TÌM HIỂU VỀ VAI TRÒ, QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI CÁC AXITAMIN TRONG CƠ THỂ NGƯỜI VÀ NGUYÊN LIỆU THỰC PHẨM - TIỂU LUẬN HÓA SINH THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI TIỂU LUẬNTÌM HIỂU VỀ VAI TRÒ, QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI CÁC AXITAMIN TRONG CƠ THỂ NGƯỜI VÀ NGUYÊN LIỆU THỰC PHẨM GVHD: Th.s Nguyễn Thị Mai Hương Lớp : ĐHTP6ALT NHÓM SINH VIÊN SỐ: 19

Đ TÀI TI U LU N Ề TÀI TIỂU LUẬN ỂU LUẬN ẬN

TÌM HI U V VAI TRÒ, QUÁ TRÌNH ỂU VỀ VAI TRÒ, QUÁ TRÌNH Ề VAI TRÒ, QUÁ TRÌNH

T NG H P VÀ PHÂN GI I CÁC ỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI CÁC ỢP VÀ PHÂN GIẢI CÁC ẢI CÁC

AXITAMIN TRONG C TH NG Ơ THỂ NGƯỜI VÀ ỂU VỀ VAI TRÒ, QUÁ TRÌNH ƯỜI VÀ I VÀ

NGUYÊN LI U TH C PH M ỆU THỰC PHẨM ỰC PHẨM ẨM

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Mai Hương Lớp : ĐHTP6ALT

NHÓM SINH VIÊN SỐ: 19

Tổng quan về Acid amin

• Cơ bản có 20 loại acid amin cấu trúc nên các phân tử protein

• Acid amin đầu tiên được tìm thấy là

asparagine ở cây măng tây năm 1806

• Acid amin cuối cùng trong 20 loại trên

được tìm thấy là threonine năm 1983

• Các acid amin được gọi tên theo nguồn gốc phát hiện ra chúng

8 loại acid amin cần thiết cho cơ

thể người lớn

•

8 loại acid amin cần thiết cho cơ

thể người lớn

8 loại acid amin cần thiết cho cơ

thể người lớn

Tính chất của các acid amin

• Đều chứa carbon alpha bất đối xứng với các nhóm chức khác nhau; -COOH, -R, -NH2, -H Do đó nó đều có đồng phân quang học

• Trong cơ thể sống thường gặp dạng đồng phân L và

cơ thể cũng chĩ hấp thụ được dạng đồng phân này

Tính chất của các acid amin

• Acid amin thường ở dạng ion lưỡng tính do

cùng mang cả hai nhóm điện tích dương và âm

• Tùy thuộc pH của môi trường mà sự tích điện khác nhau.

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

• Liên kết peptid

- Là phản ứng khử nước tạo liên kết giữa hai acid amin

kế cận nhau.

- Sản phẩm là mạch polypeptid với đầu bên trái là

nhóm amin, đầu tiên phải là nhóm cacboxyl

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

• Cầu nối disulphur

• - Tạo nên những cấu trúc không gian rất đạc trưng

• Hình thành do những acid amin có chứa nhóm -SH

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

Các phản ứng hóa học

• Phản ứng tạo muối

- Phản ứng tạo muối với bazo

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

Các phản ứng hóa học

• Phản ứng tạo muối

- Phản ứng tạo muối với acid

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

Các phản ứng hóa học

• Phản ứng với kim loại nặng

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

Các phản ứng hóa học

• Phản ứng tạo amind

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

Các phản ứng hóa học

• Phản ứng với HNO2

- Phản ứng dùng định lượng N căn cứ vào khí N2 thoát ra

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

Các phản ứng hóa học

• Tác dụng với chất chỉ thị màu

- Tác dụng với ninhydrin: acid amin phản ứng với

ninhydrin cho phức hợp màu tím, xanh, đỏ, vàng tùy theo từng loại

- Tác dụng với izatin: cơ chế tương tự ninhydrin

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

Các phản ứng hóa học

• Phản ứng tạo màu với ninhydrin

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

Các phản ứng hóa học

• Các tạo màu có độ nhạy cao, tìm acid amin dạng vết

Các phản ứng đặc trưng của acid amin

Các phản ứng hóa học

• Phản ứng với HCHO: phương pháp chuẩn độ formol của sorensen

Phân giải hỗn hợp acid amin

• Để định tính hoặc định lượng acid amin cần phân giải hỗn hợp với những kỹ thuật sau

