Tiểu luận Tổng quan về các Oligosaccharide

MUÏC LUÏC ----₪₪₪₪---- Trang OLIGOSACCHARIDE ------------------------------------------------------ 1 Disaccharide -----------------------------------------------2 Saccharose ----------------------------------------------------- 2 Lactose -------------------------------------------------------- 4 Maltose -------------------------------------------------------- 6 Cellobiose ------------------------------------------------------- 6 Trehalose ------------------------------------------------------ 7 6. Planteobiose -------------------------------------------------- 7 7. Galactobiose ------------------------------------------------------7 ò Tính huùt aåm cuûa ñöôøng ---------------------------------------7 Trisaccharide -----------------------------------------------------------8 Tetrasaccharide ----------------------------------------------------------9 IV. Pentasaccharide ----------------------------------------------------------9 KHAÛ NAÊNG CHUYEÅN HOAÙ CUÛA OLIGOSACCHARIDE ---------------9 Söï phaân giaûi Oligosaccharide ----------------------------------------9 Söï toång hôïp Oligosaccharide --------------------------------------10 Söï chuyeån hoaù töông hoã giöõa Oligosaccharide vôùi Monosaccharide & Polysaccharide ---------------------------------------------------11 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO A- OLIGOSACCHARIDE: Oligosaccharide laø nhoùm gluxit caáu taïo bôûi söï lieân kết của một số ít Monosaccharide (2 – 10 gốc) bằng lieân kết glucoside. Coøn giữ ñöôïc một số tính chất của Monosaccharide. Khi thuỷ phaân bằng acid hoặc enzyme tương ứng seõ laøm ñöùt caùc kết glucoside giữa caùc Monosaccharide vaø giaûi phoùng caùc Monosaccharide. Tan tốt trong nước. Baûng 1: Tính hoaø tan của một số loại ñöôøng ñoâi trong nước ở 200C Ñöôøng Độ hoaø tan (g/100g nước) Saccharose Fructose Maltose Lactose 204 375 83 20 Coøn vị ngọt. Độ ngọt ñöôïc ñaùnh giaù bằng thang ñieåm so với saccharide Baûng 2: Tương taùc veà ñoä ngọt giữa caùc loaïi ñöôøng Đường Điểm Đường Điểm Saccharose Galactiol D- fructose D- galactose D- glucose Đường nghịch ñaûo Lactose Maltose 100 41 173 63 69 95 39 46 D- mannitol D- mannose Rafinose D- rhamnose D- sorbitol Xylitol D- xylose 69 59 22 33 51 102 67 Trong số ñoù quan troïng vaø phổ biến hơn cả laø caùc DiSaccharide như Saccharose, Lactose, Maltose… I- DISACCHARIDE: DiSaccharide laø OligoSaccharide ñôn giản nhất coù hai gốc MonoSaccharide lieân kết với nhau bằng lieân kết OH – glucoside. Khi kết hợp như vậy sẽ loại một phaân tử H2O. Sự kết hợp coù thể giữa 2 MonoSaccharide giống nhau hay khaùc nhau. Ví dụ:Maltose do 2 phaân tử Glucose lieân kết với nhau Saccharose do 1 phaân tử Glucose lieân kết với 1 phaân tử Fructose Lactose do 1 phaân tử Glucose lieân kết với 1 phaân tử Galatose Kiểu lieân kết: Tuỳ kiểu lieân kết maø DiSaccharide coøn tính khử hay khoâng: -OH glucoside + -OH thường ® lieân kết oside- ose (1,4 hay 1,6) Þ Coøn một nhoùm –OH glucoside neân tính khử giảm một nửa (Maltose) -OH glucoside + -OH glucoside ® lieân kết oside- oside (1,1 hay 1,2) Þ Khoâng coøn nhoùm –OH glucoside neân khoâng coøn tính khử (Saccharose) Saccharose: a. Trạng thaùi töï nhieân: Saccharose rất phổ biến trong tự nhieân, coù nhiều trong mía, củ cải ñöôøng (duøng ñeå sản xuất ñöôøng) vaø một số thực vật khaùc.Trong củ cải ñöôøng vaø mía coù chứa 20 – 25% ñöôøng Saccharose. Trong ñôøi sống Saccharose coù những teân goïi khaùc nhau: Đường pheøn: Saccharose kết tinh ở 300C dưới dạng những cục lớn. Đường kính: Saccharose coù ñoä tinh khiết khaù cao. Đường caùt: Saccharose coù lẫn tạp chất maøu vaøng naâu, v.v… b. Cấu tạo: Saccharose do một a - Glucose ở dạng piranose lieân kết với một b - Fructose ở dạng furanose bằng lieân kết glucoside xảy ra ở C1 của gốc a - Glucose vaø C2 của gốc b - Fructose , loại ñi một phaân tử H2O. Do vậy Saccharose coøn ñöôïc gọi laø a- D- Glucopiranoside (1®2) b- D- Frucofuranoside ( coù ñoä quay cực bằng +66.50) Coâng thức phaân tử: C12H22O11 c.Tính chất vật lí: Tinh thể khoâng maøu. Khoâng muøi, vị ngọt. Tan nhiều trong nước nhất laønöôùc noùng. Noùng chảy ở 185 0C. Tỷ trọng 1.5879 g/cm3 d. Caùc tính chất hoaù học: Phản ứng thuỷ phaân vaø sự tạo thaønh ñöôøng nghòch ñaûo: Xảy ra do taùc dụng của Enzyme invertase hay HCl, nhiệt ñoä cao. C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 Saccharose Glucose Fructose (+66.50) (+52.50) (-92.40) Hỗn hợp Glucose vaø Fructose coù goác quay traùi ngược với goùc quay phải của Saccharose, do ñoù phản ứng treân ñöôïc gọi laø phản ứng nghịch ñaûo vaø hỗn hợp ñöôøng ñöôïc gọi ñöôøng nghòch ñaûo. Kết quả: Tăng lượng chất khoâ 5.26% Tăng vị ngọt Tăng ñoä hoaø tan của ñöôøng, traùnh hiện tượng kết tinh lại (nhờ tính hoaø tan cao của Fructose vaø tính khoù kết tinh của Glucose ) Tính chất naøy ñöôïc ứng dụng trong kỹ nghệ mứt kẹo ñeâ’ taïo neân caùc sản phẩm trong ñoù Saccharose duø ở nồng ñoä rất cao nhưng vẫn khoâng kết tinh. Phản ứng với kiềm tạo Saccharate: C12H22O11 + NaOH H2O + NaC12H21O11 Khi taùc duïng vôùi voâi seõ thu ñöôïc caùc dạng phức Saccharate sau: C12H22O11 . CaO . 2H2O : Monocalci Saccharate C12H22O11 . 2CaO : Dicalci Saccharate C12H22O11 . 3CaO . 3H2O : Tricalci Saccharate Khi thổi CO2 vaøo dung dịch tạo Saccharose tinh khiết: C12H22O11.CaO.2H2O + CO2 ® C12H22O11 + CaCO3¯ + 2 H2O Phản ứng tạo thaønh Tricalci Saccharate ñöôïc ứng dụng trong sản xuất Saccharose từ rỉ ñöôøng. Ngoaøi ra, ở pH từ 8 ñeán 9 vaø ñun noùng trong thời gian daøi, Saccharose bị phaân huyû thaønh hợp chất coù maøu vaøng vaø naâu. Phản ứng như một rượu ña chức: Taùc dụng với Cu(OH)2 : tạo thaønh dung dịch maøu xanh thẫm Taùc dụng với acid : tạo ester Vì trong dung dịch Saccharose khoâng môû ñöôïc voøng, do ñoù khoâng coù dạng hở vì lieân kết (1 - 2) khoâng coù OH glucoside tự do ở C1 Þ Saccharose laø ñöôøng khoâng khử. . 2. Lactose a.Trạng thaùi töï nhieân: chỉ coù trong sữa của ñoäng vaät vaø con người ( sữa boø:2.7 – 5.5%, sữa mẹ: 7%) b. Cấu tạo: Coâng thöùc phaân tử: C12H22O11 Cấu tạo từ 1 phaân tử a- Glucose vaø phaân tử b- Galactose lieân kết với nhau bằng lieân kết 1,4-O-glucoside Þ Phaân töû coøn 1 nhoùm OH-glucoside tự do neân ñöôøng Lactose coøn ½ tính khử. Trong sữa, ñöôøng Lactose tồn tại ở 2 dạng: Dạng a- Lactose monohydrate C12H22O11. H2O ( phaân tử a-Lactose ngậm 1 phaân tử H2O) Dạng b- Lactose anhydrous C12H22O11 ( phaân tử b- Lactose khan) Baûng 3: So saùnh tính chaát vaät lí giöõa a- Lactose vaø b- Lactose a- Lactose b- Lactose Phaân tử lượng ( Danton) 360 342 Nhiệt ñoä noùng chảy (oC) 202 240 Độ hoaø tan ở 15 oC (g ñöôøng/ 100 g H2O) 7 50 Goùc quay cực [a]20D +89.4 +35 - Tỷ lệ haøm lượng giữa 2 dạng phụ thuộc vaøo giaù trị pH vaø to của sữa: Khi hoaø tan ñöôøng a- Lactose daïng tinh theå vaøo nöôùc, goùc quay cöïc cuûa dung dòch laø +89.40. Neáu giöõ dung dòch naøy ôû nhieät ñoä phoøng,sau 24 giôø goùc quay cöïc seõ giaûm xuoáng giaù trò +550. Ñoù laø do 1 soá phaân töû a- Lactose ñaõ chuyeån sang daïng b- Lactose, khi ñoù trong dung dòch seõ toàn taïi caân baèng. L- a- Lactose L- b- Lactose Vieäc giaûm goùc quay cöïc treân seõ dieãn ra vôùi toác ñoä nhanh hôn neáu pH dung dòch ñöôïc kieàm hoaù veà giaù trò 9 hoaëc dung dòch ñöôïc gia nhieät ôû 750C. c.Tính chất: Coøn ½ tính khử; Ít ngọt ( keùm hơn Saccharose 6 lần). Cơ thể hấp thu Lactose nhờ Enzyme Lactase. Chæ một số cô thể khoâng coù Enzyme naøy neân khoâng hấp thu ñöôïc Lactose chiếm 5-15%, ở những nơi khaùc tỷ lệ cao hơn. Thu nhận từ phần nước Whey, thải ra sau khi Protein sữa ñoâng tụ lại. Sữa chua (yaourt): Lactose chuyeån thaønh lactic acid do quaù trình leân men của vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus.Tuy nhieân, tốc ñoä chuyển hoaù chậm ôû t0 thấp. Sự leân men lactic trong quaù trình bảo quản laøm thay ñoåi daàn caùc giaù trị cảm quan như muøi, vị của sản phẩm. 1 số loaøi nấm men sử dụng ñöôïc ñöôøng Lactose sẽ chuyển hoaù Lactose thaønh ethanol vaø khí CO2, ñoùng vai troø quan trọng trong việc hình thaønh hương vị của sản phẩm. 3. Maltose: a.Trạng thaùi töï nhieân: coù trong thoùc nảy mầm vaø malt ñaïi mạch. Teân thường gọi: ñöôøng mạch nha. b. Cấu tạo: Coâng thöùc phaân tử: C12H22O11 Gồm 2 gốc a - Glucopyranose lieân kết với nhau nhờ goác OH – glucoside ở vị trí C1 vaø C4, ñöôïc gọi laø a - D – Glucopyranoside (1 ® 4 ) D – Glucopyranose. c. Tính chất: Coù tính khử = ½ tính khử của Glucose: coù thể tạo osazone; bị oxi hoaù bởi Brom tạo thaønh maltobionic acid. a- Maltose coù [a]= +168o; b- Maltose coù [a]= +112o; Điểm caân bằng coù [a]= +136o. Khi bị thuỷ phaân bằng axit hoặc enzyme Maltase sẽ tạo 2 phaân tử a-D- Glucose. Sản xuất bằng caùch thuỷ phaân tinh bột bằng b- Amylase; coù thể thu ñöôïc ở giai ñoaïn ñaàu quaù trình leân men rượu tinh bột. Ứng dụng trong coâng ngheä baùnh kẹo: tạo vị ngọt thanh , traùnh hiện tượng kết tinh ñöôøng, tạo cấu truùc mềm dẻo cho kẹo. 4. Cellobiose: - Laø DiSaccharde ñöôïc taïo thaønh từ 2 phaân töû b - D – Glucose lieân kết với nhau nhờ caùc nhoùm OH – glucoside ở vị trí C1 vaø C4. - Laø ñôn vị cấu tạo của PolySaccharise Cellulose. - Coøn 