chất khô. Glucid là chất hữu cơ mang năng lượng. Nó là sản phẩm của quá trình quang hợp: cây xanh nhờ diệp lục đã biến CO 2 và H 2 O thành Glucid dưới ánh sáng của mặt trời: cơ thể động vật không có khả năng này mà phải thu nhận trực tiếp glucid từ thực vật. Glucid chỉ chiếm 2% vật chất khô của động vật, nhưng nó đóng vai trò quan trọng . Nguồn glucid mà thực phẩm cung cấp cho con người chủ yếu lấy từ thực vật, trong khẩu phần thức ăn cho người glucid có giá trị dinh dưỡng nhất là tinh bột. Glucid có bản chất hóa học là polyhydroxy aldehyde hoặc polyhydroxy cetone. Đa số các glucid có công thức tổng quát là (C m (H 2 O) n ). Ngoài ra còn có một số loại glucid đặc biệt, trong cấu trúc của chúng ngoài C, H, O còn có thêm S, N, P. 1.2. Vai trò: Glucid có vai trò rất quan trọng trong cơ thể sống, loại glucid quan trọng nhất là glucoza nó luôn có mặt trong tế bào và mô của bất kỳ cơ thể nào. Glucid có vai trò như sau: • Tham gia mọi hoạt động sống của tế bào. • Là nguồn chất dinh dưỡng dự trữ dễ huy động, cung cấp chủ yếu các chất trao đổi trung gian và năng lượng cho tế bào. • Tham gia vào cấu trúc của thành tế bào thực vật, vi khuẩn; hình thành bộ khung (vỏ) của nhóm động vật có chân khớp. • Tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất quan trọng như: AND, ARN… Đối với công nghệ thực phẩm, vai trò của glucid cũng đa dạng và vô cùng quan trọng: - Là chất liệu cơ bản, cần thiết và không thể thiếu của ngành sản xuất lên men: rượu, bia, bột ngọt, acid amin, vitamin, kháng sinh. - Tham gia tạo cấu trúc, hình thù, trạng thái và chất lượng cho các loại sản phẩm thực phẩm. ĐHTP06ALT Trang 4 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm • Tạo kết cấu: - Tạo sợi, tạo màng, tạo gel, tạo độ đặc, độ cứng, độ đàn hồi cho thực phẩm: tinh bột, thạch, pectin trong miến, mứt quả, kem, giò lụa… - Tạo kết cấu đặc thù của một số loại thực phẩm: độ phồng nở của bánh phồng tôm, tạo bọt cho bia, độ xốp cho bánh mì, vị chua cho sữa… • Tạo chất lượng: - Chất tạo ngọt cho thực phẩm (các đường) - Tham gia tạo màu sắc và hương thơm cho sản phẩm (đường trong phản ứng caramen hoá, melanoidin…) - Tạo ra các tính chất lưu biến cho sản phẩm thực phẩm: độ dai, độ trong, độ giòn, độ dẻo… - Có khả năng giữ được các chất thơm trong sản phẩm thực phẩm - Tạo ẩm cũng như làm giảm hoạt độ nước làm thuận lợi cho quá trình gia công cũng như bảo quản. 1.3. Phân loại: Glucid được chia làm ba nhóm chính: - Monosaccarit - Oligosaccarit - Polysaccarit Tên gọi của tất cả các đường đơn và đường đôi đều có đuôi -ose . Các dạng glucid có từ ba đơn vị đường đơn trở lên hầu như rất ít gặp trong tự nhiên ở trạng thái tự do, chúng thường ở dạng liên hợp với các chất khác như protein, hoặc lipid. Các polysaccharide thường chứa hàng trăm, hàng nghìn đơn vị đường đơn có thể tạo thành sợi dài hoặc phân nhánh. Bao gồm cả các đường và polymer của chúng: monosaccharide, disaccharide và polysaccharide. Công thức chung: C n H 2n O n Carbohydrate là nguyên liệu cấu trúc và nhiên liệu của tế bào. Monosaccharide Monosaccharide là những đường có 3 ≤ n ≤ 7 ĐHTP06ALT Trang 5 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Tiêu chí phân loại: Phân loại dựa vào: Vị trí gốc carbonyl (C=O): đường có thể là aldose (aldehyde) hay ketose (ketone) Vị trí của nhóm OH gắn vào C1 trong cấu trúc vòng: α-glucose hay β-glucose. Sự sắp xếp trong không gian của 4 loại nhóm thế quanh carbon bất đối xứng (chiral carbon): đường dạng D hay L (đồng phân quang học). ĐHTP06ALT Trang 6 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Trong dung