Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM
Khoa Công Nghệ Hoá Học & Dầu Khí
Ngành Công Nghệ Thực Phẩm
*******
Báo cáo
HOÁ SINH THỰC PHẨM
Đề tài:POLYSACCHARIDE
Giảng viên: TRẦN BÍCH LAM
Người thực hiện: HC06TP
MỤC LỤC
A.POLYSACCHARIDE LOẠI 1: OLIGOSACCHARIDE
I. SACCHAROSE……………………………………………..02
II. MALTOSE…………………………………………………04
III. LACTOSE…………………………………………………05
IV. CELLOBIOSE…………………………………………….06
B.POLYSACCHARIDE LOẠI 2: POLYSACCHARIDE
I. POLYSACCHARIDE NGUỒN THỰC VẬT
1. TINH BỘT………………………………………………..07
2. CELLULOSE…………………………………………….26
3. HEMICELLULOSE……………………………………..30
4. PECTIN…………………………………………………...31
5. INULIN…………………………………………………....34
6. AGAR……………………………………………………..34
II. POLYSACCHARIDE NGUỒN VI SINH VẬT
DEXTRAN……………………………………………….38
III. POLYSACCHARIDE NGUỒN ĐỘNG VẬT
1. GLYCOGEN……………………………………………..38
2. KITIN…………………………………………………….40
A.POLYSACCHARIDE LOẠI 1:
OLIGOSACCHARIDE
☻Cấu tạo: Oligosaccharide là nhóm glucide cấu tạo bởi sự liên kết của
một số ít monosaccharide (từ 2- 10 monosaccharide).
☻Tính chất vật lí:
Khối lượng phân tử không lớn lắm và còn giữ được 1 số tính
chất như các đường đơn giản.
Oligosaccharide dễ tan trong nước và dễ kết tinh.
☻Tính chất hóa học: Khi thủy phân bằng acid hoặc enzyme tương ứng sẽ
giải phóng ra các monosaccharide.
I. DISACCHARIDE
Disaccharide là polysaccharide có 2 gốc monosaccharide kết hợp với nhau, loại 1
phân tử H
2
O. 2 monosaccharide có thể giống nhau hoặc khác nhau.
Liên kết giữa 2 monosaccharide là liên kết glucoside.
Vì vậy, có thể coi disaccharide là một glucoside trong đó aglucon là một
monosaccharide thứ 2.
1.SACCHAROSE :
☻ Trạng thái tự nhiên:
Saccharose rất phổ biến trong tự nhiên, có nhiều trong đường mía, củ cải đường
(dùng để sản xuất đường) và một số thực vật khác nên saccharose còn được gọi là
đường mía. Trong củ cải đường và mía có chứa 20 – 25% saccharose.
Trong đời sống saccharose có những tên gọi khác nhau:
Đường phèn: saccharose kết tinh ở 30
0
C ở dạng những cục lớn.
Đường kính: saccharose có độ tinh khiết khá cao.
Đường cát: saccharose có lẫn tạp chất màu vàng nâu.
☻ Cấu tạo hóa học:
Saccharose do một phân tử α - Glucose ở dạng piranose liên kết với một phân tử
β - Fructose, loại đi một phân tử H
2
O. Do vậy saccharose còn được gọi là α- D-
Glucopiranoside (1→2) β- D- Frucofuranoside (có độ quay cực bằng +66.5
0
)
CH
2
OH
O
H HOH
2
C
C
O
H
H
OH
H OH
OH
H
O
H
H
OH
OH
C
H
CH
2
OH
4
6
5
3
2
1
2
1
3
4
5
6
☻ Tính chất - Ứng dụng :
● Saccharose (còn được gọi là sucrose) là tinh thể không màu, không mùi,
có vị ngọt, tan nhiều trong nước, nhất là nước nóng, nóng chảy ở 185
0
C, tỷ trọng:
1,5879 g/cm
3
● Ở nhiệt độ cao, với xúc tác là enzyme invertase hoặc HCl, saccharose bị
thủy phân tạo thành đường nghịch đảo.
● Phản ứng nghịch đảo đường như sau:
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O
→
o
THClinvertaseE ;;.
C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
Saccharose Glucose Fructose(+66.5
0
)
(+52.5
0
) (-92.4
0
)
Như vậy, phản ứng đã làm thay đổi góc quay cực từ phải sang trái nên gọi là
đường nghịch đảo.
Lợi ích của phản ứng này là :
◦ Tăng lượng chất khô 5,26%.
◦ Tăng vị ngọt.
