Hóa Sinh thực phẩm đại cương

1

ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 1

Nước giữ vai trò quan trọng trong đời sống.

Là thành phần chính của cơ thể và của sản phẩm thực phẩm

Là môi trường cũng là một thành phần của các phả ứng hoá sinh


Nhào rửa nguyên liệu Vận chuyển và xử lý

nguyên liệu


Đảm bảo giá trị cảm quan của sản phẩm

Tăng cường các quá trình sinh học như hô hấp, lên men

Tham gia vào quá trình làm lạnh hoặc gia nhiệt

2


Chương 8: NƯỚC

8.1. Cấu trúc phân tử nước8.2. Tính chất của nước8.3. Trạng thái của nước trong thực phẩm8.4. Hoạt độ của nước và đường đẳng nhiệt hấp

thụ8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm


Ở thể hơi nước ở dạng đơn phân (monomer)

8.1 Cấu tạo của nước


Ở thể rắn, trong nước đá, các phân tử nước được sắp xếp thành mạng lưới tinh thể và mỗi phân tử nước được bao quanh bỡi 4 phân tử nước khác, với liên kết hydro

3


Ở trạng thái lỏng, cấu trúc tứ diện vẫn được duy trì cục bộ và tồn tại đồng thời với nước dạng phân tử có mật độ lớn


8.2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC8.2.1 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CHẤT TAN: Solvat hoá các ion: do tính phân cực mạnh, nên các

phân tử nước liên kết với các ion của chất tan, tạo thành lớp vỏ hydrat

Ví dụ: bao quanh K+, Na+ là 6 phân tử nước và Cl- là 2 phân tử nước


8.2.1 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CHẤT TAN:

Ion hoá các ion:– Ví dụ: ion hoá axit hữu cơ:

H-O-H + H-O-C-R Nhiệt hoà tan: hoà tan một chất rắn kèm

theo sự phát nhiệt hoặc thu nhiệt, tuỳ thuộc lực phản ứng giữa các phân tử chất tan và các phân tử nuớc

8.2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC

4


8.2.2 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CÁC PHÂN TỬ LƯỠNG CỰC: Một số dẫn suất của lipid : xà phòng, phospholipid, muối mật…là

chất lưỡng cực, trong phân tử có đồng thời nhóm kỵ nước (hydrophobe) và nhóm háo nước(hydrophile)

Ví dụ: Natri stearate ( CH3- (CH2)16 – COO-Na+).Cho vào nước, các iôn không tạo thành dung dịch mà tạo thành hệ keo phân tán, mổi mixen có thể tập hợp từ 20 – 1000 gốc ( đơn vị). Các nhóm cacboxylate (anion) nằm ở mặt ngoài các mixen, bao bọc bỡi lớp vỏ hydrat, giống như Na+. Vùng trung tâm của các mixen có thể hấp phụ các phân tử kỵ nước như chất béo

8.2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC


8.2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC8.2.2. PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CÁC PHÂN TỬ

LƯỠNG CỰC: Tóm lại, khi đưa vào nước các chất khác nhau dưới

dạng dung dịch hay dung dịch keo sẽ tạo ra các thuôc tính kết hợp, tuỳ thuộc vào số lượng phân tử có mặt mà làm thay đổi : giảm áp suất hơi bão hoà, tăng điểm sôi, giảm điểm đóng băng…


8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM

Hàm lượng nước ( hoặc độ ẩm) của thực phẩm là tỷ lệ giữa khối lượng nước có trong thực phẩm so với khối lượng thực phẩm ướt hoặc so với khối lượng thực phẩm khô

%m(wet basis) = wt. H2O/ (wt. H2O + wt. Food (dry)) %m(dry basis) = wt. H2O/ wt. Food (dry)

5


Nhóm sản phẩm có hàm lượng nước cao (trên 40%)



Nhóm sản phẩm có hàm lượng nước trung bình (10-40%)



Nhóm sản phẩm có hàm lượng nước thấp (dưới 10%)


6


Lợi ích của việc xác định độ ẩm:– Cần thiết về công nghệ.– Cần thiết về phân tích– Cần thiết cho mua bán…



Trong thực phẩm nước có thể ở dạng tự do hoặc ở dạng liên kết. Tuỳ theo mức độ mà có 3 dạng liên kết

– Liên kết hóa học– Liên kết hóa lý hay hấp thụ– Liên kết mao quản hay cơ lý



NƯỚC TỰ DO: Là chất lỏng giữa các mixen có tính chất của nước nguyên chất


7


Liên kết hóa học: Liên kết chặt chẽ với nguyên liệu, thường ở dạng nước hydrat



Liên kết hóa lý hay liên kết hấp thụ: Độ bền liên kết trung bình, thường thấy là liên kết hydro



Liên kết mao quản hay liên kết cơ lý:– Là dạng liên kết yếu– Nước từ ngoài đi vào bên trong,

ngưng tụ và làm đầy các mao quản


8


8.4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ

8.4.1. Hoạt độ nước: Giá trị của thực phẩm, tính chất cảm quan, độ bền của

các sản phẩm khi bảo quản phụ thuộc vào thành phần các chất hữu cơ và vô cơ , trong đó nước đóng vai trò quyết định.

Năm 1952, W.J.Scott đã đưa ra kết luận chất lượng của thực phẩm được bảo quản không phụ thuộc vào hàm lượng nước mà phụ thuộc vào hoạt độ nước, được tính theo công thức sau:

0w P

Pa


0w P

Pa

P là áp suất hơi riêng phần của nước trong thực phẩm ở nhiệt độ T

P0 là áp suất hơi bảo hòa của dung môi nguyên chất ở nhiệt độ T


Qui định nước nguyên chất có aw = 1 đơn vị

Một dung dịch hay thực phẩm nào đó luôn có aw < 1 đơn vị

9


Trong điều kiện cân bằng, aw của dung dịch = P hơi tương đối do dung dịch đó tạo ra trong môi trường quanh nóHay: aw.100 = độ ẩm tương đối bách phân


MỐI LIÊN QUAN GIỮA AW VÀ ĐỘ ẨM

Sản phẩm có hàm ẩm cao thường chứa nhiều nước tự do nên có aw caoKhi tách nước hoặc thêm chất tan vào dung dịch làm tăng lượng nước liên kết thì aw giảm


8.4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Đường đẳng nhiệt hấp thụ (hoặc phản hấp thụ) là đường cong

để chỉ lượng nước được giữ bởi một thực phẩm nào đó, khi ở điều kiện cân bằng và tại một nhiệt độ xác định, phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của khí quyển bao quanh.


Hay ngược lại nó chỉ áp suất hơi gây ra bởi nước của một thực phẩm phụ thuộc vào chính hàm lượng nước của chính sản phẩm đó.

10


ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ


8.4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Ở vùng 0<Aw<0.3 ( đẳng nhiệt hấp thụ):

nước ở dạng liên kết mạnh, hydrate hoá trực tiếp các nhóm chức: -NH3

+, - COO- (của protein), - OH của glucid...nước này không đóng băng và còn tồn tại trong thực phẩm sấy khô

Khi Aw>0.3 : tiếp theo lớp nước đơn phân tử, lần lượt xếp chồng lên các lớp nước khác với lực liên kết yếu dần với các thành phần vô cơ và hữu cơ của thực phẩm. Nước này dần trở thành nước tự do



8.4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Hai đường cong hấp thụ và giải hấp thụ nước

không trùng nhau. Cùng một hàm lượng nước, sự cân bằng giải hấp thụ tạo nên hoạt độ của nước tương ứng nhỏ hơn so với sự cân bằng của hấp thụ. Hiện tượng đó gọi là “sự trễ” và chỉ xuất hiện khi Aw>0.2

Hiện tượng trễ được giải thích: các lỗ hổng trong thực phẩm, nói chung có bề mặt nhỏ hơn so với chiều sâu. Áp suất hơi nước cần thiết để lấp đầy cao hơn so với trường hợp các lỗ hỏng được làm trống. Hiện tượng trễ thường gặp trong rau quả


11


8.4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Ưu điểm:

– Aw trong một thực phẩm càng thấp càng dễ bảo quản bởi vì hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và các biến đổi hoá học. Các đường cong đẳng nhiệt hấp thụ là công cụ để dự đoán các tính chất của thực phẩm và từ đó lựa chọn các chế độ gia công kỹ thuật và bảo quản thích hợp




– Tái làm ẩm một thực phẩm khô:– Cùng 1 độ ẩm, thực phẩm được

tái làm ẩm có Aw lớn hơn so với thực phẩm được làm khô từng phần. Đây là trường hợp rau,quả. Thực phẩm được tái làm ẩm bị hư hỏng dễ hơn so với thực phẩm sấy khô từng phần.




– Ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đối với Aw:

– Ẩm không đổi, trong bao bì kín, làm tăng nhiệt độ sẽ làm tăng Aw. Sự thay đổi Với độ này nhạy xảy ra khi Aw≈0.4. Do đó, cần chú ý bảo quản ở nhiệt độ thấp và không đổi


12


8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm





8.5.1. Oxy hoá chất béo Tác dụng lên các gốc tự do và peroxyd:

Khi Aw rất thấp, nước có mặt trên bề mặt phân chia nước- chất béo, cố định peroxyd và ngăn cản sự phân ly chúng. Do đó có tác dụng bảo vệ

Khi Aw~0.5, nước không còn tác dụng bảo vệ peroxyd và các phản ứng giữa các gốc tự do có thể xảy ra

Tuy nhiên, nước cho phép vận chuyển các chất chống oxy hoá được cho vào như BHA(butyl-hydroxy-anisol), axit ascorbic và các phụ gia này tác dụng lên các gốc tự do

13



8.5.1. oxy hoá chất béo Tác dụng lên các kim loại:

Khi 0<Aw<0.5: các kim loại bị hydrate hoá và không hoà tan, do đó hoạt tính xúc tác thấp và không đẩy nhanh oxy hoá chất béo

Khi Aw>0.5, oxy hoá chất béo tăng do các kim loại linh động cao, hoạt tính xúc tác thắng tác dụng chống oxy hoá

Khi Aw>0.7, nồng độ kim loại bị pha loãng nên hoạt tính xúc tác oxy hoá giảm


8.5.1. Oxy hoá chất béo Tác dụng lên các kim loại:

– Khi 0<Aw<0.5: các kim loại bị hydrate hoá và không hoà tan, do đó hoạt tính xúc tác thấp và không đẩy nhanh oxy hoá chất béo

– Khi Aw>0.5, oxy hoá chất béo tăng do các kim loại linh động cao, hoạt tính xúc tác thắng tác dụng chống oxy hoá

– Khi Aw>0.7, nồng độ kim loại bị pha loãng nên hoạt tính xúc tác oxy hoá giảm



8.5.2. Phản ứng hoá nâu phi enzym: Là phản ứng Maillard – ngưng tụ giữa đường

và amin, tạo các polymer có màu nân tối, làm giảm giá trị dinh dưỡng.

Tốc độ phản ứng hoá nâu tăng cùng với Aw và đạt cực đại ở Aw=0.7.

Khi Aw≥0.7 tốc độ phản ứng hoá nâu giảm do sự pha loãng các chất phản ứng.


14


8.5.3. Phản ứng thuỷ phân: Các phản ứng thuỷ phân, đặc biệt là thuỷ

phân enzym tăng song song tăng hoạt tính 0.2 <Aw<0.9. Khi Aw tăng, tốc độ phản ứng thuỷ phân tăng nhanh do sự khuếch tán enzym và cơ chất đẩy mạnh, chúng dễ dàng tiếp xúc với nhau.



8.5.4. Phát triển vi sinh vật:


Vi sinh vật aw

Aspergillus caldidus 0,75Aspergillus flavus 0,78Aspwegillus niger 0,77Saccharomyces cerevisiae 0,9Saccharomyces bailii 0,8Aerobacter aerogenes 0,94Bacillus cereus 0,95E. Coli 0,95Staphylococcus aureus 0,85



8.5.5. Ảnh hưởng của nước đến tính lưu biến của sản phẩm

Độ cứng Độ dẻo Độ dai Độ đàn hồi

15



8.5.6. Ảnh hưởng của nước đến giá trị dinh dưỡng

Nước ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của các vitamin tan trong nước

Những vitamin bị ảnh hưởng: B1, C… Với những vitamin tan trong dầu thì ngược lại



8.5.7. Ảnh hưởng đến cấu trúc và trạng thái của thực phẩm chế biến

Nước tạo lớp vỏ bề mặt, ổn định độ nhớt và khả năng hòa tan

Nước làm biến tính protein, tạo cấu trúc gel (phomat, giò…)

Ảnh hưởng đến khả năng tạo nhủ tương và tạo bọt của protein

Nước làm chất hoá dẻo của tinh bột, tạo độ dai, độ trong, tạo màng, tạo sợi…


Ảnh hưởng của nước đến cấu trúc của rau quả tươi

Áp suất trương của nước bên trong tế bào giúp cho rau quả tươi có một độ căng bóng nhất định

16


Ảnh hưởng của nước đến cấu trúc của rau quả tươi

Sau khi saáy

Tröôùc khi saáy


Air Dried Freeze Dried Vacuum Microwave Dried


Trong rau quả, nước chủ yếu nằm ở dạng tự do trong dịch bào (80-90%). Phần còn lại có ở: màng tế bào (nước liên kết với protopectin, hemicellulose, cellulose), khoảng giữa các tế bào, trong chất nguyên sinh

Nước trong rau quả chủ yếu ở dạng tự do, trong đó có chất các chất hoà tan, chỉ có một phần nhỏ (<5%) là ở dạng liên kết trong các hệ keo của tế bào

SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN,

BẢO QUẢN THỰC PHẨM

17


Trong quá trình bảo quản, rau quả đã tách khỏi môi trường sống và cây mẹ, sự bốc hơi nước của rau quả khi bảo quản là nguyên nhân chủ yếu làm giảm khối lượng của sản phẩm

Sự mất nước còn ảnh hưởng đến: các quá trình trao đổi bình thường, làm giảm tính trường nguyên sinh làm rau quả bị héo. Sự héo làm tăng quá trình phân hủy các chất, phá huỷ sự cân bằng năng lượng, làm giảm sức đề kháng bệnh của rau quả


Trong rau quả, củ non, các phần tử keo của nguyên sinh chất và không bào giữ nước yếu dễ bị mất nước

Sự thương tổn cũng làm tăng sự mất nước (vết thương vài cm2 trên quả cam làm tăng độ mất nước lên 3,4 lần)

Sự mất nước của thực phẩm thay đổi trong quá trình bảo quản


Lượng nước mất đi trong quá trình bảo quản còn tùy thuộc vào từng loại sản phẩm, độ già chín, nhiệt độ, ẩm thấp, vận tốc chuyển động không khí trong kho bảo quản

– 1 tấn rau mất 600-800g nước/ngày – 1 tấn củ, quả mất 300-600g nước/ngày

18


Trong các sản phẩm thì hàm lượng nước được tiêu chuẩn hoá. Với hàm lượng nước cao sẽ cho sản phẩm một hướng chất lượng nào đó, tốt hoặc xấu.

- Hạt lương thực, có hàm lượng nước bằng 14%, nếu cao hơn, hạt lương thực sẽ giòn, dễ vỡ; dễ bị hư hỏng do nấm mốc phát triển.

- Rau quả tươi khi mất nước 5-7%, dễ bị héo hay thối

- Cơ thể động vật: mất 15-20% thì bị chết


Để chống sự mất nước do bay hơi nước cần:– Hạ thấp nhiệt độ phòng bảo quản– Phải bảo quản rau quả trong phòng có độ

ẩm cao: 85-95%– Tránh vẩy nước trực tiếp, tạo các hạt nước

dư thừa trên bề mặt rau quả là điều kiện thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật

– Xếp rau quả tươi trong hầm chất, vùi trong cát, đựng trong các túi polyethylen, gói giấy


Bài tập

Câu 1: Đây là ổ bánh mì vừa ra lò:

1. Nơi nào nóng nhất2. Nơi nào lạnh nhất3. Áp suất hơi nước đi từ trung

tâm bánh mì ra bên ngoài. Còn nước đi như thế nào?

19


Nếu ta đặt ổ bánh mì vào trong tủ lạnh.điều gì sẽ xảy ra ở lớp ngoài cùng của vỏ bánh mì có bao bì? không bao bì


Trả lời

Bao gói sẽ ngăn chặn sự dịch chuyển nước ở lớp vỏ ngoài cùng của bánh mì sang môi trường không khí xung quanh.do vậy, nước được giữ lại giúp cho bánh mì mềm.Ngược lại, nếu không bao gói sẽ làm bánh

mì cứng và dòn.


Độ ẩm trong bánh mì thay đổi theo thời gian bảo quản. Chúng ta có thể bổ sung chất gì vào bánh mì để làm chậm quá trình này.

20


Trả lời

Bổ sung chất kỳ chất phụ gia nào mà liên kết được với nước. Ví dụ: muối, tinh bột biến tính


Bài tập

Câu 2: Trong quá trình bảo quản sữa bột ở 400C, khảo sát hoạt tính của nước: khi Aw =0.68 sữa bột trở nên hoá nâu nhưng khi Aw=0.4, phản ứng hoá nâu không xảy ra. Tại sao?


Bài tập

Câu 3: Bảo quản một miếng thịt bò ở nhiệt độ phòng trong khoảng thời gian kéo dài: 32% lysine, 12% leucine, 40% tryptophan and 12% methionine bị mất. Tại sao?

21


03/09/2013

1

ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 1

Chương 4: Glucid

4.1. Khái niệm về glucid (gluxit, hydratcacbon)

4.2. Monosacarit4.3. Oligosacarit (Polisacarit loại 1)4.4. Polysacarit loại 2


4.1. Khái niệm về glucid (gluxit, hydratcacbon)4.1.1. Định nghĩa4.1.2. Vai trò của gluxit4.1.3. Phân loại gluxit


4.1.1. Định nghĩa Bản chất hóa học: polyhydroxy aldehyt hoặc

polyhydroxy xeton TP nguyên tố: C, H, O (N, S, P…) CTCT đặc trưng: Cm(H2O)n hydratcacbonNgoại lệ:

– đường dezoxiriboza – C5H10O4

– axit lactic C3H6O3

hydratcacbon chỉ mang ý nghĩa lịch sử Hàm lượng gluxit:

– Rất cao/mô thực vật (80% kl khô)– Không đáng kể/mô động vật (2% kl khô)

03/09/2013

2


4.1.2. Vai trò của gluxit

Trong cơ thể sinh vật:– Cung cấp năng lượng chủ yếu (60%

NL)– Tạo cấu trúc, tạo hình (xenluloza).– Bảo vệ (mucopolysacarit)– Tương tác đặc hiệu (polisacarit trên

màng tế bào hồng cầu hay trên thànhtế bào một số vi sinh vật)


4.1.2. Vai trò của gluxit Trong công nghệ thực phẩm

– Chất liệu cơ bản của ngành sản xuất lênmen (rượu, bia, nước giải khát, mì chính, axitamin, vitamin, kháng sinh)

– Tạo kết cấu:• Tạo sợi, tạo màng, tạo gel, tạo độ đặc, độ

cứng, độ đàn hồi (miến, giấy bọc kẹo, mứtquả, kem đá, giò lụa…)

• Tạo kết cấu đặc thù: độ phồng nở củabánh phồng tôm, tạo bọt cho bia, độ xốpcho bánh mì, tạo vị chua cho sữa chua

• Tạo bao vi thể để cố định enzyme và cốđịnh tế bào (sâm banh)


4.1.2. Vai trò của gluxit Trong công nghệ thực phẩm

– Tạo chất lượng:• Chất tạo ngọt• Tạo màu sắc và hình thơm (đường trong

phản ứng Maillard)• Tạo tính chất lưu biến: độ dai, độ trong,

độ giòn, độ dẻo…• Giữ mùi• Tạo ẩm, giảm hoạt độ nước làm thuận

lợi cho quá trình gia công cũng như bảoquản (mứt)

03/09/2013

3


4.1.3. Phân loại gluxit

Dựa cấu tạo, có 2 nhóm lớn: Gluxit đơn giản: monosacarit Gluxit phức tạp: polysacarit gồm 2

phân nhóm nhỏ:– Polysacarit loại 1 (oligosacarit)– Polysacarit loại 2


4.2. MONOSACARIT

5.2.1. Đặc tính cấu tạo của monosacarit5.2.2. Các dạng cấu tạo của monosacarit5.2.3. Tính chất của monosacarit5.2.4. Các dạng monosacarit quan trọng


4.2.1.Đặc tính cấu tạo của monosacaritMonosacarit = dẫn xuất aldehit / xeton của các

polyol (rượu đa chức)

Dihydroxyaxeton

Aldehit glixerinicCH2OHCHOHCH2OH

CHOCHOHCH2OH

CH2OHC OCH2OHGlixerin

(aldoza)

(xetoza)

03/09/2013

4


Tên gọi của monosacarit Loại dẫn xuất:

– aldehit aldo-– xeton xeto-

Số lượng C: trioza (3C), tetroza (4C),pentoza (5C), hexoza (6C), heptoza (7C)

Vị trí nhóm chức: đánh số được bắt đầu từnguyên tử C ở đầu mạch có nhóm cacbonyl(CO) để cho nguyên tử C này có chỉ số nhỏnhất.


Dihydroxyaxeton

Aldehit glixerinic

CHOCHOHCH2OH

CH2OHC = OCH2OH

Ví dụCHOCHOHCHOHCH2OH

CH2OHC=OCHOHCH2OH

Aldotrioza Aldotetroza

Xetotrioza Xetotetroza

CHOCHOHCHOHCHOHCH2OH

CH2OHC=OCHOHCHOHCH2OH

Aldopentoza

Xetopentoza


Các dạng cấu tạo của monosacarit

Cấu tạo mạch thẳng: Đồng phân lập thể L/D

Cấu tạo mạch vòng: Đồng phân lâp thể /

03/09/2013

5


CẤU TẠO DẠNG MẠCH THẲNG

Vì trong cấu tạo monosacarit có nhiều Cbất đối nên có nhiều đồng phân lập thểkhác nhau. Người ta chia ra đồng phândạng D, L chỉ về đồng phân cấu hình vàthêm dấu (+), (-) chỉ sự quay cực trái,phải.Sự phân biệt D, L (trên công thức hình

chiếu) dựa vào cấu tạo monosacarit đơngiản nhất là Glixeraldehit ( so sánh vị trí OHở C* gần với nhóm CH2OH)


Đồng phân lập thể L/DO H

C

CH OH

CH2OH

D – Glixeraldehit

O H

C

CHO H

CH2OH

L – Glixeraldehit(L – Xetotrioza) (D – Xetotrioza)


Đồng phân lập thể L/DO H

C

CH OH

CH2OH

O H

C

CHO H

CH2OH

L – Xetotetroza D – Xetotetroza

CH OHCH OH

03/09/2013

6



Cấu tạo vòngMột số phản ứng xảy ra với aldehyt thông

thường nhưng không xảy ra với một sốmonosacarit nhóm –CHO còn tồn tại dạngnào khác dạng mạch thẳng

Monosacarit dễ dàng tạo hợp chất ester vớimetanol, thu được hỗn hợp 2 đồng phân cóchứa nhóm OCH3 monosacarit có chứa 1nhóm OH đặc biệt khác với nhóm OH thôngthường

Số đồng phân lập thể > 2n tính theo C* dựđoán ngoài dạng mạch thẳng, monosacarit còncó cấu tạo vòng


Công thức mạch vòng bán axetalVòng bán axetal = cacbonyl (C=O) +OH (thường gần CH2OH) nhóm OH – glucozit ở vị trí C1(aldoza) hoặc C2 (xetoza):

–Vòng 5 cạnh (furanoza) = C1 vớiC4, C2 với C5

–Vòng 6 cạnh (piranoza) = C1 vớiC5, C2 với C6

03/09/2013

7


Công thức mạch vòng bán axetal

– D – glucoza

HO HC

CH2OH

CHO HCH O

HCH

O

CH OH

– D – glucoza

H OHC

CH2OH

CHO HCH OHCH

O

CH OH

HO

D – glucoza

OC

CH2OH

C HCH OHCH

CH OH

OH

H


Công thức vòng theo HaworthVòng monosacarit đặt trên 1 mặt phẳng gồmcác nguyên tử cacbon và cầu nối oxyCác cạnh đậm nét gần mắt người quan sátCác nhóm OH và H:

– trái trên– phải dưới

OH glucozit:– phải dưới– trái trên


Công thức vòng theo Haworth

HO

D – glucoza

OC

CH2OH

C HCH OHCH

CH OH

OH

H1

6

5

-D-glucopiranoza

O

OH

H OH

H

HO

H

H

CH2OH

OH 1

6

5

-D- glucopiranoza

O

OH

HOH

HHO

H

H

CH2OH

OH

6

15

03/09/2013

8


Công thức vòng theo Haworth

O

HOOH

HO

HOCH2 CH2OH

H H

H

16

2

34

5

-D-fructofuranoza -D-fructofuranoza

O

HO

OH

HO

HOCH2

CH2OHH H

H1

6

2

34

5

D – fruccoza

OCH2OH

CH2OH

C HCH OHCH

C

OH

HO

1

6

5

2

3

4



Đồng phân dạng ghế thuyền

O O

Dạng ghế (2) Dạng thuyền (6)

03/09/2013

9


4.2.3. Tính chất của monosacarit Do có nhiều nhóm –OH trong phân tử, nên

nhìn chung monosacarit dễ tan trong nước không tan trong các dung môi hữu cơ

Khi cô đặc dung dịch monosacarit ta sẽ thu được dạng tinh thể monosacarit

Do sự có mặt các nhóm – CHO, C=O, -OH nên monosacarit cũng có các tính chất đặc trưng của các nhóm này, điển hình là tính khử


Tính khử (bị oxy hoá)Oxy hóa nhẹ(Cl2, Br2, I2/OH-): CHO COOH

Xetoza: không xảy ra phản ứngCHO

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

COOH

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

Br2

H2O

D - Glucoza axit gluconic

+ HBr


Trong trường hợp nhóm CHO (C1) đượcbảo vệ thì nhóm OH của C6 trong phân tửđường sẽ bị oxy hóa thành nhóm carboxyl:

OH

HOH

OH

OH

HH

H

CH2OH

OH

OH

HOH

OH

OH

HH

H

CH2OH

OR

D- Glucose

baûo veä nhoùm OH

cuûa glucozit

Br2OH

HOH

OH

OH

HH

H

COOH

OR

Acid glucuronic

Tính khử (bị oxy hoá)

03/09/2013

10


Oxy hóa mạnh (HNO3):CHO (C1), CH2OH (C6) 2COOH (diaxit)

CHO

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

COOH

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

COOH

HNO3

D - Glucoza axit sacaric

Tính khử (bị oxy hoá)


Dưới tác dụng của các chất khử, các nhóm chức aldehythoặc xeton có thể bị khử, monosacarit chuyển thành cácpoliol (rượu đa chức). Chẳng hạn như D – glucoza và D –fructoza khi bị khử đều chuyển thành rượu đa chứcsocbitol:

CH2OH – (CHOH)4 – CHO + 2H CH2OH – (CHOH)4 – CH2OHCH2OH – CO – (CHOH)3 – CH2OH + 2H CH2OH – (CHOH)4 – CH2OH

Tính oxy hoá (bị khử)


Tham gia phản ứng tạo ester Nhóm – OH tại C1 và C6 thường tham gia phản ứng tạo

ester, nhất là phức ester với các phosphat như : D –glyceraldehyd – 3 phosphat, D – glucose – 1 – phosphat; D– glucose 1,6 - bisphosphat

Một số loại phức ester của phosphat với các monosacarit:

O

CH2O

HH

OHH

OH

CH2OH

OH

OH

HOH

OH

OH

HH

H

CH2

OH

D- Glucose- 6 - phosphat

O P

OH

OH

O

OH

HOH

OH

OH

HH

H

CH2OH

O

D- Glucose - 1 - phosphat

P

OH

OH

O

P

OH

OH

O

D- Fructose -6 - phosphat

O

CH2O

HH

OHH

OH

CH2O

OH

POH

OH

O

P

OH

OH

O

D- Fructose -1,6 -biphosphat

03/09/2013

11


Phản ứng với axit Khi đun sôi các pentoza, hexoza với axit đặc (HCl 12%,

H2SO4đđ) thì H2O tách ra và tạo thành các furfurol (từpentoza) hoặc oxymethylfurfurol (hexoza):

CHO

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH 2 OH

CHO

C

CH

CH

C

CH 2 OH

O OOHC CH 2 OH

CHO

C OHH

C OHH

C OHH

CH 2 OH

D - R ib o s e

D - G lu co se 5 - O x ylm e ty lfu r fu r o l

+ 3 H 2 O h a y + 3 H 2 O

5 - O x ylm e ty lfu r fu ro l

OOHC+ 3 H 2 O

F u rfu r o l

t0

t0

H +

H +


Phản ứng với kiềm Tác động của các bazơ lên monosacarit phụ thuộc nồng

độ của các bazơ và nhiệt độ môi trường Dưới tác dụng của các dung dịch kiềm yếu như Ba(OH)2,

Ca(OH)2, thì sự đồng phân hóa có thể xảy ra giữaglucoza, mannoza, fructoza:

CHO

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D- Glucose

CH

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

Trans-endiol D- Fructose Cis - endiol D- Mannose

HO CH2

C OH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

HO CH

CHO

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

HO CH

C HHO

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

O


Phản ứng tạo dẫn xuất ozaminCác monosacarit có thể phản ứng với các amin tạo

thành các ozamin. Phản ứng diễn ra có sự thay thếnhóm OH của monosacarit bằng nhóm amin:

Glucozamin Galactozamin

O

NH2

H OH

H

HO

H

H

CH2OH

OHO

NH2

H OH

H

H

HO

H

CH2OH

OH

03/09/2013

12


Phản ứng tạo glucozitOH glucozit (MS) + OH (MS/ rượu) hợp chất glucozit (/)Ví dụ như từ D – glucoza nếu cho tác dụng với metanol vớisự có mặt của HCl sẽ thu được hai chất sau:

-metyl-D-glucozit -metyl-D-glucozit

O

OH

HOCH3

H

HO

H

H

CH2OH

OH

O

OH

HH

OCH3

HO

H

H

CH2OH

OH


4.2.4. Các dạng monosacarit quan trọngPentoza:

L-arabinoza

O

C

CH2OH

CHO H

CHO

CH OH

H

H

D-xiloza

O

C

CH2OH

CHO H

CH

CH OH

OH

H

D-riboza

O

C

CH2OH

CH OH

CH

CH OH

OH

H

D-dezoxyriboza

O

C

CH2OH

CH OH

CH

CH H

OH

H


4.2.4. Các dạng monosacarit quan trọngHexoza:

O O O

D-glucoza

C

CH2OH

CHO H

CH OH

CH

CH OH

OH

H

D-manoza

C

CH2OH

CHO H

CH OH

CH

CHO H

OH

H

D-galactoza

C

CH2OH

CHO H

CHO H

CH

CH OH

OH

H

D-fructoza

CH2OH

CH2OH

CHO H

CH OH

CH

C O

OH

03/09/2013

13


4.3.Oligosacarit (Polisacarit loại 1) Oligosacarit = nhóm gluxit cấu tạo từ 2 đến 10

MS liên kết bằng liên kết glucozit Tùy thuộc vào số lượng các MS disacarit,

trisacarit, tetrasacarit… Disacarit = MS1 + MS2

2 kiểu kết hợp giữa 2 MS:– OH glucozit/MS1 + OH rượu/MS2

Disacarit còn tính khử– OH glucozit/MS1 + OH glucozit/MS2

Disacarit không còn tính khử


4.3.Oligosacarit Sacaroza: (đường mía. đường củ cải)

– Trong mía và củ cải đường (10 – 20%)– Có gtdd đối với người và động vật– Cấu tạo: – D glucoza + – D

fructoza qua lk 1,2 – glucozitTên gọi: – D glucopiranoza (12) –

D fructofuranozitkhông có tính khử.


– D glucoza – D glucopiranoza

– D fructoza – D fructopiranoza

O

O

OH

H

H

HO

H

H

CH2OH

OH 1

23

4

5

6

OHO

HO

HO

HOCH2

CH2OHH

H1

6

2

34

5H

O

OH

HOCH2O

HO

H

HO

CH2OHH

H6

1

5

43

2

HO

– D glucoza (12) – D fructozit – D glucopiranoza (12) – D fructopiranozitsacaroza

03/09/2013

14


4.3.Oligosacarit Mantoza: (đường mạch nha)

– Nhiều trong mầm lúa, hệ tiêu hóa của động vật, một số mô và rễ cây

– Cấu tạo:2 phân tử – D glucopiranoza liên kết qua liên kết 1,4 – glucozit

Tên gọi: – D glucopiranoza (14) – D glucopiranozit

Có tính khử do còn OH glucozit tự do



O

O

OH

H

H

HO

H

H

CH2OH

OH 1

23

4

5

6

OH HO

– D glucoza (14) – D glucozit – D glucopiranoza (14) – D glucopiranozit

mantoza

O

OH

H

H

OH

H

H

CH2OH

OH 1

23

4

5

6



4.3.Oligosacarit Lactoza: (đường sữa)

– Trong sữa người và động vật, phấn hoa

– Cấu tạo: – D galactopiranoza + – D glucopiranoza, liên kết 1,4 – glucozit

Có tính khử.

03/09/2013

15


– D galactoza – D galactopiranoza

O

O

OH

HHH

HO

H

CH2OH

OH 1

23

4

5

6

OH

HO

– D galactoza (14) – D glucozit – D galactopiranoza (14) – D glucopiranozit

lactoza

O

OH

H

H

OH

H

H

CH2OH

OH 1

23

4

5

6



4.4. Polisacarit loại 2 Polysacarit loại 2: > 10 monosacarit liên

kết với nhau bằng liên kết glucozit Polysacarit gồm 2 loại:

– Polysacarit đồng thể: các MS cùngloại

– Polysacarit dị thể: MS khác loại +những hợp phần phi gluxit


4.4.1. Polysacarit đồng thể

Polysacarit đồng thể (homopolysacarit): donhiều MS cùng loại kết hợp

Tên gọi: lấy tên MS đổi “oza” “an”VD: tinh bột, glicogen, xenluloza: đều cấu tạotừ glucoza liên kết với nhau glucan

03/09/2013

16


Tinh bột Là polysacarit dự trữ của thực vật (củ, hạt) Là nguồn dinh dưỡng chủ yếu của người và động

vật Cấu trúc dạng hạt, không tan trong nước lạnh, tạo

keo hồ tinh bột trong nước nóng Phản ứng với iot màu xanh tím đặc trưng Thành phần tinh bột:

– Amiloza: 10 – 30%– Amilopectin: 70 – 90%


Amiloza Cấu tạo từ các gốc – D glucoza Liên kết: – 1,4 – glucozit mạch thẳng Tan trong nước Có màu xanh với iốt (đun nóng màu xanh

mất, để nguội màu xanh phục hồi)

Đầu không khử Đầu khử


Amilopectin Cấu tạo từ – D glucoza Liên kết: – 1,4 – glucozit + – 1,6 – glucozit cấu

trúc phân nhánh Mức độ phân nhánh: 20–25 –D glucoza/nhánh Có màu tím với iốt Khi đun nóng sẽ tạo thành hồ tinh bột.

Đầu không khử Đầu khử

03/09/2013

17


CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA TINH BỘT Hạt tinh bột có dạng hình tròn, bầu dục hoặc đa giác Hạt tinh bột khoai tây có kích thước lớn nhất còn hạt

tinh bột gạo có kích thước bé nhất Trong cùng một loại tinh bột, hình dáng và kích thước

của các hạt tinh bột cũng không giống nhau Kích thước hạt khác nhau dẫn đến những tính chất cơ

lý như nhiệt độ hồ hoá cũng khác nhau.Yến mạch Đậu Khoai tây Ngô Lúa mạch đen Lúa mạch


Các tính chất chức năng của tinh bột

Tính chất chức năng là các tính chất hoá lý góp phần tạo nên những tính chất đặc trưng của thực phẩm chứa tinh bột

Bao gồm: Độ dai, độ đàn hồi, độ dẻo, độ trong, độ nở, độ đặc, độ xốp


Sự trương nở hạt tinh bột trong nước ở điều kiện thường

Ngâm hạt tinh bột trong nước (tạo huyền phù tinh bột ở nhiệt độ thường) V hạt tinh bột do sự hấp thụ nước (hiện tượng trương nở hạt tinh bột)

Nguyên nhân:– Ở điều kiện thường, phần lớn tinh bột tồn tại ở dạng

monohydrat– Bão hoà ẩm: phân tử nước có kích thước bé dễ dàng

liên kết với các nhóm OH kém hoạt động hơn như C2C3 dạng tinh bột trihydrat kích thước

Độ trương nở tuỳ thuộc vào cấu trúc các loại tinh bột: TB bắp 9,1%, TB khoai tây 12,7%, TB khoai mì 28,4% (thường: hạt < củ)

03/09/2013

18


Hiện tượng hồ hoá tinh bột bằng nhiệt

Khi t0 đến t0 tới hạn (t0 hồ hóa):hạt tinh bột trương nở mạnh, hình dáng thay đổi đột ngột dd keo dính (đàu tiên xảy ra ở các khe lõm, sau lan rộng lên cả bề mặt, Vnhiều hạt tinh bột bị rách và trở thành cái túi không định hình hoặc ngừng V tinh bột hồ hoá

Sau hồ hoá, tinh bột mất đi các tính chất cũ:– độ nhớt– độ kết dính– khả năng hoà tan


Hiện tượng hồ hoá tinh bột bằng nhiệt

Nguyên nhân: Khi t0 huyền phù tinh bột , liên kết H bịphá vỡ nước linh động hơn dễ dàng tấn công vàocấu trúc micell của tinh bột (vùng vô định hình vùngcó cấu trúc tinh thể)

Nhiệt độ hồ hoá và khả năng hồ hoá phụ thuộc:– Loại tinh bột– Cấu trúc mạng lưới micell ( hình dáng, kích thước

phân tử, tỷ lệ amilose/amilopectin, mức độ phânnhánh, chiều dài nhánh…)

– Kích thước hạt không ổn định khoảng nhiệt độ hồhóa


Hiện tượng thoái hoá tinh bột

Hiện tượng thoái hoá tinh bột: Dung dịch hồ tinh bột mới tạo thành có màu trắng đục, để yên một thời gian (ở đk vô trùng) màu trắng đục dần một phần tinh bột tủa trong suốt tinh bột đã trở lại trạng thái ban đầu, không tan trong nước lạnh

Giải thích: lk giữa nước + OH của tinh bột kém bền hơn lk hydro giữa các phân tử nước theo thời gian, lk giữa nước với các phân tử tinh bột bị phá hủy tách nước, các phân tử tinh bột lk với nhau

03/09/2013

19


Hiện tượng thoái hoá tinh bột

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thoái hoá:– Tỷ lệ amiloza/ amilopectin: amiloza cho phép hình

thành nhiều liên kết hydro dễ bị thoái hoá– Hình dáng phân tử tinh bột– Nhiệt độ: t0 tốc độ thoái hóa– pH, muối vô cơ

Trong công nghệ thực phẩm, để thúc đẩy hay kiềm hãm tốc độ thoại hoá người ta thường dùng tác nhân nhiệt độ, các yếu tố khác không phù hợp với vệ sinh và khẩu vị nên hạn chế sử dụng


Tính nhớt dẻo của hồ tinh bột

Do khả năng tập hợp lại với nhau và giữ nhiều phân tử nước dung dịch tinh bột có độ đặc, độ dính, độ dẻo, độ nhớt cao

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt:– Khối lượng, kích thước, thể tích, cấu trúc của phân

tử tinh bột– Tương tác giữa dung môi với phân tử tinh bột – Tương tác giữa các phân tử tinh bột


Khả năng tạo màng Tinh bột có khả năng tạo màng

tốt. Để tạo màng, các amylosevà amylopectin phải duỗi thẳngmạch, sắp xếp lại, tương táctrực tiếp với nhau bằng liên kếthydro hoặc gián tiếp thông quanước

Màng có thể thu được từ dungdịch phân tán trong nước.Dạng màng này dễ trương ratrong nước.

03/09/2013

20


Quy trình tạo màngTinh bột →Hòa tan → Hồ hóa sơ bộ → Khuấy kỹ → Rót mỏng lên mặt phẳng kim loại


Khả năng tạo sợi của tinh bột

Cho dịch tinh bột qua một bản đục lỗ với đường kích thích hợp: định hướng theo dòng chảy các phân tử tinh bột kéo căng ra, sắp xếp song song theo phương trọng lực

Nhúng vào bể nước nóng: hồ hoá, định hình, các phân tử tinh bột tương tác với nhau và với nước bằng liên kết hydro

Nhúng vào nước lạnh: các phân tử liên kết với nhau chặt chẽ hơn và tạo nhiều liên kết hydro giữa các phân tử

Gia nhiệt, sấy khô: tăng lực cố kết và độ cứng


Khả năng tạo sợi của tinh bột

Các sợi bún được làm từ các loại tinh bột giàu amilosenhư tinh bột đậu xanh, tinh bột dong riềng (40 -50%amiloza) thường bền và dai hơn so với sợi bún đượclàm từ tinh bột gạo, bắp.

Các tinh bột bắp giàu amilopectin với các mạch nhánhthường rất ngắn nên lực tương tác giữa các phân tửyếu, do đó độ bền kém. Ngoài ra khi chập nhiều phân tửlại thành sợi sẽ có nhiều khuyết tật, do đó sợi tinh bột dễbị đứt.

03/09/2013

21


GlicogenPolisacarit dự trữ ở người và động vật (gan 10-

15%, cơ 2%, não, cơ tim), trong nấm men và hạt ngô

Tan/nước nóng, có màu đỏ tím hoặc đỏ nâu với iot.

Tạo thành từ các gốc – D glucozaLiên kết – 1,4 – glucozit + liên kết – 1,6 –

glucozit, (phân nhánh như amilopectin)Mức độ phân nhánh: 10 – D glucoza/nhánh


Xenluloza Polysacarit cấu trúc của

thực vật (thành tế bào) Cấu tạo: từ hàng nghìn

gốc – D glucoza Liên kết: – 1,4 – glucozit cấu trúc rất bền, khó bị phân hủy Người và động vật không tổng hợp được enzyme xenlulaza để tiêu hóa xenluloza

Có tác dụng điều hòa hệ thống tiêu hóa, làm giảm hàm lượng mỡ, cholesterol trong máu, tăng cường đào thải chất cặn bã ra ngoài.


4.4.2. Polisacarit dị thểPolisacarit dị thể (Heteropolysacarit) là

polysacarit phức tạp, trong thành phần cấu tạocó một số loại monosacarit, dẫn xuất củamonosacarit và một số chất có bản chất khôngphải là gluxit (như protein, lipit).

Tiêu biểu là:– Hemixenluloza– Agar – agar (thạch)– Glucoprotein

03/09/2013

22


Hemixenluloza

Hemixenluloza là thành phần cấu tạo nên tếbào thực vật, được tạo thành từ cácmonosacarit không cùng loại như galactoza,fructoza, arabinoza, xiloza.

Hemixeluloza có nhiều trong rơm, rạ, bẹ ngô,trấu được sử dụng trong sản xuất rượu, giấy…


Pectin Pectin là polysacarit có nhiều trong quả, củ hoặc thân

cây. Trong thực vật pectin tồn tại dưới hai dạng:protopectin (không tan, chủ yếu ở vách tế bào) vàpolysacarit araban (tan, chủ yếu ở dịch tế bào). Dưới tácdụng của axit các protopectin chuyển sang dạng hòatan.

Khi có sự hiện diện của axit và đường, pectin có khảnăng tạo gel, do đó nó được ứng dụng trong công nghệsản xuất mứt, kẹo. Để tạo gel cần đảm bảo môi trườngcó đường


Agar – agar (thạch) Agar – agar có nhiều trong rong biển khi thủy phân tạo

thành phân tử arabinoza và glucoza. Agar – agar dễ bị trương phồng trong nước, khi làm lạnh, biến đổi thành gel cứng

Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật.

03/09/2013

23


Glucoprotein

Glucoprotein có thành phần chủ yếu là proteinkết hợp với oligosacarit, đại diện là lectin

Lectin có ý nghĩa sinh học đặc biệt quantrọng, giữ vai trò “chìa khóa” trong quá trìnhtiếp nhận các “tín hiệu sinh học”, đảm bảo sựtương tác giữa các tế bào, được ứng dụngrộng rãi trong nông nghiệp, y học…


03/09/2013

1

ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 1

Chương 5: Lipid (Lipit)

5.1. Khái niệm chung5.2. Lipit đơn giản5.3. Lipit phức tạp


5.1. Khái niệm chung

5.1.1. Khái niệm về lipit5.1.2. Vai trò của lipit5.1.3. Phân loại lipit


Khái niệm về lipitlipit = nhóm các hợp chất hữu cơ có các tính

chất lý hóa giống nhau:– hòa tan kém trong nước và dung môi

phân cực– hòa tan tốt trong dung môi không phân

cực như cloroform, ete, benzen,toluen…

Nguyên nhân: có nhiều nhóm kỵ nước và rấtít nhóm ưa nước (OH, NH2, COOH) trong phântử lipit.

03/09/2013

2


Vai trò của lipit Trong cơ thể sinh vật:

–Hợp phần cấu tạo quan trọng của màng sinh học–Cung cấp năng lượng cho sinh vật (37,6.106 J/kg)–Cung cấp các vitamin A, D, E, K và F cho cơ thể

Trong công nghiệp thực phẩm:–TP giàu dinh dưỡng của thực phẩm–Nguyên liệu quan trọng để chế biến và bảo quảncác loại thành phần để khỏi bị ôi thiu–Tạo ra kết cấu–Tạo tính cảm vị đặc trưng.



Hàm lượng lipit trong một số thực phẩm

Thực phẩm Hàm lượng %

Đậu nành 17 – 18,4Đậu phộng 30 – 44,5

Mè 40 – 45,4 Thịt bò 7 – 10,5Thịt heo 7 – 37,5

Cá 3 – 3,6Trứng gà 11 – 14

03/09/2013

3


Nhu cầu lipit

Trung bình khoảng 36 – 42g/ngàyKhoảng 25 – 30% là lipit động vậtTỷ lệ giữa protein và lipit thay đổi trong các giai

đoạn sinh lý khác nhau Nên hạn chế lipit đặc biệt là lipit động vật đối

với bị bệnh béo phì


Phân loại lipit Dựa vào phản ứng xà phòng hóa

– lipit xà phòng hóa được bao gồm các glixerit,glixerophotpholipit và sáp (cerit) nghĩa lànhững lipit mà trong thành phần có chứaeste của axit béo cao phân tử

– lipit không xà phòng hóa được, tức là nhữnglipit trong phân tử không chứa este, nhómnày bao gồm các hydrocacbon, các chấtmàu và các sterol.


Phân loại lipit Dựa vào độ hòa tan:

– lipit thực sự là những este hoặc amit của axit béo (có từ 4C trở lên) với một rượu:• Glixerolipit (este của glixerol)• Sphingolipit (amit của sphingozin)• Cerit (este của rượu cao phân tử)• Sterit (este của sterol)• Etolit (este tương hỗ của hợp chất rượu đa chức)

– Lipoit là những chất có độ hòa tan giống lipit:• Các carotenoit và quinon (dx của izopren)• Sterol tự do• Các hydrocacbon.

03/09/2013

4


Phân loại lipit Dựa vào thành phần cấu tạo:

– lipit đơn giản: là este của rượu và axit béo, gồm Triaxylglixerin, Sáp (cerit), Sterit

– lipit phức tạp: ngoài axit béo và rượu, còn có các TP khác như axit photphoric, bazơ nitơ, đường:• Glixerophotpholipit: glixerin, axit béo và axit

photphoric• Glixeroglucolipit: glixerin, axit béo và

monosacarit/oligosacarit• Sphingophotpholipit: aminalcol như sphingozin,

axit béo và axit photphoric• Sphingoglucolipit: sphingozin, axit béo và đường

(monosacarit/oligosacarit).


5.2. lipit đơn giản

5.2.1. Triaxylglixerin5.2.2. Sáp5.2.3. Sterit


TriaxylglixerinTriaxylglixerin: lipit trung tính, dầu mỡ tự nhiên, triglixeritTriaxylglixerin = este của glixerin + axit béo

CH2 – OCOR1

CHOH

CH2OHMonoaxylglixerin

CH2 – OCOR1

CH – OCOR2

CH2OHDiaxylglixerin

CH2 – OCOR1

CH – OCOR2

CH2 – OCOR3

Triaxylglixerin

CH2OH

CHOH

CH2OH

Glixerin

+R1COOH

+R1COOH+R2COOH

+R1COOH+R2COOH+R3COOH

03/09/2013

5


Các triaxylglixerin thường chứa 2 hay 3 loại axit béo khác nhau. Dầu mỡ có nguồn gốc tự nhiên luôn là hỗn hợp các triaxylglixerin tách 1triaxylglixerin riêng biệt, đồng nhất rất khó: R1R1R1, R1R1R2, R1R2R1, R1R2R2, R2R1R1, R2R1R2, R2R2R1, R2R2R2


axit béo

Nguyên liệu để tổng hợp axit béo là (2C) axit béo có C chẵn (4C38C) Có 2 loại axit béo:

– axit béo no (bão hòa)– axit béo không no (không bão hòa).


axit béo no CT chung: CnH2nO2 hay Cn-1H2n-1COOH Từ C12 trở đi: chất rắn, không hòa tan trong nước Chủ yếu có trong mỡ ĐV, ít gặp ở TV:

– axit butyric (C4), axit carpoic (C6), axit capilic (C8) và axit capric (C10) / bơ, sữa bò.

– axit miristic (C14) /dầu lạc.– axit palmitic (C16) và axit stearic (C18) trong tất

cả các chất béo với hàm lượng cao

H3C

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

COOH

COOHaxit palmitic

(C15H31COOH)

03/09/2013

6


axit béo không noTên gọi CT

nguyênKý hiệu Công thức đơn giản

axit oleic C18H34O2 C189

(18:1)

axitlinoleic

C18H32O2 C189,12

(18:2)

axitlinolenic

C18H30O2 C189,12,15

(18:3)

axitarachitonic

C20H32O2 C185,8,11,

14

(20:4)

COOH910

COOH9101213

8911121415 COOH56

91012131516 COOH

axit béo không no, không thay thế: linoleic, linolenic vitamin F


Hàm lượng các axit béo không no có trong thức ăn

Hàm lượng axit béo theo %Linoleic Linolenic arachitonic

Mỡ ĐV

Bơ 4.0 1.2 0.2Bò 5.3 - 0.6Lợn 15.6 - 2.1Ngỗng 19.3 - -Gà 21.3 - 0.6

Dầu TV

Hướng dương 68.0 - -

Đậu nành 58.8 8.1 -

Ngô 50-60 0.1-0.7 -Oliu 15 - -


Glixerin

CTCT: CH2OH – CHOH – CH2OHTrong cơ thể sinh vật, ít gặp glixerin ở trạng

thái tự do mà thường gặp ở trạng thái hoạt động là glixerophophat

03/09/2013

7


Tính chất hóa lý cơ bản của dầu mỡ

Nhiệt độ nóng chảyCác chỉ số hóa họcPhản ứng thủy phânPhản ứng oxy hóa


Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ nóng chảy phụ

thuộc vào TP axit béo có trong dầu mỡ:– bão hòa (no) nhiều

t0nc cao, rắn ở đk bình thường (mỡ, bơ…)

– không bão hòa (không no) nhiều t0nc thấp, lỏng ở đk bình thường (dầu thực vật).

Loại dầu mỡ t0nc (0C)

Mỡ bò 31 – 38

Mỡ lợn 35 – 45

Mỡ cừu 44 – 55

Dầu bông 1 – 6

Dầu ôliu 2 – 6

Dầu hướng dương 16 – 18


Các chỉ số hóa học Chỉ số axit:

– Chỉ số axit = số mg KOH cần thiết để trung hòa hết các axit béo tự do có trong 1 g chất béo:

RCOOH + KOH RCOOK + H2O– Trong dầu mỡ, lượng axit béo tự do không

đáng kể nhưng sẽ tăng lên trong quá trình bảo quản hoặc ở giai đoạn nẩy mầm đánh giá dầu mỡ cũ/mới, qua chế biến hay chưa

03/09/2013

8


Các chỉ số hóa học Chỉ số xà phòng:

– Chỉ số xà phòng là số mg KOH cần thiết để trung hòa hết các axit tự do và liên kết có trong 1 g chất béo:

– Chỉ số xà phòng càng cao chứng tỏ dầu mỡ chứa nhiều axit phân tử lượng thấp và ngược lại.

