BÀI TIỂU LUẬN - HÓA SINH-QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP, PHÂN GIẢI GLUCID

LỜI MỞ ĐẦU Hóa sinh thực phẩm nghiên cứu về cấu tạo, tính chất của các chất tạo nên thực phẩm và sự chuyển hóa của các chất, chuyển hóa năng lượng trong quá trình bảo quản, chế biến thực phẩm. Đây là bộ môn quan trọng, giữ vai trò nền tảng, cơ sở cho những môn học chuyên ngành. Cùng với protein và lipid, glicid là một hợp chất hữu cơ giữ vai trò thiết yếu đối với cuộc sống, phổ biến trong các sản phẩm thực phẩm. Trong khẩu phần ăn hằng ngày, glucid chiếm tỷ lệ lớn nhất về khối lượng, cung cấp phần lớn năng lượng giúp chúng ta hoạt động bình thường. Kể cả những loại carbohydrate không tiêu hóa được cũng có vai trò quan trọng trong cân bằng dinh dưỡng. Cơ thể thực vật là một cỗ máy sinh học tuyệt vời tổng hợp nên glucid từ những hợp chất vô cơ ban đầu (CO 2 ,H 2 O và năng lượng ánh sáng mặt trời). Cơ thể người, động vật thì sử dụng nguồn nguyên liệu glucid lấy từ thực vật là chính, qua quá trình phân giải với cơ chế chặt chẽ tạo ra đơn vị cơ bản là glucose – nguyên liệu chủ yếu cho hoạt động sống, trung tâm của sự chuyển hóa. Glucid còn tạo ra nhiều tính chất chức năng quan trọng cho thực phẩm nên tìm hiểu về “QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP, PHÂN GIẢI GLUCID” là việc làm cần thiết đối với sinh viên ngành thực phẩm. Nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ chế, bản chất của sự chuyển hóa, qua đó có những kiến thức nhất định sẽ giúp ích rất nhiều cho việc học tập, nghiên cứu sau này. Đó chính là mục đích của nhóm khi làm đề tài này. 1. Giới thiệu chung về Glucid 1 1.1.Khái niệm Glucid là hợp chất hữu cơ khá phổ biến ở cả cơ thể động, thực vật và vi sinh vật. Các nguyên tố cấu tạo nên glucid là C, H, O. Công thức cấu tạo của glucid thường được biểu diễn dưới dạng C m H 2n O n (m, n ≥ 3). Trong phân tử glucid có chứa nhóm aldehide (-CHO), cetol (-C=O). Ngoài ra còn có một số loại glucid đặc biệt, trong cấu trúc của chúng còn có thêm S, N, P. 1.2. Vai trò 1.2.1. Đối với cơ thể • Là sản phẩm trung gian của quá trình trao đổi chất. • Nguồn nguyên liệu trực tiếp để hô hấp. • Nguồn dự trữ, tạo năng lượng. • Tạo cấu trúc trong cơ thể thực vật, tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất quan trọng như: AND, ARN… • Cung cấp năng lượng chủ yếu ( 4,13 kcal/g) • Giúp cho quá trình tiêu hóa. 1.2.2. Trong công nghệ thực phẩm • Là chất liệu cơ bản, cần thiết và không thể thiếu của ngành sản xuất lên men. • Các sản phẩm như: rượu, bia, nước giải khát, mì chính, acid amin, vitamin… đều được tạo ra từ cội nguồn glucid. • Tạo ra cấu trúc, hình thù, trang thái, cũng như chất lượng cho các sản phẩm 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… 2 • Tạo chất lượng: 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…). Các tính chất lưu biến cho sản phẩm thực phẩm: độ dai, độ trong, độ giòn, đ 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 Có nhiều cách phân loại. Sau đây là một số cách phân loại: Theo cấu tạo: glucid được chia làm 3 nhóm Theo mục đích sử dụng (độ ngọt): đường, không đường. Theo mức độ phức tạp của phân tử, lấy đường đơn làm cơ sở: • Loại ose: là đường không thủy phân được nữa. 3 POLYSACCHARIDE Tinh bột Cellulose Glycogen… • Loại osid: là những glucid phức tạp do nhiều monosaccharide ghép lại. Gồm 2 nhóm lớn: holosid( thủy phân cho mono) và heterosid( thủy phân cho mono và nhiều nhóm không phải glucid). Dẫn xuất amin, phospho, dẫn xuất dạng glucocid… 1.4. Tính chất Nhìn chung, các glucid từ đơn giản đến phức tạp đều có một số tính chất điển hình giống nhau. Ta xét các tính chất của monosaccharide. 