Bài tập môn hóa học thực phẩm: Cellulose và hemicellulose

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM


BÀI TẬP MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI 12


NHÓM SVTH:
Lưu Tố Trân - 61203993
Hoàng Thị Thảo - 61203438
Châu Thanh Phương Vy – 61204678
GVHD: ThS. Tôn Nữ Minh Nguyệt

Thành phố Hồ Chí Minh, 11/2013


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



BÀI TẬP MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI 12

NHÓM SVTH: Lưu Tố Trân - 61203993
Hoàng Thị Thảo - 61203438
Châu Thanh Phương Vy – 61204678
GVHD: ThS. Tôn Nữ Minh Nguyệt

Thành phố Hồ Chí Minh, 11/2013



Chương1:Cellulose…… ………………………………………… 1
1.1.Cấu tạo……………………………….……….……………………………1
1.2.Tính chất …………………… …………………… ……………….…2
1.2.1.Tính chất vật lý……….…………………………………………….…………….… 2
1.2.2.Tính chất hóa học……………………… ……………………………… 3
Chương 2: Hemicellulose…………… … …………………… 4
Chương 3: Nguồn cung cấp cellulose và hemicellulose 6
3.1. Thực vật….……………………………………………………… … 6
3.2. Vi khuẩn…….……….……………….……………………………… ….7
Chương 4:Cellulose và Hemicellulose trong công nghệ thực
phẩm……………………………………………………………… 8
4.1.Phụ gia thực phẩm ……………………………………………… 8
4.1.1. Hydroxypropyl cellulose (HPC)…………………………………………… … 8
4.1.2. Methyl cellulose 8
4.1.3. Carboxymethyl cenllulose (CMC) ……… ………… …… ……………… 9
4.2.Thực phẩm chức năng……………… …….……… ………… 10
4.2.1. Cenllulose vi tinh thể (MCC)………………………………………………….…10
4.2.2. Hydroxyethyl cellulose……………………………………………………… ….10
Chương 5: Vai trò và ứng dụng của cenllulose và
hemicellulose đối với sức khỏe… 11

5.1. Tổng quan về chất xơ thực phẩm ………………………………… 11
5.2.Tác dụng của chất xơ thực phẩm đối với sức khỏe…………… 11
5.3. Chất xơ trong các loại thực phẩm …………………………… … 12


5.4 Nhu cầu chất xơ hằng ngày ………………………………………… 12
5.5.Những lưu ý khi sử dụng chất xơ …… …………………………….12

Chương 6: Các nghiên cứu mới…… ………………… … 13
6.1.Sản xuất tinh bột từ cellulose………………………………………….13
6.2. Nhiên liệu sinh học (biofuels)…………………………………………13
Bảng 3.1 Thành phần cellulose và hemicellulose trong một số loại cây…… … 7
Bảng 6.1. Phân bố sản xuất biogasoline (xăng pha ethanol) và biodiesel……….14
Hình1.1. Mắt xích β-D-Glucose……………………………………………… ………… 1
Hình1.2. Liên kết β-1,4-glucoside ………………… ………………… 1
Hình1.3. Liên kết hydro giữa 2 mạch song song trong…… …………………… 1
Hình 1.4. Hình ảnh 3D của cellulose ………………………….……… ……… 2
Hình1.5. Dạng sợi của cellulose trong tế bào thực vật ( ngô) …… ……… … 2
Hình 2.1. Vị trí tương quan của cellulose, hemicellulose, lignin …… ….……… 4
Hình2.2. Các monomer điển hình của hemicellulose………… …………………… 5
Hình2.3.Một loại hemicellulose …………………… ……………………………….…….5
Hình 2.4.O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan ở cây gỗ cứng…………………… …6
Hình 3.1. Một số loại rau củ chứa cellulose và hemicellulose ……………… … 7
Hình 4.1.Cấu trúc phân tử HPC ………………………………….………… ……… ….8
Hình 4.2.Cấu trúc phân tử Methyl cellulose………………………… ………… ….…8
Hình 4.3. sản phẩm tá dược có chứa methyl cellulose………… …………… …8
Hình 4.4.Cấu trúc CMC …………………………………………………………….…… …9
Hình 4.5.Dạng bột trắng của CMC……………………………………………………… 9
Hình 4.6. Một số sản phẩm chứa MCC………….……….………………………….… 10
Hình 6.1. Y.H. Percival Zhang………………………… …………………………… … 13