- Sắc ký giấy, sắc ký lỏng

- Điện di trên giấy, trên bản mỏng, trên gel

- Sắc ký trao đổi ion

- Sắc ký lỏng cao áp

- Máy phân tích acid amin tự động

CHƯƠNG 2: VAI TRÒ, QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI CÁC AXIT AMIN TRONG CƠ THỂ NGƯỜI

2.1 Vai trò của axit amin trong cơ thể người

- Axit amin (amino acid) là thành phần chính tạo nên giá trị dinh dưỡng riêng biệt của các phân tử protein ( protid).

- Các acid amin được hình thành từ protid là một trong những nhóm dưỡng chất thường hiện diện bằng

những chuỗi dài phân tử Sau quá trình phân giải các đại phân tử protid này sẽ biến thành những axit amin

và hấp thụ vào cơ thể qua đường tiêu hóa dưới tác

dụng của dung dịch tiêu hóa

2.1.1 Tác dụng của axit amin

trong cơ thể người

Tuy có rất nhiều loại axit amin khác nhau nhưng chỉ

có 18 loại acid amin là cần thiết mà cơ thể không tự tổng hợp được mà hoàn toàn phải dựa vào nguồn thực phẩm từ bên ngoài cung cấp:

18 loại axit amin cần thiết

1 Aspartic acid 10 Leucine

 Trên thực tế chỉ có 8 loại axit amin là tối

cần thiết cho người lớn : Valine, Leucine,

Isoleucine, Methionine, Treonin,

Phenylalanine, Tryptophan, Lysine Và đối với

trẻ em có thêm 2 axit amin cần thiết: Arginine, Histidine Các axit amin này liên kết chặt chẽ với nhau, kích thích cơ thể phát triển mạnh

mẽ Nếu thiếu 1 trong 8 loại axit amin quan

trọng này có thể dẫn đến một số bệnh nguy

hiểm đáng tiếc xảy ra.

1 Histidine

- Histidine có tác dụng giúp cho cơ thể phát triển và liên kết mô cơ bắp với nhau Nó còn có tác dụng hình thành màng chắn myelin, một chất bảo vệ quanh dây thần - kinh và giúp tạo ra dịch vị kích thích tiêu hóa.

- Histidine có nhiều trong các dạng thực phẩm như : gạo, bột mì, sữa, thịt, cá

2 Phenylalanine

Phenylalanine là một axit amin có chức năng bồi bổ não, tăng

cường trí nhớ, tác động trực tiếp đến mọi hoạt động của não bộ

Ngoài ra, nó có thể làm tăng lựong chất dẫn truyền xung động thần kinh, và tăng tỷ lệ hấp thụ tia UV từ ánh sáng mặt trời, giúp tạo ra vitamin D nuôi dưỡng làn da Thế nhưng, nếu dùng phenylalanine quá nhiều có thể dẫn đến độc hại nên cần phải hạn chế

- Phenylalanine có trong sữa, hạnh nhân, bơ, lạc, các hạt vừng

3 Lysine

- Loại axit amin này có khả năng hấp thụ canxi giúp cho xương chắc khỏe, chống lão hóa cột sống, duy trì trạng thái cân bằng nitơ có

trong cơ thể, do đó tránh được hiện tượng giãn cơ và mệt mỏi Ngoài

ra, lysine còn có tác dụng giúp cơ thể tạo ra chất kháng thể và điều tiết hormone truyền tải thông tin

- Lysine có trong các loại thực phẩm : Phô mai, khoai tây, sữa, trứng, thịt đỏ, các sản phẩm lên men.

