Bài 7. Tinh bột

I- TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN

Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước. Trong nước nóng từ 65^oC trở lên, tinh bột chuyển thành dung dịch keo nhớt, gọi là hồ tinh bột.

Tinh bột có rất nhiều trong các loại hạt (gạo, mì, ngô,...), củ (khoai, sắn,...) và quả (táo, chuối,...). Hàm lượng tinh bột trong khoảng 80%, trong ngô khoảng 70%, trong củ khoai tây tươi khoảng 20%.

II- CẤU TRÚC PHÂN TỬ

Tinh bột hỗn hợp của hai polisaccarit: amilozơ và amilopectin. Cả hai đều có công thức phân tử là (C₆H₁₀O₅)_n trong đó C₆H₁₀O₅ là gốc α-glucozơ

Amilozơ chiếm 20-30% khối lượng tinh bột. Trong phân tử amilozơ các gốc α-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glicozit tạo thành một chuỗi dài không phân nhánh. Phân tử khối của amilozơ vào khoảng 150.000−600.000 (ứng với n khoảng 1000−4000). Phân tử amilozơ không duỗi thẳng mà xoắn lại thành hình lò xo.

a) Các gốc α-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glicozơ

b) Mô hình phân tử amilozơ

Amilopectin chiếm khoảng 70-80% khối lượng tinh bột. Amilopectin có cấu tạo phân nhánh. Cứ khoảng 20-30% mắt xích α-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glicozit thì tạo thành một chuỗi. Do có thêm liên kết từ C1 của chuỗi này với C6 của chuỗi kia qua nguyên tử O (gọi là liên kết α-1,6-glicozit) nên chuỗi bị phân nhánh như mô tả ở hình dưới. Phân tử khối của amilopectin vào khoảng từ 300.000−3.000.000 (ứng với n từ 2000 đến 200.000).

a) Liên kết α−1,4-glicozit và liên kết α−1,6-glicozit

b) Mô hình phân tử amilopectin

III- TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Phản ứng thủy phân

a) Thủy phân nhờ xúc tác axit

Dung dịch tinh bột không có phản ứng tráng bạc nhưng sau khi đun nóng với axit vô cơ loãng ta được dung dịch có phản ứng tráng bạc. Nguyên nhân là do tinh bột bị thủy phân hoàn toàn cho glucozơ:

(C₆H₁₀O₅)_n+nH₂O→ (H⁺,t^o) nC₆H₁₂O₆

b) Thủy phân nhờ enzim

Phản ứng thủy phân tinh bột cũng xảy ra nhờ một số enzim. Nhờ enzim α− và β−amilaza (có trong nước bọt và trong mầm lúa) tinh bột bị thủy phân thành đextrin (C₆H₁₀O₅)_x (x<n) rồi thành mantozơ, mantozơ bị thủy phân thành glucozơ nhờ enzim mantaza

2. Phản ứng màu với dung dịch iot

Thí nghiệm: Nhỏ dung dịch iot vào ống nghiệm đựng dung dịch hồ tinh bột hoặc vào mặt cắt của củ khoai lang.

Hiện tượng: Dung dịch hồ tinh bột đựng trong ống nghiệm cũng như mặt cắt củ khoai lang đều nhuốm màu xanh tím. Khi đun nóng, màu xanh tím biến mất, khi để nguội màu xanh tím lại xuất hiện.

Giải thích: Phân tử tinh bột hấp thụ iot tạo ra màu xanh tím. Khi đun nóng, iot bị giải phóng ra khỏi phân tử tinh bột làm mất màu xanh tím đó. Khi để nguội, iot bị hấp thụ trở lại làm dung dịch có màu xanh tím. Phản ứng này được dùng để nhận ra tinh bột bằng iot và ngược lại

IV- SỰ CHUYỂN HÓA TINH BỘT TRONG CƠ THỂ

Tinh bột trong các loại lương thực là một trong những thức ăn cơ bản của con người. Khi ta ăn, tinh bột bị thủy phân nhờ enzim amilaza có trong nước bọt thành đextrin, rồi thành mantozơ. Ở ruột, enzim mantaza giúp cho việc thủy phân mantozơ thành glucozơ. Glucozơ được hấp thụ qua  thành mao trạng ruột vào máu. Trong máu nồng độ glucozơ không đổi khoảng 0,1% . Lượng glucozơ dư được chuyển về gan: ở đây glucozơ hợp thành enzim thành glicogen (còn gọi là tinh bột động vật) dữ trữ cho cơ thể. Khi nồng độ glucozơ trong máu giảm xuống dưới 0,1%, glicogen ở gan lại bị thủy phân thành glucozơ và theo đường máu chuyển đến các mô trong cơ thể. Tại các mô, glucozơ bị oxi hóa chậm qua các phản ứng phức tạp nhờ enzim thành CO₂ à H₂O, đồng thời giải phóng năng lượng cho cơ thể hoạt động. Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thể được biểu diễn bởi sơ đồ sau:

V- SỰ TẠO THÀNH TINH BỘT TRONG CÂY XANH

Tinh bột được tạo thành trong cây xanh từ khí cacbonic và nước nhờ ánh sáng mặt trời. Khí cacbonic được lá cây hấp thụ từ không khí, nước được rẽ cây hút từ đất. Chất diệp lục (clorophin) hấp thụ năng lượng của ánh sáng mặt trời. Quá trình tạo thành tinh bột như vậy gọi là quá trình quang hợp. Quá trình xảy ra phức tạp qua nhiều giai đoạn, trong đó có giai đoạn tạo thành glucozơ, có thể được viết bằng phương trình hóa học đơn giản sau: