Có nhiều loại đường khác nhau. Người ta dựa vào tính chất hóa học đặc trưng của chúng, đường có thể chia làm 2 loại, đó là đường khử và đường không khử.
Mục lục bài viết
Đường khử là gì
Đường khử (reducing sugar) là các đường chứa Aldose (nhóm aldehyt R-CH=O) hoặc Cetose (nhóm xeton C=O) tự do, có khả năng hoạt động như một chất khử. Có tính chất hóa học đặc trưng của nhóm chức CHO, CO. Vì vậy nó vẫn còn được gọi là đường aldose hoặc đường cetose.
– Đường khử có thể bị oxy hóa bởi các tác nhân oxy hóa yếu.
– Trong môi trường nước đường khử tạo ra 1 hoặc nhiều hợp chất có chứa nhóm aldehyde.
– Dễ dàng chuyển hóa thành các chất khác mà không cẩn phải thủy phân trước.
– Một số đường khử phổ biến: glucose, fructose, và galactose, Melibiose, Cellobiose, Gentiobiose ……
Vậy thế nào là đường không khử?
Đường không khử (non-reducing sugar) ngược lại là các đường không chứa nhóm Aldose hoặc Cetose tự do. Là carbonhydrate không thể hoạt động như các chất khử do không có các nhóm aldehyt tự do hoặc ceton tự do.
Trong môi trường nước, đường không khử không tạo ra bất kỳ hợp chất nào có chứa một nhóm aldehyde. Muốn chuyển hóa thành (gây ra sự khử) chất khác thì cần phải được thủy phân trước.
Một số đường không khử: Sucrose (saccharozo), Trehalose…..
Sự khác biệt giữa đường khử và đường không khử nằm ở cấu trúc của nó. Đường có nhóm aldehyde và ceton, có thể khử thành nhóm –OH bằng phản ứng hóa học. Các chất khử phổ biến cho thấy rõ tính chất này là thuốc thử Tollen, thuốc thử Fehling, thuốc thửu Bebedict….
Các phương pháp xác định đường khử
Nguyên tắc chung của các phương pháp là dựa trên các phản ứng đặc trưng của nhóm chức aldose hoặc cetose có mặt trong đường, để xác định tính khử của đường.
1. Định lượng đường khử bằng phương pháp DNS
Nguyên tắc
Dựa trên phản ứng tạo màu giữa đường khử với thuốc thử acid dinitrosalicylic (DNS). Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ đường khử trong phạm vi nhất định. Dựa trên đồ thị đường chuẩn đối với glucozo tinh khiết tính đường hàm lượng đường khử trong mẫu phân tích.
Cách tiến hành
Cho 5 g DNS và 300 ml nước cất vào cốc, hòa tan hoàn toàn ở 50 oC. Sau đó cho thêm 50 ml dung dịch NaOH 4 N. Cuối cùng thêm 150 g muối tartrat kép, hòa tan hoàn toàn rồi cho trong bình định mức 500 ml.
Thêm nước cất tới vạch định mức. Đựng trong lọ thủy tinh màu sẫm. Nếu sau 1-2 ngày thấy xuất hiện cặn lắng thì đem lọc cặn. Chuẩn 3 ml thuốc thử DNS bằng HCL 0,1 N với chỉ thị phenolphthalein, nếu hết 5-6 ml HCL là được. (Nếu cần thêm NaOH để đạt môi trường mạnh cho thuốc thử).
[external_link offset=1]Dựng đồ thị chuẩn glucose. Cân glucose tinh khiết 99 % bằng cân phân tích từ 0877074074 g. Hòa tan đường glucozo bằng nước cất và định mức tới 1 lít.
Tiến hành đo OD ở bước song 540 nm với các mẫu phân tích, trong đó mẫu phân tích là 2 ml dịch đường + 1 ml DNS, cho vào ống nghiệm nút chặt, bỏ vào đun sôi cách thủy 5 phút, lấy ra làm nguội rồi đem đo OD. Mẫu đối chứng là nước cất. Vẽ đồ thị chuẩn với trục tung là OD, trục hoành là nồng độ đường (mg/l)
Xác định hàm lượng đường khử trong mẫu: Pha loãng mẫu sao cho hàm lượng đường khử trong mẫu khoảng 0.12-0,42 mg/l rồi tiến hành đo xác định như trong phần dùng đồ thị chuẩn. Dựa vào đồ thị chuẩn tra được hàm lượng đường khử trong mẫu phân tích.
