PHÂN LOẠI CARBOHYDRATE (CÓ HÌNH ẢNH) - DINH DƯỠNG - 2026

Việc phân loại cacbohydrat có thể được thực hiện theo chức năng của chúng, theo số nguyên tử cacbon, theo vị trí của nhóm cacbonyl, theo đơn vị tạo nên chúng, theo dẫn xuất và theo thực phẩm.

Carbohydrate, cacbohydrat hoặc saccharide, là các hợp chất hóa học được tạo thành từ các nguyên tử cacbon, hydro và oxy, quá trình đốt cháy dẫn đến giải phóng carbon dioxide và một hoặc nhiều phân tử nước. Chúng là những phân tử phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có tầm quan trọng cơ bản đối với sinh vật, cả từ quan điểm cấu trúc và quan điểm trao đổi chất.

Cấu trúc tuần hoàn của glucose, một hexose (Nguồn: Edgar181, qua Wikimedia Commons)

Thông thường, cách tốt nhất để biểu thị công thức của bất kỳ loại carbohydrate nào là Cx (H2O) và nói một cách ngắn gọn, có nghĩa là “cacbon ngậm nước”.

Ở thực vật, một phần lớn cacbohydrat được tạo ra trong quá trình quang hợp từ cacbon điôxít và nước, sau đó chúng có thể được lưu trữ trong các phức hợp trọng lượng phân tử cao (ví dụ: tinh bột) hoặc được sử dụng để tạo cấu trúc và hỗ trợ tế bào thực vật (ví dụ như cellulose).

Động vật cũng tạo ra carbohydrate (glycogen, glucose, fructose, v.v.), nhưng chúng làm như vậy từ các chất như chất béo và protein. Mặc dù vậy, nguồn cung cấp carbohydrate có thể chuyển hóa chính cho các sinh vật động vật là từ thực vật.

Các nguồn carbohydrate tự nhiên quan trọng nhất đối với con người nói chung là ngũ cốc như lúa mì, ngô, lúa miến, yến mạch và các loại khác; chẳng hạn như khoai tây, khoai mì và chuối; cũng như nhiều hạt của cây họ đậu như đậu lăng, đậu cô ve, đậu tằm, v.v.

Động vật ăn thịt, tức là những động vật ăn thịt các động vật khác, gián tiếp phụ thuộc vào carbohydrate để tồn tại, vì con mồi của chúng, hoặc con mồi của chúng, là những động vật ăn cỏ có khả năng tận dụng các cấu trúc và dự trữ carbohydrate có trong các loại thảo mộc. chúng ăn vào và chuyển hóa chúng thành protein, cơ và các mô cơ thể khác.

Phân loại theo chức năng của chúng

Carbohydrate có thể được phân loại, theo chức năng chung của chúng, thành hai loại lớn: carbohydrate cấu trúc và carbohydrate tiêu hóa phổ biến hoặc polysaccharide.

Carbohydrate cấu trúc

Carbohydrate cấu trúc là những chất nằm trong thành của tất cả các tế bào thực vật, cũng như chất lắng đọng thứ cấp đặc trưng cho các mô của các loài thực vật khác nhau và thực hiện một chức năng cụ thể là hỗ trợ và "giàn giáo".

Cấu trúc chung của cellulose (Nguồn: Vicente Neto qua Wikimedia Commons)

Trong số này, polysaccharide thực vật chính là cellulose, nhưng lignin, dextrans, pentosans, agar (trong tảo) và chitin (trong nấm và nhiều động vật chân đốt) cũng nổi bật.

Carbohydrate tiêu hóa

Mặt khác, carbohydrate tiêu hóa là những chất mà các sinh vật dị dưỡng (không phải sinh vật tự dưỡng "tự tổng hợp thức ăn") có thể thu nhận từ thực vật và sử dụng để nuôi dưỡng tế bào của chúng thông qua các con đường trao đổi chất khác nhau.

Carbohydrate tiêu hóa chính là tinh bột, được tìm thấy trong củ, hạt ngũ cốc và nhiều cấu trúc dự trữ khác trong thực vật. Nó được tạo thành từ hai loại polysaccharid tương tự nhau, amylose và amylopectin.

Tuy nhiên, các loại đường đơn giản như fructose, chẳng hạn, hiện diện với số lượng lớn trong quả của nhiều loài thực vật, cũng rất quan trọng.

Mật ong, một chất do ong tiết ra có giá trị thương mại đáng kể, cũng là một nguồn phong phú về carbohydrate tiêu hóa, nhưng có nguồn gốc động vật.

Glycogen là một polysaccharide dự trữ quan trọng ở động vật (Nguồn: Alejandro Porto qua Wikimedia Commons)

Glycogen, trong nhiều trường hợp được coi là "tinh bột động vật", là một polysaccharide dự trữ được tổng hợp bởi động vật và có thể được bao gồm trong nhóm carbohydrate tiêu hóa.

