Chương 2, gluxit trong hóa sinh

BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 38

CHƯƠNG II – HÓA SINH GLUXIT
Gluxit (tiếng Pháp: glucide) là một nhóm các hợp chất hữu cơ, có phổ biến trong cơ
thể động vật, thực vật và vi sinh vật, được tạo thành từ 3 nguyên tố: C, H, O, ngoài ra
trong thành phần gluxit phức tạp còn có các nguyên tố khác như N, S, Do tỉ lệ ở các
nguyên tố H và O ở đa số gluxit giống nước, nên trước đây gluxit được gọi là
carbohydrate. Sau đó người ta phát hiện thấy một số gluxit không giống nước như
deoxyribose (C
5
H
10
O
4
), một số không có bản chất gluxit có cấu tạo giống nước (ví dụ:
axit lactic 3(CH
2
O), vì vậy tên gọi carbohydrate chỉ có ý nghĩa lịch sử.

Gluxit là những hợp chất hữu cơ được tổng hợp nhờ quá trình quang hợp của cây
xanh. Hàm lượng gluxit chiếm khoảng 2% trọng lượng khô trong cơ thể động vật. Ở thực
vật, hàm lượng gluxit lên đến 80÷90% trọng lượng khô.
Gluxit có nhiều vai trò quan trọng trong thế giới sống. Có thể cụ thể hóa vai trò của
carbohydrate như sau:
+ Là kho dự trữ năng lượng, “nhiên liệu” và các chất trao đổi trung gian.
Ví dụ: Glycogen ở động vật, tinh bột ở thực vật và các polysaccarite dự trữ dễ dàng
chuyển hóa → glucoza “nhiên liệu” đầu tiên tạo ra năng lượng dưới dạng ATP. Nhiều
CoE như FAD, NAD
+

, Coenzyme A được tạo thành từ ATP.
+ Gluxit là yếu tố cấu trúc của thành tế bào (xeluloza), hình thành bộ khung bảo vệ
nhóm động vật chân khớp (chitin)…
+ Gluxit là thành phần cấu tạo của nhiều hợp phần quan trọng trong tế bào như
glucoprotein, glucolipit…
+ Các đường riboza, dezoxyliboza là thành phần cấu tạo nên AND, ARN. Đó là các
chất có vai trò lưu giữ thông tin di truyền và biểu hiện gen
Dựa vào thành phần cấu tạo và tính chất của gluxit, người ta chia nó thành các nhóm
như sau:
Monosacarit (Monosaccharide): đường đơn, là đơn vị cấu tạo, không bị thủy phân.
Oligosacarit (Oligosaccharide): gồm từ 2÷10 phân tử monosacarit liên kết với nhau
bằng liên kết glycozit (< 10 phân tử đường đơn)
Polysacarit (Polysaccharide): gồm nhiều đơn vị đường đơn monosacarit liên kết với
nhau bằng liên kết glycozit, người ta chia polysacarit làm hai nhóm:
+ Polysacarit đồng thể: được cấu tạo từ cùng một loại monosacarit;
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 39

+ Polysacarit dị thể: được cấu tạo từ nhiều loại monosacarit khác nhau, hoặc có thể
có thêm các thành phần khác như: axit sulphuric, axit axetic.
2.1 MONOSACARIT
2.1.1 Cấu tạo và danh pháp: Monosacarit là dẫn xuất aldehyt hoặc xeton của rượu
đa chức, có trọng lượng phân tử nhỏ. Có thể coi như những hydrat carbon với công thức
phân tử chung là (CH
2
O)n - trong đó, n nằm trong khoảng 3÷9.
Tùy thuộc vào số lượng nguyên tử carbon có trong mạch của monosacarit mà chúng
có tên tương ứng: triose (3C), tetrose (4C), pentose (5C), hexose (6C), Nếu nó nằm
dưới dạng aldehyt thì sẽ có thêm tiếp đầu ngữ là aldo-, còn nằm ở dưới dạng xeton thì có