Hình 6.2. Các chuyên gia Việt-Nhật trong phòng thí nghiệm Biomass, cạnh thiết
bị chưng cất ethanol từ rơm rạ…………………………………………………… …….14
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1

1.1.Cấu tạo
Cellulose là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật. Trong thực tế,
cellulose được biết đến như một chất xơ không tan, có trong các loại rau củ quả, tác
dụng rất tốt trong việc hỗ trợ tiêu hóa. Cellulose thuộc loại polysaccharide thuần, hợp
chất polymer dạng mạch thẳng, không xoắn với các monomer là β-D-Glucose liên kết
với nhau bằng liên kết β-1,4-glucoside. Công thức cấu tạo đơn giản (C
6
H
10
O
5
)
n
hay
[C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]
n
(n từ 5000-14000). Cấu trúc cellulose ở dạng thẳng, không xoắn, có liên

kết Hydro giữa các mạch với nhau.






Hình 1.1. Mắt xích β-D-Glucose

Hình 1.2. Liên kết β-1,4-glucoside
Hình 1.3. Liên kết hydro giữa 2 mạch song song trong
cellulose
2


Hình 1.4. Hình ảnh 3D của cellulose
Trong tế bào thực vật, các phân tử cellulose xếp song
song thành sợi có đường kính khoảng 3,5nm. Các sợi
xếp chặt khít nhau tạo thành các bó sợi dày 20nm, có rất
nhiều liên kết hydro giữa các mạch, các sợi nên tạo
được dạng sợi bền chắc, có tính đàn hồi cao. Ngoài ra
còn có ligin chèn vào khoảng không giữa các vi sợi giúp
cấu trúc được ổn định.
1.2.Tính chất
1.2.1.Tính chất vật lý
- Cellulose có màu trắng, không mùi, không vị, hút nước,
biodegradable.
- Cellulose có dạng thô và mịn, loại càng mịn thì khả năng phân giải và đồng hóa
càng cao.
- Tính tan: cellulose không tan trong nước ngay cả khi đun nóng và trong các dung

môi hữu cơ thông thường (rượu, ether, benzen…). Tan trong dung dịch Cu(OH)
2
+
NH
4
OH đặc ("nước Svayde"), sản phẩm là phức chất của cellulose với ion Cu
2+
ở dạng
dung dịch nhớt. Nếu ta cũng bơm dung dịch nhớt này đi qua ống có những lỗ rất nhỏ
ngâm trong nước, phức chất sẽ bị thủy phân thành cellulose hidrat ở dạng sợi, gọi là tơ
đồng - amoniac.
Ngoài ra, cellulose có thể tan trong dung dịch các acid vô cơ mạnh nồng độ cao như:
HCl, HNO
3
, và một số dung dịch muối : ZnCl
2
, PbCl
2
,
- Tính chất của các nhóm hydroxyl (-OH)
Cellulose có nhiều nhóm –OH dạng tự do, dễ bị thay thế bởi các nhóm chức như –
COCH
3
, -CH
3
…trong các phản ứng tạo thành các dẫn xuất ester, ether có ý nghĩa rất
quan trọng.
Phản ứng với NaOH và CS
2
thu được dung dịch cellulose xantogenat trong sản xuất

tơ visco
[C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]
n
(Cellulose) → [C
6
H
7
O
2
(OH)
2
ONa]
n
(Cellulose kiềm) →
[C
6
H
7
O
2
(OH)
2

O-CS
2
Na]
n
(Cellulose xantogenat)
Hình 1.5. Dạng sợi của
cellulose trong tế bào thực
vật ( ngô)
3

[C
6
H
7
O
2
(OH)
2
O-CS
2
Na]
n
(Cellulose xantogenat) + n/2H
2
SO
4
→
[C
6
H

7
O
2
(OH)
3
]
n
(Cellulose hidrat) + nCS
2
+ Na
2
SO
4

1.2.2.Tính chất hóa học
Phản ứng phân hủy
- Phản ứng thủy phân
Cellulose rất bền, rất khó thủy phân. Điều kiện thủy phân khá nghiêm ngặt.
Phản ứng với dung dịch H
2
SO
4
đặc nóng trong thời gian dài thu được sản phẩm cuối
cùng là các đơn phân glucose, ứng dụng trong làm gỗ.
(C
6
H
10
O
5

)
n
+ nH
2
O → nC
6
H
12
O
6
( xúc tác H
+
, t
o
)
Ở động vật nhai lại (trâu, bò…), hệ tiêu hóa của chúng có các loại vi khuẩn tiết ra
enzyme cellulase nên cellulose bị thủy phân, nhờ đó chúng có thể tiêu hóa được thực
vật. Cơ thể người không có enzyme này nên không thể tiêu hóa được cellulose. Vì vậy,
cellulose không có ý nghĩa về mặt dinh dưỡng, rau quả là những chất xơ hỗ trợ quá
trình tiêu hóa.
-Phản ứng nhiệt phân
Cellulose bắt đầu phân hủy ở 180
o
C, phản ứng depolymer hóa nhằm giảm độ trùng
hợp của cellulose, ứng dụng trong công nghệ sấy các vật liệu từ cellulose
-Phản ứng oxy hóa
Phản ứng oxy hóa phân hủy mạch có thể cắt đứt các mạch, phá vỡ vòng pyranose,
ứng dụng trong ủ chin sơ bộ alcalicellulose trong công nghiệp tạo sợi visco
Phản ứng trong môi trường acid
-Tác dụng với HNO

3

Đun nóng cellulose với hỗn hợp HNO
3
và H
2
SO
4
đậm đặc thu được các este
cellulose nitrat:
[C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]
n
+ nHNO
3
→ [C
6
H
7
O
2
(OH)
2

ONO
2
]
n
(Cellulose mononitrat) + nH
2
O
[C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]
n
+ 2nHNO
3
→ [C
6
H
7
O
2
(OH)(ONO
2
)
2
]

n
(Cellulose dinitrat) + 2nH
2
O
[C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]
n
+ 3nHNO
3
→ [C
6
H
7
O
2
(ONO
2
)
3
]
n
(Cellulose trinitrat) + 3nH
2

O
Hỗn hợp Cellulose mononitrate và Cellulose dinitrate (gọi là colocxilin) được dùng để
tạo màng mỏng tại chỗ trên da nhằm bảo vệ vết thương, và dùng trong công nghệ cao
phân tử (chế tạo nhựa xenluloit, sơn, phim ảnh ). Cellulose trinitrate thu được (có tên
gọi piroxilin) là một sản phẩm dễ cháy và nổ mạnh, được dùng làm chất nổ cho mìn, lựu
đạn và chế tạo thuốc súng không khói.
-
Tác dụng với (CH
3
CO)
2
O:
Cellulose tác dụng với anhiđrit axetic có H
2
SO
4
xúc tác tạo thành hỗn hợp các
cellulose acetate, ứng dụng trong sản xuất phim ảnh và tơ acetate
[C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]
n
+ 3n(CH
3

CO)
2
O → [C
6
H
7
O
2
(OCOCH
3
]
n
(Cellulose triacetate +
3nCH
3
COOH
4

Hemicellulose có trong màng tế bào, liên kết chặt chẽ với cellulose, nằm trong
khoảng trống giữa các sợi cellulose trong thành tế bào thực vật, cùng với pectin giữ
nhiệm vụ làm chất kết dính các tế bào. Hemicellulose vừa là vật liệu cấu trúc, vừa là
nguyên liệu dự trữ năng lượng các quá trình trao đổi chất. Cellulose, lignin và
hemicellulose tạo nên thành tế bào vững chắc ở thực vật. Hemicellulose luôn đi cùng
với cellulose, bởi nó là chất kết dính các sợi, các bó sợi cellulose, nhưng nó kém bền
hơn cellulose, khối lượng nhỏ hơn cellulose.

Hemicellulose là polymer không tan trong nước, tan trong dung dịch kiềm.
Hemicellulose là polysaccharide tạp, gồm pentose (xylose và arabinose) và hexose
(glucose, mannose và galactose ) trong mạch. Tùy theo trong thành phần của
hemicellulose có chứa monosaccharide nào mà nó sẽ có những tên tương ứng như
manan, galactan, glucan và xylan. Các polysaccharide như manan, galactan, glucan
hay xylan đều là các chất phổ biến trong thực vật, chủ yếu ở các thành phần của màng
tế bào của các cơ quan khác nhau như gỗ, rơm rạ, v.v…Các loại hemicellulose có tính
chất khác nhau không chỉ do được tạo thành từ các loại monomer khác nhau mà còn do
cấu tạo mạch nhánh. Nếu mạch nhánh càng nhiều acid thì hemicellulose có thể tan
được một phần trong nước.

Hình 2.1. Vị trí tương quan của cellulose, hemicellulose, lignin
5


Hình 2.2. Các monomer điển hình của hemicellulose
Ngoài liên kết 1,4-glucoside, hemicellulose còn có liên kết 1,3-glucoside, 1,3-
glucoside, nên có độ phức tạp và phân nhánh cao, độ trùng hợp khoảng 70 đến 200
đơn phân. Tuy nhiên, hemicellulose có chỉ số polymer hóa thấp nên cấu trúc không bền.
Mạch nhánh cấu tạo từ các nhóm đơn giản, thông thường là disaccharide hoặc
trisaccharide. Sự liên kết của hemicellulose với các polysaccharide khác và với lignin là
nhờ các mạch nhánh này.

Cũng vì hemicellulose có mạch nhánh nên tồn tại ở dạng vô định hình và vì thế dễ bị
thủy phân. Hemicellulose còn chứa cả axit 4-O-methylglucuronic, axit D-galacturonic và
axit glucuronic. Trong đó, đường D-xylose, L-arabinose, D-glucose và D-galactose là
phổ biến ở thực vật thân cỏ và ngũ cốc. Tuy nhiên, khác với hemicellulose thân gỗ,
hemicellulose ở thực vật thân cỏ lại có lượng lớn các dạng liên kết và phân nhánh phụ

Hình 2.3. Một loại hemicellulose
6

thuộc vào các loài và từng loại mô trong cùng một loài cũng như phụ thuộc vào độ tuổi
của mô đó.

Hình 2.4.O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan ở cây gỗ cứng
3.1. Thực vật
Cellulose và hemicellulose là thành phần của vách tế bào thực vật nên bất kì thực
vật nào cũng đều có chứa cellulose và hemicellulose, lượng cung cấp tùy thuộc vào
từng loài, từng bộ phận (nhiều ở thân, rễ, lá, ít ở củ)
Cellulose có nhiều trong bông (95-98%), đay, gai, tre, nứa, gỗ Cellulose chiếm
khoảng chiếm tỉ lệ cao 40-45% trong gỗ (bạch đàn, bồ đề, mỡ, keo,…Hàm lượng
cellulose trong các loại rau ăn lá khoảng 0,2 – 2,8%, như rau dền 1,1% , rau mồng tôi
2,5%, đặc biệt có nhiều trong các loại măng (đến 4,5%),trong các loại trái 0,5 – 2,7%
Hemicellulose chứa nhiều trong vỏ hạt, cám,trấu, ở các loại lúa mì, lúa mạch. Hàm
lượng hemicellulose trong rau từ 0,3-3,1% , trong quả là 0,3-2,7 %. Đối với các loại quả
cứng thì hàm lượng này chiếm nhiều hơn.
7

Hình 3.1. Một số loại rau củ chứa cellulose và hemicellulose.

3.2. Vi khuẩn
Cellulose là một hợp chất hóa học thường được biết đến với vai trò là bộ khung
xương quan trọng trong cơ thể thực vật. Cellulose còn được tổng hợp nên bởi vi sinh
vật. Một trong những loài vi sinh vật có khả năng tổng hợp cellulose rất tốt là
Acetobacter xylinum.

Bảng 3.1. Thành phần cellulose và hemicellulose trong một số loại cây
8

4.1.Phụ gia thực phẩm
4.1.1. Hydroxypropyl cellulose (HPC)
Hydroxypropyl cellulose là một dẫn xuất của cellulose với cả hai nước hòa tan và
hòa tan hữu cơ. HPC được sử dụng như một chất làm đặc, chất kết dính thấp và như
một nhũ tương ổn định với số hiệu phụ gia E463.





Hình 4.1.Cấu trúc phân tử HPC
4.1.2. Methyl cellulose
Methyl cellulose là một hợp chất hóa học có nguồn gốc từ cellulose, ở dạng bột màu
trắng tinh khiết và hòa tan trong nước lạnh, tạo thành một dung dịch sệt dính hoặc gel,
có độ nhớt thay đổi tuỳ theo nồng độ. Nó được sử dụng như chất làm đặc và chất
chuyển thể sữa trong thực phẩm và các sản phẩm mỹ phẩm.Trong bào chế dược
phẩm, người ta dùng methylcellulose trong việc bào chế các nhũ dịch và hỗn dịch,
thuốc mỡ, tá dược dính và rã cho viên nén.

4.1.3. Carboxymethyl cellulose (CMC)
Hình 4.2.Cấu trúc phân tử Methyl cellulose
Hình 4.3. Sản phẩm tá dược có
chứa methyl cellulose
9

Carboxymethyl cellulose (CMC) là một polymer, là dẫn xuất cellulose với các nhóm
carboxymethyl (-CH
2
COOH) liên kết với một số nhóm hydroxyl của các glucopyranose
monomer tạo nên khung sườn cellulose, nó thường được sử dụng dưới dạng muối natri
carboxymethyl cellulose.


Hình 4.4. Cấu trúc CMC
CMC là chế phẩm ở dạng bột trắng, hơi vàng, hầu như không mùi hạt hút ẩm. CMC
tạo dung dịch dạng keo với nước, không hòa tan trong ethanol.

Hình 4.5 Dạng bột trắng của CMC
CMC được sử dụng trong lĩnh vực thực phẩm như một loại phụ gia (số hiệu E 466)
vì nó là hợp chất không màu, không mùi, không vị, có độ nhớt cao , không độc hại
và không gây dị ứng, giữ độ ẩm tốt. Liều lượng sử dụng CMC trong thực phẩm ở mức
độ nhỏ hơn 1%( thường 0.1-0.5%).

CMC có thể kết hợp dễ dàng với thành phần hóa học thực phẩm như làm chậm sự
kết tinh của đường, protein, tinh bột và hầu hết các polymer trung tính. Như trong sản
xuất kem, CMC giúp giảm hiện tượng tạo tinh thể đá trong kem, giữ cấu trúc mềm và
trơn mịn . CMC có vai trò lớn trong việc điều chỉnh,cải thiện cấu trúc của các loại thực
phẩm như mứt trái cây dạng thạch, phomat, salad.
Ngoài ra, CMC cũng là thành phần của nhiều sản phẩm phi thực phẩm, chẳng hạn
như kem đánh răng, thuốc nhuận tràng, nước sơn, chất tẩy rửa .
10

4.2.Thực phẩm chức năng
4.2.1. Cellulose vi tinh thể (MCC)
Cellulose vi tinh thể là sản phẩm được điều chế từ cellulose.Trong đó MCC là phần
cellulose có mức độ kết tinh cao , thu được bằng cách thuỷ phân cắt mạch và loại bỏ
phần vô định hình của cellulose tự nhiên. Mỗi một vi sợi này có mức độ liên kết nội ba
chiều rất cao và điều này tạo ra một cấu trúc tinh thể của cellulose làm cho chúng không
tan trong nước và bền vững với các chất hoá học. Tuy nhiên, có những đoạn của vi sợi
mà liên kết nội yếu hơn và được gọi là vùng vô định hình. Vùng tinh thể của vi sợi
cellulose được tách ra để điều chế cellulose vi tinh thể.
Trong công nghiệp thực phẩm MCC được sử dụng làm chất ổn định, tạo cấu trúc,
chất thay thế chất béo… Cellulose vi tinh thể (MCC) được ứng dụng nhiều nhất để làm
tá dược dập viên, tá dược kết kính, đặc biệt là trong công nghệ dập thẳng nhờ tính chất
ổn định, an toàn, trơ về mặt hoá học và sinh học nên ít tương tác với dược chất vì vậy
làm tăng tuổi thọ của thuốc. Trong công nghiệp mỹ phẩm nó được sử dụng làm chất ổn
định gel, chất mang…
MCC được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp thuỷ phân cellulose trong môi
trường axit ở nhiệt độ cao, hoặc thuỷ phân cắt mạch bằng peoxit trong môi trường kiềm.

