Đang tải... (xem toàn văn)
Glucid có bản chất hóa học là polyhydroxy aldehyde hoặc polyhydroxy ketone. Đa số các glucid có công thức tổng quát là (Cm(H2O)n).
Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM GLUXIT THỰC PHẨM 1. Giới thiệu chung: Glucid có bản chất hóa học là polyhydroxy aldehyde hoặc polyhydroxy ketone. Đa số các glucid có công thức tổng quát là (C m (H 2 O) n ). Ngoài ra còn có một số loại glucid đặc biệt, trong cấu trúc của chúng ngoài C, H, O còn có thêm S, N, P. Lượng glucid trong các nguyên liệu thực vật và động vật rất khác nhau. Trong thực vật, glucid là thành phần chủ yếu, chiếm tới 85-90% trọng lương chất khô. Đường và tinh bột được chứa bên trong các tế bào còn non, còn ở thành tế bào thì có các polysacchrid như cellulose, hemicellulose, protopectin . Trong các thực phẩm động vật, thường lượng glucid lại rất ít (thường không vượt quá 2% so với lượng chất khô). Thịt và trứng có rấi ít glucid, chỉ cá, sữa là tương đối nhiều hơn Nguồn glucid mà thực phẩm cung cấp cho con người chủ yếu lấy từ thực vật. Vai trò của glucid Glucid có vai trò rất quan trọng trong cơ thể sống. Glucid có vai trò như sau: • Tham gia mọi hoạt động sống của tế bào. • Là nguồn chất dinh dưỡng dự trữ dễ huy động, cung cấp chủ yếu các chất trao đổi trung gian và năng lượng cho tế bào. • Tham gia vào cấu trúc của thành tế bào thực vật, vi khuẩn; hình thành bộ khung (vỏ) của nhóm động vật có chân khớp. • Tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất quan trọng như: AND, ARN… Đối với công nghệ thực phẩm, vai trò của glucid cũng đa dạng và vô cùng quan trọng: - Là chất liệu cơ bản, cần thiết và không thể thiếu của ngành sản xuất lên men: rượu, bia, bột ngọt, acid amin, vitamin, kháng sinh. - Tham gia tạo cấu trúc, hình thù, trạng thái và chất lượng cho các loại sản phẩm thực phẩm. Tạo kết cấu: - Tạo sợi, tạo màng, tạo gel, tạo độ đặc, độ cứng, độ đàn hồi cho thực phẩm: tinh bột, thạch, pectin trong miến, mứt quả, kem, giò lụa… - Tạo kết cấu đặc thù của một số loại thực phẩm: độ phồng nở của bánh phồng tôm, tạo bọt cho bia, độ xốp cho bánh mì, vị chua cho sữa… Tạo chất lượng: - Chất tạo ngọt cho thực phẩm (các đường) Trang 1 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM - Tham gia tạo màu sắc và hương thơm cho sản phẩm (đường trong phản ứng caramen hoá, melanoidin…) - Tạo ra các tính chất lưu biến cho sản phẩm thực phẩm: độ dai, độ trong, độ giòn, độ 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 Phân loại: Glucid được chia làm ba nhóm chính: - Monosaccharid - Oligosaccharid - Polysaccharid Tên gọi của tất cả các đường đơn và đường đôi đều có đuôi -ose . Các dạng glucid có từ ba đơn vị đường đơn trở lên hầu như rất ít gặp trong tự nhiên ở trạng thái tự do, chúng thường ở dạng liên hợp với các chất khác như protein, hoặc lipid. Các polysaccharide thường chứa hàng trăm, hàng nghìn đơn vị đường đơn có thể tạo thành sợi dài hoặc phân nhánh. 