dịch, glucose và hầu hết các monosacchride khác hình thành dạng vòng. Để thuận tiện người ta đánh số carbon trong vòng bắt đầu từ carbon (C1) liên kết với oxygen gắn với carbon. Tất cả đường đơn là đường khử (C5). Disaccharide Một disaccharide được cấu thành từ hai monosaccharide nhờ liên kết glycoside - một liên kết cộng hóa trị bởi phản ứng dehydrate hóa giữa hai monosaccharide. Polysaccharide Polysaccharide là những polymer của monosaccharide. Cấu trúc và chức năng của polysaccharide phụ thuộc vào các monomer của nó và vị trí của liên kết glycoside. Tinh bột (starch) Tinh bột là chất dự trữ ở thực vật, được tìm thấy trong lục lạp (chloroplast), củ (khoai tây…), mầm. Đơn phân cấu trúc của tinh bột là alpha-glucose liên kết với nhau bởi liên kết alpha- 1,4 hay 1,6 glycoside. Một phân tử tinh bột có khoảng 280-300 phân tử glucose. Tinh bột có hai dạng: amylose và amylopectin. Amylose Mạch thẳng. Trong amylose các phân tử glucose liên kiết với nhau bằng kiên kết alpha-1,4 glycoside. Amylopectin Mạch phân nhánh. Cấu trúc tương tự như amylose. Tuy nhiên, bắt đầu của mỗi nhánh là liên kết alpha-1,6 glycoside. Cứ 24-30 đơn phân glucose lại có một nhánh. Glycogen Glycogen là chất dự trữ ở động vật, được tìm thấy ở gan, cơ. ĐHTP06ALT Trang 7 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Đơn phân của glycogen là alpha-glucose. Cấu trúc của glycogen tương tự như amylopectin nhưng phân nhánh sau 8-12 phân đơn phân glucose. Cellulose Cellulose là nguyên liệu chính của vách tế bào thực vật, có đơn phân cấu trúc là β- glucose. Các monomer liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 glycoside. Sự khác nhau trong liên kết của các monomer trong cellulose, tinh bột dẫn đến sự khác nhau trong cấu trúc không gian 3 chiều (3D) của chúng: Tinh bột có cấu trúc xoắn, mỗi bước xoắn có 6 đơn vị glucose được được ổn định nhờ liên kết hydrogen giữa các vòng xoắn kề nhau. Cellulose mạch thẳng. Các phân tử cellulose xếp song song nhau, liên kết với nhau bằng các liên kết hydrogen giữa các gốc OH tự do làm thành các vi sợi (microfibrill) rất chắc, là nguyên liệu cho xây dựng tế bào. Chitin: Chitin là polysaccharide, có cấu trúc tương tự như cellulose nhưng gốc OH của C 2 được thay thế bởi –NH - CO-CH 3 (acetyl-glucosamine) Chitin là nguyên liệu xây dựng vỏ của chân khớp, vách tế bào nấm. 2. Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người: Con người không thể tổng hợp được Glucid mà chỉ có thể tiếp nhận rồi chuyển hóa và phân giải Glucid thông qua quá trình đồng hóa và dị hóa. 2.1. Sự chuyển hóa của glucid trong cơ thể người: Các glucid phức tạp không được cơ thể hấp thu trực tiếp, các polysaccharid (tinh bột và glucogen) disaccharid (saccharoza, lactoza, mantoza ) chi được cơ thể hấp thu khi chuyển thành các đường đơn monosaccharid (chủ yếu là glucoza và frutoza ) 2.1.1. Sự tiêu hóa của glucid trong cơ thể người: − Miệng: có enzyme amylase thủy phân 1 phần tinh bột hoặc glycogen và xảy ra trong một thể tích nhỏ ở PH trung hòa hoặc kiềm yếu. − Dạ dày: hoạt động của amilaza ngưng lại ở độ PH quá acid (PH 1,5 đền 2,5). ĐHTP06ALT Trang 8 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm − Ruột non và hành tá tràng: Glucid được thủy phân chủ yếu ở đây nhờ hệ enzyme amylase của dịch tuyến tụy. − Trong dịch ruột có enzym amylaza, saccaraza, maltaza, lactaza xúc tác sự phân giải các disaccarid tương ứng thành các monosaccarid. Enzym maltaza phân giải disaccarid maltoza thành hai đường glucoza, saccaraza phân giải sacaroza thành glucoza và fructoza, lactoza bị enzym lataza phân giải