hóa sinh thực phẩm

Định nghĩa và công thức tổng quát - Acid amin là hợp chất tạp chức mà công thức cấu tạo chứa hai loại nhóm chứcchính là chức acid -COOH và chức amin –NH2 =NH,N N - Các acid amin có trong

BAI GIẢNG HÓA SINH THỰC PHẨM

Biên soạn: Nguyễn Công Minh

Nguyễn Văn Ân

MỤC LỤC

Số trang

Chương 1 PROTEIN 1

I Acid amin (aminoacid) 1

II Protein 8

Chương 2 GLUCID (HYDRATECARBON) 13

I Phân loại 13

II Monosaccharide (monose) 13

II Oligosaccharide 19

Chương 3 LIPID 25

I Khái niệm chung 25

II Lipid đơn giản 25

III Lipid phức tạp 31

Chương 4 VITAMIN 33

I Khái niệm chung 33

II Một số vitamin tiêu biểu thuộc nhóm tan trong nước 33

III Các vitamin tan trong dầu tiêu biểu 40

Chương 5 ENZYME 45

I Hiểu biết chung 45

II Cấu tạo hoá học của enzyme 46

III Tính đặc hiệu của enzyme 48

IV Cơ chế tác dụng của enzyme 50

V Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của enzyme 51

VI Tính ưu việt của enzyme so với các chất xúc tác vô cơ khác 57

VI Phân loại enzyme 57

Chương 6 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG 58

I Khái niệm chung về trao đổi chất 58

II Khái niệm chung về trao đổi năng lượng 59

Chương 7 CHUYỂN HOÁ GLUCID 61

I Thuỷ phân glucid Error! Bookmark not defined.

II Sự oxy hoá monose Error! Bookmark not defined.

Chương 8 CHUYỂN HOÁ LIPID 80

I Thuỷ phân lipid 80

II Phân giải glycerol 80

III Phân giải acid béo 81

IV Tổng hợp acid béo 84

V Tổng hợp chất béo 86

Chương 9 CHUYỂN HOÁ PROTEIN 87

I Thuỷ phân protein 87

II Các con đường chung chuyển hoá tiếp tục các amino acid 87

III Các con đường thải độc của cơ thể (chu trình ure) 89

IV Mối quan hệ cơ bản giữa các chu trình chuyển hoá 91

Chương 10 HORMONE 93

I Khái niệm chung 93

II Các hormone có bản chất protein 93

III Các hormone có bản chất steroid 97

IV “Hormone của tổ chức” 99

Chương 1.

PROTEIN

I Acid amin (aminoacid)

1 Định nghĩa và công thức tổng quát

- Acid amin là hợp chất tạp chức mà công thức cấu tạo chứa hai loại nhóm chứcchính là chức acid (-COOH) và chức amin –NH2 (=NH,N N)

- Các acid amin có trong thành phần cấu tạo của protein, -NH2 gắn vào vị trí Cα nêngọi là α -aminoacid

- Công thức tổng quát

NH2C O OH



R: mạch bên R-CH: gốc hydrocarbon

2 Phân loại acid amin

- Tham gia vào thành phần cấu tạo của protein có 20 acid amin và hai amit Cónhiều cách phân loại khác nhau, dưới đây là một cách phân loại

a Nhóm 1 Những acid amin mạch hở chứa 1 chức acid và 1 chức amin (5 acid amin):

-H3 + CH

CH3

COON

-H3 + CH

CH C

COON

-H3 + CH

CH2

CH C

COON

-H3 + CH

C H

CH2

CH3

CH3

b Nhóm 2 Những acid amin mạch hở chứa thêm nhóm chức – OH (2 acid amin):

Serine (Ser, S) Threonine (Thr, T)

COON

-H3 + CH

CH2OH

COON

-H 3

+

CH C

CH3OH H

c Nhóm 3 Những acid amine mạch hở chứa thêm lưu huỳnh (3 acid amin):

COON

-H3 + CH

CH2S H

COON

-H3 + CH

CH2

CH2S

CH3Cysteine (Cys, C) Methionine (Met, M)

COON

-H3 + CH

CH2S

COON

-H 3 +

CH

CH2S

Cystine

d Nhóm 4 Các acid amine mạch hở chứa hai chức acid, 1 chức amin (2 acid amin):

COO -

N

H 3

+ CH

CH 2 COO -

COO -

N

H 3

+ CH

CH 2

CH 2 COO -

Aspartate (Asp, D) Glutamate (Glu, E)

e Nhóm 5 Các acid amin base (chứa nhiều chức amin, một chức acid) (3 acid amin):

COON

-H 3

+ CH

CH 2

NH

N+CH

COON

-H 3

+ CH

COO -

N

H 3

+ CH

CH 2

CH 2

CH 2 N C

NH 2

NH 2 + H

Lysine (Lys, K) Arginine (Arg, R) Histidine (His, H)

f Nhóm 6 Các acid amine mạch vòng (5 acid amin):

-H 3 +

CH

CH 2

OH

COON

-H3 + CH C

H2

N H

COON

-H 2 +

CH

CH2

CH2C

H2

COON

CH 2

CH C

H2

OH

g Hai amit

Asparagine (Asn, N) Glutamine (Gln, Q)

COO -

N

H 3

+ CH

CH 2 C

NH 2 O

COO -

N

H 3

+ CH

CH 2

CH 2 C

NH 2 O

tham gia vào thành phần cấu tạo của protein Một số acid amin khác không thuộc 20 loạiacid amin trên mà là dẫn xuất của chúng, được tạo thành khi tổng hợp protien mới và đảmnhiệm một chức năng sinh lý quan trong nào đó

- Những acid amin mà là dẫn xuất của chúng thường là các acid amin bị hydroxylhóa (gắn nhóm –OH), carboxyl hóa hoặc phosphoryl hóa

3 Các acid amin thay thế và không thay thế

- Acid amin không thay thế: Những acid amin mà cơ thể không t ổng hợp được vàphải đưa từ ngoài vào qua con đường thức ăn, nước uống hoặc dịch: có khoảng 8 -10 loạiamino acid không thay thế bao gồm: Met, Val, Leu, Ile, Thr, Phe Trp, Lys, Arg và His,

ngoài ra người ta còn xem Cys cũng là một amino acid không thay thế Những acid amin

amin còn lại là những acid amin amin thay thế, cơ thể có thể tổng hợp được

- Thực phẩm protein chứa nhiều acid amin không thay thế là thực phẩm đó có giá trị

dinh dưỡng cao Tỷ lệ giữa acid amin không thay thế/acid amin thay thế cũng là một chỉ

tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của thực phẩm

4 Đồng phân lập thể

- Nếu viết cấu tạo của một acid amin theo chiều thẳng đứng thì chức acid quay lên

trên, lúc đó C mang hai nhóm chức khác nhau gọi là C bất đối (C*), hoán vị các nhóm

dạng D – acid amin, ngược lại ta có đồng phân dạng L – acid amin.

