Tiểu luận hóa sinh Tìm Hiểu Về Các Phản Ứng Trong Hoá Sinh Có Ứng Dụng Trong Phân Tích Thực Phẩm

Môn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM () ĐỀ TÀI: Tìm Hiểu Về Các Phản Ứng Trong Hoá Sinh Có Ứng Dụng Trong Phân Tích Thực Phẩm GVHD: Th.s Nguyễn Thị Mai Hươn SVTH: Phạm Công Danh 09242761 TP.HCM, tháng 01 năm 2015 Lớp ĐHTP6LT Trang 1 Nhóm 31 Môn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương PHẦN MỞ ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển, thế giới bước sang thế kỷ 21. Thế kỷ của khoa học và công nghệ. Rất nhiều lĩnh vực trong đời sống đang có sự thay đổi từng ngày, như công nghệ thông tin, các lĩnh vực về kinh tế, khoa học đời sống… Bên cạnh các ngành này thì ngành công nghệ thực phẩm cũng đang có những bước thay đổi đáng kể. Được đầu tư nhiều hơn trong công tác nghiên cứu ra các loại thực phẩm mới, đáp ứng nhu cầu của con người. Đặc biệt là đảm bảo chất lượng vệ sinh thực phẩm, giá trị dinh dưỡng cho người tiêu dùng. Để có được những sản phẩm thực phẩm tốt tới tay người tiêu dùng, các nhà nghiên cứu đã phải phân tích tìm ra phương án tốt nhất cho phương thức chế biến, cũng như ứng dụng tốt các phản ứng hoá sinh trong phân tích thực phẩm. Nhằm đáp ứng tốt cho nhu cầu chế biến thực phẩm sau này.Trong quá trình chế biến thực phẩm các phản ứng trong hoá sinh đóng một vai trò hết sức quan trọng, góp phần làm nên chất lượng, giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Trong bài tiểu luận này nhóm chúng em: “tìm hiểu về các phản ứng trong hoá sinh có ứng dụng trong phân tích thực phẩm”. Với thời gian và kiến thức hạn chế, chúng em mong có được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô cùng toàn thể các bạn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Lớp ĐHTP6LT Trang 2 Nhóm 31 Môn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương MỤC LỤC Mục lục trang Lời mở đầu 1 Mục lục 2 Chương 1: PROTEIN 6 1.1 Tổng quan về protein 6 1.1.1 Định nghĩa 6 1.1.2 Phân loại: 6 1.2 Tính chất hóa học 7 1.2.1 Acid Amin 7 1.2.1.1 Phản ứng tạo phức với kim loại nặng 7 1.2.1.2 Phản ứng với HNO 3 7 1.2.1.3 Phản ứng với Ninhydrin 7 1.2.1.4 Phản ứng với HCHO 8 1.2.1.5 Phản ứng Acyl hóa 8 1.2.1.6 Phản ứng ankyl hóa 9 1.2.1.7 Phản ứng Aryl hóa 10 1.2.1.8 Phản ứng hợp chất cacbonyl 10 1.2.1.9 Phản ứng Folia ( phản ứng của các acid amin chứa lưu huỳnh) 11 Lớp ĐHTP6LT Trang 3 Nhóm 31 Môn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương 1.2.1.10 Phản ứng của các nhóm ngoại 11 1.2.2 Protein 13 1.2.2.1 Phản ứng Biure 13 1.2.2.2 Phản ứng với Ninhydrin 14 1.2.2.3 Phản ứng Acyl hóa 14 1.2.2.4 Phản ứng Alkyl hóa 15 1.2.2.5 Phản ứng Osh khử 16 Chương 2 : GLUCID 17 2.1 Khái niệm: 17 2.2 Vai trò của gluxit 17 2.2.1 Vai trò tổng quát: 17 2.2.2 Vai trò dinh dưỡng: 17 2.3 Phân loại: 18 2.4 Nhu cầu đối với Gluxit 18 2.5 Các phản ứng hóa sinh ứng dụng trong phân tích thực phẩm: 19 2.5.1 Đối với monosacharide 19 2.5.2 Đối với disacharide 20 2.5.3 Đối với polysacharide 22 Chương 3 : LIPID 24 3.1 Các phản ứng của acid béo 24 3.1.2 Sự Halogen hoá 