thành glucoza và galactoza rồi được thành ruột hấp thu. 2.1.2. Sự hấp thu glucid. Tinh bột sau khi được lấy vào cơ thể sẽ hấp thu chủ yếu qua ruột ở tế bào niêm mạc vào máu và vận chuyển đi khắp cơ thể. Quá trình hấp thu cũng được thực hiện qua 2 cơ chế: Khuếch tán: theo nguyên tắc vật lý, vận chuyển từ nơi nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn cho đến khi cân bằng. Vận chuyển tích cực: nhờ quá trình phosphoryl hóa (ATP) (vận chuyển tích cực hay chủ động và có sự tiêu hao năng lượng). Quá trình hình thành ATP do tác động của ánh sáng gọi là quá trình quang phosphoryl hóa. Có hai kiểu quang phosphoryl hóa.: Phosphoryl hóa vòng: Đi kèm với con đường vận chuyển e - vòng (xảy ở thực vật khi gặp điều kiện bất lợi) (1-2ATP.); ĐHTP06ALT Trang 9 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Phosphoryl hóa không vòng: Đi kèm với con đường vận chuyển điện tử không vòng (khoảng 4 ATP) 2.1.3 Tổng hợp glycogen ở gan. Phần glucoza vào gan, bị giữ lại và chuyển hóa glycogen, hàm lượng glycogen trong gan phụ thuộc vào lượng thức ăn chứa glucid và nó có ý nghĩa rất lớn đối với cơ thể, giúp cơ thể ổn định glucoza. 2.2. Sự phân giải của Disaccarit và Polysaccarit: Sự phân giải của Disaccarit và Polysaccarit thực hiện theo 2 kiểu: thủy phân và phosphoryl phân. 2.2.1. Thủy phân: là quá trình phân giải có sự tham gia của nước dưới tác dụng của nhiều loại enzym: polysaccharit oligosaccarit monosaccarit Ví dụ: Tinh bột, glycogen dextrin maltoseglucose. Quá trình phân giải này được thực hiện nhờ các enzym α-amylase, β-amylase và γ-amylase (glucoamylase). 2.2.2. Phosphoryl phân: Quá trình phân giải, trong đó acid phosphoric đóng vai trò của nước trong quá trình thủy phân, xảy ra dưới tác dụng của enzym phosphorylase. Phosphorylase chỉ tác dụng vào liên kết 1,4 của phân tử tinh bột và sẽ dừng lại khi tới liên kết 1,6. Tác dụng của nó chỉ tiếp tục được sau khi liên kết 1,6 được giải phóng nhờ enzym amylo-1,6-glucosidase. Có thể coi phosphorylase là enzym glucosyl transferase, vì nó xúc tác sự chuyển gốc glucose tới gốc acid phosphoric. Quá trình phản ứng cứ tiếp diễn lần lượt và tạo nên hàng loạt phân tử glucose-1-phosphat. Sự phân giải glycogen cũng tiến hành tương tự và cũng tạo nên glucose-1-phosphat. Các disaccarit cũng có thể bị tác dụng của enzym phosphorylase tương ứng và tạo nên dẫn xuất phosphat của monosaccarit đồng thời giải phóng một monosaccarit thứ hai. Ví dụ enzym maltosephosphorylase xúc tác cho quá trình phân giải maltose thành glucose-1-phosphat và glucose nhờ sự tham gia của H 3 PO 3 . Phản ứng phosphorylase nói trên là thuận nghịch nên có thể xúc tác cho sự phân giải các polysaccarit và oligosaccarit cũng như sự tái tổ hợp chúng. 2.3. Sự chuyển hóa của các monosaccarit: ĐHTP06ALT Trang 10 [...]... kể ATP ĐHTP06ALT Trang 20 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Chu trình cho phép các cơ thể quang hợp tổng hợp được xacarit và các chất hữu cơ khác từ CO2 Tóm lại, trong cơ thể sinh vật, sự phân giải đường có thể tiến hành theo nhiều kiểu khác nhau Các kiểu này bổ sung cho nhau có thể xảy ra song song cùng nhau hoặc một vài kiểu chiếm ưu thế ở những điều... để tổng hợp ure, tổng hợp mới ATP và trong các phản ứng carboxyl hóa khác Một số xetoaxit trong chu trình như α-xetoglutaric và oxaloaxetic thường là nguyên liệu để tổng hợp các acid amin glutamic và aspartic ĐHTP06ALT Trang 18 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Cũng vì vậy chu trình Crep là mắt xích liên hợp, là điểm giao lưu của nhiều đường hướng phân. .. phải phân giải một lượng lớn