Bài giảng hóa sinh đại cương chương 5 glucid

Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Glucid 13CẤU TẠO DẠNG MẠCH THẲNG Vì trong cấu tạo monosaccharide có nhiều C bất đối nên có nhiều đồng phân lập thể khác nhau.. Phạm Hồng Hiếu Hóa

Trang 1

ThS Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Glucid 1

2 Vai trò của glucid

3 Phân loại glucid

Trang 2

– Không đáng kể/mô động vật (2% kl khô)

2 Vai trò của glucid

 Trong cơ thể sinh vật:

– Cung cấp năng lượng chủ yếu (60% NL)

– Tạo cấu trúc, tạo hình (xenlulose) – Bảo vệ (mucopolysaccharide)

– Tương tác đặc hiệu (polysaccharide trên màng tế bào hồng cầu hay trên thành tế bào một số vi sinh vật)

Trang 3

 Trong công nghệ thực phẩm

– Chất liệu cơ bản của ngành sản xuất lên men (rượu, bia, nước giải khát, mì chính, acid amin, vitamin, kháng sinh)

– Tạo kết cấu:

• Tạo sợi, tạo màng, tạo gel, tạo độ đặc, độ cứng, độ đàn hồi (miến, giấy bọc kẹo, mứt quả, kem đá, giò lụa…)

• Tạo kết cấu đặc thù: độ phồng nở của bánh phồng tôm, tạo bọt cho bia, độ xốp cho bánh mì, tạo vị chua cho sữa chua

• Tạo bao vi thể để cố định enzyme và cố định tế bào (sâm banh)

Trang 4

3 Phân loại glucid

Dựa cấu tạo, có 2 nhóm lớn:

 Glucid đơn giản: monosaccharide

 Glucid phức tạp: polysaccharide gồm 2 phân nhóm nhỏ:

– Polysaccharide loại 1 (oligosaccharide) – Polysaccharide loại 2

II MONOSACCHARIDE

2 Các dạng cấu tạo của monosaccharide

3 Các dạng monosaccharide quan trọng

4 Tính chất của monosaccharide

Trang 5

1.Đặc tính cấu tạo của monosaccharide

Monosaccharide = dẫn xuất aldehyde / keton

của các polyol (rượu đa chức)

CH2OH

C O

CH2OH glycerin

Trang 6

CH2OH

CH2OH C=O CHOH

CH2OH Aldotriose Aldotetrose

ketotriose ketotetrose

CHO CHOH CHOH CHOH

CH2OH

CH2OH C=O CHOH CHOH

CH2OH Aldopentose

Trang 7

CẤU TẠO DẠNG MẠCH THẲNG

Vì trong cấu tạo monosaccharide có nhiều

C bất đối nên có nhiều đồng phân lập thể khác nhau Người ta chia ra đồng phân dạng D, L chỉ về đồng phân cấu hình và thêm dấu (+), (-) chỉ sự quay cực trái, phải.

Sự phân biệt D, L (trên công thức hình chiếu) dựa vào cấu tạo monosaccharide

Đồng phân lập thể L/D

C C

CH2OH

L – glyceraldehyde

(L – aldotriose) (D – aldotriose)

Trang 8

Trang 9

Cấu tạo vòng

 Một số phản ứng xảy ra với aldehyt thông thường nhưng không xảy ra với một số monosaccharide  nhóm –CHO còn tồn tại dạng nào khác dạng mạch thẳng

 Monosaccharide dễ dàng tạo hợp chất ester với metanol, thu được hỗn hợp 2 đồng phân có chứa nhóm OCH3  monosaccharide có chứa 1 nhóm OH đặc biệt khác với nhóm OH thông thường

 Số đồng phân lập thể > 2n tính theo C*  dự đoán ngoài dạng mạch thẳng, monosaccharide còn có cấu tạo vòng

Trang 10

CH2OH

C H C

C H

C

OH H

Công thức vòng theo Haworth

Vòng monosaccharide đặt trên 1 mặt phẳng gồm các nguyên tử cacbon và cầu nối oxy

Trang 11

HO

D – glucose

O C

CH2OH

C H C

C H

H HO

23

4

5

O HO OH

C H

C

OH HO

1

65

234

Trang 12

Đồng phân dạng ghế thuyền

Trang 13

CH2OH

C

HO HCH

C

H OH

OHH

D-ribose

OC

CH2OH

C

H OHCH

C

H OH

OHH

D-desoxyribose

OC

CH2OH

C

H OHCH

C

H H

OHH

 Pentose

– Là các monosaccharide chứa 5 carbon

– Pentose hiện diện chủ yếu trong cấu trúc của động vật, thực vật; ngoài ra ở trạng thái tự do ta cũng cóthể gặp một số loại