25 3.1.3 Phản ứng thủy phân 25 Lớp ĐHTP6LT Trang 4 Nhóm 31 Môn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương 3.1.4 Methyl hóa các nhóm carboxyl 26 3.1.5 Sự ôi hóa (Sự oxi hóa) chất béo 26 3.2 Trao đổi lipid 27 3.2.1 Tổng Hợp Lipid 27 3.2.1.1 Tổng hợp acid béo 27 3.2.1.2 Tổng hợp glyxerin 30 3.2.1.3 Tổng hợp glyceride 30 3.2.1.4 Tổng hợp glycero phospholipid 30 3.2.1.5 Tổng hợp sterid 31 3.2.2 Phân giải lipit 32 3.2.2.1 Phân giải glixerid 32 3.2.2.2 Phân giải glyxerin 32 3.2.2.3 Sự phân giải phospholipit 33 3.2.2.4 Phân giải axit béo 34 Chương 4: ENZYM……………………………………………………………………36 4.1Giới thiệu sơ lược về Enzym……………………………………………….36 4.1.1 Khái niệm chung về Enzym…………………………………36 4.1.2 Cấu tạo Enzym………………………………………………36 4.1.3 Trung tâm hoạt động của Enzym……………………………37 4.1.4 Danh pháp và phân loại Enzym…………………………… 37 4.1.5 Tính chất Enzym…………………………………………… 39 4.2 Tìm hiểu ứng dụng của Enzym trong phân tích thực phẩm……………… 40 4.2.1 Xác định Carbohydrate………………………………………40 Lớp ĐHTP6LT Trang 5 Nhóm 31 Môn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương 4.2.2 Xác định trong acid hữu cơ………………………………… 42 4.2.3 Xác định Alcohol…………………………………………….45 4.2.4 Xác định các thành phần khác……………………………….46 Chương 5: VITAMIN 49 5.1 Các phản ứng định tính vitamin 49 5.1.1 Các vitamin hòa tan trong chất béo 49 5.1.1.1 Vitamin A (Retinol) 49 5.1.1.2 Vitamin D (Canxipherol) 50 5.1.1.3 Vitamin E (Tocopherol) 52 5.1.1.4 Vitamin K 52 5.1.2 Các Vitamin hòa tan trong nước 53 5.1.2.1 Vitamin B1 (Thiamin) 53 5.1.2.2 Vitamin B2(Riboflavin) 55 5.1.2.3 Vitamin B5 56 5.1.2.4 Vitamin B6 (Piridoxin) 57 5.1.2.5 Vitamin C (Axit ascobic) 58 5.2 Định lượng Vitamin 59 5.2.1 Định lượng vitamin C 59 5.2.1.1 Khử dung dịch Iot 59 5.2.1.2 Phương pháp Muri 60 5.2.1.3 Định lượng vitamin C bằng enzyme peroxidase 62 5.2.2 Định lượng vitamin A 62 Kết Luận 63 Lớp ĐHTP6LT Trang 6 Nhóm 31 Môn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương Tài Liệu Tham Khảo 64 Bảng phân chia công việc…………………………………………………………… 65 PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: PROTEIN Protein là phân tử sinh học rất lớn,có mặt nhiều nhất trong tế bào sống. Protein tham gia vào rất nhiều các phản ứng sinh hóa khác nhau và tồn tại ở các dạng phân tử khác nhau.Acid amin, peptid và protein là những thành phần quan trọng của thực phẩm cung cấp các tiền chất cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp protein trong cơ thể. Ngoài ra, chúng còn tham gia vào việc tạo nên hương vị,chất màu, chất mùi, có khả năng tạo và ổn định các hệ gel, bọt nhũ tương và cấu trúc sợi trong sản phẩm thực phẩm.Chính vì thế việc tìm hiểu các phản ứng của protein ứng dụng trong phân tích thực phẩm là rất cần thiết. 1.1 Tổng quan về Protein. 1.1.1 Định nghĩa: Protein là polyme sinh học của L-α-aminoaxit kết hợp với nhau bằng liên kết peptit. 