Upload
lamdang
View
243
Download
8
Embed Size (px)
Citation preview
25/06/2017
1
Chương 4: GlucidI. Khái niệm về glucid (hydratcacbon)II. MonosaccharideIII. PolysaccharideIV. Các biến đổi khi chế biến thực
phẩm với nguyên liệu giàu đường
ThS. Phạm Hồng Hiếu 1Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
I. Khái niệm về glucid (hydratcacbon)
1. Định nghĩa2. Vai trò của glucid3. Phân loại glucid
ThS. Phạm Hồng Hiếu 2Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
1. Định nghĩa Bản chất hóa học: polyhydroxy aldehyde hoặc
polyhydroxy keton TP nguyên tố: C, H, O (N, S, P…) CTCT đặc trưng: Cm(H2O)n hydratcacbonNgoại lệ:
– đường desoxyribose – C5H10O4
– acid lactic C3H6O3
hydratcacbon chỉ mang ý nghĩa lịch sử Hàm lượng glucid:
– Rất cao/mô thực vật (80% kl khô)– Không đáng kể/mô động vật (2% kl khô)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 3Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
2. Vai trò của glucid
Trong cơ thể sinh vật:– Cung cấp năng lượng chủ yếu (60%
NL)– Tạo cấu trúc, tạo hình (cellulose).– Bảo vệ (mucopolysaccharide)– Tương tác đặc hiệu (polysaccharide
trên màng tế bào hồng cầu hay trênthành tế bào một số vi sinh vật)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 4Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
2. Vai trò của glucid Trong công nghệ thực phẩm
– Chất liệu cơ bản của ngành sản xuất lênmen (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, mứtquả, kem đá, giò lụa…)
• Tạo kết cấu đặc thù: độ phồng nở củabánh phồng tôm, tạo bọt cho bia, độ xốpcho bánh mì, tạo vị chua cho sữa chua
• Tạo bao vi thể để cố định enzyme và cốđịnh tế bào (sâm banh)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 5Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
2. Vai trò của glucid Trong công nghệ thực phẩm
– Tạo chất lượng:• Chất tạo ngọt• Tạo màu sắc và hình thơm (đường trong
phản ứng Maillard)• Tạo tính chất lưu biến: độ dai, độ trong,
độ giòn, độ dẻo…• Giữ mùi• Tạo ẩm, giảm hoạt độ nước làm thuận
lợi cho quá trình gia công cũng như bảoquản (mứt)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 6Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
2
3. Phân loại glucidDựa 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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 7Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
II. MONOSACCHARIDE
1. Đặc tính cấu tạo của monosaccharide2. Các dạng cấu tạo của monosaccharide3. Các dạng monosaccharide quan trọng4. Tính chất của monosaccharide
ThS. Phạm Hồng Hiếu 8Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
1.Đặc tính cấu tạo của monosaccharideMonosaccharide = dẫn xuất aldehyde / keton
của các polyol (rượu đa chức)
Dihydroxyaceton
aldehyde glycerinicCH2OHCHOHCH2OH
CHOCHOHCH2OH
CH2OHC OCH2OHglycerin
(aldose)
(ketose)ThS. Phạm Hồng Hiếu 9Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Tên gọi của monosaccharide Loại dẫn xuất:
– aldehyde aldo-– ketone keto-
Số lượng C: triose (3C), tetrose (4C),pentose (5C), hexose (6C), heptose (7C)
Vị trí nhóm chức: đánh số được bắt đầu từnguyên tử C ở đầu mạch có nhóm cacbonyl(CO) để cho nguyên tử C này có chỉ số nhỏnhất.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 10Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Dihydroxyaketon
Aldehyde glycerinic
CHOCHOHCH2OH
CH2OHC = OCH2OH
Ví dụCHOCHOHCHOHCH2OH
CH2OHC=OCHOHCH2OH
Aldotriose Aldotetrose
ketotriose ketotetrose
CHOCHOHCHOHCHOHCH2OH
CH2OHC=OCHOHCHOHCH2OH
Aldopentose
ketopentoseThS. Phạm Hồng Hiếu 11Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
2. Các dạng cấu tạo của monosaccharide
Cấu tạo mạch thẳng: Đồng phân lập thể L/D
Cấu tạo mạch vòng: Đồng phân lâp thể /
ThS. Phạm Hồng Hiếu 12Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
3
CẤU TẠO DẠNG MẠCH THẲNG
Vì trong cấu tạo monosaccharide có nhiềuC bất đối nên có nhiều đồng phân lập thểkhác nhau. Người ta chia ra đồng phândạng D, L chỉ về đồng phân cấu hình vàthêm dấu (+), (-) chỉ sự quay cực trái,phải.Sự phân biệt D, L (trên công thức hình
