Cacbohidrat là gì? Những vai trò của cacbohidrat đối với cơ thể

Cacbohidrat là một hợp chất hữu cơ, có mối quan hệ mật thiết với các vật chất trên Trái Đất. Nhưng để có thể hiểu được rõ hơn về cacbohidrat là gì và hợp chất hữu cơ này có vai trò như thế nào, thì mời các bạn cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây cùng Gockhampha.edu.vn.com.vn nhé!

Bạn đang đọc: Cacbohidrat là gì? Những vai trò của cacbohidrat đối với cơ thể

Tìm hiểu về Cacbohidrat

Định nghĩa Cacbohidrat là gì?

Cacbohidrat là những hợp chất hữu cơ tạp chức, với công thức chung là Cn(H2O)m, nó còn có tên gọi khác là gluxit hoặc saccarit. Bên cạnh đó, Cacbohidrat được biết đến thông dụng nhất là một chất mà cơ thể con người có thể dùng để tạo ra năng lượng, là một thành phần cơ bản trong thức ăn, ghi tắt là CARB.

Phân loại Cacbohidrat

Phân loại chung thì Cacbohidrat sẽ bao gồm:

• Cacbohidrat đơn giản (simple carbohydrate) có cấu trúc chỉ có một hoặc hai phân tử đường.
• Cacbohidrat phức tạp (complex carbohydrate) có cấu trúc chứa từ ba phân tử đường trở lên, gọi là polysaccharide.

Nói về phân loại theo công thức hóa học, thì Cacbohidrat lúc này thường được gọi là Gluxit sẽ chia thành 3 loại thường gặp là:

• Monosaccarit: glucozơ, fructozơ có CTPT là C6H12O6
• Đisaccarit: saccarozơ và mantozơ có CTPT là C12H22O11
• Polisaccarit: xenlulozơ và tinh bột có CTPT là (C6H10O5)n

Lý thuyết về Glucozơ

Cấu trúc phân tử Glucozơ

Phân tử Glucozơ tồn tại ở cả hai dạng mạch hở và mạch vòng (dạng α là 36% dạng β là 64%), trong đó:

• Công thức phân tử của nó là là C6H12O6
• Công thức cấu tạo CH2OH–(CHOH)4–CHO

Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

Trạng thái tự nhiên của Glucozơ là dạng chất rắn, không màu, có nhiều trong các loại hoa quả và chiếm khoảng 0,1% trong máu người, ngoài ra, nó còn bao gồm các tính chất vật lý:

• Tan tốt trong nước, độ tan tăng dần theo nhiệt độ.
• Có vị ngọt kém đường mía.

Tính chất hóa học của Glucozơ

Glucozơ có 1 nhóm CHO cùng với 5 nhóm OH nằm liền kề => có các phản ứng của ancol đa chức và của anđehit như:

• Tạo ra dung dịch xanh lam khi hòa tan Cu(OH)2 ở ngay nhiệt độ thường.

Phương trình: 2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂ → (C₆H₁₁O₆)2Cu + 2H₂O

• Tạo thành este 5 chức khi tác dụng với anhiđrit axit: CH₂OH(CHOH)4CHO + 5 (CH₂CO)2O → CH₂COOCH₂(CHOOCCH₂)4CHO + 5 CH₂COOH

Bên cạnh đó, Glucozơ còn có các phản ứng khác như:

• Tác dụng với H₂ tạo thành ancol sobitol với điều kiện nhiệt độ cao: CH₂OH(CHOH)4CHO + H₂ → CH₂OH(CHOH)4CH₂OH

• Phản ứng tráng gương: Tác dụng với AgNO₃/NH3 tạo thành Ag: CH₂OH(CHOH)4CHO + 2AgNO₃ + 3NH₃ + H2O → CH₂OH(CHOH)4COONH₄ + 2Ag+2NH₄NO₃

• Phản ứng với Cu(OH)₂ ở nhiệt độ cao: CH₂OH(CHOH)4CHO + 2Cu(OH)₂ + NaOH → CH₂OH(CHOH)4COONa + Cu₂O+3H₂O

• Phản ứng làm mất màu dung dịch Brom: CH₂OH(CHOH)4CHO + Br₂ + H₂O → CH₂OH(CHOH)4COOH + 2HBr

• Phản ứng lên men: C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2 C₂H₅OH

Cách điều chế Glucozơ

Glucozơ được điều chế bằng cách tiến hành thủy phân saccarozơ, tinh bột, mantozơ và xenlulozơ. Các phương trình điều chế lần lượt:

• Với Mantozơ: C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 2C₆H₁₂O₆

• Với tinh bột và xenlulozơ: (C₆H₁₀O5)_n + _nH₂O → _nC₆H₁₂O₆

• Với saccarozơ: C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ (glucozo) + C₆H₁₂O₆ (fructozo)

• Hoặc trùng hợp HCHO: 6HCHO → Ca(OH)₆  C6H12O6

Vai trò của carbohydrate với cơ thể

Tăng cường chức năng và trí nhớ cho não bộ

Chức năng chính là cung cấp năng lượng cho hệ thần kinh trung ương vì vậy nó ảnh hưởng đến việc cải thiện trí nhớ, hoạt động của não bộ. Việc thiếu hụt carbohydrate có thể khiến não bộ hoạt động kém hiệu quả hơn, do đó cần kiểm tra nhu cầu carbohydrate của cơ thể và bổ sung phù hợp.

Cung cấp nguồn năng lượng cho hoạt động thường ngày

Không riêng gì não bộ, carbohydrate còn là năng lượng sử dụng cho các loại cơ bắp, giúp tăng khả năng đốt cháy mỡ thừa, trao đổi chất, protein có thể được giữ lại cho cơ bắp khi đã có carbohydrate làm năng lượng hoạt động chính, nhờ vậy cơ thể có năng lượng để hoạt động và cũng chuyển hóa chất béo tốt hơn.

Có khả năng ngăn ngừa một số loại bệnh

Carbohydrate có trong các loại hạt, ngũ cốc nguyên hạt và chất xơ từ thực phẩm qua nhiều nghiên cứu đã chứng minh giúp giảm được nguy cơ mắc một số loại bệnh, đặc biệt là các bệnh liên quan đến tim mạch, bệnh béo phì và tiểu đường loại 2. Carbohydrate cũng rất tốt cho hệ tiêu hóa nhờ việc tăng cường – kích hoạt trao đổi chất.

Nâng cao sức khỏe tim mạch

Chất xơ từ Carbohydrate được chứng mình là cũng giúp làm giảm cholesterol trong máu, sử dụng ổn định Carbohydrate đặc biệt là trong các loại ngũ cốc nguyên cám sẽ giúp giảm nồng độ cholesterol xấu trong máu tốt hơn cả sử dụng thuốc hạ cholesterol máu Statins mà không ăn ngũ cốc nguyên cám.

Bảo vệ và nâng cao chức năng thải độc cho gan

Bởi cơ chế được chuyển hóa thành dạng glycogen dự trữ trong gan, khi cơ thể có đầy đủ Carbohydrate thì hoạt động gan để bài thải chất độc sẽ ở mức tốt nhất, bảo vệ chức năng gan.

Cải thiện sức khỏe tinh thần

Một nghiên cứu công bố trên tạp chí Hiệp hội Y khoa Mỹ vào năm 2009 đã tìm ra rằng  những người ăn nhiều carb và ít béo có trạng thái tinh thần ổn định và ít bị lo âu hay cáu gắt hơn.

Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu cũng đánh giá rằng carbohydrate giúp kích thích sản sinh serotonin trong não, từ đó giúp chúng ta cảm thấy thư giãn hơn.