Chú ý: Màu của hỗn hợp chỉ tạo ra trong môi trường kiềm, do vậy những mẫu acid phải được trung hòa trước khi đem phân tích. Các mẫu đun có thể để được một thời gian (20 phút trước khi đo).
Kết quả
Lượng đường khử được tính: X = a.n.V
Trong đó:
- X- lượng đường trong dung dịch cần xác định g
- a- lượng đường khử trong mẫu đo g
- n- hệ số pha loãng dịch
- V-số thể tích dịch đo, ml
2. Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp bertrand
Nguyên tắc:
Dung dịch Fehling A và B (bao gồm CuSO4 và tartrat kép trong môi trường kiểm) khử đường khử có trong dịch phân tích để tạo thành đồng oxít kết tủa đỏ.
Kết tủa đồng màu đỏ sẽ bị sulfat sắt III hòa tan theo phản ứng sau:
Tiếp theo ta định phân lượng FeSO4 mới tạo thành bằng dung dịch KMnO4:
Căn cứ vào hàm lượng KMnO4 tiêu hao sẽ nhận được số mol Cu. Sau đó tra phụ lục Quan hệ giữa lượng Cu và lượng glucozo hoặc maltozo khi xác định lượng đường khử theo phương phap Bertrand ta sẽ biết được lượng đường chứa trong mẫu thí nghiệm.
Tiến hành
Dùng ống đong lấy 20 ml Fehling A và 20 ml Fehling B cho vào bình tam giác rồi dùng pipet hút 20 ml dung dịch đường đã xử lý và pha loãng vào.
Lắc đều rồi đặt bình tam giác lên bếp điện hoặc bếp ga, đun sao cho sau 3-4 phút thì sôi và cho sôi tiếp đúng 3 phút nữa. Lấy bình ra khỏi bếp và để lắng, sau đó đem lọc qua phếu xốp rồi rửa nhiều lần bằng nước cất nóng 70-80 oC.
Chú ý: Khi lọc rửa phải luôn giữ nước trong phễu để tránh hiện tượng oxít đồng bị oxy hóa do tiếp xúc với không khí. Rửa xong ta dùng 25 ml dung dịch Fe (SO4)3 để hòa tan oxít đồng, rồi cũng rửa 2-3 lần bằng nước nóng. Dung dịch nhận được sau khi hòa tan và rửa đem chuẩn bằng dd KMnO4 0.1 N đến xuất hiện màu hồng và không mất đi sau 2-3 ngày.
Số ml KMnO4 0.1N tiêu hao đem nhân với 6.36 ta sẽ được lượng m g đồng, sau đó tra bảng Bectran ta sẽ biết lượng đường chứa trong 20 ml dịch thí nghiệm và gọi là a.
Kết quả:
Hàm lượng đường khử (X,% m/m) được tính theo công thức:
X= 100.a/m
Trong điều kiện thí nghiệm đã mô tả ở trên, m là khối lượng mẫu tham gia trong thí nghiệm.
3. Xác định đường khử bằng phương pháp Graxianop
Nguyên tắc:
Đường khử khi đun nóng với dung dịch kiềm cùng với ferixyanua sẽ khử ferixyanua thành feroxyanua và đường khử chuyển thành acid đường. Dùng metylen xanh làm chất chỉ thị sẽ mất màu xanh khi phản ứng kết thúc. Phản ứng như sau:
Tiến hành:
Dùng pipét lấy dung 20 ml dung dịch ferixyanua kali cho vào bình tam giác 250 ml, thêm vào đó 5 ml dung dich KOH 2,5 N và 3-4 giọt xanh metylen. Lắc nhẹ và đặt lên bếp điện, đun sao cho sau 1-2 phút thì sôi.
[external_link offset=2]Tiếp đó dùng dung dịch đường loãng để chuẩn tới mất màu của xanh metylen. Chú ý màu của hỗn hợp phản ứng còn ferixyanua thì khi nhỏ dịch đường vào, đường sẽ khử ferixyanua kali, khi vừa hết ferixyanua thì ngay lập tức 1 giọt đường dư sẽ khử và là mất màu của xanh metylen chất chỉ thị của phản ứng.