-H3 + C

CH3H

COO

-NH3+C

CH3H

D_Alanine L_Alanine

thể không có enzyme tương ứng để chuyển hóa chúng

- Ngoài đồng phân dạng D và dạng L, acid amin còn có hai dạng đồng phân khác

sinh ra do acid amin làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang trái hoặc sang phải

Nếu quay sang phải: Đồng phân hữu tuyền (+), nếu quay sang trái: Đồng phân tả tuyền

(-) Tuy nhiên, hai dạng đồng phân trên có giá trị như nhau trong cơ thể sống

5 Tính lưỡng tính của acid amin

- Theo thuyết Bronsted

Chất acid là chất nhường proton H+Chất base là chất nhận proton H+

- Trong phân tử acid amin có nhóm carboxyl (- COOH) nên có khả năng nhườngproton (H+) thể hiện tính acid, mặt khác có nhóm amin - NH2 nên có khả năng nhậnproton nên thể hiện tính base Vì vậy amino acid có tính chất lưỡng tính

NH 2 C O

NH 2 C O

NH 3 + C O

O

Như vậy, trong thực tế acid amin tồn tại ở dạng ion lưỡng cực và chuyển hóa thuận

nghịch với muối nội phân tử Độ lớn về điện tích (-) hay (+) quyết định acid amin là mộtion (-) hay ion (+)

- Trong môi trường thừa H+, acid amin là một ion (+) (cation) và di chuyển về catotcủa điện trường

NH3+C O

NH3+C O OH + H+

- Trong môi trường thừa OH-, acid amin là một ion (-) và di chuyển về phía anot của

điện trường

NH3+C O

NH3OH C O

O+ H O-

Khi môi trường có giá trị pH làm cho acid amin trung hòa về điện, điện tích ( -) và

(+) bằng nhau về độ lớn, lúc đó acid amin không di chuyển trong điện trường, pH đó

được gọi là pH đẳng điện (điểm đẳ ng điện) ký hiệu là pHi (pI) Lợi dụng khả năng mangđiện khác nhau của 20 loại acid amin ta có thể tách các acid amin ra khỏi hổn hợp(phương pháp điện di, được thực hiện trên máy điện di)

6 Một số tích chất hóa học chung của acid amin

- Có 20 loại acid amin trong thành phần của protein và nhiều acid amin tồn tại tự do

nhưng không tham gia vào thành phần của protein Các acid amin và dẫn xuất của chú ng

phụ: - OH, - SH, -S-S-, vòng, dị vòng, mạch thẳng, mạch nhánh… nên số tính chất hóahọc của chúng là rất lớn, ở đây chỉ xét các tính chất hóa học chung của acid amin

a Phản ứng Val – slyke

NH2

C O OH

OH C O OH + N2 + H2O

Dựa vào lượng N2thoát ra ta có thể tính được hàm lượng acid amin

CH2OH C

O H

H 2

N COOH

CH2OH

N COONa

đó dùng NaOH có nồng độ đương lượng chính xác trung hòa vừa đủ với lượng acid Khi

biết V chính xác ta tính ra hàm lượng acid amin Dùng phản ứng này để định lượng acid

amin (phương pháp chuẩn độ formon)

R CH

NH 2 COOH OH

OH O

O

H OH O

O H

O

O N O

O

+ NH 3

Acid amin phản ứng với ninhydrin giải phóng CO2, NH3, aldehyl Nếu dựa vàonhững sản phẩm này thì định lượng được acid amin tổng số Tuy nhiên, cho tiếp tục phản

rất nhiều nhờ vào cường độ màu của muối NH4+ và biết được lượng acid amin bằng

phương pháp so màu Phản ứng trên giúp ta biết được:

o Mẫu thí nghiệm có những acid amin gì? (phương pháp sắc ký)

o Hàm lượng của mỗi acid amin, xác định được loại acid amin nào (phương

R 1

O OH

R 2

H

R 1

+ H2O

- Phản ứng xảy ra khi cơ thể tổng hợp protein, sản phẩm sinh ra gọi là peptid

Nếu có 2 acid amin gọi là dipeptidNếu có 3 acid amin gọi là tripeptidNếu có 4 acid amin gọi là tetrapeptidNếu có nhiều acid amin gọi là polypeptid (> 10 acid amin)

- Nhiều chuỗi polypeptid kết hợp với nhau được phân tử protein đảm nhiệm mộtchức năng nào đó trong cơ thể

- Liên kết peptid không bền trong môi trường acid, kiềm Trong cơ thể, liên kếtpeptid dễ bị thủy phân bởi enzyme protease giải phóng các đoạn peptid ngắn hơn hoặc cácacid amin.

