tổng quan về carotennoids và vitamin a

Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A 1. CAROTENOIDS Carotenoids là nhóm chất màu hòa tan trong chất béo có trong lục lạp, trong quả và rau màu có màu da cam, màu vàng và màu đỏ. Nhóm này gồm 60 đến 70 chất màu tự nhiên . Chúng rất phổ biến và được tạo ra rất nhiều trong tự nhiên. Người ta ước tính rằng hàng năm có trên 100 triệu tấn caroteoid được sản sinh ra trong tự nhiên. Phần lớn lượng này ở dạng fucoxanthin (trong tảo), và trong 3 carotenoid chính cuả lá cây là lutein, violaxanthin và neoxanthin. Còn lại tuy chiếm lượng nhỏ hơn nhưng hiện diện khắp nơi là β-carotene và zeaxanthin. Những sắc tố khác là lycopene (cà chua), capsanthin (tiêu đỏ), bixin (điều). Tất cả carotenoid tự nhiên có thể xem như dẫn xuất của lycopen. 1.1 Phân bố: Bảng 1: Sự phân bố và đặc điểm cuả carotenoid ở các sinh vật Nguồn gốc Đặc điểm Thực vật  Carotenoid thường tồn tại ở phần diệp lục của mô xanh, màu của chúng bò che lấp bởi màu của chorophyll.  Hàm lïng carotenoid hầu như giống nhau ở các loài lá cây: β-carotene (25-30% tổng lượng), lutein (khoảng 45%), violaxanthin (15%), neoxanthin (15%). Ngoài ra còn có một lượng nhỏ α-carotene, α và β-cryptoxanthin, zeaxanthin, atheraxanthin, lutein – 5, 6 – epoxdide.  Carotenoid cũng phân bố trong các mô thường (không có phản ứng quang hợp) tạo ra màu vàng, cam, đỏ cho hoa quả như cà chua, cà rốt, bí đỏ… Động vật  Carotenoid tạo màu vàng, đỏ cho lông cánh các loài chim; tạo màu lông và da vàng cho gà con, tạo màu đỏ cho lòng đỏ trứng.  Trong một số động vật biển như tôm hùm, cua… tồn tại một dạng phức hợp giữa carotenoid và protein gọi là carotenoprotein lúc còn sống có màu xanh lá, tím hoặc xanh dương; nhưng khi nấu chín protein bò biến tính màu đỏ của carotenoid mới hiện ra. Vi sinh vật  Carotenoid là chất màu nội bào của một số các loài vi sinh vật như: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo. GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -1- Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A 1.2 Cấu tạo:  Mạch có 40 C với công thức phân tử là C 40 H 56.  Đặc điểm cấu trúc nổi bật nhất , đặc trưng cho màu thấy được cuả carotenoid là chuỗi polyen tiếp hợp (chuỗi nối đôi liên hợp).  Các carotenoid được cấu tạo bằng 8 đơn vò isoprene liên tiếp nhau ở trung tâm của phân tử tạo nên cấu trúc đối xứng.  Có vài loại carotenoid mạch thẳng (lycopene,phytoen…), nhưng đa số là những hợp chất có vòng 6 cạnh (hoặc vòng 5 cạnh) ở một đầu hay ở cả hai đầu phân tử. Những carotenoid khác nhau tận cùng bằng những nhóm chứa khác nhau nhưng đều có cấu trúc phân tử trung tâm giống nhau. Hiện nay có khoảng 60 nhóm chức tận cùng được biết đến, tạo nên khảng 600 loại carotenoid. Hầu hết các loại carotenoid biết trước nay đều có bộ khung C40, nhưng mới đây người ta khám phá ra còn có loại chứa nhiều hơn 40C. Chúng được gọi là carotenoid thay thế.  Các carotenoid hầu hết đều bắt nguồn từ mạch C như sau:  Để thuận tiện ,công thức cấu tạo được đề nghò viết gọn như sau: 1.3 Cách đọc tên: Các chất trong họ carotenoid đều được đọc dựa trên tên cơ bản là carotene và được đánh số như hình (II). Những hợp chất riêng thì khác nhau ở hai nhóm C9 tận cùng:  một hay hai đầu có thể là mach hơ û(acyclic) với 2 nối đôi ở vò trí số 1,2 hay 5,6  một hay hai đầu là mạch vòng (cyclic) GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -2- Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A (II) • Đối với Carotenes (hydrocarbon carotenoids): dựa vào tiếp đầu ngữ của mỗi nhóm C9 Danh pháp quốc tế: Tiếp đầu