Lý thuyết về Fructozơ

Cấu trúc phân tử Fructozơ

Fructozơ thường tồn tại trong dung dịch ở dạng β, vòng 5 hoặc 6 cạnh với công thức phân tử là C6H12O6 và công thức cấu tạo CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CO – CH2OH.

Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

Fructozơ được tìm thấy nhiều trong hoa quả, đặc biệt là mật ong, chiếm đến 40%. Ngoài ra, có có các tính chất vật lý gần tương tự với glucozơ như:

• Là chất rắn kết tính, dễ tan trong nước.
• Vị ngọt hơn đường mía.

Tính chất hóa học của Fructozơ

Fructozơ chứa đến 5 nhóm OH trong đó có 4 nhóm liền kề và 1 nhóm chức C = O => có tính chất hóa học của ancol đa chức và xeton tương tự như glucozơ, trừ phản ứng làm mất màu Brom. Cụ thể:

• Có thể hòa tan Cu(OH)₂ ở ngay nhiệt độ thường.
• Tác dụng với anhiđrit axit tạo este 5 chức.
• Tác dụng với H₂ tạo sobitol.
• Chuyển hóa thành glucozơ trong môi trường kiềm => có phản ứng tráng gương.

Tìm hiểu thêm: Electron hóa trị là gì? Cách xác định số electron hóa trị

Lý thuyết về Saccarozơ

Cấu trúc phân tử Saccarozơ

Saccarozo có công thức phân tử: C₁₂H22O₁₁ và công thức cấu tạo gồm một gốc alpha – glucozo và một gốc beta – fructozo bằng liên kết 1,2-glicozit qua nguyên tử oxi giữa C1 của glucozơ và C2 của fructozơ (C1−O−C2).

Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

Saccarozo dễ được tìm thấy trong cây mía, đường phèn, đường cát, đường kính,… với các tính chất vật lý:

• Là chất kết tinh, không màu, dễ tan trong nước, ngọt hơn glucoz với nhiệt độ nóng chảy là 185 độ C.

Tính chất hóa học của Saccarozơ

Khác với glucozo, saccarozơ không có tính khử => không có phản ứng tráng gương vì không có nhóm chức andehit (−CH=O). Saccarozơ chỉ có tính chất của ancol đa chức và có phản ứng của đisaccarit.

• Dung dịch saccarozơ hòa tan kết tủa Cu(OH)₂ => dịch phức đồng màu xanh lam: 2C₁₂H₂₂O₁₁ + Cu(OH)₂ → (C₁₂H₂₁O₁₁)2Cu + 2H₂O

• Bị thủy phân thành glucozơ và fructozơ: C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

Ứng dụng của Saccarozơ

Có nhiều trong mía, thường được gọi là đường mía, saccarozơ được dùng để sản xuất đường saccarozơ, rất được ưa chuộng để ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm: sản xuất bánh kẹo, nước giải khát… hay pha chế thuốc trong công nghiệp dược phẩm.

Lý thuyết về Mantozơ

Công thức phân tử Mantozơ

Mantozơ được cấu tạo từ sự kết hợp của 2 gốc alpha – glucozơ bằng liên kết α−1,4−glicozit. Công thức phân tử của nó là C12H22O11.

Tính chất hóa học của mantozơ

Khi kết hợp 2 gốc glucozơ, phân tử mantozơ vẫn còn 1 nhóm CHO và các nhóm OH liền kề => mang tính chất hóa học của cả Ancol đa chức và anđehit. Cụ thể:

• Nó tác dụng với Cu(OH)₂ cho ra phức đồng mantozơ màu xanh lam

2C₁₂H₂₂O₁₁ + Cu(OH)₂ → (C₁₂H₂₁O₁₁)2Cu + 2H₂O

• Khi được đun nóng, nó sẽ khử [Ag(NH₃)₂]OH và Cu(OH)₂
• Tính khử: C₁₂H₂₂O₁₁ + 2AgNO₃ + 2NH₃ + H₂O → 2Ag + NH₄NO₃ + C₁₂H₂₂O₁₂

• Bị thủy phân (xúc tác axit hoặc enzim) => 2 phân tử glucozơ

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 2C₆H₁₂O₂ (glucozo)

Cách điều chế mantozơ

Mantozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ anzim amilaza (có trong mầm lúa). Phản ứng thủy phân này cũng xảy ra trong cơ thể người và động vật.

