glucid va bien doi sinh hoa

ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP1 – Chương 4: Glucid 1

Chương 4: GlucidI. Khái niệm về glucid (hydratcacbon)II. MonosaccharideIII. PolysaccharideIV. Sự chuyển hóa của glucid trong chế

biến và bảo quản thực phẩm


I. Khái niệm về glucid (hydratcacbon)

1. Định nghĩa2. Vai trò của glucid3. Phân loại 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)


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)


2. Vai trò của glucid 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)


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 bảo quản (mứt)


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


II. MONOSACCHARIDE

1. Đặc tính cấu tạo của monosaccharide2. Các dạng cấu tạo của monosaccharide3. Các dạng monosaccharide quan trọng4. Tính chất của monosaccharide


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)


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.


Dihydroxyaketon

Aldehyde glycerinic

CHOCHOHCH2OH

CH2OHC = OCH2OH

Ví dụCHOCHOHCHOHCH2OH

CH2OHC=OCHOHCH2OH

Aldotriose Aldotetrose

ketotriose ketotetrose

CHOCHOHCHOHCHOHCH2OH

CH2OHC=OCHOHCHOHCH2OH

Aldopentose

ketopentose


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 /


CẤU TẠO DẠNG MẠCH THẲNG

Vì trong cấu tạo monosaccharide có nhiều C bất đối nên có nhiều đồng phân lập thểkhác nhau. Người ta chia ra đồng phân dạng 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 monosaccharide đơn giản nhất là glyceraldehyde ( so sánh vịtrí OH ở C* gần với nhóm CH2OH)


Đồng phân lập thể L/D

O H

C

CH OH

CH2OH

D – glyceraldehyde

O H

C

CHO H

CH2OH

L – glyceraldehyde(L – aldotriose) (D – aldotriose)


Đồng phân lập thể L/DO H

C

CH OH

CH2OH

O H

C

CHO H

CH2OH

L – aldotetrose D – aldotetrose

CH OHCH OH



Cấu tạo vòngMột số phản ứng xảy ra với aldehyt thông

thường nhưng không xảy ra với một sốmonosaccharide 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 cóchứa 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


Công thức mạch vòng bán axetalVòng bán axetal = cacbonyl (C=O) + OH (thường gần CH2OH) nhóm OH – glucoside ở vị trí C1(aldose) hoặc C2 (ketose):

–Vòng 5 cạnh (furanose) = C1 với C4, C2 với C5

–Vòng 6 cạnh (piranose) = C1 với C5, C2 với C6


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


Công thức vòng theo HaworthVòng monosaccharide đặt trên 1 mặt phẳng gồm 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 glucoside:– phải dưới– trái trên


Công thức vòng theo Haworth

HO

D – glucose

OC

CH2OH

C HCH OHCH

CH OH

OH

H1

6

5

-D-glucopiranose

O

OH

HOH

H

HO

H

H

CH2OH

OH 1

6

5

-D- glucopiranose

O

OH

HOH

HHO

H

H

CH2OH

OH

6

15


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



Đồng phân dạng ghế thuyền

O O

Dạng ghế (2) Dạng thuyền (6)


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


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, 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


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:


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).


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


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


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


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.


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


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


– 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 đường mật ong

• 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


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 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


Trong trường hợp nhóm CHO (C1) được bảo vệ thì nhóm OH của C6 trong phân tử đường 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

Br2

OH

HOH

OH

OH

HH

H

COOH

OR

Acid glucuronic

Tính khử (bị oxy hoá)


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)


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

CH2OH – (CHOH)4 – CHO + 2H CH2OH – (CHOH)4 – CH2OHCH2OH – 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

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

POH

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


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):

CHOC OHH

C HHOC OHHC OHH

CH 2 OH

CHO

CCHCH

CCH 2 OH

O OOHC CH 2 OH

CHO

C OHH

C OHH

C OHH

CH 2 OH

D - R ib o se

D - G lu c o 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 y lm e ty lfu r fu r o l

OOHC+ 3 H 2 O

F u r fu r o l

t 0

t 0

H +

H +


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 giữa glucose, 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


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 nhóm amin:

Glucosamine Galactosamine

O

NH2

H OH

H

HO

H

H

CH2OH

OHO

NH2

HOH

H

H

HO

H

CH2OH

OH


Phản ứng tạo glucosideOH glucoside (MS) + OH (MS/ rượu) hợp chất glucoside (/)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

HOCH3

H

HO

H

H

CH2OH

OH

O

OH

HH

OCH3

HO

H

H

CH2OH

OH


III. polysaccharide

1. Oligosaccharide (Polysaccharide loại 1)2. Polysaccharide loại 2


1.Oligosaccharide (polysaccharide loại 1)

Oligosaccharide = nhóm glucid cấu tạo từ 2 đến 10 MS liên kết bằng liên kết glucoside

Tùy thuộc vào số lượng các MS disaccharide, trisaccharide, tetrasaccharide…


Disaccharide

Disaccharide = MS1 + MS2

2 kiểu kết hợp giữa 2 MS:– OH glucoside/MS1 + OH rượu/MS2

Disaccharide còn tính khử– OH glucoside/MS1 + OH glucoside/MS2

Disaccharide không còn tính khử


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 – glucosideTên gọi: – D glucopiranoside (12)

– D fructofuranosidekhông có tính khử


– 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

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)



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 (14) – D glucopiranose

Có tính khử do còn OH glucoside tự do



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



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

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



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 khử


– 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


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)


2. Polysaccharide loại 2 Polysaccharide loại 2: > 10 monosaccharide

liên kết với nhau bằng liên kết glucoside 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


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 từglucose liên kết với nhau glucan


Polysaccharide dị thểPolysaccharide 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).