◦ Tăng độ hòa tan của đường.
◦ Tránh hiện tượng kết tinh lại nhờ tính hòa tan cao của fructose và
tính khó kết tủa của glucose.
◦ Tính hòa tan của đường chung không những có thể tăng lên nhờ
thêm đường nghịch đảo mà cả khi thêm glucose hoặc siro glucose. Điều đó còn cho
phép điều chỉnh độ nhớt của các dung dịch đường.
Khi làm lạnh các dung dịch đường bão hòa saccharso (thu được ở nhiệt độ cao)
sẽ tạo nên các dung dịch quá bão hòa của saccharose. Vận tốc kết tinh từ saccharose của
các dung dịch này cũng như kích thước các tinh thể tạo thành có thể giảm đáng kể nhờ
thêm vào dung dịch glucose, đường nghịch đảo, siro glucose.
● Tính chất này được ứng dụng trong kĩ nghệ mứt kẹo tạo nên các sản
phẩm trong đó có saccharose dù ở nồng độ rất cao nhưng vẫn không kết tinh.
2. MALTOSE
CTPT: C
12
H
22
O
11
CTCT:
CH
2
OH
O
H
H
OH
H
OH
OH
H
O
CH
2
OH
O
H
H
OH
H
OH
OH
H
1
H
H
4
1
☻ Cấu tạo: Maltose là disaccharide chứa 2 gốc α – glucopyranose liên kết với
nhau nhờ nhóm OH ở vị trí C
1
và C
4
. Do còn một nhóm OH glucoside nên maltose có
tính khử bằng một nửa của glucose. Maltose còn gọi là α - D – Glucopyranoside (1 → 4
) D – Glucopyranose.
☻ Tên gọi: Maltose có nhiều trong thóc nảy mầm và trong malt đại mạch,
mạch nha nên còn được gọi là đường nha.
☻ Tính chất hóa học: Thủy phân maltose bằng acid hoặc enzyme maltase thu
được 2 phân tử α – D – glucose.
☻ Điều chế: Maltose được sản xuất bằng cách thủy phân tinh bột bằng enzyme
β – amylase, có thể thu được ở giai đoạn đầu của quá trình lên men rượu tinh bột.
☻ Ứng dụng: Maltose được ứng dụng trong công nghệ bánh kẹo tạo vị ngọt
thanh, tránh hiện tượng tái kết tinh đường, tạo cấu trúc mềm dẻo cho kẹo.
3. LACTOSE
CTPT: C
12
H
22
O
11
CTCT:
CH
2
OH
O
H
H
OH
H
OH
OH
H
CH
2
OH
O
H
H
OH
H
OH
OH
H
O
H
H
1 4
1
☻ Cấu tạo: Lactose được cấu tạo từ 1 phân tử β – D – galactose và một phân
tử α – D – glucose. Lactose còn được gọi là β – D – galactopyranoside (1 -> 4) D –
glucopyranose.
☻ Tên gọi: Lactose có mặt trong tất cả các loại sữa nên còn được gọi là đường
sữa (4 – 8%). Cơ thể hấp thu lactose nhờ enzyme lactase. Một số cá thể không có
enzyme này.
☻ Tính chất vật lí:
Độ ngọt của lactose chỉ bằng 1/6 độ ngọt của saccharose.
Độ tan: Ở nhiệt độ thường, lactose hòa tan trong nước ít hơn saccharose 10 lần.
Nhưng ở 100
0
C thì độ tan của nó xấp xỉ saccharose.
Lactose kết tinh chậm, tinh thể cứng và có nhiều dạng tinh thể.
Vitamine B
2
có thể ức chế sự kết tinh lactose. .
☻ Tính chất hóa học: Trong phân tử lactose còn lại 1 nhóm OH glucoside nên
tính khử của nó bằng một nửa glucose.
4. CELLOBIOSE
☻ Cấu tạo: Cellobiose chứa 1 phân tử α – D – glucose và 1 phân tử β – D –
glucose liên kết với nhau nhờ các nhóm OH ở vị trí C
1
và C
4
. Cellobiose là đơn vị cấu
tạo của polysaccharide cellulose.
☻ Tính chất vật lí: Nó vẫn duy trì được tính khử vì còn chứa một nhóm OH
glycoside tự do.
☻ Tính chất hóa học: Khi thủy phân cellulose nhờ enzyme cellulase sẽ thu được
cellobiose.