chiếu) dựa vào cấu tạo monosaccharideđơn giản nhất là glyceraldehyde ( so sánh vịtrí OH ở C* gần với nhóm CH2OH)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 13Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Đồng phân lập thể L/DO H
C
CH OH
CH2OH
D – glyceraldehyde
O H
C
CHO H
CH2OH
L – glyceraldehyde(L – aldotriose) (D – aldotriose)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 14Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Đồng phân lập thể L/DO H
C
CH OH
CH2OH
O H
C
CHO H
CH2OH
L – aldotetrose D – aldotetrose
CH OHCH OH
ThS. Phạm Hồng Hiếu 15Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid ThS. Phạm Hồng Hiếu 16Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Cấu tạo vòngMột số phản ứng xảy ra với aldehyt thông
thường nhưng không xảy ra với một sốmonosaccharide nhóm –CHO còn tồn tạidạng nào khác dạng mạch thẳng
Monosaccharide dễ dàng tạo hợp chất ester vớimetanol, thu được hỗn hợp 2 đồng phân cóchứa nhóm OCH3 monosaccharide có chứa 1nhóm OH đặc biệt khác với nhóm OH thôngthường
Số đồng phân lập thể > 2n tính theo C* dựđoán ngoài dạng mạch thẳng, monosaccharidecòn có cấu tạo vòng
ThS. Phạm Hồng Hiếu 17Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Công thức mạch vòng bán axetalVòng bán axetal = cacbonyl (C=O) +OH (thường gần CH2OH) nhóm OH – glycoside ở vị trí C1(aldose) hoặc C2 (ketose):
–Vòng 5 cạnh (furanose) = C1 vớiC4, C2 với C5
–Vòng 6 cạnh (piranose) = C1 vớiC5, C2 với C6
ThS. Phạm Hồng Hiếu 18Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
4
Công thức mạch vòng bán axetal
– D – glucose
HO HC
CH2OH
CHO HCH O
HCH
O
CH OH
– D – glucose
H OHC
CH2OH
CHO HCH OHCH
O
CH OH
HO
D – glucose
OC
CH2OH
C HCH OHCH
CH OH
OH
H
ThS. Phạm Hồng Hiếu 19Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Công thức vòng theo HaworthVòng monosaccharide đặt trên 1 mặt phẳnggồm các nguyên tử cacbon và cầu nối oxyCác cạnh đậm nét gần mắt người quan sátCác nhóm OH và H:
– trái trên– phải dưới
OH glycoside:– phải dưới– trái trên
ThS. Phạm Hồng Hiếu 20Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Công thức vòng theo Haworth
HO
D – glucose
OC
CH2OH
C HCH OHCH
CH OH
OH
H1
6
5
-D-glucopiranose
O
OH
H OH
H
HO
H
H
CH2OH
OH 1
6
5
-D- glucopiranose
O
OH
HOH
HHO
H
H
CH2OH
OH
6
15
ThS. Phạm Hồng Hiếu 21Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Công thức vòng theo Haworth
O
HOOH
HO
HOCH2 CH2OH
H H
H
16
2
34
5
-D-fructofuranose -D-fructofuranose
O
HO
OH
HO
HOCH2
CH2OHH H
H1
6
2
34
5
D – fructose
OCH2OH
CH2OH
C HCH OHCH
C
OH
HO
1
6
5
2
3
4
ThS. Phạm Hồng Hiếu 22Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
ThS. Phạm Hồng Hiếu 23Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Đồng phân dạng ghế thuyền
O O
Dạng ghế (2) Dạng thuyền (6)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 24Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
5
3. Các dạng monosaccharide quan trọng
Pentose:
L-arabinose
O
C
CH2OH
CHO H
CHO
CH OH
H
H
D-xilose
O
C
CH2OH
CHO H
CH
CH OH
OH
H
D-ribose
O
C
CH2OH
CH OH
CH
CH OH
OH
H
D-desoxyribose
O
C
CH2OH
CH OH
CH
CH H
OH
H
ThS. Phạm Hồng Hiếu 25Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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 có thể gặp một số loại
– Các pentose quan trọng là: L-Arabinose, D-Xylose, D-Ribose và D-Deroxyribose. Ngoài ra các D-Ribulose và L-Xylulose cũng thường có mặt trong cấu trúc của thực vật, vi sinh vật và mô động vật
ThS. Phạm Hồng Hiếu 26Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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:
ThS. Phạm Hồng Hiếu 27Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
D-Xylose:– Ít tồn tại ở trạng thái tự do, chủ yếu nằm ở dạng
polysaccharide trong thực vật như: xylan, và trong gỗ, rơm, rạ.
– Khi thủy phân các nguyên liệu trên bằng acid ta thu được D-Xylose. Xylose không bị lên men bởi nấm men, không bị người và động vật đồng hóa, thường tồn tại ở dạng mạch thằng (D) và dạng mạch vòng pyranose (6 cạnh).
ThS. Phạm Hồng Hiếu 28Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
D-Ribose:– Là loại monosaccharide thường gặp trong thành phần của
nhiều chất quan trọng trong cơ thể sống như: acid ribonucleic, vitamin, coenzym nicotinamide adenin dinucleotid (NAD.H2 ).