Phân loại theo số nguyên tử cacbon

Tùy thuộc vào số lượng nguyên tử cacbon, cacbohydrat có thể là:

- Trioses , với ba nguyên tử cacbon (ví dụ: glyceraldehyd)

- Tetrosas , với bốn cacbon (ví dụ: erythrose)

- Pentoses , với năm carbon (ví dụ: ribose)

- Hexoses , với sáu cacbon (ví dụ: glucose)

- Heptoses , với bảy cacbon (ví dụ: sedoheptulose 1,7-bisphosphat)

Sơ đồ cấu trúc hemiacetal có thể có đối với glucose và mannose (Nguồn: Karlhahn qua Wikimedia Commons)

Nhìn chung, pentase và hexoses có thể được tìm thấy ở dạng vòng bền nhờ sự hình thành nhóm hemiacetal bên trong, tức là thông qua sự liên kết giữa nhóm aldehyde hoặc nhóm xeton với rượu.

Các vòng này có thể có 5 hoặc 6 "liên kết", vì vậy chúng có thể thuộc loại furan hoặc loại pyran, tương ứng, theo đó furanose và pyranose được hình thành.

Phân loại theo vị trí của nhóm cacbonyl

Vị trí của nhóm cacbonyl (C = O) trong monosaccharide cũng là một đặc điểm được sử dụng để phân loại chúng, bởi vì tùy thuộc vào điều này, phân tử có thể là một ketosis hoặc một aldose. Vì vậy, có, ví dụ, aldohexoses và ketohexoses, cũng như aldopentoses và ketopentoses.

Aldosas và Cetosas (Nguồn: Pjvelasco, qua Wikimedia Commons)

Nếu nguyên tử cacbon tạo ra nhóm cacbonyl ở vị trí 1 (hoặc ở một đầu) thì nó là một anđehit. Thay vào đó, nếu nó ở vị trí 2 (hoặc bất kỳ nguyên tử carbon bên trong nào khác), nó là một nhóm xeton, vì vậy nó sẽ trở thành một ketosis.

Lấy ví dụ về trioses, tetroses, pentoses và hexoses của phần trước, chúng ta có aldose của các loại đường đơn này là glyceraldehyd, erythrose, ribose và glucose, trong khi đó các xeton là dihydroxyacetone, erythrulose, ribulose và fructozơ, tương ứng.

Phân loại theo số lượng đơn vị tạo nên chúng

Theo số lượng đơn vị mà cacbohydrat có, tức là theo số lượng đường do quá trình thủy phân của chúng, chúng có thể được phân loại là:

Monosaccharid

Chúng là saccharide hoặc đường đơn giản nhất, vì chúng được tạo thành từ một "đơn vị đường" duy nhất. Trong nhóm này có các loại đường liên quan đến chuyển hóa như glucose, mà quá trình trao đổi chất liên quan đến việc sản xuất năng lượng dưới dạng ATP trong tế bào của hầu hết các sinh vật sống. Galactose, mannose, fructose, arabinose, xylose, ribose, sorbose và những loại khác cũng nổi bật.

Disaccharides

Disaccharides, như tiền tố của tên của chúng, là saccharide được tạo thành từ hai đơn vị đường. Các ví dụ chính của các phân tử này là lactose, sucrose, maltose và isomaltose, cellobiose, gentiobiose, melibiose, trehalose và turanose.

Cấu trúc hóa học của maltose, một disaccharide (Nguồn: NEUROtiker qua Wikimedia Commons)

Oligosaccharides

Chúng tương ứng với những loại cacbohydrat mà khi thủy phân sẽ giải phóng nhiều hơn hai “đơn vị đường”. Mặc dù chúng có lẽ không được biết đến nhiều nhưng trong nhóm này raffinose, stachyose và verbascosa có thể được phân biệt. Một số tác giả cho rằng disaccharid cũng là oligosaccharid.

Polysaccharid

Polysaccharid bao gồm hơn 10 đơn vị đường và có thể được tạo thành từ các đơn vị lặp lại của cùng một monosaccharid (homopolysaccharid) hoặc từ hỗn hợp tương đối phức tạp của các monosaccharid khác nhau (heteropolysaccharid). Ví dụ về polysaccharid là tinh bột, cellulose, hemicellulose, pectins và glycogen.

Thông thường, sự liên kết giữa các "đơn vị đường" của disaccharide, oligosaccharide và polysaccharide xảy ra thông qua một liên kết được gọi là liên kết glycosidic, diễn ra nhờ sự mất đi một phân tử nước.

