Bài 4. Saccharose và maltose trang 32, 33, 34

4.1

Cho 4 carbohydrate sau: glucose, fructose, maltose, saccharose.

Nhận định các carbohydrate trên để trả lời các câu 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 và 4.6

Có bao nhiêu carbohydrate đã cho thuộc nhóm disaccharide?

A. 1.                

B. 2.                

C. 3.                

D. 4.

Phương pháp giải:

Dựa vào phân loại carbohydrate.

Lời giải chi tiết:

Số carbohydrate thuộc nhóm disaccharide là: maltose và saccharose.

Đáp án B

4.2

Số carbohydrate đã cho có liên kết a-1,4-glycoside trong phân tử là

A. 1. 

B. 2. 

C. 3. 

D. 4.

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu tạo của carbohydrate.

Lời giải chi tiết:

Maltose có liên kết a-1,4-glycoside trong phân tử.

Đáp án A

4.3

Số carbohydrate đã cho có liên kết α-1,2-glycoside trong phân tử là

A. 1. 

B. 2. 

C. 3. 

D. 4.

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu tạo của carbohydrate.

Lời giải chi tiết:

Saccharose có liên kết α-1,2-glycoside trong phân tử.

Đáp án A

4.4

Carbohydrate nào sau đây có cấu trúc phân tử không đổi ở trạng thái rắn hoặc trong dung dịch?

A. Glucose.    

B. Fructose.

C. Saccharose.

D. Maltose.

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu tạo của carbohydrate.

Lời giải chi tiết:

Saccharose không có dạng mở vòng.

Đáp án C

4.5

Cấu trúc phân tử của carbohydrate nào trong nhóm nêu trên không có nhóm -OH hemiacetal hoặc hemiketal?

A. Glucose.    

B. Fructose.

C. Saccharose.

D. Maltose.

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu tạo của carbohydrate.

Lời giải chi tiết:

Saccharose không có nhóm -OH hemiacetal hoặc hemiketal.

Đáp án C

4.6

Trong số các carbohydrate đã nêu, số carbohydrate có khả năng mở vòng cho xuất hiện trở lại các nhóm aldehyde (-CHO) hoặc ketone (>C=O)là

A. 1. 

B. 2. 

C. 3. 

D. 4.

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu tạo của carbohydrate.

Lời giải chi tiết:

Trừ saccharose không có nhóm -OH hemiacetal hoặc hemiketal.

Đáp án C

4.7

Mạch nha là tên gọi khác của carbohydrate nào sau đây?

A. Glucose.                                                       

B. Fructose.

C. Saccharose.                                                  

D. Maltose.

Phương pháp giải:

Dựa vào trạng thái tự nhiên của carbohydrate.

Lời giải chi tiết:

Mạch nha là tên gọi khác của Maltose.

Đáp án D

4.8

Thuỷ phân 100 g saccharose thu được 103,6 g hỗn hợp X gồm glucose, fructose và saccharose còn dư. Hiệu suất thuỷ phân saccharose đạt

A. 100%.

B. 68,4%.

C. 95%.                                                                                               

D. 57%.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của saccharose.

Lời giải chi tiết:

Phương trình hoá học của phản ứng:

Cứ a mol saccharose bị thuỷ phân sẽ tạo ra a mol glucose và a mol fructose nên:

180a + 180a + (100 – 342a) = 103,6

=> a = 0,2 (mol)

Vậy hiệu suất phản ứng là: $H=\frac{0,\mathrm{2.342.100}\%}{100}=68,4\%.$

Đáp án B

4.9

Thuỷ phân 57 g maltose thu được 57 g glucose. Hiệu suất thuỷ phân maltose thành glucose đạt

A. 100%.

B. 50%.                                                             

C. 95%.                                                             

D. 57%.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của maltose.

Lời giải chi tiết:

Phương trình hoá học của phản ứng:

Hiệu suất của phản ứng là:

$H=\frac{57.100\%}{60}=95\%$

Đáp án C

4.10

Giải thích vì sao saccharose chỉ tồn tại một kiểu cấu trúc phân tử ở trạng thái rắn hoặc trong dung dịch.

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu tạo của saccharose.

Lời giải chi tiết:

Cấu trúc phân tử của saccharose được biểu diễn như sau:

Trong cấu trúc này, nhóm – OH hemiacetal trên gốc α-glucose và nhóm -OH hemiketal trên gốc β-fructose đều không còn hiện diện, do đó không vòng nào có thể mở để xuất hiện các nhóm aldehyde (-CHO) hoặc ketone (-CO-). Vì thế saccharose chỉ tồn tại một kiểu cấu trúc phân tử ở trạng thái rắn hoặc trong dung dịch.

4.11

Thế nào là đường khử? Trong số các carbohydrate gồm glucose, fructose, saccharose và maltose, carbohydrate nào là đường khử? Carbohydrate nào không phải là đường khử? Giải thích.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của carbohydrate.