1 nhoùm OH – glucoside tự do neân coøn tính khử. - Được tạo ra bằng caùch thuyû phaân Cellulose nhờ Enzyme cellulase . Trehalose: - Laø DiSaccharide coù nhiều trong nấm, reâu vaø một số thực vật khaùc neân coøn ñöôïc gọi laø ñöôøng nấm. - Cấu tạo từ 2 a - D – Glucose lieân kết với nhau bằng lieân kết 1-1-O-Glucoside . - Laø ñöôøng khoâng khử. 6. Planteobiose: CTCT: b- D Fructose furanose(1-6) a-D Galactose pyranose 7. Galactosebiose: CTCT: a-D Galactose pyranose(1-6) a-D Galactose pyranose ò Tính huùt aåm cuûa ñöôøng: Đường khử huùt aåm keùm hơn ñöôøng khoâng khử. Tính huùt ẩm vừa laø ứng dụng vừa laø nguyeân nhaân gaây hư hỏng sản phẩm. TD: - Baùnh cần ñoä mềm, laùng, cần giữ ẩm (ñöôøng nghòch ñaûo, mật ong). - Chất huùt ẩm trong quy trình laøm kẹo, mứt laøm tăng nhanh quaù trình kết tinh ñöôøng, gaây dính. Khắc phục bằng caùch giảm lượng ñöôøng nghòch ñaûo vaø theâm“Sirô Glucose”. - Sản phẩm sấy chứa nhiều ñöôøng sẽ chảy nước vì huùt ẩm TRISACCHARIDE: Laø OligoSaccharide do 3 MonoSaccharide tạo neân. Tieâu biểu laø Rafinose coù trong rỉ ñöôøng, hạt boâng vaø củ cải ñöôøng. Cấu tạo :1 a- Galactose + 1 a- Glucose + 1 b- Fructose Giữa Galactose vaø Glucose lieân kết nhau bằng lieân kết 1,6-glucoside, giữa Glucose vaø Fructose laø lieân kết 1,2-glucoside. Tính chất: Khoâng coù tính khử. Coù thể thu nhận ở dạng tinh thể, ñoä ngọt thấp, hoaø tan ñöôïc trong nước. Khi thuỷ phaân trong thời gian ngắn bằng acid, sẽ taùch Fructose ra trước tieân, nếu bị thuỷ phaân tiếp tục mới taùch Glucose vaø Galactose ra. Rafinose keùm bền với nhiệt so với Saccharose. Rafinose cũng bị thuỷ phaân bởi Enzyme như: a- Galactosidase cắt lieân kết 1,6 , Saccharase cắt lieân kết 1,2- O- glucoside. Planteose: CTCT: a-D Glucose pyranose(1-2) b-D Fructose furanose(6-1) a-D Galactose pyranose Manninotriose: CTCT: a- D Galactose pyranose (1-6) a- D Galactose pyranose (1-6) a- D Glucose pyranose TETRASACCHARIDE Laø ñöôøng do 4 MonoSaccharide tạo neân, tieâu biểu laø Stachyose. Stachyose la ø1 TetraSaccharide phổ biến trong caây hoï ñaäu vaø 1 số hạt khaùc khi hạt chín, nhưng khi nảy mầm thì ñöôøng naøy nhanh choùng maát ñi. Cấu tạo: do 2 phaân tử a- Galactose, 1 phaân tử a- Glucose vaø1 b- Glucose kết hợp tạo thaønh với caùc lieân kết 1,6-O-glucoside vaø 1,2-O-glucoside. IV. PENTASACCHARIDE: * Verbascose: CTCT: a - D Galactose pyranose (1-6) a - D Galactose pyranose(1-6) a - D Galactose pyranose (1-6) a - D Glucose pyranose (1-2) b - D Fructose furannose B-KHAÛ NAÊNG CHUYEÅN HOÙA CUÛAOLIGOSACCHARIDE: I. SỰ PHÂN GIẢI: -Ñöôïc tieán haønh bôûi 2 kieåu: thuûy phaân & phosphorolysis a. Thuûy phaân: Thöïc hieän nhôø enzyme töông öùng: Vd: Söï phaân giaûi maltose: E.Maltase Maltose D- Glucose Söï phaân giaûi saccharose: E.Invertase Saccharose glucose + fructose Söï phaân giaûi cellobiose: E.Cellobiose Cellobiose b – glucose Söï phaân giaûi rafinose: E.a - Galactosedase Rafinose b - fructose + a - galatose + a - glucose b. Phosphorolysis (quaù trình laân phaân): * Axit Phosphoric thay theá vai troø