Tính chất của Tinh bột: Tính chất hóa học, vật lí, điều chế, ứng dụng

I. Định nghĩa

- Tinh bột là những gluxit quan trọng đối với đời sống của con người. Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguội.

II. 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 tinh bột bị thủy phân hoàn toàn cho glucozơ:

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 dựng dung dịch iot vào ống nghiệm đựng dung dịch hồ tinh bột hoặc vào mặt cắt của củ khoai.

- 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 phụ 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, ion hấp phụ trở lại làm dung dịch có màu xanh tím. Phản ứng này được dùng để nhận ra tinh bột bằng iot và ngược lại.

III. Tính chất vật lí

- Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguội. Trong nước nóng từ 65 độ C 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 gạo khoảng 80%, trong ngô khoảng 70%, trong củ khoai tây tươi khoảng 20%.

- Đặc điểm cấu tạo phân tử

- Tinh bột là 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 từ 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 chuỗi dài không phân nhánh.

    + 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.

IV. Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thể

- Tinh bột trong các loại lương thực là một trong những loại thức ăn cơ bản của con người. Khi ta ăn, tinh bột bị thủy phân nhờ enzim amilaza có trong nước bọt thành đetrin, 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 được chuyển về gan: ở đây glucozơ hợp lại nhờ enzim thành glicogen (còn gọi là tinh bột động vật) dự 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 của cơ thể.

- Tại các mô, glucozơ bị oxi hóa chậm qua các phản ứng phức tạp nhờ enzim thành CO₂ và H₂O, đồng thời giải phóng năng lượng cho cơ thể hoạt động. Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thể được biểu diễn theo 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 rễ 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 được 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:

VI. Ứng dụng

- Tinh bột được tạo thành trong cây xanh nhờ quá trình quang hợp:

- Trong đời sống, tinh bột là lương thực quan trọng của con người. Tinh bột còn là nguyên liệu để sản xuất đường glucozơ và rượu etylic.