Glucozơ – Nguồn năng lượng chính cho cơ thể & nhiều ứng dụng

Glucozơ, một loại đường đơn giản, không chỉ là nguồn năng lượng chính cho cơ thể mà còn có nhiều ứng dụng quan trọng trong y học, thực phẩm và công nghiệp. 

Letspro.edu.vn sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về vai trò và những ứng dụng đa dạng của nó, từ việc cung cấp năng lượng đến các lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất.

Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên của Glucozơ

Trạng thái tự nhiên

Glucozơ tồn tại ở dạng tinh thể trắng, không màu, có vị ngọt và dễ tan trong nước. Nó có độ ngọt thấp hơn so với đường mía (saccharose) và fructose. Hợp chất này được tìm thấy trong hầu hết các bộ phận của cây như lá, hoa, rễ, đặc biệt là quả chín. Nó cũng có trong cơ thể người và động vật. Nó có độ hòa tan cao hơn so với đường mía (saccharose) và tan được trong nhiều dung môi khác như etanol, methanol, axit axetic loãng…

Tính chất vật lý cơ bản

Khối lượng mol: 180,16 g/mol

Nhiệt độ nóng chảy: 146°C (dạng α) và 150°C (dạng β)

Điểm sôi: 204°C

Độ tan: Rất dễ tan trong nước (khoảng 670 g/100 ml nước ở 20°C), ít tan trong dung môi hữu cơ

So sánh tính chất vật lý với các loại đường đơn khác

Cấu tạo phân tử của Glucozơ

Hợp chất này có công thức phân tử C6H12O6, thể hiện cấu trúc phức tạp với nhiều nhóm chức và khả năng tạo thành các dạng vòng khác nhau.

Cấu tạo phân tử của Glucozơ

Công thức phân tử

Hợp chất này có công thức phân tử là C6H12O6. Điều này cho thấy phân tử bao gồm 6 nguyên tử C, 12 nguyên tử H và 6 nguyên tử O.

Cấu trúc mạch hở

Phân tử có cấu trúc mạch hở, với 6 nguyên tử C liên kết với nhau bằng các liên kết cộng hóa trị. Mỗi nguyên tử C đều liên kết với 1 nguyên tử H và 1 nhóm chức (nhóm hydroxyl -OH hoặc nhóm anđehit -CHO).

Nhóm chức

Hợp chất này có hai nhóm chức đặc trưng:

• Nhóm hydroxyl (-OH): Glucozơ có 5 nhóm hydroxyl (-OH) liên kết với các nguyên tử C từ C2 đến C6. Các nhóm hydroxyl này làm cho hợp chất này có tính tan trong nước và có khả năng tham gia vào nhiều phản ứng hóa học.
• Nhóm anđehit (-CHO): Nhóm anđehit (-CHO) nằm ở nguyên tử C1 của phân tử. Nhóm anđehit này quy định nhiều tính chất hóa học, đặc biệt là khả năng phản ứng oxi hóa.

Cấu trúc vòng xiclopentan và các anomere α và β

Do cấu trúc mạch hở, phân tử có thể tự bẻ cong lại và tạo thành cấu trúc vòng xiclopentan. Cấu trúc vòng xiclopentan này có 5 nguyên tử C được liên kết với nhau bằng các liên kết cộng hóa trị và một nguyên tử O nằm ở vị trí trung tâm.

Trong cấu trúc vòng xiclopentan, nhóm anđehit (-CHO) có thể nằm ở hai vị trí khác nhau trên nguyên tử C1, tạo thành hai dạng anomere α và β:

• Anomere α: Khi nhóm -OH ở nguyên tử C1 nằm phía dưới mặt phẳng của vòng xiclopentan, được gọi là anomere α.
• Anomere β: Khi nhóm -OH ở nguyên tử C1 nằm phía trên mặt phẳng của vòng xiclopentan, được gọi là anomere β.

