Carbohydrate là gì? Cấu tạo, phân loại của carbohydrate

Carbohydrate là thành phần quan trọng đối với con người cũng như là nguyên liệu thô cho sản xuất. Vậy carbohydrate là gì? Công thức cấu tạo là gì? Những nhóm nào có carbohydrate? … Mời bạn đọc cùng EGroup Chemicals giải đáp những thắc mắc trên qua bài viết dưới đây.

I. Carbohydrate là gì?

Carbohydrate hay còn gọi là gluxit là phân tử hữu cơ có cấu tạo từ 3 nguyên tố C, H và O. Hợp chất này có công thức cấu tạo chung là CM (H2O) N, trong đó M và N là các số tự nhiên khác 0, có thể giống nhau hoặc khác biệt.

Đây là một trong những phân tử sinh học có cấu trúc và đóng vai trò quan trọng trong cơ thể sống như dự trữ hoặc tạo ra năng lượng, thành phần cấu trúc…

Carbohydrate là gì?

II. Phân loại carbohydrate

Các phân tử carbohydrate có thể là một phân tử đường hoặc một nhóm các phân tử đường liên kết với nhau. Dựa vào mức độ trùng hợp, chúng ta có thể chia carbohydrate thành 3 nhóm: đường, oligosaccharide và polysaccharide.

Hoặc đơn giản hơn chúng ta có thể phân loại carbohydrate thành 3 dòng đơn, đôi và đa dòng với những đặc điểm sau:

– Dòng đơn:

• Bao gồm các phân tử có 5 hoặc 6 carbon.
• Gồm: Glucose, Fructose, Galactose, Ribose,…

– Đường đôi

• Gồm hai phân tử đường đơn liên kết với nhau bằng liên kết glycoside.
• Bao gồm: sucrose (được tạo ra từ glucose và fructose), lactose (được tạo ra từ galactose và glucose), maltose (được tạo ra từ glucose và glucose),…

– Nhiều đường:

• Được cấu tạo từ 2 hoặc nhiều phân tử liên kết với nhau ở dạng thẳng hoặc phân nhánh.
• Gồm: glycogen, tinh bột, xenlulo, chitin,…

Nhóm carbohydrate

III. Bản chất và trạng thái tự nhiên của một số phân tử cacbohydrat

1. Đường

– Glucose là chất rắn ở dạng kết tinh, không màu. Hòa tan trong nước và tan khi nhiệt độ nước tăng.

– Gọi là đường nho, ít ngọt hơn đường mía. Có trong hầu hết các loại quả chín và trong máu người.

– Glucose có CTPT C6H12O6, tồn tại ở dạng mạch hở hoặc mạch hở.

-Glucose có nhiều nhóm -Oh và 1 nhóm -Hales nên có tính chất của andehit và rượu đa chức:

• Tác dụng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo ra dung dịch màu xanh:

2C6H12O6 + Cu(OH) 2 → (C6H11O6) 2CU + 2H2O

• Phản ứng của nhóm Anydehit:

+ Phản ứng phủ bạc, tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3, đun nóng:

CH2OH[CHOH]4CHO + 2Ag (NH3) 2OH → CH2OH[CHOH]4COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O

+ Tác dụng với Cu(OH)2 trong NaOH, đun nóng tạo thành Cu2O có kết tủa màu đỏ.

+ Phá hủy dung dịch brom.

CH2OH[CHOH]4CHO + H2 → CH2OH[CHOH]4CH2OH

• Phản ứng lên men tạo ra rượu etylic và CO2:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

2. Đường fructose

– Trạng thái: dạng rắn kết tinh, dễ tan trong nước.

– Có nhiều trong trái cây chín và đặc biệt là mật ong nên còn gọi là đường mật. Vì vậy, đường fructose ngọt hơn đường mía.

– Công thức phân tử là C6H12O6. Trong môi trường kiềm, Frutose chuyển hóa thành glucose và có phản ứng glucose điển hình. Tuy nhiên, sẽ không có phản ứng làm mất màu nước brom.

3. Đường saccharose

– Chất rắn, không màu, dễ tan trong nước.

– Trong mía có nhiều chất nên Saccarozo còn gọi là mía. Nó còn có thể được tìm thấy trong củ cải, đường thốt nốt…

– Phân tử Saccarozo được tạo thành từ alpha-glucose và beta-fructose liên kết với nhau thông qua nguyên tử oxy. Các đặc tính đặc trưng bao gồm:

• Tính chất của cồn đa chức năng: Tác dụng với Cu(OH)2 đối với phức đồng xanh
• Phản ứng thủy phân: Khi đun nóng trong môi trường axit, saccarose thủy phân tạo thành glucose và fructose.