CH2OCOR1

CH2OCOR2

CH2OCOR3

+ 3KOH

CH2OH

CHOH +CH2OH

R1COOK

R2COOKR3COOK

RCOOH KOH RCOOK H2O


Các chỉ số hóa học

Chỉ số este:– Chỉ số este là số mg KOH tác dụng với axit

béo kết hợp:Chỉ số este = chỉ số xà phòng – chỉ số axit– Chỉ số este càng cao thì lượng glycerin có

trong dầu mỡ càng nhiều.


Các chỉ số hóa học Chỉ số iot:

– Là số gam iot có thể kết hợp với 100 g chất béo– Đặc trưng cho mức độ không no của dầu mỡ:

– Chỉ số iot càng cao, chất béo càng lỏng và càng dễ bị oxy hóa

– Chỉ số iot của mỡ động vật: 30 – 70, dầu thực vật: 120 – 160.

–C=C– +I2 –C – C–II

03/09/2013

9


Các chỉ số hóa học Chỉ số peroxyt:

– Là số gam iot được giải phóng ra khi cho dung dịch KI tác dụng với 100g chất béo nhờ tác dụng của peroxyt có trong chất béo:

– Chỉ số peroxyt xác định mức độ ôi hóa của chất béo.

R1 CH R2CH

O

R1 CH R2CH

O O

+ 2 KI + 2 CH3COOH + 2 CH3COOK + H2O + I2


Các phản ứng hóa học đặc trưng

Phản ứng thủy phân (phản ứng xàphòng hóa)Phản ứng oxy hóaPhản ứng chuyển este hóaPhản ứng hydro hóa


Phản ứng thủy phân(phản ứng xà phòng hóa)

Dưới tác dụng của enzim lipaza / axit đặc / kiềm đặc,liên kết este của glixerin bị thủy phân glixerin + axitbéo (hay muối của axit béo):

Phản ứng này xảy ra ở những hạt có dầu (lạc, vừng,thầu dầu…) lúc nảy mầm, khi bảo quản với độ ẩmcao, điều kiện bảo quản không tốt.

R1COONa

R2 COONa

R3 COONa3 xà phòng

CH2 – OCOR1

CH – OCOR2 + 3NaOH

CH2 – OCOR3Triaxylglixerin

CH2OH

CHOH+

CH2OHglixerin

03/09/2013

10


Phản ứng oxy hóa Dầu mỡ để lâu/ bq không tốt thường bị hôi do:

– Xảy ra phản ứng thủy phân như trên– Oxy hóa peroxit hay hydroperoxit:

Các peroxit và hydroperoxit phân hủy tiếp tục các hợp chất chứa aldehit/xeton, có mùi hôi, vị đắng.

R – CH2 – CH = CH – CH2 – R1 + O2 R – CH2 – CH – CH – CH2 – R1

O O

peroxit R – CH2 – CH = CH – CH2 – R1 + O2 R – CH2 – CH = CH – CH – R1

OH O hydroperoxit


Phản ứng chuyển este hóa Trong đk thích hợp (t0 cao, khan nước, có chất xúc tác):

các gốc axit béo trong 1 triglixerit / giữa các triglixerit đổi chỗ cho nhau

Ứng dụng:– Tạo chất nhũ hóa từ mỡ lợn sản xuất bánh ngọt và

kem đá (loại bỏ tinh thể glixerin thô gây ra hạt cứng)– Chế biến mỡ rắn giàu axit linoleic để sản xuất

magarin Sự chuyển este không làm biến đổi các axit béo nhưng

khả năng tiêu hóa của triglixerit bị thay đổi sự hấp thu của mỗi axit béo cũng bị thay đổi theo.


Phản ứng hydro hóa

Là phản ứng gắn hydro vào nối đôi của axit béo không no trong các glixerit: dầu TV mỡ TV (rắn)Có hai kiểu hydro hóa:

– Hydro hóa chọn lọc: axit linolenic độ bền của dầu

– Hydro hóa từng phần/ toàn bộ: tạo chất béo rắn SX magarin/mỡ nhũ hóa.

03/09/2013

11


5.2.2. Sáp (Cerit)Sáp tự nhiên như sáp ong, sáp thực vật… là

hỗn hợp của các TP khác nhau, trong đó TP chính là các este của rượu bậc nhất có mạch cacbon dài và các axit béo phân tử lớn

Công thức chung: R1COOR2Trong đó:

– R1 là gốc axit như axit palmitic, axit xerotic, axit montanic, axit melissic

– R2 là gốc rượu như rượu xerilic, rượu montanilic, rượu mirixilic

Bền với ánh sáng, chất oxy hóa, tác nhân vật lý, ít bị thủy phân

Ứng dụng: vật liệu cách điện, vật liệu làm khuôn in, sơn, bút chì, phục hồi các bức tranh…


5.2.2. Sáp (Cerit)Căn cứ vào nguồn gốc, có 3 loại sáp:

– Sáp ong (sáp ĐV): là este của axit palmitic + rượu mirixilic (C18H35OCOC15H31) bảo vệ cho ấu trùng ong, tránh sự tổn thất của mật

– Sáp thực vật: trên bề mặt lá, quả ngăn nước, vi sinh vật xâm nhập, tránh sự thoát hơi nước

– Sáp khoáng (sáp núi) từ than đá linhit hoặc than bùn, TP: axit montanic + các este của nó, d = 1, t0nc = 72 – 770C


5.2.3. Sterit Là este của axit béo bậc cao+rượu vòng sterol Sterol = rượu chưa no đơn chức, có vòng, dẫn xuất của

xiclopentanoperhydrophenantren Sterol không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi

hữu cơ như cloroform, rượu…, dễ bị thuỷ phân bằng kiềm hoặc enzim

Có ở gan, tụy tạng, mỡ, máu, TP nguyên sinh chất Một số sterol quan trọng:

– Colesterol: C22H40O, trong mật, đại não ĐV, rong đỏ, khoai tây, lá mầm của đậu tương

– Ecgosterol: nấm men, nấm mốc, trong hạt lúa mì. Dưới tác dụng của tia UV :ecgosterol vitamin D

– Sitosterol trong đậu tương– Stagmasterol trong phôi lúa mì

03/09/2013

12


HOA B

C D

HOA B

C D

Cholesterol Ecgosterol


5.3. Lipit phức tạp

5.3.1. Photpholipit5.3.2. Glicolipit


5.3.1. Photpholipit Photpholipit = diaxylglixerin + H3PO4

+ hợp chất phụ X (colin, etanolamin, serin, inozit)

Photpholipit = TP bắt buộc của màng tế bào, nhiều ở hạt cây lấy dầu, cây họ đâu, mô thần kinh, lòng đỏ trứng, hồng cầu, tinh trùng ĐV

CH2 – OCOR1

CH – OCOR2

CH2 – O – P = OOH

O – X Có 2 nhóm:

– Glixerophotpholipit: photphatit ở TV bậc cao• photphattityl etanolamin (xephalin): X=etanolamin• photphatityl colin (lơxithin): X=colin• photphatityl serin, photphatityl inozit

– Sphingolipit: glixerin+axit béo+colin+axit photphoric và amino của rượu chưa no sphingozin

03/09/2013

13


5.3.2. Glicolipit Glicolipit = axit béo + rượu + gluxit (galactoza/ dẫn

xuất của galactoza là N – axetyl galcatozamin) Nhiều trong lá xanh của TV, mô thần kinh người và ĐV Có 2 nhóm:

– Xerebrozit: amino rượu 2 nguyên tử không nosphingozin + axit béo + gaclactoza

– Gangliozit (mucolipit): axit béo (axit steric) +sphingozin + galactoza, glucoza, galatozamin + axitneuraminic


07/09/2013

1

ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 1

2.1. Vai trò khác nhau của protein2.2. Axit amin2.3. Protein2.4. Các quá trình biến đổi protein trong gia

công, chế biến thực phẩm và ứng dụng2.5. Các biến đổi của protein trong QTSX

và bảo quản thực phẩm

Chương 2: PROTEIN


2.1. Vai trò khác nhau của protein

2.1.1. Vai trò của protein trong cơ thể sinh vật

2.1.2. Vai trò của protein trong sản phẩm thực phẩm



1. Xúc tác: enzyme2. Vận tải: hemoglobin, mioglobin (ở ĐV có

xương sống), hemoxiamin (ở động vậtkhông xương sống)

3. Chuyển động: co cơ, chuyển vị trí củaNST

4. Bảo vệ: kháng thể, interferon chống sựnhiễm virut, chống đông máu, độc tố(toxin)

07/09/2013

2



5. Truyền xung thần kinh: chất màu thị giácrodopxin ở màng lưới mắt.

6. Điều hòa: hormon, ức chế đặc hiệuenzyme

7. Chống đỡ cơ học: protein sợi nhưsclerotin/côn trùng, fibroin/tơ tằm, tơnhện, colagen, elastin/mô liên kết, môxương

8. Dự trữ dinh dưỡng: ovalbumin/lòng trắngtrứng, gliadin/hạt lúa mì, zein/ngô,feritin/lá.



Giá trị dinh dưỡng:– Protein quyết định đặc trưng khẩu phần thức

ăn nền tảng protein cao– Thiếu protein:

• Suy dd, sụt cân mau, chậm lớn• Giảm khả năng miễn dịch• Gan, tuyến nội tiết, hệ thần kinh không

hoạt động bình thường• Thay đổi TPHH và cấu tạo hình thái của

xương (Ca, Mg)Protein cao, chất lượng tốt (đủ các axit aminkhông thay thế)



Tính năng công nghệ:– Tạo cấu trúc, tạo hình khối, tạo

trạng thái: giò lụa, bánh mì– Gián tiếp tạo chất lượng: màu

vàng nâu, hương thơm đặctrưng của bánh mì, cố định mùi.

07/09/2013

3


2.2. Axit amin

Dạng không ion hóa Dạng ion lưỡng cực

•Công thức cấu tạo tổng quát: R – CH – COOH

NH2

R – CH – COO–

NH3+


Các axit amin thường gặp

Đa số protein cấu tạo từ 20 L- axit amin và 2 amit

COOH (axit amin) CONH2 (amit)axit aspartic Asparaginaxit glutamic Glutamin


Phân loại các axit amin thường gặpaxit amin phân cực axit amin không

phân cựcTrung tính axit tính Kiềm tínhTên gọi thông thường

Viết tắt

Tên gọi thông thường

Viết tắt


Viết tắt


Viết tắt

AsparaginXysteinXystinGlutaminSerinTirozinTreonin

AsnCys

GlnSerTyrThr

a.Aspartica.Glutamic

AspGlu

AcgininLizinHistidin

ArgLysHis

AlaninPhenilalaninGlixinLơxinIzolơxinMethioninProlinTriptophanValinOxiprolin

AlaPheGlyLeuIleuMetProTrpVal

07/09/2013

4


Axit amin phân cực, trung tính


Axit amin phân cực, trung tính


Axit amin phân cực, trung tính Xystin, Xystein

07/09/2013

5


Axit amin phân cực, kiềm tính


Axit amin phân cực, axit tính


Axit amin không phân cực

07/09/2013

6


Axit amin không phân cực


Axit amin không phân cựcOxyproline, Oxipolin

Prolin(Proline) Oxiprolin (Oxyproline)


Một số axit amin ít gặp trong protein

07/09/2013

7


Một số axit amin không có trong protein


Các axit amin không thay thếaa không thay thế (cần thiết, thiết yếu) = aa mà người/ĐV không thể tự tổng hợp lấy từ thức ăn

Thiếu cân bằng N (-)Tùy thuộc vào loài, lứa tuổi:

– Người lớn: 8 (valin, lơxin, izolơxin, metionin,treonin, phenylalanin, triptophan, lyzin)

– Trẻ em: 8 + 2 (arginin, histidin)


Các axit amin không thay thế và nhu cầu hàng ngày của người trưởng thành

TT axit amin

Nhu cầu (g/ngày)

TT axit amin Nhu cầu (g/ngày)

1 Valin 8,8 5 Methionin 3,02 Lơxin 9,0 6 Lizin 5,23 Izolơxin 3,3 7 Triptophan 1,14 Treonin 3,5 8 Phenilalanin 4,4

07/09/2013

8


Một số tính chất hóa lý của axit amin

Tính chất chung Tính đồng phân quang học (đồng phân

lập thể) của axit amin Khả năng hydrat và tính tan Tính điện ly lưỡng tính Các phản ứng hoá học


Tính chất chung Bền trong môi trường nước, bền

nhiệt (không bị phá huỷ ở 100-200oC)

Bền trong môi trường axit (riêngcác axit amin chứa lưu huỳnh bịphá huỷ)

Không bền trong môi trường kiềm:hiện tượng raxemic


Tính đồng phân quang học (đồng phân lập thể)

– Trừ glyxin, các axit amin đều chứa C bất đối(C*)

– Phân tử tồn tại dưới 2 dạng L(-, quay trái) vàD (+, quay phải)

– Đa phần các axit amin thực phẩm tồn tạidưới dạng L protein có tính làm quay mặtphẳng của ánh sáng phân cực sang trái.

– Dạng D không được cơ thể hấp thụ

07/09/2013

9


C bất đối

a – C – c

d

*

b

X – C – H

R

*

R’

Dạng L(-)

H – C – X

R

*

R’

Dạng D(+)


Trong đó:–Gốc R’ có mức độ oxy hóa cao hơn R:

COOH > CHO > CH2OH > CH3

–Dị tố X: Br, Cl, OH, NH2


Ở axit amin:–C* chính là C

–Gốc R là COOH–X là NH2

Do đó, cấu hình D và L có dạng:

NH2 – C – H

R

COOH

Dạng L(-)

H – C – NH2

R

COOH

Dạng D(+)

07/09/2013

10


Người ta quy ước lấy axit amin serin làm đơn vị so sánh để xét đồng phân quang học của axit amin:

H2N – C – H

CH2OH

COOH

L – Serin

H – C – NH2

CH2OH

COOH

D – Serin



Khả năng hydrat hoá và tính tan

Gốc R chứa các nhóm chức có khảnăng tạo liên kết hydro với nướcThường khả năng hydrat hoá cao sẽ có

tính hòa tanTính tan phụ thuộc vào bản chất axit

amin, vào dung môi...

07/09/2013

11


Tính điện ly lưỡng tính Do phân tử vừa chứa nhóm NH3

+ và nhóm COO-

Môi trường axit: – a.a tích điện dương (+)– a.a chuyển về cực âm (-)

Môi trường kiềm:– a.a tích điện âm (-)– a.a chuyển về cực dương (+)

Ở giá trị pH mà các a.a không tích điện là pH đẳng điện (pI, pHi)

Cơ sở ứng dụng của phương pháp điện di


Tính điện ly lưỡng tính

R – CH – COOH + H+ R – CH – COOH

NH2 NH3+

R – CH – COOH + OH– R – CH – COO– + H2O

NH2 NH2


Các phản ứng hoá học

Phản ứng với formaldehit (formaldehyd)

Phản ứng với ninhydrin (Trixetohidrinden)

Phản ứng của gốc R

07/09/2013

12


Phản ứng với formaldehit (formaldehyd)

Đánh giá mức độ thủy phân của protein Formaldehit (HCHO) phản ứng với nhóm amin tạo

thành dẫn xuất metilen của axit amin:

R – CH + C-H R – CH + H2O

COO– COOH

NH3+ O

H

N = CH2



Dùng định tính và định lượng axit amin nhờ:– phương pháp sắc ký trên giấy– sắc ký trên cột nhựa trao đổi ion bằng

máy phân tích axit amin tự động (g)Các - axit amin + ninhydrin hợp

chất màu xanh tímRiêng: iminoaxit (prolin) + ninhydrin

hợp chất màu vàng



OOH

OHO

OH

HOO

+ NH3 +

O

O

O

O

– N =

indandion – 2 – N –2 – indanon

O

O

O

O

– N =+ NH3

ONH4

O

O

O

– N =

Hợp chất màu xanh tím (Ruheman)

OO

OH

OHO

R – C – COOH +

NH2

H H

OHO

NH3 + CO2 + RCHO +

dixetooxyhindridenninhidrin

07/09/2013

13


Phân tích axit amin bằng phương pháp sắc ký giấy

Các cấu tử cần tách được dichuyển trên giấy nhờ lực maodẫn của dung môi. Chúng đượctách ra nhờ sự khác nhau về áilực giữa pha động và pha tĩnh


2.3. Cấu tạo phân tử protein Các nguyên tố cơ bản: C, H, O, N

– Cacbon: 50-55%– Hydro: 5,5-7,3%– Oxy: 21,5-23,5%– Nitơ: 15-18% [Pr] = [NPr] x f

• f = 6,25: protein thường• f = 5,7: protein ngũ cốc• f = 6,38: protein sữa

– Các nguyên tố khác: S (0,3-2,5%), P (0,1-0,2%),Fe, Zn, Cu...

axit amin peptit polypeptit protein


Peptit (Peptid)Peptit là sản phẩm ngưng tụ của các axit amin:

- H2O

H2N – CH – COOH + HNH – CH – COOH

R1 R2axit amin 1 axit amin 2

Liên kết peptit

H2N – CH – CO – NH – CH – COOH

R1 R2 Dipeptit

07/09/2013

14


Liên kết Peptit

Liên kết peptit (-CO-NH-) = liên kếtgiữa nhóm amino (NH2) và nhómcacboxyl (COOH) của 2 phân tử axitamin khác nhau