Tiêu biểu là:– Hemicellulose– Agar – agar (thạch)– Pectin– Glycoprotein


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


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%


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.

Đầu không khử Đầu khử


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


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


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)

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)


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, 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


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 có 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 phân nhánh, chiều dài nhánh…)

– 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


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


Khả năng tạo màng Tinh bột có khả năng tạo màng

tốt. Để tạo màng, các amylose và amylopectin phải duỗi thẳng mạch, sắp xếp lại, tương tác 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. Dạng màng này dễ trương ra trong nước.


Quy trình tạo màngTinh bột →Hòa tan → Hồ hóa sơ bộ → Khuấy kỹ → Rót mỏng lên mặt phẳng kim loại


Khả năng tạo sợi của tinh bột

Cho dịch tinh bột qua một bản đục lỗ với đường kích thích hợp: định hướng theo dòng chảy các phân tửtinh 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


Khả năng tạo sợi của tinh bột

Các sợi bún được làm từ các loại tinh bột giàu amilose như tinh bột đậu xanh, tinh bột dong riềng (40 -50% amilose) thường bền và dai hơn so với sợi bún được làm từ tinh bột gạo, bắp.

Các tinh bột bắp giàu amilopectin với các mạch nhánh thường 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.


Cellulose Polysaccharide cấu trúc của

thực vật (thành tế bào) Cấu tạo: từ hàng nghìn gốc – D glucose

Liên kết: – 1,4 – glucoside

cấu trúc rất bền, khó bị phân hủy Người và động vật không tổng hợp được enzyme xenlulaza để tiêu hóa xenlulose

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.


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…


Hemicellulose


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 sang dạng hòa tan.

Khi có sự hiện diện của acid và đường, pectin có khả năng tạo gel, do đó nó được ứng dụng trong công nghệsản xuất mứt, kẹo. Để tạo gel cần đảm bảo môi trường có đường



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.


GlycogenPolysaccharide dự trữ ở người và động vật (gan

10-15%, cơ 2%, não, cơ tim), trong nấm men vàhạt ngô

Tan/nước nóng, có màu đỏ tím hoặc đỏ nâu với iot.

Tạo thành từ các gốc – D glucoseLiên kết – 1,4 – glucoside + liên kết – 1,6 –

glucoside, (phân nhánh như amilopectin)Mức độ phân nhánh: 10 – D glucose/nhánh



Chitin là polysaccharid mạch thẳng được cấu tạo từ N-acetyl-D-glucosamine nối với nhau bởi liên kết (1,4) glycosid.

Chitin là thành phần chính của cấu trúc bộkhung 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



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) 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


Dextran


IV. NHỮNG CHUYỂN HOÁ CỦA GLUCID TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM

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.


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



Khi đun nóng pentose với acid chúng sẽ loại nước và chuyển thành dẫn xuất aldehyd gọi làfucfurol

t0

Pentose + acidnóng → furforolFucforol + anilin HCl → cho hợp chất màu đỏ →

bay mùi thơm


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.


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). Vìvậy, các loại quả này thu hoạch lúc chín sẽ ít vỏ hơn quả xanh, phẩm chất tốt hơn.



Thí dụ: ở chuối, chuối là loại quả điển hình về hàm lượng đường tăng lên và hàm lượng tinh bột giảm xuống trong quátrình 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


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 vàbảo 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 từmonosaccharid


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 dựtrữ, như sự thủy phân các polysaccharid, glucozid 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.


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 (chủyếu 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:


(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)



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.


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)


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, cónguồn cung cấp oxygen và đôi khi phải có ánh sáng thích hợp

Phải vượt qua được bất cứ điều kiện tạo sựngủ hiện diện bên trong hạt. Tránh các điều kiện ngoại cảnh bất lợi dẫn đến sự ngủ



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 vỏhạt. Hạt trương phồng lên và vỏ hạt bị nứt ra.

– Sự tổng hợp các enzym: hoạt động enzym bắt đầu trong vòng vài giờ sau khi xảy ra sự hấp thu nước của hạt. Hoạt động của các enzym một phần từ sựtái hoạt hóa các enzym dự trữ được hình thành từ sựphát 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.


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. Sựhấp 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


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


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, sựbiến vàng có thể xảy ra do:

– Phơi sấy chưa tốt– Điều kiện bảo quản không đảm bảo

5. Hiện tượng biến vàng của thóc


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, anbumin tăng.

Như vậy thóc bị biến vàng đã làm giảm giá trị dinh dưỡng đồng thời giá trị thường phẩm cũng giảm sút.


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.


Food

glucid va bien doi sinh hoa