Carbohydrates – Các dạng Carbs phổ biến hiện nay

Carb – Không chỉ là năng lượng, mà còn là “khung xương”

Carb không chỉ đóng vai trò là nguồn dự trữ năng lượng, mà còn là thành phần cấu trúc quan trọng của cả thực vật và động vật.

Carb là thành phần trong thành tế bào thực vật

Thành tế bào thực vật giống như “bức tường” bảo vệ tế bào khỏi môi trường bên ngoài. Carb chính là “viên gạch” xây nên “bức tường” này. Ở hầu hết các loài thực vật, thành tế bào này dày khoảng 0,5 micromet.

Thành tế bào thực vật thường gồm nhiều lớp, trong đó có một lớp chứa hàm lượng cellulose cao. Cellulose là một loại carb phức tạp, có cấu trúc mạch thẳng, giúp tạo nên sự vững chắc cho thành tế bào.

Ngoài cellulose, thành tế bào thực vật còn chứa:

• Pentosan: một loại carb khác, cũng góp phần tạo nên sự chắc chắn cho thành tế bào.
• Lignin: một chất giống như nhựa, không phản ứng hóa học, giúp tăng cường độ cứng cho thành tế bào.

Tỷ lệ cellulose và pentosan trong thành tế bào khác nhau tùy loại thực vật. Hầu hết các loài thực vật chứa khoảng 40-60% cellulose, riêng sợi bông có hàm lượng cellulose cao hơn.

Carb trong cấu trúc động vật

Carb cũng là thành phần quan trọng trong cấu trúc của động vật.

• Chitin: một loại carb tương tự cellulose, là thành phần chính của bộ xương ngoài của côn trùng và các loài động vật chân đốt khác. 🐜🦀
• Polysaccharide phức tạp: là thành phần chính của các mô liên kết ở động vật bậc cao, giúp kết nối các tế bào và tạo nên sự “liên kết” cho cơ thể.

Sự sắp xếp cấu trúc và các đặc tính của đồng phân lập thể

Tưởng tượng bạn có một bộ LEGO. Bạn có thể dùng các miếng ghép đó để tạo ra rất nhiều mô hình khác nhau, phải không? Trong hóa học cũng vậy, các chất có cùng công thức phân tử (giống như bộ LEGO) nhưng có thể sắp xếp các nguyên tử trong không gian theo nhiều cách khác nhau, tạo ra các cấu trúc ba chiều khác biệt. Hiện tượng này gọi là đồng phân lập thể.

Hãy lấy glyceraldehyde làm ví dụ. Đây là một loại đường đơn giản có hai dạng đồng phân lập thể. Hai dạng này giống như hai mô hình LEGO được lắp ráp khác nhau từ cùng một bộ gạch, chúng là hình ảnh phản chiếu của nhau như hai bàn tay của bạn vậy.

Mặc dù có công thức giống nhau, hai dạng này lại có một số tính chất khác nhau. Ví dụ, chúng có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực theo hai hướng ngược nhau.

Vậy sự sắp xếp không gian này ảnh hưởng đến tính chất của các chất như thế nào?

• Số lượng đồng phân: Số lượng đồng phân lập thể có thể có của một chất phụ thuộc vào số lượng “trung tâm không đối xứng” trong phân tử. Trung tâm không đối xứng là một nguyên tử carbon liên kết với bốn nhóm nguyên tử khác nhau.
• Cấu hình: Cấu hình của một đồng phân lập thể được xác định bởi vị trí của các nhóm nguyên tử xung quanh trung tâm không đối xứng.
• Tính chất: Sự khác biệt về cấu hình không gian sẽ dẫn đến sự khác biệt về tính chất của các đồng phân lập thể, ví dụ như khả năng quay mặt phẳng ánh sáng phân cực, điểm nóng chảy, điểm sôi, hoạt tính sinh học,…

Các loại carbohydrate

1. Monosaccharide

1.1. Nguồn

Trong tự nhiên có rất nhiều loại monosaccharide khác nhau, nhưng phổ biến nhất là:

• Nhóm hexose (đường 6 carbon): Hãy hình dung những viên gạch này có 6 cạnh. Những “viên gạch” phổ biến nhất trong nhóm này là d-glucose, d-mannose, d-fructose và d-galactose.