Phân loại các dẫn xuất của nó

Như đúng với nhiều phân tử có tầm quan trọng lớn trong tự nhiên, cacbohydrat có thể hoạt động như "khối xây dựng" cho các hợp chất khác có thể thực hiện các chức năng tương tự hoặc hoàn toàn khác. Theo đó, các dẫn xuất này có thể được phân loại theo đặc điểm của chúng như sau:

Este photphat

Chúng thường là các monosaccharide được phosphoryl hóa, trong đó nhóm phosphoryl được gắn vào saccharide thông qua liên kết este. Đây là những phân tử cực kỳ quan trọng đối với một phần lớn các phản ứng trao đổi chất của tế bào, vì chúng hoạt động như "hợp chất hoạt hóa" mà quá trình thủy phân của chúng thuận lợi về mặt nhiệt động lực học.

Các ví dụ nổi bật bao gồm glyceraldehyde 3-phosphate, glucose 6-phosphate, glucose 1-phosphate và fructose 6-phosphate.

Axit và lacton

Chúng là sản phẩm của quá trình oxy hóa các monosaccharide nhất định với các chất oxy hóa cụ thể. Axit aldonic là kết quả của quá trình oxy hóa glucose bằng đồng kiềm và những axit này trong dung dịch ở trạng thái cân bằng với lacton. Khi quá trình oxy hóa được chỉ đạo bởi xúc tác của enzym, có thể tạo ra lacton và axit uronic.

Alditols, polyol hoặc rượu đường

Chúng được hình thành do quá trình oxy hóa nhóm cacbonyl của một số monosaccharide; những ví dụ này là erythritol, mannitol và sorbitol hoặc glucitol.

Đường amin

Chúng là các dẫn xuất của monosaccharide mà một nhóm amin (NH2) đã được gắn vào, thường ở vị trí cacbon 2 (đặc biệt là trong glucose). Các ví dụ nổi bật nhất là glucosamine, N-acetyl glucosamine, axit muramic, và axit N-acetyl muramic; còn có galactosamin.

Cấu trúc hóa học glucosamine (Nguồn: Edgar181 qua Wikimedia Commons)

Deoxysugars

Chúng là các dẫn xuất của monosaccharid được tạo ra khi chúng mất nguyên tử oxy ở một trong các nhóm hydroxyl của chúng, đó là lý do tại sao chúng được gọi là “deoxy-” hoặc “deoxysugars”.

Trong số những chất quan trọng nhất là những chất tạo nên xương sống của DNA, đó là 2-deoxyribose, nhưng cũng có 6-deoxymanopyranose (rhamnose) và 6-deoxygalactofuranose (fucose).

Glycoside

Những hợp chất này là kết quả của việc loại bỏ một phân tử nước bởi sự liên kết giữa nhóm hydroxyl anome của một monosaccharide và một nhóm hydroxyl của một hợp chất hydroxyl hóa khác.

Ví dụ cổ điển là ouabain và amygdalin, hai hợp chất được sử dụng rộng rãi được chiết xuất từ ​​một bụi cây châu Phi và hạt của quả hạnh đắng, tương ứng.

Phân loại theo công dụng của nó trong chế biến thực phẩm

Viên đường (Nguồn: Dietmar Rabich / Wikimedia Commons / “Würfelzucker - 2018 - 3564” / CC BY-SA 4.0 qua Wikimedia Commons)

Cuối cùng, carbohydrate cũng có thể được phân loại theo công dụng có thể được cung cấp cho chúng trong quá trình chế biến một món ăn. Theo nghĩa này, có các carbohydrate làm ngọt, chẳng hạn như sucrose (một disaccharide), fructose (một monosaccharide) và ở mức độ thấp hơn là maltose (một disaccharide khác).

Tương tự như vậy, có những loại cacbohydrat cô đặc và tạo thành cacbohydrat, như trường hợp của tinh bột và pectin chẳng hạn.

Người giới thiệu

1. Badui Dergal, S. (2016). Hóa thực phẩm. Mexico, Pearson Education.
2. Chow, KW, & Halver, JE (1980). Carbohydrate. ln: Công nghệ thức ăn cho cá. Chương trình Phát triển Liên hợp quốc FAO, Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc, Rome, Ý, 104-108.
3. Cummings, JH, & Stephen, AM (2007). Thuật ngữ và phân loại Carbohydrate. Tạp chí dinh dưỡng lâm sàng Châu Âu, 61 (1), S5-S18.
4. Englyst, HN, & Hudson, GJ (1996). Việc phân loại và đo lượng carbohydrate trong chế độ ăn. Hóa thực phẩm, 57 (1), 15-21.
5. Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Hóa sinh, ed. San Francisco: Benjamin Cummings
6. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Hóa sinh minh họa của Harper. McGraw-Hill.