1.1.2 Phân loại: Dựa vào thành phần hoá học các protein được phân thành hai nhóm lớn: * Protein đơn giản: - Các L-α-aminoaxit. - Polypeptit gồm hai hay vài chục aminoaxit liên kết với nhau. - Protein gồm vài chục aminoaxit trở lên liên kết với nhau. * Protein phức tạp: Phân tử của nó bao gồm phần protein và phần không phải protein gọi là " nhóm ngoại ". Tuỳ theo bản chất hoá học của nhóm ngoại, có thể phân thành các nhóm nhỏ như : - Metaloprotein (nhóm ngoại là ion kim loại như Fe 3+ , Zn 2+ ). - Lipoprotein (nhóm ngoại là lipit). Lớp ĐHTP6LT Trang 7 Nhóm 31 Môn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương - Glycoprotein (nhóm ngoại là gluxit). - Phosphoprotein (nhóm ngoại là phosphat, ví dụ casein sữa). - Nucleoprotein (nhóm ngoại là axit nucleic). - Cromoprotein(nhóm ngoại là các chất mang màu). 1.2 Tính chất hóa học. Các phản ứng hóa học của nhóm COO - , NH3 + và của một số nhóm chức khác ở các acid amin và protein thường xảy ra ở nhiệt độ cao (100-200 0 C) trong các quá trình chế biến thực phẩm như nấu, sấy, nướng…. 1.2.1 Acid Amin 1.2.1.1 Phản ứng tạo phức với kim loại nặng Acid amin có thể tác dụng với các kim loại nặng (Pb,Hg,Cu…) tạo muối nội phức.Đăt biệt với dung dịch CuSO 4 , amino acid tạo muối kết tinh màu xanh đậm hoặc xanh tím. Phản ứng này cũng được sử dụng để xác nhận sự hiện diện của amino acid Phản ứng này xảy ra khi đun sôi amino acid với một lượng dư Cu(OH) 2 và CuCO 3 1.2.1.2 Phản ứng với HNO 3 Trừ proline và oxy proline không tham gia phản ứng.Các acid amin có thể bị khử amin khi phản ứng với acid HNO 2 . Phản ứng giải phóng N 2 cho phép xác định các acid amin căn cứ vào lượng N 2 thoát ra 1.2.1.3 Phản ứng với Ninhydrin Các aminoaxit khi phản ứng với ninhiđrin ở nhiệt độ cao cho sản phẩm có màu xanh tím (hấp thụ cực đại ở khoảng bước sóng 570nm). Đây là phản ứng chung cho tất cả các aminoaxit có chứa nhóm NH 2 ở vị trí C α . Ngoài α- Lớp ĐHTP6LT Trang 8 Nhóm 31 Môn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương aminoaxit, các peptit, protein, muối amoni và amoniac cũng cho phản ứng này. Cơ chế phản ứng khá phức tạp như sau: Đầu tiên do tác dụng của các aminoaxit với ninhiđrin sẽ xuất hiện phức chất dạng bazơ-schiff. Sau đó xảy ra sự chuyển nhóm, tiếp theo là sự đề cacboxyl hoá và sự phân tách phức chất thành anđehit và aminođixetohiđrinden. 1.2.1.4 Phản ứng với HCHO Phản ứng này dùng để định lượng acid amin. Cơ chế phản ứng như sau: Khi thêm một lượng dư formol trung tính vào dung dịch acid amin,lúc này fomol sẽ đẩy H + ra khỏi -NH3 + và phản ứng với nhóm –NH 2 tạo thành dẫn xuất methyl hóa. Vậy acid amin sẽ mất đi tính baz và chỉ còn tính acid do còn lại nhóm –COOH tự do. Chuẩn độ lượng acid này bằng dung dịc NaOH,từ đó tính ra lượng acid amin tương ứng Phương trình phản ứng: 1.2.1.5 Phản ứng Acyl hóa Các dẫn xuất như acid halogenide hoặc các anhydride thường được sử dụng làm tác nhân acyl hóa, các N-acetyl acid amin thường được sử dụng để tăng cường giá trị Lớp ĐHTP6LT Trang 9 Nhóm 31 Môn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương dinh dưỡng cho các loại protein thực vật. Thêm các acid amin tự do vào các loại thực phẩm phải qua chế biến nhiệt là điều không đơn giản. Ví dụ, trong quá trình chế biến, một số acid