Lý thuyết về tinh bột và sự hình thành tinh bột

Tinh bột là một hợp chất hóa học rất quan trọng trong đời sống và luôn hiện hữu trong cuộc sống của chúng ta. Với bài viết hôm nay chúng ta cùng tìm hiểu về tinh bột và sự hình thành của tinh bột trong thực tế như thế nào

I/ Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

• Tinh bột là hợp chất rắn vô định hình có màu trắng và không tan trong nước nguội.
• Tinh bột tan trong nước nóng từ 65⁰C trở lên thì tinh bột chuyển thành dung dịch keo nhớt ta gọi là hồ tinh bột.
• Tinh bột là hợp chất có rất nhiều trong các loại hạt (như gạo, mì, ngô, đậu…), các loại củ (khoai, sắn…) và các loại quả (táo, chuối, bí …). Hàm lượng tinh bột trong đó chiếm khoảng 80% và trong ngô chiếm khoảng 70% và trong củ khoai tây tươi chiếm khoảng 20%.

II/ Cấu trúc phân tử

• Tinh bột là hỗn hợp của 2 polisaccarit: amilozơ và amilopectin. Cả 2 hợp chất đều có CTPT là (C₆H₁₀O₅)_n trong đó hợp chất C₆H₁₀O₅ là gốc α-glucozơ

1/ Phân tử amilozơ

• Amilozơ chiếm khoảng 20 – 30% khối lượng của tinh bột. Trong phân tử của amilozơ các gốc α-glucozơ được nối với nhau bởi liên kết α – 1,4 – glicozit tạo thành 1 chuỗi dài và không phân nhánh.
• Amilozơ có số phân tử khối vào khoảng 150.000 − 600.000 (tương ứng với n khoảng 1000 − 4000). Trong phân tử amilozơ không duỗi thẳng mà nó được xoắn lại thành hình lò xo.
• Mỗi vòng xoắn của amilozơ gồm 6 gốc glucozơ

2/ Phân tử amilopectin

– Phân tử amilopectin chiếm khoảng 70 – 80% khối lượng của tinh bột.

– Amilopectin có cấu tạo dạng phân nhánh. Cứ có khoảng 20 – 30% mắt xích α-glucozơ được nối với nhau bởi các liên kết α-1,4-glicozit thì sẽ tạo thành 1 chuỗi. Do có thêm các liên kết từ phân tử C₁ của chuỗi này với phân tử C₆ của chuỗi kia thông qua nguyên tử O (liên kết α – 1,6 – glicozit) nên chuỗi amilopectin  bị phân nhánh.

Amilopectin  có phân tử khối vào khoảng từ 300.000−3.000.000 (tương ứng với n từ 2000 – 200.000).

Chú ý:

–  Tinh bột có số phân tử khối không xác định là do n có sự biến thiên trong 1 khoảng rộng

–  Tinh bột là 1 loại polime nên nó không có 2 tính chất sau:

+ Hòa tan được Cu(OH)₂ (dù cho trong tinh bột có nhiều nhóm –OH liền kề)

+ Tinh bột không có tính khử của anđehit (mặc dù tận cùng của phân tử tinh bột vẫn có nhóm OH –hemiaxetal).

• Các nhóm – OH ở trong tinh bột có khả năng phản ứng tạo ra este như glucozơ.

III/ Tính chất hóa học của tinh bột

1/ Phản ứng thủy phân của tinh bột

a) Tinh bột thủy phân nhờ chất xúc tác là axit

Ta có dung dịch tinh bột không tham gia phản ứng tráng bạc. Sau khi ta đun nóng dung dịch tinh bột với axit vô cơ loãng ta thu được dung dịch có khả năng tham gia phản ứng tráng bạc.

Nguyên nhân xảy ra hiện tượng này là do tinh bột sẽ bị thủy phân hoàn toàn tạo ra glucozơ

b) Tinh bột thủy phân nhờ chất xúc tác là enzim

Ta có tinh bột cũng có phản ứng thủy phân xảy ra nhờ 1 số enzim.

Nhờ các enzim α− và β− amilaza (có ở trong nước bọt và có trong mầm lúa) mà tinh bột bị thủy phân tạo thành đextrin (C₆H₁₀O₅)_x (x<n) rồi tạo thành mantozơ và mantozơ khi bị thủy phân sẽ tạo thành glucozơ nhờ các enzim mantaza

2/ Tinh bột có phản ứng màu với dung dịch iot

Thí nghiệm:

Ta nhỏ dung dịch iot vào trong ống nghiệm có chứa dung dịch hồ tinh bột hoặc ta nhỏ vào mặt cắt của 1 củ khoai lang.

Hiện tượng xảy ra:

Dung dịch của hồ tinh bột chứa trong ống nghiệm và mặt cắt củ khoai lang đều có màu xanh tím.

Khi ta đun nóng thì màu xanh tím này biến mất và khi để nguội thì màu xanh tím lại xuất hiện.

Giải thích hiện tượng:

Do phân tử của tinh bột sẽ hấp thụ iot và tạo ra màu xanh tím.

Khi ta đun nóng thì iot trong phân tử bị giải phóng ra khỏi phân tử tinh bột và làm mất đi màu xanh tím đó.

Khi để nguội dung dịch thì iot bị hấp thụ lại làm cho dung dịch lại có màu xanh tím. Với phản ứng này được ta dùng để nhận biết tinh bột bằng iot và ngược trở lại

IV/ Sự chuyển hóa của tinh bột ở trong cơ thể

Tinh bột có trong các loại lương thực là 1 trong những loại thức ăn cơ bản của con người. Khi chúng ta ăn thì tinh bột bị thủy phân nhờ các enzim amilaza có ở trong thành phần của nước bọt tạo thành đextrin, rồi chuyển thành mantozơ. Trong ruột thì các enzim mantaza giúp việc thủy phân các mantozơ thành glucozơ. Và glucozơ này được hấp thụ thông qua thành mao của ruột đi vào máu.

Trong máu thì nồng độ glucozơ luôn không đổi chiếm khoảng 0,1% . Còn lượng glucozơ dư thừa được chuyển về chứa trong gan: tại đây thì glucozơ hợp thành các enzim và tạo thành glicogen (hay còn gọi là tinh bột động vật) được dữ trữ trong cơ thể.

Khi mà nồng độ của glucozơ có trong máu bị giảm xuống dưới mức 0,1% thì glicogen ở trong gan sẽ bị thủy phân thành tạo glucozơ và thông qua đường máu chuyển đến các tất cả các mô trong cơ thể. Tại các mô này thì glucozơ sẽ bị oxi hóa chậm thông qua các phản ứng phức tạp nhờ các enzim tạo thành CO₂ và H₂O, đồng thời nó giải phóng ra năng lượng để cơ thể hoạt động.

Sự chuyển hóa của tinh bột ở trong cơ thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ sau:

V/ Sự tạo thành tinh bột ở trong cây xanh

Tinh bột sẽ được tạo thành trong các cây xanh từ khí CO₂ và H₂O  dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Khí CO₂ trong không khí được lá cây hấp thụ và nước được hút từ đất thông qua rễ cây. Chất diệp lục (clorophin) trong lá cây hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời.

Quá trình tạo thành tinh bột của cây xanh như vậy được gọi là quá trình quang hợp. Quá trình này xảy ra rất phức tạp qua rất nhiều giai đoạn, trong đó có 1 giai đoạn tạo thành glucozơ.

Quá trình này được viết bằng phương trình hóa học như sau:

Hi vọng với bài viết trên các bạn có thêm những kiến thức bổ ích về tinh bột