1.4.1. Tính chất vật lý • Không bay hơi, tan trong nước, ít tan trong rượu, không tan trong acid, dung môi hữu cơ. • Có hiện tượng solvat hóa làm dung dịch khó kết tinh. • Tồn tại ở trạng thái hỗ biến (mạch thẳng và vòng). • Có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực (phụ thuộc vào dạng anomer, tautomer). • Khả năng hòa tan phụ thuộc vào từng loại đường. • Tính hút ẩm, làm bóng khác nhau ở từng loại đường. 1.4.2. Tính chất hoá học •Tính khử mạnh do có nhóm aldehide, cetol tự do: monosaccharide chuyển thành polyol, các nhóm aldehide hoặc cetol chuyển thành các nhóm rượu tương ứng. 4 •Tính oxi hóa theo nhiều mức độ: trong điều kiện oxi hóa nhẹ, các aldose bị oxi hóa thành aldonic acid (xảy ra trong bột nướng bánh, xúc xích lên men, một số sản phẩm sữa). Khi dùng các acid mạnh hơn như HNO 3 sẽ tạo thành dicaboxylic acid. Bị oxy hóa nhẹ bởi Br 2 : Tác dụng với HNO 3 : Khi oxy hóa bằng dung dịch Br 2 có bảo vệ nhóm chức CHO bằng metyl hóa 5 Ví dụ từ axit glucuronic sẽ cho chất xilose là một pentose •Tạo ester với acid. Khi đun sôi các pentose, hexose với các acid có nồng độ cao như HCl 12%, H 2 SO 4 đậm đặc thì các phân tử H 2 O sẽ bị mất đi và tạo thành các furfurol từ pentose hoặc oxymethylfurfurol từ hexose. Các sản phẩm này được hình thành trong quá trình chế biến các sản phẩm thực phẩm. 6 • Phản ứng trong môi trường kiềm. Trong dung dịch kiềm yếu như Ba(OH) 2 , Ca(OH) 2 có thể xảy ra sự đồng phân hóa giữa glucose, fructose, mannose. Hiện tượng này có thể xảy ra trong cơ thể. Trong dung dịch kiềm loãng, các monosaccharide mạch thẳng chuyển sang mạch vòng.trong môi trường kiềm loãng ở 37 0 C các nhóm endiol sẽ chuyển vào giữa mạch. Nồng độ kiềm cao hoặc nhiệt độ cao, các monosaccharide có thể bị phân giải, hiện tượng caramen hình thành, Các mạch cacbon dễ bị đứt. 7 H C O C O H H R COOH C OH H H C H COOH HO HC C HH R + D- Glucose R C Acid metasaccharic CH 3 C C O O R COOH C OH R H 3 C COOH C CH 3 HO R CH 2 OH C C R O O COOH HOH 2 C C OH R COOH C HO CH 2 OH R + + Acid saccharic Acid isosaccharic • Phản ứng với các loại thuốc thử (phenylhydrazin) dùng để nhận biết các đường đơn khi phân tích. Phản ứng với phenylhydrazin, gồm 3 giai đoạn: 8 • Giai đoạn 1 : sự tạo nên phenyhdrasen: • Giai đoạn 2 : sự oxy hóa ở nguyên tử vị trí cacbon thứ 2 tạo nên nhóm cacbonyl: 9 • Giai đoạn 3: một phân tử phenylhydrazin thứ ba sẽ tham gia phản ứng với nhóm cacbonyl và tạo nên sản phẩm cuối cùng là phenylosasen của glucose: Tóm tắt phản ứng giữa glucose và phenylhydrazin như sau: • Đồng phân quang học 10 [...]... 2H3PO4 - Các phản ứng phụ trong pha tối: Phản ứng thủy phân: phosphatase Sedoheptulose-1,7-diphosphat Sedoheptulose-7-diphosphat Phản ứng đồng phân hóa: phosphopentoseepimerase Xylulose- 5- phosphat Ribose- 5 phosphat phosphopentoseisomerase Ribose- 5- phosphat Ribulose- 5- phosphate - Phản ứng cuối cùng của pha tối: phản ứng phosphoryl hóa phosphoribulosekinase Ribulose- 5- phosphat Ribulose-1, 5- diphosphat... quang hợp 2.2 Tổng hợp Oligosaccharide Quá trình tổng hợp saccharose và lactose : - Tổng hợp saccharose: Nguyên liệu tổng hợp là glucose ở dạng hoạt hoá là UDPglucose; fructose -6 -P với sự tham gia của enzym synthetase (E 1) và phosphatase theo phản ứng sau : E1 UDP- glucose + Fructose UDP + saccharose -6 -P Phosphatase Saccha rose -6 -P + H2O - Tổng hợp lactose: Saccha rose + H3PO4 Lactose được tổng hợp... sự oxy hóa nhóm hydroxyl ở giai đoạn kế tiếp • Giai đoạn 3: • Quá trình decacboxy hóa oxy hóa isocitrate được xúc tác bởi enzym isocitrate dehydrogenase Ketoglutarate có thể được sử dụng để tổng hợp amino acids - Giai đoạn 4: 34 - Enzym α -ketoglutarate dehydrogenase