– Dẫn xuất của Ribose là D-Dezoxyribose là thành phần quan trọng của acid dezoxyribonucleic, tham gia trong cấu tạo của ADN. Đây là chất có vai trò quan trọng trong một số đặc tính sinh học của cơ thể sống, đặc biệt là tính di truyền
ThS. Phạm Hồng Hiếu 29Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
3. Các dạng monosaccharide quan trọng
Hexose:O O O
D-glucose
C
CH2OH
CHO H
CH OH
CH
CH OH
OH
H
D-manose
C
CH2OH
CHO H
CH OH
CH
CHO H
OH
H
D-galactose
C
CH2OH
CHO H
CHO H
CH
CH OH
OH
H
D-fructose
CH2OH
CH2OH
CHO H
CH OH
CH
C O
OH
ThS. Phạm Hồng Hiếu 30Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
6
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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 31Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
– 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.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 32Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
D-Fructose:– Là loại monosaccharide phổ biến ở thực vật.
Nó có nhiều ở trong quả và mật hoa.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 33Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
– 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.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 34Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 35Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
D-Mannose:– Có trong thành phần của hemicellulose, các
chất nhầy. Các manose dễ bị lên men bởi nấm men
ThS. Phạm Hồng Hiếu 36Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
7
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 độ hòa 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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 37Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
– Tính hút ẩm của đường:• Mỗi loại đường có độ hút ẩm khác nhau. Ví dụ
glucose có độ hút ẩm kém hơn fructose.• Tùy sản phẩm chế biến mà ta sẽ kết hợp với các
loại đường có độ hút ẩm tương thích• Có những sản phẩm cần độ bóng mướt thì ta
thêm các chất có tính hút ẩm vào như đườngmật ong
• Còn đối với những sản phẩm cần ở trạng thái vôđịnh 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 khảnăng kết tinh tại sản phẩm
ThS. Phạm Hồng Hiếu 38Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 39Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Tính khử (bị oxy hoá)Oxy hóa nhẹ(Cl2, Br2, I2/OH-): CHO COOH
ketose: không xảy ra phản ứngCHO
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
COOH
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
Br2
H2O
D - Glucose acid gluconic
+ HBr
ThS. Phạm Hồng Hiếu 40Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Trong trường hợp nhóm CHO (C1) đượcbảo vệ thì nhóm OH của C6 trong phân tửđường sẽ bị oxy hóa thành nhóm carboxyl:
OH
HOH
OH
OH
HH
H
CH2OH
OH
OH
HOH
OH
OH
HH
H
CH2OH
OR
D- Glucose
baûo veä nhoùm OH
cuûa glucozit
Br2OH
HOH
OH
OH
HH
H
COOH
OR
Acid glucuronic
Tính khử (bị oxy hoá)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 41Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Oxy hóa mạnh (HNO3):CHO (C1), CH2OH (C6) 2COOH (diacid)
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
COOH
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
COOH
HNO3
D - Glucose acid sacaric
Tính khử (bị oxy hoá)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 42Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
8
Dưới tác dụng của các chất khử, các nhóm chức aldehythoặc keton có thể bị khử, monosaccharide chuyển thànhcác polyol (rượu đa chức). Chẳng hạn như D – glucose vàD – fructose khi bị khử đều chuyển thành rượu đa chứcsocbitol:
CH2OH – (CHOH)4 – CHO + 2H CH2OH – (CHOH)4 – CH2OHCH2OH – CO – (CHOH)3 – CH2OH + 2H CH2OH – (CHOH)4 – CH2OH
Tính oxy hoá (bị khử)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 43Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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 cácmonosaccharide:
O
CH2O
HH
OHH
OH
CH2OH
OH
OH
HOH
OH
OH
HH
H
CH2
OH
D- Glucose- 6 - phosphat
O P
OH
OH
O
OH
HOH
OH
OH
HH
H
CH2OH
O
D- Glucose - 1 - phosphat
P
OH
OH
O
P
OH
OH
O
D- Fructose -6 - phosphat
O
CH2O
HH
OHH
OH
CH2O
OH
POH
OH
O
P
OH
OH
O
D- Fructose -1,6 -biphosphat
ThS. Phạm Hồng Hiếu 44Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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):
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH 2 OH
CHO
C
CH
CH
C
CH 2 OH
O OOHC CH 2 OH
CHO
C OHH
C OHH
C OHH
CH 2 OH
D - R ib o s e
D - G lu co se 5 - O x ylm e ty lfu r fu r o l
+ 3 H 2 O h a y + 3 H 2 O
5 - O x ylm e ty lfu r fu ro l
OOHC+ 3 H 2 O
F u rfu r o l
t0
t0
H +
H +
ThS. Phạm Hồng Hiếu 45Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Phản ứng với kiềm Tác động của các bazơ lên monosaccharide phụ thuộc
nồng độ của các bazơ và nhiệt độ môi trường Dưới tác dụng của các dung dịch kiềm yếu như Ba(OH)2,
Ca(OH)2, thì sự đồng phân hóa có thể xảy ra giữaglucose, mannose, fructose:
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
D- Glucose
CH
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
Trans-endiol D- Fructose Cis - endiol D- Mannose
HO CH2
C OH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
HO CH
CHO
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
HO CH
C HHO
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
O
