Giới thiệu về carbohydrate SVIP

I. Khái niệm và phân loại

Carbohydrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức và có công thức chung là C_n(H₂O)_m.

Carbohydrate chia làm 3 loại:

II. Cấu tạo hóa học 

1. Glucose và fructose 

Glucose và fructose là hai monosaccharide phổ biến trong đời sống, có cùng công thức phân tử là C₆H₁₂O₆.

Ở dạng mạch hở, trong phân tử mỗi chất đều có 5 nhóm hydroxy và 1 nhóm carbonyl. Tuy nhiên, cả hai hợp chất này đều tồn tại chủ yếu ở dạng mạch vòng.

- Glucose thường gặp ở dạng mạch vòng 6 cạnh là α-glucose và β-glucose.

 - Fructose thường được thấy ở các dạng vòng 5 cạnh là α-fructose và β-fructose.

2. Saccharose và maltose 

Saccharose (hay đường kính, đường mía,...) và maltose (đường mạch nha) cùng có công thức phân tử là C₁₂H₂₂O₁₁.

Saccharose tạo thành từ sự liên kết của một đơn vị glucose với một đơn vị fructose, trong khi đó maltose được tạo thành từ sự liên kết của hai đơn vị glucose.

Trong khi phân tử saccharose chỉ có các đơn vị cấu tạo ở dạng mạch vòng, maltose có cả cấu tạo dạng mở vòng của glucose. 

3. Tinh bột và cellulose 

Tinh bột và cellulose là những polymer tự nhiên, có công thức chung là (C₆H₁₀O₅)_n. 

Tinh bột gồm amylose và amylopectin.

- Amylose là polymer dạng mạch dài, không nhánh, xoắn lại, được tạo thành từ các đơn vị a-glucose liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycoside.

- Amylopectin là polymer dạng mạch phân nhánh. Mỗi mạch nhánh gồm một số đơn vị glucose liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycoside.

III. Trạng thái tự nhiên 

1. Glucose và fructose 

Glucose có mặt trong hầu hết các bộ phận của cây (hóa, lá, rễ,...) đặc biệt là trong quả chín và cũng có trong cơ thể người và động vật. Nồng độ glucose có trong máu người trưởng thành trước khi ăn được duy trì từ 80 - 130mg/dL. Glucose tinh khiết là chất rắn dễ tan trong nước và có vị ngọt.

Fructose có nhiều trong mật ong và các quả ngọt như dứa, xoài,... Fructose tinh khiết là chất rắn có vị ngọt tan nhiều trong nước.

2. Saccharose và maltose 

Saccharose có trong hoa quả, rau, củ, đặc biệt có nhiều trong mía, củ cải đường và hoa thốt nốt. 

Maltose có nhiều trong mạch nha (sản phẩm thủy phân không hoàn toàn tinh bột).

Ở điều kiện thường saccharose và maltose đều là chất rắn, tan tốt trong nước và có vị ngọt.

3. Tinh bột và cellulose 

Tinh bột là nguồn carbohydrate dự trữ, có trong hầu hết các thực vật bậc cao (hạt lúa, hạt lúa mì, hạt ngô, củ khoai tây, quả chuối xanh,...).

Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước lạnh và tan tốt trong nước nóng. Dung dịch thu được sau khi đun nóng tinh bột với nước có tính keo, nhớt được gọi là hồ tinh bột.

Cellulose là thành phần chính của thành tế bào thực vật, làm nên khung của cây có nhiều trong (đay, tre, nứa, gỗ,...). Ở điều kiện thường là chất rắn màu trắng, không tan trong nước.

IV. Ứng dụng của carbohydrate 

1. Glucose, fructose, saccharose và maltose 

Glucose, fructose, saccharose và maltose được sử dụng làm chất dinh dưỡng, cung cấp năng lượng cho cơ thể; làm nguyên liệu và chất phụ gia trong sản xuất các loại bánh, kẹo, thức uống dinh dưỡng, nước giải khát,...

Glucose còn được dùng để pha dịch truyền, tráng bạc chế tạo gương, ruột phích; làm nguyên liệu trong sản xuất vitamin C; làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật để sản xuất bột ngọt, chất kháng sinh.

Saccharose còn được dùng để sản xuất acetic acid, ethanol trong công nghiệp.

2. Tinh bột 

Tinh bột là nguồn lương thực quan trọng của con người, là nguyên liệu để sản xuất nhiều loại bánh, mì sợi, bia, rượu, mạch nha, glucose, ethanol, là phụ gia để hồ vải,...

3. Cellulose 

Các vật liệu chứa nhiều cellulose như tre, nứa, gỗ, thường được dùng làm vật liệu xây dựng, đồ dùng gia đình. Cellulose nguyên chất được chế tạo thành sợi, tơ, giấy viết, giấy bao bì, màng mỏng, ethanol, chế tạo thuốc nổ, thuốc súng không khói.

V. Sự hình thành và chuyển hóa tinh bột 

1. Sự hình thành tinh bột trong cây 

Trong quá trình quang hợp, dưới tác dụng của chlorophyll (diệp lục) có trong cây xanh, khí carbon dioxide kết hợp với nước để tạo thành tinh bột.

 2. Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thể người 

Khi nhai thức ăn, tinh bột bị thủy phân một phần bởi enzyme amylase có trong nước bọt để tạo thành dextrin và sau đó thành maltose.

Ở ruột non, enzyme hỗ trợ thủy phân hoàn toàn tinh bột thành glucose. Glucose được hấp thụ từ ruột vào máu và được chuyển đến tế bào. Tại đây, glucose bị oxi hóa bởi enzyme tạo thành CO₂ và H₂O, đồng thời giải phóng năng lượng để cơ thể hoạt động.

Lượng glucose dư được chuyển hóa trở lại thành tinh bột động vật (gọi là glycogen) và được dự trữ trong gan và cơ. Khí cơ thể thiếu hụt dinh dưỡng sẽ xảy ra quá trình thủy phân glycogen để cung cấp glucose cho cơ thể.

1. Carbohydrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức, thường có công thức chung là C_n(H₂O)_m. 

2. Carbohydrate được chia làm hai loại là monosaccharide, disaccharide và polysaccharide.

3. Glucose và fructose tồn tại đồng thời cấu tạo dạng mạch hở và mạch vòng. Fructose chuyển hóa thuận nghịch thành glucose trong môi trường kiềm.

4. Saccharose được cấu tạo bởi một đơn vị α-glucose và một đơn vị β-glucose qua liên kết α-1,2-glycoside. Phân tử maltose được cấu tạo bởi hai đơn vị glucose qua liên kết α-1,4-glycoside.

5. Tinh bột và cellulose là những polymer thiên nhiên, có công thức phân tử là (C₆H₁₀O₅)_n. Tinh bột gồm amylose và amylopectin.

6. Cacbohydrate có nhiều ứng dụng trong đời sống, sản xuất, y tế,...

7. Tinh bột được tạo thành trong cây xanh từ CO₂ và H₂O, nhờ phản ứng quang hợp.

8. Trong cơ thể người, tinh bột chuyển hóa thành glucose; sau đó tinh bột chuyển hóa thành CO₂ và H₂O, đồng thời cung cấp năng lượng cho cơ thể.