thêm tiếp đầu ngữ xeto
Ví dụ: Aldo-hexose hay xeto-hextose
Cũng như aminoacid, trong phân tử monose, trừ dioxyacetone, có chứa một hay
nhiều nguyên tử carbon bất đối, nên chúng có thể tồn tại ở các dạng đồng phân quang
học D- hoặc L- với hoạt tính quang học đặc trưng. Số lượng đồng phân quang học
của mỗi loại monose được xác định bằng công thức X = 2n, trong đó n là số nguyên tử
carbon bất đối.
Chất chuẩn thường dùng để xác định dạng D và L của monosacarit là D-
glyceraldehyt. Đối với những monosacarit có số nguyên tử carbon lớn hơn 3 là do sự kéo
dài mạch carbon về phía nhóm aldehyt.
D- và L- glyceraldehyde có cấu tạo như mô tả trong hình dưới.

2.1.2 Công thức cấu tạo
Ngoài dạng mạch thẳng như đã trình bày ở trên, các monosacarit còn có cấu tạo
vòng. Sự tạo vòng xảy ra do tác dụng của nhóm carbonyl với 1 trong các nhóm -OH rượu
trong cùng 1 phân tử monosacarit tạo nên dạng hemiacetal vòng.
Điều này giải thích như sau: Đối với những monosacarit có 5C trở lên thì cấu tạo
mạch thẳng không giải thích được một số hiện tượng chuyển quay, chức khử aldehit
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 40

không nhuộm đỏ thuốc thử schiff và số đồng phân quang học thực tế cao hơn số đồng
phân quang học tính theo công thức 2
n
. Hơn nữa hai dạng phổ biến của glucoza và
fructoza trong dung dịch không phải ở dạng mạch hở mà là dạng mạch vòng. Quá trình
vòng hóa là do phản ứng giữa aldehit với 1 nhóm -OH  hemiacetal. Vấn đề này được
nhà bác học Nga Koli (1870) đưa ra và được nhà bác học Đức Tollens (1883) xác nhận
và phát triển đầy đủ hơn.

Dạng   Dạng thẳng  Dạng 
Như vậy, từ một công thức cấu tạo hở của D-glucose có thể tạo nên dạng vòng như:

Nhóm -OH gắn vào C
1
của dạng aldo hoặc C
2
ở dạng xeto trong công thức vòng gọi
là -OH glucosit. Theo Haworth thì dạng vòng của monosacarit có thể có 5 hoặc 6 cạnh.
Dạng 5 cạnh được gọi là dạng furanose, kém bền hơn dạng 6 cạnh gọi là dạng pyranose.
Khi hình thành dạng vòng thì nguyên tử carbon thứ nhất của dạng aldo và thứ hai của
dạng xeto trở thành carbon bất đối, nó có dạng đồng phân mới là α và β.
Theo công thức Tollens thì dạng α có -OH hemiacetal ở cùng bên với cầu oxy, còn
dạng β có -OH hemiacetal ở khác bên với cầu oxy.
Theo công thức Haworth thì dạng α có -OH hemiacetal nằm ở dưới mặt phẳng vòng,
còn dạng β có -OH hemiacetal nằm ở trên mặt phẳng vòng.
Tuy nhiên cách diễn đạt này có thể gây ấn tượng sai lầm rằng vòng pyran hay vòng
furan có cấu trúc phẳng. Trên thực tế các cấu trúc vòng pyranose có thể có cấu trúc
dạng ghế hay dạng thuyền, trong đó dạng ghế bền vững hơn. Người ta cho rằng các loại
đường hexose trong tự nhiên tồn tại ở dạng này.



