Bài 5. Tinh bột và cellulose

Lý thuyết Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 5: Tinh bột và cellulose I. Trạng thái tự nhiên và công thức cấu tạo của tinh bột, cellulose 1. Trạn...

Lý thuyết Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 5: Tinh bột và cellulose

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

1. Trạng thái tự nhiên

- 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, ...), 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.

2. Công thức cấu tạo của tinh bột và cellulose

a. Công thức cấu tạo của tinh bột

- Tinh bột là polysaccharide, gồm amylose và amylopectin. Tinh bột có công thức phân tử là (C6H10O5)n.

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

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

Chú ý: Liên kết -1,4-glycoside làm cho phân tử tinh bột thực tế không duỗi thẳng mà xoắn thành hình lò xo.

b. Công thức cấu tạo củab Cellulose

Công thức phân tử của cellulose là (C6H10O5)n. Khác với tinh bột, phân tử cellulose tạo bởi nhiều đơn vị β-glucose, nối với nhau qua liên kết β-1,4-glycoside, tạo thành chuỗi dài, không phân nhánh.

Chú ý: Trong phân tử cellulose, mỗi mắt xích C6H10O5 có 3 nhóm OH nên có thể viết là [C6H7O2(OH)3]n.

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

1. Phản ứng thuỷ phân

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

${\left(C_6{H}_{10}{O}_5\right)}_n+n{H}_{2}O\underset{enzyme}{\overset{H^{+},t^0}{\to }}n{C}_6{H}_{12}{O}_6$

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

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

${\left(C_6{H}_{10}{O}_5\right)}_n+n{H}_{2}O\underset{enzyme}{\overset{H^{+},t^0}{\to }}n{C}_6{H}_{12}{O}_6$

Động vật nhai lại có thể tiêu hoá được cellulose vì chúng có vi khuẩn Ruminocoaus 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

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

Ví dụ: ${\left[C_6{H}_7{O}_2{\left(OH\right)}_3\right]}_n+3nHN{O}_3\stackrel{H_{2}S{O}_4,t^0}{\to }{\left[C_6{H}_7{O}_2{\left(ON{O}_2\right)}_3\right]}_n+3n{H}_{2}O$

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

4. Phản ứng của cellulose với nước Schweizer

Cellulose tan trong nước Shweizer.

IV. 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. Quá trình quang hợp xảy ra như sau:

6CO2 + 6H2O $\underset{chlorophyll}{\overset{asmt}{\to }}$C6H12O6 + 6O2

- Các phân tử glucose kết hợp với nhau thành tinh bột:

nC6H12O6 → (C6H10O5)n + nH2O

- Tinh bột được dùng làm lương thực, điều chế glucose,…Cellulose dùng để sản xuất sơn mài, thuốc súng không khói, tơ visco, giấy bóng kính, ....