ThS. Phạm Hồng Hiếu 46Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Phản ứng tạo dẫn xuất osamineCác monosaccharide có thể phản ứng với các amin
tạo thành các osamine. Phản ứng diễn ra có sựthay thế nhóm OH của monosaccharide bằng nhómamin:
Glucosamine Galactosamine
O
NH2
H OH
H
HO
H
H
CH2OH
OHO
NH2
H OH
H
H
HO
H
CH2OH
OH
ThS. Phạm Hồng Hiếu 47Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Phản ứng tạo glycosideOH glycoside (MS) + OH (MS/ rượu) hợp chất glycoside (/)Ví dụ như từ D – glucose nếu cho tác dụng với metanol với sự có mặt củaHCl sẽ thu được hai chất sau:
-metyl-D-glucoside -metyl-D-glucoside
O
OH
HOCH3
H
HO
H
H
CH2OH
OH
O
OH
HH
OCH3
HO
H
H
CH2OH
OH
ThS. Phạm Hồng Hiếu 48Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
9
III. polysaccharide
1. Oligosaccharide (Polysaccharide loại 1)2. Polysaccharide loại 2
ThS. Phạm Hồng Hiếu 49Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
1.Oligosaccharide(polysaccharide loại 1)
Oligosaccharide = nhóm glucid cấu tạo từ 2 đến 10 MS liên kết bằng liên kết glycoside
Tùy thuộc vào số lượng các MS disaccharide, trisaccharide, tetrasaccharide…
ThS. Phạm Hồng Hiếu 50Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Disaccharide
Disaccharide = MS1 + MS2
2 kiểu kết hợp giữa 2 MS:– OH glycoside/MS1 + OH rượu/MS2
Disaccharide còn tính khử– OH glycoside/MS1 + OH glycoside/MS2
Disaccharide không còn tính khử
ThS. Phạm Hồng Hiếu 51Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Disaccharide 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 – glycosideTên gọi: – D glucopiranoside (12)
– D fructofuranosidekhông có tính khử
ThS. Phạm Hồng Hiếu 52Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
– D glucose – D glucopiranose
– D fructose – D fructofuranose
O
O
OH
H
H
HO
H
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
OHO
HO
HO
HOCH2
CH2OHH
H1
6
2
34
5H
O
OH
HOCH2O
HO
H
HO
CH2OHH
H6
1
5
43
2
HO
– D glucoside (12) – D fructoside – D glucopiranoside (12) – D fructofuranosidesaccharose
ThS. Phạm Hồng Hiếu 53Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Đường nghịch đảo Trong môi trường acid, saccarose bị thủy phân thành
glucose và fructose Do hỗn hợp tạo thành làm thay đổi độ quay cực từ
dương sang âm nên được gọi là đường nghịch đảo (nghịch chuyển)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 54Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
10
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 – glycoside
Tên gọi: – D glucopiranoside (14) – D glucopiranose
Có tính khử do còn OH glycoside tự do
ThS. Phạm Hồng Hiếu 55Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
– D glucose – D glucopiranose
O
O
OH
H
H
HO
H
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
OH HO
– D glucoside (14) – D glucose – D glucopiranoside (14) – D glucopiranose
maltose
O
OH
H
H
OH
H
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
– D glucose – D glucopiranose
ThS. Phạm Hồng Hiếu 56Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Disaccharide Lactose: (đường sữa)
– Trong sữa người và động vật, phấn hoa
– Cấu tạo: – D galactopiranose + – D glucopiranose, liên kết 1,4 – glycoside
Có tính khử.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 57Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
– D galactose – D galactopiranose
O
O
OH
HHH
HO
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
OH
HO
– D galactoside (14) – D glucose – D galactopiranoside (14) – D glucopiranose
lactose
O
OH
H
H
OH
H
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
– D glucose – D glucopiranose
ThS. Phạm Hồng Hiếu 58Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Trisaccharide Raffinose
– Có nhiều trong hạt bông và củ cải đường– Rafinose tinh thể không có vị ngọt, bị
thủy phân bởi acid và enzyme invertase giải phóng ra fructose
– Rafinose kém bền với nhiệt hơn so với saccharose
– Cấu tạo : – D galactoside (16) – D glucoside (12) – fructoside
Không có tính khửThS. Phạm Hồng Hiếu 59Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
– D galactose
OO
OH
HHH
HO
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
– D galactoside (16) – D glucoside (12) – D fructosiderafinose
O
OH
H
HH
H
CH2
OH 1
23
4
5
6
– D glucose
O
HO
HO
HOCH2
CH2OHH
H1
6
2
34
5H
O
– D fructose
ThS. Phạm Hồng Hiếu 60Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
11
Độ ngọt của đường Saccharose được xem như là tiêu chuẩn
“vàng” cho vị ngọt (vị ngọt chuẩn = 1) Nếu lấy độ ngọt của saccharose là 100:lactose (16) < maltose (32) < glucose (74)< saccharose (100) < fructose (174)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 61Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
2. Polysaccharide loại 2 Polysaccharide loại 2: > 10 monosaccharide
liên kết với nhau bằng liên kết glycoside Dựa vào cấu tạo, polysaccharide được chia
thành 2 loại:– Polysaccharide đồng thể: các MS cùng loại– Polysaccharide dị thể: MS khác loại +
những hợp phần phi glucid
ThS. Phạm Hồng Hiếu 62Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 63Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Polysaccharide dị thểPolysaccharide dị thể (Heteropolysaccharide) là
polysaccharide phức tạp, trong thành phần cấutạo có một số loại monosaccharide, dẫn xuấtcủa monosaccharide và một số chất có bản chấtkhông phải là glucid (như protein, lipit).