2. MONOSACCHARIDE: 2.1. Cấu tạo và danh pháp: Là chất có chứa nhiều nhóm rượu và một nhóm khử oxy (nhóm khử là nhóm cacboxyl la aldehyde hay ketone) Nhóm khử là aldehyde ta có đường aldose và có công thức tổng quát: Nhóm khử là ketone ta có đường ketose có công thức tổng quát: CHO – CH 2 OH được xem như là “monosaccharide” đơn giản nhất. Trong thiên nhiên monosaccharide có chứa từ 2 đến 7 cacbon và được gọi tên theo số cacbon (theo tiếng Hy Lạp) +ose Trang 2 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Ví dụ: monosaccharide có 3C gọi là triose. Tương tự ta có tetrose, pentose, hexose, heptose. Đồng phân quang học: Quy ước Fischer: Fischer là người đầu tiên nêu ra nguyên tắc biểu diễn các monosaccharide bằng công thức hình chiếu của chúng. Theo đó: hình chiếu đối của các nguyên tử cacbon bất đối (C*) và các nguyên tử C khác nằm trên một đường thẳng, nguyên tử C có số thứ tự nhỏ nhất có hình chiếu nằm trên cùng. Còn các nhóm thế có hình chiếu ở bên phải hay bên trái. Công thức vòng của monosaccharide: Công thức thẳng theo Fischer như trình bày ở trên không phù hợp với một số tính chất hóa học của chúng như: một số phản ứng hóa học thường xảy ra với aldehyde không xảy ra đối với monosaccharide. Vì vậy có thể nghĩ rằng nhóm –CHO trong monosaccharide còn tồn tại dưới dạng cấu tạo riêng biệt nào đó. Mặt khác: monosaccharide có thể tạo ether với methanol tạo thành một hỗn hợp 2 đồng phân có cùng nhóm methoxyl (- OCH 3 ). Điều đó chứng tỏ trong monosaccharide còn tồn tại một nhóm –OH đặc biệt. Qua nghiên cứu Kolle cho thấy: số đồng phân thu được của monosaccharide thực tế nhiều hơn số đồng phân tính theo công thức N=2 n , do đó để giải thích các hiện tượng trên, Kolle cho rằng ngoài dạng mạch thẳng monosaccharide còn tồn tại ở dạng vòng. Sự tạo thành dạng vòng xảy ra do tác dụng của nhóm –OH cùng phân tử monosaccharide tạo thành dạng hemiacetal hay hemiketal. Trang 3 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Ví dụ: cấu tạo vòng của glucose xảy ra như sau: Do sự tạo thành hemiacetal vòng mà C 1 trở nên C*, nhóm –OH mới được tạo ra ở C 1 là –OH glucoside . Tương tự với ketose thì C 2 trở nen6n C*, nhóm –OH mới được tạo ra ở C 2 là –OH glucoside khi tạo thành hemiketal. Cách biểu diễn công thức vòng như trên dựa vào nguyên tắc của Haworth: C và cầu nối với oxy nằm trên một mặt phẳng, các nhóm thế ở công thức thẳng nằm ở bên phải thì ở công thức vòng nằm ở dưới mặt phẳng và ngược lại. Riêng các nhóm thế của C có nhóm OH dùng để tạo cầu nối oxy thì theo nguyên tắc ngược lại. Hiện tượng hổ biến của monosaccharide: Như ta thấy, không thể giải thích được tất cả các tính chất của monosaccharide nếu ta chỉ thừa nhận một dạng cấu tạo nào đó của monosaccharide. Nên người ta cho rằng các dạng cấu tạo đó có thể đã chuyển hóa lẫn nhau. 2.2. Tính chất của monosaccharide: 2.2.1. Tính chất vật lý của monosaccharide: Monosaccharide là những chất không màu, phần lớn có vị ngọt, hòa tan tốt trong nước, không tan trong dung môi hữu cơ. Trang 4 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Có hiện tượng solvat hóa làm dung dịch khó kết tinh do đó muốn sản phẩm tạo thành không bị kết tinh thì người ta dùng đường monosaccharide (hiện tượng Solvat hóa là hiện tượng hút nước liên tục → làm bóng sản phẩm → không kết tinh bề mặt dạng hạt). Hạn chế của đường monosaccharide là sử dụng nhiều thì bị chảy nước. Độ phân cực: Các monosaccharide có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực, dựa vào tính năng này, người ta đã xác định chính xác các loại đường bằng thiết bị phân cực kế. Ví dụ: glucose trong tự nhiên có độ quay cực [α] D là +52,5 0 (quay phải), còn fructose là -92,4 0 (quay trái). Ngoài ra sự sắp xếp của các nhóm –OH về bên trái hay bên phải của trục C cũng làm thay đổi tính hoạt quang, khi hòa tan các đường trong môi trường nước thì độ hoạt quang cũng