ngữ nhóm I ,tiếp đầu ngữ nhóm II - carotene Chú ý: Tiếp đầu ngữ xếp theo thự tự bảng chữ cái Hy Lạp như sau:β (beta), γ (gamma),ε (epsilon), κ (kappa), ф (phi) , χ (chi) , ψ (psi). α ,δ không được dùng để đọc tên tiếp đầu ngữ.Ta chỉ có α-carotene và δ-carotene được dùng cho tên gọi thông thường. Bảng 2: Cách gọi tên các tiếp đầu ngữ Loại nhóm C9 Tiếp đầu ngữ Công thức nhóm C9 Hình Acyclic ψ C 9 H 15 III Cyclohexene β, ε C 9 H 15 IV, V Methylenecyclohexan e γ C 9 H 15 VI Cyclopentane Κ C 9 H 17 VII Aryl Ф , χ C 9 H 11 VIII, I (II) GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -3- Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A Ví dụ: CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 ε, χ - carotene CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 ε, ε- carotene GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -4- Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A • Đối với các dãân xuất oxy của carotene: theo thứ tự ưu tiên giảm dần acid carboxylic, ester của carotenoid acid, aldehyde, ketone,alcohol, ester của carotenoid alcohol các nhóm này sẽ là nhóm gốc và được xem là hậu tố, các nhóm còn lại sẽ là tiền tố. 3-Hydroxy-β,ε-caroten-3'-one 3-Hydroxy-3'-oxo-β,ε -caroten-16-oic acid 1.4 Phân loại Carotenoids có thể chia làm hai nhóm chính: - Carotenes : gồm các hydrocarbon carotenoid - Xanhthophylls: gồm các dẫn xuất có chứa oxi như keto, epoxy, methoxy, acid của carotenoid. 1.4.1 Carotenes: 1.4.1.1 Carotenes mạch hở (acyclic carotenes): • Licopene: C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 C H 3 Lycopene (ψ,ψ-carotene) GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -5- Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A Lycopene có trong quả cà chua và một số quả khác. Màu đỏ của cà chua chín chủ yếu do có mặt licopen mặc dù trong cà chua còn có mặt một loạt các carotenoid khác nữa như: - α-caroten: 0,42mg/quả. - β-caroten:1mg/quả. - γ-caroten: 0,29mg/quả. - Licopene: 5,66mg/quả. - Trong quá trình chín, hàm lượng licopene trong cà chua tăng lên 10 lần. Tuy nhiên chất màu này không có hoạt tính vitamin. •Phytoene: C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 C H 3 Phytoene(7,8,11,12,7’,8’,11’,12’-hexahydro-ψ,ψ-carotene) •Phytofluene: C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 C H 3 Phytofluene (7,8,11,12,7',8'-hexahydro-ψ,ψ-carotene) 1.4.1.2 Carotene một vòng (monocyclic carotenes): •γ -caroten: GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -6- Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 C H 3 γ- carotene(ψ, β-carotene) • β- Zeacaroten: C H 3 CH 3 C H 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 C H 3 C H 3 1.4.1.3 Carotene hai vòng (Bicyclic carotene): •α-carotene CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 α-carotene (β,ε-carotene) •β- carotene CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 β- carotene (β, β-carotene) GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -7- Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A 1.4.2 Hợp chất xanthophylls 1.4.2.1 Hợp chất hydroxy: •Xanthopyll CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 O OH CH 3 CH 3 CH 3 OH O CH 3 Xantophyll có công thức phân tử C 40 H 56 O 2 và có được bằng cách gắn thêm hai nhóm hydroxyl vào phân tử alpha-caroten, do đó nó có tên:3, 3’- dihidroxy - alpha-caroten. Xantophyll là chất màu vàng nhưng có màu sáng hơn carotene vì nó chứa nhiều nối đôi hơn. Xantophyll có trong lòng đỏ trứng gà, rau xanh, cà chua. •Zeaxanthin: CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 