VITAMIN VÀ CHẤT KHOÁNG - TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI

Vitamin hay còn gọi là sinh tố, là phân tử hữu cơ cần thiết cho hoạt động chuyển hóa bình thường của cơ thể người

VIỆN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM-SINH HỌC

  

Đề tài :

Tp HCM, tháng 6/2010

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

PHẦN I:VITAMIN 5

I Đại cương 6

II Vitamin 7

1 Vitamin tan trong chất béo 7

1.1 VITAMIN A 7

a Vai trò và nhu cầu 8

b Tổng hợp Vitamin A 8

c Phân giải Vitamin A 10

1.2 VITAMIN E 11

a Vai trò và nhu cầu 11

b Tổng hợp Vitamin E 12

c Phân giải Vitamin E 12

1.3 VITAMIN D 13

a Vai trò và nhu cầu 14

b Tổng hợp và phân giải Vitamin D 16

1.4 VITAMIN K 18

a Vai trò và nhu cầu 20

b Tổng hợp Vitamin K 21

c Phân giải Vitamin K 22

2 Vitamin tan trong nước 22

2.1 VITAMIN B1 22

a Vai trò và nhu cầu 22

b Tổng hợp Vitamin B1 23

c Phân giải Vitamin B1 24

2.2 VITAMIN B2 24

a Vai trò và nhu cầu 24

b Tổng hợp Vitamin B2 25

c Phân giải Vitamin B2 26

2.3 VITAMIN B6 26

a Vai trò và nhu cầu 27

b Tổng hợp và phân giải Vitamin B6 28

2.4 VITAMIN C 31

a Vai trò và nhu cầu 31

b Tổng hợp Vitamin C 32

c Phân giải Vitamin C 33

2.5 VITAMIN H 36

a Vai trò và nhu cầu 36

b Tổng hợp Vitamin K 37

c Phân giải Vitamin K 37

2.6 VITAMIN B12 38

b Tổng hợp Vitamin B12 39

c Phân giải Vitamin B12 40

PHẦN II: CHẤT KHOÁNG 40

I Đại cương 43

II Chất khoáng 45

1 Các nguyên tố đa lượng 45

1.1 NATRI 45

1.2 CHLORIDE 45

1.3 PHOSPHORUS 46

1.4 KALI 47

1.5 CANXI 47

1.6 MAGIÊ 47

2 Các nguyên tố vi lượng 48

2.1 SẮT 48

2.2 ĐỒNG 50

2.3 KẼM 51

2.4 MANGAN 52

2.5 CHROMIUM 52

2.6 NIKEN 52

2.7 SELENIUM 53

2.8 SILICUM 54

2.9 VANADIUM 55

2.10 BORON 56

2.11 THIẾC 58

2.12 MOLYBDENUM 58

2.13 NHÔM 60

2.14 FLORINE 60

2.15 COBALT 63

2.16 IODE 63

2.17 ARSENIC 64

KẾT LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI MỞ ĐẦU

Cơ thể chúng ta tồn tại và phát triển là nhờ hàng triệu phản ứng sinh hóa xảy ra liên tục để tạo nên năng lượng, nội tiết tố và hàng nghìn hoạt chất sinh học với chức năng khác nhau phục vụ cho một cỗ máy phức tạp và kỳ bí Tất cả các phản ứng sinh hóa trên muốn xảy ra cần phải có sự hiện diện của men xúc tác, mà cấu tạo của những men này là các vitamin và khoáng chất.

* Vai trò của vitamin và khoáng chất trong cơ thể

Vitamin hay còn gọi là sinh tố, là phân tử hữu cơ cần thiết cho hoạt động chuyểnhóa bình thường của cơ thể người Mặc dù các vitamin hoạt động với số lượng rất nhỏ

và không tạo ra năng lượng nhưng chúng vô cùng cần thiết cho quá trình hoạt động vàphát triển của tổ chức Vitamin đóng vai trò như chất xúc tác cho các phản ứng hóa họcxảy ra trong cơ thể Nếu thiếu vitamin, các phản ứng này sẽ chậm lại và quá trìnhchuyển hóa sẽ bị rối loạn

Hơn nữa, các vitamin không thể thay thế được cho nhau; rất dễ bị phá hủy bởi sựoxy hóa, nhiệt độ môi trường vàtia cực tím; qua cách nấu nướng và xử lý công nghiệp,nên cơ thể chúng ta cần phải bổ sung đa dạng nhiều vitamin cùng một lúc.

Cơ thể con người, không như trong trường hợp của nhiều loại sinh vật khác,không có khả năng tự tổng hợp được các loại vitamin Con người vì thế phải thu nhậpcác thành phần sinh tố từ nguồn thực phẩm

Ai cũng biết tầm quan trọng của vitamin và thường nghe nhiều về nó, thế nhưng có

lẽ ít người biết rằng khoáng chất cũng có tầm quan trọng không kém cho sự vận hànhcủa cơ thể con người, mà nếu thiếu nó cũng gây nên những tác hại hết sức nghiêmtrọng

Khoáng chất là toàn thể các chất còn lại tập trung trong tro, khi thiêu đốt một sinhvật Cơ thể con người cũng cần có các khoáng chất cần thiết cho việc cấu tạo, phát triển

cơ thể, cũng như trong việc chuyển hóa các chất nhằm duy trì sự sống

Khoáng chất đóng vai trò cấu trúc của mô, là một phần của bộ xương, nhờ cóchúng mà xương được chắc khỏe; là một phần của máu đồng thời là thành phần thiếtyếu của nhiều tế bào

Cũng như vitamin, cơ thể cũng không có khả năng sinh ra khoáng chất mà chỉ có thể dựtrữ sẵn một vài loại nhưng chúng cũng chỉ duy trì trong một thời gian ngắn Do đó,ngoài nguồn cung cấp từ nước uống, thực phẩm, cần phải bổ sung khoáng chất từnhững chế phẩm khác

Để hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của hai thành phần trên nhóm chúng em xin chọn đềtài “vitamin và khoáng chất - tổng hợp và phân giãi“, qua đó chúng em sẽ có cơ hội tìmhiểu sâu hơn về nguồn gốc, vai trò cũng như sự đóng góp xây dựng của từng yếu tố đốivới cơ thể Đồng thời, từ đó củng cố lại kiến thức của bản thân để có một sức khỏe tốt,đóng góp một phần nào đó vào sự phát triển của đất nước Việt Nam tươi đẹp