Peptit, polypetit2,3..n aa dipeptit, tripeptit..polipeptitPhân biệt giữa polipeptit và protein bởi

khối lượng phân tử (M):– Polipeptit có M nhỏ tan được trong

dd axit tricloaxetic 10%– Protein có M lớn không tan được

trong dd axit tricloaxetic 10%


Cấu trúc của phân tử protein Thuyết polipeptit: axit amin peptit

polypeptit proteinCác mức cấu trúc

– cấu trúc bậc 1: mạch thẳng– cấu trúc bậc 2: xoắn lò so, tờ giấy xếp,

cuộn thống kê….– cấu trúc bậc 3: cấu trúc cầu– cấu trúc bậc 4: cấu trúc cầu, do nhiều

dưới đơn vị

07/09/2013

15


Cấu trúc bậc 1

Quy định bởi thành phần và trình tự kết hợp của các axit amin có trong protein đó.Liên kết đặc trưng = liên kết peptitQuy định từ trong gen, xác định quan

hệ họ hàng và lịch sử tiến hoá


Cấu trúc bậc 1


Cấu trúc bậc 2

Liên kết đặc trưng = liên kết H giữanhóm imin (NH) và nhóm cacbonyl(CO)Gồm:

– cấu trúc xoắn kiểu – cấu trúc xếp nếp kiểu

07/09/2013

16


Cấu trúc xoắn Vòng xoắn quay theo chiều

từ trái sang phải vì các axitamin có cấu hình L

Mỗi vòng xoắn gồm 3,6 gốcaxit amin (18 aa 5 vòng)

Có các axit amin không cókhả năng tạo xoắn ở cacbon như prolin, glixin, izolơxin,serin


Cấu trúc xoắn


Cấu trúc xếp nếp Cấu trúc dạng sợi, dịch đặc, gấp nếpTương tác giữa:

– 2 chuỗi polipeptit– giữa các đoạn mạch của 1 chuỗi polipeptit

07/09/2013

17


Cấu trúc xếp nếp

(a): D¹ng song song (b) D¹ng ®èi song song


Cấu trúc bậc 3Trên cơ sở cấu

trúc bậc 1 và 2 cấu trúc gấp khúckhông gian 3 chiều

Liên kết đặc trưng= liên kết ion, liênkết không phâncực, liên kếthydro, liên kếtdisunfit (-S-S-)


Cấu trúc bậc 3

07/09/2013

18


Cấu trúc bậc 3

Phân tử chymotrysin


Các liên kết hydro trong protein


Cấu trúc bậc 4

Dạng: hình cầu,tập hợp của nhiềudưới đơn vị (subunit) Liên kết: tĩnh điện,tương tác kỵ nước,liên kết H, Van derWaal, cầu disulfua…

phân tử hemoglobin

07/09/2013

19


Tóm tắt các mức cấu trúc của protein


Một số tính chất quan trọng của protein

Khối lượng và hình dạng của phân tửprotein

Tính chất lưỡng tính của proteinTính chất của dung dịch keo proteinSự biến tính của protein


Khối lượng, hình dạng của protein Khối lượng: M lớn, hàng nghìn triệu hoặc lớn hơn Hình dạng:

– Hình cầu:• trục dài/trục ngắn <20• Tan / nước muối loãng• Hoạt động hh xúc tác• Hemoglobin, myoglobin...

– Hình sợi:• trục dài/trục ngắn=100 -1000• Trơ hh chức năng cơ học• Colagen (da, sụn); keratin(tóc, lông); fibrin (tơ);

miozin (cơ).

07/09/2013

20


Tính chất lưỡng tính của proteinProtein là chất điện ly lưỡng tính do các nhóm

phân cực của gốc R như COOH thứ hai (Asp, Glu), NH2 (Lys), guanidin (Arg), imidazol (His), OH (Ser, Thr, Tyr) pHi (pI):– pH < pHi:protein = đa cation– pH > pHi: protein = đa anion– pH = pHi, protein kết tụ xác định pHi của

protein, kết tủa proteinTừ sự khác biệt về pHi của các protein

phương pháp điện di, tách chiết protein


Tính chất dung dịch keo proteinKhi hòa tan, protein dung dịch keo (kích thước

lớn, không đi qua màng bán thấm) tinh sạch protein bằng phương pháp thẩm tích

2 yếu tố đảm bảo độ bền keo protein:– Sự tích điện cùng dấu– Lớp vỏ hydrat Loại bỏ 2 yếu tố này, protein sẽ bị kết tủa.

Các yếu tố gây kết tủa thuận nghịch protein:– muối trung hòa như (NH4)2SO4

– dung môi hữu cơ như axeton, etanol (t<00C)


Điện di

07/09/2013

21


Điện di trên gel polyacrylamit

Các protein cần tách sẽ di chuyển với các tốc độ khác nhau (do sự khác nhau về kích cỡ và độ tích điện) và sau đó chúng sẽ được định vị ở các vị trí khác nhau trên bản gel (các vệt gel)


Phương pháp điện di đẳng điện


Phương pháp SDS-Page

07/09/2013

22


Sự biến tính của protein Định nghĩa:

Điều kiện môi trường thay đổi protein bị thay đổi hoàn toàn về tính chất lý, hóa cấu trúc bậc 2,3,4 bị phá vỡ (cấu trúc bậc 1 giữ nguyên) protein bị biến tính


Sự biến tính của protein

Khi biến tính, protein bị biến đổi:– Tính hòa tan do lộ các nhóm kỵ nước– Khả năng giữ nước – Mất hoạt tính sinh học– Độ nhạy với enzyme proteaza– Độ nhớt nội tại– Mất khả năng kết tinh


Sự biến tính của protein

Phân loại:–Biến tính thuận nghịch: sau biến

tính, dạng ban đầu của protein được phục hồi

–Biến tính không thuận nghịch: sau biến tính, protein không thể khôi phục trạng thái ban đầu

07/09/2013

23


Sự biến tính của proteinCác tác nhân gây biến tính:

– Tác nhân vật lý• Nhiệt độ: làm dãn mạch phân tử.• Tia cực tím: các gốc axit amin thơm (Trp,

Tyr, Phe) hấp thụ các tia cực tím, làm thay đổi hình thể của phân tử Protein và nếu mức năng lượng đủ lớn sẽ làm đứt gẫy các cầu disunfua (-S-S-)

• Xử lý cơ học: khi nhào trộn, cán, kéo hoặc dãn được lặp đi lặp lại nhiều lần tạo ra lực cắt cũng làm biến tính Protein.


Sự biến tính của proteinCác tác nhân gây biến tính:

– Tác nhân hoá học:• pH: tạo lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm bị

ion hoá và làm giãn mạch các phân tử Protein.

• Các ion kim loại: đặc biệt là các ion kim loại chuyển tiếp (Cu, Fe, Hg, Ag) tạo phức bền với protein làm thay đổi cấu hình phân tử ( nhóm -SH)

• Các dung môi hữu cơ: thay đổi hằng số điện môi của môi trường, biến đổi các lực hút tĩnh điện vốn làm bền phân tử protein


Phân loại protein

Dựa vào thành phần hóa học 2 nhóm lớn:– Protein đơn giản– Protein phức tạp: phần protein + phần

phi protein (nhóm ngoại)

07/09/2013

24


Protein đơn giản(Phân loại dựa vào tính hòa tan)

Nhóm protein

Dung môihòa tan

Sự phân bố của protein

Albumin Nước Lòng trắng trứng, cácloại hạt

Globulin dd muối loãng Hầu hết các loại thực vậtProlamin Rượu etylic 70% Hạt hòa thảoGlutelin Kiềm, axit loãng Hạt lúa mìHiston axit loãng Nhân tế bàoProtamin Nhiều dung môi Nhân tế bào


Protein phức tạp(Phân loại dựa vào phần phi protein)

Nhóm protein Phần phi proteinNucleoprotein axit nucleicGlucoprotein GluxitLicoprotein LipitCromoprotein Chất màuPhotphoprotein H3PO4

Metaloprotein Kim loại


2.4. Các quá trình biến đổi protein trong gia công, chế biến thực phẩm và ứng dụng

Khả năng tạo gel của proteinKhả năng tạo bột nhãoKhả năng tạo màngKhả năng nhũ hóaKhả năng tạo bọtKhả năng cố định mùi

07/09/2013

25


Khả năng tạo gel của proteinĐịnh nghĩa của sự tạo gel:Protein bị biến tính cấu trúc bậc cao bịphá hủy mạch peptit bị giãn ra cácnhóm bên ẩn phía trong xuất hiện cácmạch polipeptit tiếp xúc và liên kết lại mạng lưới không gian 3 chiều vô định hình,rắn, chứa đầy pha phân tán (H2O)

nDlaømlaïnh hoaëct0

Dt

Nt

nN )(PnPnP)(P00

PN là protein tự nhiên ban đầu, PD là protein bị biến tính.


Khả năng tạo gel của protein Các liên kết tạo nên cấu trúc gel:

– Liên kết hydrophop (kỵ nước hay ưa béo),ổn định khối gel cứng

– Liên kết H giữa nhóm peptit, OH, COOH liên kết yếu, linh động gel có độ dẻonhất định, dễ bị đứt khi gia nhiệt, tái lậpkhi để nguội

– Liên kết tĩnh điện– Liên kết disulfua gel rất chắc và bền


Khả năng tạo gel của protein

Điều kiện tạo gel:– Nhiệt độ: gia nhiệt làm lạnh tạo nhiều liên kết hydro gel bền– axit hóa/kiềm hóa nhẹ: pH pI– Thêm chất đồng tạo gel: polysacarit gel

có độ cứng và độ đàn hồi cao hơn

07/09/2013

26


Khả năng tạo bột nhão

Các protein (gliadin và glutenin)của gluten bột mì có khả năng tạohình “bột nhão” (paste) có tínhcố kết, dẻo và giữ khí cấu trúcxốp cho bánh mì khi nướng


Khả năng tạo màng

Protein như gelatin có thể tạo màngnhờ các liên kết hydro nên có tínhthuận nghịch:

– t > 300C: tan chảy– Để nguội: tái lập


Khả năng nhũ hóa

Nhũ tương:– Nhũ tương = hệ phân tán của hai chất

lỏng không trộn lẫn nhau (pha phântán + pha liên tục)

– Nhũ tương là hệ không bền nhiệtđộng hợp giọt

07/09/2013

27



Các phương pháp làm bền hệ nhũtương:– Cho các chất điện ly vô cơ các giọt

tích điện và đẩy nhau– Thêm chất hoạt động bề mặt giảm

sức căng bề mặt giữa hai pha– Thêm chất cao phân tử hòa tan được

trong pha liên tục như polysacarit,protein hấp thụ vào bề mặt liên pha



Tác dụng làm bền hệ nhũ tương củaprotein:– protein hấp thụ vào bề mặt liên pha độ

dày, độ nhớt, độ dàn hồi, độ cứng ngănhợp giọt

– Ngoài ra, sự ion hóa các nhóm bên củaprotein lực đẩy tĩnh điện làm cho nhũtương bền.


Khả năng tạo bọt Bọt thực phẩm = hệ phân tán (bóng

bọt/chất lỏng hay chất bán rắn), ví dụ kemướp lạnh, bọt bia, bánh mì…

Để bọt bền: màng mỏng bao quanh bóngbọt phải đàn hồi và không thấm khí khiprotein được hấp thụ vào bề mặt liên phathì sẽ tạo ra được một màng như thế

Các chất tạo bọt thực phẩm thường làprotein (lòng trắng trứng, máu, protein củađậu tương…)

07/09/2013

28


Khả năng cố định mùi Protein hấp phụ chất có mùi qua tương tác Van

der Waals, liên kết đồng hóa trị, liên kết tĩnhđiện:– Các hợp chất bay hơi có cực như rượu đính

vào protein bằng liên kết hydro– Các hợp chất bay hơi có M thấp cố định vào

các gốc axit amin không cực qua tương táckỵ nước (ưa béo)

– Một số có liên kết đồng hóa trị không thuậnnghịch (aldehit hay xeton vào nhóm NH2/protein, chất bay hơi có nhóm NH2 vào nhómCOOH/protein)


2.5. Các biến đổi của protein trong QTSX và bảo quản thực phẩm

Biến đổi do nhiệt Biến đổi do enzyme


Biến đổi do nhiệt

Gia nhiệt vừa phải (chần) protein biến tính vô hoạt độc tố, chất kìm hãm, enzymekhông mong muốn

Gia nhiệt kiểu thanh trùng (> 110 – 1150C) một phần Cys, Cysn bị phá hủy H2S,dimetylsunfua, axit xisteic… mùi đặc trưng

Gia nhiệt khan, t >2000C Trp bị vòng hóa , , cacbolin

07/09/2013

29


Biến đổi do nhiệtGia nhiệt TP giàu protein có pH trung tính

hay kiềm ở t0 cao (>2000C)– Thủy phân lk peptit, raxemic 50% gt

dinh dưỡng (đphân D khó tiêu hóa)– Phá hủy aa: Arg ornitin, ure, sitrulin,

NH3; Cys dehydroalanin– Tạo cầu nối đồng hóa trị giữa các chuỗi

polypeptit Xử lý nhiệt thịt/cá ở t0 >t0 thanh trùng cầu

đồng hóa trị kiểu izopeptit giữa Lys vàGlu/Asp


Biến đổi do enzyme

Phản ứng khử amin Phản ứng khử cacboxyl Phản ứng khử amin khử cacboxyl Phản ứng tạo mercaptan Phản ứng tạo scatol, indol, crezol, phenol Phản ứng tạo di-trimetylamin từ các lipoprotein Phản ứng tạo phosphin


Phản ứng khử amin

R – CH – COOH + H2O

NH2

R – CH – COOH + NH3

OH

R – CH – COOH + H2

NH2

R – CH2 – COOH + NH3Enzim của

VSV hiếu khí

07/09/2013

30


Phản ứng khử cacboxyl

R – CH – COOH

NH2

R – CH2 – NH2 + CO2


Phản ứng khử amin khử cacboxyl 1) R – CH – COOH + ½ O2

NH2

R – CO – COOH + NH3

R – CH – COOH

OH

R – CH2 – OH + CO2

2) R – CH – COOH + H2ONH2

R – CH – COOH + NH3

OH

R – CO – COOH R – CH = O + CO2Decacboxylaza


Phản ứng tạo mercaptan

CH – NH2 +2H

COOH

+ CO2 + NH3

CH2 - SH

CH3

CH2 - SH

07/09/2013

31


Phản ứng tạo scatol, indol, crezol, phenol

Tạo scatol, indol:triptophan + H2O axit indoloxypsopinic + NH3

a.indoloxypsopinic +O2 a. indolaxetic +H2O + CO2

axit indolaxetic scatol + CO2

scatol + 3/2 O2 indol + H2O + CO2

Tạo crezol, phenol:Phenylalanin crezol phenol


Phản ứng tạo di-trimetylamin từ các lipoprotein

Phần lipit sau khi tách từlipoprotein sẽ bị chuyển hóa thànhcác di-trimetylamin


Phản ứng tạo phosphin

Xảy ra với phosphoprotein và nucleprotein có chứa H3PO4:

H3PO4 PH3 + 2O2

Phosphin (PH3) là khí không màu, mùithối, rất độc

07/09/2013

32


07/09/2013

1

ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 1

Chương 3: Enzyme3.1. Khái niệm chung3.2. Cấu tạo hóa học của enzyme3.3. Tính chất của enzyme3.4. Cơ chế tác dụng của enzyme3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc

phản ứng enzyme3.6. Cách gọi tên và phân loại enzyme


3.1. Khái niệm chung

Enzyme = chất xúc tác sinh học có bản chất protein, có khả năng xúc tác đặc hiệu

cho các phản ứng hóa học nhất định


Bản chất protein của enzyme M = 20000 – 1000000 không đi qua các

màng bán thấmHòa tan trong nước, dd muối loãng, dd hữu cơ

có cực, không hòa tan trong các dung môi không phân cực

Enzyme bị biến tính và mất khả năng xúc tác do t0 cao, acid / kiềm mạnh, muối kim loại nặng

Điện ly lưỡng cực phân tách bằng pp điện di Bản chất hóa học của enzyme là protein.

07/09/2013

2


3.2. Cấu tạo hóa học của enzymeEnzyme được chia thành 2 loại:

– Enzyme 1 cấu tử: protein đơn giản.– Enzyme 2 cấu tử:

• Phần protein (feron,apoenzyme): qđ tính đặc hiệu và hoạt tính xúc tác của enzyme

• Phần phi protein (nhóm ngoại agon, prostetic): qđ kiểu phản ứng enzyme xúc tác Khi nhóm ngoại tồn tại và xúc tác độc lập gọi là coenzyme.


Trung tâm hoạt động của enzyme

Trung tâm hoạt động của enzyme = phần phân tử trong cấu trúc của enzyme

mà tại đó enzyme + cơ chất sản phẩm

– Ở enzyme 1 cấu tử: trung tâm hoạt động = các nhóm định chức của acidamin (SH của Cys, OH của Ser, Tyr, nhóm -NH2 của Lys, COOH của Glu, Asp, vòng imidazol của His, indol của Trp)

– Ở enzyme 2 cấu tử, trung tâm hoạt động = nhóm ngoại (vitamin, ion kim loại) + các nhóm định chức trong apoenzyme


Mô hình “Chìa và khóa” của Fisher về sự ăn khớp của enzyme và cơ

chất (Năm 1894)

TT hoạt động

Cơ chất

EnzymeEnzyme

Cơ chất

07/09/2013

3


Mô hình “Khớp cảm ứng” của Koshland về sự ăn khớp của

Enzyme và cơ chất (Năm 1958)

Enzyme

Enzyme

TT hoạt động

Cơ chấtCơ chất


3.3. Tính chất của enzyme

Cường lực xúc tácTính đặc hiệu của enzyme


Cường lực xúc tác Enzyme có cường lực xúc tác mạnh hơn nhiều so vơi

xúc tác thông thường:– Trong 1 phút:

• 1mol Fe3+ xúc tác phân ly 10-6 mol H2O2

• 1 phân tử catalaza có 1 nguyên tử Fe xúc tác phân ly 5.10-6 mol H2O2

– 1g pepxin trong 2 giờ thủy phân 5kg Protein trứng luộc ở nhiệt độ bình thường

– 1 phân tử - amilaza sau 1 giây có thể phân giải 4000 liên kết glucozit trong phân tử tinh bột.

