Chương 5 Lipid

CHƯƠNG LIPID KHÁI NIỆM CHUNG Đònh nghóa Lipid dẫn xuất acid béo cao phân tử alcohol Thường gặp dầu thực vật mỡ động vật Phân bố : + ĐV: mô mỡ, óc, sữa,… + TV: hạt có dầu (nành, phộng, thầu dầu, oliu, hướng dương, cám,…) Thành phần lipid vài loại nguyên liệu Nguyên liệu Đậu nành Đậu phộng Mè Cám Đậu rồng Thầu dầu % lipid/CK 17 –18,4 30 – 44,5 40 – 45,4 21 – 27 17 – 20 50 - 60 Nguyên liệu Thòt bò Thòt heo Cá Trứng gà, vòt Sữa bò % lipid/CK – 10,5 – 37,3 – 3,6 11 - 14 – 4,4 Phân loại [1] Lipid đơn giản: Thuỷ phân cho rượu acid nhóm: + Glyceride: ester glycerine acid béo + Seride (sáp): ester rượu bậc cao + Steride: ester rượu đa vòng [2] Lipid phức tạp: Khi thủy phân, rượu acid béo chất khác lipid Các phân nhóm: + Phospholipid : H3PO4 + Proteolipid (lipoprotein) : protein + Glucolipid : glucid Vai trò chức - Thành phần cấu tạo màng tế bào cấu trúc tế bào (lipoprotein) - Cung cấp lượng cho thể (9,3 Kcal/g) - Hoà tan số vitamin • Ứng dụng lipid: - Sản xuất sản phẩm chiên, xào, nướng,… - Chất hoạt động bề mặt, nhũ hóa, tạo màng - Sản phẩm công nghiệp Nhu cầu : - Phụ thuộc tuổi, tình trạng sức khoẻ, tính chất lao động, đặc điểm dân tộc, khí hậu,… - 14 – 15 % tổng lượng dinh dưỡng - Người thường 36 – 42 g/ngày ACID BÉO Đònh nghóa - Acid béo acid hữu đơn chức, bậc cao, mạch C thẳng, số C thường số chẵn, C = – 38, có hay nối đôi - Bằng phương pháp đại, người ta phát loại acid béo có số C lẽ, mạch phân nhánh hay mạch vòng Acid béo no - Công thức chung: CnH2nO2 - Ký hiệu: COOH Quy ước: viết acid béo số C mạch : C8 = acid caprilic Chiếm đa số thành phần lipid ĐV vài loại lipid TV Dạng rắn nhiệt độ thường A béo mạch ngắn, M thấp dạng tự hay dạng ester chiếm tỷ lệ nhỏ tự nhiên Trong trình chế biến chúng chất tạo mùi thơm cho sản phẩm - Các acid béo có C lẽ: valeric (C5), enanthic (C7), thành phần thơm quan trọng chất béo sữa số dầu TV Acid béo không no Công thức chung : CnH2n-2O2 (1 nối đôi) CnH2n-4O2 (2 nối đôi) CnH2n-6O2 (3 nối đôi) - COOH COOH - Ký hiệu: - Quy ước: số C – số nối đôi – vò trí nối đôi C18 : Acid béo không thay : người động vật có vú không tổng hợp được, cần thiết cho trình chống lão hoá tế bào sinh tổng hợp hoocmon sinh sản, có nhiều dầu cá A béo dạng trans tạo thành công nghiệp sản xuất dầu mỡ (xử lý nhiệt, đóng rắn) Dạng nhũ tương nước acid béo không no tạo mùi vò khó chòu Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào số, cấu trúc vò trí liên kết đôi Nhiệt độ nóng chảy số acid béo - Ký hiệu C18 : C18 : (tr 9) C18 : (2) C18 : (9) C18 : (9,12) C18 : (tr 9,12) C18 : (9,12,15) C20 : Tên acid béo Stearic Elaidic Cis – – octedecenoic Oleic Linoleic Linolelaidic α - linolenic