Phần I:

VITAMIN

I Đại cương về Vitamin:

Vitamin là những chất hữu cơ có bản chất hóa học khác nhau, có hoạt tính sinh học,

cơ thể có nhu cầu thấp, nhưng đặc biệt cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển

Các vitamin và tiền vitamin được tổng hợp chủ yếu trong cơ thể thực vật Rất ít loạiđược tổng hợp trong cơ thể động vật và nếu có tổng hợp thì cũng không đủ cho nhu cầudinh dưỡng Trong cơ thể sống vitamin mang vai trò của chất xúc tác, đa số vitamin cótác dụng như coenzim, nếu thiếu vitamin sẽ gây nên những rối loạn nghiêm trọng trongquá trình trao đổi chất Do đó, con người cần được cung cấp vitamin qua quá trình dinhdưỡng Nhưng nếu vitamin được cung cấp dư thừa thì cũng sẽ gây nên những rối loạnnghiêm trọng, vì thế sử dụng vitamin như thế nào cho thích hợp là một vấn đề cần chútrọng trong quá trình dinh dưỡng của con người Ngày nay người ta đã biết trên 30 loạivitamin khác nhau và hàng trăm chất ở dạng tiền vitamin

Vitamin được chia làm 2 loại: hòa tan trong nước và hòa tan trong chất béo

- Vitamin hòa tan trong nước: B, B2, B5, B6, B12, C, H…

- Vitamin hòa tan trong chất béo: A,D,E,K,…

Các vitamin có 6 tính chất chung như sau:

 Không sinh ra năng lượng

 Cơ thể rất cần nhưng chỉ với một lượng rất nhỏ

 Cơ thể không tự điều chế được nên phải lấy từ các thực phẩm hoặc dược phẩm

 Các vitamin không thể thay thế được cho nhau

 Các vitamin đều cần thiết cho sự hoạt động và phát triển của cơ thể do chúng cóvai trò xúc tác thúc đẩy sự tiêu hóa thức ăn, sự trao đổi chất Ngoài ra, chúng còngiúp các điểm tổn thương của cơ thể chóng bình phục

 Cơ thể thiếu vitamin sẽ dễ mắc một số tật bệnh hiểm nghèo, có thể dẫn tới tửvong

Các vi sinh vật cũng như con người sử dụng vitamin có trong rau quả và thức ăn

có thể trong điều kiện nào đó tổng hợp dư thừa vitamin thoát ra môi trường hay tích tụtrong tế bào, đó là cơ sở để người ta đưa ra phương pháp sinh tổng hợp vitamin hiệnnay.

Để đảm bảo nhu cầu về vitamin hiện nay, người ta sử dụng nguồn thu vitamin từ 3phương pháp khác nhau:

 Tách chiết từ nguyên liệu tự nhiên

a Vai trò và nhu cầu

Vitamin A tham gia vào quá trình trao đổi protein, lipid, glucid và muối khoáng Tácdụng của Vitamin A là chống bệnh viêm loét, khô giác mạc của mắt, chống bệnh quáng

gà, đóng vai trò đặc biệt trong quá trình cảm quan của mắt

Nhu cầu phụ thuộc vào giới tính, độ tuổi Người lớn cần khoảng 1.2-5 mg Viatmin

A hoặc 2-5mg Caroten trong 1 ngày (1mg=3300UI) Trẻ em từ 0-4 tuổi cần 1500UI/ngày, 5-10 tuổi cần 2000-4000UI/ngày, trên 10 tuổi cần 4000-5000UI/ngày

Vitamin A từ thức ăn vào cơ thể được dự trữ trong gan là 90%, còn lại được phân

bố ở mô và máu

Thiếu Vitamin A mắt sẽ bị quáng gà từ đó dẫn đến khô mắt, đục thủy tinh thể , đểlâu dẫn đến mù Thiếu Vitamin A da bị cứng, hóa sừng tai mũi, họng , phế quản, bangquang và tử cung

Thừa Vitamin cơ thể sẽ chuyển sang trạng thausi thường bị nôn, đau đầu nhì mộtthành hai, đau xương khô da , rụng tóc, tổn thương gan (u xơ gan) Trong những thángđầu của phụ nữ có thai , sủ dụng thừa Vitamin A có thể dẫn đến sinh quái thai

b Tổng hợp Vitamin A và Caroten

Vitamin( Retinol) có 2 dạng rất quan trọng

Vitamin A1: có nhiều trong gan cá nước mặn

Vitamin A2: có nhiều trong gan cá nước ngọt

Hình 1.1: Công thức cấu tạo Vitamin A 1 và Vitamin A 2

Có nhiều dạng Caroten khác nhau nhưng βCaroten là tiền Vitamin A có hoạt tính sinhhọc cao nhất

Hình 1.2: Công thức cấu tạo β-Caroten

Nguồn Vitamin A và Caroten chủ yếu đối với người là cá, mỡ bò Còn trong thựcvật là ớt, carot, hành lá , bí đỏ, gấc , cà chua,…

Nguồn điều chế Vitamin A trong kĩ nghệ sản xuất Viatmin A là gan cá và động vật

ở biển Vì hàm lượng Vitamin A biến đổi theo các loài cá , môi trường sống cũng nhưtuổi cá , nên khi điều chế Vitamin A người ta phải chú ý đầy đủ tới các yếu tốtrên.Thông thường ở cá sống lâu năm , hàm lượng Vitamin ở gan tăng lên Nguồn cáthường dùng là cá mập , cá voi, cá thu,…

Ngoài ra người ta còn tổng hợp Vitamin A từ các nguyên dầu có chứa vòng β- ionon( từ dầu cây Coriandrum Stativum) chất β-ionon thường tồn tại ở dạng hỗn hợp với α-ionon phổ biến trong kĩ nghệ mỹ phẩm

Mặt khác, các chủng VSV sau đây cũng tổng hợp được Vitamin A như: Blakeslea,Trispora, Mycobacterium, Smegmatis, Streptomyces, Chrestomycetius.

