Giáo trình Hóa học - Hóa sinh thực phẩm - Chương 3: Glucid

Nội dung text: Giáo trình Hóa học - Hóa sinh thực phẩm - Chương 3: Glucid

1. KHAÙI NIEÄM CHUNG MONO SACCHARIDE Phaân loaïi Caáu taïo hoùa hoïc MS laø daãn xuaát aldehyd hoaëc ceton cuûa caùc polyalcohol Theo tính khöû Ñöôøng khöû Ñöôøng khoâng khöû Coâng thöùc chung: (CH 2O) n vôùi n ≥≥≥ 3 MS chæ tham gia phaûn öùng oxy hoùa khöû, khoâng tham gia phaûn öùng thuûy phaân Theo caáu taïo hoùa hoïc MonoSaccharide (MS) : 1 goác ñöôøng OligoSaccharide (OS) : 2 – 10 goác ñöôøng PolySaccharide (PS) : > 10 goác ñöôøng Oxh Theo tính hoøa tan Glucid hoøa tan Glucid khoâng hoøa tan Polyalcohol Monosaccharide 5 6 MONO SACCHARIDE MONO SACCHARIDE Caùch goïi teân Caùch goïi teân Loaïi nhoùm chöùc + soá carbon Loaïi nhoùm chöùc Teân goïi Aldehyd –CHO Aldose Cetone –CO Cetose n Ñoïc teân 3 Triose 4 Tetrose 5 Pentose 6 Hexose 7 Heptose 8 Octose 7 8
2. MONO SACCHARIDE MONO SACCHARIDE Caáu taïo hoùa hoïc Caáu taïo hoùa hoïc Caáu taïo maïch voøng Caáu taïo maïch voøng 13 14 MONO SACCHARIDE MONO SACCHARIDE Caáu taïo hoùa hoïc Tính chaát vaät lyù Dung d ịch đườ ng: m ạch th ẳng và m ạch vòng v ới t ỷ l ệ khác nhau Tinh theå khoâng maøu hoaëc traéng Hoøa tan toát trong nöôùc Khoâng hoøa tan trong dung moâi höõu cô Coù vò ngoït, ñoä ngoït khaùc nhau Coù khaû naêng laøm quay maët phaúng phaân cöïc 15 16
3. MONO SACCHARIDE MONO SACCHARIDE Tính chaát hoaù hoïc Phaûn öùng theá: taïo osazone vôùi phenylhydrazine Phaûn öùng theá: taïo osazone vôùi phenylhydrazine Osazone cuûa caùc loaïi ñöôøng khaùc nhau coù hình daïng tinh theå, nhieät ñoä noùng chaûy khaùc nhau ÖÙng duïng: ñònh tính ñöôøng GLUCOSE LACTOSE GALACTOSE Phaûn öùng xaûy ra theo 2 giai ñoaïn 21 FRUCTOSE MALTOSE SACCHAROSE 22 MONO SACCHARIDE MONO SACCHARIDE Tính chaát hoaù hoïc Phaûn öùng theá: taïo osazone vôùi phenylhydrazine Phaûn öùng ñoàng phaân hoùa Haïn cheá: Caùc loaïi ñöôøng coù phaàn ñuoâi gioáng nhau taïo ra cuøng Xaûy ra trong moâi tröôøng kieàm moät loaïi osazone (glucose; fructose; mannose – osazone) Phuï thuoäc nhieät ñoä, noàng ñoä cuûa kieàm 23 24
4. MONO SACCHARIDE MONO SACCHARIDE Fructose Galactose Laø thaønh phaàn cuûa ñöôøng söõa Khoâng toàn taïi ôû traïng thaùi töï do ° Coù nhieàu trong traùi caây : ñöôøng quaû ° Trong maät ong cuõng coù haøm löôïng cao: ñöôøng maät ° Quay maët phaúng phaân cöïc sang traùi: levulose ° Ñoä ngoït cao 29 30 OLIGO SACCHARIDE OLIGOSACCHARIDE Caáu taïo hoaù hoïc Lieân keát glucoside ° Töø 2 – 10 goác MS, lieân keát vôùi nhau baèng lieân keát glucoside Phaûn öùng taùch nöôùc giöõa nhoùm –OH glucoside ° Vaãn coøn giöõ ñöôïc moät soá tính chaát cuûa MS vaø nhoùm –OH cuûa hôïp chaát khaùc (aglucon) ° Deã tan trong nöôùc, deã keát tinh ° Coù vò ngoït lk glucoside Ñöôøng Ñieåm Ñöôøng Ñieåm Saccharose 100 D-mannitol 69 Galactiol 41 D-mannose 59 D-fructose 173 Rafinose 22 D-galactose 63 D-rhamnose 33 D-glucose 69 D-sorbitol 51 -OH glucoside Ñöôøng nghòch ñaûo 95 Xylitol 102 Lactose 39 D-xylose 67 Maltose 46 31 32
