Công Thức Của Đường: Khám Phá Chi Tiết Từ A Đến Z

1. Công thức hóa học của đường Saccharose (đường mía)

1.1. Đường Saccharose là gì?

Saccharose, hay còn gọi là đường mía, đường kính, đường cát, là một disaccharide phổ biến. Nó được tạo thành từ hai monosaccharide là glucose và fructose. Saccharose đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng và được tìm thấy nhiều trong thực vật.

Công thức hóa học của đường mía (Saccharose): C₁₂H₂₂O₁₁
Saccharose thuộc loại disaccharide do cấu trúc vòng liên kết 1,2-glycosidic giữa α-glucose và β-fructose.

Saccharose, hay đường mía, là một disaccharide phổ biến có công thức hóa học C12H22O11, được tạo thành từ glucose và fructose.

Một số thông tin quan trọng về saccharose:

Khối lượng phân tử: 342.3 g/mol
Điểm nóng chảy: 186°C
Độ hòa tan trong nước: 211.5 g/100 ml (ở 20°C)
Khối lượng riêng: 1.587 g/cm³

1.2. Tính chất hóa học của đường Saccharose

Saccharose không có tính khử do không chứa nhóm aldehyde tự do (-CH=O), nhưng lại thể hiện tính chất của một alcohol đa chức và disaccharide.

a) Tính chất của alcohol đa chức:

Saccharose phản ứng với Cu(OH)₂ tạo thành dung dịch phức đồng màu xanh lam.

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

b) Phản ứng của disaccharide (phản ứng thủy phân):

Saccharose bị thủy phân thành glucose và fructose khi đun nóng trong môi trường acid hoặc có enzyme xúc tác.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O -(H+,to) → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆
Saccharose       Glucose   Fructose

Ở 186°C, saccharose nóng chảy và phân hủy thành caramen.
Khi đốt cháy, saccharose tạo ra carbon, CO₂ và H₂O.
Trong môi trường acid sulfuric đặc, saccharose bị phân hủy thành carbon.

C₁₂H₂₂O₁₁ → 12 C + 11 H₂O (xúc tác H₂SO₄ đặc)

2. Công thức hóa học của đường Mantozo (đường mạch nha)

2.1. Đường Mantozo là gì?

Mantozo, còn gọi là đường mạch nha, là một disaccharide quan trọng, được tạo ra trong quá trình malting để sản xuất bia và rượu mạch nha. Nó cũng được hình thành khi tinh bột bị phân hủy.

Công thức hóa học của đường Mantozo: C₁₂H₂₂O₁₁
Mantozo là đồng phân quan trọng của saccharose và được tạo thành từ hai gốc glucose liên kết với nhau.

Cấu trúc của đường mantozo bao gồm hai gốc glucose liên kết với nhau thông qua liên kết α-1,4-glycosidic.

Ở trạng thái tinh thể, mantozo bao gồm hai gốc α-glucose liên kết qua vị trí C1 của gốc này với vị trí C4 của gốc kia qua một nguyên tử oxygen (liên kết α-1,4-glycosidic).
Trong dung dịch, gốc α-glucose của mantozo có thể mở vòng và tạo ra nhóm CH=O.

2.2. Tính chất hóa học của đường Mantozo

Mantozo có các tính chất của poliol và tính khử tương tự glucose.

a) Tính chất của poliol:

Mantozo tác dụng với Cu(OH)₂ tạo thành phức đồng-mantozo màu xanh lam.

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

b) Tính khử:

Mantozo khử [Ag(NH₃)₂]OH tạo ra kết tủa bạc (phản ứng tráng gương).

C₁₂H₂₂O₁₁ + 2 AgNO₃ + 2 NH₃ + H₂O → 2 Ag + NH₄NO₃ + C₁₂H₂₂O₁₁

Tác dụng với Cu(OH)₂ tạo thành kết tủa Cu₂O màu đỏ gạch khi đun nóng.

c) Phản ứng thủy phân:

Mantozo bị thủy phân thành hai phân tử glucose dưới tác dụng của acid hoặc enzyme.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 2 C₆H₁₂O₆

Mantozo được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ enzyme amylase.

3. Công thức hóa học của đường Glucose (đường nho)

3.1. Đường Glucose là gì?

Glucose là một monosaccharide quan trọng, có nhiều trong đường và các loại gia vị. Nó cũng có mặt trong trái cây, tinh bột và đóng vai trò là nguồn năng lượng chính cho cơ thể.

Công thức hóa học của đường Glucose: C₆H₁₂O₆
Glucose tồn tại ở dạng mạch vòng và mạch hở, có khả năng chuyển hóa qua lại giữa hai dạng này.