4 Leucine

- Leucine có tác dụng quan trọng trong quá trình điều

chỉnh hàm lượng đường trong máu nên rất tốt đối với bệnh nhân mắc chứng “ hyperglycemica”, và những người mong muốn đốt cháy chất béo nhanh chóng Ngoài ra loại axit amin này còn có chức năng duy trì lượng hormone tăng trưởng để thúc đẩy quá trình phát triển mô cơ

- Nguồn thực phẩm chứa luecine: Đậu tương, lòng đỏ

trứng, hạnh nhân, cá, lạc, tôm

5 Methionine

- Loại axit amin này đặc biệt cần thiết cho nam giới nếu muốn phát triển cơ bắp cuồn cuộn vì nó nhanh chóng phân hủy và đốt cháy chất béo, đồng thời tăng thêm lượng testosteron sinh dục nam Ngoài ra, methionine còn hỗ trợ chống chữa kiệt sức, viêm khớp và bệnh gan…

- Nguồn thực phẩm chứa methionine: Thịt, cá, đậu, đỗ tưoi,

trứng, hành, sữa chua, các loại hạt.

6 Isoleucine

- Loại axit amin này đóng vai trò sống còn trong quá trình phục

hồi sức khỏe sau quãng thời gian luyện tập thể dục thể thao

Đồng thời nó giúp tiêu diệt lượng đường trong máu, hỗ trợ quá trình hình thành hemoglobin và đông máu.

- Isoleucine có chứa trong các loại thực phẩm: Thịt gà, hạnh nhân, hạt điều, trứng, gan, thịt bò.

7 Theronine

- Chức năng chính của threonine là hỗ trợ hình thành collagen

và elastin là hai chất liên kết tế bào trong cơ thể Ngoài ra, nó rất tốt cho hoạt động gan, tăng cường hệ miễn dịch và thúc đẩy

cơ thể hấp thụ mạnh các dưỡng chất.

- Loại axit amin này chủ yếu tồn tại trong thịt Chúng ta có thể

bổ sung theronine từ các loại thực phẩm như phomat làm từ sữa đã gặn kem, gạo tấm, đậu tươi, lạc, hạt điều.Thế nhưng

hàm lượng theronine trong các nguồn thực phẩm trên rất thấp, nên buộc phải dùng sinh tố bổ sung Nguồn thực phẩm chứa nhiều Threonine nhất: Thịt, cá, trứng

8 Valine

- Valine có tác dụng chữa lành tế bào cơ và hình thành tế bào mới, đồng thời giúp cân bằng nitơ cần thiết Ngoài ra, nó còn phân hủy đường glucozo có trong cơ thể.

- Nguồn thực phẩm chứa valine: Sữa, thịt, ngũ cốc, nấm, đậu tương và lạc

9 Trytophan

- Là một trong 9 axit amin thiết yếu trong cơ thể người Nó là một tiền chất của serotonin và melatonin rất cần thiết cho sự tăng trưởng tối ưu cho trẻ nhũ nhi, cùng sự cân bằng nitrogen

ở người lớn Trytophan còn có tác dụng giúp ức chế tiết dịch

vị, kích thích cơ trơn và dẫn truyền thần kinh trung ương.

- Hàm lượng trytophan có nhiều trong sữa mẹ.

10 Arginine

Arginine là chất kích thích sản xuất hormone tăng trưởng và tham gia quá trình chuyển hóa của cơ thể, làm giảm huyết áp, đẩy nhanh quá trình hồi phục các tổn thương các tổn thương phần mềm, điều hòa lưu thông tuần hoàn và cải thiện rối loạn tình dục.Đồng thời nó tham gia vào chu trình tạo ure ở gan nên

có tác dụng điều hòa nồng độ ammoniac ở máu bị tăng trong một số bệnh gan, thúc đẩy quá trình tổng hợp protid ở cơ thể, trị các rối loạn chức năng gan.

2.1.2 Quá trình sinh tổng hợp axit amin trong

cơ thể người

2.1.2.1 Sự tổng hợp Axit amin

- Hợp chất quan trọng là NH3 ( sản phẩm phân giải nguyên liệu

để tổng hợp) NH3 do phân giải, do tổng hợp từ NH2 bằng

Nitrogen của vi sinh vật cộng sinh.

- Muốn tổng hợp axit amin thì cần tổng hợp bộ khung carbon và chuyển hóa nitơ thành axit amin Trong đó, bộ khung carbon của axit amin chủ yếu bắt nguồn từ các sản phẩm trung gian của các quá trình trao đổi chất như quá trình đường phân, chu trình Canvil, Crebs….