Piranose dạng ghế
Piranose dạng thuyền
α-D-Glucopiranose
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 41

Các nhóm chức gắn với vòng pyran ở dạng thuyền hay dạng ghế được chia làm hai
nhóm: nhóm trục (a) và nhóm xích đạo (e), trong đó các nhóm –OH xích đạo dễ tham
gia các phản ứng este hóa hơn các nhóm –OH trục.
Trong dung dịch, monosacarit tồn tại ở các dạng cấu tạo khác nhau và luôn luôn có
một cân bằng động giữa chúng.
Ví dụ: Khi pha α-D-glucose vào dung dịch, lúc đầu, dung dịch có góc quay đặc hiệu
của dạng α là +112°2. Sau đó, dạng  giảm dần, dạng β tăng lên, nên góc quay giảm dần
cho đến cân bằng động được thiết lập, góc quay của dung dịch ổn định ở +52°7. Ngược
lại, khi pha β-D-glucose vào dung dịch thì hiện tượng chuyển quang bắt đầu từ +18°7 tới
góc quay ổn định là +52°7. Trong dung dịch cấu tạo dạng mạch thẳng ít hơn so với dạng
vòng.
2.1.3 Tính chất vật lý:
Monosacarit là những chất không màu, không mùi, không bay hơi. Do sự có mặt của
nhiều nhóm -OH trong phân tử nên nhìn chung, monosacarit là những chất dễ hòa tan
trong nước và không tan trong các dung môi hữu cơ; khi cô đặc sẽ cho các tinh thể, có vị
ngọt.
Trừ dihidroxyaxeton còn tất cả đều có nguyên tử C bất đối, do đó có tính hoạt quang.
2.1.4 Tính chất hóa học
Sự có mặt của nhóm carbonyl và nhóm hydroxyl trong phân tử monosacarit làm cho
nó có những tính chất hóa học đặc trưng của các nhóm chức đó. Mặc dù dạng hở chỉ
chiếm một tỷ lệ nhỏ trong dung dịch, song cũng đủ để thể hiện nhiều tính chất của nhóm
carbonyl.
a) Tác dụng của các chất oxyhóa
Ghi nhớ: Monosacarit là chất khử, dễ bị oxy hóa  axit tương ứng, đồng thời khử
kim loại thành dạng có hóa trị thấp hơn như Cu
2+
 Cu
+
, Ag
+

 Ag
0

- Khi oxy hóa mạnh HNO
3
 diaxit gọi là aldaric hay axit xacarit.
- Khi oxy hóa mà chức aldehyt được bảo vệ  axit uronic. Ví dụ: khi oxy hóa
glucoza  axit glucouronic, nó có vai trò quan trọng trong cơ thể liên kết với chất độc để
khử độc.
Tùy thuộc vào điều kiện oxy hóa các monosacarit mà người ta thu được những sản
phẩm khác nhau, ví dụ: oxy hóa nhẹ bằng nước brom, clo, iod, trong môi trường kiềm
thì sẽ thu được các axit tương ứng. Riêng với các monosacarit nằm dưới dạng xetose thì
phản ứng này không xảy ra.
Axít gluconic có mặt tự nhiên trong các loại quả, mật ong, trà kombucha (nấm hồng
trà) và rượu vang. Trong vai trò của một phụ gia thực phẩm(E574), nó là chất điều chỉnh
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 42

độ chua. Nó cũng được sử dụng trong tẩy sản phẩm do nó hòa tan các khoáng chất, đặc
biệt là trong dung dịch có tính kiềm. Anion gluconat tạo phức
chất chelat với Ca
2+
, Fe
2+
, Al
3+
và các ion kim loại nặng khác. Canxi gluconat được sử
dụng trong điều trị bỏng gây ra bởi axít flohiđric.

Khi oxy hóa bằng các chất oxy hóa mạnh hơn, ví dụ như HNO
3
thì cả chức rượu bậc
một và chức aldehyd đều chuyển thành chức axit:

Khi oxy hóa các aldose bằng dung dịch nước brom, nếu đã bảo vệ chức aldehyd bằng
cách metyl hóa hoặc axetyl hóa chức đó thì quá trình oxyhóa chỉ xảy ra ở nhóm rượu bậc
nhất và sản phẩm thu được chứa một nhóm axit gọi là axit uronic.