07/09/2013

4


≈≈ 554 GIÔØ554 GIÔØ

101055 HH22OO2 2 101055 HH22O + 5.10O + 5.1044 OO22

FeFe3+3+Catalase 1 giây1 giây


Tính đặc hiệu của enzymeTính đặc hiệu cao của enzyme = khả năng

xúc tác cho sự chuyển hóa một hay một sốchất nhất định theo một kiểu phản ứng nhấtđịnh tác dụng có tính chọn lựa cao

Bao gồm:– Đặc hiệu kiểu phản ứng– Đặc hiệu cơ chất


Đặc hiệu kiểu phản ứngĐặc hiệu kiểu phản ứng thể hiện ở chỗ mỗi

enzyme chỉ có thể xúc tác cho một kiểu phảnứng chuyển hóa một chất nhất định:– Oxy hoá nhờ oxydaza:RCHCOOH + ½ O2 RCOCOOH + NH3

NH2– Khử cacboxyl nhờ decarboxylaza:RCHCOOH RCH2NH2 + CO2

NH2

07/09/2013

5


Đặc hiệu cơ chấtCơ chất là chất có khả năng kết hợp vào trung

tâm hoạt động của enzyme và bị chuyển hóa dưới tác dụng của enzyme

Mức độ đặc hiệu của các enzyme không giống nhau, người ta thường phân biệt thành các mức sau:– Đặc hiệu tuyệt đối:– Đặc hiệu tương đối:– Đặc hiệu nhóm:– Đặc hiệu quang học (đặc hiệu lập thể)


Đặc hiệu tuyệt đốiEnzyme chỉ tác dụng trên một cơ

chất nhất định và hầu như không cótác dụng với chất nào khác:

Urea CO2 + 2NH3

Acetamide Không xảy ra

UreazaUreaza

H2O

UreazaUreaza

H2O


Đặc hiệu tương đối Enzyme có khả năng

tác dụng lên một kiểuliên kết hóa học nhấtđịnh trong phân tử cơchất mà không phụthuộc vào cấu tạo củacác phần tham gia tạothành mối liên kết đó

CH2 – O – CO - R1

CH – O – CO - R2

CH2 – O – CO – R3 HO - H

CH2 – O – H HOOC – R1

CH – O – H + HOOC – R2

CH2 – O – H HOOC – R3

07/09/2013

6


Đặc hiệu nhóm Enzyme có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết hóa

học nhất định với điều kiện một trong hai phần tham giatạo thành liên kết phải có cấu tạo xác định:

R – C – N – CH … R – C – OH + NH2 – CH…

COOH

R’R’

H COOH

Carboxyl peptidaza

H2OO O

R – C – N – CH … không phản ứng

R’

H CH2

Carboxyl peptidaza

H2OO

COOH


Đặc hiệu quang học(đặc hiệu lập thể)

Enzyme chỉ tác dụng một trong hai dạngđồng phân quang học của các chất:

COOHHO–CH

CH2–COOH

CH–COOH

HOOC–CH

Fumarathydrataza

L – malic Acid fumaric


3.4. Cơ chế tác dụng của enzyme

(E: enzyme, S: cơ chất, P: sản phẩm, ES: phức hợp trung gian enzyme-cơ chất)

3 giai đoạn:– Gđ 1: E +S bằng lk yếu phức enzyme- cơ

chất (ES) không bền (xảy ra rất nhanh, NL hoạt hóa thấp)

– Gđ 2: biến đổi S sự kéo căng và phá vỡ các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng

– Gđ 3: tạo thành P và E được giải phóng ra dưới dạng tự do.

E + S ES1 2 3

EP E + P

07/09/2013

7


3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng enzyme

Nồng độ enzyme Nồng độ cơ chất (mô hình Michaelis – Menten) Ảnh hưởng của các chất kìm hãm Các chất hoạt hóa Nhiệt độ pH môi trường


Ảnh hưởng của nồng độ enzyme

Trong điều kiện thừa cơ chất, vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme: v=k[E], với k=constNhưng khi nồng độ enzyme quá lớn thì

vận tốc phản ứng sẽ tăng chậm lại.


Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất(mô hình Michaelis – Menten)

Phương trình Michaelis – Menten:

v: vận tốc phản ứng, vmax: vận tốc cực đại của phản ứng, [S]: nồng độ cơ chất, Km: hằng số Michaelis

• [S] << Km: v [S]• [S] >> Km: v = vmax

• [S] = Km: v = vmax/2

[S]K[S]v

vm

max

07/09/2013

8


Ảnh hưởng của các chất kìm hãm

Chất kìm hãm hay còn gọi là chất ức chế là những chất mà khi kết hợp với enzyme sẽ làm giảm hoạt tính của enzyme mà nguyên nhân trực tiếp là làm giảm ái lực giữa enzyme với cơ chất.Sự ức chế enzyme là những ức chế đặc

hiệu và đặc trưng riêng cho từng enzyme.


Ảnh hưởng của các chất kìm hãmDựa vào các hình thức ức chế đặc hiệu,

người ta chia thành 2 nhóm chính:– Ức chế không thuận nghịch: enzyme và

chất ức chế được liên kết với nhau bằngliên kết đồng hóa trị và gây nên sự thayđổi cấu hình có hoạt tính của enzyme

– Ức chế thuận nghịch: giữa enzyme vàchất ức chế được liên kết với nhau bằngliên kết thứ yếu nào đó tạo nên thế cânbằng thuận nghịch. Sau khi chất ức chếbị loại trừ, hoạt tính enzyme lại được hồiphục.


Ảnh hưởng của các chất kìm hãmTùy theo đặc điểm của mối quan hệ giữa

enzyme và cơ chất, có 2 loại:– Ức chế cạnh tranh: chất ức chế có cấu trúc

tương tự như cơ chất kết hợp ngay vào trung tâm hoạt động của enzyme, chiếm chỗ cơ chất phụ thuộc vào tỷ lệ [S]/[I] tác động ức chế bằng cách nồng độ cơ chất

– Ức chế không cạnh tranh: chất ức chế gắn vào vị trí khác với vị trí gắn cơ chất trên phân tử enzyme có cấu tạo khác với cơ chất và có thể kìm hãm nhiều loại enzyme khác nhau

07/09/2013

9


Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa Chất hoạt hóa là những chất có khả năng làm

tăng hoạt tính xúc tác của enzyme.Chất hoạt hóa có thể là các anion, các ion kim

loại nằm ở ô thứ 11 đến ô thứ 55 của bảng tuần hoàn Mendelev hoặc những chất hữu cơ có cấu tạo phức tạp hơn làm nhiệm vụ chuyển nhóm, chuyển hydro hoặc những chất có khả năng phá vỡ một số liên kết trong phân tử tiền enzyme hoặc các chất có tác dụng phục hồi những nhóm chức của trung tâm hoạt động của enzyme.

Tuy nhiên, tác dụng hoạt hóa chỉ giới hạn ở những nồng độ xác định, vượt quá giới hạn này có thể làm giảm hoạt độ của enzyme


Ảnh hưởng của nhiệt độVượt quá phạm vi nào đó của nhiệt độ, các

phản ứng do enzyme xúc tác sẽ bị ảnh hưởng do biến tính của enzyme.

Nhiệt độ ứng với hoạt độ enzyme cao nhất gọi là nhiệt độ tối ưu của enzyme (topt) 40 – 500C, thay đổi tùy theo cơ chất, pH môi trường, thời gian phản ứng…

Nhiệt độ mà enzyme bị mất hoàn toàn hoạt tính xúc tác gọi là nhiệt độ tới hạn 700C. Ở nhiệt độ tới hạn, enzyme bị biến tính, ít khi có khả năng hồi phục lại được hoạt độ. Ngược lại, ở nhiệt độ dưới 00C, hoạt độ enzyme tuy bị giảm nhưng lại có thể tăng lên khi đưa về nhiệt độ bình thường

Độ bền nhiệt của enzyme thường tăng lên khi có cơ chất, coenzyme, Ca2+…


Ảnh hưởng của nhiệt độHoaït ñoä töông ñoái, (% hoaït ñoä cöïc ñaïi)

100

50

0 20 40 60 80 t(oC)

07/09/2013

10


Ảnh hưởng của pH

Đa số enzyme bền khi pH = 5–9, độ bền của enzyme cũng có thể tăng lên khi có cơ chất, coenzyme, Ca2+…Mỗi enzyme đều có một pH thích hợp gọi

là pHopt 7, nhưng có enzyme có pHopt rất thấp (pepxin, proteinaza acid của VSV… ) hoặc khá cao (subtilizin, pHopt > 10).pHopt của một enzyme cũng không cố định

mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cơ chất, tính chất dung dịch đệm, nhiệt độ…


Ảnh hưởng của pHHoaït ñoä töông ñoái, (% hoaït ñoä cöïc ñaïi)

100

50

pHopt 4 5 6 7 8 9 pH


3.6. Cách gọi tên và phân loại enzyme

Cách gọi tên:– Tên thông dụng: pepxin, tripxin, kimotripxin– Tên quốc tế: thường gồm 2 phần:

• Phần thứ nhất là tên cơ chất (nếu phản ứng lưỡng phân thì phần thứ nhất là tên gọi của 2 cơ chất viết cách nhau bằng hai chấm).

• Phần thứ hai: tên phản ứng mà enzyme xúc tác cộng thêm

07/09/2013

11


3.6. Cách gọi tên và phân loại enzyme

Phân loại: theo kiểu phản ứng do enzym xúc tác, bao gồm 6 nhóm chính:– Oxydoreductaza (enzyme oxy hóa khử)– Tranferaza (enzyme chuyển vị)– Hydrolaza (enzyme thủy phân)– Liaza (enzyme phân cắt)– Izomeaza (enzyme đồng phân hóa)– Ligaza (enzyme tổng hợp)


3.7. Phương pháp xác định độ hoạt động của enzyme

3 nhóm phương pháp xác định như sau:

Nhóm Các thông số cố định Các thông số thay đổi

1 Thời gianNồng độ enzym

Biến thiên của S và P

2 Lượng S mất đi (hay lượng P tạo thành)

Nồng độ enzym

Thời gian

3 Thời gian Lượng S mất đi (hay P

tạo thành)

Nồng độ E


Các đơn vị của hoạt độ Đơn vị quốc tế (UI) là lượng enzyme có khả năng xúc

tác làm chuyển hóa được 1 micromol cơ chất sau 1 phútở điều kiện tiêu chuẩn: 1 UI = 1 mol cơ chất/phút

Đơn vị Katal (Kat) là lượng enzyme có khả năng xúc táclàm chuyển hóa được 1 mol cơ chất sau 1 giây ở điềukiện tiêu chuẩn: 1 Kat = 1 mol cơ chất/sĐổi đơn vị: 1 UI = 16,67 nKat (nanokatal)

Hoạt độ riêng của một chế phẩm enzyme là số đơn vị UI(hay Kat) ứng với một mililit dung dịch (nếu là chế phẩmdạng dung dịch) hay 1 miligam protein (nếu là bột khô)của chế phẩm.

Hoạt độ riêng phân tử là số phân tử cơ chất chuyển hóabởi 1 phân tử enzyme trong một đơn vị thời gian

07/09/2013

12


03/09/2013

1

ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 1

Chương 6: Vitamin và chất khoáng

6.1. Vitamin6.2. Chất khoáng


6.1. VitaminKhái niệm chung:VITAMIN=VIT+ AMIN: Chất duy trì sự sống

chứa AMINNgày nay có những chất có hoạt tính VIT

nhưng không có nhóm AMIN Vitamin là những hợp chất hữu cơ có khối

lượng phân tử nhỏ, có cấu tạo hóa học rấtkhác nhau, cần cho hoạt động sống vớinồng độ thấp


Tính chất chung của vitamin Là những phân tử nhỏ (M=122-1300 đvc) Không bền dưới tác dụng nhiệt độ cao, ánh sáng, oxy,

hóa chất… Khi cơ thể bị thiếu vitamin sẽ xuất hiện các chứng bệnh

đặc trưng:– Bệnh thiếu hoàn toàn một số vitamin nào đó

(avitaminoz): do sự dinh dưỡng bị phá hủy, ít gặp– Bệnh thiếu một phần hoặc một số vitamin

(hypovitaminoz): do sự cung cấp không đủ lượng vitamin, thường xảy ra

Nhu cầu về vitamin thay đổi tùy theo lứa tuổi, tính chất lao động, hoàn cảnh môi trường sống.

03/09/2013

2


Phân loại vitamin

Có 2 loại vitamin:– Vitamin tan trong chất béo: A, D, E, K…– Vitamin tan trong nước: B, C, H, PP


MỘT SỐ VITAMIN TAN TRONG BÉO


VITAMIN A Cấu tạo: có 2 dạng chính

– Dạng A1(Retinol): C20H30O– Dạng A2 (dehydro-retinol): C20H28O

CH3CH3H3C CH3

CH3

CH2OHCH3CH3H3C CH3

CH3

CH2OH

Vitamin A1 Vitamin A2

03/09/2013

3


VITAMIN A Pro-vitamin A (tiền vitamin A) là caroten Caroten (C40H56) có nhiều loại α, β, γ, δ- caroten Cấu tạo:

– có 9 nối đôi cách đều nhau ở giữa– 2 đầu là 2 vòng α hoặc β-ionon

• β-caroten có 2 đầu là 2 vòng β-ionon• α-caroten có 1 đầu là vòng β-ionon và 1 đầu là vòng α-

ionon• γ-caroten có 1 đầu là vòng β-ionon đầu còn lại để hở

- caroten

CH3CH3H3C CH3

CH3 CH3

H3C

H3CCH3 CH3


VITAMIN A

Tính chất:– Dùng enzime carotenaza có thể phân cắt

β-caroten 2 phân tử vitamin A1– Vitamin A khá bền nhiệt tuy nhiên lại rất

dễ bị oxy hóa nên nhiệt độ cao sẽ gián tiếp phá hủy vitamin A do nó thúc đẩy quá trình oxy hóa vitamin A

– Vitamin A bền với axít, kiềm ở nhiệt độ không quá cao.


VITAMIN A

Vai trò và chức năng sinh học:– Tham gia trong quá trình cảm quang của mắt– Nếu thiếu vitamin A:

• Khô mắt, khô giáp mạc, nhẹ hơn là bị quáng gà

• Da, màng nhày, niêm mạc bị khô, bị sừng hóa, VK dễ xâm nhập nhiễm trùng da

– Giúp quá trình thụ phấn và thụ tinh ở thực vật thuận lợi.

03/09/2013

4


VITAMIN A Nhu cầu vitamin A ở người và động vật:

Người trưởng thành 1 – 2,5 mg/ngày

Trẻ em 2,5 – 5 mg/ngàyLợn 20 – 30 mg/ngày

Gà 2 – 2,5 mg/ngày

Vịt 3 – 3,5 mg/ngày

Ngỗng 8 – 10 mg/ngàyBò sữa 20 – 30 mg/100kg thể trọng/ngày


VITAMIN A Nguồn cung cấp:

– Vitamin A có nhiềutrong gan cá (A1: cánước mặn, A2: cánước ngọt), dầu cá,động vật biển, mỡ bò,trứng, sữa…

– Ở thực vật, caroten cónhiều trong các loại rauquả sẫm màu như ớt,cà rốt, hành lá, bí đỏ,gấc, cà chua…


VITAMIN D Cấu tạo:

– Trong các loại vitamin D, vitaminD2 và D3 là phổ biến và có ýnghĩa hơn cả

– Về mặt cấu tạo:• D2 là dẫn xuất của ergosterol ergocanxipherol

• D3 là dẫn xuất của colesterol colecanxipherol.

Khi chế biến, vitamin D có thể chịuđược các nhiệt độ thông thường trứng đun sôi 20 phút vẫn giữ đượcnguyên vẹn vitamin D

03/09/2013

5


VITAMIN D Vai trò và chức năng sinh học:

– Vitamin D (canxipherol) là hoocmon D tham gia vàoviệc điều hòa trao đổi canxi và photpho, chuyểnphotpho hữu cơ thành vô cơ, tăng lượng photpho ởhuyết thanh máu

– Hoocmon D được hoạt hóa ở gan và thận, sau đóđược vận chuyển đến niêm mạc ruột, tại đây sẽ tổnghợp ra một loại protein vận chuyển canxi, đưa canxitới xương qua máu

– Thiếu vitamin D, quá trình trao đổi canxi và photphosẽ rối loạn. Trẻ em bị còi xương, mọc răng chậm,xương mềm và cong.


VITAMIN D Nguồn cung cấp:

– Vitamin D(D2, D3, D4, D5, D6…) có nhiều trong bơ,trứng, sữa, gan động vật, nhất là gan cá biển. Dạngtiền thân của vitamin D2 là ecgosterol có trong lá, rễ,quả của nhiều loài thực vật, ngoài ra hàm lượngecgosterol khá cao trong nấm mốc, nấm men. Trênda người có 7 loại dehydrocolesterol, dạng tiền thântrực tiếp của vitamin D3

– Nói chung các dạng tiền vitamin D dễ dàng chuyểnhóa thành vitamin D dưới tác động của tia tử ngoại.Do đó, người ta có phương pháp chũa bệnh cho trẻem bị còi xương do thiếu vitamin D bằng cách chotắm nắng.