Glucose có thể tồn tại ở dạng mạch hở (aldehyde) hoặc dạng mạch vòng (hemiacetal), với các nhóm OH phân bố thích hợp để tối ưu hóa sự ổn định của phân tử.

Một số thông tin quan trọng về glucose:

Khối lượng mol: 180.16 g/mol
Khối lượng riêng: 1.54 g/cm³
Điểm nóng chảy: α-D-glucose (146°C), β-D-glucose (150°C)
Độ hòa tan trong nước: 91 g/100 ml (ở 25°C)

3.2. Tính chất hóa học của đường Glucose

Glucose có tính chất của aldehyde (nhóm -CHO) và alcohol đa chức (nhiều nhóm -OH).

a) Tính chất của alcohol đa chức:

Glucose tác dụng với Cu(OH)₂ ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch phức đồng-glucose màu xanh lam.

2 C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂ → (C₆H₁₁O₆)₂Cu + 2 H₂O

Glucose tham gia phản ứng tạo ester.

C₆H₇O(OH)₅ + 5 (CH₃CO)₂O → C₆H₇O(OOCCH₃)₅ + 5 CH₃COOH

b) Tính chất của aldehyde:

Phản ứng oxy hóa glucose:
- Glucose tác dụng với dung dịch AgNO₃ trong NH₃ (thuốc thử Tollens) tạo ra phản ứng tráng bạc.

CH₂OH[CHOH]₄CHO + 2 Ag(NH₃)₂OH → CH₂OH[CHOH]₄COONH₄ + 2 Ag + 3 NH₃ + H₂O

*   Glucose tác dụng với dung dịch Cu(OH)₂ trong NaOH (thuốc thử Fehling) tạo thành kết tủa Cu₂O màu đỏ gạch khi đun nóng.

CH₂OH[CHOH]₄CHO + NaOH + 2 Cu(OH)₂ → CH₂OH[CHOH]₄COONa + Cu₂O (đỏ gạch) + 3 H₂O

*   Glucose làm mất màu nước brom.

CH₂OH[CHOH]₄CHO + Br₂ + H₂O → CH₂OH[CHOH]₄COOH + 2 HBr

Phản ứng khử glucose bằng hydro:
- Khi dẫn khí H₂ vào dung dịch glucose đun nóng (xúc tác Ni) thu được sorbitol.

CH₂OH[CHOH]₄CHO + H₂ → CH₂OH[CHOH]₄CH₂OH

c) Phản ứng lên men của Glucose:

Glucose bị lên men tạo thành ethanol (C₂H₅OH) và carbon dioxide (CO₂) dưới tác dụng của enzyme.

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

4. Công thức hóa học của đường Fructose (đường trái cây)

4.1. Đường Fructose là gì?

Fructose, hay đường trái cây, là một monosaccharide ketonic có nhiều trong thực vật, mật ong và trái cây. Nó thường liên kết với glucose để tạo thành saccharose.

Công thức phân tử của đường fructose: C₆H₁₂O₆
Fructose tồn tại ở dạng tự nhiên trong trái cây, mật ong và ở dạng tinh luyện trong nhiều loại thực phẩm chế biến.

Fructose và glucose có cùng công thức phân tử (C6H12O6) nhưng khác nhau về cấu trúc. Fructose là một ketose (chứa nhóm ketone) trong khi glucose là một aldose (chứa nhóm aldehyde).

Một số thông tin khác về đường fructose:

Tên hệ thống: 1, 3, 4, 5, 6-Pentahydroxy-2-hexanone
Tên khác: Fruit sugar, levulose, D-fructofuranose, D-fructose, D-arabino-hexulose
Danh pháp IUPAC: 1, 3, 4, 5, 6-Pentahydroxy-2-hexanone
Khối lượng riêng: 1.694 g/cm³

4.2. Tính chất hóa học của đường Fructose

Fructose có tính chất của alcohol đa chức và ketone.

Có 5 nhóm OH, trong đó 4 nhóm liên tiếp, và 1 nhóm chức C=O.
Hòa tan Cu(OH)₂ ở nhiệt độ thường.
Phản ứng với anhydride acid tạo thành ester 5 chức.

Tính chất của ketone:

Phản ứng với H₂ tạo sobitol.
Tác dụng với HCN.

Trong môi trường kiềm, fructose chuyển hóa thành glucose, do đó có phản ứng tráng gương và tác dụng với Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm.

Fructose ⇄ Glucose

Fructose không làm mất màu dung dịch brom.

Lưu ý: Không thể phân biệt glucose và fructose bằng phản ứng tráng bạc hoặc tác dụng với Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm do khả năng chuyển hóa giữa chúng. Để phân biệt, sử dụng phản ứng với nước brom.