Khi cho monosacarit tác dụng với muối kim loại nặng (Cu , Hg , ) trong môi trường
kiềm nóng, monosacarit sẽ khử các kim loại này. Đặc biệt với thuốc thử Fehling,
monosacarit sẽ khử Cu
++
thành Cu
+
dưới dạng oxyt đồng I (Cu
2
O) kết tủa màu đỏ gạch.
Còn monosacarit bị oxyhóa thành axit. Các phản ứng này thường được dùng để định tính
và định lượng đường.
b) Tác dụng của các chất khử
Monosacarit là chất oxy hóa dễ bị khử  polyalcol tương ứng
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 43

+Khi khử aldoza  1 polyalcol tương ứng
+Khi khử 1 xetoza  2 polyalcol tương ứng
Dưới tác dụng của các chất khử monosacarit chuyển thành các polyalcol:

c) Tác dụng với phenylhydrazin - phản ứng tạo ozazon
Trong những điều kiện xác định, một phân tử monosacarit + 3 phân tử
phenylhydrazin - phản ứng tạo ozazon dạng tinh thể. Các ozazon khác nhau về hình dạng
tinh thể, nhiệt độ nóng chảy. Phản ứng này dùng để phân biệt các monosacarit khác nhau.
Các monosacarit có thể tác dụng với các amin. Ví dụ điển hình nhất về kiểu phản ứng
này là tác dụng với phenylhydrazin dư:


Giai đoạn hai tương ứng với sự oxyhóa ở nguyên tử carbon thứ hai tạo nên nhóm
carbonyl:

Giai đoạn ba, một phân tử phenylhydrazin thứ ba sẽ tham gia phản ứng với nhóm
carbonyl.
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 44

Các ozazon thường là các chất tinh thể, vì vậy, có thể dựa vào dạng tinh thể tạo thành
để nhận ra loại monosacarit tương ứng.

d) Sự tạo thành các liên kết glycozit
Tương ứng với các dạng vòng , β của monosacarit có thể thu được các dạng liên kết
, β glycozit. Sự tạo thành các liên kết glycozit có thể xảy ra giữa các monosacarit với
nhau để tạo thành oligosacarit và polysacarit. Liên kết glycozit cũng có thể xảy ra giữa
một monosacarit với một gốc hữu cơ khác không phải là gluxit và hợp chất tạo thành
thường cho mùi:

Phản ứng tạo este

Monosacarit có thể tạo este khi tác dụng với các axit vô cơ và hữu cơ như:

CH
3
COOH, H
2
SO
4
, H
3
PO
4
, Quan trọng nhất là các este-phosphat như glucose-6-
phosphat, fructose-5-phosphat, fructose-1,6-diphosphat, ribose-5-phosphat, là những
hợp chất rất quan trọng trong các quá trình chuyển hóa trong cơ thể sống.
2.1.5 Một số dạng monosacarit thường gặp
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 45

a) Các pentose (5C): Pentose là những monosacarit chứa 5 carbon, thường gặp trong
thành phần của nhiều tổ chức động vật và thực vật, chúng cũng tồn tại một phần ở trạng
thái tự do, là sản phẩm trung gian của quá trình quang hợp.
Các pentose thường gặp là: Arabinose, Xylose, Ribose, Deoxyribose, Xilulose,
Ribulose.

Arabinose: Có vị ngọt, dễ tan trong nước, mạch vòng dạng piranose, ít tan trong
rượu. Thường gặp trong thành phần của nhựa cây, trong hemicellulose, trong các
pentozan, không bị lên men bởi nấm men.
Xylose: Tồn tại chủ yếu dưới dạng polysacarit, gọi là xilan và các pentozan, bị lên
men bởi các nấm men. Mạch vòng nằm dưới dạng piranose, cơ thể người và động vật
không hấp thụ được.

Ribose: Có mặt trong thành phần của axit nucleic (ARN), trong các coenzyme NAD,
trong phân tử ATP, GTP và trong một số vitamin. Mạch vòng tồn tại ở dạng furanose.
Deoxyribose: Có mặt trong thành phần của axit nucleic (ADN). Mạch vòng nằm
dưới dạng furanose.
Xylulose và ribulose: Hay gặp trong thành phần của thực vật, động vật và vi sinh
vật. Các dẫn xuất phosphat của chúng nằm trong chu trình pentosophosphat và chu trình
quang hợp.
b) Các hexose:
Hexose là những monosacarit có chứa 6 carbon. Các hexose thường gặp là: Glucose,
Galactose, Mannose, Fructose.
Glucose: Còn có tên là đường nho hay dexrose, có nhiều trong nho, là cấu tử của
nhiều gluxit quan trọng ở người và động vật.

BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 46

Glucose là cơ chất chuyển hóa chủ yếu của gluxit. Mạch vòng tồn tại ở dạng
piranose. Glucose là thành phần cấu tạo của tinh bột, xenlulose,
Mannose: Có mặt trong thành phần của nhiều polysacarit khác nhau như: các chất
nhầy, hemixenlulose, là thành phần cấu tạo của mannan - một polysacarit trong thành
phần cấu tạo của màng tế bào nấm men, vi khuẩn.
Galactose: Là thành phần cấu tạo của đường lactose, của các polysacarit như
galactan ở thực vật. Dẫn xuất axit galactouronic là thành phần cấu tạo của pectin.
Fructose: Là đường có độ ngọt cao, nó làm quay mặt phẳng của ánh sáng phân cực
sang trái nên còn có tên gọi là levulose. Fructose có nhiều trong thành phần của mật ong,
mật hoa, trong quả, nên còn có tên là đường quả. Mạch vòng tồn tại dưới dạng
furanose.
2.2 OLIGOSACARIT
Là hợp chất trung gian nằm giữa monosacarit và polysacarit, có từ 2÷10 gốc

monosacarit liên kết với nhau bằng liên kết glycozit. Tùy theo số gốc monosacarit só
trong thành phần phân tử mà người ta có tên gọi tương ứng: di-, tri-, tetra-sacarit.
Oligosacarit có một số tính chất của monosacarit, đồng thời, nó cũng có một số tính
chất của polysacarit như: Dễ hòa tan trong nước và dễ kết tinh, thủy phân thì sẽ làm đứt
liên kết glycozit và giải phóng ra các monosacarit.
Trong nhóm oligosacarit này, chúng ta sẽ đề cập chủ yếu đến một số disacarit quan
trọng và thường gặp.
2.2.1 Disacarit:
Công thức chung là C
12
H
22
O
11
Disacarit là do 2 monosacarit kết hợp với nhau, tùy theo kiểu kết hợp mà người ta
chia làm 2 nhóm: disacarit khử và disacarit không khử.
Disacarit khử tiêu biểu như mantose, lactose, trong thành phần phân tử của chúng
còn chứa nhóm -OH glucozit.
Disacarit không khử tiêu biểu như sacarose, trong thành phần phân tử của chúng
không chứa nhóm -OH glucozit.
a) Sacarose: Cấu tạo từ glucose và fructose, liên kết với nhau bằng liên kết -(1,2) 
- glycozit. Hai monosacarit này liên kết với nhau nhờ 2 nhóm -OH glucozit nên đường
này thuộc loại đường không khử vì không có nhóm -OH tự do.
Nhóm -OH glucozit ở C
1
của glucose liên kết với nhóm -OH glucozit ở C
2
của
fructose. Khi thủy phân sacarose sẽ thu được hỗn hợp gồm glucose và fructose gọi là
đường nghịch đảo vì glucose có góc quay (+) còn sacarose có góc quay (-).

Sacarose - còn gọi là đường mía hay đường củ cải, rất phổ biến trong thiên nhiên, có
ý nghĩa quan trọng trong đáp ứng dinh dưỡng của người.
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 47


Sacarose dễ hòa tan trong nước, không tan trong dung môi hữu cơ và khi tác dụng
với kim loại kiềm thổ thì sẽ tạo thành sacarat hòa tan, đặc biệt là sacarat tricanci
C
12
H
22
O
11
. 3CaO. 3H
2
O.
Sacarose bị thủy phân bởi enzyme invectase, dễ dàng bị lên men bởi nấm men.
b) 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, khả năng khử yếu hơn glucose 2 lần. Khi thủy phân bằng
enzyme amylase hoặc kiềm, thu được 2 phân tử glucose. Mantose ít gặp ở trạng thái tự
do, thường thu nhận bằng cách thuỷ phân tinh bột. Maltose còn có tên gọi là đường nha.
c) Lactose :

Cấu tạo từ 1 phân tử galactose và 1 phân tử glucose, kết hợp với nhau nhờ nhóm -OH
glucozit 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.
d) Cellobiose: Cellobiose có nhiều trong vách tế
bào thực vật (cellulose): Cellobiose bị thủy phân bởi
enzyme cellulase.


BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 48

2.2.2 Trisacarit (rafinose):

Trisacarit (rafinose) có trong thành phần của hạt bông, củ cải đường. Rafinose tinh
thể không có vị ngọt, hòa tan trong nước. Thủy phân nhẹ bằng axit trong thời gian ngắn ở
nhiệt độ không cao, hoặc thủy phân bằng enzyme invectase sẽ giải phóng fructofuranose.
Rafinose không có tính khử. Sự phân giải rafinose nhờ enzyme ở các vị trí khác nhau
như sau:

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. Nếu cùng loại, người ta gọi
là monosacarit đồng thể, nếu nhiều loại thì gọi là monosacarit dị thể.
Để gọi tên các polysacarit đồng thể, người ta dựa vào thành phần các monosacarit có
mặt trong phân tử mà thay thế đuôi -ose thành -an. Ví dụ một polysacarit được cấu tạo
nên từ một loại đường là glucose được gọi là glucan, từ mannose gọi là mannan,
Tùy theo nguồn gốc của polysacarit mà người ta chia ra thành các nhóm: polysacarit
thực vật, polysacarit động vật, polysacarit vi sinh vật. Dưới đây chúng ta sẽ xét một số
polysacarit thường gặp và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, đặc biệt trong lĩnh vực
sản xuất và chế biến thực phẩm.

2.3.1 Tinh bột
Là nguồn gluxit quan trọng trong khẩu phần thức ăn của người và động vật. Tinh bột
là một polysacarit có nguồn gốc thực vật, là chất dự trữ của thực vật, có nhiều trong các
loại củ như khoai lang, khoai tây, sắn, , trong các loại hạt ngũ cốc như lúa, lúa mì, bắp,
, được tích tụ trong tế bào dưới dạng hạt, có hình dạng, kích thước cấu tạo khác nhau
tùy nguồn gốc.
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
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 49

khoảng 10÷30 % amylose và 70÷90% amylopectin. Amylose và amylopectin khác nhau
về cấu tạo và tính chất:
a) 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. Ví dụ amylose của ngô, gạo nằm trong khoảng
100000÷200000 kdal, trong khi đó amylose khoai tây có trọng lượng trung bình là
400000 kdal. Trong hạt tinh bột, trong dung dịch, amylose thường có cấu hình mạch giãn
ở trạng thái tinh thể amylose có cấu hình xoắn ốc, mỗi vòng xoắn gồm 6 đơn vị glucose,
đường kính của xoắn ốc là 12,97A°, chiều cao của vòng xoắn là 7,91A°, các nhóm - OH
nằm ở phía ngoài còn các nhóm -C-H nằm ở bên trong.


b) 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 đơn 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, độ dài của mạch nhánh khoảng 20÷25 đơn vị glucose.

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 nhận được là glucose, mantose
hay hỗn hợp glucose, mantose, dextrin.
Tinh bột được sử dụng rộng rãi trong kỹ nghệ thực phẩm như sản xuất chất "gôm"
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 50

trong mứt kẹo, chế biến các gel thực phẩm. Tinh bột giàu amylose có thể dùng để chế
tạo các màng bao ăn được để bọc kẹo, bọc thuốc viên. Ngoài ra, tinh bột và dẫn xuất của
nó cũng được ứng dụng trong nhiều nghành công nghiệp như dệt, giấy, sơn, kỹ thuật
điện di, sắc ký,
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 được disacarit là cellobiose.