c Phân giải Vitamin A và Caroten

Vitamin A được tích lũy trong gan Trong gan, vitamin A tồn tại dưới dạng ester vớiacid acetic và acid palmitic Khi cơ thể cần sẽ giải phóng ra dưới dạng tự do

Khi thủy phân β-Caroten bằng enzym Carotenase ta sẽ thu được 2 phân tử Vitamin A.β-Carotene không tự chuyển qua Vitamin A mà phụ thuộc vào nhu cầu cơ thể Khi cơthể cần vtamin A thì β-Caroten sẽ chuyển thành vtamin A β-Caroten được tích lũytrong các mô mỡ

Trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm cũng sẽ làm giảm hàm lượngVitamin A Lượng Vitamin A bị giảm này phụ thuộc vào oxy, ánh sáng, nhiệt độ, nồng

độ, pH của quá trính chế biến

Trong môi trường trung tính và môi trường kiềm chỉ cần gia tăng nhiệt độ là vitamin

A bị phá hủy Trong môi trường acid, mặc dầu Vitamin A bị biến đổi nhưng vẫn bảotoàn phần lớn lượng vitamin A ở bên trong sản phẩm

Trong môi trường có oxy, vitamin A dễ dàng bị oxy hóa Vitamin A và Carotentham gia vào quá trình oxy hóa khử, chúng có thể là đồng thời là chất nhận oxy cũng

như nhường oxy Khi kết hợp với oxy sẽ tạo nên các peroxyt ở các vị trí nối đôi, sau đó các peroxyt lại có khả năng nhường oxy cho các cơ chất một cách dễ dàng Khả năng đó

chính là do sự có mặt của hệ nối đôi có ở trong phân tử đảm bảo sự hình thành nên cácperoxyt hữu cơ không bền vững Trong quá trình cảm quan của mắt, vitamin A có vaitrò đặc biệt quan trọng

H3C CH3 CH3

C ( β- ionon)

H2C C CH=CH CO

H2C C CH3

Dạng aldehyt của vitamin A kết hợp với chất protein opsin tạo nên sắc tố thị giác

gọi là rodopsin Chất này bảo đảm tính nhạy cảm cảu mắt đối với ánh sáng Dưới tác

dụng của ánh sáng, rodopsin sẽ bị phân giả thành opsin và aldehyt của vitamin A (reinal) dạng trans Ngược lại, trong tối lại xảy ra sự tổng hợp rodopsin để làm tăng độ nhạy cảm của mắt đối với ánh sáng Để tổng hợp được rodopsin, retinal phải tồn tại ở dạng cis

Opsin tối ánh sáng

rodopsin luminorodopsin (da cam ) retinal (cis) (đỏ)

NAD

vitamin A vitamin A (trans) retinal(trans) opsin

(cis) đồng phân vàng không màu

hóa

Hình 1.3: Sơ đồ mô tả sự tham gia của vitamin A trong quá trình cảm quan

1.2 VITAMIN E:

a Vai trò và nhu cầu:

Vitamin E là chất chống oxy hóa đo đó được sử dụng để chống lão hóa Vitamin Ecòn tham gia vào quá trình ngăn ngừa bệnh xơ vữa động mạch

Nhu cầu vitamin E đối với cơ thể không lớn lắm

Thiếu Vitamin E: Với người lớn bình thường (không bị bệnh gan, không bị suy dinhdưỡng), không xảy ra hiện tượng bất thường; với trẻ em sẽ dẫn đến thiếu máu, tổnthương hệ thần kinh và võng mạc

Không xảy ra hiện tượng thừa Vitamin E

b Tổng hợp Vitamin E:

Vitamin E là dẫn xuất của benzopiran Có 7 loại tìm thấy trong đó các loại alpha,beta, gama tocopherol là có hoạt tính cao

Hình 1.4: Công thức cấu tạo α-Tocopherol

Nguồn vitamin E chủ yếu là dầu thực vật, rau xà lách, rau cải, vitamin E có nhiềutrong hạt hòa thảo ( mầm lúa mì, lúa ngô) trong dầu 1 số hạt có dầu (lạc, hướng dương)hoặc một số quả Ở động vật, vitamin E có trong mỡ bò, mỡ cá nhưng hàm lượng thấphơn nhiều so với dầu thực vật

Để điều chế vitamin E, có thể dùng phương pháp tổng hợp hoặc chiết xuất từ các

nguyên liệu thiên nhiên Quá trình tổng hợp được tiến hành từ các rượu phytolic là các

loại rượu cao phân tử, điều chế khó khăn, vì vậy phương pháp chiết rút có ưu thế hơn

có thể dùng nguyên liệu là mầm lúa mì điều chế dịch cô đặc vitamin E Khi cần tinhchế đem cất dầu mầm lúa mì hoặc tốt hơn cất dịch cô đặc vitamin E thu được

c Phân giải Vitamin E:

Tocopherol bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa khác như Fe(III), Cl, hoặc acid Nitric

và tạo nên các sản phẩm oxy hóa khác nhau Một số sản phẩm oxy hóa quan trọng được

tạo thành là α-tocopherylquinon.

Vitamin E làm tăng khả năng sử dụng protein và viatmin A, tham gia vào sự trao đổilipit qua đó ảnh hưởng tới khả năng sinh sản của động vật

Hình 1.5: Công thức cấu tạo vitamin D 2 và vitamin D 3

Vitamin D là tên của môt họ hợp chất có hoạt tính chống còi xương – thuộc họSterol, được dùng để chỉ các chất có cấu trúc tương tự nhau bao gồm:

+ Tiền vitamin D: Ergosterol; Dehydro- 7- cholesterol; Dihydro-22, ergosterol và Dehydro-7- stigmasterol

23-+ Vitamin D: Vitamin D2 (Ergocalciferol); vitamin D3 (Cholecalciferol); vitamin

D4 (Dihydroergocalciferol) và vitamin D5 (Sitocalciferol)…Chúng tương đối giốngnhau về cấu trúc hóa học nhưng khác nhau về mức độ hoạt động sinh học.Tuy nhiên,chỉ có hai dạng D2 và D3 là phổ biến và có ý nghĩa hơn cả