Tiêu biểu là:– Hemicellulose– Agar – agar (thạch)– Pectin– Glycoprotein
ThS. Phạm Hồng Hiếu 64Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Phân loại polysaccharideNgoài 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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 65Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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%
ThS. Phạm Hồng Hiếu 66Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
12
Amilose Cấu tạo từ các gốc – D glucose Liên kết: – 1,4 – glycoside 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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 67Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Amilopectin Cấu tạo từ – D glucose Liên kết: – 1,4 – glycoside + – 1,6 – glycoside
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.
Đầu không khử Đầu khử
ThS. Phạm Hồng Hiếu 68Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 69Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Các tính chất chức năng của tinh bột
Tính chất chức năng là các tính chất hoá lý góp phần tạo nên những tính chất đặc trưng của thực phẩm chứa tinh bột
Bao gồm: Độ dai, độ đàn hồi, độ dẻo, độ trong, độ nở, độ đặc, độ xốp
ThS. Phạm Hồng Hiếu 70Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Sự trương nở hạt tinh bột trong nước ở điều kiện thường
Ngâm hạt tinh bột trong nước (tạo huyền phù tinh bột ở nhiệt độ thường) V hạt tinh bột do sự hấp thụ nước (hiện tượng trương nở hạt tinh bột)
Nguyên nhân:– Ở điều kiện thường, phần lớn tinh bột tồn tại ở dạng
monohydrat– Bão hoà ẩm: phân tử nước có kích thước bé dễ dàng
liên kết với các nhóm OH kém hoạt động hơn như C2C3 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)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 71Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Hiện tượng hồ hoá tinh bột bằng nhiệt
Khi t0 đến t0 tới hạn (t0 hồ hóa):hạt tinh bột trương nở mạnh, hình dáng thay đổi đột ngột dd keo dính (đầu tiên xảy ra ở các khe lõm, sau lan rộng lên cả bề mặt, Vnhiều 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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 72Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
13
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 vàocấu trúc micell của tinh bột (vùng vô định hình vùngcó cấu trúc tinh thể)
Nhiệt độ hồ hoá và khả năng hồ hoá phụ thuộc:– Loại tinh bột– Cấu trúc mạng lưới micell ( hình dáng, kích thước
phân tử, tỷ lệ amilose/amilopectin, mức độ phânnhánh, chiều dài nhánh…)
– Kích thước hạt không ổn định khoảng nhiệt độ hồhóa
ThS. Phạm Hồng Hiếu 73Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 74Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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 thoái 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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 75Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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
ThS. Phạm Hồng Hiếu 76Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Khả năng tạo màng Tinh bột có khả năng tạo
màng tốt. Để tạo màng, cácamylose và amylopectinphải duỗi thẳng mạch, sắpxếp lại, tương tác trực tiếpvới nhau bằng liên kếthydro hoặc gián tiếp thôngqua nước
Màng có thể thu được từdung dịch phân tán trongnước. Dạng màng này dễtrương ra trong nước.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 77Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Quy trình tạo màngTinh bột →Hòa tan → Hồ hóa sơ bộ → Khuấy kỹ → Rót mỏng lên mặt phẳng kim loại
ThS. Phạm Hồng Hiếu 78Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
14
Khả năng tạo sợi của tinh bột
Cho dịch tinh bột qua một bản đục lỗ với đường kính thích hợp: định hướng theo dòng chảy các phân tử tinh bột kéo căng ra, sắp xếp song song theo phương trọng lực
Nhúng vào bể nước nóng: hồ hoá, định hình, các phân tử tinh bột tương tác với nhau và với nước bằng liên kết hydro
Nhúng vào nước lạnh: các phân tử liên kết với nhau chặt chẽ hơn và tạo nhiều liên kết hydro giữa các phân tử
Gia nhiệt, sấy khô: tăng lực cố kết và độ cứng
ThS. Phạm Hồng Hiếu 79Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Khả năng tạo sợi của tinh bột
Các sợi bún được làm từ các loại tinh bột giàu amilosenhư tinh bột đậu xanh, tinh bột dong riềng (40 -50%amilose) thường bền và dai hơn so với sợi bún đượclàm từ tinh bột gạo, bắp.