Arachidic Điểm nóng chảy 0C 69 46 51 13.4 -5 28 -11 75.4 C20 : (5,8,11,14) Arachidonic -49.5 - Acid béo không no thường gặp lipid TV số lipid ĐV Một số phản ứng acid béo không no: [1] Phản ứng oxy hóa cắt mạch KMnO4 R1 HC CH R CHO R2 + [O] pH8-9 + R COOH [2] Phản ứng oxy hóa tạo peroxyde R1 HC CH R2 + O2 R1 HC CH O R2 O [3] Phản ứng cộng hợp halogen R1 HC CH R2 + Br2 R1 HC CH Br R2 Br [4] Phản ứng hydro hóa : R1 HC CH R2 + H2 R1 HC CH H R2 H Các loại acid béo khác: Acid béo mạch nhánh: hiếm, thường tìm thấy chất béo sữa; acid no hay không no Acid béo mạch vòng: COOH (CH2)10 A hydrocacpic C16H28O2 T0nc = 59,5 0C A chaulmogric C18H32O2 (CH2)10 COOH T0nc = 71 0C LIPID ĐƠN GIẢN Glyceride : Glyceride ester glycerin acid béo Tùy mức độ ester hóa: monoglyceride; diglyceride triglyceride CH2OCOR1 CH2OH CHOH CH2OH (glycerine) R1COOH CHOH R2COOH CH2OH (monoglyceride) Tùy vào gốc R1 ; R2 ; R3 có loại glyceride : • Glyceride đơn giản : (thuần) R1 ≡ R2 ≡ R3 CH2OCOR1 CH2OCOR1 CHOCOR2 R3COOH CH2OH (diglyceride) CHOCOR2 CH2OCOR3 (triglyceride) CH2OCO(CH2)14CH3 CHOCO(CH2)14CH3 CH2OCO(CH2)14CH3 (tripalmitine) • Glyceride phức tạp : (tạp) R1 ≠ R2 ≠ R3 CH2OCO(CH2)14CH3 CHOCO(CH2)16CH3 (Palmitodistearine) CH2OCO(CH2)16CH3 − Thành phần chất béo TV ĐV tự nhiên: đa số triglyceride, mono diglyceride, acid béo tự lượng nhỏ tạp chất − Triglyceride tự nhiên chứa đa số glyceride tạp, có phần nhỏ glyceride Mỡ heo: - Tripalmitin 1% - Triolein 3% - Palmitodiolein 53% - Palmitostearoolein 27% Mono Diacylglycerol: (MG,DG - Mono Diglyceride) − Thành phần tự nhiên dầu mỡ thấp; tăng dần trình bảo quản chế biến phản ứng thủy phân − Trong CN, người ta sản xuất MG DG phản ứng triacylglycerol glycerin 2000C, xúc tác kiềm CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2OCOR3 CH2OH + CHOH CH2OH (triglyceride) (glycerine) CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2OCOR1 + CHOH CH2OH CH2OCOR1 + CHOH + CHOCOR2 CH2OH CH2OCOR3 CH2OH CH2OH (monoglyceride) (diglyceride) − Tại điểm cân có 40 – 60% MG; 35 – 45% DG; – 15% TG − MG DG tác nhân hoạt động bề mặt, ứng dụng làm chất tạo nhũ công nghiệp TP Triacylglycerol: (TG – Triglyceride) • Triglyceride động vật : - ĐV cạn: a.béo no cao, mạch C dài, T0nc cao, dạng rắn - ĐV nước: a.béo không no cao (dầu cá trích 75%), dạng lỏng - Dòch lỏng ĐV: sữa (sữa bò 3,7%; sữa dê 4,8%; sữa voi 20%; sữa cá voi 46%) - Chứa cholesterol, Vit A, Vit D cần cho trình sinh trưởng (trẻ em) • Triglyceride thực vật: - Chứa hạt, phôi hạt: bông, lanh, thầu dầu, đậu phộng, hạt hòa thảo - Mạch C ngắn, % a béo không no cao, dạng lỏng - Chứa Vit E, F cần cho trình sinh sản, chống lão hóa (người lớn) Tính chất