2. CHƯƠNG 3: CACBOHYDRAT
2.1 INTRODUCTION
Carbohydrates: abundant, widely available and
inexpensive; occur in plant, animal tissues,
microorganisms in many different forms and
levels. E.g. starch, cellulose, glucose, glycogen,
dextran…
Common component of food, both as natural
components and as added ingredients; they are
safe.
Amenable to chemical and biochemical
modification, which are employed commercially in
improving their properties and extending their
use.
3.
4. The term carbohydrate signifies
molecules containing C and
H2OCx(H2O)y
This simple emperical formula: not
true for all.
Biological Functions:
Source of energy that sustains life
Structural role, e.g. cellulose, glycolipid, glycoprotein
Protection, mucopolysaccarides
recognition between cell types or recognition of
cellular structures by other molecules.
CHƯƠNG 3: CACBOHYDRAT
5. Technological Functions in Food Processing:
Basic Ingredient in many food industries, particularly in
fermatation
Form texture of products
Provide sensory attributes to products
Classification:
Carbohydrate
Monosaccharide Oligosaccharide Polysaccharide
6. 3.1 MONOSACCHARIDES
Can not be broken
by hydrolysis
Classification:
No.Carbon At. Aldose Ketose
3 Triose Triulose
4 Tetrose Tetrulose
5 Pentose Pentulose
6 Hexose Hexulose
7 Heptose Heptulose
8 Octose Octulose
9 Nonose Nonulose
11. Chemical Properties
- Oxidation to Aldonic Acids (Alnodolactones)
- Oxidation to Alduronic Acids
- Oxidation to saccharic acids
- Redution of Carbonyl Groups
- Reaction with phenyl alanin to form osazon
- Esterification with organic and inorganic
acid
- Etherifiation
- Glycoside Formation
- Nonenzymic browning
15. 2.2.2 Oligosacarides
Contains 2 to 10 monosaccharides joined
by glycosidic bonds.
Depending on number of sugar units, they
are named after di-, tri-,tetrasaccharide...
Oligosaccharides have some properties of
monosacharides as well as polysaccharides
like good solubility in water, crystalizable,
hydrolyzable in the presence of aqueous
acid and heat.
Only few oligosaccharide occur in nature.
Most are produced by hydrolysis of
polysaccharides
17. 2.2.2.1 Common oligosaccharides
- Saccharose (sucrose):
Abundant in nature, commercially produced from sugar cane
and sugar beets.
Has important role in human nutrition, key ingredient of some
food industry (fermentation, bakery...)
Composed of an alpha-D-glucopyranose and beta-D-
Fructopyranose linked head to head (reducing end to reducing
end)nonreducing sugar.
Soluble in water, insoluble in organic solvents.
Because of the unique carbonyl-to-carbonyl linkage, sucrose is
highly labile in acid medium, and acid hydrolysis is more rapid
than with other oligosaccharides
Invertase also hydolyze saccharose like acid aqueous to form
mixture of glucose and fructose, called invert sugar
Reacts with Ca(OH)2 to form insoluble compound
C12H22O11.3CaO.3H2Orecover sugar from molasses
18. - Maltose:
Maltose cấu tạo từ 2 phân tử glucose, kết
hợp với nhau nhờ nhóm –OH glucozit của
phân tử này với nhóm –OH rượu ở nguyên tử
carbon thứ 4 của phân tử glucose kia. Vì vậy,
nó thuộc loại đường khử
Khi thủy phân bằng enzyme amylase hoặc
kiềm, thu được 2 phân tử glucose. Maltose
ít gặp ở trạng thái tự do, thường thu nhận
bằng cách thuỷ phân tinh bột. Maltose còn
có tên gọi là đường nha.
19. - Lactose:
Cấu tạo từ 1 phân tử galactose và 1 phân tử glucose,
kết hợp với nhau nhờ nhóm –OH glycozit của
galactose và –OH rượu ở carbon thứ 4 của
glucose nên nó có tính khử.
Lactose có trong sữa người và động vật nên còn gọi
là đường sữa.
- Cellobiose
Hình thành từ 2 phân tử glucose (α và β) liên kết với
nhau nhờ nhóm –OH glucozit của glucose này với –
OH rượu ở carbon thứ 4 của glucose kia nên nó thuộc
loại đường khử.
Cellobiose bị thủy phân bởi enzyme cellulase.
21. 2.2.3 Polysacarit
được cấu tạo bởi nhiều monosacarit liên kết
với nhau nhờ các kiểu liên kết α– hoặc β–
glycozit.
Trong thành phần của một polysacarit có thể
chỉ có một loại monosacarit hoặc có thể có
nhiều loại monosacarit khác nhau cấu tạo
nên =>đồng thể hoặc dị thể
Cách gọi tên các polysacarit đồng thể: tên
monosacarit +đuôi -an. Ví dụ glucose =>
glucan, mannose => mannan, ...