Là các tinh thể hình kim không màu, không tan trong nước, tan trong dầu và dungmôi hữu cơ (alcol, aceton, ether, chloroform) Nhiệt độ nóng chảy chậm 115 – 118oC,tức thời 120oC Bền trong môi trường kiềm, trung tính cả khi đung nóng đến 100oC Dễ

bị phân hủy khi có mặt oxy và acid vô cơ Tương đối ổn định trong thực phẩm khi tồntrữ, chế biến và nấu nướng

a Vai trò và nhu cầu:

Vitamin D tham gia vào quá trình điều hòa trao đổi phosphor và canxi, làm tăng

Ca2+ huyết và phosphate huyết theo cơ chế sau:

+ Làm tăng hấp thu hấp thu canxi và phospho từ ruột và tích lũy chúng lại trongxương

+ Khi thức ăn không chứa canxi, vitamin D có thể làm chuyển một phần canxicủa xương vào máu

+ Chuyển phospho ở dạng hợp chất hữu cơ thành vô cơ

Có lẽ, vitamin D là nhóm hoạt động của các enzyme xúc tác cho quá trình trao đổiphospho – canxi ở cơ thể tác dụng thông qua receptor nội bào điều hòa hoạt động genetương tự hormone steroid và hormone tuyến giáp

Dưới tác dụng của vitamin D, trong mô xương sẽ đẩy mạnh việc hình thành acidlimonic Acid này sẽ tạo thành phức chất với muối canxi phosphate Phức chất này sẽtích lũy trong các mô xương mềm và biến nó thành xương cứng Có ảnh hưởng đến sựcalci hóa sụn tăng trưởng nên cần cho phát triển bình thường xương trẻ em Biệt hóabiểu bì, đó là cơ sở để trị bệnh vẩy nến Ức chế tăng sinh và cảm ứng biệt hóa tế bào

ác tính, đặc biệt ung thư vú và u tuyến tiết melanin ác tính, đang mở ra hướng nghiêncứu các chất tương tự vitamin D để trị ung thư Doxecaliferrol và paricalcitol ức chế sựtăng PTH ( Parathyroid hormone) huyết ở bệnh nhân cường tuyến cận giáp do suy thậnnặng

Nhu cầu về vitamin D phụ thuộc vào điều kiện dinh dưỡng, nhiệt độ, khí hậu vàđiều kiện hấp thu canxi và phosphor của cơ thể Người khỏe mạnh, ăn uống đủ chất và

sung vitamin D Đối với trẻ em bình thường cần 300 – 400 đơn vị quốc tế vitamin Dtrong một ngày Đối với đàn bà có mang và cho con bú, nhu cầu vitamin D tăng lên tới

500 đơn vị Đối với xúc vật vitamin D cũng cần thiết cho hoạt sống bình thường

- Thiếu vitamin D: Ruột hấp thu không đủ Ca2+ và phosphate nên Ca2+ huyết gâycác hậu quả sau:

+ Ở trẻ em: Bệnh còi xương,

xương không vô cơ hóa để thành lập

xương và gian bào sụn mới, dẫn đến sai

sót trong phát triển xương ( như xương

sọ, xương sườn, xương chân): xương

thường mềm và không chịu nổi sức

nặng của cơ thể nên bị biến dạng ( chân

vòng kiềng, lồng ngực, xương sườn

nhỏ, trẻ chậm biết đi, chậm đóng thóp,

xương sọ mềm, nở to chỗ đầu gối, cổ tay, mắt cá cá chân) cơ kém phát triển

+ Ở người lớn: Bệnh nhuyễn xương do xương mất Calci nên dễ bị gãy xương

- Nguyên nhân: Có thể thiếu từ nguồn thực phẩm ( ít gặp), thiếu chiếu xạ từ ánh sáng

mặt trời ( người sống ở vĩ độ Bắc như Canada), da nhiều sắc tố, tăng nhu cầu độtngột mà không bổ sung kịp, các bệnh ở gan, ruột, thận, tuyến cận giáp hoặc cho con

bú, dùng các thuốc chống động kinh

- Thừa vitamin D: Triệu chứng sớm của tăng cacil huyết gồm có: Suy nhược, mệt

mỏi,nhức đầu chán ăn,buồn nôn, ói mửa, tiêu chảy, đau yếu cơ Calci huyết và phat huyết tăng, huy động calci từ xương ra máu gây loãng xương, xương dễ gãy.Tổn thương ban đầu chức năng thận như tiểu nhiều, protein niệu Nếu kéo dài, calcilắng đọng ở mô mềm như thận, mạch máu, tim đưa đến sỏi thận, tăng huyết áp, loạnnhịp tim

phos-Trẻ dưới 1 tuổi nếu thường xuyên dùng liều khoảng 400 IU/ngày (RDA người lớn:RDA( Recommended Dietary Allowance) là mức chất dinh dưỡng cần thu nhận đầy đủđáp ứng nhu cầu dinh dưỡng hàng ngày của hầu hết (97-98%) người khỏe mạnh theotuổi tác và giới tính) có thể bị kích thích, co giật do tăng calci huyết Hậu quả của tăng

Cấu trúc xương do thiếu vitamin D

vitamin D huyết kéo dài dẫn đến chậm phát triển trí tuệ thể chất, nặng hơn có thể suythận và tử vong Liều > 1800IU (45µg)/ ngày, dùng thường xuyên gây chậm lớn cho trẻ

em vì cốt hóa sớm

Chữa trị: Ngừng vitamin D, chế độ ăn ít Ca2+, dùng thêm glucocorticoid ( đối vớikháng tác tác dụng vitamin D) Giữ nồng độ calci huyết 9 – 10mg/dl và không đượcvượt quá 11 mg/dl

b Tổng hợp và phân giải Vitamin D:

 Thực vật: Vitamin D2 (Ergocalciferol) là dẫn xuất của Ergosterol được điều chếbằng cách chiếu tia tử ngoại vào Ergosterol có nguồn gốc thực vật như men bia, nấm

Ergosterol UV ErgocalciferolNấm men và nấm mốc là nguồn giàu ergosterol, vì vậy chúng được dùng trong kỹnghệ sản xuất vitamin D

Tổng hợp D2 người ta dùng nấm men vì trong tế bào nấm men chứa một lượng đáng

kể tiền D2 (Ergosterol) thường dùng các chủng nấm men sau đây:

+ Saccharomyces – Fermentii ( tiền D2 tạo khoảng 9,6% trọng lượng khô)

 Động vật:

Vitamin D3 hay cholecalciferol thường được chiết từ dầu gan cá, ở người chất này

có thể được tổng hợp bằng cách chiếu tia tử ngoại từ ánh sáng mặt trời chất 7 –dehydrocholesterol ở trong da, chất này chính là tiền thân (Provitamin) trực tiếp củavitamin D3 Vì vậy, người ta chữa trẻ em bị còi xương do thiếu vitamin D bằng cáchcho tắm nắng Chỉ cần mặt và tay tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trong 15 phút là đủ nhucầu vitamin d trong một ngày ( ở da màu sáng) Tiếp xúc nhiều với ánh sáng mặt trờikhông gây thừa vitamin D

7- dehydrocholesterol UV Cholecalciferol( D3)

Khi đưa vào cơ thể, vitamin D không

hoạt động ngay mà phải qua sự chuyển

đổi hóa học mới thành hoạt động được

Vitamin hấp thu dễ dàng qua màng ruột

Sự hấp thu này cần mật Vitamin D3 được

hydroxyl hóa tại gan cho 25, OH – D3

(Calcifediol), sau đó vào huyết tương gắn

với globulin Phức này tới thận chuyển

thành dạng có hoạt tính là Calcitriol 1,25

(OH)2 D3 nhờ tác dụng của hydroxylase

trong ty thể của tế bào thận Hoạt tính của

hydroxylase được kích thích bởi PTH, prolactin estrogen và khi nồng độ calci vàphosphate thấp nhưng bị ức chế khi vitamin D huyết tăng.Vitamin D được tích trữ chủyếu ở mô mỡ và cơ, đào thải chủ yếu qua ruột, chỉ có một ít qua nước tiểu

Hình 1.6: Sơ đồ tổng hợp và chuyển hóa vitamin D trong cơ thể

Nhìn chung ở động vật, gan là nguồn dự trữ của tất cả các vitamin song lại chứa ítvitamin D Riêng đối với cá và động vật có vú ở biển thì gan lại chứa một lượng lớnVitamin D

Vitamin D có nhiều trong gan, lòng đỏ trứng, cá mỡ

1.4 VITAMIN K (Phyloquinon):

Vitamin K (K là tên gọi tắt của từ

"Koagulations-Vitamin" trong tiếng Đức và

tiếng Scandinavi có nghĩa là “đông máu”)

thuộc nhóm vitamin hòa tan trong dầu,

vitamin K có một vai trò quan trọng trong sự

điều chỉnh sự đông đặc cúa máu,và là chất giúp

chống lại sự băng huyết Vitamin K có nhiều

dạng đồng phân chia làm 3 dạng gồm có:

 Vitamin K1 - Phylloquinone

 Vitamin K2 - Menaquinone

a Vai trò và nhu cầu:

Lợi ích lớn nhất của Vitamin K đối với cơ thể chính là khả năng làm máu đôngnhanh Nó rất cần thiết trong quá trình tổng hợp một số protein, hỗ trợ cho cả quá trìnhđông máu và chống đông

Đông máu, hay còn gọi là máu vón cục và quá trình chống đông, cực kỳ qua trọng,giúp duy trì trạng thái cân bằng bên trong cơ thể con người Nếu thiếu vitamin K sẽ sớmrơi vào trạng thái mất cân đối, gây ra hiện tượng xuất huyết hoặc tắc mạch máu Trong

cả hai trường hợp, nếu không chữa trị kịp thời sẽ dẫn đến tử vong

Vitamin K cũng giúp cho canxi hấp thụ dễ dàng, đồng thời nó còn có chức năng liênkết canxi với các khoáng chất khác cho xương chắc khỏe Do đó, trong chế độ dinhdưỡng thiếu hụt vitamin K có thể ức chế quá trình phát triển của xương và răng Chính

vì mối liên hệ mật thiết giữa vitamin K và canxi như thế nên những người thường ănuống thiếu sinh tố vitamin K dễ bị mắc chứng loãng xương hoặc mất mô xương bấtthường, làm cho khung xương giòn và xốp

Còn những người ăn uống đủ vitamin K, tiêu biểu như người ăn chay lại ít khi bịviêm sỏi thận, hiện tượng tích tụ muối khoáng trong thận, hơn những cá thể ăn uốngthiếu lượng vitamin tối thiểu cần thiết trong ngày

b Tổng hợp Vitamin K:

Vi khuẩn đường ruột sản xuất ra một lượng đáng kể vitamin K Đối với trẻ sơ sinh,

vi khuẩn đường ruột chưa hoạt động, để ngăn ngừa bệnh xuất huyết, người ta dùngvitamin K để chích ngừa cho trẻ sơ sinh tại Hoa Kỳ Tương tự như vậy, những người

sử dụng một lượng lớn thuốc kháng sinh sẽ làm giảm bớt vi khuẩn trong ruột đồng thờilàm cho vi khuẩn này không tổng hợp được vitamin Kvà từ đó gây ra sự chảy máu, cónhững vết bầm ngoài da

• Vitamin K 1

Vitamin K1 được tìm thấy chủ yếu trong các loại rau xanh như rau bina , và các loại

cải (ví dụ như cải bắp , cải xoăn , súp lơ , bông cải xanh ), một số loại trái cây như bơ

và kiwi cũng chứa nhiều vitamin K Một số dầu thực vật, đặc biệt là đậu nành, có chứavitamin K, nhưng nó lại sản sinh một lượng calo tương đối lớn

Để tổng hợp vitamin K1 có thể tiến hành phản ứng ngưng tụ của rượu phytol với dẫn xuất 2-methyl-1,4-naphtohydroquinon nhờ các chất xúc tác như acid oxalic hoặc tốt hơn là dùng kali axit sulfat 2-metyl-1,4-naphtohydroquinon được tổng hợp bằng cách metyl hóa α-napthyamin và sau đó oxi hóa chất 2-metyl-naphtyamin thu được bằng acid cromic Từ 2-metyl-1,4-naphtohydroquinon lại có thể điều chế được phức hợp bisufit hòa tan trong nước (có hoạt tính vitamin K rất mạnh), nhờ phản ứng với natribisufit

• Vitamin K 2

Menaquinone-4 và Menaquinone-7 được tìm thấy trong thịt, trứng, sữa MK-4 được

tổng hợp bởi mô động vật, phần còn lại (chủ yếu là MK-7) được tổng hợp bởi các vikhuẩn trong quá trình lên men Với chế độ ăn uống thiếu thốn hoặc ruột đang bị hư hạinặng, thì không thể hấp thụ vitamin K2

Vitamin K2 thường được sản xuất bởi vi khuẩn Bact.coli trong ruột già Khi cấy

Bact.coli trên môi trường thạch có chứa amon lactat sẽ tạo được một lượng lớn vitamin

K2 Vì vậy bằng cách tạo các điều kiện thích hợp, có thể lợi dụng quá trình sinh tổnghợp vitamin K2 bởi vi khuẩn để sản xuất nó trong kỹ nghệ

c Phân giải Vitamin K:

Các nhóm vitamin K đều có tính chất oxi hóa-khử: chúng bị khử thành các dẫn xuất

hydroquinon và khi oxi hòa trở lại sẽ chuyển thành dạng quinon Khi cơ thể bị thiếu

vitamin K hay xảy ra các hiện tượng chảy máu ở nội quan hoặc đổ máu cam Vitamin

K tham gia vào thành phần coenzyme của các enzyme xúc tác qúa trình tạo nênprotrombin là một loại hợp chất protein có vai trò quan trọng trong quá trình đông máu

Vitamin K3, K4, và K5 được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như ngành công nghiệp thức

ăn gia súc (vitamin K3) hay ức chế sự tăng trưởng của nấm (vitamin K5)

2 Vitamin tan trong nước:

2.1 VITAMIN B 1 (Thiamin)

a Vai trò và nhu cầu:

Vitamin B1 là vitamin tan trong nước,

tồn tại dưới dạng tinh thể màu trắng rất

nhạy cảm với nhiệt độ nên bị phân hủy

phần lớn khi nấu chín, ngược lại không

thay đổi hàm lượng khi trữ đông lạnh và

bị phân hủy ở pH › 8 Thiamin có nhiều

trong các loại thực phẩm: nấm men bia, mầm ngũ cốc, thịt lợn, thịt bò, rau củ, hạt vàđậu, nhìn chung vitamin B1có trong hầu hết các loại thực phẩm nguồn gốc động vật vàthực vật nhưng hàm lượng thấp

Lượng vitamin B1 cần cung cấp hằng ngày cho cơ thể: trẻ em 1- 12 tuổi: 0,7- 1,2mg;trẻ trên 12 tuổi là 1,3 - 1,5mg; người lớn nam là 1,5mg và nữ là 1,3mg; phụ nữ mangthai và nuôi con bú là 1,8mg

Người bị thiếu vitamin B1 giai đoạn đầu thấy chán ăn, bực bội, thờ ơ, và thấy ngườimệt mỏi Nếu thiếu kéo Vitamin B1 dài gây bệnh tê phù thể ướt hay khô Ở cả hai thểbệnh, bệnh nhân có biểu hiện bị đau và dị cảm Ngoài ra còn bị tổn thương thần kinh,rối loạn tâm thần, có thể dẫn đến bệnh bại não nghiêm trọng không thể chữa khỏi.Không có hiện tượng thừa vitamin B1.

Vitamin B1 đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra năng lượng cần thiết cho cáchoạt động chức năng của con người

a Đồng hoá đường: vitamin B1 cần thiết cho việc tạo ra một loại enzym (tham giavào thành phần của coenzyme) quan trọng tham gia vào quá trình chuyển hoáđường và quá trình phát triển của cơ thể Khi thiếu vitamin B1 axit pyruvic sẽtích lũy trong cơ thể gây độc cho hệ thống thần kinh Vì thế nhu cầu vitamin B1

đối với cơ thể tỉ lệ thuận với nhu cầu năng lượng

b Nhân tố ngon miệng: kích thích sự tạo thành một loại enzyme tham gia vào quátrình đồng hoá thức ăn, kích thích cảm giác thèm ăn

c Sự cân bằng về thần kinh: Vitamin B1 tham gia điều hòa quá trình dẫn truyền cácxung tác thần kinh, kích thích hoạt động trí óc và trí nhớ.

d Tham gia vào nhiều phản ứng sinh hóa trong cơ thể

b Tổng hợp Vitamin B 1 :

Trong cơ thể, với nồng độ cao thiamin được hấp thu bằng cơ chế thụ động, nhưng ởnồng độ thấp nó được hấp thụ bằng hệ thống vận chuyển chủ động qua trung gian mộtchất mang và bị phosphoryl hóa Trong ruột vi khuẩn có khả năng tổng hợp được mộtlượng Vitamin B1 nhưng không đáng kể Vitamin B1 được hấp thụ tại ruột non và tátràng Sau đó được chuyển vào gan Tại đây nó liên kết với vitamin P và quay trở lạimáu để phân bố trong cơ thể Trong máu, vitamin B1 gắn với protein huyết tương màchủ yếu là albumin và hồng cầu Các cơ quan dự trữ Thiamin bao gồm cơ, tim, gan thận

và não, trong đó cơ là nơi dự trữ chính Trữ lượng vitamin B1 trong các mô là rất ít, vìthế hàm lượng B1 trong cơ thể phụ thuộc vào lượng đưa vào qua thức ăn Vitamin B1

được dự trữ chủ yếu dưới dạng Thiamin pyrophosphat, khoảng 30mg và thời gian bánhủy trong khoảng 9 - 18 ngày Vitamin B1 được bài tiết ra ngoài theo đường nước tiểu

Nấm men có thể tổng hợp một lượng lớn vitamin nhóm B, đặc biệt là B2, B1…Hàm lượng B1 trong nấm men gấp 10 lần trong bột, gấp 4-5 lần trong cám gạo, gấp

10 lần trong gan, 40 – 50 lần trong cá, 15 lần trong thịt bò, 30 – 40 lần trong rauquả

c Phân giải Vitamin B 1 :

Thể coenzym của vitamin B1 là thiamin pyrophosphat, cần cho sự chuyển hóa acidamin có nhánh và chuyển hóa carbodydrat; nó là coenzym tác dụng trong phản ứngtranscetolase làm trung gian cho sự chuyển đổi của hexose và pentose phosphat