Hình 4.6. Một số sản phẩm chức năng có chứa MCC
4.2.2. Hydroxyethyl cellulose
Hydroxyethyl cellulose là một gel và là chất có nguồn gốc từ cenlulose. Nó được sử

dụng rộng rãi trong mỹ phẩm, dung dịch làm sạch, và các sản phẩm gia dụng khác.
Hydroxyethyl cellulose và methyl cellulose thường được sử dụng với các loại thuốc
kỵ nước trong công thức viên nang, để cải thiện giải thể của các loại thuốc trong dịch
tiêu hóa.
11

Ngoài ra, Hydroxyethyl cellulose là thành phần chính trong chất bôi trơn . Nó cũng là
một thành phần quan trọng trong sự hình thành của bong bóng lớn , có khả năng hòa
tan trong nước và cung cấp sức mạnh cơ cấu đối với bong bóng xà phòng.

Cellulose và hemicellulose là những polysaccharide bền, khó bị thủy phân và không
bị tiêu hóa trong cơ thể người. Không phải vitamin, cũng không cung cấp chất dinh
dưỡng nhưng cellulose và hemicellulose có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với sức
khỏe con người, chúng hiện diện ở dạng chất xơ không tan trong thực phẩm.
5.1.Tổng quát về chất xơ thực phẩm
Chất xơ thực phẩm là hỗn hợp gồm có tinh bột và đường hiện diện trong màng tế
bào của các loại rau xanh, trái cây, không bị tiêu hóa trong hệ thống tiêu hóa. Có nhiều
loại chất xơ như cellulose, gum, mucilage, pectin, lignin Mỗi loại chất xơ thực phẩm có
cấu trúc và đặc tính hóa học khác nhau, được chia thành 2 nhóm chính
+ Chất xơ tan : Gồm gum, mucilage, pectin Những chất xơ loại này có chủ yếu
trong các loại rau, trái cây và các loại hạt đậu.
+ Chất xơ không tan: Gồm cellulose, lignin, hemicellulose Những loại chất xơ này
chủ yếu có trong hạt ngũ cốc.
5.2.Tác dụng của chất xơ thực phẩm đối với sức khỏe
- Đối với hệ tiêu hóa
Chất xơ được nhai lâu ở miệng nên kích thích nước bọt tiết ra nhiều hơn - nước bọt
rất cần thiết cho tiêu hóa chất tinh bột và đường nên chất xơ góp phần cải thiện chức
năng tiêu hóa
Trong ruột non, chất xơ không tan hút nước, làm tăng khối lượng chất bã khiến sự
phế thải cặn bã từ hệ thống tiêu hóa diễn ra nhanh hơn, giảm thời gian những chất độc

tiếp xúc với ruột nên phòng ngừa ung thư ruột và các bệnh về đường ruột
Trong ruột già, chất xơ là môi trường tốt cho các vi sinh vật dễ lên men, hút nhiều
nước khiến cho phân mềm, to và được đào thải ra khỏi cơ thể nhanh hơn. Nhờ khả
năng ngậm nước mạnh, chất xơ thực phẩm được xem như là thuốc giúp nhuận trường,
chống táo bón, cung cấp năng lượng hoạt động cho tế bào ruột già.
- Điều chỉnh cân nặng
12