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 no, 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. NaCMC là một keo ưa nước, được sử dụng trong sản xuất chất
tẩy rửa tổng hợp, để hồ vải, NaCMC được sử dụng như chất ổn định nhũ tương. HEC
được sử dụng như một chất làm đặc trong sơn latex, nó cũng được thêm vào thành phần
của ximăng Pooclant để ngăn chặn sự mất nước. MC được sử dụng trong sản xuất gốm
để tạo độ kết dính, nó cũng được sử dụng như một loại keo bảo vệ và chất ổn định trong
các sơn lót nhiều màu. MC không độc nên cũng được dùng nhiều trong công nghiệp dược
phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm. Cellulose không có vai trò dinh dưỡng trong cơ thể con
người, vì dịch tiêu hóa của người không có enzyme để cắt đứt các liên kết β(1,4) glycozit.
Nhưng trong khẩu phần thức ăn của người luôn luôn có thành phần cellulose. Cellulose
ăn vào hàng ngày từ hoa quả, rau, giúp cơ thể dễ tiêu hóa thức ăn, do nó làm cho nhu
động ruột tốt, dễ dàng. Ngoài ra, cellulose còn giúp ruột già đào thải những chất bã,
chống lại sự táo bón.
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 51

2.3.3 Hemicellulose và lignin
Hemicellulose là tập hợp bao gồm nhiều loại polysacarit khác nhau có kích thước
phân tử nhỏ. Các thành phần chủ yếu trong dịch chiết hemicellulose là xylan, pentosan,
mannan, galactan. Không có một hemicellulose nào được mô tả một cách rõ ràng.
Lignin không phải là polysacarit mà là polymer thơm đi cùng với polysacarit trong tế
bào thực vật. Lignin không bị phân huỷ bởi 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.
2.3.4 Pectin
Pectin là polysacarit của thực vật, tồn tại dưới 2 dạng: Protopectin không tan (tồn tại
chủ yếu dưới dạng liên kết ở thành tế bào) và dạng pectin hòa tan (tồn tại chủ yếu ở dịch
tế bào).
Dưới tác dụng của axit, của enzyme protopectinase hoặc khi đun sôi, protopectin

chuyển sang dạng pectin hòa tan.
Đặc tính quan trọng của pectin là khi có mặt axit và đường, nó có khả năng tạo thành
chất keo (gel), vì vậy, nó được ứng dụng trong kỹ nghệ sản xuất mứt kẹo.
Pectin hòa tan là polysacarit, cấu tạo từ các gốc axit galacturonic, trong đó, một số
gốc axit có chứa nhóm thế metoxy (-OCH
3
). Tỷ lệ metyl hóa được biểu hiện bằng chỉ số
metoxy.
Tên gọi pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalaturonic metyl hóa 100%. Tên gọi axit
pectinic để chỉ chất được metyl hóa thấp hơn 100%. Còn axit pectic để chỉ axit
polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm metoxy. Nhưng trong thực tiễn thì tên
pectin dùng để chỉ cả axit pectinic và pectin.
Dưới tác dụng của kiềm loãng và enzyme pectase, thì nhóm –OCH
3
sẽ giải phóng và
tạo thành CH
3
OH và axit pectic, axit này tạo với canxi thành pectat canxi và kết tủa, do
đó, được dùng để định lượng pectin.
Dưới dạng axit pectic tự do (axit polygalacturonic), nó mất khả năng tạo gel khi có
đường, vì vậy, để duy trì khả năng tạo gel của pectin hòa tan cần tránh sử dụng môi
trường kiềm hoặc tác dụng của enzyme pectase.
Khả năng tạo gel của pectin phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: chiều dài của mạch phân
tử và mức độ metyl hóa. Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel. Để có thể tạo
gel, phân tử phải có chiều dài nhất định, nếu chiều dài phân tử quá thấp thì không thể tạo
được gel.
Pectin có chỉ số metyl hóa cao thì số lượng các nhóm -COO- thấp. Khi có mặt của
đường, axit, mức độ hydrat hóa có thể giảm thấp, khi đó, các phân tử pectin liên kết với
nhau trong quá trình tạo gel chủ yếu nhờ các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl. Kiểu
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 52

liên kết này không bền, do đó, các gel tạo thành sẽ mềm dẻo do tính di động của các phân
tử trong khối gel (mứt quả nghiền, nước quả đông, ).


Khi chỉ số metyl hóa thấp, nghĩa là tỷ lệ các nhóm –COO
-
cao, thì các liên kết giữa
những phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion hóa trị 2, đặc biệt là Ca
++
. Ý nghĩa
thực tế của các pectin có chỉ số metyl hóa thấp là nó cho phép chế tạo mứt quả đông, sữa
đông mà không cần thêm đường. Gel pectin có chỉ số metoxy thấp, thường có tính chất
đàn hồi giống như gel aga-aga.
Pectin lấy từ các nguồn khác nhau sẽ khác nhau về khả năng tạo gel (vì do chiều dài
phân tử khác nhau và chỉ số metyl hóa khác nhau).
Pectin giữ vai trò quan trọng trong quá trình chín của quả. Khi quả đang phát triển,
protopectin phân tán ở thành tế bào và chiếm tỷ lệ cao. Khi quả bắt đầu chín, dưới tác
dụng của enzyme protopectinase, protopectin chuyển dần sang dạng pectin hòa tan.
2.3.5 Aga-aga
Aga-aga là polysacarit tập trung trong một số loại rong biển. Nó không tan trong
nước lạnh. Khi đun nóng, nó bị hòa tan, nếu để nguội sẽ đông lại thành một khối. Nó là
một hỗn hợp của agarose và agaropectin. Agarose chứa các gốc D- và L-galactopiranose.
Các gốc này liên kết với nhau bằng liên kết α(1,3) glycozit, còn cấu trúc của agaropectin
chưa được biết đầy đủ nhưng trong thành phần của nó có chứa các gốc galactopiranose
được gắn với gốc sulphat. Aga-aga được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và làm
môi trường đặc để nuôi cấy vi sinh vật.
2.3.6 Glycogen

Là gluxit dự trữ của động vật, là nguồn cung cấp năng lượng chính của người và
động vật, có nhiều trong gan, cơ, Glycogen có vai trò quan trọng trong chuyển hóa
gluxit ở cơ thể động vật. Glycogen hòa tan trong nước nóng. Khi tác dụng với iod cho
màu đỏ tím hay đỏ nâu, giống màu của amylopectin với iod.
Cấu tạo của glycogen gần giống như amylopectin, nghĩa là trong phân tử có chứa liên
kết α(1,4) và α(1,6) glycozit - nhưng mức độ phân nhánh mạnh hơn: thường cứ 8÷10 đơn
vị glucose ở mạch chính với liên kết α(1,4) thì có một mạch nhánh với liên kết α(1,6). Độ
BÀI GIẢNG HÓA SINH

TS BÙI XUÂN ĐÔNG Trang 53

dài của mạch nhánh ngắn hơn so với độ dài mạch nhánh của amylopectin, mỗi mạch
nhánh có khoảng 8÷12 đơn vị glucose.
2.3.7 Chitin
Là thành phần chủ yếu của mô biểu bì côn trùng và giáp xác, vỏ tôm, cua, Đơn vị
cấu tạo cơ bản là N-axetyl-β-D glucosamin, là dẫn xuất của glucose, công thức cấu tạo
như sau:


Chitin không tan trong nước, trong axit và kiềm loãng. Khi đun chitin trong dung
dịch đậm đặc của một số muối, nó có thể bị hòa tan.

CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Đặc điểm cấu tạo của monosaccharide? Hiện tượng đóng vòng của monosaccharide 5C và 6C?
2. Trình bày tính chất hóa học của monosaccharide?
3. Mô tả công thức cấu tạo của α-lactose và sucrose? Tại sao đều là disaccharide mà α-lactose có
tính khử, còn sucrose thì không?
4. Aligosaccharide là gì? Kể tên vài hợp chất oligosaccharide.
5. Sự tạo thành liên kết glycozit?
6. Vai trò của monosaccharide trong quá trình trao đổi chất?