- Tên của một chuỗi peptid là tên của những acid amin tham gia tạo thành nó Acid

amin có chức –COOH tham gia thì đổi đuôi in thành đuôi il, acid amin có nhóm –NH2

tham gia thì giữ nguyên tên nó

N

O OH C

H3

O OH H

CH3

+ H2O

g Các phản ứng tạo màu riêng của acid amin

Phản ứng với ninhydrin là phản ứng tạo màu chung của các acid amin Tuy nhiên,một số acid amin có phản ứng tạo màu riêng của mình

Bảng tóm tắc các phản ứng màu của protein và acid amin

Phản ứng Hoá chất chính đối tượng phát hiện sản phẩm màu

Xantoprotein Acid nitric sau cho thêm

kiềm

Triptophane, tyrosine,pheninlalanine

Vàng, chuyển thành

da camPauli Acid diazobenzensunfonic Histidine

Tyrosine

mận chín

da camMillo HgNO3 và nitrit trong

HNO3đặc

Folia kiềm, chì acetate Cystein, cystin, Methionine tủa nâu đen

Sakaguchi Natri hipobromic, α

-naphtol

II Protein

1 Cấu trúc không gian

- Protein trong cơ thể tồn tại dưới hai dạng chính là dạng sợi (tóc, cơ ) và dạng hình

cầu (enzyme ) thường chức năng càng ít quan trọng thì cấu trúc càng đơn giản và ngượclại từ đơn giản đến phức tạp p rotein có 4 bậc cấu trúc chính

a Cấu trúc bậc I

- Protein bậc I là chuỗi polypeptid, trong phân tử có lặp đi lặp lại nhóm peptid.Nhóm peptid có tính phẳng và cứng

Tính phẳng:

+ Các nguyên tử C, N, O, H cùng nằm trên một mặt phẳng và O ở vị trí trans so với H

+ Độ dài của liên kết – C – N – trong liên kết peptid là 1,32 Ao, trong liên kết đơn(liên kết δ) là 1,49 Ao, trong liên kết đôi (liên kết Л ) là 1,27 Ao Như vậy liên kếtpeptid mang tính chất của một liên kết đôi hơn là một liên kết đơn

+ Trong thực tế liên kết này khi phản ứng thường hỗ biến sang dang enol, mang tínhchât của liên kết đôi

- Xoắn được giữ vững nhờ các liên kết hydro (liên kết được tạo thành gi ữa H linh

động cua nhóm –OH với O có độ âm điện lớn)

- Trong thực tế, liên kết này được hình thành giữa H của nhóm peptid này với O của

nhóm peptid đứng thứ 3 phía sau nó (cách 2 nhóm peptid) Liên kết hydro yếu nhưng do

quá nhiều nên cũng đảm bảo độ bền cho xoắn

CH C O

R 3

H H

H H

- Xoắn α thường là xoắn phải, chiều cao của một acid amin trong xoắn α theo trụcxoắn là 1,5 Ao, mỗi vòng xoắn có trung bình 3,6 acid amin, chiều cao của một vòng xoắn

là 5,4 Ao, đoạn xoắn ngắn hơn 40 Ao

 Nếp gấp β

liên kết hydro giữa nhóm peptid của chuỗi này với nhóm peptid của chuỗi khác, hai chuỗinày nằm kề nhau và có thể c hạy cùng hướng hay ngược hướng

- Chiều cao của một acid amin trong nếp gấp β là 3,5 Ao Ngoài nếp gấp β, người tacòn bắt gặp kiểu “quay β”, tức là đoạn mạch bị đão hướng đột ngột, quay β cũng được giữvững nhờ liên kết hydro được hình thành giữa nhóm peptid này với nhóm peptid thứ haiphía sau nó

 Xoắn colagen

- Protein colagen có vai trò rất quan trọng trong cơ thể nhất là về mặt cơ học (damặt, ruột, phế quản…)

- Cấu trúc của phân tử protein colagen rất chắc chắn, colagen được hình thành từ các

đơn vị “tropocolagen” Mỗi đơn vị tropocolagen gồm 3 mạch polypeptid (mỗi mạch trước

đó đã xoắn) , 3 mạch xoắn lại với nhau tạo thành dây cáp siêu xoắn

- Thành phần hóa học của colagen rất đặc biệt bao gồm

Glycin 35 %Prolin 12 %HydroprolineHydrolyzine

- Xoắn colagen cũng được giữ vững nhờ các liên kết hydro Ngoài oxy và hidrotrong liên kết peptid tham gia tạo thành liên kết hydro thì oxy và h ydro của các nhóm –

OH cũng tham gia tạo thành liên kết này, nhờ đó xoắn rất vững chắc Chiều cao của mỗi

acid amin trong xoắn là 3,3 Ao Khi quan sát protein colagen thấy các vằn ngang màu đen

đó là do các tropocolagen xếp lệch nhau ¼ phân tử

- Ngoài xoắn α, nếp gấp β, xoắn colagen trong cấu trúc bậc II còn bắt gặp những

đoạn không xoắn hoặc xoắn vô định hình

c Cấu trúc bậc III.

- Sau khi đạt được cấu trúc bậc I, II, chuỗi polypeptid trước đó đã xoắn tiếp tục cuộn

lại tạo thành dạng hình cầu, các nhóm ưa nước ( - OH, - SH, - COOH, - NH2…) quay ra

ngoài bề mặt của hình cầu, các nhóm kỵ nước nằm bên trong hình cầu nhờ đó mà proteinhình cầu tan được trong nước, thể hiện được các chức năng sinh lý của mình đặc biệt làchức năng xúc tác Cấu trúc bậc III được giữ vững nhờ các liên kết hydro, cầu dis ulfua,liên kết van der wall

- Nếu vì một lý do nào đó mà làm cho các liên kết trên bị đứt hoặc bị duỗi ra thì cấutrúc bậc III không còn, hình cầu bị bung ra kéo theo là chức năng sinh học bị giảm hoặcmất

d Cấu trúc bậc IV.