cuûa nöôùc cuûa quaù trình thuûy phaân. * Enzyme Phosphorylase toàn taïi 2 daïng: à Daïng hoïat ñoäng laø phosphorylase A à Daïng khoâng hoïat ñoäng laø phosphorylase B * Caùc disaccharide döôùi taùc duïng cuûa E. Phosphorylase töông öùng seõ taïo 1 daãn xuaát phosphate cuûa monosaccharide vaø 1 monosaccharide thöù hai. * Phaûn öùng phosphorylase laø phaûn öùng thuaän nghòch. Vd: Söï phaân giaûi maltose: E.Mantosephosphorylase Maltose + H3PO4 Glucose-1-phosphate + glucose II. SỰ TỔNG HỢP: - Ñöôïc thöïc hieän nhôø phaûn öùng chuyeån goác glucozyl döôùi taùc duïng cuûa glucosyltransferase Vd: Söï toång hôïp saccharose: Sacharose - Glucosyltransferase Glucose-1-phosphate + frutose saccharose +H3PO4 Sacharosephosphorilase - Daãn xuaát Uridine Diphospho cuûa ñöôøng laø nhöõng chaát cho goác glucozyl raát hoaït ñoäng Vd: Söï toång hôïp saccharose Uridine Diphosphoglucose + fructose Uridine Diphosphate + saccharose - Ngoaøi ra, coù theå thu ñöôïc oligosaccharide baèng caùch thuûy phaân polisaccharide. Vd: Söï toång hôïp maltose: E.b-Amylase Tinh boät maltose Söï toång hôïp cellulobiose: E.Cellulase cellose cellobiose III. SỰ CHUYỂN HÓA TƯƠNG HỖ: 1/ Söï chuyeån hoùa cuûa saccharose & monosaccharide: * Phaûn öùng xaûy ra nhôø chuyeån goác glucoside töø saccharose sang monosaccharide Saccharose + sorbose(glucosidofructoside) glucozidosorbozit + fructose * Ngöôïc laïi töø disaccharide treân cuõng coù theå taïo thaønh saccharose. 2/ Söï chuyeån hoùa giöõa saccharose & polysaccharide: * Söï chuyeån hoùa giöõa saccharose & tinh boät: ñöôïc thöïc hieän theo sô ñoà: Saccharose+Uridine Diphosphate Uridine Diphosphoglucose+ fructose Uridine Diphosphoglucose +moài(tinh boät) Uridine Diphosphate+ tinh boät * Söï chuyeån saccharose thaønh polisaccharide nhaày dextran ôû Leuconostoc mesenteroides: m(saccharose) m(fructose + dextran) à Quaù trình naøy laøm maát 1 löôïng lôùn ñöôøng trong quaù trình saûn xuaát. * Söï chuyeån hoùa saccharose thaønh levan ô ûBasillus subtilis: m(saccharose) m(glucose + levan) ₪ Coù theå noùi raèng ôû cô theå sinh vaät söï chuyeån hoùa töông hoå giöõa caùc loïai monosaccharide, oligosaccharide & polysaccharide thöïc hieän thöôøng xuyeân nhôø nhieàu con ñöôøng khaùc nhau & nhieàu heä enzym khaùc nhau. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO ----₪₪₪₪---- Leâ Văn Việt Mẫn. Coâng nghệ sản xuất caùc sản phẩm từ sữa vaø thức uống, tập 1 – Coâng nghệ sản xuất caùc sản phẩm từ sữa. Nhaø xuất bản Đại học quốc gia TpHCM, 2004. Nguyễn Ngộ, Leâ Bạch Tuyết, Phan Văn Hiệp, Phạm Vĩnh Viễn, Trần Mạnh Huøng. Kỹ nghệ sản xuất ñöôøng mía.Nhaø xuaát baûn Treû,2002 Đoàng Thò Thanh Thu. GT Sinh hoaù cô baûn. Đaïi hoïc khoa hoïc töï nhieân, TpHCM, 2000. Leâ Ngọc Tuù, Leâ Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Buøi Ñức Lợi, Leâ Doaõn Dieân. Hoaù sinh coâng nghiệp. Nhaø xuất bản khoa học vaø kỹ thuật Haø Nội, 2004. Lillian Hoagland Meyer- Food Chemistry – Reinhold tuttle – 1960. W.D.Phillips – T.J.Chilton. Sinh học tập 1. Nhaø xuất bản giaùo dục, 1997.