Theo nguồn gốc, polysacarit chia ra thành
polysacarit thực vật, polysacarit động vật,
polysacarit vi sinh vật.
24. 2.2.3.1- Tinh bột
Là nguồn gluxit quan trọng trong khẩu phần thức ăn
của người và động vật.
Tinh bột có nguồn gốc thực vật
Phản ứng đặc trưng để nhận biết tinh bột là tác dụng
với iod, cho màu xanh tím đặc trưng.
Tinh bột do hai hợp phần cấu tạo nên là
amylose và amylopectin.
Tỷ lệ amylose và amylopectin trong tinh bột thay đổi
tùy theo loại tinh bột, nhưng thường nằm trong
khoảng 10-30% amylose và 70-90% amylopectin.
Amylose và amylopectin khác nhau về cấu tạo và tính
chất
25. - Amylose:
Tan trong nước ấm
Có cấu tạo mạch chuỗi thẳng do các đơn vị
α, D- glucose liên kết với nhau bằng liên kết
α(1,4)-glycozit.
Mạch amylose có thể cuộn xoắn.
Amylose cho màu xanh với iod và có độ
nhớt thấp khi hồ hóa.
Khối lượng phân tử phụ thuộc vào nguồn gốc
của loại tinh bột.
26. - Amylopectin:
Không tan trong nước ấm
Có độ nhớt cao khi hồ hóa.
Cho màu tím với iod.
Amylopectin có cấu tạo mạch phân nhánh, do các ñơn vị α,
D-glucose liên kết với nhau bằng liên kết α(1,4)-
glycozit và α(1,6)-glycozit.
Mạch nhánh có độ dài thường ngắn hơn mạch chính
Tinh bột bị thủy phân tạo thành các sản phẩm trung gian gọi
là dextrin,
các dextrin có trọng lượng phân tử khác nhau cho màu khác
nhau với iod.
Khi thủy phân tinh bột, tùy theo tác nhân thủy phân mà sản
phẩm cuối cùng có thể là glucose, mantose hay hỗn hợp
glucose, mantose, dextrin.
28. 2.2.3.2- Cellulose
Là polysacarit chủ yếu của màng tế bào
thực vật.
Cellulose được cấu tạo từ các phân tử β, -D
glucose, các phân tử này liên kết với nhau
bằng liên kết β(1,4) glycozit.
Cellulose không hòa tan trong nước.
Khi thủy phân cellulose bằng axit mạnh, sản
phẩm cuối cùng thu được là glucose. Nếu
thủy phân trong điều kiện nhẹ nhàng sẽ
nhận ñược disacarit là cellobiose.
29. Phân tử cellulose có dạng hình sợi, liên kết với nhau
nhờ liên kết hydro và tạo thành từng nhóm, gọi là
mixel.
Các dẫn xuất từ cellulose được sử dụng trong
nhiều nghành công nghiệp như:
- Nitrocellulose: dùng làm chất nổ, sợi nhân tạo
- Axetylcellulose: dùng làm sợi nhân tạo
- Carboxymetylcellulose, dietyllaminoetyl-cellulose:
dùng trong sắc ký trao đổi ion
- Một số dẫn xuất tan trong nước của cellulose như
Natri Carboxymetyl- cellulose (NaCMC),
Hydroxyetylcellulose (HEC), Metylcellulose (MC)...
cũng được sử dụng nhiều trong công nghiệp.
30. - NaCMC là keo ưa nước, sử dụng trong sản xuất chất
tẩy rửa tổng hợp, để hồ vải, sử dụng như chất ổn định
nhũ tương.
- HEC sử dụng như một chất làm đặc trong sơn latex, thêm vào
của ximăng Pooclant để ngăn chặn sự mất nước.
- MC sử dụng trong sản xuất gốm tạo độ kết dính, sử dụng như
một loại keo bảo vệ và chất ổn định trong các sơn lót nhiều
màu. MC không độc nên cũng ñược dùng nhiều trong công
nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm.
Cellulose không có vai trò dinh dưỡng trong cơ thể con
người. Nhưng trong khẩu phần thức ăn luôn luôn có thành
phần cellulose. Cellulose ăn vào giúp cơ thể dễ tiêu hóa
thức ăn, do làm nhu động ruột tốt. Ngoài ra, cellulose còn
giúp ruột già đào thải những chất bã, chống lại sự táo bón.
31. 2.2.3.3- Hemicellulose và lignin
Hemicellulose: tập hợp nhiều loại polysacarit
có kích thước phân tử nhỏ. Các thành phần
chủ yếu trong dịch chiết hemicellulose là
xylan, pentosan, mannan, galactan.
Lignin không phải là polysacarit mà là
polymer thơm đi cùng với polysacarit trong
tế bào thực vật.
Lignin không bị phân huỷ bỡi axit, tan tốt
trong kiềm nóng, bisulfit, ngưng tụ với
phenol.
Lignin không tan trong nước, trong các dung
môi hữu cơ thông thường và ngay cả trong
axit sulfurit đặc.