- Bản chất của cấu trúc bậc IV chính là cấu trúc bậc III

- Protein có cấu trúc bậc 4 bao gồm những “phần dưới đơn vị” mỗi phần dưới đơn vị

2 Phản ứng đặc trưng của phân tử protein

- Protein bao gồm các acid amin liên kết với nhau bằng liên kết peptid, dù là cấutrúc bậc cao hay bậc thấp thì chúng vẫn còn các nhóm chức tự do ( - COOH, - SH, -

OH…) cho nên protein có đầy đủ tính chất do các gốc trên gây ra Ngoài ra protein có

một phản ứng rất quan trọng được tạo ra bởi các liên kết peptid đó là phản ứng biure

- Chỉ những đoạn peptid có 3 acid amin trở lên mới thực hiện phản ứng này Phản

vào cường độ màu của phức này đa định lượng được protein

N

H

CH C O

R 1

N CH

H

C N O

R 2 H

CH

R 3

C O OH H

O H OH

O H

H

O H

N CH

C

R 1

C C O

R 3

R 2

OH

O H OH

O

Cu

+

+ 2 H 2 O Cu(OH) 2

+

3 Tính chất tạo dung dịch keo và kết tủa protein

- Protein có hai dạng hình sợi và hình cầu, dạng sợi là dạng khó tan trong nước.dạng cầu do các nhóm ưa nước nằm trê n bề mặt hình cầu tạo liên kết với phân tử nướccho nên luôn tồn tại một lớp nước do các nhóm phân cực liên kết hydro với nước, lớp

nước trên phân tử protein dày khoảng 3 A o được gọi là lớp áo nước hay lớp vỏ hydrate

- Các hạt keo có kích thước lớn không đi qua màng bán thấm do đó được ứng dụng

để tinh sạch protein bằng phương pháp thẩm tích

- Nếu loại bỏ lớp áo nước, các phân tử protein sẽ tụ lại gây hiện tượng kết tủaprotein, làm mất đi tính chất ban đầu của nó

Chương 2

GLUCID (HYDRATECARBON)

I Phân loại

Bao gồm hai loại: monosaccharide và olygosaccharide

II Monosaccharide (monose)

1 Định nghĩa, công thức tổng quát

- Monosaccharide hay monose là aldehyde hay ketone của một polyol

C (CHOH)n

CH2OH

O H

CH2OH C (CHOH)n

CH 2 OH O

- Monose có giá trị dinh dưỡng rất cao, vị ngọt và độ ngọt khác nhau, rất dễ tan

trong nước do có nhiều nhóm - OH liên kết hydro với nước, không tan trong các dung

môi không phân cực như este, xăng, dầu…

2 Cấu tạo thẳng và hình chiếu của monose

- Theo Ficher: Biểu diễn cấu tạo của monose trên một đường thẳng thì chứcaldehyde hay ketone hướng lên trên, lúc đó trừ carbone hai đầu mạch, những carbon cònlại nếu mang hai nhóm khác nhau được gọi là carbon bất đối (C*) hai nhóm đó là – H và

– OH Các nhóm này nằm bên phải hay bên trái thì ta được các đồng phân do hình chiếu

của các nhóm này gây ra Nếu trong đường đ ơn có n C* thì ta sẽ có 2n đồng phân hình

chiếu

C C C

O H

C C

CH2OH

O

OH H

OH OH

H H

H

CH2OH C C C C

CH 2 OH

O

O

OH OH

H H

H

- Nhóm – OH ở C* có số thứ tự lớn nhất nếu nằm bên phải ta có đồng phân dạng

D, nằm bên trái ta có đồng phân dạng L

C C C

O H

C C

CH2OH

O H

OH H

OH OH

H H

H

CH 2 OH C C C C

CH2OH

O H

O

OH OH

H H

H

C C C

O H

C C

CH2OH

O H

OH H

OH H

H O H

H

L - Glucose

CH2OH C C C C

CH2OH

O H

O

OH H

H O H

H

L - Fructose

chỉ hấp thu và chuyển hóa dạng D – monose

D - Glucose L - Glucose

C

CH 2 OH

O H

C

CH 2 OH

O H

3 Cấu tạo vòng và phối cảnh của monose

Haworth quy định:

- Vòng là sự khép lại của chức aldehyde hay ketone với C* có số thứ tự lớn nhất

- Nếu nhóm – OH nằm bên phải ở cấu trúc dạng hở sẽ nằm phía dưới vòng, bêntrái thì nằm trên vòng Cạnh gần mắt người quan sát được t ô đậm.

- Khi khép có hai dạng vòng: vòng 6 cạnh (pyranose) và vòng 5 cạnh (Furanose)

- Chức aldehyde và ketone khi ở dạng thẳng thì không mang C* nhưng khichuyển sang dạng vòng thì xuất hiện C*, vì vậy cấu tạo vòng lại xuất hiện thêm hai đồngphân Tại C* nói trên, nếu nhóm – OH nằm phía dưới vòng thì ta có dạng đồng phân α,phía trên vòng ta có dạng đồng phân β Cả hai dạng đồng phân α -D-monose và β-D-

monose cơ thể đều sử dụng được

CH 2 OH

O H

CH2OH

OH O

H H

OH H

OH OH

H

 _D_Glucose

 _D_Glucose D_Glucose

O

OH H H H

O OH

O OH

O H

O H H HOH 2 C

H

OH H

O H

O H H

CH 2 OH

H

- Nhóm – OH ở C1 của vòng 6 cạnh và nhóm – OH ở C2 của vòng 5 cạnh khácvới những nhóm – OH khác vì gần oxy (có độ âm điện lớn) và là nơi mở và khép vòng,những nhóm – OH này gọi là OH hemiacetal, OH bán acetal, OH glucosid

vòng có thể chuyển hóa qua lại với nhau, đặc biệt khi phản ứng thì thường mở vòng, vị trí

D_Glucose

CH 2 OH

CH 2 OH D_Sorbitol

+ H 2 Ni, t

o

CH 2 OH C

CH 2 OH O

D_Fructose

D_Sorbitol + H 2

Ni, to

b Phản ứng monose bị oxy hóa bởi các tác nhân oxy hóa

- Nếu tác nhân oxy hóa nhẹ thì chức aldehyde bị oxy hóa tạo thành acid còn chứcketone không bị oxy hóa

CH 2 OH

O H

D_Glucose

COOH

CH 2 OH + [O]

Acid Gluconic

- Nếu tác nhân oxy hóa mạnh hơn thì nhóm OH ở C bậc 1 bị oxy hóa thành acid

2 chức có tên chung là acid xacaric

CH 2 OH

O H

D_Glucose

COOH

COOH + [O]