Trong dạ dày và ruột non, chất xơ trì hoãn sự tiêu hóa thức ăn và sự hấp thu chất
dinh dưỡng nên tạo cảm giác no bụng. 1g chất xơ thực phẩm làm giảm hấp thu 0,17%
năng lượng trong thức ăn và làm tăng khối lượng phân lên 3,5g. Điều này rất có ích cho
những người muốn giảm cân.
- Ngăn ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường
Khi tiêu hóa, chất xơ làm tinh bột lưu lại lâu hơn trong ruột, chậm hấp thu đường nên
hàm lượng đường trong máu không tăng đột ngột, làm giảm việc giải phóng insulin và
giúp duy trì sự ổn định nồng độ đường trong máu. Ngoài ra, ăn thực phẩm giàu chất xơ
làm giảm việc giải phóng một số nội tiết tố như peptid và enteroglucagon, làm gia tăng
hàm lượng insulin. Thực phẩm có nhiều xơ tan làm giảm cholesterol trong máu bằng vì
nó làm acid mật đi qua đường tiêu hóa nhanh hơn. Nồng độ đường trong máu thấp hơn
37% sau khi ăn thực phẩm giàu chất xơ so với những thực phẩm nghèo chất xơ.
5.3. Chất xơ trong các loại thực phẩm
Chất xơ thực phẩm có chủ yếu trong các loại rau cải xanh tươi, trái cây tươi chín và
hạt ngũ cốc Mỗi loại rau cải hay trái cây chứa chất xơ và lượng chất xơ khác nhau. Loại
rau, củ và trái cây nào càng nhiều bã và càng già thì chứa càng nhiều chất xơ.
- Thực phẩm chứa nhiều chất xơ : cám gạo, cám ngô, cám lúa mì, cám yến mạch…
- Thực phẩm chứa lượng chất xơ trung bình: các hạt ngũ cốc toàn phần như gạo lứt,
bột ngô toàn phần, bột mì toàn phần…
- Thực phẩm chứa ít chất xơ: ngũ cốc sau khi tinh chế như gạo xát kỹ, bột mì, bột
ngô…
5.4.Nhu cầu chất xơ hằng ngày

Nhu cầu hằng ngày về chất xơ thực phẩm ở mức trung bình 20 - 35g là hợp lý. Đối
với trẻ em, lượng chất xơ tùy theo độ tuổi, tính toán đơn giản : Tuổi + 5 = số g chất xơ
cần ăn một ngày. Trong những trường hợp bệnh lý (mắc chứng táo bón ) thì có thể
tăng lên 45g/ngày.
5.5. Những lưu ý khi sử dụng chất xơ
Cơ thể chỉ hấp thụ lượng chất xơ vừa đủ, lượng chất xơ quá nhiều trong cơ thể gây
ra một số hạn chế như: ảnh hưởng việc hấp thụ các khoáng chất, giảm hiệu quả chuyển
hóa các vitamin, tác động xấu đến việc hấp thu dược phẩm. Nếu ăn nhiều chất xơ mà
không cung cấp đủ nước thì sẽ mắc chứng táo bón, khó tiêu…


13

6.1.Sản xuất tinh bột từ cellulose
Cellulose là phụ chất trong thành tế bào thực vật và là loại carbohydrate phổ biến
nhất trên trái đất. Tinh bột là một trong những thành phần quan trọng nhất trong chế độ
ăn của con người và cung cấp khoảng 20 - 40% lượng calo đưa vào cơ thể chúng ta
hàng ngày. Một nhóm các nhà nghiên cứu củaVirginia Polytechnic Institute đã thành
công trong việc biến đổi cellulose thành tinh bột. Điều này có ý nghĩa rất to lớn, bởi nếu
thực phẩm có thể được tạo ra từ bất kỳ loại thực vật nào, thì áp lực cho các cây trồng
cần phải canh tác trên đất màu mỡ và yêu cầu bón phân, sử dụng thuốc trừ sâu và
lượng nước tưới lớn sẽ giảm mạnh.
Y.H. Percival Zhang, phó giáo sư về các hệ thống sinh học nghiên cứu tại College of
Agriculture and Life Sciences, đồng thời là trưởng nhóm nghiên cứu trong dự án trên
cho biết cellulose và tinh bột có công thức hóa học tương tự. Sự khác biệt nằm ở các
liên kết hóa học; và ý tưởng của nhóm là sử dụng enzyme cascade để phá vỡ các liên
kết trong cellulose, cho phép chúng định hình lại thành tinh bột. Loại tinh bột mà nhóm
nghiên cứu của ông đã sản xuất là amylose.