  • d-glucose: Loại đường này có vị ngọt, bạn có thể tìm thấy nó trong trái cây, mật ong, và cả trong máu nữa.
  • d-fructose: Đây là loại đường có trong trái cây và mật ong, nó còn ngọt hơn cả glucose nữa đấy.
  • d-galactose: Thường tìm thấy trong sữa, loại đường này kết hợp với glucose tạo thành lactose.

• Nhóm pentose (đường 5 carbon): Tưởng tượng những viên gạch này chỉ có 5 cạnh thôi. Hai “viên gạch” phổ biến trong nhóm này là d-xylose và l-arabinose. Chúng thường có trong thực vật.

Ngoài ra còn có hai loại monosaccharide đặc biệt quan trọng là d-ribose và 2-deoxy-d-ribose. Chúng là thành phần không thể thiếu của RNA và DNA, hai “bản thiết kế” chứa đựng thông tin di truyền trong mọi tế bào của cơ thể sống.

d-Xylose: Loại đường này thường “ẩn mình” trong thực vật dưới dạng một chuỗi dài gọi là xylan. Xylan giống như một “chuỗi hạt” được tạo thành từ nhiều hạt d-xylose. Người ta thường tách chiết d-xylose từ lõi ngô, vỏ hạt bông hoặc rơm rạ.

d-Galactose: d-Galactose không chỉ là một “viên gạch” đơn lẻ mà còn có thể kết hợp với các loại đường khác để tạo thành “chuỗi hạt” ngắn (oligosaccharide) hoặc dài (polysaccharide). Nó còn là thành phần quan trọng của glycolipid, một loại chất béo đặc biệt có trong não và hệ thần kinh. d-Galactose thường được tìm thấy trong sữa mẹ, và cơ thể chúng ta có thể tự tạo ra nó từ glucose nên không cần phải bổ sung từ thức ăn. Tuy nhiên, có một số người mắc bệnh di truyền hiếm gặp gọi là galactosemia, khiến cơ thể họ không thể chuyển hóa galactose.

d-Glucose: Đây là loại đường quen thuộc nhất, có vị ngọt và được tìm thấy trong trái cây, mật ong, máu. Nó cũng là thành phần chính của đường ăn (sucrose) và đường sữa (lactose). d-Glucose còn là “viên gạch” xây nên những “bức tường” khổng lồ như cellulose (trong thực vật), tinh bột và glycogen (trong động vật). Tinh bột từ khoai tây và ngô là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất d-glucose.

d-Fructose: Đây là loại đường có trong trái cây và mật ong, nó còn ngọt hơn cả glucose. d-Fructose cũng là một nửa của phân tử sucrose (đường ăn). Cơ thể chúng ta có thể chuyển hóa và sử dụng d-fructose như một nguồn năng lượng.

1.2. Phản ứng hóa học

Các phản ứng của monosaccharide có thể được chia thành hai nhóm chính: phản ứng liên quan đến nhóm aldehyde hoặc keto, và phản ứng liên quan đến nhóm hydroxyl.

1.2.1. Phản ứng liên quan đến nhóm aldehyde hoặc keto

• Oxy hóa: Đường có chứa nhóm aldehyde hoặc keto tự do có thể dễ dàng bị oxy hóa. Trước đây, phản ứng này được sử dụng để phát hiện các loại đường khử trong nhiều nguồn khác nhau. Ví dụ, người ta từng sử dụng hợp chất đồng kiềm để phân tích glucose trong máu và nước tiểu. Tuy nhiên, phương pháp này có nhiều nhược điểm như phá hủy cấu trúc carbohydrate, không đặc hiệu (các loại đường khác cũng cho kết quả tương tự) và không tạo ra sản phẩm dễ nhận biết.

Hiện nay, glucose trong máu và nước tiểu được phân tích bằng enzyme glucose oxidase. Enzyme này xúc tác quá trình oxy hóa glucose tạo thành các sản phẩm, bao gồm hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide sau đó được sử dụng để oxy hóa một loại thuốc nhuộm có trong hỗn hợp phản ứng; cường độ màu tỷ lệ thuận với lượng glucose ban đầu. Enzyme glucose oxidase đặc hiệu cao với β-d-glucose.

• Tạo axit aldonic: Nhóm aldehyde của glucose có thể phản ứng với iod trong môi trường kiềm để tạo thành một nhóm hợp chất gọi là axit aldonic. Một axit aldonic quan trọng là axit ascorbic (vitamin C), một thành phần thiết yếu trong chế độ ăn của người và chuột lang. Phản ứng tạo axit tương tự không xảy ra với đường keto.