Kết quả:
Hàm lượng đường khử tính theo công thức:
Muốn xác định chỉ số a của 20 ml hoặc 10 ml ferixyanua kali ta phải chuẩn bị dung dịch glucose tinh khiết. Cân 0.5 g glucozo tinh khiết đã sấy đến khối lượng không đổi, hòa tan trong nước cất rồi cho vào bình định mức 100ml, tráng sạch bằng nước cất rồi thêm đến ngấn bình. Cân chính xác và thao tác cẩn thận ta sẽ có dung dịch glucozo chuẩn 5g/;ml
Muốn xác định xem 20ml ferixyanua kali tương ứng với bao nhiêu m g glucose, ta làm thí nghiệm như trên nhưng dung dịch chuẩn là dung dịch glucose đã biết trước nồng độ. Giả sử 20 ml ferixyanua 1 % tương đương với 5×5 mg= 25 mg hay 0,025 g.
Tại sao phải xác định lượng đường khử trong sản phẩm thực phẩm
Đường khử có tác dụng quan trọng trong việc tạo chất lượng chất tạo ngọt cho thực phẩm, tham gia tạo ra màu sắc (phản ứng tạo màu Mailard) và hương thơm cho sản phẩm.
Tạo ẩm cũng như làm giảm hoạt độ nước làm thuận lợi cho quá trình gia công và bảo quản.
Ngoài ra đường khử làm giảm khả năng kết tinh, dễ hút ẩm và tăng khả năng lên men.
Xác định hàm lượng đường khử để biết được tính chất của nguyên liệu, hiểu được khó khăn gì trong công nghệ sản xuất, từ đó có biện pháp khắc phục làm cho quá trình chế biến ít khó khăn, hiệu quả cao hơn.
Đồng thời thuận lợi cho quá trình bảo quản, nâng cao hơn về mặt chất lượng.
Tính chất phản ứng đặc trưng của đường khử có mặt trong thực phẩm, mà một trong số đó phải kể đến đó là phản ứng tạo màu mailard.
Phản ứng có thể góp phần gia tăng chất lượng sản phẩm, cảm quan, yếu tố kỹ thuật hoặc bảo quản. Vì thể người ta có thể tạo điều kiện tốt nhất để phản ứng xảy ra hoặc tìm cách để kìm chế hoặc ngăn ngừa phản ứng đó xảy ra.
Trong sản xuất bánh mì: người ta cố tình để phản ứng mailard xảy ra. Trong đó quá trình lên men diễn ra nhằm tạo ra một lượng axit amin tự do và đường khử. Bánh mì sau đó được nướng ở một nhiệt độ thích hợp để có điều kiện tốt nhất.
Trong sản xuất bia, thì phản ứng mailard được áp dụng tốt cho bia đen và bị hạn chế ở bia vàng. Giữa bia đen và bia vàng không chỉ khác về màu sắc mà cả hương vị.
Cả 2 loại đều được làm chủ yếu từ nguyên liệu đại mạch, tuy nhiên bia đen, đại mạch sẽ được đem đi sấy ở nhiệt độ cao hơn và trong thời gian lâu hơn. Để các phản ứng màu diễn ra tối đa nhất có thể. Vì thế đôi lúc chúng ta vẫn nghe vị hơi khét.
Ngược lại trong sản xuất đồ hộp rau quả người ta tìm mọi cách hạn chế tối đa phản ứng màu, để bảo vệ màu và hương vị tự nhiên của sản phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm. Một trong những biện pháp đầu tiên là loại bỏ hoặc ngăn chặn sử tạo thành đường khử.
Trong sản xuất bánh kẹo cũng vậy. Đường khử là nguyên nhân làm kẹo dễ bị hút ẩm (khó bảo quản) và trở nên chảy nước nếu để ngoài môi trường ẩm. Hoặc làm cho kẹo có vị hơi đắng.
Vì thế một số tinh bột biến hình, đường sử dụng để làm bánh kẹo, kiểm soát chỉ số đường khử này.
Tham khảo:
[1]. masterorganicchemistry.com/2017/09/12/reducing-sugars/
[2]. study.com/academy/lesson/reducing-vs-non-reducing-sugars-definition-comparison.html
[3]. ochempal.org/index.php/alphabetical/q-r/reducing-sugar/
[4]. Casey G.P, Magnus C.A, Ingledew W.M, High gravity Brewing, Effects of nutrition on yeast composition, fermentation ability and alcohol production, Journal of The Institute of Brewing, Vol. 84(3), pp. 639–646, 1984
[5]. Hồ Hữu Long, kỹ thuật sản xuất kẹo, nxb KHKT Hà Nội, 1983
[6]. Các phương pháp phân tích ngành công nghệ lên men, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật
[7]. Hóa sinh công nghiệp, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật
[8]. quora.com/What-are-reducing-and-non-reducing-sugars