Sự khác biệt giữa hai anomere α và β chỉ nằm ở vị trí của nhóm -OH trên nguyên tử C1. Tuy nhiên, sự khác biệt này có thể ảnh hưởng đến một số tính chất hóa học.

Tính chất hóa học của Glucozơ

Glucozơ có nhiều tính chất hóa học quan trọng, chủ yếu do sự hiện diện của nhóm anđehit và các nhóm hydroxyl.

Phản ứng của nhóm anđehit

Phản ứng cộng hiđro hóa: Hợp chất này có thể cộng hiđro tạo thành ancol đa chức, ví dụ như sorbitol.

C6H12O6 + H2 → C6H14O6 (sorbitol)

Phản ứng cộng amoniac: Hợp chất này có thể cộng amoniac tạo thành dẫn xuất imin, ví dụ như hexazimin.

C6H12O6 + NH3 → C6H13NO5 (hexazimin)

Phản ứng oxi hóa: Hợp chất này có thể bị oxi hóa bởi các chất oxi hóa mạnh như Cu(OH)2 tạo thành axit gluconic.

C6H12O6 + Cu(OH)2 → C6H14O7 (axit gluconic) + Cu + H2O

Phản ứng của nhóm hydroxyl

Phản ứng este hóa: Hợp chất này có thể phản ứng với axit cacboxylic tạo thành este, ví dụ như axetat glucozơ.

C6H12O6 + CH3COOH → C6H10O5(CH3CO) + H2O (axetat glucozơ)

Phản ứng lên men: Hợp chất này có thể bị lên men bởi các enzyme hoặc vi sinh vật tạo thành rượu etylic và khí CO2.

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

Phản ứng lên men khác: Hợp chất này có thể bị lên men bởi các vi sinh vật khác tạo thành các sản phẩm khác nhau như axit lactic (lên men axit lactic), axit axetic và butyric (lên men bơ)…

Phản ứng tạo disaccarit

Glucozơ có thể kết hợp với các loại đường đơn khác như fructose hoặc galactose tạo thành disaccarit, ví dụ như saccaroz (đường mía) hoặc maltoz (đường mạch nha).

• Phản ứng tạo saccaroz: Hợp chất này kết hợp với fructose tạo thành saccaroz (C12H22O11) với sự tham gia của enzyme sucrase.
• Phản ứng tạo maltoz: Hợp chất này kết hợp với một phân tử glucozơ khác tạo thành maltoz (C12H24O11) với sự tham gia của enzyme maltase.

Điều chế và ứng dụng của Glucozơ

Glucozơ đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực và được điều chế theo nhiều phương pháp khác nhau.

Điều chế và ứng dụng của Glucozơ

Điều chế

Thủy phân tinh bột bằng enzyme: Đây là phương pháp phổ biến nhất để điều chế. Tinh bột được thủy phân bằng enzyme amylase để phá vỡ các liên kết α-1,4-glycosidic, tạo thành các phân tử.

Tổng hợp từ axit axetic và formaldehyde: Phương pháp này được sử dụng trong công nghiệp hóa học để sản xuất. Axit axetic và formaldehyde được liên kết với nhau để tạo thành hợp chất này.

Ứng dụng

Glucozơ có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau:

• Trong thực phẩm: Hợp chất này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bánh kẹo, nước giải khát, đường tinh luyện, mứt, mật ong…
• Trong y học: Được sử dụng pha chế thuốc tiêm truyền, dung dịch dinh dưỡng cho người bệnh.
• Trong nông nghiệp: Được sử dụng làm nguyên liệu lên men sản xuất rượu bia, axit hữu cơ…
• Trong công nghiệp hóa học: Được sử dụng sản xuất hóa chất, dược phẩm, vật liệu…

Một trong những hợp chất quan trọng với cơ thể sống nữa là:

>>> Vai trò quan trọng của hợp chất Lipit có thể bạn chưa biết

Lời kết

Glucozơ không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe mà còn góp phần vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Hy vọng rằng những thông tin này đã giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn và tầm quan trọng của nó trong cuộc sống hàng ngày.