triglyceride: [1] Nhiệt độ nóng chảy: - Yếu tố đònh trạng thái lỏng rắn chất béo: Độ dài mạch C Số liên kết không no Nhiệt độ nóng chảy Tỷ lệ loại acid béo - Không có điểm nóng chảy rõ ràng, thường khoảng nóng chảy [2] Tính hòa tan: - Không tan nước, trừ vài a béo mạch ngắn - Tan tốt dung môi hữu không phân cực: chloroform, ether ethylic, benzen,… - Nếu có chất tạo nhũ, tạo nhũ tương với nước [3] Tính công nghệ: Là tính chất tạo đặc điểm đặc trưng cho sản phẩm - Tính lan toả bơ, margarin,… - Tính dòn dễ tan chảy cacao - Độ suốt dầu ăn - Khả nhũ hoá bôi trơn công nghệ bánh biscuit [4] Phản ứng thủy phân: CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2OH + H2O Lipase CH2OCOR3 CHOH + R1COOH + R2COOH + R3COOH CH2OH Phản ứng xà phòng hóa CH2OCOR1 + CHOCOR2 - CH2OH CHOH NaOH CH2OCOR3 + R1COONa + R2COONa + R3COONa Xà CH2OH phòng cục: hỗn hợp muối Na a béo + màu, mùi, chất phụ gia khác - Xà phòng mềm: loại dầu (khô, bán khô, không khô), loại muối (Na,K) [5] Phản ứng chuyển ester: - Điều kiện : Không nước; T0 = 110 – 160 0C; Xúc tác: methylate Na, ethylate Na (0,1 – 0,3 %) Phản ứng thuận nghòch đạt cân tùy thuộc cấu trúc thành phần TG A B C D + E F xt,to B A D C + E F A + B F D + E + C Ứng dụng: quan trọng CN làm thay đổi tính chất vật lý chất béo hay hỗn hợp mà không cần thay đổi cấu trúc chất béo - Tăng khả nhũ hoá mỡ heo làm bánh - Sản xuất mono diglyceride [6] Phản ứng oxin: - Là phản ứng polymer hóa bề mặt, tạo màng - - Chất béo có nhiều nối đôi dễ tao phản ứng oxin Phương pháp đánh giá chất lượng dầu béo: [1] Chỉ số acid (AV) AV = mg KOH trung hòa hết a béo tự 1g chất béo AV đánh giá trình thủy phân chất béo Nguyên tắc: R-COOH + KOH R-COOK + H2O Tiến hành: hòa tan chất béo dung môi ether ethylic, đònh phân KOH 0,05N [2] Chỉ số xà phòng (SV) SV = mg KOH trung hòa hết a béo tự acid béo kết hợp xà phòng hóa 1g chất béo SV đánh giá tổng lượng a béo chất béo Tiến hành : cho lượng thừa KOH phản ứng với chất béo, khuấy, nóng, hồi lưu, đònh phân KOH dư HCl hay H2SO4 [3] Chỉ số ester (EV) EV = mg KOH trung hòa hết acid béo kết hợp 1g chất béo EV = SV - AV [4] Chỉ số Iod (IV) IV = g I2 bão hóa hết số liên kết đôi 100g chất béo IV đánh giá mức độ không no chất béo Dùng IV để phân loại dầu béo: [1] Dầu khô : IV > 130 [2] Dầu bán khô : 85 < IV < 130 [3] Dầu không khô : IV < 85 Một số giá trò IV Loại chất béo IV Loại chất béo IV Mỡ bò 30 Dầu oliu 86 Mỡ heo 56 Dầu nành 130 Mỡ người 64 Dầu 150 Tiến hành : cho lượng dư I2 hay Br2 cộng hợp với nối đôi chất béo, đònh phân phần I2 hay Br2 dư Na2S2O3 [5] Chỉ số Peroxyde (PV) - PV = g I2 giải phóng cho KI tác dụng với peroxyd 100g chất béo - Thể tình trạng hư