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
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.
• 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).
3
• 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
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
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:
Và khi mất đi 25% nước sẽ tạo thành caramelin. Các sản phẩm caramen hóa đều có
vị đắng.
• Phản ứng maillard (phản ứng với các hợp chất chứa gốc amine)
Đây là phản ứng nâu hóa phi enzyme, xảy ra giữa đường khử và protein, peptide, acid
amin hoặc các amine thông qua phản ứng tạo N- glycoside và một chuỗi các phản ứng
kế tiếp khác.
Về cơ bản, phản ứng này xảy ra tương tự phản ứng của đường trong môi trường acid
hoặc kiềm, tuy nhiên do sự có mặt của các hợp chất nitrogen đóng vai trò xúc tác nên
phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh hơn trong những điều kiện môi trường đơn giản hơn
rất nhiều. Phản ứng này rất thường gặp trong thực phẩm.
Glucose phản ứng với acid amin để tạo ra glucosylamine:
12
H
HO
CH
2
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
H
3
C
NH
2
OH
H
OH
H
3
C
NH
H
OH
O
OH
OH
CH
2
OH
H
H
H
HO
H
H
3
C
H
N
OH
O
Glucose
Glycosylamine
(mch vòng)
Hop chât không bên dê bi loai nuoc
1
H
2
O
H
2
O +
_
D- Glucosylamine
Sự tạo thành các hợp chất amadori từ đường glucose và phân huỷ chúng tới 1- và 3-
deoxysone:
13
HC
NR
1
R
2
C OH
C
OH
H
H
C
C
HC
NR
1
R
2
OH
NH
,
H
2
C
C
O
H
2
C
C
OH
CO
H,
R
1
R
2
NH
H
2
C NR
1
R
2
C
O
C
H
HO
1
R
2
OH
C
HO
C
H
H
4
Phản ứng ngưng tụ andose để tạo ra gốc pyrazine:
CH
N
H C
OH
HO
C
H
R
1
R
1
CHO
H
H
C
C
NH
OH
O C
2
C
NHR
C O
C
O
H
2
C
NHR
COOH
COOH
+
Oxy hóa Oxy hóa
Tiếp theo là các phản ứng của các hợp chất deoxyosome tạo ra sản phẩm là những hợp
chất mạch vòng có chứa hoặc không chứa nitơ góp phần tạo nên màu sắc cũng như mùi
vị cho các sản phẩm chiên nướng.
1.4.3 Tính chất cảm quan
Các đường đơn, đường oligo và các rượu tương ứng của chúng thường có vị ngọt,
đây là tính chất cảm quan quan trọng nhất. Ngoài ra, một vài loại có vị ngọt đắng (β – D
Mannose), hoặc vị đắng (gentibiose).
Một số đường quan trọng gồm saccharode, các loại xiro từ tinh bột và glucose hay
đường đảo, xiro glucose- fructose, đường fructose, lactose, các sugar alcohol như
sorbitol, mannitol, xylitol… cũng là những loại đường ngọt quan trọng.
Cường độ vị ngọt được đánh giá bằng ngưỡng nồng độ cảm nhận của đường hoặc
bằng cách so sánh với một đường chuẩn khác. Chất lượng và cường độ vị ngọt của
đường phụ thuộc vào công thức hóa học, cấu trúc của đường và các thông số cảm nhận
vị khác như nhiệt độ, pH, sự có mặt của các đường ngọt hoặc các chất không phải
đường.
Nói chung, trong quá trình chế biến thực phẩm, thành phẩm và nồng độ của các chất
dịch đệm thích hợp sẽ tăng khả năng tạo ra các chất mùi, chủ yếu là
dihydrofuranone, cyclopentenolone, cyclohexenolone và pyrone. Ngoài ra, đun
nóng xirô glucose với acid sunfuric, có mặt ammonia sẽ tăng cường tạo ra các
hợp chất polime có màu nâu. Độ bền và khả năng hòa tan của các hợp chất này
sẽ tăng khi có thêm các anion bisulfate.
• Phản ứng maillard: tùy trường hợp cụ thể mà có lợi hay gây hại.
16