5. OLIGO SACCHARIDE OLIGO SACCHARIDE Maltose -OH glucoside + -OH thöôøng lieân keát oside – ose (1,4 hay 1,6) ααα-D-glucose + ααα-D-glucose / 1,4-glucoside tính khöû giaûm moät nöûa -OH glucoside + -OH glucoside lieân keát oside – oside (1,1 hay 1,2) khoâng coøn tính khöû Coâng thöùc phaân töû : C 12 H22 011 Tính chaát: Ñöôøng khöû [ααα] = +136 o[ααα] ααα-Mal = +168 o; [ ααα] βββ-Mal = +112 o; Phaân boá: thoùc naûy maàm, malt ñaïi maïch, maïch nha: ñöôøng nha Saûn xuaát: thuûy phaân tinh boät baèng βββ-amilase ÖÙng duïng: CNSX baùnh keïo, taïo vò ngoït thanh, traùnh hieän töôïng taùi keát tinh ñöôøng, 37 taïo caáu truùc meàm deûo cho keïo 38 OLIGO SACCHARIDE OLIGO SACCHARIDE Lactose Saccharose βββ-D-galactose + ααα-D-glucose / 1,4-glucoside ααα-D-glucose + βββ-D-fructose / 1,2-glucoside Coâng thöùc phaân töû : C 12 H22 011 Coâng thöùc phaân töû : C 12 H22 011 Tính chaát: Ñöôøng khöû; Tính chaát: ñöôøng khoâng khöû; khoâng taïo osazone Ít ngoït Phaân boá: mía, cuû caûi ñöôøng, thoát noát, Phaân boá: Caùc loaïi söõa : ñöôøng söõa (4 – 8%) Cô theå haáp thu lactose nhôø E. lactase 14 – 25% nöôùc mía (~100% CK): ñöôøng mía Saûn xuaát: Töø nöôùc Whey ÖÙng duïng: Söõa chua (yaourt) 39 40
6. POLYSACCHARIDE POLYSACCHARIDE Tinh boät Tinh boät Thaønh phaàn chính cuûa caùc haït nguõ coác vaø cuû löông thöïc Caáu taïo Nguyeân lieäu Tinh boät (%) Nguyeân lieäu Tinh boät (%) ° PS thuaàn: ααα-D-glucan (α-D-glucose ) = amilose (AM) + amilopectin (AP) Khoai mì 95 Luùa gaïo 75 – 80 Khoai taây 84 Chuoái xanh 20 AM / AP = 1 / 4 → ñoä nhôùt cuûa dd tinh boät/nöôùc Ñaäu 65 TD: Ñaäu xanh (75%AM); neáp (>90% AP); luùa mì, baép (AM/AP = 1/3) ° Daïng haït: lôùp voû haït + haït (caáu truùc phöùc taïp) Haït tinh boät: vaøi trieäu phaân töû AM vaø AP + 1% lipid 45 46 POLYSACCHARIDE POLYSACCHARIDE Tinh boät Tinh boät 47 48
7. Tinh boät POLYSACCHARIDE POLYSACCHARIDE Tinh boät Chuyeån hoùa Hoà hoùa (hydrate hoùa, hoøa tan, bieán tính) UD: Thuûy phaân, taïo gel, taïo sôïi, taïo maøng Thoaùi hoùa (keát tuûa, taùch nöôùc) Haáp thu (UD: giöõ aåm, giaûm aw) Thuûy phaân Tinh boät coù khaû naêng taïo nhuõ ? 53 54 Tinh boät POLYSACCHARIDE Tinh boät POLYSACCHARIDE Söï hoà hoùa Söï hoà hoùa ° Laø quaù trình phaù vôõ caáu truùc haït tinh boät, giaûi phoùng caùc sôïi AM vaø AP baèng nhieät ñoä trong moâi tröôøng nöôùc ° Quaù trình hoà hoùa baét ñaàu khi caùc phaân töû nöôùc töø moâi tröôøng tieáp xuùc vôùi haït tboät vaø phaù vôõ lk hydro noäi giöõa caùc sôïi tboät ° Thoâng soá coâng ngheä: Nhieät ñoä hoà hoùa (caáu taïo haït+ tyû leä AM/AP) Ñoä nhôùt dòch hoà tb (tyû leä AM/AP) 55 56