O OH

H H

O OH

H COOH

c Phản ứng tạo liên kết glucosid

- Liên kết glucosid là liên kết được tạo thành giữa nhóm – OH glucosid vớinhóm – OH của một chất khác (chất đó không bắt buộc phải có bản chất là glucid) Liênkết này dễ bị thủy phân dưới tác nhân acid, tương đối bền trong môi trường kiềm và đặcbiệt dễ bị thủy phân với enzyme tương ứng

O

OH H H

O H OH

O H OH

H OH

H

CH OH

- Liên kết glucosid là liên kết chính của các đường đơn trong phân tử

olygosaccharide Trong cơ thể sống liên kết này được tổng hợp từ các oligosaccharidenhư glycogen ở gan, tinh bột ở thực vật… Liên kết này cũng bị thủy phân trong quá trình

chuyển hóa glucid trong cơ thể

- Khi tạo thành liên kết glucosid, - OH glucosid tham gia liên kết nên vòngkhông mở được, tính khử có hay không phụ thuộc vào nhóm OH glucosid còn lại

d Phản ứng tạo este phosphate

- Là phản ứng giữa đường với H3PO4 và xảy ra trong cơ thể tạo hợp chất estephosphate Những este phosphate này là rất quan trọng trong quá trình chuyển hóa đường

Glucose _1 _ phosphate

O

OH H H H

O OH

O OH

O H

chính tạo năng lượng cho cơ thể khi đi vào các chu trình Ở thực vật có nhiều trong trái

P

- Glucose có tính khử, dễ bị lên men, sản phẩm lên men là thành phần chính củamột số thực phẩm như bia, yaour

- Hầu hết các hợp chất glucid đều có mặt glucose với một tỷ lệ rất lớn, nếu thủy

phân hoàn toàn thu được sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao điều này lý giải vì sao

oligosaccharide là thực phẩm của người và động vật

D_ Galactose  _D_Galactose

O OH H H O H H OH

II Oligosaccharide

1 Disaccharide

- Gồm hai đường đơn liên kết với nhau bừng liên kết glucosid, dễ bị thủy phân

để tạo ra các đường đơn nên giá trị din h dưỡng rất cao

a Saccharose (C 12 H 22 O 11 )

- Gồm α-D-Glucose và β-D-fructose liên kết với nhau bằng liên kết 1 -2-glucosid

O

O

H H H

O OH

O H

b Maltose: (C 12 H 22 O 11 )

– 4 – glucosid

O H H H

O OH

H H H O H

H OH

β-D-fructose theo trình tự các liên kết 1 – 6- glucosid và 1 – 2- glucosid

O H H H

O H OH

H OH

H

O O

CH 2 OH H

O H

O H H

CH 2 OH

H

CH 2

O H H O H

H OH

O H H H

O OH

H

O O

CH2OH H O

O H

CH2OH

H

CH2

O H H O

H OH

H O

CH2O

H H O

H OH

H 2

O

4 Polysaccharide

a Tinh bột (C5H10O5)n(n: số mắt xích, số gốc glucose, hệ số trùng ngưng)

- Tinh bột có dạng hạt được cấu tạo từ hai hợp phần là hợp phần amylose và hợpphần amylopectin Cả hai hợp phần này đều đươc tạo thành từ các α – D – Glucose

- Hợp phần amylose: Có dạng thẳng, không phân nhánh, xoắn mỗi vòng xoắn có

6 gốc glucose, có khả năng giữ iot bên trong vòng xoắn nên khi tinh bột gặp iot thì chodung dịch màu xanh tím Nếu vì một lý do nào đó vòng xoắn mở ra thì khi gặp iot chỉ cho

màu nâu đỏ Nếu chuỗi bị cắt thành những đoạn < 6 gốc glucose thì sẽ không cho màu

xanh tím khi kết hợp với iot

- Hợp phần amylose phân bố bên trong hạt tinh bột và có độ nhớt thấp

O H H H

Cấu trúc của amylose

- Hợp phần Amylopectin: mạch có phân nhánh, không xoắn, không tan trong

nước Amylopectin được tạo thành từ các đơn vị α -D-glucose nối với nhau bằng liên kết(α 1→ 4) và tại điểm phân nhánh là ( α 1→ 6) Từ 24 đến 30 gốc glucose lại có một điểm

phân nhánh

- Hợp phần này thường có một nhánh trung tâm rồi rẽ ra các nhánh nhụ

O H H H OH

H

CH2OH

O H H H

Hợp phần Amylopectin

- Tinh bột là chất dự trữ ở thực vật, có nhiều trong hạt, củ, quả, thân, lá, rễ…lànguồn dinh dưỡng cho người và động vật tinh bột có giá trị dinh dưỡng cao do khi bịthủy phân đến cùng tạo ra glucose Sản phẩm của quá trình thủy phân phụ thuộc vào cáchthủy phân

Dextrin (x<<n) Enzyme

b Glycogen: (C6H10O5)n

- Là polysaccharide dự trữ của các tế bào động vật (gan) Lượng giảm rất nhanhkhi bị đói và có lại rất nhanh khi cơ thể thừa dinh dưỡng

- Giống như amylopectin, gly cogen là một polymer được tạo thành do các đơn vị

α – D – glucose nối với nhau bằng liên kết ( α 1→ 4) và liên kết (α 1→ 6) tại điểm phân

nhánh Tuy vậy, số lượng nhánh trong phân tử glycogen lớn hơn nhiều so với số lượngnhánh trong phân tử amylopectin, cứ 8 đến 10 gốc glucose lại có một điểm phân nhánh

- Cả tinh bột và glycogen đều có nhóm – OH glucosid nhưng không có tính khử

vì mạch quá dài, tính án ngữ không gian lớn nên không thể hiện tính khử

c Cellulose: (C6H10O5)n

- Là chất có cấu trúc dạng sợi và không tan trong nước, được tìm thấy trongthành tế bào thực vật

- Cellulose là polysaccharide không phân nhánh được cấu tạo từ β – D –glucose.