Lời giải chi tiết:

Đường khử là thuật ngữ để chỉ các carbohydrate đóng vai trò chất khử do phân tử có sự hiện diện các nhóm aldehyde (-CHO) hoặc nhóm ketone (-CO-). Carbohydrate không có nhóm aldehyde hoặc nhóm ketone thì không được gọi là đường khử.

Ở dạng mạch vòng, glucose, fructose và maltose không có sự hiện diện các nhóm chức trên, nhưng khi mở vòng thì xuất hiện trở lại các nhóm chức đã nêu làm chúng có khả năng đóng vai trò chất khử nên được gọi là đường khử.

Saccharose không phải là đường khử do saccharose không thể mở vòng.

4.12

Giải thích vì sao maltose bị khử bởi NaBH₄ nhưng saccharose không cho phản ứng này?

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của maltose và saccharose.

Lời giải chi tiết:

Maltose là đường khử do có thể mở vòng, xuất hiện trở lại nhóm chức aldehyde. Do đó maltose tác dụng được với NaBH₄ tương tự như một aldehyde. Saccharose không thể mở vòng để xuất hiện trở lại các nhóm aldehyde hoặc nhóm ketone, do đó saccharose không phản ứng được với NaBH₄.

4.13

Đường nghịch chuyển (invert sugar)^(*) là hỗn hợp gồm các lượng như nhau của fructose và glucose, được tạo ra từ quá trình thuỷ phân saccharose. Trong đời sổng, đường nghịch chuyển được điều chế ở dạng siro. Loại đường này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm, đồ uống do có khả năng giữ nước cùng với có vị ngọt cao hơn từ 20% - 25% so với saccharose, mang lại hương vị mới, hữu ích cho sản phẩm. Ví dụ đường nghịch chuyển có khả năng giữ ẩm tốt hơn saccharose giúp sản phẩm nướng giữ được độ tươi và màu vỏ đẹp, tăng độ mềm cho các món nướng; bánh kẹo nhờ đó được bổ sung độ ẩm, không bị khô nhanh. Đường nghịch chuyển cũng giúp siro không có hiện tượng kết tinh lại đường, tạo độ mịn cho các sản phẩm như kem, giúp giảm điểm đóng băng của kem, nhờ đó kem không bị xuất hiện các vảy đá khi bảo quản, ...

Để sản xuất đường nghịch chuyển, người ta tiến hành đun sôi nhẹ dung dịch saccharose trong chảo lớn với xúc tác citric acid để làm giảm pH dung dịch xuống 1,6. Ba yếu tố này dẫn đến việc saccharose bị thuỷ phân thành glucose và fructose. Cuối cùng, dùng NaHCO₃ để trung hoà citric acid sau phản ứng.

a) Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra khi điều chế đường nghịch chuyển từ saccharose.

b) Giải thích vì sao đường nghịch chuyển tự động xuất hiện trong quá trình sản xuất mứt.

c) Từ 10 tấn saccharose có thể thu được tối đa bao nhiêu tấn đường nghịch chuyển?

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của saccharose.

Lời giải chi tiết:

a) Phương trình hoá học của các phản ứng:

b) Trong quá trình chế biến mứt, đường nghịch chuyển được hình thành vì có sự hỗ trợ bởi xúc tác là acid có trong trái cây và nhiệt độ khi đun nóng. Thợ làm mứt chuyên nghiệp sử dụng tính chất này để tăng hương vị của mứt vì đường nghịch chuyển giúp tạo độ mịn và.cảm giác ngon miệng hơn.

c) Phương trình hoá học của phản ứng:

Cứ 342 gam saccharose cần 18 gam nước, nên 10 tấn saccharose cần:

m_nước = $\frac{10.18}{342}=0,527$tấn.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng có:

m_{đường nghịch chuyển (max)} = m_{glucose, fructose} = m_saccharose + m_nước

= 10 + 0,527 = 10,527 (tấn)

4.14

Đường nghịch chuyển thật sự có nhiều lợi ích so với đường saccharose, tức đường mía quen thuộc tại nhà như đã trình bày ở bài trên. Em có thể sản xuất đường nghịch chuyển từ đường saccharose sẵn có tại nhà theo hướng dẫn sau:

Thí nghiệm: Điều chế đường nghịch chuyển từ saccharose

Đụng cụ: cân, ống đong, nhiệt kế, nồi thuỷ tinh hoặc inox, bếp.

Hoá chất: nước, saccharose, 5 quả chanh tươi.

Tiến hành:

Bước 1: Cho vào nồi 480 mL nước. Thêm tiếp 1 kg đường cát và nước cốt chanh. Khuấy đều cho đường tan hết.