Các tinh bột bắp giàu amilopectin với các mạch nhánhthường rất ngắn nên lực tương tác giữa các phân tửyếu, do đó độ bền kém. Ngoài ra khi chập nhiều phân tửlại thành sợi sẽ có nhiều khuyết tật, do đó sợi tinh bột dễbị đứt.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 80Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Cellulose Polysaccharide cấu trúc của
thực vật (thành tế bào) Cấu tạo: từ hàng nghìn gốc – D glucose
Liên kết: – 1,4 – glycoside
cấu trúc rất bền, khó bị phân hủy Người và động vật không tổng hợp được enzyme cellulase để tiêu hóa cellulose
Có tác dụng điều hòa hệ thống tiêu hóa, làm giảm hàm lượng mỡ, cholesterol trong máu, tăng cường đào thải chất cặn bã ra ngoài.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 81Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
HemicelluloseHemicellulose là thành phần
cấu tạo nên tế bào thực vật, được tạo thành từ các monosaccharide không cùng loại như glucose, galactose, fructose, arabinose, xylose…
Hemicellulose có nhiều trong rơm, rạ, bẹ ngô, trấu được sử dụng trong sản xuất rượu, giấy…
ThS. Phạm Hồng Hiếu 82Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Hemicellulose
ThS. Phạm Hồng Hiếu 83Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Pectin Pectin là polysaccharide có nhiều trong quả, củ hoặc
thân cây. Trong thực vật pectin tồn tại dưới hai dạng:protopectin (không tan, chủ yếu ở vách tế bào) vàpolysaccharide araban (tan, chủ yếu ở dịch tế bào).Dưới tác dụng của acid các protopectin chuyển sangdạng hòa tan.
Khi có sự hiện diện của acid và đường, pectin có khảnăng tạo gel, do đó nó được ứng dụng trong công nghệsản xuất mứt, kẹo. Để tạo gel cần đảm bảo môi trườngcó đường
ThS. Phạm Hồng Hiếu 84Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
15
ThS. Phạm Hồng Hiếu 85Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Agar – agar (thạch) Agar – agar có nhiều trong rong biển khi thủy phân tạo
thành phân tử arabinose và glucose. Agar – agar dễ bị trương phồng trong nước, khi làm lạnh, biến đổi thành gel cứng
Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 86Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
GlycogenPolysaccharide dự trữ ở người và động vật (gan
10-15%, cơ 2%, não, cơ tim), trong nấm men và hạt ngô
Tan/nước nóng, có màu đỏ tím hoặc đỏ nâu với iot.
Tạo thành từ các gốc – D glucoseLiên kết – 1,4 – glycoside + liên kết – 1,6 –
glycoside, (phân nhánh như amilopectin)Mức độ phân nhánh: 10 – D glucose/nhánh
ThS. Phạm Hồng Hiếu 87Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid ThS. Phạm Hồng Hiếu 88Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Chitin là polysaccharid mạch thẳng được cấu tạo từ N-acetyl-D-glucosamine nối với nhau bởi liên kết (1,4) glycoside
Chitin là thành phần chính của cấu trúc bộ khung các loài động vật chân khớp như côn trùng, tôm cua,.. Về cấu tạo nó có cấu tạo tương tự cellulose và cũng có chức năng tương tự.
Chitin rất khó bị hòa tan. Chỉ khi đun nóng bằng dung dịch kiềm đậm đặc hoặc một số dung dịch muối đậm đặc chitin mới bị phân giải
Chitin
ThS. Phạm Hồng Hiếu 89Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid ThS. Phạm Hồng Hiếu 90Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
16
Dextran là loại polysaccharide điển hình của vi sinh vật
Dextran được tổng hợp từ Leuconostoc mesenteroides, Streptobacterium dextranicum, Streptococcus mutans
Dextran bao gồm các D – glucopyranose gắn với nhau tại liên kết (1,6), (1,4), (1,3) và (1,2)
Dextran là nguyên liệu để tổng hợp nhựa sephadex tạo nên các màng lọc phân tử
Trong thực phẩm dextran được sử dụng làm chất làm đặc, chất ổn định trong bánh, đồ ngọt, nước giải khát và kem
Dextran
ThS. Phạm Hồng Hiếu 91Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Dextran
ThS. Phạm Hồng Hiếu 92Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
IV. Các biến đổi khi chế biến thực phẩm với nguyên liệu giàu đường
1. Ảnh hưởng của chế biến nhiệt đến glucid trong thực phẩm
Ở nhiệt độ đun sôi, các loại đường đơn giản không có biến đổi đáng kể. Đường đun sôi đến 1800C chuyển sang màu nâu và có mùi đặc biệt gọi là caramen hoá. Đó là hỗn hợp nhiều chất khác nhau do đường bị phân giải.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 93Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Phản ứng caramen hoá đường Với saccharose, phản ứng caramen hoá xảy ra theo sơ đồ phản
ứng:C12H22O11 – H2O C6H10O5 + C6H10O5
Saccharose glucozan levulozan Đến 185-1900C sẽ tạo thành izosaccharozan:
C6H10O5 + C6H10O5 C12H20O10
Glucozan levulozan izosaccharozan Khi nhiệt độ cao hơn sẽ mất đi 10% nước và tạo thành caramelan
(C12H18O9 hoặc C24H36O18) có màu vàng:2C12H20O10 – 2H2O (C12H18O9) hoặc C24H36O18
Izosaccharozan caramelan Khi mất đi 14% nước sẽ tạo thành caramelen:
C12H20O10 + C24H36O18 – 3H2O C36H48O24.H2O Và khi mất đi 25% nước sẽ tạo thành caramelin có màu nâu đen.