Các đơn vị glucose trong cellulose nối với nhau bằng liên kết (1→ 4) glycoside

- Cellulose là thức ăn của nhiều loài động vật (động vật nhai lại), là nguồnnguyên liệu chính cho ngành công nghiệp hóa học

- Trong tụ nhiên, còn gặp nhiều loại polysaccharide khác nhau ở dạng khôngthuần, không chỉ có các đường đơn liên kết với nhau mà còn có các nhóm phi glucid kháckết hợp vào, những hợp chất này rất có giá trị đặc biệt là về mặt dinh dưỡng như chitin,chitosan, hemincellucose, agar – agar, Alginate…

Chương 3.

LIPID

I Khái niệm chung

- Lipid được phân thành hai loại là lipid đơn giản và lipid phức tạp.

- Trong cơ thể sống lipid đóng nhiều vai trò quan trọng như chống đỡ cơ học,

bảo vệ nội quan, ổn nhiệt, dung môi hòa tan cho một số vitamin trong cơ thể, ngoài ralipid tham gia vào cấu tạo của màng tế bào và nhiều hợp chất hữu cơ khác…

- Lipid là nguồn năng lượng dự trữ lớn của cơ thể vì khi chuyển hoá hoàn toàn

1g lipid cho 9,3 kcal trong khi đó nếu chuyển hoá hoàn toàn 1g glucose hay 1g protein chỉ

cho 4,5 kcal Một người có trọng lượng 70 kg dự trữ khoảng 100000 kcal trong chất béo,

25000 kcal trong protein, 600 kcal trong glycogen và 40 kcal trong glucose, chất béo dựtrữ khoảng 11 kg trọng lượng cơ thể, nếu chuyển hết lượng năng lượng dự trữ trong lipidsang dự trữ dưới dạng glycogen thì trọng lượng cơ thể tăng lên khoảng 55 kg

II Lipid đơn giản

Lipid đơn giản bao gồm 3 loại: Glyceride, sáp, sterite

1 Glyceride (chất béo)

a Định nghĩa, công thức tổng quát

- Glyceride là este của glycerol với các acid béo

C

H 2

CH C

- R1, R2, R3là các gốc hydrocarbon của các acid béo

- Các acid béo trong chất béo hầu hết là dạng thẳng, chúng có thể là acid béo nohoặc acid béo không no

Acid panmitic: C15H31COOH

Acid stearic: C17H35COOHAcid arachidic: C19H39COOH

- Các acid béo không no, số carbon được đánh bắt đầu từ nhóm carboxyl, vị trínối đôi được đánh dấu theo số thứ tự của C mang nó và được ký hiệu Δ Ví dụ

C17H33COOH (Δ9) có nghĩa là nối đôi nằm giữa C9và C10

(CH2)7 C CH

CH (CH2)7

O OH C

H3





10

- Những acid béo không no thường gặp là:

Acid oleic: C17H33COOH (Δ9)Acid linoleic C17H31COOH (Δ9, Δ12)Acid linolenic C17H29COOH (Δ9, Δ12, Δ15)Acid Arachidonic C19H31COOH (Δ5, Δ8, Δ11, Δ14)

- Một cách đánh khác về vị trí nối đôi là tính từ đầu mạch của acid (tức là tính từcarbon cuối cùng tính từ carbon nhóm chức) quy ước carbon đó là Cω Ví dụ ω – 3: nối

đôi nằm ở vị trí số 3 tính từ carbon cuối cùng (Cω), tức là nối đôi nằm giữa C3 và C4 tính

từ Cω

CH 2 C

CH 2 (CH 2 )n

CH

O OH CH

CH 2 C

ngoài vào theo con đường thực phẩm, 2 acid béo này là hai acid béo cưỡng bức, acid

béo thiết yếu hay là acid béo không thay thế.

- Các acid béo không no có tồn tại liên kết đôi, tại vị trí nối đôi có hai dạng đồng

phân là cis và trans Trong cơ thể, dạng cis là dạng tồn tại chính khi tham gia vào cấu tạo

của các tổ chức

H H

Cis

R2H

Trans

b Trạng thái và một số tính chất của glyceride.

- Nếu acid béo trong chất béo là no, chất béo tồn tại ở trạng thái rắn (mỡ) thườnggặp ở mỡ động vật (Heo, Bò…) Nếu acid béo trong chất béo là không no, chất béo tồn tại

ở dạng lỏng (dầu thực vật)

- Các acid béo tham gia vào chất béo thường là khác nhau, nếu gi ống nhau thì

đọc tên rất đơn giản

C17H35COO)3C3H5: stearin (tristearic)

- Vì mạch quá dài nên nhiệt độ sôi của acid béo rất cao, có tỷ trọng nhỏ hơn H2O,rất ít tan trong nước nóng, không tan trong nước lạnh, tan nhiều trong các dung môi hữu

cơ không phân cực như xăng, dầu hoả…

- Chất béo dễ bị nhũ tương hoá tức là giọt chất béo dễ bị phân tán thành nhiềugiọt nhỏ nhờ tác nhân gây nhũ tương những tác nhân này thường là acid (acid mật) Cácchất này hoạt động và có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của giọt ch ất béo, chất béo

bị phân tán thành vô số hạt nhỏ nhờ đó quá trình tiêu hoá dễ dàng hơn

- Chất béo không no còn tham gia vào một phản ứng rất quan trọng là phản ứng

oxy hoá chất béo (phản ứng ÔI HOÁ) Chất béo bị oxy hoá sẽ sinh ra nhiều sản phẩm

trước hết có mùi khó chịu, gây cảm quan không tốt cho thực phẩm, sau là tạo ra một số

chất độc như aldehyde, cetone, rượu, hydroxyperoxyt… và đặc biệt là peroxyt (chất nàyrất độc) Tác nhân gây ôi hoá là oxy không khí, ánh sáng, nhiệt độ, enzyme lipooxydase

có trong vi sinh vật nhiễm vào chất béo Có hai hình thức ôi hoá: Ôi hoá học và ôi sinhhoá học

- Ôi hoá học là do oxy không khí tấn công trực tiếp vào nối đôi trong acid béo,sản phẩm sinh ra là những sản phẩm như đã nói