xúc tác quá trình decacboxy hóa oxy • hóa α-ketoglutarate Succinyl-CoA có liên kết thioester năng lượng cao Giai đoạn 5 - Succinyl-CoA... dưới tác dụng xúc tác của lactosesynthetase (E2 ) E2 UDP-galactose + D- glucose Lactose +UDP 2.3 Tổng hợp Polysaccharide: 2.3.1 Tổng hợp tinh bột: - Tổng hợp amylose: + Nguyên liệu tổng hợp là glucose ở dạng hoạt hóa, đó là ADP-glucose và UDPglucose + Tổng hợp ADP-glucose từ glucose-1-Phosphat dưới tác dụng của ADPglucosepyrophosphorylase(E3) + ADP-glucose là hợp chất cao năng, năng lượng của liên kết... phosphoryl hóa ở mức cơ chất để thành lập ATP, kết quả tạo ra hai phân tử ATP và hai phân tử acidpyruvic: 29 Vì hai phân tử ATP sử dụng trong bước (1 và 3) đã được lấy lại trong bước (7), nên hai phân tử ATP này là được tổng hợp thêm cho tế bào Các điểm quan trọng cần chú ý trong sự đường phân là: - Mỗi phân tử glucose (C 6H12O6) bị phân tách thành hai phân tử acid pyruvic (C3H4O3) - Hai phân tử ATP... của amylo (1, 4- 1,6 )- glucosyl transferase, tạo thành cấu trúc phân nhánh của Amylopectin 2.3.2 Tổng hợp glycogen - Diễn ra chủ yếu ở gan Quá trình tương tự như tổng hợp tinh bột nhưng chất cho glucose dưới dạng UDP- glucose, đôi khi có ADP-glucose tham gia Chất mồi tổng hợp glycogen là α (1,4 )- poliglucose có ít nhất 4 gốc glucose với sự xúc tác của enzym glycogensynthetase 2.4 Sự chuyển hóa tương hỗ... đầu của quá trình, sau đó có bốn phân tử được tạo ra, như vậy tế bào còn được hai phân tử này - Hai phân tử NADH được thành lập - Vì không sử dụng oxy, quá trình có thể xảy ra dù có sự hiện diện của O 2 hay không - Các phản ứng của đường phân xảy ra trong dịch tế bào chất của tế bào, bên ngoài ty thể 3.1.2 Sự lên men Trong đường phân, hai phân tử NAD+ được khử thành NADH Chức năng của phân tử NAD+... hao trong quá trình sống 3 Quá trình phân giải monosaccharide 3.1 Phân giải monosaccacharide Bản chất của sự phân giải monosaccharide trong tế bào là sự bẻ gẫy dần dần mạch cacbon cho tới sản phẩm cuối cùng là CO 2 và H2O, đồng thời năng lượng hóa học trong các liên kết của nguyên liệu hô hấp được chuyển thành năng lượng rất dễ sử dụng tích lũy trong các phân tử ATP 3.1.1 Đường phân Ðường phân là giai... là một đường trung gian 3C, là chìa khóa trung gian trong cả quá trình đường phân và quang hợp Ðến giai đoạn này quá trình đường phân đã sử dụng 2 phân tử ATP Phản ứng kế tiếp dẫn đến sự thành lập ATP mới, thật sự là hai phản ứng Phản ứng đầu là một phản ứng oxy hóa khử: hai điện tử và một ion H+ được lấy từ mỗi phân tử PGAL (như vậy phân tử này bị oxy hóa) bởi phân tử nhận điện tử NAD+ (nicotinamid... để trở thành glucose -6 - photphat Do đó glucose -6 - photphat là một hợp chất cơ bản trong chuyển hoá của glucose 25 - Chuyển hoá gluxit : insulin làm cho glucose qua màng tế bào dễ dàng, hoạt hoá men hexokinase (biến glucose thành glucose-6-photphat ) và một số men tiêu đường khác (photphofructokinase, pyruvatkinase,vv ) ức chế men glucose-6-photphatase (do đó hạn chế glucose-6-photphat biến thành . nên tìm hiểu về “QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP, PHÂN GIẢI GLUCID là việc làm cần thiết đối với sinh viên ngành thực phẩm. Nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ chế, bản chất của sự chuyển hóa, qua đó có những. quan tâm tới một số loại monosaccharide quan trọng như: pentose, D- xilose, D- ribose, heose, D- glucose, D- manose, D- galactose, D-fructose ; disaccharide: saccharose, maltose, lactose, 15 xellobiose;. đoạn: - Quang vật lí - Quang hóa học. a/. Giai đoạn quang lí: - Giai đoạn quang lí của quang hợp bao gồm quá trình hấp thụ năng lượng và sự di trú tạm thời năng lượng trong cấu trúc của phân tử