VITAMIN D

Nhu cầu:– Vitamin D được xác định theo đơn vị quốc tế

UI (1 UI = 0,025 mg canxipherol)– Nhu cầu vitamin D:

• Trẻ em: 300 – 400 UI/ngày• Phụ nữ có thai: 500 UI/ngày.

03/09/2013

6


VITAMIN E Cấu tạo:

– Nhóm vitamin E bao gồm 3 dẫn xuất của benzopiran là – tocopherol, – tocopherol, – tocopherol.

– Các tocopherol là chất dầu lỏng không màu, hòa tan tốt trong dầu thực vật, trong rượu etylic, ete etylic và ete dầu hỏa. Tocopherol khá bền nhiệt, nó có thể chịu được tới 1700C khi đun nóng trong không khí. Tuy nhiên, tocopherol lại dễ dàng bị phá hủy bởi tia tử ngoại.


VITAMIN EVai trò và chức năng sinh học:

– Vitamin E là chất chống oxy hóa, có tác dụng ngăn ngừa sự oxy hóa các axit béo không no, hợp chất cần thiết cho sự bền vững và ổn định của màng tế bào. Thiếu vitamin E, khả năng sinh sản của người và động vật bị ảnh hưởng, cơ và hệ thần kinh phát triển không bình thường

– Ở thực vật, vitamin E giữ vai trò như là chất vận chuyển điện tử trong quá trình photphoryl hóa oxy hóa.


VITAMIN E

Nguồn cung cấp: Có nhiều trong dầu thực vật,các loại rau cải, xà lách, mầm hạt đậu đỗ, ngũcốc, mỡ bò, mỡ cá.

Nhu cầu: Người bình thường cần khoảng 10 –30 mg/ngày.

03/09/2013

7


VITAMIN K Cấu tạo:

– Vitamin K là dẫn xuất của naphtaquinon bao gồm 2loại là K1 (philoquinon) và K2 (menaquinon).

– Các vitamin K dễ bị phân hủy bởi tia tử ngoại. VitaminK cũng có tính oxy hóa khử: chúng bị khử thành cácdẫn xuất hydroquinon và khi oxy hóa trở lại sẽchuyển thành dạng quinon.


VITAMIN K Vai trò và chức năng sinh học:

– Cần cho quá trình đông máu: tham gia vào nhómhoạt động của enzim xúc tác cho quá trình tổng hợpchất protrombin: protrombin trombin fibrinigen fibrin (giúp cho quá trình đông máu)

– Thiếu vitamin K: chảy máu tự phát (chảy máu cam,chảy máu bên trong), vết thương khó cầm máu

– Trẻ sơ sinh, người mắc bệnh gan, bệnh đường ruột,rối loạn sự tiết mật… thường bị thiếu vitamin K bổsung vitamin K cho cơ thể

– Ở thực vật, vitamin K tham gia vào quá trình vậnchuyển điện tử trong quang hợp.


VITAMIN K Nguồn cung cấp:

– Có trong các loại rau xanh như bắp cải, rau dền…, ngoài ra còn tìm thấy trong gan, thận, thịt đỏ của động vật.

Nhu cầu:– Hệ vi khuẩn đường ruột ở người có khả

năng tổng hợp được vitamin K Nhu cầu vitamin K không lớn

– Ở trẻ sơ sinh, do hệ vi khuẩn đường ruột chưa phát triển nên cần khoảng 10 – 15 mg/ngày.

– Người lớn cần < 1mg/ngày.

03/09/2013

8


VITAMIN Q (ubiquinon)Cấu tạo:

– Về mặt cấu tạo vitamin Q khá giống với vitamin E và vitamin K, do đó có thể thấy một phần chức năng của vitamin Q gần giống với vitamin E và vitamin K.

– Trong cấu tạo của vitamin cũng có mặt vòng quinon, dễ dàng bị oxy hóa thành dạng hydroquinon tương ứng.


VITAMIN QVai trò và chức năng sinh học:

– Vitamin Q (ubiquinon) tham gia chủ yếu vào các quá trình oxy hóa khử ở cơ thể bằng cách vận chuyển H và e-, khi đó nó chuyển từ trạng thái oxy hóa sang khử và ngược lại:

– Quá trình này xảy ra ở trung tâm năng lượng của tế bào như ty thể, vì thế nồng độ ubiquinon trong ty thể khá cao.

2 QH Vitamin

2H

2H Q Vitamin


VITAMIN Q

Nguồn cung cấp:– Vitamin Q có phổ biến ở mọi cơ thể

sinh vật. Đặc biệt trong cơ tim động vật có rất nhiều vitamin Q

03/09/2013

9


MỘT SỐ VITAMIN TAN TRONG NƯỚC VÀ COENZYME CỦA

CHÚNG


VITAMIN B1 Cấu tạo:

– Gồm 1 vòng pyrimidin và nhóm thiazol nối với nhau qua cầu nối metylen. Thông thường nó tồn tại ở dạng Chlohydrat-thiamin


VITAMIN B1Tính chất:

– Bền trong môi trường axit ,không bền trong môi trường kiềm,ở pH cao B1 bị phá hủy nhanh chóng khi đun nóng

– B1 ở dạng tinh thể và hòa tan tốt trong H2O,chịu được quá trình gia nhiệt thông thường.

– Khi oxy hóa B1 chuyển thành hợp chất Thiocrom phát huỳnh quang, tính chất này được ứng dụng để định lượng vitamin B.

03/09/2013

10


VITAMIN B1Vai trò và chức năng sinh học:

– Vitamin B1 (tiamin) có thể nhận năng lượng từ ATP để chuyển hóa thành tiaminpirophophat (TPP). TPP là nhóm ngoại của enzim piruvat-decacboxylaza xúc tác quá trình chuyển hóa axit piruvic trong trao đổi gluxit

– Thiếu vitamin B1, axit piruvic bị tích tụ sẽ gây độc cho tế bào thần kinh, phát bệnh tê phù (beri – beri).


VITAMIN B1 Nguồn cung cấp:

– Vitamin B1 có nhiều trong cám gạo, nấm men, đậu đỗ, rau quả và nhiều thực phẩm khác như gan, tim, thận…

Nhu cầu:– Nhu cầu vitamin B1 thay đổi phụ thuộc vào lứa tuổi,

loại hình, cường độ lao động…– Người trưởng thành: 1,2 – 1,8 mg/ngày– Trẻ em: 0,4 – 1,8 mg/ngày– Phụ nữ có thai, cho con bú, người ốm, gà vịt trong

thời kỳ đẻ trứng cần nhiều vitamin B1 hơn.


VITAMIN B2 Cấu tạo: Gồm nhân

Dimetyl-Izoallozazin kết hợp đường Riboza qua nguyên tử N tạo nên B2 ở dạng oxy hóa có màu vàng và dạng khử không màu.

03/09/2013

11


VITAMIN B2Tính chất:

– Là tinh thể màu vàng, có vị đắng, tan trongnước, trong rượu, không tan trong dung môihữu cơ, axit béo

– B2 tương đối bền với nhiệt độ và axit– B2 nhạy cảm với ánh sáng, dưới tác dụng của

tia cực tím và môi trường axit, B2 biến thànhlumicrom là chất có huỳnh quang màu lam.


VITAMIN B2

Vai trò và chức năng sinh học:Vitamin B2 (riboflavin) có mặt trong FMN (Flavin mononucleotit) và FAD (Flavin adenin dinucleotit), là nhóm ngoại của enzim dehydrogenaza hiếu khí, xúc tác cho quá trình vận chuyển H và e- trong các phản ứng photphoryl hóa oxy hóa của cơ thể.


VITAMIN B2

Nguồn cung cấp: Vitamin B2 có nhiều trong nấm men bánh mì và bia, đậu, thịt, gan, sữa, trứng, sản phẩm cá, rau xanh

Nhu cầu:– Người: 2 – 4 mg/ngày– Các loại gia cầm: 2,5 – 3,5 mg/ngày.

03/09/2013

12


VITAMIN B6Cấu tạo: Có 3 dạng thường gặp là Pyridoxal,

Pyridoxin và Pyridoxamin


VITAMIN B6

Tính chất:– Tinh thể không màu vị hơi đắng, tan tốt trong

rượu và nước – Bền khi đun sôi trong axit - bazơ– Không bền với chất oxy hóa– Chúng phân hủy nhanh khi chiếu ánh sáng

trực tiếp. Dạng trong tự nhiên thường gặp là Pyridoxal photphate.


VITAMIN B6 Vai trò và chức năng sinh học:

– Vitamin B6 có thể tồn tại ở các dạng như piridoxin, piridoxal hay piridoxamin. Khi piridoxal được hoạt hóa bởi ATP để tạo thành photphopiridoxal, nó sẽ tham gia vào nhóm ngoại của enzim aminotransferaza, xúc tác cho sự chuyển nhóm NH2 từ axit amin đến xetoaxit. Nhờ đó các xetoaxit và axit amin mới được tạo thành.

– Thiếu vitamin B6, quá trình trao đổi axit amin và protein bị phá huỷ, gây rối loạn hệ tuần hoàn, viêm da ở người, còn ở động vật thì rối loạn thần kinh, co giật, ngừng sinh trưởng.

03/09/2013

13


VITAMIN B6Nguồn cung cấp:

Vitamin B6 có trong mọithức ăn có nguồn gốcđộng thực vật. Đặc biệtcó nhiều trong men bia,lúa mì, ngô, đậu, thịt bò,gan, thận, sản phẩm cá

Nhu cầu: Người bìnhthường cần khoảng 1,5– 2 mg vitamin B6/ngày.


Cấu tạo: Vitamin C có hai đồng phân . Trong thực phẩm thường tồn tại dạng acid L-ascorbic . Công thức chứa 6 nguyên tử carbon , gắn với đường đơn monosaccharide.

Vitamin C (axit ascorbic)


VITAMIN C Trong tự nhiên , vitamin C tồn tại ở ba dạng:

– Dạng oxy hoá ( dehydroascorbic acid)– Dạng khử (acid ascorbic)– Dạng liên kết với peptide (ascorbigen) chiếm 70%

vitamin C có ở thực vật.

03/09/2013

14


Vitamin C Vai trò và chức năng sinh học:

– Tham gia các phản ứng oxy hóa khử của quá trình trao đổi chất

– Tham gia quá trình trao đổi axit nucleic, quá trình oxy hóa các axit amin có nhân thơm như Tyr, Phe

– Liên quan với quá trình tổng hợp các hoocmon tuyến giáp trạng, tuyến trên thận, đảm bảo cho quá trình procolagen thành colagen.

– Vitamin C là coenzim của enzim xúc tác phản ứng thủy phân thioglucozit, hoạt hóa hàng loạt các enzim như amilaza, acginaza, proteinaza…

– Thiếu vitamin C sẽ mắc bệnh hoại huyết (scorbut): chảy máu ở lợi, lỗ chân lông và ở các nội quan…


Vitamin C Nguồn cung cấp: nhiều trong các loại rau

quả tươi như cà chua, khoai tây, hành lá, xúp lơ, táo, chanh, ớt, cóc, ổi…

Nhu cầu: Nhu cầu trung bình khoảng 50 –100 mg/ngày.


Vitamin B12(corinoit, xiancobalamin)

Cấu tạo:– Có cấu tạo phức tạp nhất trong các vitamin

• Hệ vòng trung tâm :4 Vòng pyrol xung quanh, 1 nguyên tử Co ở giữa

• Nucleotide :gồm 1 base (5,6 dimetyl-benzimidiol)và một đường ribose 5 carbon

• Nhóm CN gắn trực tiếp với Co và dễ dàng tách ra để thay thế bằng gốc R khác

– Công thức tổng quát: C63H90C14N14PCo

03/09/2013

15


VITAMIN B12

Vai trò và chức năng sinh học:– Có ý nghĩa quan trọng trong quá trình tạo

máu ở cơ thể người và động vật.– Thiếu vitamin B12, quá trình trao đổi protein

và trao đổi axit nucleic bị phá hủy. Khả năng đồng hóa thức ăn giảm, cơ thể bị thiếu máu.


VITAMIN B12 Nguồn cung cấp:

– Có nhiều trong gan, thịt, cá, trứng, sữa.– Ở người, vitamin B12 được dự trữ ở trong gan (vài

mg) được tổng hợp nhờ hệ vi khuẩn đường ruột. Nhu cầu:

– Nhu cầu thông thường khoảng 3-5 g/ngày (1 g = 1 g = 0,001 mg).

– Đối với bệnh nhân thiếu máu ác tính > 50g/ngày.


Vitamin PP (axit nicotinic, nicotinamit, niaxin, vitamin B3) Cấu tạo:

– Là dẫn xuất của pyridine, gồm 2 dạng :axit nicotic tự do (lượng ít) và dạng amit của nó với lượng lớn.

03/09/2013

16


VITAMIN PP (B3) Tính chất:

– Ở dạng axit nicotic, vitamin B3 là tinh thể hình kim trắng, có vị axit hòa tan trong nứơc, trong rượu, bền với nhiệt, với axit, và kiềm.

– Dạng amit cũng là tinh thể hình kim trắng, có vị đắng, tan tốt trong nước, nhưng kém bền với axit và kiềm hơn so với dạng axit nicotic.


Vai trò và chức năng sinh học:Có trong thành phần của NAD+ (nicotinamitadenin dinucleotit) và NADP+ (nicotinamitadenin dinucleotit photphat). NAD+ và NADP+ lànhóm ngoại của enzim dehydrogenaza kỵ khí,làm nhiệm vụ vận chuyển H và e- trong các quátrình oxy hóa khử của quá trình hô hấp.

VITAMIN PP (B3)


Nguồn cung cấp:– Có nhiều trong thịt bò, gan,

thận, tim, bánh mì, khoai tây…

– Ở người và động vật, vitamin PP được tổng hợp từ axit amin triptophan.

Nhu cầu: Nhu cầu thông thường là khoảng 12 – 18 mg/ngày.

VITAMIN PP (B3)

03/09/2013

17


Vitamin B5 (axit patotenic) Cấu tạo: Gồm axit pantonic và alanin.


VITAMIN B5

Vai trò và chức năng sinh học:– Có trong thành phần của coenzim A. Coenzim A giữ

vai trò quá trình trong trao đổi axit béo, trao đổi gluxit và axit amin

– Vì thế nếu thiếu vitamin B3, coenzim A không được tạo thành, các quá trình trao đổi chất bị ngưng trệ, gây nên các biểu hiện bệnh lý ở người và động vật như viêm da, rụng tóc, lông.


VITAMIN B5 Nguồn cung cấp: Có hầu hết trong các loại thực phẩm,

đặc biệt là nấm men, gan, lòng đỏ trứng, các loại rau. Nhu cầu: Nhu cầu trung bình là 10 mg/ngày

03/09/2013

18


VITAMIN H

Cấu tạo: Là một monocacboxylic-dị vòng (gồm vòng imidazol (A) và thiophen (B) mạch nhánh là axit valeric.


VITAMIN H

Vai trò và chức năng sinh học:Vitamin H (biotin) là coenzim của nhiều enzim xúc tác cho quá trình cố định CO2 trong các phản ứng cacboxyl hóa, chuyển cacboxyl hóa, là những phản ứng rất quá trình trong sinh tổng hợp axit béo, protein, các bazơ purin và hàng loạt các hợp chất khác.

Nguồn cung cấp: Có nhiều trong gan động vật, lòng đỏ trứng, hạt đậu đỗ.

Nhu cầu: khoảng 0,01 mg/ngày.


6.2. Các chất khoáng Tạo nên các tổ chức: canxi, photpho tham gia tạo

xương, flo tham gia thành phần men răng… Cân bằng kiềm toan của tế bào và các dịch sinh học

ổn định pH của cơ thể Tạo áp suất thẩm thấu của dịch bào và dịch sinh học

giữ hình thể của tế bào, quyết định chiều và vận tốc chuyển nước và nhiều chất khác.

Tạo nên tính chất đặc trưng cho hệ keo của tế bào nhờ đó tạo môi trường cân bằng sinh lý cần thiết.