• Khử tạo alcol đường (alditol): Nhóm aldehyde hoặc keto của đường có thể bị khử (bằng cách thêm hydro) để tạo thành alcol. Các hợp chất được tạo thành theo cách này được gọi là alditol, hoặc alcol đường. Sản phẩm được tạo thành do sự khử carbon aldehyde của d-glucose được gọi là sorbitol (d-glucitol). d-Glucitol cũng được tạo thành khi l-sorbose bị khử. Sự khử mannose tạo ra mannitol, sự khử galactose tạo ra dulcitol.

1.2.2. Phản ứng liên quan đến nhóm hydroxyl

• Đoạn văn không đề cập chi tiết, nhưng nhóm hydroxyl (-OH) trong monosaccharide cũng có thể tham gia vào nhiều phản ứng hóa học khác nhau, ví dụ như tạo este, ete,…

Một số alcol đường quan trọng trong thương mại:

• Sorbitol (d-glucitol): Thường được sử dụng làm chất tạo ngọt.
• d-Mannitol: Cũng được sử dụng làm chất tạo ngọt, đặc biệt trong kẹo cao su, vì nó ít tan trong nước và vẫn ở dạng bột mịn sau khi bảo quản lâu dài.

 1.3. Monosaccharide tạo thành glycoside như thế nào?

Tưởng tượng monosaccharide như một “viên gạch” LEGO có nhiều “chốt” (nhóm hydroxyl -OH). Một trong những “chốt” này đặc biệt hơn những cái khác, nó được gọi là “chốt anomeric”. Khi “chốt anomeric” này kết hợp với “chốt” của một “viên gạch” khác (một phân tử alcol), chúng sẽ tạo thành một liên kết đặc biệt gọi là liên kết glycosidic, và sản phẩm tạo thành gọi là glycoside.

Glycoside giống như một “cấu trúc LEGO” được ghép từ hai “viên gạch” khác nhau. Nó có nhiều vai trò quan trọng trong tự nhiên, ví dụ như:

• Tạo nên sắc tố cho hoa: Nhiều sắc tố đỏ, tím, xanh trong hoa là glycoside.
• Tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học: Một số glycoside có tác dụng kích thích cơ tim (như digitalis) hoặc kháng sinh (như streptomycin).
• Tham gia vào quá trình tạo thành các loại đường phức tạp: Glycoside có chứa phosphate đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra cellulose, tinh bột và glycogen.

Ngoài việc tạo thành glycoside, monosaccharide còn có thể tham gia vào nhiều phản ứng hóa học khác nhau, ví dụ như:

• Phản ứng este hóa: Các “chốt” hydroxyl của monosaccharide có thể kết hợp với axit để tạo thành este. Este của monosaccharide với axit photphoric và axit sulfuric rất quan trọng trong các quá trình sinh học, ví dụ như chuyển hóa năng lượng và quang hợp.

1.4. Sự hình thành methyl ether

Hãy tưởng tượng monosaccharide (đường đơn) như một ngôi nhà có nhiều “cửa sổ” (nhóm hydroxyl -OH). Các nhà khoa học muốn tìm hiểu xem “bố cục” bên trong ngôi nhà này như thế nào, nhưng họ không muốn phá vỡ các bức tường (liên kết glycosidic) nối các “căn phòng” (monosaccharide) với nhau.

Họ đã tìm ra một cách: “bịt kín” tất cả các cửa sổ bằng “tấm chắn” methyl (-CH3). Quá trình này gọi là methyl hóa, và “ngôi nhà” sau khi được “bịt kín” gọi là methyl ether.

Methyl ether giúp các nhà khoa học nghiên cứu cấu trúc của carbohydrate mà không làm hỏng liên kết giữa các “căn phòng”. Sau đó, họ có thể “tháo dỡ” ngôi nhà (thủy phân) và xem xét từng “căn phòng” (monosaccharide) để xác định “bố cục” ban đầu.