bị thay đổi cho đến trạng thái cân bằng, ví dụ trong môi trường nước, D-glucose ở trạng thái cân bằng sẽ có độ hoạt quang không đổi là +52,7 0 . Hiện tượng này gọi là hiện tượng hỗ biến. Ở 25 0 C trong dung dịch có 1/3 α-D-glucose, 2/3 là β-D-glucose. Tính hòa tan của đường monosaccharide: Mỗi loại đường có 1 độ hòa tan khác nhau. Ví dụ ở 20 0 C 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. Dựa vào đặc điểm này người ta đã chế biến các sản phẩm có độ kết tinh theo ý muốn bằng cách phối trộn các loại đường lại với nhau. 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 nghịch đảo hoặc mật ong. Còn đối với những sản phẩm cần ở trạng thái vô định hình thì những chất có tính hút ẩm cao sẽ gây kết tinh cho sản phẩm, lúc này ta cần sử dụng loại đường nhu glucose để làm giảm khả năng kết tinh tại sản phẩm. 2.2.2. Tính chất hóa học của monosaccharide: Phản ứng với ion kim loại: khử ion kim loại từ hóa trị cao xuống hóa trị thấp Phản ứng oxi hóa: Khi oxi hóa nhẹ các monosaccharide bằng các dung dịch như Cl 2 , Br 2 hay I 2 trong môi trường kiềm hoặc dùng dung dịch kiềm của các ion kim loại, thì nhóm aldehyde ở C số 1 của monosaccharide sẽ bị oxi hóa thành cacboxyl. Trang 5 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trong trường hợp nhóm aldehyde được bảo vệ thì nhóm hydroxyl của cacbon số 6 trong phân tử đường sẽ bị oxi hóa thành nhóm cacboxyl. Khi oxi hóa ở mức độ mạnh hơn (ví dụ cho tác dụng với dung dịch HNO 3 ) thì cả nhóm aldehyde của C số 1 và nhóm hydroxyl của C số 6 đều bị oxi hóa thành nhóm cacboxyl. Tính chất này được sử dụng để xác định hàm lượng glucose bằng cách sử dụng thuốc thử Fehling qua việc xác định hàm lượng cặn Cu + tạo thành. Tham gia phản ứng khử: Dưới tác dụng của các chất khử nhóm aldehyde của các aldose hoặc nhóm – C=O của các ketose sẽ bị khử để tạo thành các rượu polyol tương ứng. Các D-glucose bị khử thành D-sorbitol, D-mannose bị khử thành D-manitol, còn D-fructose bị khử thanh D-sorbitol và D-manitol. Sorbitol là một sản phẩm màu trắng, không mùi, có vi ngọt dễ chịu,hòa tan tốt trong môi trường nước và rượu nhưng không hòa tan trong dung môi hữu cơ. Điều lí thú là rượu này không có tính khử, không thể lên men được và rất bền với tấn công của vi khuẩn. Sorbitol thể hiện một ưu điểm lớn là không làm tăng lượng glucozơ trong máu lên cao sau khi ăn. Chính vì vậy sorbitol được dùng trong sản xuất thức ăn kiêng cho người đái tháo đường. Sorbitol không phá hủy răng nên dùng sản xuất kẹo cao su và thuốc đánh răng. Ngoài ra sorbitol còn được đưa vào trong công thức của nhiều loại thức ăn, nước uống. Người ta còn dùng sorbitol để sản xuất vitamin C. Tham gia phản ứng tạo este: Nhóm –OH tại C số 1 và nhóm –OH của C số 6 thường tham gia phản ứng tạo este. Trong đó quan trọng nhất là phức este với các phosphat như: D-glyceraldehyde- Trang 6 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM 3-phosphat, D-glucose-1-phosphat, D-glusose-1,6-biphosphat. Một số loại phức este của phosphat với các monosaccharide. Phản ứng với methanol: - Tham gia phản ứng tạo liên kết glycosid Các nhóm -OH của monosaccharid dễ dàng tham gia phản ứng với rượu tạo thành ester tương ứng và được gọi là nhóm -OH glycosid và liên kết tạo thành được gọi là glycosid. Ví dụ: phản ứng tạo metyl glucosid: Tham gia phản ứng tạo liên kết glucoside: -OH glucoside được hình thành khi các mạch thẳng của monosaccharide