Lý thuyết về Xenlulozơ

Công thức phân tử Xenlulozơ

Xenlulozơ được cấu tạo từ các gốc β−glucozo liên kết với nhau bằng liên kết β−1,4−glicozit tạo thành mạch thẳng. Công thức cấu tạo ở dạng [C₆H₇O₂(OH)₃]n và công thức phân tử của nó là (C₅H₁₀O_5)n.

Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

Xenlulozơ thường được gọi là mùn cưa hay vỏ bào với những tính chất vật lý như sau:

• Là chất rắn, hình sợi, màu trắng, không mùi, không vị.
• Không tan trong nước ngay cả khi đun nóng, không tan trong các dung môi hữu cơ thông thường như ete, benzen…

Tính chất hóa học của Xenlulozơ

Xenlulozơ có các tính chất hóa học như sau:

• Phản ứng thủy phân: (C₆H₁₀O₅)n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆ (glucozo)

• Phản ứng este hóa với axit axetic và axit nitric:

[C₆H₇O₂(OH)₃] + 3_nCH₃COOH → [C₆H₇O₂(OOCCH₃)₃]_n + 3_nH₂O
[C₆H₇O₂(OH)₃] + 3_nHNO₃ → [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]n + 3_nH₂O

Ứng dụng của xenlulozơ

Ứng dụng phổ biến nhất từ xenlulozơ là sản xuất tơ visco từ việc cho xenlulozơ phản ứng với CS2 trong NaOH rồi phun qua dung dịch axit.

Lý thuyết về Tinh bột

Công thức phân tử tinh bột

Tinh bột gồm các gốc α−glucozo liên kết với nhau bằng liên kết α−1,4−glicozit tạo mạch thẳng (amilozơ) hoặc bằng liên kết α−1,4−glicozit và α−1,6−glicozit tạo thành mạch nhánh (amilopectin), mang công thức phân tử là (C₆H₁₀O₅)n.

Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

Tinh bột được tìm thấy nhiều trong các loại hạt (gạo, mì, ngô…), củ (khoai, sắn…) và quả (táo, chuối…). có các tính chất vật lý như sau:

• Là chất rắn vô định hình.
• Không tan trong nước lạnh, phồng lên và vỡ ra trong nước nóng thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột, màu trắng.

Tính chất hóa học của tinh bột

Tác dụng với dung dịch I₂ tạo thành dung dịch xanh tím và mất màu khi đun nóng, xuất hiện màu trở lại khi để nguội.

• Phản ứng thủy phân: (C₆H₁₀O₅)n + _nH₂O → _nC₆H₁₂O₆ (glucozo)

• Thủy phân khi có men: Tinh bột → đextrin → mantozơ → glucozơ

Cách điều chế tinh bột

Tinh bột chủ yếu được tổng hợp chủ yếu nhờ quá trình quang hợp của cây xanh với phương trình hóa học như sau, điều kiện clorofin và ánh sáng: 6_nCO₂ + 5_nH₂O → (C₆H₁₀O₅)_n + 6_nO₂ 

>>>>>Xem thêm: Phản ứng oxi hóa khử là gì? Lý thuyết và bài tập về phản ứng oxi hóa khử

Gockhampha.edu.vn.com.vn đã giúp bạn tổng hợp lý thuyết liên quan đến cacbohidrat là gì qua  bài viết vừa rồi. Hy vọng thông tin trong bài viết đã giúp bạn có những kiến thức hữu ích cho việc học của các bạn. Chúc bạn luôn học tốt!