Glucid là hợp chất phổ biến trong tự nhiên và trong cơ thể sinh vật. Thành phần mô bào thực vật gồm trên dưới 80% chất khô là glucid, mô bào động vật có ít hơn, khoảng trên dưới 2%. Đây là loại chất hữu cơ phổ biến bậc nhất.
Glucid ở thực vật có dưới dạng chất xơ (cellulose), dạng tinh bột dự trữ, dạng đường (sacarose, fructose...).
Ở động vật, glucid có nhiều trong gan dưới dạng glycogen dự trữ, hoặc có trong huyết thanh dưới dạng glucose.
1.1. Định nghĩa về glucid
Glucid là hợp chất hữu cơ mang năng lượng, nó là sản phẩm của quá trình quang hợp cây xanh nhờ diệp lục đã biến CO2 và H2O thành glucid dưới ánh sáng của mặt trời
Có thể nói glucid là những hợp chất mà ở đó quang năng đã chuyển sang dạng hoá năng dễ sử dụng đối với đa số sinh vật.
1.2. Vai trò của glucid trong sự sống
Cung cấp năng lượng cho hoạt động sống, hàng ngày nhu cầu năng lượng của động vật được bảo đảm 60 - 80% là do glucid.
- Tham gia vào cấu trúc của các mô bào (nhất là mô chống đỡ). Đó là vai trò tạo hình của glucid. Ví dụ: Nhóm chất quan trọng của cơ thể là acid nucleic có thành phần đường ribose và desoxyribose.
- Ngoài ra, trong đời sống hàng ngày của người và gia súc, những glucid như tinh bột, đường, cellulose (rơm, cỏ, rau) chiếm một tỷ lệ quan trọng trong thực phẩm.
1.3. Các tính chất của glucid
1.3.1. Tính chất lý học của đường đơn
Các monosacarid dễ tan trong nước, ít tan trong rượu, không tan trong các dung môi hữu cơ (như ete, benzen) và có khả năng làm quay mặt phẳng phân cực.
1.3.2. Tính chất hóa học của monosacarid
Đường đơn thể hiện tính chất của rượu. Dưới tác dụng của kiềm chúng có khả
năng hình thành rượu.
- Tính chất oxy hoá khử
Các monosacarid thể hiện tính khử mạnh do sự có mặt các nhóm chức aldehyd và xeton tự do. Trong môi trường kiềm và đun nóng các monosacarid có thể khử các ion kim loại. Khi khử các monosacarid ta thu được các rượu đa nguyên tử tương ứng.
- Phản ứng tạo este
Khi phản ứng với các acid, các monosacarid tạo thành các este, trong đó có ý nghĩa quan trọng nhất là các este phosphoric của monosacarid. Các monosacarid tham gia vào các quá trình trao đổi chất quan trọng nhất (như quang hợp, hô hấp) đều ở dạng este phosphoric: aldehyd-3-phosphoglyceric, phosphodioxyaceton, glucose-6- photphat, fructose-1,6-diphotphat, riboso-5-photphat...
- Phản ứng với hydrazin (NH2 - NH2) hoặc phenylhydrazin (C6H5 -NH- NH2)
Monosacarid tác dụng với phenythydrazin tạo thành sản phẩm không tan phenylozazon màu vàng. Phenylozazon được sử dụng để nhận biết đường khi phân tích. Sơ đồ hình thành ozazon của monosacarid có thể biểu diễn như sau:
- Tác dụng với acid phosphoric
2. MONOSACARID 2.1. Vấn đề đồng phân
Một trong những đặc điểm của glucid (ví dụ như glucose và nhiều monosacarid khác) là tồn tại dưới nhiều dạng đồng phân.
Mỗi phân tử monosacarid, từ loại có 3 carbon trở lên đều chứa ít nhất một nguyên tử carbon bất đối (nghĩa là 4 hoá trị carbon được bão hoà bởi 4 nhóm hoá học khác nhau). Vì vậy nó có khả năng tồn tại ở 3 dạng đồng phân.
- Đồng phân quay phải tia phân cực (+) - Đồng phân quay trái tia phân cực (-)
- Chất không có hoạt tính quang học
Hai đồng phân đầu là 2 chất đối kháng về mặt quang học.
Dựa vào các đồng phân của triose là glycerylaldehyd người ta chia các monosacarid làm 2 hàng tương ứng: D và L.
Vị trí để nhận xét hàng D và L cho các đường là H và OH ở nguyên tử carbon nằm cạnh nhóm rượu bậc nhất (CH2OH)
- Nếu OH nằm bên phải là hàng D - Nếu OH nằm bên trái là hàng L
Hàng D và L giống nhau về nhiều đặc tính lý hóa, chúng chỉ khác nhau về khả năng làm quay mặt phẳng tia phân cực. Ngoài ra, về mặt dinh dưỡng của động vật giá trị của hai loại cũng khác nhau. Trong cơ thể chủ yếu có đường hàng D.
2.2. Vấn đề mạch vòng của monosacarid
Trong cấu trúc của monosacarid ta thấy có những gốc hoạt động ở cạnh nhau như aldehyd và alcol. Do đó chúng có khả năng phản ứng với nhau tạo thành dạng dẫn xuất nửa acetal (Hemiacetal) theo sơ đồ sau:
Khi phản ứng xảy ra trong phân tử monosacarid, một cầu nối oxy sẽ được thành lập và monosacarid sẽ hoá dạng vòng.
Dạng vòng của monosacarid có thể là 6 cạnh hay 5 cạnh. Gọi monosacarid có dạng vòng 6 cạnh là furanose và monosacarid có dạng vòng 5 cạnh là furanose. Vì có thể coi 2 dạng này như là dẫn xuất của piran và furan.
Cầu nối oxy có thể xuất hiện giữa nguyên tử C1 - C5 (dạng Piranose) hoặc C1- C4 dạng furanose).
Ở dạng vòng glucose (hoặc các monosacarid khác) có khả năng tồn tại dưới dạng đồng phân không gian a và β. Hai loại này khác nhau do vị trí H và OH ở nguyên tử Cl.
Đối với monosacarid lớp cetose như fructose cũng có thể ở dạng nửa acetal, nhưng cầu nối oxy sẽ xuất hiện giữa C2 - C5 hoặc C2 - C6.
2.3. Các monosacarid phổ biến
Trong tự nhiên và trong cơ thể động vật thường gặp các monosacarid sau:
2.3.1. D - Glucose (còn gọi là đường nho)
Đây là loại đường phổ biến nhất có nhiều trong hoa quả. Trong máu của gia súc chứa trung bình 80 - 120mg%, glucose ở gan, bắp thịt được trùng hợp và dự trữ ở dạng glycogen.
Glucose có đủ đặc tính của đường đơn (khả năng oxy - hoá khử, dạng vòng, quay tia phân cực...).
2.3.2. D - Galactose
Còn gọi là đường sữa, có trong thành phần đường lactose ở sữa và ở dạng hợp chất galactosid của não.
2.3.4. D - Fructose (fructus - quả)
2.3.5. D - Manose
Manose thường thấy ở hoa quả (vỏ cam) và trong phức hợp với mấy loại protein (như albumin, globulin, chất nhầy mucoid).
2.3.6. Các pentose
Là loại monosacarid 5 carbon, trong tự nhiên có dưới dạng đa đường pentosan (ổ rơm, cỏ) hoặc một ít tự do (ở quả chín).
Trong cơ thể gia súc có D - ribose và D - desoxyribose là nhóm chất quan trọng nhất trong nucleoproteid.