hoặc oligosaccharide đóng vòng thì ở đó nhóm aldehyde và cetose phản ứng với OH trong mạch đóng vòng tạo thành dạng bán acetal. Người ta quan tâm đến –OH glucoside do –OH glucoside rất dễ tham gia phản ứng trong oligosaccharide và polysaccharide. Trong oligosaccharide và polysaccharide có rất nhiều nhóm OH do có sự co kéo giữa O và H nên H + rất dễ tách ra → dễ mở vòng → xuất hiện lại nhóm CHO hoặc C=O → thể hiện tính khử. Các monosaccharide chỉ thể hiện tính khử khi ở dạng mạch thẳng. Khi 2 aldose liên kết với nhau bằng liên kết 1-2, 1-4, 1-6 thì còn nhóm –OH glucoside nên còn tính khử. Khi 2 cetose liên kết với nhau bằng liên kết 1-2, 1-4, 1-6 thì còn nhóm –OH glucoside nên còn tính khử. Khi 1 aldose liên kết với 1 cetose bằng liên kết 1-2 thì không còn nhóm –OH glucoside nên không còn tính khử, khi liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 và 1-6 thì còn nhóm –OH glucoside. Trang 7 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trong thực tế phụ thuộc vào các chất liên kết, có thể có các kiểu glucoside như: O – glucoside, S - glucoside, N - glucoside, C – glucoside. Các chất này có hoạt tính sinh học khác nhau. R: phần glucide của phân tủ glucozit A: Aglucon Với alglucon là phần phi glucide được thế vào vị trí hydro của nhóm – OH glucoside. Ví dụ các gốc rượu, các gốc của các hợp chất thơm, các gốc strerid, các gốc alkaloid, . Các glucisode điển hình là glucoside của các phân tử glucose tạo thành các polysaccharide như glycogen, tinh bột và cellulose. Các glucoside dễ bị thủy phân, khi đó các liên kết glucoside bị đứt ra và các monosaccharide tương ứng hình thành. Các phản ứng thủy phân này được xúc tác chủ yếu bởi acid, chỉ trong một số trường hợp mới do kiềm xúc tác do đa số glucoside bền với kiềm. Tham gia phản ứng với acid: Khi đun sôi các pentose, hexose với các acid có nồng độ cao như HCl 12% hoặc H 2 SO 4 đậm đặc thì các phân tử nước sẽ bị mất đi và tạo thành các furfurol từ pentose hoặc oxymethylfurfurol từ hexose. Khi trùng ngưng các sản phẩm này với một số chất khác thì các phức màu hình thành. Các phức màu này được sử dụng để định tính và định lượng monosaccharide. Ví dụ khi cho furfurol tác dụng với alanin và HCl thì hợp chất màu đỏ sẽ hình thành. Ngoài ra, các sản phẩm này cũng hình thành trong quá trình chế biến thực phẩm, ví dụ khi nướng bánh các furfurol bay hơi tạo thành mùi đặc trưng cho bánh. Tham gia phản ứng với kiềm: Trang 8 R - CHO OH - 2Cu(OH) 2 R - COOH + 2 H 2 OCu 2 O ↓ + Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Tác động của các base lên monosaccharide phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ của các base. Dưới tác dụng của các dung dịch kiềm yếu như Ba(OH) 2 , Ca(OH) 2 , thì sự dồng phân hóa có thể xảy ra giữa glucoside, mannose, fructose. Hiện tượng này có thể xảy ra trong cơ thể. Dung dịch kiềm loãng các monosaccharide mạch thẳng sẽ nhanh chóng biến thành vòng. Trong môi trường kiềm loãng ở 37 0 C các nhóm – endol sẽ di chuyển vào giữa mạch. Trong môi trường co 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. Trong môi trường kiềm các monosaccharide là chất khử mạnh. Nó có khả năng khử dung dịch Fehling tạo thành Cu 2 O tạo kết tủa đỏ. Người ta ứng dụng tính chất này để định lượng đường khử theo phương pháp Bectrand. 2.2.3. Một số các monosaccharide quan trọng: a. Pentose: Pentose là các monosaccharide chứa 5 cacbon. 