Tham gia xác định cấu trúc không gian có ảnh hưởng tới hoạt tính sinh học của nhiều chất như : protein, enzim, axit nucleic, hoocmon, …

Tham gia trong thành phần của các dịch tiêu hóa với tác dụng hoạt hóa các enzim tiêu hóa và tạo môi trường thích hợp cho sự hoạt động của chúng

03/09/2013

19


Canxi Canxi dưới dạng muối photphat

và cacbonat Thành phần quan trọng của

xương Duy trì sự kích động của hệ thần

kinh canxi trong máu thấp sẽ xuất hiện chứng co giật

Kích thích hoạt động của tim Tham gia quá trình đông máu Hoạt hóa hoặc kìm hãm đối với một số enzim. Có nhiều trong: trứng, sữa, hải sản, sữa đậu nành; rau có

lá màu xanh đậm (bông cải xanh, cải soong); hạt vừng, lạc, quả hạnh, trám, chà là, sung


PhotphoTồn tại dưới dạng muối vô cơ của axit

photphoric và thành phần của axit nucleic,nucleoprotein, photphoprotein, photphatit,este photphoric của gluxit

Đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong sự traođổi chất

Nguồn cung cấp: như Ca


Natri và kali Tồn tại dưới dạng muối tan trong nước ở mọi tế bào,

(chủ yếu là clorua, photphat, cacbonnat) NaCl xác định áp suất thẩm thấu của huyết thanh máu,

điều hòa quá trình vận chuyển và trao đổi Na+, tham gia hệ thống đệm vô cơ của cơ thể, giữ cho pH của máu và các dịch sinh học được ổn định

Na+ và K+ ảnh hưởng tới hoạt động của hệ thần kinh, trạng thái của cơ, chức năng của tim, thận, hoạt hóa hoặc kìm hãm đối với một số enzim

Nguồn cung cấp K: bột đậu nành, trái cây khô, hạt có dầu, rau tươi, cá hồi, gan, chuối, gạo toàn phần

Nguồn cung cấp Na: muối, sò, thực phẩm tươi sống, trứng, cá, thịt, sữa, phomat tươi

03/09/2013

20


MagieThành phần chủ yếu tạo nên mô

xương (photphat)Trong máu, bạch cầu và tế bào

khác, magie tồn tại chủ yếu dướidạng ion hóa, một phần kết hợpvới protein

Magie giữ vai trò quan trọng trongsự co cơ và có tác dụng hoạt hóađối với nhiều enzim

Nguồn cung cấp: hoa quả khô,ngũ cốc, bánh mì, socola…


CloTrong cấu tử của các muối clorua: natri,

canxi, magie …HCl là TP quan trọng của dịch vịCùng với Na+ và K+, Cl– đảm bảo giữ cho áp

suất thẩm thấu của dịch bào và các dịch sinhhọc

Ion clo cũng có tác dụng đảm bảo chức năngbình thường của hệ thần kinh


Lưu huỳnhLưu huỳnh có trong thành phần

hầu hết các protein do có mặt của axit amin chứa lưu huỳnh như : cystein, methioinNgoài ra, lưu huỳnh còn tham gia

còn tham gia trong thành phần của glutation, một số vitamin và hoocmon nữa

03/09/2013

21


Iot Iot là chất khoáng vi lượng quan trọng có

trong nhiều mô bào, đặt biệt chứa nhiều trong thành phần của hoocmon tuyến giáp (triodotiorin tiroxin)

Thiếu iot sẽ gây nên sự rối loạn trao đổi chất iot, phát sinh bệnh bứu cổ. Khi cơ thể bị thiếu iot một cách có hệ thống thì quá trình trao đổi chất bị vi phạm dẫn đến hạn chế khả năng sinh sản và phát triển của cơ thể.


Coban

Coban là chất khoáng vi lượng tích tụ chủ yếu trong các tuyến nội tiết

Trong cơ thể, coban có tác dụng kích thích quá trình phân giải gluxit

Coban cũng gây ảnh hưởng đến quá trình tạo máu, trao đổi protein cần thiết cho sự tổng hợp B12 nhờ hệ vi sinh vật đường ruột

Coban có tác dụng hoạt hóa một số enzim như : argininase, photpho glucomutase.


Kẽm Có trong hầu hết các mô Làm tăng hoạt tính của hoocmon tuyến yên và

tuyến sinh dục, hoạt tính các enzim amilase vàdipeptidase ảnh hưởng đến sự trao đổi gluxitvà protein

Kẽm cũng tham gia thành phần của enzim cacbonhydrase và hoocmon insulin

Thiếu kẽm cơ thể kém pt, chậm lớn, ảnh hưởng xấu tới hoạt động của tuyến sinh dục

Kẽm có nhiều trong trai, sò; khá nhiều trong thịt nạc đỏ (heo, bò), ngũ cốc thô và các loại đậu

03/09/2013

22


ManganMangan có trong thành phần của cơ thể

với lượng rất nhỏMangan tham gia thành phần và có tác

dụng hoạt hóa nhiều enzimMangan giúp cho sự tích tụ muối

photpho canxi vào mô xương.


Sắt

Sắt có mặt trong thành phần nhiều chất hữucơ có chức năng sinh học quan trọng của cơthể như : hemoglobin, mioglobin, catalaza,xitocrom…

Sắt giữ nhiều chức năng quan trọng trong cơthể như tham gia thành phần máu

Nguồn cung cấp: thịt, cá (nhất là thịt đỏ), raulá xanh như cải xoong, rau bina, cải xoăn,ngũ cốc (đặc biệt là lúa mạch, yến mạch)


03/09/2013

1

ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 1

Chương 7: Chất màu, chất mùi

7.1. Các chất tạo màu7.2. Các chất thơm


7.1. Các chất tạo màu

7.1.1. Khái niệm chung7.1.2. Các chất màu tự nhiên7.1.3. Các chất màu hình thành trong

quá trình gia công kỹ thuật


7.1.1. Khái niệm chung Ý nghĩa của các chất màu trong sản

xuất thực phẩm:– Chất lượng:

• giá trị dinh dưỡng• giá trị cảm quan

– Màu sắc còn có tác dụng sinh lý rõ rệt đồng hóa thực phẩm dễ dàng bảo vệ màu sắc tự nhiên, thêm chấtmàu mới, tạo ra những màu sắc thíchhợp với tính chất và trạng thái của sảnphẩm

03/09/2013

2


7.1.1. Khái niệm chung Các biện pháp kỹ thuật để giữ và tạo

màu sắc cho sản phẩm:– Xây dựng quy trình để bảo toàn được tối

đa các chất màu có sẵn– Tách ra, cô đặc chất màu từ nguyên liệu

thực vật giàu màu sắc nhuộm màucho nguyên liệu trên / nguyên liệu khác

– Tổng hợp nhân tạo các chất màu– Điều chỉnh các phản ứng theo chiều tạo

ra những chất màu mới.


7.1.1. Khái niệm chung

Phân loại: Dựa vào quá trìnhhình thành, chất màu được chialàm 2 loại:

– Các chất màu tự nhiên– Các chất màu tổng hợp.


7.1.2. Các chất màu tự nhiên

03/09/2013

3


Clorofil Khái niệm:– Tạo nên màu xanh của thực

vật, đóng vai trò quan trọngtrong quá trình quang hợp

– Clorofil có trong cơ quan conđặc biệt gọi là lục lạp hạt hạtdiệp lục, nằm phân tán trongnguyên sinh chất

– Clorofil tạo màu xanh và chemờ các chất màu khác

– Hàm lượng clorofil trong câyxanh chiếm khoảng 1% chấtkhô.


ClorofilCấu tạo: Clorofil có 2

dạng:– Clorofil a:

C55H72O5N4Mg– Clorofil b:

C55H70O6N4Mg có màu nhạt hơn clorofil a

Tỷ lệ clorofil a và clorofil b trong thực vật khoảng 3:1


Clorofil Tính chất:

– Dưới td của t0 và axit: hóa xanh oliu/nâuClorofil + 2HX feofitin(xanh oliu/ nâu) + MgX2

– Td với kiềm nhẹ: cho màu xanh đậmClorofil + kiềm axit clorofilinic + CH3OH + rượu phitol

– Oxy hóa (do enzim lipoxydaza) màu nâu của cáchợp chất clorin, purpurin

– Td của Fe, Sn, Al, Cu: Mg bị thay thế các màukhác nhau như:

• Fe tạo màu nâu• Sn và Al tạo màu xám• Cu tạo màu xanh sáng.

03/09/2013

4


ClorofilCác biện pháp kỹ thuật:

– Gia nhiệt nhanh trong một lượng nước sôi lớn(3 – 4 lít/kg) bay hơi axit

– Gia nhiệt rau xanh trong nước cứng cacbonat kiềm thổ sẽ trung hòa một phần axitcủa dịch bào

– Để bảo vệ màu xanh của đậu đóng hộp: dùngdinatri glutamat, clorofilin (clorofin + kiềm) đểnhuộm màu.


Carotenoit Khái niệm:– Carotenoit là nhóm chất

màu hòa tan trong chất béo tạo màu vàng, da cam và màu đỏ cho rau quả

– Nhóm này gồm từ 65 đến 70 chất màu tự nhiên, tiêu biểu là caroten, licopen, xantofil, capxantin và xitroxantin

– Carotenoit có trong đa số cây (trừ một số nấm) và hầu như có trong tất cả cơ thể động vật.


Carotenoit Tính chất:– Không tan trong nước– Rất nhạy đối với axit

và chất oxy hóa nhưng lại bền vững với kiềm

– Có nhiều nối đôi luân hợp tạo nên những nhóm mang màu

– Về mặt cấu tạo: carotenoit tự nhiên đều là dẫn xuất của licopen.

03/09/2013

5


Carotenoit Một số carotenoit tiêu biểu:– Caroten: tạo màu da cam cho cà

rốt, dễ dàng chuyển hóa thànhvitamin A

– Licopen: màu đỏ của cà chua,hàm lượng licopen trong cà chuatăng lên 10 lần khi cà chua chín

– Xantofil: màu vàng nhưng màusáng hơn caroten vì chứa ít nối đôihơn. Trong lòng đỏ trứng gà có 2xantofil là dihydroxy – – carotenvà dihydroxy – – caroten với tỷ lệ2:1

– Capxantin: màu vàng có trong ớtđỏ (7/8 chất màu của ớt), màumạnh hơn các carotenoit khác 10lần. Trong ớt đỏ có nhiềucapxantin hơn ớt xanh.


FlavonoitCác chất màu này hòa tan trong nước và

chứa trong các không bàoTrong rau, quả và hoa, số lượng và tỷ lệ

của các flavonoit khác nhau đã tạo cho chúng có nhiều màu sắc khác nhau từ đỏ đến tím

Về mặt cấu tạo, flavonoit là dẫn xuất của croman và cromon

Gồm:– Antoxian– Flavanon– Flavonol


AntoxianĐỏ, xanh, tím hoặc những gam màu trung gian

khácAntoxian hòa tan trong nướcKhi bị thủy phân, antoxian tạo ra đường và

antoxianidin không tan trong nước.Màu sắc thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các

chất màu có mặt, tạo phức với các ion kim loại để cho các màu khác nhau, thay đổi màu sắc theo pH (pH axit có màu đỏ, pH kiềm có màu xanh tím)

Biện pháp kỹ thuật: dùng các chất chống oxy hóa, enzim glucooxydaza

03/09/2013

6


FlavanonHesperidin và naringin là 2 flavanon có

trong vỏ cam quýt bên cạnh các catesin có hoạt tính vitamin PNaringin là một flavonoit không màu, có vị

đắng, ít tan trong nước, dễ dàng kết tủa dưới dạng tinh thể nhỏ do đó gây khó khăn trong sản xuất nước quả hay pure cam quýt


FlavonolFlavonol là glucozit làm cho rau quả và hoa có

màu vàng và da camCác flavonol đều hòa tan tốt trong nướcKhi flavonol bị thủy phân aglucon màu vàngFlavonol + sắt phức màu xanh nâu (gia

nhiệt rau quả trong TB bằng sắt hay sắt tráng men bị dập)

Flavonol + chì axetat phức màu vàng xámTrong môi trường kiềm, flavonol dễ bị oxy hóa

và ngưng tụ sản phẩm có màu đỏ.


7.1.3. Các chất màu hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật

Phản ứng dehydrat hóa các đường hay còn gọilà phản ứng caramen hóa

Phản ứng giữa đường với axit amin (phản ứngmelanoidin)

Phản ứng phân hủy axit ascorbic, axit limonic,axit maleic, axit tactric và các axit hữu cơ khác.

Phản ứng oxy hóa các hợp chất của sắt và tạothành phức có màu

Phản ứng tạo nên các sulfua kim loại có màu.

03/09/2013

7


Phản ứng caramenPhản ứng caramen là phản ứng dehydrat đường

tạo thành các hợp chất cao phân tử: Đường anhydrit không màu vàng nâu vàng nâu đen (vị đắng)

Đường sacaroza:– Mất đi 10% nước caramelan (C12H18O9 hay

C24H36O18) có màu vàng– Mất đi 14% nước caramelen

(C36H48O24.H2O) nâu vàng– Mất đi 25% nước caramelin nâu đen.


Phản ứng melanoidin Chất tham gia phản ứng:

Cacbonyl + amin / amoniacCO + NH2/NH3

đường + axit amin Có 3 giai đoạn:

– Gđ1: 2 phản ứng là phản ứng ngưng tụ cacbonylamin và phản ứng chuyển vị amadori sp không màu và không hấp thụ ánh sáng tím

– Gđ2: phản ứng khử nước của đường, phân hủy đường và các hợp chất amin sp không màu hoặc có màu vàng, hấp thụ mạnh ánh sáng cực tím

– Gđ3: phản ứng ngưng tụ aldol, trùng hợp hóa aldehitamin hợp chất dị vòng chứa nitơ có màu đậm (từ vàng đến nâu).


Phản ứng oxy hóa polyphenol Phản ứng oxy hóa polyphenol (melamin) là phản ứng

oxy hóa các hợp chất polyphenol xúc tác bởi enzim polyphenoloxydaza hợp chất melanin có màu nâu đen và các màu trung gian khác

Gặp trong chế biến chè (trà) hoặc khi cắt gọt rau, quả, củ

Các nhân tố ảnh hưởng:– Nồng độ cơ chất polyphenol trong sản phẩm– Hàm lượng và trạng thái của enzim

polyphenoloxydaza– Nồng độ oxy không khí– pH– Nồng độ quinon…

03/09/2013

8


Phản ứng oxy hóa polyphenol Biện pháp ngăn ngừa phản ứng:

– Tránh làm dập, gây tổn hại đến các mô để enzim không có điều kiện tiếp xúc với cơ chất tạo màu

– Vô hoạt enzim polyphenoloxydaza bằng nhiệt– Thêm phụ gia có tính khử như vitamin C để chuyển

hóa quinon thành phenol– Dùng axit citric làm giảm pH để làm chậm phản ứng

sẫm màu– Dùng SO2 hay bisulfit để ức chế phản ứng sẫm màu– Nhúng ngập rau quả sau khi cắt lát, gọt vỏ trong dd

nước muối nhạt/ đường để ngăn oxy không khí– Loại oxy không khí bằng cách hút chân không hay bổ

sung các chất chống oxy hóa như axit ascobic, enzim glucooxydaza, catalaza.


7.2. Các chất thơm7.2.1. Ý nghĩa của các chất thơm trong sản

xuất thực phẩm7.2.2. Các biện pháp kỹ thuật để tạo sản

phẩm có hương thơm7.2.3. Các chất mùi tự nhiên7.2.4. Các chất thơm hình thành nên trong

quá trình gia công kỹ thuật


7.2.1. Ý nghĩa của các chất thơm trong sản xuất thực phẩm

Cũng như màu sắc, hương thơm là một tínhchất cảm quan quá trình trong thực phẩm vìchúng có những tác dụng sinh lý rõ rệt. Chấtthơm có ảnh hưởng đến hệ tuần hoàn, đếnnhịp đập của tim, đến hô hấp, đến nhịp thở,đến sự tiêu hóa, đến thính giác, thị giác vàcả xúc giác nữa.

03/09/2013

9


7.2.2. Các biện pháp kỹ thuật để tạo sản phẩm có hương thơm

Thu hồi chất thơm đã bị tách ra khỏi sản phẩm trong quá trình gia nhiệt (đun hoặc cô đặc), tạo điều kiện giữ chúng lại, hấp thụ trở lại vào thành phẩm các chất thơm tự nhiên vốn có trong nguyên liệu ban đầu

Chưng cất và cô đặc chất thơm tự nhiên từ các nguồn giàu chất thơm, sau đó dùng các chất thơm này để cho vào các sản phẩm thực phẩm khác nhau

Tổng hợp các chất thơm nhân tạo có mùi thích ứng để cho vào các sản phẩm thực phẩm.


7.2.3. Các chất mùi tự nhiên Tinh dầu và nhựa

– Tinh dầu và nhựa là các chất mùi thường gặp trong tự nhiên. Tinh dầu và nhựa thuộc nhóm hợp chất izoprenoit, nghĩa là những hợp chất được coi như là dẫn xuất của izopren

– Về bản chất hóa học, tinh dầu và nhựa = hỗn hợp các chất khác nhau như hydrocacbon, rượu, phenol, aldehit, xeton, axit, este… đăc biệt là terpen và các dẫn xuất chứa oxy của terpen (Terpen là những hydrocacbon mạch thẳng hay vòng có công thức chung là (C10H10)n)


7.2.3. Các chất mùi tự nhiên Tính chất chung của tinh dầu

– Tinh dầu rất ít tan trong nước, tan nhiều trong những dung môi phân cực mạnh như rượu đậm đặc

– Dưới tác dụng của oxy, một phần tinh dầu mà chủ yếu là các hợp chất không no bị oxy hóa và cho mùi nhựa

– Mùi thơm của tinh dầu chủ yếu là do este, phenol, aldehit, xeton và cấc hợp chất hữu cơ khác quyết định. Tổng lượng chất này chỉ chiếm khoảng 10% lượng tinh dầu, 90% còn lại là chất đệm (chất ổn định).

03/09/2013

10


7.2.3. Các chất mùi tự nhiên Phương pháp khai thác tinh dầu:

– PP ép lấy tinh dầu: với nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu cao tách sơ bộ

– PP chưng cất với hơi nước: đơn giản, gây nhiều tổn thất chất thơm bay hơi

– PP trích ly bằng dung môi có nhiệt độ sôi thấp: Dung môi thường sử dụng là rượu

– PP hấp thụ: trộn nguyên liệu với mỡ lợn, mỡ bò, tách chất thơm ra khỏi chất béo bằng rượu.


7.2.3. Các chất thơm hình thành nên trong quá trình gia công kỹ thuật

Phản ứng Maillard: axit amin + đường aldehit(Leu aldehit có mùi thơm bánh mì, Gly

aldehit có mùi mật và mùi thơm của bia, Val, Phe aldehit có mùi hoa hồng…)

Phản ứng quinonamin: axit amin + polyphenol, xúc tác enzim polyphenoloxydaza,t0 cao aldehitaxit amin + axit ascorbic aldehit