8. POLYSACCHARIDE Tinh boät Söï thoaùi hoùa  Hieän töôïng dd hoà tinh boät giaûm ñoä nhôùt, xuaát hieän caën laéng  Khoái gel tinh boät bò vöõa, nöôùc taùch ra, ñoä chaéc cuûa gel giaûm Xaûy ra trong quaù trình baûo quaûn: ° Ñoäng naêng giaûm → caùc sôïi tboät seõ tieán ñeán gaàn nhau, taùi taïo lk hydro noäi, lk hydro ngoaïi vôùi nöôùc giaûm, nöôùc bò taùch ra. ° Moät soá taùc ñoäng cô hoïc (khuaáy troän, caét) → phaù lk hydro nuùt maïng, taùch nöôùc vaø caáu truùc gel bò vôõ Bieän phaùp xöû lyù ° AP taïo dd hoà tboät coù ñoä nhôùt cao hôn, khoù bò thoaùi hoùa hôn so vôùi dd hoà tboät töø AM, duøng tb bieán tính ° Boå sung caùc chaát ñoàng taïo gel, hoaëc taêng cöôøng lk nuùt maïng 61 62 POLYSACCHARIDE POLYSACCHARIDE Tinh boät Tinh boät Söï bieán tính Söï bieán tính Duøng caùc goác beàn ñeå noái maïch: Ñöa caùc goác coàng keành vaøo maïch tinh boät: ôû nhieät ñoä cao khoâng bò ñöùt maïch, caùc soäi khoâng tieán gaàn nhau, khoâng giaûm ñoä nhôùt (nöôùc soát ñoà hoäp) nöôùc khoâng bò taùch (hoà daùn, töông ôùt) 63 64
9. POLYSACCHARIDE POLYSACCHARIDE Tinh boät Tinh boät Söï thuûy phaân (ñöôøng hoùa) Điều ki ện đườ ng hóa : E đườ ng hóa – β, γ và iso amylase / 50-60 oC Söï thuûy phaân ho ặc NaOH hay HCl 5% / 80-100 oC Bi ến đổ i: độ nh ớt ít gi ảm, t ạo beta dextrin, maltose, glucose E. βββ amylase (Fungamyl) Tinh boät βββ dextrin + Maltose (exo; lk 1,4; caét töøng 2 goác) E. γγγ amylase (Glucoseamylase) Glucose Chæ soá DE (Dextrose Equivalent (exo; lk 1,4 vaø 1,6; caét töøng goác moät) Bieåu thò möùc ñoä thuûy phaân, taïo caùc ñaàu khöû E. iso amylase DE = Löôïng ñöôøng khöû (glucose) / toång löôïng tinh boät ααα dextrin + Maltose + Glucose (endo; lk 1,6ø) DE = 3 – 20 Maltodextrin DE > 20 Siroglucose 69 70 POLYSACCHARIDE POLYSACCHARIDE Cellulose Hemicellulose ° PS dò theå: taïo thaønh bôûi 2 loaïi MS - pentose vaø hexose TPCT cuûa vaùch teá baøo TV ° Tính tan: khoâng tan trong nöôùc, tan trong dung dòch kieàm PS thuaàn: βββ-DGlucan monomer: β-D-glucose ° Vai troø: chaát keát dính caùc sôïi cell. vaø caùc teá baøo (cuøng pectin) lieân keát 1,4-glucoside daïng thaúng khoâng xoaén Daïng sôïi: Phaân töû cell xeáp // thaønh sôïi coù φ 3,5 nm Caùc sôïi cell taïo thaønh boù sôïi φ 20 nm Lieân keát hydro giöõa caùc chuoãi cell vaø hemicell Tính chaát: Khoâng tan trong nöôùc Raát khoù thuûy phaân H2SO 4 ññ, hoaøn löu, soâi, 24h (hs ~ 10%) / Enzyme Cellulase 71 72
10. CHUYEÅN HOAÙ CARBOHYDRATE CHUYEÅN HOAÙ CARBOHYDRATE TRONG CHEÁ BIEÁN BAÛO QUAÛN TRONG CHEÁ BIEÁN BAÛO QUAÛN Phaûn öùng thuûy phaân Caùc nguyeân lieäu chöùa carbohydrate Tinh boät ñöôøng, dextrin Protopectin pectin, dextran Rau traùi: ñöôøng, pectin, protopectin, tinh boät, cellulose, hemicellulose, Hemicellulose ñöôøng Löông thöïc: tinh boät, ñöôøng, cellulose, hemicellulose, Phaûn öùng oxy hoùa Quaù trình hoâ haáp hieáu khí : Quaù trình hoâ haáp yeám khí : Phaûn öùng taïo maøu, muøi Ñöôøng caramel 77 Ñöôøng + acid amin melanoidine 78 CHÖÙC NAÊNG CHÖÙC NAÊNG Trong coâng ngheä cheá bieán thöïc phaåm Trong coâng ngheä cheá bieán thöïc phaåm Taïo keát caáu, caáu truùc cho saûn phaåm: Nguyeân lieäu cho caùc quy trình cheá bieán: Taïo sôïi, taïo maøng (mieán, mì, baùnh traùng); röôïu bia, nöôùc giaûi khaùt, boät ngoït, Taïo ñoä ñaëc, ñoä ñaøn hoài (gioø luïa, möùt ñoâng), 79 80