Ngoài methyl hóa, monosaccharide còn có thể trải qua những biến đổi khác:

• Oxy hóa: Giống như việc “sơn” một lớp mới lên “tường” của ngôi nhà (nhóm CH2OH), tạo thành axit uronic. Axit uronic có vai trò trong quá trình trao đổi chất và cấu tạo nên một số loại mô trong cơ thể.
• Thay thế nhóm hydroxyl bằng nhóm amino: Giống như việc “thay thế” một “cửa sổ” bằng một “cánh cửa” (nhóm amino -NH2), tạo thành đường amino. Đường amino là thành phần quan trọng của nhiều hợp chất sinh học, ví dụ như chitin (trong vỏ côn trùng) và các chất nhóm máu.
• Thay thế nhóm hydroxyl bằng nguyên tử hydro: Giống như việc “lấp kín” một “cửa sổ” (nhóm hydroxyl) bằng “gạch” (nguyên tử hydro), tạo thành deoxy sugar. Deoxy sugar quan trọng nhất là deoxyribose, một thành phần của DNA.

2. Disaccharide và Oligosaccharide

Disaccharide là một loại glycoside đặc biệt, trong đó nhóm hydroxyl anomeric của một phân tử đường kết hợp với nhóm hydroxyl của một phân tử đường khác, đồng thời loại bỏ các nguyên tố của nước. Mặc dù có rất nhiều cấu trúc disaccharide có thể có, nhưng chỉ một số lượng hạn chế có ý nghĩa thương mại hoặc sinh học.

2.1. Sucrose và Trehalose

• Sucrose, hay đường ăn thông thường, là một mặt hàng chủ lực trên toàn thế giới. Vào thập kỷ thứ hai của thế kỷ 21, sản lượng sucrose trên thế giới đã lên tới hơn 170 triệu tấn mỗi năm. Sucrose được tạo thành từ glucose và fructose. Do cách liên kết đặc biệt giữa hai phân tử đường này, sucrose không có nhóm aldehyde hay keto tự do để phản ứng, nên nó được gọi là đường không khử. Sucrose được sản xuất từ mía hoặc củ cải đường. Trong quá trình sản xuất, người ta sử dụng kiềm để loại bỏ tạp chất và kết tinh sucrose thành đường ăn.

• Trehalose cũng là một disaccharide không khử, được tạo thành từ hai phân tử α-d-glucose. Trehalose được tìm thấy trong nấm, một số loài thực vật và côn trùng. Nó có thể được chuyển hóa nhanh chóng thành glucose để cung cấp năng lượng cho cơ thể.

2.2. Lactose và Maltose

• Lactose là đường chính có trong sữa động vật, bao gồm cả sữa mẹ. Lactose được tạo thành từ β-d-galactose và glucose. Nó là một đường khử, có nghĩa là nó có thể tham gia vào các phản ứng oxy hóa. Một số trẻ sơ sinh có thể gặp vấn đề về chuyển hóa lactose, đặc biệt là phần galactose của phân tử.

• Maltose không có sẵn trong tự nhiên nhưng được tạo thành trong quá trình tiêu hóa tinh bột. Maltose được tạo thành từ hai phân tử α-d-glucose. Nó là một đường khử và có thể được chuyển hóa thành glucose để cung cấp năng lượng. Maltose thường được sử dụng làm chất tạo ngọt và là thức ăn cho trẻ sơ sinh không dung nạp lactose.

3. Polysaccharide

Polysaccharide, hay còn gọi là glycan, là những đại phân tử carbohydrate được tạo thành từ nhiều đơn vị monosaccharide (đường đơn) liên kết với nhau. Chúng có thể được phân loại theo nhiều cách, nhưng cách phân loại phổ biến nhất dựa trên loại monosaccharide cấu tạo nên chúng:

• Homopolysaccharide: Được tạo thành từ cùng một loại monosaccharide. Ví dụ, tinh bột và cellulose đều được tạo thành từ glucose.
• Heteropolysaccharide: Được tạo thành từ nhiều loại monosaccharide khác nhau.

Cả homopolysaccharide và heteropolysaccharide đều có thể có cấu trúc mạch thẳng hoặc mạch nhánh.

3.1. Homopolysaccharide

Về cơ bản, homopolysaccharide có cấu trúc rõ ràng, nhưng kích thước của chúng có thể khác nhau.

Hãy tưởng tượng homopolysaccharide giống như một chuỗi hạt ngọc trai. Mỗi hạt ngọc trai là một monosaccharide (đường đơn). Vì homopolysaccharide được tạo thành từ cùng một loại monosaccharide nên chuỗi hạt này sẽ chỉ có một loại ngọc trai duy nhất.