- Ôi sinh hoá học là do enzyme lipooxydase của vi sinh vật gây ra, cả hai dạng ôi

hoá đều tạo ra các sản phẩm độc, cơ chế rất phức tạp, có nhiều ý kiến khác nhau nhưng có

một điểm thống nhất là sản phẩm độc sinh ra do các GỐC TỰ DO tạo nên Có hai sản

phẩm chính là peroxyt và hydroperoxyt tạo thành từ hai phản ứng:

R 1 CH CH R 2 + O 2 R 1 CH

O

CH R 2 O

tránh ánh sáng và không đựng chất béo trong các bình bằng kim loại Ngày ngay, kết hợp

với các hình thức trên người ta sử dụng các chất chống oxy hoá , những chất này có mangcác liên kết N – H, C – O, C – H mà năng lượng liên kết nhỏ hơn nhiều năng lượng trongliên kết C – H của acid béo, khi bị oxy hoá nó sẽ bị đứt trước tạo ra các gốc tự do rất kémhoạt động, như vậy chuỗi bị ngắt, bảo vệ chất béo không bị oxy hoá

c Các chỉ số của glyceride

của chất béo

- Chỉ số acid (X a ): Là số mg KOH dùng để trung hoà hết acid béo tự do có trong

1g chất béo Chất béo trong quá trình chế biến và bảo quản ít nhiều cũng bị thuỷ phânthành acid béo tự do, thời gian bảo quản càng dài thì Xa càng tăng, chất béo có độ tươi

giảm Chất béo trong thực phẩm thì Xa< 3,5

- Chỉ số este (X e ): Là số mg KOH dùng để trung hoà acid béo tr ong các liên kết

glyceride của 1g chất béo Thời gian bảo quản càng dài thì Xacàng tăng và Xecàng giảm

- Chỉ số xà phòng hoá (X x ): Là số mg KOH dùng để trung hoà acid béo tự do và

acid béo có trong liên kết glyceride của 1g chất béo

e a

- Xx cho ta biết phân tử khối trung bình của các acid béo, không nói lên đượcchất lượng của acid béo nhưng có cơ sở để thực hiện phản ứng xà phòng hoá

- Chỉ số iot: Là số gam I2 cộng vào các liên kết không no của 100 gam chất béo

- Chỉ số này cho biết độ no, đói của chất béo Chỉ số này càng cao, chất béo càngkhông no, càng dễ bị oxy bóa (ôi hóa) sinh ra các sản phẩm độc do đó phải tìm cách hạnchế chúng bị oxy hóa

- Chỉ số peroxyt: Là số gam I2 giải phóng ra bởi peroxyt có trong 100 gam chấtbéo

- Dùng thiosunfatnatri với thể tích và nồng độ đương lượng chính xác để chuẩn

độ lượng I2sinh ra từ đó tính được chỉ số peroxyt

2 Sáp

- Là lipid đơn giản, thành phần gồm alcol bậc 1, mạch thẳng este hóa với các

acid béo

- Sáp có trong tự nhiên dưới dạng ph ủ trên lá, quả… giúp cho nước không thấm

từ ngoài vào và chống mất nước, nếu lớp sáp bị xâm hại lá và quả rất nhanh hỏng Ở độngvật sáp có trong tổ ong, sáp lông cưu

- So với chất béo, sáp bền hơn với nhiệt, các chất chống oxy hóa nên dễ bảoquản Sáp có công thức cấu tạo chung n hư sau:

R O

3 Sterite

- Là este của sterol và các acid béo, sterol là rượu vòng và trong cơ thể có haihoại sterol là: cholesterol và esgosterol

CH 3 C

H 3

CH 3

O H

- Sterol phổ biến ở động vật, thực vật nấm men và một số loài tảo Cholesterol

được tổng hợp ở gan và có nhiều trong các mô thần kinh, máu, tinh trùng… ở thực vật có

nhiều trong phấn hoa, trong hạt và đặc biệt có nhiều trong chất béo lỏng

- Sterol có vai trò sinh học quan trọng, chuyển thành các chất điều hòa sinh

trưởng Cholesterol được sinh ra do nhu cầu của cơ thể và tuyệt đối không được đưa nó từ

ngoài vào vì cholesterol là tác nhân gây ra một số triệu chứng không tốt cho thành mạch,

gây xơ vữa động mạch

- Sterid cũng như sterol đều là những chất rắn, không hòa tan trong nước, chỉ tantrong một số dung môi hữu cơ như xăng, dầu… Sterid cũng bị thủy phân trong môi

trường kiềm hoặc enzyme tương ứng, sterol thì bền hơn với các yếu tố thủy phân

- Thành phần gồm glycerol, các acid béo H3PO4 và một base nitơ Chất đại diện

là leucithin, phổ biến trong hồng cầu của người và động vật (hồng cầu, tinh trùng, lòng đỏtrứng, gan, tim…) ở thực vật có trong hạt hướng dương, hạt hoà thảo nẫy mầm

CH2

CH C

O O

- Leucithin tham gia vào cấu tạo của màng tế bào, phân tử của nó có một đầu kỵ

nước và một đầu ưa nước nên chúng sắp xếp rất trật tự ở ranh giới giữa hai pha, đảm bảo

tính thấm của màng sinh học

- Leucithin tan tốt trong ete, rượu, benzen, chloroform nhưng không tan trongacetone nhờ đó ta tách được le ucithin

Nhóm 2 Glycerolglycolipid

- Các chất thuộc nhóm này có thành phần gồm acid béo – glycerol - đường Chất

đại diện là monogalactoglycerid và digalactoglycerid và sunphoglycozilglycerid

- Những chất này có trong lục lạp và các phần khác của lá, vai trò chưa rõ ràngnhưng rất quan trọng trong quá trình trao đổi chất

CH 2

CH C

O

O C

C

H H H

R 2

C

R 1

O O

O

C C C

C

O H H OH

H OH

C

H H H OH

H OH

CH 2

Digalacto glycerid Monogalacto glycerid

R 2

C

R 1

O O

C C C

C

H H H H

O H OH

C

Sunphoglycozil glyceridNhóm 3 Sphingophospholipid

- Thành phần gồm aminoalcol (sphingozin) - acid béo – H3PO4 – base nitơ Chấtđại diện là sphingomielin

- Sphingomielin có nhiều trong chất trắng của não, mô thần kinh, gan, thận phổi ,

động vật không xương sống không có chất này

O

RNhóm 4 Sphingolicolipid

- Thành phần aminoalcol - acid béo - đường đơn Chất đại diện là xerebrozid, cónhiều trong chất trắng của não, có trong hồng cầu, bạch cầu, mô thần kinh

C

H H H OH

H OH

CH2OH

Chương 4.