II. TRISACCHARIDE
☻ Trisaccharide là nhóm oligosaccharide chứa 3 gốc monosaccharide.Loại
trisaccharide phổ biến hơn cả trong thiên nhiên là chất rafinose, có nhiều trong hạt bông
và củ cải đường.
☻ Cấu tạo: Rafinose chứa 1 gốc galactose, 1 gốc glucose và 1 gốc fructose.
CH
2
OH
OH
H
OH
OH
O
CH
2
O
H
H
OH
H
OH
OH
H
O
CHOH
2
CH
2
OH
OH
H
OH
O
H
O
1
23
4
5
6
4
5
3
2
1
H
6
5
4
3
2
6
☻ Tính chất vật lí:
Rafinose chứa nhiều ở gỉ đường, thu được khi sản xuất đường từ củ cải đường.
Rafinose tinh thể không có vị ngọt, hòa tan trong nước.
Rafinose kém bền đối với nhiệt hơn saccharose.
☻ Tính chất hóa học:
Các monosaccharide này gắn với nhau nhờ các nhóm OH glucoside của chúng, vì
vậy trong phân tử rafinose không còn nhóm OH glucosie tự do nên không còn
tính khử.
Khi thủy phân bằng acid trong thời gian ngắn và ở nhiệt độ không cao sẽ giải
phóng fructofuranose. Tác dụng của enzyme invertase cũng cho kết quả tương tự.
Phân tử disaccharide hình thành nếu tiếp tục bị thủy phân sẽ phân giải hoàn toàn
thành D – galactose và D – glucose.
.
Sự phân giải rafinose nhờ enzyme ở các vị trí khác nhau được trình bày như sau:
Galactose
O glucose O frutose
α – galactosidase sacarase
(invertase)
III.TETRASACCHARIDE:
Là đường do 4 monosaccharide tạo nên, tiêu biểu là Stachyose.
Stachyose là một tetrasaccharide phổ biến trong cây họ đậu và một số hạt khác
khi hạt chín, nhưng khi nảy mầm thì đường này nhanh chóng mất đi.
Cấu tạo: do 2 phân tử α-galactose, 1 phân tử α-glucose và 1 phân tử β-glucose
kết hơp lại với nhau bằng liên kết 1,6-glucoside và liên kết 1,2-glucoside.
CH
2
OH
OH
H
OH
OH
O
CH
2
O
H
H
OH
H
OH
OH
H
O
CH
2
OH
OH
H
O
H
O
1
6
H
2
6
H
H
H
H
OH
O
H
H
OH
OH
H
H
OH
O
CH
2
1
H
6
1
1
CH
2
OH
H
IV.PENTASACCHARIDE:
Là đường do 5 monosaccharide tạo nên.Tiêu biểu làVerbascosse.
CTCT: α-D-galactose pyranose (1-6) α-D-galactose pyranose (1-6) α–D-
galactose pyranose (1-6) α-D-galactose pyranose (1-6) β-D-fructose pyranose.
B. POLYSACCHARIDE LOẠI 2
I. POLYSACCHARIDE NGUỒN THỰC VẬT
1. TINH BỘT:
1.1. Cấu tạo, hình dạng, kích thước: phụ thuộc vào giống
cây, điều kiện trồng trọt và quá trình sinh trưởng của cây.
Hàm lượng tinh bột có trong một số loại thực phẩm:
Khoai mì 95% Lúa_gạo 75_80%
Khoai tây 84% Đậu 60_66%
Chuối 90%
HÌNH DẠNG TINH BỘT KHOAI MÌ
HÌNH DẠNG TINH BỘT
HÌNH DẠNG TINH BỘT KHOAI TÂY
HÌNH DẠNG HẠT GẠO
HÌNH DẠNG TINH BỘT GẠO
HÌNH DẠNG TINH BỘT GẠO
HÌNH DẠNG TINH BỘT KHOAI MÌ
☻ Hình dạng: hình tròn, hình bầu dục, hình đa giác
☻ Kích thước: 2-10μm với các loại hạt nhỏ, 20-35μm với các hạt lớn.
Kích thước các hạt khác nhau sẽ dẫn đến tính chất cơ lí khác nhau như nhiệt độ
hồ hoá,… Hạt nhỏ có cấu trúc chặt, hạt lớn có cấu trúc xốp (Có thể dùng phương
pháp lắng để phân chia một hệ thống tinh bột ra các đoạn co kích thước đồng
đều để nghiên cứu)
☻ Cấu tạo: Tinh bột không là hợp chất đồng thể mà gồm 2
polysacaride khác nhau: amilose và amilopectin.