hỏng trình oxy hoá acid béo không no - Seride (Sáp) Seride ester a béo bậc cao rượu đơn chức cao phân tử (R = 27 – 33) R1COOH + HOR2 R1COOR2 + H2O R1: a palmitic, serotic, montanic, melisic,… R2: rượu serilic, monanilic, miricilic,… Trong sáp tự nhiên có khoảng 50% ester 50% rượu cao phân tử, acid béo cao phân tử, carbua hydro, chất màu mùi,… Sáp động vật Chứa tuyến sáp động vật Sáp ong: bảo vệ mật ấu trùng ong T0nc = 62 – 70 0C Thành phần palmitomirixilic CH3 (CH2)14 – O – CO – CH2 (CH2)28 CH3 Lanolin: sáp lông cừu, giữ lông da không bò thấm nước Là hỗn hợp ester rượu đa vòng a béo bậc cao phân nhánh (lanopalmitic, lanostearic) Spermaceti: chất béo não cá voi, mỡ cá nhà táng T0nc = 41 – 49 0C Được ứng dụng làm chất đònh hương (nước hoa, mỹ phẩm); cao dán (Y tế) Sáp thực vật có nhiệm vụ bảo vệ trái, lá, thân khỏi tác động VSV môi trường (mất nước) Sáp khoáng Chiết xuất từ than đá lignide than bùn nhờ dung môi hữu T 0nc = 72 - 77 0C Thành phần a montanilic ester Tính chất sáp - Chất vô đònh hình, nhiệt độ nóng chảy thấp - Hoà tan tốt dung môi hữu - Không thấm nước, không dẫn điện,không cháy - Bền hoá học, bền ánh sáng, khó oxy hóa, khó thủy phân (xà phòng hóa 150 – 160 0C, môi trường kiềm) Ứng dụng sáp - Bảo quản loại rau quả, quan nội tạng,…; - Vật liệu cách điện; Khuôn in, phục chế tranh; Sơn, bút chì, mỹ phẩm,… Steride: − Là ester rượu vòng sterol với a béo cao phân tử − Trong tự nhiên, % sterol chiếm đa số, lượng steride chiếm phần nhỏ (cơ thể người 90/10) − Vai trò sinh hóa sterol quan trọng steride Chúng tham gia trình liên kết nước, liên kết với độc tố làm giảm độc tính Một số sterol gây bệnh ung thư, số khác lại có tác dụng chữa bệnh ung thư − Steride sterol chất rắn không màu, không tan nước, tan chloroform, ether, rượu nóng, Steride động vật [1] Cholesterol  Sinh tổng hợp thể từ squarlen  Tế bào, mô, não, máu, sữa,… động vật có vú, dạng tự hay ester hóa với acid béo no hay không no Dầu TV có cholesterol so với mỡ ĐV  Vai trò sinh học: Cholesterol chất tiền thân trình sinh tổng hợp loại steride khác hoocmon sinh dục (Ergosterol) Trong máu, cholesterol có vai trò vận chuyển lipid nhờ khả tạo nhũ Tại mật, cholesterol bò oxy hóa thành a cholic (a mật) tạo nhũ tương hấp thụ lipid ruột Trẻ em : bổ sung chưa đủ Trưởng thành : dư cholesterol tích lũy máu, gây xơ vữa mạch máu, bệnh huyết áp cao, tim mạch Thành phần cholesterol vài loại nguyên liệu động vật Nguyên liệu Tổng lượng cholesterol (mg/100g) 2000 1010 410 340 240 70 60 50 Óc bò Lòng đỏ trứng Cật heo Gan heo Bơ Thòt heo nạc Thòt bò nạc Cá (bơn) [2] Vitamin D3 (cholecalcipherol) Tạo thành quang phân 7-dehydrocholesterol 7-dehydrocholesterol