Hầu như tất cả các sản phẩm caramen hoá đều có vị đắng
ThS. Phạm Hồng Hiếu 94Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
ThS. Phạm Hồng Hiếu 95Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Khi đun nóng pentose với acid chúng sẽ loại nước và chuyển thành dẫn xuất aldehyd gọi là fucfurol
t0
Pentose + acidnóng → furforolFucforol + anilin HCl → cho hợp chất màu đỏ →
bay mùi thơm
ThS. Phạm Hồng Hiếu 96Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
17
Quá trình chế biến nóng làm cho tinh bột dễ tiêu hơn, cellulose không bị phân hủy nhưng nứt ra, trở nên mềm hơn, cho phép các dịch tiêu hoá tiếp xúc với các thành phần sinh dưỡng trong tế bào thực vật.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 97Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
2. Thực phẩm thực vật trong bảo quản chín
Trong quá trình bảo quản, lượng đường ở vỏ cam, chanh, quýt, bưởi được chuyển dần vào múi (cùi bưởi xanh ngọt hơn cùi bưởi chín). Vì vậy, các loại quả này thu hoạch lúc chín sẽ ít vỏ hơn quả xanh, phẩm chất tốt hơn.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 98Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
ThS. Phạm Hồng Hiếu 99Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Thí dụ: ở chuối, chuối là loại quả điển hình về hàm lượng đường tăng lên và hàm lượng tinh bột giảm xuống trong quá trình chín. Nhiệt độ bảo quản càng thấp thì sự chuyển hoá tinh bột thành đường càng giảm đi.
Chuối xanh có hàm lượng tinh bột là 20%, hàm lượng đường là 1%
Nhiệt độ thích hợp cho chuối chín là 12-220C Nếu nhiệt độ 250C thì hoạt động của enzym giảm xuống
To bảo quản Hàm lượng tinh bột % Hàm lượng đường %12-14oC 6,5 16,4
16-18oC 2,5 18,5
18-20 2,2 20,3
ThS. Phạm Hồng Hiếu 100Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Phần lớn đường được tạo thành là saccharose, nhưng ở quá trình chín tới, hầu như có 3 loại đường: saccharose, glucose, fructose.
Sự phân giải tinh bột trong rau quả khi chín và bảo quản có thể xảy ra theo hai cách do các enzym amylase và phosphorylase (chủ yếu).
Ở các loại quả khác nhau thì khác nhau vềthành phần các đường được tích tụ khi chín. Ở một số loại quả (mơ, đào, mận, xoài...) khi chín đường saccharose được tổng hợp từ monosaccharide
ThS. Phạm Hồng Hiếu 101Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Ở các loại rau quả khác, phần lớn giai đoạn đầu của quá trình bảo quản, hàm lượng đường tăng lên do sự đường hoá tinh bột dự trữ, như sự thủy phân các polysaccharide, glucoside và các hợp chất khác. Sau đó lượng đường lại giảm đi, chủ yếu là do quá trình hô hấp.
Lượng đường trong rau quả giảm đi khi bảo quản biểu hiện rau quả đã kém phẩm chất, không bảo quản được lâu nữa.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 102Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
18
3. Sự hô hấp của hạt ngũ cốc
Hạt ngũ cốc khi chín, hàm lượng nước trong hạt giảm mạnh, hạt rơi vào trạng thái ngủ sinh lý. Trong quá trình bảo quản, ngũ cốc ở dạng chưa chế biến vẫn thực hiện sự hô hấp (chủ yếu do enzym oxydase tạo nên).
Hiện tượng này xảy ra càng mạnh khi độ ẩm, nhiệt độ môi trường cao. Sự hô hấp của hạt phụ thuộc nhiều vào sự hiện diện và hàm lượng của oxygen:
ThS. Phạm Hồng Hiếu 103Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
(C6H10O5)n → nC6H12O6 → 6nCO2 + 6nH2O + 674 kcal (nhiều oxygen)
(C6H10O5)n → nC6H12O6 → 2nCO2 + 2nC2H5OH + 24 kcal→ CH3COOH (ít oxygen)
Hiện tượng này làm cho bột trong lương thực giảm dần, độ ẩm và nhiệt độ tăng lên (hiện tượng tự sinh nhiệt)
Khi to tăng tới một mức nhiệt độ thích hợp thì enzym oxydase hoạt động làm cho quá trình hô hấp mạnh thêm tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển thuận lợi cho các enzym thủy phân ngũ cốc sẽ phân giải các chất dinh dưỡng trong ngũ cốc làm cho ngũ cốc bị hư hỏng (lên men chua, lên men rượu)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 104Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
ThS. Phạm Hồng Hiếu 105Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Sau 18 ngày, khoai lang bảo quản ở điều kiện không khí bình thường, trọng lượng giảm do thoát hơi nước là 5,9%, tinh bột từ 52,01% giảm xuống còn 31,13%. Hàm lượng đạm, vitamin đều giảm rõ rệt.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 106Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Vì vậy, để bảo quản tốt củ, quả tươi cần phải tạo điều kiện để:
– Làm giảm lượng nước thất thoát do sự thoát hơi nước
– Giảm bớt sự hô hấp– Hạn chế hiện tượng nảy mầm
Nhằm đảm bảo quá trình phân hủy tinh bột thành đường và sự tổn thất các chất dinh dưỡng trong củ quả ở mức độ tối thiểu nhất, điều kiện bảo quản cần thực hiện: nhiệt độ 13-160C, độ ẩm 70-80%, hạn chế sự hiện diện của ánh sáng (hạn chế hiện tượng nảy mầm)
ThS. Phạm Hồng Hiếu 107Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
4. Sự nảy mầm của hạt khi bảo quản
a. Để hạt nảy mầm cần phải có ba điều kiện Hạt phải còn khả năng nảy mầm tức là phôi
của hạt còn sống và có khả năng nảy mầm Hạt phải được đặt trong môi trường có điều
kiện thuận lợi: đủ nước, nhiệt độ thích hợp, có nguồn cung cấp oxygen và đôi khi phải có ánh sáng thích hợp
Phải vượt qua được bất cứ điều kiện tạo sự ngủ hiện diện bên trong hạt. Tránh các điều kiện ngoại cảnh bất lợi dẫn đến sự ngủ
ThS. Phạm Hồng Hiếu 108Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
19
ThS. Phạm Hồng Hiếu 109Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
b. Các giai đoạn của sự nảy mầm Giai đoạn 1 - Sự hoạt hóa
– Sự hút ẩm (quá trình vật lý): sự hấp thu nước của hạt khô làm tăng hàm lượng nước trong hạt, làm mềm vỏ hạt. Hạt trương phồng lên và vỏ hạt bị nứt ra.