VITAMIN

I Khái niệm chung

- Vitamin là những hợp chất hữu cơ có bản chất rất khác nhau, chỉ cần một lượngnhỏ nó duy trì cân bằng, đảm bảo các hoạt động bình thường củ a cơ thể

- Vitamin không phải là thành phần chịu trách nhiệm tạo ra năng lượng cho cơthể nhưng có vai trò rất quan trọng trong các quá trình chuyển hoá các chất trong cơ thể

Dễ thấy nhất là một số vitamin tham gia trong thành phần cấu tạo của enzyme, xúc táccho các phản ứng xảy ra trong cơ thể

- Nếu thiếu vitamin nào đó sẽ gây ra triệu chứng dễ thấy cho việc thiếu vitamin

đó, đặc biệt da rất nhạy cảm với việc thiếu vitamin

- Nhu cầu vitamin hằng ngày rất ít (< 10mg) trừ vitamin C, PP

- Thực vật tổng hợp được hầu hết các loại vitamin còn động vật và người chỉ hấp

thu được vitamin qua thức ăn từ thực vật Trong cơ thể động vật có nhiều mô là nguồn

cung cấp vitamin quan trọng: gan, thận, tim, lách… đặc biệt là lòng đỏ trứng

- Vitamin được chia làm 2 nhóm: vitamin tan trong dầu (A, D, E, K…) vàvitamin tan trong nước (C, D5, B1, B2, B3, B6)

- Trên thực tế, cơ thể rất khó thiếu vitamin ngoại trừ trường hợp bệnh lý

II Một số vitamin tiêu biểu thuộc nhóm tan trong nước

1 Vitamin B 1 (Thiamine)

N

N C

- B1 có nhiều trong cám gạo, nấm men, gan, thận, tim

- B1 tham gia vào thành phần của coenzyme TPP (Thiamine Pyro Phosphate).TPP là coenzyme của hai loại enzyme:

+ Decarrboxylase: xúc tác cho phản ứng loại nhóm CO2ra khỏi chất hữu cơ+ Trancetolase: xúc tác cho các phản ứng vận chuyển nhóm glycolaldehyltrong quá trình chuyển hóa đường.

N

N C

Thiamine Pyro Phosphate

- Thiếu vitamin B1 sẽ ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa đường trong cơ thể,quá trình tiêu hóa, hệ thần kinh và tim mạch (bệnh tê phù) Nhu cầu B1 là từ 1.5 – 3 mg,

đối với trẻ em 0.5 – 2 mg

- B1 bền với nhiệt trong môi trường acid, trong môi trường kiềm dễ bị phá hũy

B1 trong nguyên liệu bị biến đổi ít nhiều phụ thuộc vào quá trình bảo quản và chế biến.Gạo ẩm, mốc hay gạo xay quá kỹ đều làm giảm hàm lượng B1

CH 2 OH

Riboflavine

- B2 có nhiều trong nấm men, đậu, thịt, sữa, gan, rất nhiều trong lòng đỏ trứng

- B2 tham gia vào thành phần cấu tạo của FMN (flavin Mono Nucleotid) và làthành phần quan trọng của F AD (Flavin Adenine Dinucleotid)

N

NH N

OH OH

Flavin mono nucleotid

- FAD tham gia vào thành phần cấu tạo của các enzyme: Dehydrogenase xúc táccho phản ứng loại H2, chuyển H2 trong quá trình hô hấp của mô Thiếu B2, hô hấp bị ảnhhưởng, không thể thực hiện được các phản ứng oxy hóa khử để tạo năng lượng càn thiết

cho cơ thể ảnh hưởng đến da, màng nhầy, sự phát triển của bào thai và tốc độ tạo máu…

Nhu cầu B2hàng ngày là 2 – 2,5 mg

- B2 bền nhiệt hơn so với B1, không bền dưới tác dụng của ánh sáng B2 bị biến

đổi không nhiều trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm

3 Vitamin B 3 (Acid pantotenic)

- B3 là vitamin ít thông dụng, có trong nấm men, bia, bắp, lòng đỏ trứng B3tham gia vào thành phần của coenzyme rất quan trọng là coenzyme A

H

O H

CH2

NH2

O H

O

OH O

- Thiếu B3 ảnh hưởng đến thận, rụng lông, rụng tóc, viêm và teo da, viêm niêm

mạc ruột, thoái hoá tuỷ, rối loạn thần kinh Nhu cầu B3là khoảng 10 mg

4 Vitamin B 5 (vitamin PP, acid Nicotinic, nicotinamit, niaxin)

N

O OH

N H

C

H2

H OH

H

OH

H H

O P O P

C

O C

O

O O H

Nếu R là H: NAD+

Nếu R là gốc phosphate

P+ O OH

OH : NADP+

- NAD+và NADP+là các coenzyme của các enzyme dehydrogenase, xúc tác chocác phản ứng vận chuyển H2 trong giai đoạn đầu của quá trình oxy hóa khử các đường và

acid hữu cơ Thiếu B5 ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình tạo năng lượng trong cơ thể ,

màng nhầy của dạ dày và ruột bị sưng, da sần sùi nhất là những chổ tiếp xúc với ánhsáng., nhu cầu B5hàng ngày là 15 – 25 mg,

- B5 có nhiều trong thịt bò, gan, thận, tim, trứng và trong các loại đậu PP cũng

có trong gạo và ít bị biến đổi trong quá trình b ảo quản

4 Vitamin B 6 (piridoxin, piridoxal, piridoxamin)