cung cấp từ thực phẩm, tích tụ da chuyển sang vit D tia tử ngoại LIPID PHỨC TẠP Phospholipid − Là ester rượu đa chức acid béo cao, có H3PO4 base Nitơ Rượu: glycerine, inoside, sphingozine,… Acid béo: palmitic, stearic, linolenic, linoleic, arachidonic, lignoceric, nevonic,… Base Nitơ: colin, serin, colamin,… − Là chất rắn không màu, dễ bò sẫm màu bò oxyhóa có nhiều nối đôi − Tan tốt dung môi hữu cơ, không tan nước, có tính hoạt động bề mặt, tạo huyền phù bền; Bò phân cắt môi trường KOH, acid − Là thành phần cấu tạo nên lipoprotein Lecithin: chất hoạt động bề mặt, dùng để tạo nhũ CNTP; nguyên liệu giàu lecithine đậu nành, lòng đỏ trứng Lecithin thô: hỗn hợp loại phospholipid, chủ yếu phosphatidyl cholin Phosphatidyl cholin : 50 – 60% Phosphatidyl ethanolamin : 30 – 40% Phosphatidyl inositol : 10 – 15% Cephaline.: Hỗn hợp phosphatidyl serine ethanolamine gọi CH2OCOR1 CH2OCOR1 CHOCOR2 O CHOCOR2 O CH2O P CH3 O CH2 CH2 N OH CH3 Lecithine = phosphatidyl choline CH3 CH2O P O OH Phosphatidyl inositole CH2OCOR1 CH2OCOR1 CHOCOR2 O CHOCOR2 O CH2O P O CH2 CH2 CH2O NH2 P O CH2 OH OH Phosphatidyl ethanolamine CH NH2 COOH Phosphatidyl serine Glyceroglycolipid Sphingolipid Lipoprotein Phân loại: theo tỷ trọng, tách dung dòch NaOH ly tâm [1] VLDL: Very Low Density Lipoprotein (D < 1,006g/mL) [2] LDL : Low Density Lipoprotein (D < 1,063g/mL) [3] HDL : High Density Lipoprotein (D < 1,21 g/mL) [4] Protein nhũ tương : cặn CHUYỂN HÓA LIPID TRONG CƠ THỂ Trong thể lipid hai dạng: dự trữ chất béo tế bào • Chất béo tế bào phần lớn phospholipid, lipoprotein tham gia chủ yếu vào việc tạo màng sinh học, tham gia vào trình trao đổi chất • Chất béo dự trữ thường glyceride acid béo no hay chưa no Chúng tập trung mô da, màng bao bọc tim, thận, ruột,… • Mỡ động vật chứa acid béo no nhiều nên mỡ tương đối cứng Hàm lượng mỡ động vật lên đến 50% trọng lượng thể Lớp mỡ cá voi dày 50-70cm • Dầu thực vật chứa nhiều a.béo không no nên dạng lỏng Hạt có dầu chứa 20-60% dầu 1g lipid phân giải tạo 9,3kcal 1,07g H2O 1g glucid tạo 4,1 kcal 0,55g H2O 1g protein tạo 4,1 kcal 0,41g H2O Phân hủy: Dầu, mỡ, triglyceride Acid mật, E.lipase, H2O Monoglyceride E.Lipase, H2O Glycerin + acid béo Sự thủy phân chất béo: − Ở miệng, lipase nước bọt nên chất béo không bò phân giải − Ở dày chất béo bò thủy phân điều kiện tạo nhũ Sự tiêu hóa chất béo xảy dày trẻ bú, chất béo sữa mẹ dạng huyền phù − Dầu mỡ bò tiêu hóa chủ yếu ruột non Tại ruột non có loại dòch tiêu hóa quan trọng tiết vào tá tràng dòch tuyến tụy mật − Mật chứa acid mật (cholic) có tác dụng tạo nên nhũ tương thuận tiện cho lipase thuỷ phân − Acid mật: a.cholic, dozoxycholic, litocholic kenodesoxycholic