Cấu trúc của chuỗi hạt này rất rõ ràng: các hạt ngọc trai được xâu chuỗi với nhau theo một trật tự nhất định. Tuy nhiên, chiều dài của chuỗi hạt (tức là số lượng hạt ngọc trai) có thể khác nhau.

• Nguồn gốc khác nhau, kích thước khác nhau: Chuỗi hạt ngọc trai được lấy từ những nơi khác nhau (nguồn gốc khác nhau) có thể có chiều dài khác nhau.
• Cùng một nguồn gốc, kích thước cũng có thể khác nhau: Ngay cả những chuỗi hạt ngọc trai được lấy từ cùng một nơi cũng có thể có chiều dài khác nhau, bởi vì quá trình tạo ra chuỗi hạt này không được kiểm soát chặt chẽ.

Tại sao lại như vậy? Hầu hết polysaccharide được tạo ra trong tự nhiên nhờ sự xúc tác của enzyme. Enzyme giống như những “người thợ” xâu chuỗi các “hạt ngọc trai” (monosaccharide) lại với nhau. Tuy nhiên, những “người thợ” này không có “bản thiết kế” chi tiết về chiều dài của chuỗi hạt, nên kích thước của polysaccharide có thể khác nhau. Một số homopolysaccharide phổ biến gồm:

3.1.1. Cellulose

Cellulose là thành phần cấu trúc cơ bản của hầu hết các loài thực vật. Người ta ước tính rằng 50 tỷ đến 100 tỷ tấn cellulose được tổng hợp hàng năm do kết quả của quá trình quang hợp của thực vật bậc cao. Tỷ lệ cellulose trên tổng số carbohydrate được tìm thấy trong thực vật có thể thay đổi ở các loại gỗ khác nhau từ 30 – 40% và đến hơn 98% trong lông hạt của cây bông.

Cellulose, một phân tử lớn, mạch thẳng bao gồm 3.000 hoặc nhiều phân tử β-d-glucose, không tan trong nước.

Hãy tưởng tượng cellulose như những que kem xếp thẳng hàng trong hộp. Chúng được xếp khít nhau đến nỗi rất khó để lấy ra từng que một. Tương tự, các chuỗi cellulose được sắp xếp rất chặt chẽ, tạo thành cấu trúc giống như sợi hoặc tinh thể, giúp cho thành tế bào thực vật chắc chắn và ổn định.

Trong quá trình điều chế cellulose, nguyên liệu thực vật thô được xử lý bằng kiềm nóng để loại bỏ các thành phần không phải cellulose như lignin, hemicellulose và các thành phần nhầy. Sau đó, cellulose được xử lý để sản xuất giấy và sợi.

Khả năng chống phân hủy hóa học hoặc enzyme cao của cellulose là yếu tố quan trọng trong sản xuất giấy và vải. Cellulose cũng được biến đổi hóa học cho các mục đích khác; ví dụ, cellulose acetate được sử dụng trong ngành công nghiệp nhựa, sản xuất phim ảnh và sợi rayon. Cellulose nitrate (nitrocellulose) được sử dụng trong ngành sơn mài và chất nổ.

Cellulose là một chất liệu rất bền vững trong tự nhiên, điều này được thể hiện rõ qua tuổi thọ của cây cối, có thể lên đến hàng nghìn năm.

Tuy nhiên, không phải sinh vật nào cũng có thể phân hủy cellulose. Enzyme cần thiết cho quá trình này thường chỉ được tìm thấy ở một số loài vi khuẩn và nấm mốc.

Vậy tại sao mối lại có thể tiêu hóa gỗ, một vật liệu giàu cellulose? Đó là nhờ sự cộng sinh với các động vật nguyên sinh sống trong ruột mối. Những sinh vật này có khả năng sản xuất enzyme phân hủy cellulose, giúp mối hấp thụ năng lượng từ gỗ.

Tương tự, các loài động vật nhai lại như bò và cừu cũng có thể tiêu hóa cellulose nhờ sự hỗ trợ của vi sinh vật sống trong dạ cỏ (một phần của dạ dày). Các vi sinh vật này phân giải cellulose thành các loại đường đơn giản mà động vật có thể hấp thụ.

3.1.2. Xylan

Xylan gần như phổ biến như cellulose trong thành tế bào thực vật và chủ yếu chứa các đơn vị β-d-xylose được liên kết như trong cellulose.

Một số xylan chứa các loại đường khác, chẳng hạn như l-arabinose, nhưng chúng tạo thành các nhánh và không phải là một phần của chuỗi chính. Xylan ít có giá trị thương mại.

