Fructose và phản ứng lên men rượu

Có một số thắc mắc của các bạn về điều này:

Cũng có một bài tập như thế này trong sách bài tập Hóa học lớp 12 Kết Nối Tri Thức:

(có vẻ hàm ý là chỉ có glucose trong nho mới lên men rượu?)

Vậy fructose có cho phản ứng lên men rượu giống như glucose không? Tất nhiên là có rồi, như tôi cũng đã trình bày như thế trong bài giảng. Cũng có bạn nghi ngại liệu có đúng như vậy không? Nay chúng ta xem thêm một chút vậy.

Trước hết, đây là tài liệu về sản xuất rượu vang với sự cộng tác của GS Jürg Gafner, một nhà nghiên cứu vi sinh chuyên về rượu vang tại Trạm Nghiên Cứu Agroscope tại Wädenswil, Thụy Sĩ.

Tạm dịch phần gạch dưới màu đỏ: "Trong quá trình lên men rượu, men chuyển hầu hết glucose và fructose thành alcohol vả CO₂. Nước ép nho chứa lượng glucose và fructose bằng nhau, và nồng độ của chúng thường trong khoảng 160 đến 300 g/L".

Đoạn tiếp theo cho biết men sử dụng là Saccharomyces cerevisiae là loại men thuận lợi hơn với glucose, vì thế mà glucose lên men rượu nhanh hơn fructose. 

Có một thí nghiệm lên men rượu dùng men bánh mì với lactose, fructose, và saccharose của Đại học Regensburg, Đức:

Lactose không lên men, fructose lên men chậm, saccharose lên men nhanh hơn

Men bánh mì giúp lên men rượu cũng được đề cập trong bài tập 5.13 của video bài giảng về Polysaccharide. 

Một thí nghiệm lên men rượu với men bánh mì cũng được thực hiện tại Đại học Waterloo, Canada, với kết quả sau:

Các sinh viên thực hiện với sucrose (tên gọi khác của saccharose), glucose, và fructose với khối lượng bằng nhau thì thấy tốc độ lên men rượu của chúng lại tương tự nhau. Từ đó các tác giả phải xét lại giả thuyết rằng saccharose lên men chậm hơn do bị thủy phân rồi mới lên men. Đó chính là cách nghĩ đơn thuần "hóa học" cho một quá trình "sinh học" mà chúng ta thấy thể hiện nhiều lần trong các bộ sách giáo khoa hiện nay.

Hai thí nghiệm, một định tính, một định lượng. Cả hai đều xác nhận fructose lên men rượu, duy chỉ có vấn đề là tốc độ nhanh hay chậm mà thôi (tất nhiên là do men sử dụng khác nhau thôi, như nhận định nêu trên của Jürg Gafner).

Trở lại bài tập 4.24: nếu trong 1 kg nho có 200 g glucose, thì cũng sẽ có 200g fructose. Vì thế, lượng ethanol thu được sẽ gấp đôi lượng ethanol mà tác giả của bài tập này nghĩ. Đó là lý do tôi trả lời một bạn đã thắc mắc về lên men rượu là "Mong là các nhà hoá học trên bảng, trên giấy, đừng chế ra những câu hỏi, hoặc những bài toán hoá học ngây ngô cho các quá trình sinh học nữa."

Trong cơ thể chúng ta, hoạt động lên men tương tự của glucose và fructose cũng diễn ra trong một chừng mực nhất định, song không tiện giải thích ở đây vì rất nặng về hóa sinh và sinh học phân tử. Nếu thành phố HCM triển khai dạy học một số môn bằng tiếng Anh và giả sử có môn Hóa thì các bạn sẽ xem phần giải thích bằng tiéng Anh trong kênh ChemJoy nhé.

Chúc luôn vui với Hóa.

Nguyễn Trọng Thọ
HọcHóa.TT  

PS: Trong cơ thể, glucose có thể hoặc lên men rượu, lên men lactic, nhưng phần lớn bị oxi hóa hoàn toàn để cung cấp năng lượng cho cơ thể.

(Source: Biochemistry, Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Gregory J. Gatto, Jr., Lubert Stryer, 8e)

Như vậy, bước quan trọng là chuyển thành pyruvate, và thực tế thì lại có sự chuyển hóa glucose thành fructose 6-phosphate trước đó để có thể chuyển thành pyruvate..

(Source: Biochemistry, Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Gregory J. Gatto, Jr., Lubert Stryer, 8e)

Một chi tiết không kém phần quan trọng khác cần nhắc đi nhắc lại là ta không nên nghĩ đơn thuần "hóa học" cho một quá trình "sinh học" như có người vẫn nghĩ. Chẳng hạn như α-glucose cứ luôn là α-glucose, β-fructose cũng luôn là β-fructose, chứ không nên "tưởng tượng" ra chuyện chuyển đổi qua lại trong môi trường sinh học.