Bài 5. Tinh bột và cellulose

I. Trạng thái tự nhiên và công thức cấu tạo của tinh bột, cellulose

• Trạng thái tự nhiên của tinh bột và cellulose

- Tinh bột là chất rắn màu trắng, hầu như không tan trong nước lạnh, tan một phần trong nước nóng tạo thành hồ tinh bột. Tinh bột có nhiều trong các loại hạt (gạo, ngô, đậu, ...), củ (khoai, sắn, ...), quả (chuối xanh, ...).

- Cellulose là chất rắn, dạng sợi, màu trắng, không tan trong nước và các dung môi hữu cơ thông thường. Cellulose là thành phần chính của thành tế bào thực vật.

• Công thức cấu tạo của tinh bột và cellulose

1. Tinh bột

a) Amylose: tạo bởi nhiều đơn vị a-glucose, nối với nhau qua liên kết a-1,4-glycoside hình thành chuỗi dài xoắn, không phân nhánh.

b) Amylopectin: tạo bởi nhiều đơn vị a-glucose, nối với nhau qua liên kết a-1,4-glycoside, tạo thành các đoạn mạch. Do có thêm liên kết a-1,6-glycoside nối giữa các đoạn mạch nên amylopectin có mạch phân nhánh.

2. Cellulose

- Công thức phân tử của cellulose là (C₆H₁₀O₅).

- Phân tử cellulose tạo bởi nhiều đơn vị ẞ-glucose, nối với nhau qua liên kết ẞ-1,4-glycoside, tạo thành chuỗi dài, không phân nhánh.

II. Tính chất hoá học cơ bản của tinh bột và cellulose

• Tính chất hoá học cơ bản của tinh bột và cellulose

• Tinh bột có phản ứng thuỷ phân, phản ứng với iodine.
• Cellulose có phản ứng thuỷ phân, phản ứng với nitric acid, phản ứng với nước Schweizer.

1. Phản ứng thuỷ phân

a) Thuỷ phân tinh bột

- Thuỷ phân hoàn toàn tinh bột trong môi trường acid tạo thành glucose.

- Tinh bột cũng bị thuỷ phân nhờ các enzyme trong quá trình tiêu hoá thành dextrin (C₆H₁₀O₅)_x (x < n), maltose và thành glucose.

b) Thuỷ phân cellulose

- Trong môi trường acid hoặc enzyme, cellulose cũng bị thuỷ phân hoàn toàn tạo thành glucose.

- Động vật nhai lại có thể tiêu hoá được cellulose vì chúng có vi khuẩn Ruminococcus trong dạ cỏ. Những vi khuẩn này tạo ra cellulase là enzyme có thể thuỷ phân cellulose thành glucose.

2. Phản ứng của hồ tinh bột với iodine

- Tinh bột tác dụng với iodine tạo hợp chất có màu xanh tím. Đây là phản ứng đặc trưng để nhận biết tinh bột.

3. Phản ứng của cellulose với nitric acid

a) Phản ứng của cellulose với nitric acid

- Cellulose tác dụng với hỗn hợp nitric acid đặc và sulfuric acid đặc thường tạo thành cellulose dinitrate và cellulose trinitrate.

- Cellulose trinitrate cháy nhanh, không khói, không tàn, được sử dụng làm thuốc súng.

b) Phản ứng của cellulose với nước Schweizer.

- Cellulose tan được trong nước Schweizer (dung dịch thu được khi hòa tan Cu(OH)₂ trong NH₃).

• Sự chuyển hoá tinh bột trong cơ thể, sự tạo thành tinh bột trong cây xanh, ứng dụng của tinh bột và cellulose

- Khi ăn tinh bột, enzyme trong nước bọt (amylase) phân giải tinh bột thành dextrin, maltose. Ở ruột, dextrin, maltose tiếp tục bị thuỷ phân thành glucose nhờ enzyme trong dịch ruột. Glucose được hấp thụ qua thành ruột vào máu, đi đến các tế bào trong cơ thể. Glucose còn dư được lưu trữ dưới dạng glycogen trong gan và cơ.

- Trong tự nhiên, nhờ năng lượng của ánh sáng mặt trời và chất diệp lục chlorophyll trong lá cây mà thực vật tổng hợp được glucose từ CO₂ và H₂O, các phân tử glucose kết hợp lại với nhau tạo thành tinh bột.

- Tinh bột dùng làm lương thực, điều chế glucose,...

- Cellulose dùng để sản xuất sơn mài, thuốc súng không khói, tơ visco, giấy bóng kính,...