- Trong cơ thể người axit amin được tồng hợp bằng sự chuyển amin hóa

Cetoaxit 1 + aa 2  Cetoaxit 2 + aa 1

2.1.2.2 Tổng quan quá trình sinh

tổng hợp axit amin

Trong đó, Cacbon tiền chất của xương lấy từ ba nguồn: glycolysis ( màu hồng), chu trình acid citric (màu xanh), và con đường pentose phosphat

(màutím).

2.2 SỰ PHÂN GIẢI AXIT AMIN

Vai trò của axit amin trong cơ thể là ở chỗ: nó là nguyên liệu trong quá trình tổng hợp protein và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác khau, ngoài ra nó còn được dùng làm nguồn năng lượng Cơ thể

động vật bậc cao phân giải tích cực các axit amin ngoại sinh (được cung cấp bởi protein của thức ăn) và cả axit amin nội sinh, do quá trình tân tạo protein của cơ thể

Ở thực vật bậc cao, sự trao đổi axit amin phức tạp hơn vì ngoài hai mươi axit amin có trong thành phần của protein còn gặp nhiều acid amin khác Phần lớn thực vật ở trong trạng thái sinh trưởng không ngừng, sự trao đổi axit amin xảy ra theo chiều hướng tổng hợp là chủ yếu mà không theo hướng phân giải Nhiều vi sinh vật cũng có khả năng sử dụng axit amin làm nguồn cacbon và năng lượng

Các axit amin bị phân giải qua các phản ứng loại nhóm amin, loại nhóm cacboxil và chuyển hóa mạch bên, cuối cùng đều dẫn đến một

số sản phẩm đi vào chu trình Krebs (hình 1)

Sự phân giải acid amin bao gồm sự loại nhóm amin, loại

nhóm cacboxil và sự chuyển hóa theo gốc Sau đây ta sẽ xem xét từng quá trình trên.

Sự loại nhóm amin

- Có hai kiểu phản ứng chính để loại nhóm amin:

+ Phản ứng chuyển amin: trong đó nhóm α-amin của acid amin được chuyển cho nguyên tử cacbon của một trong ba cetoacid

là piruvat, α-cetoglutarat và oxalo acetat Kết quả là acid amin

sẽ trở thành cetoacid tương ứng, còn các cetoacid trên sẽ biến thành các acid amin tương đương (alanin, glutamat, aspactat) Phản ứng tổng quát của quá trính chuyển amin như sau:

+ Các enzim xúc tác cho kiểu phản ứng này thuộc nhóm

aminotranspheraz có coenzim là piridoxalphotphat Cơ chế phản ứng như sau:

• Trừ hai axit amin là treonin và lizin, tất cả các axit amin còn lại đều có thể tham gia chuyển amin.

• Nhìn chung, ở đa số cơ thể sống nhóm amin của axit amin được chuyển chủ yếu để tạo thành glutamat Ở một số cơ thể khác (động vật) thì nhóm amin được chuyển để tạo thành aspactat hay alanin

• Người ta đã nghiên cứu kĩ hai transaminaz có nhiều trong các mô động vật, xúc tác cho hai phản ứng tạo thành aspactat và alanin như sau:

• L-Glutamat + Oxaloaxetat  α-Xetoglutarat + L-Aspactat

• L-Glutamat + Piruvat  α-Xetoglutarat + L-Alanin

• Sự chuyển amin có ý nghĩa rất quan trọng về cả hai mặt: phân giải các

amin thành các xetoaxit tương ứng và chuyển nhóm amin cho các xetoaxit trong chu trình Krebs tổng hợp nên các axit amin sơ cấp như glutamat,

aspactat và alanin

• Phản ứng loại amin oxi hóa: như trên đã biết, nhóm amin của glutamat là của các axit amin khác nhường cho trong phản ứng chuyển amin Trong trường hợp này nó lại bị loại nhờ phản ứng oxi hóa dưới tác dụng xúc tác của glutamat dehidrogenaz

• Glutamat + NAD+ (NADP+) + H2O  α-xetoglutarat + NADH (NADPH) + NH4+

• Cơ chế của phản ứng như sau:

• Kết quả là nhóm amin của glutamat được giải phóng dưới dạng NH4+ Trong phản ứng này NADH+ có vai trò là chất nhận điện tử, khi đó sẽ tạo thành (NADPH + H+).