amin như methionine có thể tham gia phản ứng với các hợp chất dicarbonyl (theo cơ chế thủy phân Strecker) để tạo ra các chất gây mùi khó chịu. Nhiều acid amin thiết yếu khác như lysine hay threonine cũng có thể bị mất giá trị dinh dưỡng của chúng thông qua các phản ứng tương tự. N-acetyl-L-methionine và N-acetyl-L-threonine tạo ra trong phản ứng acyl hóa có giá trị dinh dưỡng tương tự như các acid amin tự do, vì thế chúng thường được thêm vào, để tăng cường giá trị dinh dưỡng cho thực phẩm. Ngoài ra các gốc N-acetyl còn giúp bảo vệ tạm thời các nhóm chức trong quá trình tổng hợp peptide. Một số phản ứng acyl hóa có thể tạo ra những hợp chất đặc biệt dùng trong phân tích hóa học. Acyl hóa acid amin với 5-dimethylaminonaphthalene-1-sulfonyl chloride (dansyl chloride) sẽ tạo ra dẫn xuất aryl sulfonyl rất bền với phản ứng thủy phân trong môi trường acid. Phản ứng này được sử dụng để xác định đuôi N-terminal và các gốc ε- amine (ε-NH 2 ) tự do của peptid và protein. Người ta có thể xác định được các dẫn xuất Dansyl với nồng độ rất thấp (nmol) nhờ khả năng phát huỳnh quang trong vùng ánh sánh cực tím (UV light). 1.2.1.6 Phản ứng ankyl hóa Khi cho dẫn xuất N-tosyl của acid amin phản ứng với methyl iodide, ta thu được N-methyl acid amin. Gốc tosyl sau đó sẽ được loại bỏ bằng phản ứng với HBr. Lớp ĐHTP6LT Trang 10 Nhóm 31 [...]... thành trong giai đoạn đầu của phản ứng Maillard Lớp ĐHTP6LT Nhóm 31 Trang 11 Mơn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương Trong q trình chế biến thực phẩm, do phản ứng Maillard, nhiều hợp chất dicarbonyl được tạo ra Các acid amin sẽ tham gia phản ứng với các hợp chất này trong phân hủy Strecker, tạo ra các aldehyde có mùi (còn được gọi là các Strecker aldehyde) Phản ứng này cũng được ứng dụng trong. .. với phản ứng thủy phân trong mơi trường acid Nhiều phản ứng tương tự cũng xảy ra giữa acid amin và các tác nhân aryl hóa Ví dụ, khi tham gia phản ứng với 1,2-naphthoquinone-4-sulfonic acid (thuốc thử Folin) sẽ tạo ra hợp chất có màu đỏ Phản ứng aryl hóa được sử dụng phổ biến trong các phép phân tích protein bằng phương pháp quang phổ 1.2.1.8 Phản ứng hợp chất cacbonyl Các acid amin có thể phản ứng. .. –SH khỏi phản ứng oxy hóa Phản ứng của nhóm thioether trong phân tử methionine: Methionine có thể bị oxy hóa tới sulfoxide và sau đó tới sulfone Phản ứng này có thể gây mất các acid amin thiết yếu trong q trình chế biến thực phẩm Tương tự, nhóm thioether cũng phản ứng với acid performic, phản ứng này được sử dụng để định lượng methionine Lớp ĐHTP6LT Nhóm 31 Trang 13 Mơn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S...Mơn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương Phản ứng này được sử dụng để bảo vệ các gốc ε-amine tự do trong phân tử protein khỏi các phản ứng Maillard xảy ra trong q trình chế biến thực phẩm Acid amin cũng có thể phản ứng trực tiếp với các tác nhân methyl hóa như methyl iodide để tạo thành trimethyl acid amin Chúng được gọi là các betaine (dẫn xuất N-trialkyl) Trong tự nhiên (cả... CĨ NHIỀU TRONG NGŨ cốc 2.5 