Tinh bột và cellulose: cùng mắt xích glucose, khác cấu trúc và chức năng

Mục tiêu bài học

Em giải thích được vì sao tinh bột và cellulose cùng có công thức mắt xích (C₆H₁₀O₅)_n nhưng khác tính chất, chức năng và khả năng tiêu hóa.

So sánh mạch xoắn của tinh bột và mạch thẳng tạo bó sợi của cellulose — Kiểu liên kết glycoside làm tinh bột dễ tạo cấu trúc xoắn, còn cellulose tạo các mạch thẳng liên kết thành bó bền.

1. Cấu trúc

Tinh bột là hỗn hợp amylose chủ yếu mạch không nhánh và amylopectin phân nhánh, được tạo từ các đơn vị α-glucose. Cellulose gồm các đơn vị β-glucose nối thành mạch không nhánh. Nhiều liên kết hydrogen giữa các mạch cellulose tạo bó sợi bền.

2. Tính chất

Cả hai thủy phân hoàn toàn tạo glucose: (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆.
Tinh bột tạo màu xanh tím với iodine do iodine nằm trong cấu trúc xoắn của amylose; đun nóng màu nhạt hoặc mất và có thể xuất hiện lại khi nguội.
Cellulose phản ứng với nitric acid trong điều kiện thích hợp tạo cellulose nitrate; cũng là nguyên liệu sản xuất giấy và sợi.

3. Sinh học

Người có enzyme thủy phân liên kết α trong tinh bột nhưng không có cellulase để cắt liên kết β của cellulose. Cellulose vì thế là chất xơ, không phải nguồn glucose tiêu hóa trực tiếp ở người.

Ví dụ có lời giải

Ví dụ 1. Thủy phân hoàn toàn 0,10 mol mắt xích C₆H₁₀O₅ tạo 0,10 mol glucose. Khối lượng tăng vì mỗi mắt xích nhận thêm một phân tử nước: 16,2 g mắt xích tạo tối đa 18,0 g glucose.

Ví dụ 2. Nhỏ iodine lên lát khoai thấy xanh tím chứng tỏ có tinh bột; đây không phải phép thử chung cho mọi carbohydrate.

Luyện tập

Nêu hai điểm khác nhau về cấu trúc giữa tinh bột và cellulose.
Viết phương trình thủy phân tổng quát.
Tính khối lượng glucose tối đa từ 32,4 g polysaccharide tinh khiết.
Giải thích vì sao bông giàu cellulose nhưng không dùng làm thực phẩm cung cấp glucose cho người.

Đáp án ngắn

1) α/β-glucose; mạch xoắn/phân nhánh so với mạch thẳng tạo bó. 2) Theo phương trình trên. 3) 36,0 g. 4) Người thiếu enzyme cellulase.

Dễ nhầm

Không viết công thức polysaccharide là nC₆H₁₂O₆: mỗi liên kết glycoside hình thành có tách nước. Cellulose không cho màu xanh tím đặc trưng với iodine.

Chốt bài

Cùng mắt xích danh nghĩa nhưng cấu hình α/β và cách nối mạch quyết định hình dạng, độ bền và khả năng bị enzyme thủy phân.