• Như vậy, glutamat dehidrogenaz đóng vai trò trung tâm trong quá trình khử amin của axit amin ở nhiều cơ thể

• Quá trình loại amin oxi hóa của axit amin có thể tóm tắt ở sơ đồ sau:

• Ngoài cách loại amin chủ yếu nói trên còn một vài cách khác xảy ra riêng đối với một số axit amin, đó là:

• Sự khử amin của aspactat tạo thành fumarat:

• Ở thực vật và một số vi sinh vật, phản ứng nghịch giống như sụ cố định NH3 trong hợp chấ hữu cơ, được xúc tác bởi aspactaz hoặc aspactat

amoniliaz Trong mô động vật không chứa asspactat-liaz nên không xảy ra quá trình này

• Sự loại amin của L-xerin dưới tác động của xerin hidrataz và của L-xistein bởi xistein desunfidraz Cả hai trường hợp đều tạo thành piruvat:

• Sự loại nhóm cacboxil của axit amin:

• Sự loại cacboxil của axit amin rất phổ biến trong tự nhiên Enzim

decacboxilaz có nhóm hoạt động là piridoxalphotphat xúc tác sự khử nhóm cacboxil thành dạng CO2 Phản ứng tổng quát của quá trình này như sau:

• Trong đa số trường hợp, sản phẩm của phản ứng loại nhóm cacboxil là hợp chất amin Nhiều amin có vai trò sinh lý quan trọng Sau đây là một vài ví

dụ về vai trò của một số amin:

• γ-Aminobutirat có vai trò sinh lý quan trọng trong não

• Histamin được tạo thành từ histidin Histamin làm giảm huyết áp và kích thích hoạt động của các tuyến dạ dày Nó được tạo thành khi cơ thể bị chấn thương hay viêm nhiễm

• Triptamin và xerotonin được tạo thành khi loại cacboxit của triptophan

• Xerotonin có vai trò điều khiển thần kinh thể dịch, ở người nó gây co mạch mạnh Ở động vật có vú, nó lam rối loạn hoạt động của hệ thần kinh trung ương

• Một số poliamin

• Sự loại cacboxil của lizin, acginin và ornitin sẽ tạo thành cadaverin,

agmatin và putretsin Putretsin là nguyên liệu để tổng hợp specmidin và specmin:

• Các sản phẩm của sự phân giải axit amin

• Như trên đã trình bày, quá trình phân giải axit amin tạo ra các xetoaxit

và axit cacboxilic Bộ khung cacbon của axit amin tham gia vào chu

trình Krebs sẽ bị oxi hóa dần từng bước để tạo thành CO2 và H2O

nhóm amin của axit amin được giải phóng thành NH3 Như vậy, H2O, CO2 và NH3 đều là những sản phẩm cuối của sự phân giải axit amin Nước sẽ đi vào quá trình trao đổi chung, khí cacbonic được thải ra ngoài

cơ thể, còn ammoniac thì tùy theo từng loài sinh vật sống ở dưới nước (đỉa, cua, tôm, cá, v.v), ammoniac mới được bài tiết trực tiếp ra môi

trường xung quanh hoặc ở dạng muối amon Ở tuyệt đại đa số các dạng thực vật và động vật, ammoniac có tác dụng độc đối với hoạt động sống của cơ thể ngay ở những nồng độ thấp và sẽ được chuyển thành những hợp chất chứa nitơ không độc đối với cơ thể như glutamine, asparagin

Ở nhiều động vật, đặc biệt là ở động vật có xương sống bao gồm cả loài

có vú, ammoniac được loại khỏi cơ thể ở dạng ure

CHƯƠNG 3: VAI TRÒ VÀ QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP, PHÂN GIẢI CÁC AXIT AMIN

TRONG NGUYÊN LIỆU THỰC PHẨM.

3.1 Vai trò của các axit amin trong nguyên liệu

thực phẩm

Axit amin là thành phần cấu tạo nên phân tử protein trong thực vật

và động vật, mà protein lại đóng vai trò quan trọng trong việc hành thành cấu trúc và các tính chất đặc trưng cho nguyên liệu thực phấm như tạo màng, tạo sợi, hình dáng… Nên chúng đóng vai trò thiết yếu không thể thiếu trong thực phẩm.