Trong mật người thường có muối Na acid mật: glycocholic, glycodesoxycholic, taurocholic taurodesoxycholic − Dòch tụy chứa Enzym lipase, thủy phân chất béo nhũ hóa thành glycerin acid béo H2C OCOR1 HC OCOR2 + H2C OCOR3 H2C OCOR1 H2O HC OH H2C OH phospholipase HC OCOR2 H2C OH lipase glycerin + + R1COOH + a.beo + + R2COOH R3COOH H3PO4 + base N H2C O P N O OH − Sau thủy phân xong, acid béo kết hợp với acid mật, thấm qua thành ruột Ở acid béo tách tham gia vào trình chuyển hóa, acid mật phân làm hai phần, phần quay trở lại vào ruột, tiếp tục nhiệm vụ nhũ hóa chất béo, phần trở mật Chuyển hóa glycerin: H2C OH H2C OH HC OH H2C OH glycerin glicerokinase HC OH H2C OH dehydrogenase H2C OP glycerophosphat HC O C O HC OH H2C OP H2C OP phosphodioxyaceton glyceraldehyd Chuyển hóa acid béo: − Tất acid béo có C chẵn chuyển hóa theo chu kỳ β-oxy hóa-chu trình Knop − Đầu tiên, acid béo không no chuyển hết thành acid béo no, sau bắt đầu oxy hóa 10 − Vậy qua chu trình β-oxy hóa, chuỗi acyl CoA bò cắt C so với acyl CoA cũ − Chu trình tiếp tục tòan chất béo cắt thành acetyl CoA Năng lượng − Mỗi chu trình Knop tạo FADH2, NADH2 AcetylCoA − Vậy acid béo có công thức C2nH4nO2 tạo được: n AcetylCoA CT Crept (giải phóng 12ATP) (n-1) FADH2 (n-1) NADH2 1ATP (giai đọan hoạt hóa) TD: palmitic n=8 130 ATP Tổng hợp Tổng hợp acid béo: − Quá trình diễn ngược lại với công thức Knop − Nguyên liệu acetylCoA, qua phản ứng nối dài thêm C vào mạch đến tạo acdi béo có số C chẵn Tổng hợp lipid: Tổng hợp steride-sterol BIẾN ĐỔI CỦA LIPID TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN Ôi hoá thuỷ phân Không Enzyme Xảy pha đồng (pha béo) Tốc độ phản ứng nhỏ Yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ, độ ẩm sản phẩm Có Enzyme Xảy bề mặt tiếp xúc pha Xúc tác enzyme lipase: có nguyên liệu, VSV (Toopt = 35 – 38oC) Sản phẩm acid béo dẫn đến tăng AV Bơ, dầu dừa acid béo mạch ngắn, mùi ôi khó chòu Hạt, bột, cám khô, không nấm mốc tạo acid, mùi Enzyme nấm mốc tạo acid hữu ngắn, có mùi ôi Ôi hoá oxy hoá Oxyhoá hoá học Xảy nối đôi acid béo không no, trình tự oxy hoá hay oxy kk ánh sáng Yếu tố ảnh hưởng: ánh sáng, nhiệt độ, thành phần acid béo không no Sản phẩm peroxyde, hydroperoxyde, sau aldehyd, rượu, ceton gây mùi ôi Oxy hoá sinh học Đối tượng acid béo no, có M trung bình, thấp E lipoxygenase sản phẩm alkylmethylceton gây mùi vò khó chòu Ôi hoá ceton: β-oxyhoá, decarboxyl hoá (E nấm mốc) Tai hại 11 Gây độc (peroxyde, hydroperoxyde) Mất hoạt tính vit F Sản phẩm vô hoạt E có nguyên liệu Sản phẩm tạo với protein hợp chất không tan nước, dung môi hữu cơ, không bò thủy phân Các hợp chất đọng lại thể gây xơ cứng động mạch 12 13