2.2 VITAMIN B 2 (Riboflavin):

a Vai trò và nhu cầu:

Trong thiên nhiên, vitamin B2 có trong tất cả các

tế bào sống Các loại thực phẩm ta dùng hằng ngày

như: ngũ cốc, rau xanh, đậu các loại, thịt, trứng, sữa,

tim, thận, gan, lách đều có vitamin B2 (tỷ lệ mất

vitamin B2 khi chế biến thức ăn khoảng 15 - 20%)

Thiếu vitamin B2 thường xảy ra với người

nghiện rượu, trẻ sơ sinh Quá trình này xảy ra song

song cùng các hiện tượng thiếu chất khác gây tổn thương da, chất nhờn Đối với phụ nữmang thai, thiếu vitamin B2 có khả năng sinh quái thai

Trái ngược với B1,B2 tăng nhiều lên trong quá trình bảo quản dưới tác động của oxy.Qua chế biến, lượng vitamin B2 hầu như không bị tổn thất Hàm lượng vitamin B2 trongđộng vật cao hơn thực vật Vitamin B2 được TS Khun phân lập từ năm 1933 từ phầnnước trong của sữa chua

Trong cơ thể, vitamin B2 có nhiều vai trò quan trọng: là thành phần quan trọng củacác men oxydase; trực tiếp tham gia vào các phản ứng ôxy hóa hoàn nguyên; khống chế

năng lượng để cung cấp cho các tế bào hoạt động; tác động đến việc hấp thu, tồn trữ và

sử dụng sắt trong cơ thể ( rất quan trọng trong việc phòng chống thiếu máu do thiếusắt )

Vitamin B2 dùng trong các trường hợp thiếu vitamin B2, gây tổn thương ở da, niêmmạc, cơ quan thị giác

b Tổng hợp Vitamin B 2 :

Thu nhận B2 bằng phương pháp tổng hợp sinh học vượt xa khả năng thu nhận B2 từnguyên liệu tự nhiên

Ví dụ: Nếu nuôi Eremothecium Ashbyii từ một tấn canh trường thu được 25kg B2 Nếu

từ một tấn gan cá ( nguyên liệu rất giàu B2 ) thu được 5kg B2

Ở Mỹ từ 1969 dã sản xuất khoảng 200 tấn B2, trong đó 75% bằng phương pháp sinhtổng hợp Nhiều loại vi sinh vật tổng hợp được B2 như E Ashbyii, Ashbya, Gossi,Candida, C Cobusta…có thể đạt tới 4500-5000mg/l môi trường sau 6-7 ngày nuôi cấy

Nấm men cũng có khả năng tạo một lượng lớn B2

c Phân giải Vitamin B 2 :

Vitamin B2 được hấp thụ chủ yếu ở tá tràng Khi vào cơ thể nó biến đổi thành haicoenzym: FAD ( Flavin Adenin Dinucleotid ) và FMN ( Flavin mononucleotid ) cầncho sự hô hấp của mô Coenzym FMN cần cho hệ thống vận chuyển điện tử trong cơthể Một lượng nhỏ vitamin B2 được tồn trữ ở tim, gan, thận, lách dưới dạng coen-zym Vitamin B2 thải trừ chủ yếu theo nước tiểu ( làm cho nước tiểu có màu vàng ) mộtphần nhỏ thải trừ theo phân

2.3 VITAMIN B 6 (Pyridoxin, Pyridoxal, Pyridoxamin)

Công thức: C8H11O3N HCl Phân tử lượng:205,6

Tên khoa học: (5– hydroxyl -6- metylpyridin – 3,4- diyl) dimethanol

Năm 1938 mới được tách ra ở dạng tinh khiết, vitamin B6 có cấu trúc Pyridoxin là

dẫn xuất từ Pyridin Pyridin là tinh thể không màu, có vị đắng và hòa tan tốt trong nước,

rượu, thực tế không tan trong ether Cả ba loại Piridoxin, Piridoxal và Piridoxamin đềubền khi đun sôi trong dung dịch acid hoặc kiềm nhưng không bền khi có mặt các chấtoxy hóa và tia UV, vì thế phải bảo quản vitamin B6 trong những chai màu nâu Chúng bịphân hủy nhanh nếu đem chiếu sáng ở môi trường kiềm cũng như trung tính, còn khichiếu sáng ở dung dịch acid ( 0.1 N HCl) thì các dạng piridoxin và piridoxal bền hơn sovới piridoxamin.Dạng hoạt tính trong cơ thể là Pyridoxal – 5 – Phosphat

a Vai trò và nhu cầu:

Pyridoxine là yếu tố chống đau dây thần kinh đầu chi ( anti – acrodynie )

Pyridoxal ảnh hưởng đến da và màng nhầy: chống tăng sừng, tiết bã nhờn

Vitamin B6 ở dạng Piridoxal phosphate tham gia vào thành của hàng loạt cácenzyme như transaminaza, decacboxylaza, kinureninaza,…nó còn cần thiết cho các quátrình trao đổi chất béo, chuyển hóa protein thành chất béo và tạo ra các acid béo chưa

no cần thiết đối với cơ thể Trong các phản ứng chuyển amin hóa, vitamin B6 giữ vaitrò đặc biệt quan trọng như một coenzyme.γ

Thiếu vitamin B6: Triệu chứng thiếu cũng giống như các vitamin nhóm B khác, gồmtriệu chứng thần kinh và ở da: đau họng, viêm da tăng tiết bã nhờn ở mắt, mũi, miệng,viêm lưỡi, khô nứt môi, suy nhược dễ bị kích thích Triệu chứng thiếu vitamin B6 đượcghi nhận ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ là rối loạn thần kinh như động kinh, co giật, giảm cân,các vấn đề về tiêu hóa và thiếu máu Ở người lớn, triệu chứng bao gồm các thay đổi về

da mặt, thiếu máu, và triệu chứng lo âu trầm cảm như buồn phiền, nhầm lẫn và rối loạnthần kinh

Nếu thiếu nặng có thể gây bệnh thần kinh ngoại biên ( viêm thần kinh ngoại biên),

co giật, thiếu máu do thừa sắt ( Sidenoblastic anemia), vì pyridoxal phosphate làcoenzyme để thành lập porphyrin là thành phần của heme