Cấu tạo bên trong của hạt tinh bột khá phức tạp .Hạt tinh
bột có cấu trúc lớp, trong mỗi lớp đều có lẩn lộn amilose và amilopectin sắp xếp
theo phương hướng tâm.
Trong đa số tinh bột, tỉ lệ giữa AM/AP xấp xỉ ¼.
Ngoại lệ: đậu xanh: 75%, nếp 90%; lúa mì, bắp:
AM/AP=1/3; Dong, riềng:AM/AP=1/2
Cả amilose và amilopectin đều được cấu tạo từ
monosacaride: glucose (α_D_glucose)
1. Cấu tạo, tính chất của amilose:
a. Cấu tạo: Phân tử lượng: 10
4
-4.10
4
Mạch thẳng, cấu tạo từ monosaccharide liên kết 1_4
glucoside→còn 1 đầu khử (còn 1 đầu có nhóm _OH glucoside)
Ở trạng thái keo, phân tử amilose ở dạng xoắn nhờ liên kết hiđro.
Một vòng xoắn gồm 6 glucose, đường kính vòng của xoắn là 12,97.10
-10
m,chiều
cao là 7,19.10
-10
m.Các nhóm hydroxyl nằm bên ngoài hình xoắn ốc, bên trong là
các nhóm C-H.
b. Tính chất :
_Độ hoà tan:
Không hoà tan trong nước lạnh, dễ tạo dung dịch keo.Tốc độ tạo keo
phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ, pH, nồng độAM và phương pháp hoà tan.
Amilose hoà tan dễ dàng trong kiềm loãng. Điều đáng chú ý là để hoà tan
amilose cần có một lượng kiềm tối ưu, nồng độ cao hơn hay thấp hơn đều làm
cho AM tạo keo.
Amilose thường hoà tan trong các dung môi: Cloralhydrat,
formamit, acid dicloaxetic, pirolidin, đimetylsulfoxit, axetamit, etilenđiamin,
piperazin, axit formic, ure.
Do amilose có khối lượng phân tử lớn và có mạch thẳng nên nồng
độ của nó trong các dung môi thường lớn, dẫn đến dung dịch tạo thành có độ
nhớt .
Dung môi tốt nhất của amilose là dimetylsulfoxit,nếu dung môi
khan thì có thể hoà tan được 50% khối lượng AM có độ ẩm 7-10%.Nhưng sau
đó thêm nước vào thì AM lại kết tủa .
_Tính lưu biến :
Trong dung dịch các phân tử amylose có khuynh hướng liên kết lại
với nhau tạo ra các tinh thể. Khi sự lien hợp xảy ra với tốc độ tối thiểu thì
amylose sẽ tạo ra khối không tan của các hạt đã thoái hoá, khi tốc độ liên hợp
cực đại thì dung dịch chuyển thành thể keo.
Amylose đã thoái hoá không hoà tan trong nước lạnh, nhưng có
khả năng hấp thụ nước lớn. Một số amylose có thể hấp thụ một lượng nước gấp
4 lần trọng lượng của chúng. Nếu để amylose trong lượng nước ít hơn 4 lần thì
nước sẽ được hấp thu hoàn toàn còn amylose sẽ tạo ra thể keo xúc tiến.
Ở nhiệt độ thường keo amylose là một khối trắng đục không thuận
nghịch, không thấy có hiện tượng co. Nghiên cứu amylose dưới kính hiển vi,
người ta thấy chúng có cấu trúc hạt rõ rệt, chúng tỏ có tính không tan của tiểu
tinh thể.
Như vậy sự khác nhau giữa tạo keo và thoái hoá chỉ là về mức độ
định hướng. Độ bền của keo amylose do nồng độ và thời gian quyết định. Khi
khô keo trở nên cứng, giòn và không thể quay lại trang thái ban đầu trong nước.
Xác định độ nhớt của dung dịch amylose với nước thường khó, vì
amylose sẽ không bền khi ở nhiệt độ được dung để đo độ nhớt. Độ nhớt của
amylose phụ thuộc vào nồng độ amylose, nồng độ kiềm. Độ nhớt đạt cực tiểu
khi dung dịch kiềm ở nồng độ 1N.
_Phản ứng với iod: I
2
hấp thu vào giữa vòng xoắn cho dung dịch có màu
xanh đặc trưng. Màu thay đổi theo độ dài mạch.