OH OH Zeaxanthin( β,β - carotene -3,3 ’ -diol) Zeaxanthin có nhiều trong bắp. •Lutein: CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 OH OH Lutein(β,ε -carotene -3,3 ’ -diol) Lutein có nhiều trong lòng đỏ trứng, rau bina, tỏi tây…Khi chế biến , để hấp thụ tốt loại carotenoid này ta nên nấu chín. Bởi vì khi nấu thành tế bào sẽ vỡ ra và giải phóng lutein. GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -8- Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A 1.4.2.2 Hợp chất keto: •Capsanthin: O CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 OH CH 3 CH 3 OH CH 3 capsanthin( 3, 3’ –dihydroxy – β,κ –carotene-6’-one) Capsanthin có công thức phân tử: C 40 H 58 O 3 , nó là một loại dẫn xuất của carotene. Capsanthin có trong ớt đỏ: chiếm 7/8 tất cả các chất màu của ớt. Capsanthin có cường độ màu mạnh hơn caroten trung bình gấp 10 lần, và trong ớt đỏ, có các carotenoid nhiều hơn trong ớt xanh 35 lần thì gấp 34 lần. •Astarxanthin: CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 O O OH OH 3, 3’- dihidroxy - 4,4 - diceto - β-carotene. Trong trứng của loài giáp xác có chất màu xanh ve gọi là ovoverdin có thể coi như là muối dạng endiol của astarxanthin và nhóm amin của protein. Trong mai và giáp của cua, tôm thì astarxanthin cũng tham gia vào thành phần của lipoprotein gọi là xyanyn. Trong quá trình gia nhiệt do protein bò biến tính và astarxanthin bò tách ra dưới dạng chất màu đỏ. •Canthaxanthin: GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -9- Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 O O canthaxanthin(4,4 - diceto - β-carotene) Canthaxanthin có nhiều trong nấm, động vật thân mềm ở biển. 1.4.2.3 Hợp chatá epoxide: •Violaxanthin: C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 CH 3 C H 3 O OH O H O Violaxanthin(5,6:5’6’-diepoxy-5,6,5’6-tetrahydro-β,β-carotene-3,3’-diol) Violaxathin có mặt trong nước ép cam và cũng có trong lá xanh. •Mutatoxanthin: C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 C H 3 CH 3 CH 3 C H 3 OH O H O Mutatoxanthin(5,8-epoxy-5,8-dihydro- β,β -carotene-3,3’-diol) Mutatoxanthin cũng có nhiều trong cam. •Lucoxanthin: GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -10- [...]... thiết cho hoạt động sống c a cơ thể gọi là yếu tố A, sau này gọi là vitamin nhóm A GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -17- CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A H a học Thực phẩm  Năm 1913 Maccollins và Davis chiết xuất được vitamin A từ bơ và lòng đỏ trứng gà  1928-1931 Karrer dùng phương pháp sắc ký để phân chia và phát hiện ra cấu trúc c a vitamin A và carotene  Quá trình tổng hợp vitamin A được thực hiện năm 1947... tan người ta chia vitamin hành hai nhóm  Vitamin hoà tan trong nước : vitamin loại này thường là thành phần các coenzym c a các enzym xúc tác cho các quá trình khác nhau c a cơ thể và tham gia chủ yếu và các quá trình liên quan với sự giải phóng năng lượng Ví dụ: vitamin B1,B2,B3,C,H,P…  Vitamin hoà tan trong chất béo : tham gia quá trình tạo hình, ngh a là tạo nên các chất cấu thành các cơ quan và. .. tới gan, một số tới mô mỡ và các mô khác Trong gan, vitamin A được lưu trữ dưới các hạt lipid nhỏ, dạng retinyl palmitate trong các tế bào hình sao c a gan Vitamin A trong gan chiếm 90% lượng vitamin A toàn cơ thể và phản ánh vitamin A khẩu phần trong thời gian dài trước đó Nồng độ vitamin A trong gan dao động từ 100 – 1000 IU/g gan Lượng dự trữ ở người khoẻ mạnh vào khoảng 500.000 IU trong gan, đủ... tối a khả năng c a nó, bao gồm hệ thống đề kháng và sữ a ch a cơ thể, tức là góp phần vào ngăn ng a bệnh và chậm quá trình lão hoá Nhu cầu vitamin A đối với từng lưá tuôỉ và giới tính cũng không giống nhau Để xác đònh được lượng vitamin A phù hợp vơí mình, tốt nhất ta nên xem trong bảng lời khuyên nhu cầu vitamin A mỗi ngày RDAs ( Recommend Diatery Allowances) Bảng naỳ cho ta biết lượng vitamin A trung... Phụ nữ mang thai nếu dùng vitamin A liều cao thì đ a bé sinh ra có thể bò dò dạng mặt, sọ, tim và cơ quan sinh dục Với β- carotene hoàn toàn không độc, nếu dùng quá nhiều thì nó sẽ dự trữ lại dưới da và gây ra vàng da Nó có thể được chuyển dạng tuỳ theo nhu cầu vitamin A, và có nhiều đặc tính bảo vệ mà vitamin A không có Do đó tốt nhất ta nên bổ sung thêm β- carotene hơn là vitamin A Để ngăn ng a ngộ... những thực phẩm bổ sung βcarotene như magarine Tường An, dầu Tường An • Nguy cơ nếu dùng quá liều:  Phần lớn vitamin A được hấp thụ hàng ngày và được dự trữ ở gan Khả năng dự trữ c a cơ quan này rất cao , người ta có thể lấy ra lượng vitamin A 3200 μg trong 1 g gan Như vậy có ngh a là 1g gan có cao hơn 3 lần nhu cầu hàng ngày c a người lớn Khi nồng độ vitamin A trong gan quá cao thì có thể gây độc ... opsin, và một phần phi protein là dạng aldehyd c a vitamin A Cơ chế: Dưới tác dụng c a ánh sáng, rhodopsin bò phân giải thành opsin và aldehyd c a vitamin A (retinal) dạng trans Ngược lại, trong tối lại xảy ra sự tổng hợp rhodopsin để làm tăng độ nhạy cảm c a mắt đối với ánh sáng Để tổng hợp được rhodopsin, retinal phải ở dạng cis Sơ đồ mô tả sự tham gia c a vitamin A trong quá trình cảm quang: opsin... dẫn đến thiếu vitamin A + Hấp thụ ở ruột kém + Có bệnh gan không biến đổi tiền vitamin A thành vitamin A được + Do thiếu mật, thiếu mỡ trong ruột nên không hoà tan được vitamin A để có thể dễ hấp thu Nguy cơ thiếu vitamin A thường xảy ra đối vơí trẻ em, vì vậy người ta khuyên nên đ a trẻ nhỏ đến trạm y tế để uống bổ sung vitamin A  Để có thể hấp thụ tốt vitamin A, ta có một số cách sau đây: + Chế... RE = 3.333 IU vitamin A1 RE: Retinol Equivalents IU: International Unit • Nguy cơ thiếu vitamin A:  Những tác hại c a việc thiếu vitamin A đã được trình bày ở phần trên Những nguyên nhân dẫn đến việc thiếu vitamin A có thể là: GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -25- CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A H a học Thực phẩm + Cách bảo quản và chế biến thực phẩm không đúng cách, làm hao hụt lượng vitamin A có trong đó +... sóng λ max = 436nm, hoặc 500 -585nm, có thể phân biệt được 3 màu: đỏ, lam, xanh da trời 3.6.2 Vitamin A còn tham gia vào các quá trình trao đổi protein, lipid, glucid và muối khoáng Khi thiếu vitamin A sẽ có những hậu quả sau:  Giảm tích luỹ protein ở gan và ngừng tổng hợp albumin ở huyệt thanh  Quá trình hydroxyl hoá các acidamin như phenylalanin và thyrosin cũng bò ngưng trệ  Giảm coenzyme A làm . thành vitamin A dạng aldehyd (retinal). GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -19- H a học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A  Trong gan động vật vitamin A tồn tại dưới dạng ester với acid acetic, acid. là vitamin c a loài khác. Thí dụ: acid ascobic là vitamin c a người nhưng không phải là vitamin c a chuột cống. GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -16- H a học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A +. c a cơ thể gọi là yếu tố A, sau này gọi là vitamin nhóm A. GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt -17- H a học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A  Năm 1913 Maccollins và Davis chiết xuất được vitamin