Bước 2: Đun sôi nhẹ dung dịch thu được trong khoảng 1 giờ. Thỉnh thoảng khuấy đều.

Khi nhiệt độ đường trong nồi đạt khoảng 1.14 °C, công đoạn điều chế đã hoàn tất. Có thể kiểm tra bằng cách cho một ít đường vào nước lạnh, đường thành phẩm phải cuộn lại thành khối.

Bước 3: Tắt bếp, để đường nguội đến nhiệt độ phòng. Thành phẩm sẽ đặc như siro, có thể trữ trong các lọ thuỷ tinh để dùng dần.

a) Vì sao dùng đường nghịch chuyển trong pha chế thực phẩm kinh tế hơn so với việc dùng đường saccharose?

b) Viết báo cáo thực hành theo mẫu sau:

I. Mục tiêu

II. Nguyên liệu, dụng cụ, hoá chất

III. Cách tiến hành

IV. Thảo luận, đánh giá kết quả

-        Về màu.

-        Về mùi.

-        Về độ sánh.

-        Về khả năng tan trong nước.

V. Kết luận

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của saccharose.

Lời giải chi tiết:

a) Do độ ngọt của đường nghịch chuyển cao hơn khoảng 20% - 25% so với đường saccharose nên dùng đường nghịch chuyển trong pha chế thực phẩm giúp tiết kiệm chi phí hơn so với dùng đường saccharose.

b) Học sinh tiến hành thí nghiệm và hoàn thành báo cáo theo mẫu.

4.15

Saccharose monolaurate là ester thu được khi cho saccharose tác dụng với lauric acid.

a) Cho biết công thức phân tử của saccharose monolaurate.

b) Vì sao saccharose monolaurate được sử dụng làm chất nhũ hoá?

c) Saccharose monolaurate có phản ứng với thuốc thử Tollens không? Giải thích.

d) Saccharose monolaurate là một trong những chất phụ gia có chức năng kép do khả năng nhũ hoá và hoạt tính kháng khuẩn của nó. Từ 500 g saccharose và 100 g lauric acid có thể điều chế được tối đa bao nhiêu gam saccharose monolaurate? Cho biết hiệu suất phản ứng đạt 47%.

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu tạo và tính chất hóa học của saccharose và maltose.

Lời giải chi tiết:

a) Công thức phân tử của saccharose monolaurate: C₂₄H₄₄O₁₂.

b) Saccharose monolaurate được sử dụng làm chất nhũ hoá do phân tử có một đầu ưa nước gắn với một đuôi dài kị nước.

c) Saccharose monolaurate không có phản ứng với thuốc thử Tollens do Saccharose monolaurate không thể mở vòng.

d) Ta có:

$n_{saccharose}=\frac{500}{342}=1,46mol;n_{lauricacid}=\frac{100}{200}=0,5mol$

Chú ý saccharose đã dùng dư, ta có phương trình hoá học của phản ứng:

Vậy khối lượng Saccharose monolaurate thực tế thu được là:

m = 524.0,5.47% = 123,14 gam

4.16

Vì sao glucose được dùng để truyền tĩnh mạch trong y học, trong khi không thể sử dụng saccharose?

Phương pháp giải:

Dựa vào ứng dụng của saccharose.

Lời giải chi tiết:

Glucose là dạng đường đơn giản nhất, cơ thể có thể sử dụng ngay khi đi vào máu mà không cần trải qua bất kì quá trình trao đổi chất nào.

Do được tạo thành từ glucose và fructose, saccharose là một loại đường phức tạp hơn glucose. Cơ thể cần thuỷ phân saccharose trước khi có thể sử dụng làm năng lượng. Vì thế, glucose được dùng để truyền tĩnh mạch trong y học.

4.17

a) Giải thích vì sao đường được sử dụng trong bảo quản thực phẩm.

b) Giữa glucose và saccharose, loại đường nào thích hợp hơn trong việc bảo quản thực phẩm? Giải thích.

Phương pháp giải:

Dựa vào ứng dụng của glucose và saccharose.

Lời giải chi tiết:

a) Khi được thêm vào thực phẩm, đường liên kết với nước trong thực phẩm và tế bào vi sinh vật làm giảm lượng nước có sẵn cho sự phát triển của vi sinh vật, tương tự như hiện tượng thẩm thấu khi dùng nước muối trong sát trùng. Do vậy, khi cho thực phẩm vào dung dịch đường đậm đặc, nước sẽ bị hút ra khỏi tế bào của thực phẩm và vi sinh vật làm cho vi sinh vật không thể tồn tại được nữa.

b) Tuy nhiên, người ta thường sử dụng saccharose mà không phải glucose trong bảo quản do glucose khi mở vòng xuất hiện nhóm aldehyde dễ bị oxi hoá bởi các tác nhân xung quanh, trong khi saccharose không thể mở vòng nên không dễ bị oxi hoá.