– Các pentose quan trọng là: L-Arabinose, Xylose, Ribose và D-Deroxyribose Ngoài ra các D-Ribulose

D-và L-Xylulose cũng thường có mặt trong cấu trúc của thực vật, vi sinh vật và mô động vật

Trang 14

 L-Arabinose: L-Arabinose có trong thành phần của các polysaccharide như hemicellulose, các chất nhầy Pentose này không bị lên men bởi nấm men, thường tồn tại trong thực vật dạng L:

Trang 15

H OHCH

C

HO H

OHH

HO HCH

C

H OH

OHH

H OHCH

C O

OH

Trang 16

 D-Glucose:

– Là loại monosaccharide phổ biến ở động vật

và ở thực vật Nó có nhiều ở trong nho chín nên còn được gọi là đường nho

– Trong dung dịch, D-glucose dễ bị lên men bởi nấm men

– D-Glucose là thành phần cơ bản cấu tạo nên nhiều loại polysaccharide: tinh bột, glycogen, cellulose, – Trong cơ thể người và động vật, D-Glucose là

thành phần cố định trong máu, dễ dàng được cơ thể con người hấp thụ

Trang 17

 D-Fructose:

– Là loại monosaccharide phổ biến ở thực vật

Nó có nhiều ở trong quả và mật hoa

– Khi khử fructose tạo thành sorbitol và manitol D Fructose dễ bị lên men bởi nấm men

-– D-Fructose là thành phần của các disaccharide và các polyfructoside thường gặp trong thực vật

Trang 18

 D-Galactose

– D-Galactose có trong thành phần của lactose và các polysaccharide galactan thực vật Ngoài ra nó còn nằm trong thành phần cấu tạo của agar-agar

– Dẫn xuất của D-Galactose là acid galacturonic nằm trong thành phần của pectin

– D-Galactose chỉ bị lên men bởi các loại nấm men đặc biệt

 D-Mannose:

– Có trong thành phần của hemicellulose, các chất nhầy Các manose dễ bị lên men bởi nấm men

Trang 19

4 Tính chất của monosaccharide

 Tính chất vật lý của đường monosaccharide

– Monosaccharide là những chất không màu, phần lớn có vị ngọt, hòa tan tốt trong nước, không tan trong dung môi hữu cơ

– Tính hòa tan của đường: Mỗi loại đường có một độhòa tan khác nhau Ví dụ ở 200C khả năng hòa tan trong nước của glucose là 107g/100g nước, của fructose là 375g/100g nước, của saccharose là 204g/100g nước Từ đó ta nhận thấy rằng glucose khó kết tinh hơn so với đường saccharose và đường fructose

• Còn đối với những sản phẩm cần ở trạng thái vô định hình thì những chất có tính hút ẩm cao sẽgây kết tinh cho sản phẩm, lúc này ta cần sửdụng loại đường như glucose để làm giảm khả năng kết tinh tại sản phẩm

Trang 20

Tính chất hóa học của

monosaccharide

 Do có nhiều nhóm –OH trong phân tử, nên nhìn chung monosaccharide dễ tan trong

nước không tan trong các dung môi hữu cơ

 Khi cô đặc dung dịch monosaccharide ta sẽ thu được dạng tinh thể monosaccharide

 Do sự có mặt các nhóm – CHO, C=O, -OH nên monosaccharide cũng có các tính chất đặc trưng của các nhóm này, điển hình là tính khử

Tính khử (bị oxy hoá)

 Oxy hóa nhẹ(Cl2, Br2, I2/OH-): CHO  COOH

ketose: không xảy ra phản ứng

Trang 21

đường sẽ bị oxy hóa thành nhóm carboxyl:

H H H

CH 2 OH OR

H H H COOH OR Acid glucuronic

Oxy hóa mạnh (HNO3):

CHO (C1), CH2OH (C6) 2COOH (diacid)

Trang 22

 Dưới tác dụng của các chất khử, các nhóm chức aldehyt hoặc keton có thể bị khử, monosaccharide chuyển thành các polyol (rượu đa chức) Chẳng hạn như D – glucose và

D – fructose khi bị khử đều chuyển thành rượu đa chức socbitol:

CH2OH – (CHOH)4– CHO + 2H  CH2OH – (CHOH)4– CH2OH

CH2OH – CO – (CHOH)3– CH2OH + 2H  CH2OH – (CHOH)4– CH2OH

Tính oxy hoá (bị khử)

Tham gia phản ứng tạo ester

 Nhóm – OH tại C1 và C6 thường tham gia phản ứng tạo ester, nhất là phức ester với các phosphat như : D –glyceraldehyd – 3 phosphat, D – glucose – 1 – phosphat; D – glucose 1,6 - bisphosphat