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 trong 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: Trang 9 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM 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 . Chính vì vậy, khi thủy phân các nguyên liệu trên 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 thẳng (D) và dạng mạch vòng pyranose (6 cạnh) D – Ribose: D – Ribose là loại monosaccharide thường gặp trong thành phần của nhiều chất quan trọng cơ thể sống như: acid ribonucleic, vitamin, coenzyme nicotinamide adenin dinucleic (NAD.H 2 ). Dẫn xuất của Ribose là D – Dezoxyribose là thành phần quan trọng của acid dezoxyribonucleic, tham gia trong cấu tạo của AND. 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. b. Hexose: Hexsose là các monosaccharide chứa 6 cacbon. Đây là loại monosaccharide phổ biến nhất trong tự nhiên, nó là thành phần cơ bản của nhiều polysaccharide. Các hexose thường tồn tại ở dạng vòng pyranose, dạng furanose ít gặp (trừ trường hợp của fructose). Các hexose điển hình: D – Glucose, D – Galactose, D – Fuctose, D – Mannose, D – Glucose: Trang 10 [...]... cho thực phẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả Khả năng tạo gel của nó còn được sử dụng ở những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha, hoặc trong sản phẩm cuối hoặc ở một giai đoạn tức thời trong quy trình sản xuất - Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm mà quy định không cho phép sử dụng những loại gum có giá thành rẻ hơn hay ở những loại thực phẩm. .. ta có được các sản phẩm có cấu trúc khác nhau Loại 7HOF sẽ cho sản phẩm có cấu trúc d ài, còn loại 7HXFMA sẽ cho sản phẩm có cấu trúc ngắn hơn và mềm hơn Nhìn chung, CMC là một hợp chất có vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm, việc phát triển và cải thiện tính chất của CMC góp phần quan trọng đối với công nghiệp sản xuất thực phẩm 4.4 Hemixelluloza Hemixelluloza là nhóm polysacarit có tính... pectin đã là thành phần trong khẩu phần ăn của con người Nhưng chỉ mới trong nửa thế kỉ trước ngành công nghiệp thực phẩm mới nhận biết được vai trò quan trọng của phụ gia pectin trong việc đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm - Trong công nghiệp pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật, thường là táo hay các quả có múi Phần lớn các quốc gia xem pectin là một loại phụ gia quý và vô hại,... dàng với thành phần hóa học thực phẩm như: đường, protein, tinh bột và hầu hết các polyme trung tính Ứng dụng CMC và các dẫn suất cellulose Cellulose và các dẫn suất từ cellulose được sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm hơn 10 năm nay Hiện tại việc sử dụng không ngừng phát triển không những trong việc cải thiện tính chất sản phẩm mà còn góp phần trong việc sáng tạo các sản phẩm mới Tính chất tan của... 1 trong những phụ gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận nhiều nhất, và điều này được chứng minh bởi hàm lượmg ADI cho phép là “không xác định” được ban hành bởi các tổ chức JECFA (Joint Food Experts Committee), SCF (Scientific Committee for Food) ở Liên minh châu Âu, và GRAS (Generally Regarded) Qui định sử dụng pectin trong thực phẩm: Chỉ số quốc tế Tên phụ gia và Tên thực phẩm có Giới hạn tối đa... trắng Mức độ thấp 22 22 Không cho Cho phép phép không quá 0,5 % với kích thước 99,5 % Với CMC dẫn suất 0,95 và nồng độ tối thiểu 2 % cho độ nhớt