Hình 6.1. Y.H. Percival Zhang

Quá trình biến đổi cellulose – tinh bột trênnày, còn gọi là “chuyển hóa sinh học
enzyme và quá trình lên men của vi sinh vật” áp dụng được với tất cả cellulose của bất
kỳ loài thực vật, lại rất dễ để phát triển mở rộng thành quy mô sản xuất thương mại.
Quá trình này thân thiện với môi trường vì không yêu cầu các thiết bị đắt tiền, không sử
dụng nhiệt cũng như các chất xúc tác hóa học, và cũng không phát sinh chất thải. Các
enzyme quan trọng cố định trên các hạt nano từ tính cũng dễ tái chế.
6.2. Nhiên liệu sinh học (biofuels)
Nhiên liệu sinh học (biofuels) có thể được chia thành các nhóm chính gồm biodisel,
biogasoline, biogas. Trong đó:
14

• Diesel sinh học (Biodiesel) : tương tự diesel truyền thống. Biodiesel được điều
chế bằng dẫn xuất từ một số dầu mỡ sinh học được transester hóa.
• Xăng sinh học (Biogasoline) : nhiên liệu lỏng, thường là xăng pha ethanol thay
phụ gia chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ
như tinh bột, cellulose, lignocellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng
tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì
truyền thống.
• Khí sinh học (Biogas): là một loại khí hữu cơ gồm methane và các đồng đẳng
khác. Biogas được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thải nông
nghiệp, chủ yếu là cellulose, tạo thành sản phẩm ở dạng khí. Biogas có thể dùng làm
nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ.
Các nhà nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu công nghệ lọc hóa dầu (Trường Đại học
Bách khoa - Đại học Quốc gia TPHCM) với đề án “Công nghệ Biomass - Hướng tới một
nền nông nghiệp không chất thải và phát triển bền vững” đã tinh chế chất thải từ nông
thôn như rơm rạ, trấu… thành nguồn năng lượng sinh học.
Ông Phan Đình Tuấn, trưởng nhóm nghiên cứu, cho
biết nhóm nghiên cứu đã xử lý rơm rạ bằng hơi nước,
thủy phân rơm rạ thành đường, lên men đường thành
rượu (cồn có nồng độ thấp) và chưng cất rượu thành

cồn có nồng độ 94%. Tại Việt Nam, theo ông Tuấn, giá
thành cồn sinh khối vẫn còn cao do việc nhập các chế
phẩm nước ngoài (ví dụ như enzyme, ) ´´
Trên thế giới, ngành nhiên liệu sinh học đang phát
triển mạnh do nhiên liệu hóa thạch là có hạn và đang
cạn kiệt dần, và những đàn anh đi đầu ngành này là Mỹ,
Brazil,…



Hình 6.2. Các chuyên
gia Việt - Nhật trong
phòng thí nghiệm
Biomass, cạnh thiết bị
chưng cất ethanol từ
rơm rạ.
Bảng 6.1. Phân bố sản xuất biogasoline (xăng
pha ethanol) và biodiesel

15

1. Tiến sĩ Hoàng Kim Anh (2008) Hóa Học thực phẩm , NXB Khoa Học và Kĩ Thuật
2. Owen R. Fennema,Food Chemistry, MARCEL DEKKER, INC
3. H D. Belitz · W. Grosch · P. Schieberle (2008), Food Chemistry, Springer
4.
5. />tu-acetobacter-xylinum-7792/
6.
7.
8. 102011/Dieu_che_Xenlulo_vi_tinh_the_lam_nguyen_lieu_cho_cong_nghiep_duo
c_pham/?print=1898220350

9. />DRS/0,,contentMDK:21501336~pagePK:478093~piPK:477627~theSitePK:47762
4~isCURL:Y,00.html
10.
11.