3.1.3. Tinh bột

Tinh bột là một loại “kho dự trữ năng lượng” của thực vật, được tạo thành từ rất nhiều “viên gạch” glucose. Tinh bột có hai dạng chính:

• Amylose: Dạng mạch thẳng, giống như một “dây chuyền” dài các “viên gạch” glucose.
• Amylopectin: Dạng mạch nhánh, giống như một “cây” với nhiều “cành” glucose.

Khi chúng ta ăn tinh bột, cơ thể sẽ sử dụng enzyme amylase để “tháo dỡ” các “viên gạch” glucose này. Amylase có trong nước bọt và ruột non, nó sẽ cắt tinh bột thành những “mảnh ghép” nhỏ hơn gọi là maltose. Sau đó, maltose tiếp tục được “tháo dỡ” thành từng “viên gạch” glucose để cơ thể hấp thụ và sử dụng làm năng lượng.

Một điều thú vị về amylose: Khi nhỏ dung dịch i-ốt vào tinh bột, amylose sẽ tạo thành một hợp chất có màu xanh đặc trưng. Màu xanh này càng đậm khi chuỗi amylose càng dài.

Ứng dụng của tinh bột: Ngoài là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng trong thực phẩm, tinh bột còn được sử dụng trong sản xuất keo dán và chất nổ.

3.1.4. Glycogen

Glycogen là “ngân hàng năng lượng” của cơ thể động vật, được tạo thành từ rất nhiều “viên gạch” glucose. Nó có mặt trong tất cả các mô động vật và đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng nhanh chóng khi cần thiết.

Cấu trúc của glycogen giống như một “cây” với rất nhiều “cành”. Các “cành” này được tạo thành từ các chuỗi glucose ngắn, chỉ khoảng 5-6 “viên gạch” mỗi “cành”. Cấu trúc này giúp glycogen “gọn nhẹ” và dễ dàng “lắp ráp” hoặc “tháo dỡ” khi cần thiết.

Cơ thể động vật có khả năng “lắp ráp” glucose thành glycogen để dự trữ năng lượng, và “tháo dỡ” glycogen thành glucose khi cần năng lượng. Quá trình này được điều hòa bởi hormone, đảm bảo cơ thể luôn có đủ năng lượng để hoạt động.

Tuy nhiên, có một số bệnh lý di truyền gọi là bệnh dự trữ glycogen, khiến cơ thể gặp vấn đề trong việc “lắp ráp” hoặc “tháo dỡ” glycogen. Điều này dẫn đến sự tích tụ glycogen bất thường, gây ra các hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe, thậm chí có thể gây tử vong.

3.1.5. Pectin và agar

Pectin và agar là hai loại polysaccharide quan trọng có khả năng tạo gel, giống như “chất kết dính” giúp các món ăn có độ đông đặc nhất định.

Pectin:

• Được tìm thấy nhiều trong vỏ trái cây họ cam quýt, như chanh, cam, bưởi.
• Pectin được sử dụng rộng rãi trong sản xuất mứt, thạch, giúp tạo độ sánh mịn và kết dính cho sản phẩm.

Agar:

• Được chiết xuất từ một số loại rong biển.
• Agar có khả năng tạo gel rất tốt, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: Agar được dùng để tạo môi trường nuôi cấy vi sinh vật, giúp chúng “đứng yên” để các nhà khoa học dễ dàng quan sát và nghiên cứu. Ngoài ra, Agar cũng được dùng làm chất tạo gel trong các món ăn như thạch, rau câu.

3.1.6. Dextran

Dextran là một loại polysaccharide được tạo thành từ nhiều “viên gạch” glucose, giống như một chuỗi hạt dài. Nó được sản xuất bởi một số loại vi khuẩn, giống như “chất thải” mà vi khuẩn tiết ra ngoài môi trường.

Điều thú vị là mỗi loại vi khuẩn lại tạo ra một loại dextran với cấu trúc khác nhau, giống như mỗi “nhà máy” lại sản xuất ra một loại “chuỗi hạt” với kiểu dáng riêng biệt. Dextran có một số ứng dụng quan trọng trong y học:

• Mở rộng huyết tương: Trong trường hợp bệnh nhân bị mất máu quá nhiều (sốc nặng), dextran có thể được sử dụng để bổ sung thể tích máu, giúp duy trì huyết áp và tuần hoàn máu. Nó giống như một loại “nước đường” đặc biệt, giúp “lấp đầy” mạch máu khi lượng máu thật không đủ.
• Chống đông máu: Một số loại dextran đã qua biến đổi hóa học có tác dụng ngăn ngừa máu đông, giúp máu lưu thông dễ dàng hơn. Nó giống như một loại “dầu bôi trơn” cho mạch máu, giúp ngăn ngừa “tắc nghẽn giao thông” trong hệ tuần hoàn.