 Một số loại phức ester của phosphat với các monosaccharide:

O

CH2O

H H

OHH OH

CH2OH OH

HO H

OH

H H H

CH2OH

O

D- Glucose - 1 - phosphat

P OH

OH O

P OH

OH O

D- Fructose -6 - phosphat

O

CH2O

H H

OHH OH

CH2O OH

P OH

OH O

P OH

OH O

D- Fructose -1,6 -biphosphat

Trang 23

Phản ứng với acid

 Khi đun sôi các pentose, hexose với acid đặc (HCl 12%,

H2SO4đđ) thì H2O tách ra và tạo thành các furfurol (từpentose) hoặc oxymethylfurfurol (hexose):

CH2OH

O

O OHC CH2 OH

C H HO

C OH H

CH 2 OH

Trans-endiol D- Fructose Cis - endiol D- Mannose

C O H

C H HO

C OH H

CH2OH

C HO

C H HO

C OH H

CH2OH

C H HO

C OH H

CH2OH O

Trang 24

Phản ứng tạo dẫn xuất osamine

 Các monosaccharide có thể phản ứng với các amin tạo thành các osamine Phản ứng diễn ra có sự thay thế nhóm OH của monosaccharide bằng nhóm amin:

O

NH2

H OH

H HO

H H

Ví dụ như từ D – glucose nếu cho tác dụng với metanol với

sự có mặt của HCl sẽ thu được hai chất sau:

-metyl-D-glucoside -metyl-D-glucoside

O

OH

H OCH3

H HO

OCH3 HO

H

CH2OH

OH

Trang 25

Trang 26

 Saccharose: (đường mía đường củ cải)

– Trong mía và củ cải đường (10 – 20%) – Có gtdd đối với người và động vật

– Cấu tạo:  – D glucose +  – D

fructose qua lk 1,2 – glucoside

Tên gọi:  – D glucopiranoside (12)  – D fructofuranoside

không có tính khử

Trang 27

HO

HOCH2

CH2OH H

HO

CH2OH H

 Do hỗn hợp tạo thành làm thay đổi độ quay cực từ

dương sang âm nên được gọi là đường nghịch đảo (nghịch chuyển)

Trang 28

Disaccharide

 Maltose: (đường mạch nha)

– Nhiều trong mầm lúa, hệ tiêu hóa của động vật, một số mô và rễ cây

– Cấu tạo:2 phân tử  – D glucopiranose liên kết qua liên kết 1,4 – glucoside

 Tên gọi:  – D glucopiranoside (14)

OH H H

OH H

H

CH2OH

2 3 4 5 6

 – D glucose

 – D glucopiranose

Trang 29

Disaccharide

 Lactose: (đường sữa)

– Trong sữa người và động vật, phấn hoa

– Cấu tạo:  – D galactopiranose +  – D glucopiranose, liên kết 1,4 – glucoside

 Có tính khử.

 – D galactose

 – D galactopiranose

O O

OH

H H H

OH H

H

CH2OH

2 3 4 5 6

 – D glucose

 – D glucopiranose

Trang 30

OH

H

H H

H

CH2

2 3 4 5 6

5

H

O

 – D fructose

Trang 31

những hợp phần phi glucid

Trang 32

Polysaccharide đồng thể

 Polysaccharide đồng thể (homopolysaccharide):

do nhiều MS cùng loại kết hợp

 Tên gọi: lấy tên MS đổi “ose”  “an”

VD: tinh bột, glicogen, cellulose: đều cấu tạo từ glucose liên kết với nhau  glucan

Polysaccharide dị thể

 Polysaccharide dị thể (Heteropolysaccharide) là polysaccharide phức tạp, trong thành phần cấu tạo có một số loại monosaccharide, dẫn xuất của monosaccharide và một số chất có bản chất không phải là glucid (như protein, lipit).

Trang 33

Phân loại polysaccharide

 Ngoài cách phân loại theo cấu tạo, polysaccharide còn có thể được phân loại theo nguồn gốc:

– Polysaccharide thực vật: tinh bột, cellulose, hemicellulose, pectin, agar agar

– Polysaccharide động vật: glycogen, kitin

– Polysaccharide vi sinh vật: dextran

Tinh bột

 Là polysaccharide dự trữ của thực vật (củ, hạt)

 Là nguồn dinh dưỡng chủ yếu của người và động

vật

 Cấu trúc dạng hạt, không tan trong nước lạnh, tạo

keo hồ tinh bột trong nước nóng

 Phản ứng với iot  màu xanh tím đặc trưng

 Thành phần tinh bột:

– Amilose: 10 – 30%

– Amilopectin: 70 – 90%

Trang 34

Amilose

 Cấu tạo từ các gốc  – D glucose

 Liên kết:  – 1,4 – glucoside  mạch thẳng

 Tan trong nước ấm

 Có màu xanh với iốt (đun nóng  màu xanh mất, để nguội  màu xanh phục hồi)

Đầu không khử Đầu khử

Amilopectin

 Cấu tạo từ  – D glucose

 Liên kết:  – 1,4 – glucoside + – 1,6 – glucoside cấu trúc phân nhánh

 Mức độ phân nhánh: 20–25 –D glucose/nhánh

 Có màu tím với iốt

 Khi đun nóng sẽ tạo thành hồ tinh bột

Trang 35

CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA TINH BỘT

 Hạt tinh bột có dạng hình tròn, bầu dục hoặc đa giác

 Hạt tinh bột khoai tây có kích thước lớn nhất còn hạt tinh bột gạo có kích thước bé nhất

 Trong cùng một loại tinh bột, hình dáng và kích thước của các hạt tinh bột cũng không giống nhau

 Kích thước hạt khác nhau dẫn đến những tính chất cơ

lý như nhiệt độ hồ hoá cũng khác nhau

Yến mạch Đậu Khoai tây Ngô Lúa mạch đen Lúa mạch

Trang 36

Sự trương nở hạt tinh bột trong nước ở điều kiện thường

 Ngâm hạt tinh bột trong nước (tạo huyền phù tinh bột ởnhiệt độ thường)  V hạt tinh bột  do sự hấp thụ nước (hiện tượng trương nở hạt tinh bột)

C3 dạng tinh bột trihydrat   kích thước

 Độ trương nở tuỳ thuộc vào cấu trúc các loại tinh bột: TB bắp 9,1%, TB khoai tây 12,7%, TB khoai mì 28,4% (thường: hạt < củ)

Hiện tượng hồ hoá tinh bột

bằng nhiệt

 Khi  t0 đến t0 tới hạn (t0 hồ hóa):hạt tinh bột trương nởmạnh, hình dáng thay đổi đột ngột  dd keo dính (đầu tiên xảy ra ở các khe lõm, sau lan rộng lên cả bề mặt, Vnhiều  hạt tinh bột bị rách và trở thành cái túi không định hình hoặc ngừng V  tinh bột hồ hoá

 Sau hồ hoá, tinh bột mất đi các tính chất cũ:

–độ nhớt

–độ kết dính

– khả năng hoà tan

Trang 37

Hiện tượng hồ hoá tinh bột

bằng nhiệt

 Nguyên nhân: Khi t0 huyền phù tinh bột , liên kết H bịphá vỡ  nước linh động hơn dễ dàng tấn công vào cấu trúc micell của tinh bột (vùng vô định hình  vùng

– Kích thước hạt không ổn định  khoảng nhiệt độ hồhóa

Hiện tượng thoái hoá tinh bột

 Hiện tượng thoái hoá tinh bột: Dung dịch hồ tinh bột mới tạo thành có màu trắng đục, để yên một thời gian (ở đk

vô trùng)  màu trắng đục dần  một phần tinh bột tủa  trong suốt  tinh bột đã trở lại trạng thái ban đầu, không tan trong nước lạnh

 Giải thích: lk giữa nước + OH của tinh bột kém bền hơn

lk hydro giữa các phân tử nước  theo thời gian, lk giữa nước với các phân tử tinh bột bị phá hủy  tách nước, các phân tử tinh bột lk với nhau

Trang 38

Hiện tượng thoái hoá tinh bột

 Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thoái hoá:

– Tỷ lệ amilose/ amilopectin: amilose cho phép hình thành nhiều liên kết hydro  dễ bị thoái hoá

– Hình dáng phân tử tinh bột

– Nhiệt độ: t0  tốc độ thoái hóa

– pH, muối vô cơ

 Trong công nghệ thực phẩm, để thúc đẩy hay kiềm hãm tốc độ thoại hoá người ta thường dùng tác nhân nhiệt

độ, các yếu tố khác không phù hợp với vệ sinh và khẩu

vị nên hạn chế sử dụng

Tính nhớt dẻo của hồ tinh bột

 Do khả năng tập hợp lại với nhau và giữ nhiều phân tử nước  dung dịch tinh bột có độ đặc, độ dính, độ dẻo,

độ nhớt cao

 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt:

– Khối lượng, kích thước, thể tích, cấu trúc của phân

tử tinh bột

– Tương tác giữa dung môi với phân tử tinh bột

– Tương tác giữa các phân tử tinh bột

Trang 39

trực tiếp với nhau bằng liên kết

hydro hoặc gián tiếp thông qua

nước

 Màng có thể thu được từ dung

dịch phân tán trong nước

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	20,26 MB