Thiếu vitamin B6 cũng làm rối loạn sự trao đổi các coenzyme như adenine-dinucleotit, coenzyme A…từ đó dẫn tới vị phạm trao đổi hàng loạt các hợpchất liên quan tới chúng ( trao đổi gluxit, lipit, protein…)

nicotinamit-Nguyên nhân:

+ Rất ít xảy ra hiện tượng thiếu vitamin B6.Chỉ xảy ra đối với người dùng khángsinh kéo dài Có hơn 40 loại thuốc làm giảm hoạt tính vitamin B6 điển hình như:Isoniazid, hydralazin ( kết hợp với pyridoxal kinase), penicillamin ( thành lập dẫn xuấtThiazolidin với vitamin B6), cycloserin, thuốc tránh thai

+ Người nghiện rượu (giảm khả năng tổng hợp pyridoxal 5 – photphat)

+ Sai sót về chuyển hóa do bẩm sinh

+ Bệnh thiếu máu đáp ứng với liều cao của vitamin B6, hội chứng tiền kinh nguyệt,chiếu tia xạ để chuẩn đoán và điều trị, trong lúc mang thai và cho con bú, ăn thực phẩm

có nhiều protein, xơ gan, cường giáp, suy tim sung huyết

Thừa vitamin B6: Loại vitamin này tan trong nước, vì thế nó dễ dàng thải ra ngoàiqua nước tiểu và hiếm khi có tác dụng phụ Nhưng nếu dung nạp quá nhiều vitamin B6

sẽ gây triệu chứng bồn chồn về đêm, nhớ lại hững giấc mơ mạnh mẽ ở các phụ nữ sửdụng B6 để trị các triệu chứng tiền mãn kinh Liều 500 mg\ngày (250 lần RDA), gâybệnh thần kinh cảm giác nặng: mất điều hòa tê tay chân, rối loạn cảm giác xúc giác,đau, ngừng thuốc các triệu chứng này biến mất

Nhu cầu hàng ngày: 0.6 – 1.6 mg ở trẻ em, 2 mg ở người lớn, 2,5 mg ở phụ nữ cóthai và cho con bú

Vitamin B6 cần thiết cho các quá trình trao đổi chất béo, chuyển hóa protein thànhchất béo và tạo các acid béo chưa no cần thiết đối với cơ thể Trong các phản ứng

chuyển hóa protid Đó là transaminase, decarboxylase, cynureninase ( chuyển hóatriptophan), racemase…

• Transaminase: trong cơ thể, có 2 loại tranansaminase là GOT vàGPT Các men này chuyển 1 NH2 của acid amin1 cho acid cetonic2 để trở thànhacid cetonic1 và acid amin2

• Cynureninnase: Tham gia chuyển hóa tryptophan thành a.nicotinic,nếu thiếu vitamin B6 thường kèm theo thiếu vitamin PP và chất chuyển hóa củatryptophan là acid xanthurenic tăng cao trong máu

• Racemase: D – acid amin

+ Tham gia tổng hợp Cystathionin từ

Serin và homocytein

+ Tham gia chuyển hóa threonin và

serin

+ Tham gia tổng hợp a arachidonic là

một chất cần thiếc cho cơ thể

+ Tham gia tổng hợp heme

Vitamin B6

• Tổng hợp hóa học: Người ta thường tổng hợp bảng phương pháp hóa học

từ xianaxetamit và dẫn xuất của axetylaxeton ( theo Harris, Folkers 1939)

• Tổng hợp sinh học: Sử dụng một số loại nấm men như Candida calis, C.lipolytica, C Utilis, Lenbia, Sac Cerevisiae, tảo Spirulina maxima…

tropi-Thực vật và nhiều loại vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp vitamin B6 đủ cho nhucầu của chúng Ví dụ: các vi khuẩn dạ dày động vật nhai lại, tổng hợp được vitamin B6

và cung cấp cho động vật chủ.Cả ba dạng của vitamin B6 đề hấp thu dễ dàng qua dạ dàyruột Dù ở dạng nào, chất chuyển hóa không hoạt tính cũng là acid 4 – pyridoxic đượcthành lập do aldehyd oxidase ở gan rồi được đào thải qua nước tiểu (57%) và phân.Vitamin B6 cần cho hấp thu vitamin B12.Tuy nhiên cũng có nhiều vi sinh vật cũng không

có khả năng đó nên đòi hỏi phải cung cấp Piridoxin cho chúng

Hình 1.7: Sơ đồ tổng hợp và chuyển hóa vitamin B 6 trong cơ thể

2.4 VITAMIN C (Axit Ascorbic):

a Vai trò và nhu cầu:

Vitamin C còn được gọi là axit ascorbic do được dùng để chữa trị bệnh Scorbut, làmột vitamin được biết nhiều nhất, lần đầu tiên được Silva ( 1918-1925 ) lấy riêng từchanh và được gọi là yếu tố khử Sau đó lại được Apogian ( 1920-1925 ) chiết suất vàcuối cùng đến năm 1928 nhà hóa- sinh học Szent-Gyưrgyi đã tách riêng vitamin này từlớp màng bao tuyến thượng thận và từ quả chanh và gọi nó la “ axit hexuronic”, Hicret(1933), Michel và Craft (1933) đã xác định được cấu tạo của nó

Công thức cấu tạo của vitamin C cho thấy nó là một dẫn xuât của đường Tính chất khửcủa vitamin C phụ thuộc vào sự có mặt của nhóm dienol trong phân tử của nó

Hình 1.8: Công thức cấu tạo vitamin C

Vitamin C là chất chống oxy hóa bảo vệ tế bào, thúc đẩy hấp thụ sắt, góp phần tổnghợp chất truyền thần kinh và collagen

Đa số động vật, trừ chuột bạch, khỉ và người đều có khả năng tổng hợp đượcvitamin C từ đường glucoza Sở dĩ người không có khả năng đó có lẽ vì thiếu cácenzym đặc hiệu xúc tác cho sự chuyển hóa glucoza thành vitamin C

Vitamin C được hấp thu dễ dàng qua niêm mạc ruột, không tích lũy trong cơ thể,thải trừ qua nước tiểu dạng oxalat