Các phản ứng hóa sinh ứng dụng trong phân tích thực phẩm: 2.5.1 Đối với monosacharide Glucoz cho được phản ứng tráng gương, phản ứng tạo kết tủa đồng (I) oxit có màu đỏ gạch với Cu(OH)2 vì trong cấu tạo của glucoz có chứa nhóm chức aldehyd Dung dịch glucoz hòa tan được đồng (II) hiđroxit ở nhiệt độ thường tạo dung dịch có màu xanh lam (vì trong cấu tạo của glucoz có chứa hai... (CH2)n - COOH Người ta dùng phản ứng này để chế tạo thực phẩm như margarin (chất béo cứng) Lớp ĐHTP6LT Nhóm 31 Trang 25 Mơn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương Và vì các chất béo cứng khơng dồi dào trong tự nhiên nên việc hydrogen hóa một phần hay có lựa chọn là phản ứng quan trọng trong cơng nghiệp chế biến dầu mỡ Ứng dụng tính chất này, người ta ứng dụng phân tích chỉ số iod của chất béo... amon,ammoniac,… cũng phản ứng với thuốc thử này Do đó để phản ứng được chính xác, cần loại bỏ các chất này trước khi thực hiện phản ứng với protein 1.2.2.3 Phản ứng Acyl hóa Các tác nhân acyl hóa có thể phản ứng với các nhóm α- hoặc ε-NH 2, hydroxyl (OH), phenol, imidazol và thiol • Succinyl hóa với anhydric succini: Phản ứng này thường làm tăng độ hòa tan của protein Ví dụ, gluten lúa mì succinyl hóa có độ hòa... 1.2.1.10 Phản ứng của các nhóm ngoại Phản ứng của nhóm ε-NH2 của lysine: Tương tư như nhóm α-NH2, các nhóm ε-NH2 cũng có thể tham gia phản ứng aryl hóa với 1-flouro-2,4-dinitrobenzen Phản ứng này được sử dụng để định lượng các nhóm ε-NH2 và lysine Acyl hóa chọn lọc các gốc ε-amine trong phân tử lysine cũng được tiến hành với dẫn xuất benzylidene Hợp chất ε-N-benzylidene-L-lysine có hoạt tính sinh học... bằng phản ứng khử các nhóm amine với formaldehyde/NaBH4 giúp làm giảm các phản ứng Maillard Các dẫn xuất methyl tạo thành, phụ thuộc vào mức độ thay thế thường bền với tác động thủy phân Carboxymethyl hóa với acid hoặc iodoacetamide Lớp ĐHTP6LT Nhóm 31 Trang 16 Mơn Hóa Sinh Thực Phẩm GV: Th.S Nguyễn Thị Mai Hương Khi nhóm carboxyl bị ion hóa và tích điện (-) trong phản ứng với acid iodoacetic, do sự tích. .. thế giới động vật và thực vật) phản ứng tạo betaine xảy ra với tần xuất khá lớn 1.2.1.7 Phản ứng Aryl hóa Khi acid amin tham gia phản ứng với các tác nhân aryl hóa như 1-fluoro-2,4dinitrobenzen (FDNB) sẽ tạo ra N-2,4-dinitrophenyl acid amin (DNP acid amin) có màu vàng và có thể kết tinh Đây là phản ứng quan trọng được sử dụng để đánh dấu các đầu N-terminal và các gốc ε-amine trong phân tử protein và . phẩm. Trong bài tiểu luận này nhóm chúng em: tìm hiểu về các phản ứng trong hoá sinh có ứng dụng trong phân tích thực phẩm . Với thời gian và kiến thức hạn chế, chúng em mong có được sự đóng. 7 1.2.1.4 Phản ứng với HCHO 8 1.2.1.5 Phản ứng Acyl hóa 8 1.2.1.6 Phản ứng ankyl hóa 9 1.2.1.7 Phản ứng Aryl hóa 10 1.2.1.8 Phản ứng hợp chất cacbonyl 10 1.2.1.9 Phản ứng Folia ( phản ứng của các acid. định các hệ gel, bọt nhũ tương và cấu trúc sợi trong sản phẩm thực phẩm. Chính vì thế việc tìm hiểu các phản ứng của protein ứng dụng trong phân tích thực phẩm là rất cần thiết. 1.1 Tổng quan về