– Sự tổng hợp các enzyme: hoạt động enzym bắt đầu trong vòng vài giờ sau khi xảy ra sự hấp thu nước của hạt. Hoạt động của các enzyme một phần từ sự tái hoạt hóa các enzyme dự trữ được hình thành từ sự phát triển của phôi và một phần từ sự tổng hợp các enzym mới khi hạt bắt đầu nảy mầm.
– Sự kéo dài tế bào và xuất hiện rễ: 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.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 110Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
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 vị trí tăng trưởng của trục phôi:
• Tinh bột → Dextrin → maltose• Protein → acid amin• Lipid → glycerin + acid béo
– Các hoạt động sinh tổng hợp của tế bào sẽ được kích hoạt. Sự hấp thu nước và hô hấp tiếp tục diễn ra ở ở một tốc độ đều đặn. Khi xảy ra hiện tượng nảy mầm, hạt thóc xảy ra sự biến đổi sâu sắc về thành phần hóa học:
• Lượng tinh bột giảm đáng kể• Hàm lượng đường tăng cao• Enzyme amylase phát triển mạnh
ThS. Phạm Hồng Hiếu 111Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Giai đoạn 3 – Sự tăng trưởng của cây mầm– Sự phân chia tế bào xảy ra ở hai đầu của
trục phôi. Một đầu phát triển thành chồi mầm, một đầu phát triển thành rễ mầm trên trục phôi có mang 1 hoặc 2 lá mầm được gọi là tử diệp.
– Khi cây mầm bắt đầu tăng trưởng, trọng lượng tươi và khô của cây mầm bắt đầu tăng trong khi trọng lượng mô dự trữ giảm
ThS. Phạm Hồng Hiếu 112Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Trong quá trình bảo quản thóc thường gặp hiện tượng lớp nội nhũ của hạt thóc bị biến màu, chuyển từ màu trắng sang màu vàng. Thóc bị biến vàng không được người tiêu dùng lựa chọn vì cơm nấu từ gạo đã biến vàng màu sắc kém, giảm độ dẻo và có thể ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của thóc gạo.
Trong thực tế, trong quá trình bảo quản, sự biến vàng có thể xảy ra do:
– Phơi sấy chưa tốt– Điều kiện bảo quản không đảm bảo
5. Hiện tượng biến vàng của thóc
ThS. Phạm Hồng Hiếu 113Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
Thóc bảo quản càng lâu, tỉ lệ hạt bị biến vàng càng lớn. Phân tích thành phần của hạt vàng so với hạt trắng bình thường cho thấy có sự thay đổi:
– Thành phần glucid bị thay đổi: hàm lượng saccharose giảm 10 lần, đường khử tăng 2-3 lần
– Thành phần tinh bột cũng thay đổi: amilose tăng, amilopectin giảm
– Protein thay đổi: đạm protein giảm, đạm phi protein tăng, globulin giảm, albumin tăng.
Như vậy thóc bị biến vàng đã làm giảm giá trị dinh dưỡng đồng thời giá trị thường phẩm cũng giảm sút.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 114Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid
25/06/2017
20
Nguyên nhân của hiện tượng biến vàng:– Phản ứng tạo thành melanoidin giữa acid
amin và đường khử– Do hoạt động trao đổi chất của nấm trong
hạt. Nấm tác động lên sắc tố của vỏ hạt hoặc trực tiếp tổng hợp sắc tố trong điều kiện thuận lợi, sắc tố tạo ra phân tán trong albumin của hạt.
ThS. Phạm Hồng Hiếu 115Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid ThS. Phạm Hồng Hiếu 116Hóa Sinh TP 1 – Chương 4: Glucid