_Khả năng tạo phức: Amilose còn có khả năng tạo phức với rất nhiều các
hợp chất hữu cơ có cực cũng như không cực khác nhau:
+các rượu no (như izoamylic, butylic, izopropylic)
+các rượu vòng, các phenol
+các ceton thấp phân tử
+các acid béo dãy thấp cũng như axit béo dãy cao (stearic, oleic,
…)
+các ester mạch thẳng và mạch vòng
+các hyđrocacbon thẳng và vòng
+Các dẫn xuất benzene có nhóm andehyd
+các nitropirafin,v.v..
Các chất tạo phức cũng chiếm vị trí giữa vòng xoắn tương tự như iod
Các phức chất không bị tan trong nước, bị kết tủa hoặc kết tinh khi để
yên dung dịch
Phức của vitamin A với amilose thường bền và ít bị oxi hoá. Do đó ,
người ta thường bảo vệ vitamin A trong thuốc cũng như trong thức ăn bằng cách
cho nó tạo phức với amilose.
2. Cấu tạo, tính chất amilopectin:
a. Cấu tạo :
Phân tử lượng: khoảng 5.10
8
Mạch thẳng, phân nhánh, liên kết 1_4 glucoside (thẳng), 1_6
(nhánh)
Còn duy nhất 1 nhóm _OH glucoside →còn tính khử
b. Tính chất :
Nhiệt độ hồ hoá cao hơn so với amilose và dung dịch có độ nhớt
cao hơn
Khi phản ứng của amilopectin với lectin (phản ứng đặc trưng):
Lectin liên kết với gốc α_D_glucopiranozil nằm ở đầu cuối không khử của
amilopectin thì sẽ làm cho AP kết tủa tách ra khỏi dung dịch .Liên kết giữa
lectin với các gốc monosaccharide chủ yếu là liên kết hyđro.
Phản ứng cho màu tím đỏ của amilopectin với iod xảy ra do kết
quả của sự hình thành nên các chất hấp phụ .
AMILOPECTIN
☻Khả năng hấp thụ của hạt tinh bột:
_Khả năng hút ẩm : Độ ẩm tương đối của không khí là 73%thì khả năng
hút ẩm của tinh bột là 10,33%
Độ ẩm tương đối của không khí là 100%thì khả
năng hút ẩm là 20,93%.
_Khả năng hấp thụ các chất điện li hữu cơ:
Tinh bột hấp thụ xanh metylen rất tốt.Tuy nhiên sự
hấp thụ của tinh bột còn phụ thuộc vào cấu tạo bên trong của hạt và khả
năng trương của chúng.
Khả năng hấp thụ của tinh bột còn phụ thuộc vào
các cation được liên kết với tinh bột .Các cation có ảnh hưởng đến khả
năng hấp thụ xanh metylen của tinh bột được phân bố theo dãy sau đây:
Na
+
>Mg
2+
>Ba
2+
>Ca
2+
_Khả năng hấp thụ muối:
Khả năng hấp thụ của tinh bột khoai tây lớn hơn
của lúa mì và ngô (do độ xốp của tinh bột khoai tây tạo điều kiện cho các ion
xâm nhập vào trong hạt dễ dàng hơn do đó cân bằng hấp thụ đạt được nhanh
chóng hơn)
Nhiệt độ tăng thì khả năng hấp thụ của tinh bột
khoai tây bị giảm xuống,còn ở tinh bột lúa mì thì khả năng hấp thụ lại tăng lên
đến một nhiệt độ nhất định.
_ Các ion chứa trong tinh bột khi xử lí tinh bột bằng các chất điện ly
khác nhau có thể thay thế bằng những ion khác. Để thu được tinh bột có chứa
các cation nhất định người ta phải xử lý sơ bộ tinh bột bằng acid để thay thế các
cation liên kết với tinh bột bằng ion hydro, sau đó lại xử lý bằng dung dịch muối
tương ứng thì sẽ thay thế ion hydro bằng ion mong muốn.
1.2.Tính chất chức năng của tinh bột :
Căn cứ vào kiểu tương tác, có thể phân loại các tính chất chức năng
của tinh bột thành các nhóm sau:
_các tính chất phụ thuộc tương tác giữa tinh bột và nước
_các tính chất phụ thuộc tương tác giữa các phân tử tinh bột
với nhau
_các tính chất phụ thuộc tương tác giữa phân tử tinh bột với
phân tử các chất khác
1. Tính chất thuỷ nhiệt và sự hồ hoá của tinh bột :
Khi hoà tan tinh bột vào nước, tạo lớp vỏ nước làm cho lien kết
trong phân tử tinh bột bị yếu đi, các phân tử tinh bột bị xê dịch và bị
trương lên