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6

Cấu trúc của một số phân tử cacbohydrat

4. Tinh bột

– Là chất rắn vô định hình, không tan trong nước lạnh, nở ra trong nước nóng tạo thành dung dịch keo gọi là tinh bột.

– Tinh bột có nhiều trong gạo, ngô, khoai, sắn, ngũ cốc…

– Tinh bột là hỗn hợp của hai loại polisaccaride là amilose và amilopectin. Trong đó amilose chiếm 20-30% khối lượng tinh bột.

– Phản ứng đặc trưng:

• Phản ứng thủy phân:

+ Thủy phân bằng xúc tác axit vô cơ: (C6H10O5) N + NH2O → NC6H12O6

+ Thủy phân dưới tác dụng của enzym amylase trong nước bọt.

• Phản ứng với giải pháp IoT: Đây là phản ứng phân biệt tinh bột. Khi cho tinh bột vào dung dịch iốt thì màu xanh hơn sẽ có màu tím. Hệ thống sưởi bị đổi màu nhưng để nguội xuất hiện màu xanh tím.

5. Xenlulo

– Cellulose là chất rắn màu trắng, dạng sợi, không mùi, không vị.

– Không tan trong nước, nóng hoặc lạnh cũng như các dung môi thông thường như benzen, ete…

– Công thức phân tử là (C6H10O5)n. Cellulose là một polyme được tạo thành từ các phân tử β – glucose bằng liên kết β – 1,4 – glicozit. Là thành phần chính của tế bào thực vật. Có nhiều trong cây bông (95 – 98%), đay, gai, tre, trúc (50 – 80%), gỗ (40 – 50%).

– Phản ứng đặc trưng:

• Phản ứng thủy phân: Khi đun nóng xenluloza với dung dịch axit vô cơ sẽ tạo ra phân tử C6H12O6. Phản ứng này còn xảy ra trong dạ dày trâu, bò, ngựa… nhờ enzym cellulaza. Cơ thể con người không có enzyme này nên không thể chuyển hóa được cellulose.
• Phản ứng este hóa rượu đa chức:

[C6H7O2(OH)3]n + nhno3 (đậm đặc) → [C6H7O2(OH)2ONO2]n (cellulose mononitrat) + nH2O

[C6H7O2(OH)3]N + 2NHNO3 (rắn) → [C6H7O2(OH)(ONO2)2]n (cellulose Đinitrat) + 2NH2O

Hỗn hợp xenlulo mononitrat, xenlulo Đinitrat hay còn gọi là coloxilin, dùng để sản xuất nhựa celluloit làm bóng bàn, đồ chơi…

[C6H7O2(OH)3]N + 3NHNO3 (rắn) → [C6H7O2(ONO2)3]n (cellulose trinitrat) + 3NH2O

Hỗn hợp chứa chủ yếu là cellulose trinitrate gọi là pyroxilin (chất nổ), dùng để chế tạo thuốc súng không khói.

Ứng dụng xenlulo trong sản xuất

IV. Ứng dụng carbohydrate

Các nhóm carbohydrate có nhiều vai trò quan trọng đối với con người cũng như đời sống sản xuất.

1. Vì sức khỏe con người

• Là nhóm thực phẩm không thể thiếu của con người cũng như động vật.
• Đây là nguồn năng lượng chính cho các hoạt động sống của cơ thể. Khi chúng ta ăn tinh bột vào cơ thể, trải qua quá trình thủy phân để tạo ra glucose. Sau đó thông qua quá trình trao đổi chất sẽ tạo ra năng lượng dưới dạng ATP để cơ thể có thể sử dụng được. Glucose không được sử dụng sẽ được lưu trữ dưới dạng glycogen trong gan.
• Đồng thời, cơ thể chúng ta cũng cần bổ sung chất xơ để đảm bảo hoạt động của hệ tiêu hóa.

Chuyển hóa carbohydrate trong cơ thể

2. Đối với ngành sản xuất

• Trong y học: glucose, saccharose được dùng làm nguyên liệu bào chế thuốc; Glucose dùng trong xét nghiệm đường huyết…
• Là nguyên liệu tạo ngọt trong sản xuất bánh kẹo, nước giải khát, thực phẩm.
• Glucose, saccharose dùng để phủ gương, ruột…
• Cellulose ứng dụng trong sản xuất giấy, tơ tằm, sợi, polyme như CMC, Nacmc…

Trên đây là những thông tin cơ bản về nhóm carbohydrate. Hy vọng qua bài viết trên bạn đọc đã giải đáp được thắc mắc về hợp chất carbohydrate. Nếu có thắc mắc vui lòng liên hệ với chúng tôi để được giải đáp hoặc tham khảo các bài viết trên website egroup.edu.vn.

Chuyên mục: Hóa chất
Nguồn: EGroup Chemicals

Nguyễn Lân Dũng

Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.