3.1.7. Chitin

Chitin là một loại polysaccharide giống như cellulose, nhưng thay vì được tạo thành từ “viên gạch” glucose, nó được tạo thành từ “viên gạch” N-acetyl-d-glucosamine. Chitin thường được gọi là “cellulose của động vật” vì nó là thành phần chính cấu tạo nên bộ xương ngoài của nhiều loài sinh vật, chẳng hạn như:

• Côn trùng (như châu chấu, bọ cánh cứng)
• Giáp xác (như tôm, cua)
• Các loài chân đốt khác (như nhện)
• Một số loài giun, động vật thân mềm (như ốc sên) và động vật ruột khoang (như sứa)

Ngoài ra, chitin còn là thành phần chính của thành tế bào nấm.

Đặc điểm của Chitin

• Cấu trúc bền vững: Chitin rất cứng và chắc chắn, giúp bảo vệ cơ thể các loài động vật.
• Khó phân hủy: Tương tự cellulose, chitin rất khó bị phân hủy trong tự nhiên.

Vai trò của chitin trong tự nhiên: Chitin là một nguồn nitơ quan trọng trong sinh quyển. Khi côn trùng và các sinh vật khác chết đi, vi sinh vật trong đất sẽ phân hủy chitin, giải phóng nitơ để cây cối hấp thụ và sử dụng. Nếu không có những vi sinh vật này, nitơ sẽ bị “mắc kẹt” trong xác sinh vật, không thể quay trở lại chu trình dinh dưỡng của tự nhiên.

3.2. Heteropolysaccharide

Heteropolysaccharide là những chuỗi đường phức tạp được tạo thành từ nhiều loại “viên gạch” đường khác nhau (monosaccharide).

Hãy tưởng tượng heteropolysaccharide giống như một chuỗi hạt nhiều màu sắc, mỗi màu đại diện cho một loại monosaccharide. Hầu hết heteropolysaccharide trong tự nhiên chỉ chứa hai loại “màu” khác nhau, và chúng thường “bắt tay” với các phân tử khác như lipid (chất béo) hoặc protein. Do cấu trúc phức tạp này, việc nghiên cứu heteropolysaccharide gặp nhiều khó khăn.

Một số loại heteropolysaccharide quan trọng:

• Polysaccharide mô liên kết: Có vai trò như “chất kết dính” trong cơ thể động vật, giúp các tế bào liên kết với nhau tạo thành mô. Ví dụ: Axit hyaluronic là một loại heteropolysaccharide có trong dịch khớp, giúp khớp vận động trơn tru và giảm xóc.

• Glycoprotein:Là sự kết hợp giữa carbohydrate và protein, giống như “chuỗi hạt đường” được gắn vào “quả bóng protein”. Ví dụ: Gamma globulin là một loại glycoprotein có vai trò trong hệ miễn dịch.

• Glycolipid: Là sự kết hợp giữa carbohydrate và lipid, giống như “chuỗi hạt đường” được gắn vào “giọt dầu”. Được tìm thấy trong hệ thần kinh và nhiều loại gôm thực vật.

Đặc điểm của heteropolysaccharide mô liên kết:

• Chứa các nhóm axit: Giúp chúng liên kết với nước và các ion kim loại (như canxi), đóng vai trò quan trọng trong các chức năng sinh lý của cơ thể.
• Heparin: Một loại heteropolysaccharide có khả năng chống đông máu.

Vai trò của carbohydrate trong glycoprotein:

• Phần carbohydrate trong glycoprotein thường khá ngắn, chỉ khoảng 5-10 “viên gạch” đường.
• Chức năng của carbohydrate trong glycoprotein vẫn chưa được hiểu rõ, ngoại trừ những glycoprotein trên bề mặt tế bào, nơi chúng đóng vai trò như “ăng ten” nhận diện các phân tử khác.

Nguồn tham khảo: https://www.britannica.com/science/carbohydrate/Role-in-human-nutrition