đường, tạo thành một lượng lớn sản phẩm cuối cùng là những hợp chất hữu cơ (rượu, aid hữu cơ v.v ) Người ta lợi dụng điều đó để sản xuất rượu, bia, cồn, acid hữu cơ v.v f) Sự tham gia của các cơ chất khác vào quá trình đường phân: ĐHTP06ALT Trang 14 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm 2.3.2 Chu trình Crep: Quá trình phân giải. .. ăn uống nhất thời và vô hại ) Trái lại chứng đái tháo đường do gan mất khả năng chuyển glucozo trong nước tiểu là một bệnh lí ĐHTP06ALT Trang 21 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm 3.2 Phân giải glucose Quá trình phân giải glixit trong cơ thể được thực hiện trong 2 giai đoạn : -Giai đoạn yến khí (còn gọi là chặng đường phân ): phân giải glucoza thành... những dấu hiệu đầu tiên của sự nảy mầm là sự xuất hiện rễ xảy ra vài giờ hoặc vài ngày sau khi sự nảy mầm bắt đầu ĐHTP06ALT Trang 33 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Giai đoạn 2 – Sự phân giải các chất dự trữ và vận chuyển Các chất dự trữ (chất béo, protein, hợp chất có carbon) được thủy phân thành các chất hữu cơ đơn giản và sau đó được chuyển đến các... enzyme đi ngược lại quá trình đường phân tổng hợp từ acid lactic thành glucose và từ glucose này có thể lại thành glycogen rồi lại thành glucose để đưa vào máu chở tới các mô bào Đó là con đường giải thoát acid lactic ứ đọng ở mô bào và tiết kiệm được nguồn glucid của cơ thể ĐHTP06ALT Trang 24 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Acid lactic không bị đào thải... năng của glucose giải phóng ở các giai đoạn phản ứng được tổng kết như sau: ĐHTP06ALT Trang 17 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Khi oxy hóa hoàn toàn 1 phân tử glucose sẽ thu được 686 kcal Nhưng để tổng hợp ATP từ ADP và Pi cần cung cấp 8 –10 kcal/mol Bởi vậy nếu toàn bộ năng lượng được phân giải 1 mol glucose đều được dùng để tổng hợp ATP thì sẽ thu...Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Về bản chất quá trình này bao gồm các phản ứng oxy hóa khử sinh học được thực hiện bởi một loạt các enzym có trong ty thể Kết quả là phân tử hexose (chủ yếu là glucose) bị oxy hóa hoàn toàn tạo ra các sản phẩm vô cơ là CO2 và nước, còn năng lượng mà chất hữu cơ giải phóng ra được tích lũy trong liên kết cao... Cellulose trong quả là 0,5 ÷ 2,7%, có khi chiếm tới 6%; rau 0,5 ÷ 2,8% ĐHTP06ALT Trang 29 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Trong rau quả, phân tử hemicellulose gồm cellulose và pentozan do vậy nó vừa là vật liệu cấu trúc vỏ tế bào vừa là nguyên liệu dự trữ năng lượng cho các quá trình trao đổi chất Hàm lượng hemicellulose trong rau: 0,3 ÷ 3,1%; trong quả:... 35 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm Ngoài ra thì việc cắt tiết sẽ là giảm đáng kể sự sản sinh acid lactic sau khi chết Bảo quản lạnh đông: hạ nhiệt độ xuống thấp sẽ làm chậm lại sự phân giải glycogen, nhiệt độ thích hợp để bảo quản là -180C đến -300C Khi lạnh đông chậm, glycogen phân giải ra nhiều acid lactic ở nhiệt độ thấp hơn là ở trường hợp lạnh . trò và phân loại glucid 4 1.1. Khái niệm 4 ĐHTP06ALT Trang 1 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm 1.2. Vai trò 4 1.3. Phân loại 5 2. Sự tổng hợp Glucid. Glucid trong cơ thể người 8 2.1. Sự chuyển hóa Glucid trong cơ thể người 8 2.1.1. Sự tiêu hóa Glucid trong cơ thể người 9 2.1.2. Sự hấp thụ Glucid 9 2.1.3. Sự Glycogen ở gan 10 2.2. Sự phân giải. Glucid trong bảo quản thực phẩm 29 6.1. Các dạng Glucid trong thực phẩm 29 ĐHTP06ALT Trang 2 Đề tài: Sự tổng hợp và phân giải Glucid trong cơ thể người và nguyên liệu thực phẩm 6.1.1. Dạng không