Các axit amin thiết yếu cho nhu cầu dinh dưỡng của con người

Các axit amin thiết yếu cho nhu cầu dinh dưỡng của con người

Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN DINH DƯỠNG HỌC CÁC AXIT AMIN THIẾT YẾU CHO NHU CẦU DINH DƯỠNG CỦA CON NGƯỜI GVHD : ThS HỒ XUÂN HƯƠNG SVTH : ĐHTP6CLT - NHÓM 38 ĐỖ THỊ NGỌC THẢO 10314041 NGUYỄN THỊ THẢO QUYÊN 10323501 TRẦN THỊ KIM XUÂN 10343471 TRẦN THỊ PHI THẮNG 10318081 NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY 10324581 TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2011 DHTP6CLT-NHÓM 38 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG LỜI MỞ ĐẦU Axít amin (amino acid) thành phần tạo nên giá trị dinh dưỡng riêng biệt phân tử protein, cần cho sống Trên thực tế, có loại axít amin liên kết chặt chẽ với nhau, kích thích thể phát triển mạnh mẽ, với trẻ em thêm hai loại axit amin Nếu thiếu 10 loại quan trọng dẫn đến số bệnh nguy hiểm đáng tiếc xảy Vì tìm hiểu axit amin thiết yếu cho nhu cầu dinh dưỡng người nhằm giúp nhóm em hiểu nhiều loại axit amin Để từ có hiểu biết sử dụng Cùng với hướng dẫn Xn Hương tận tình, cố gắng thành viên nhóm, nhóm hồn thành báo cáo Tuy nhiên có nhiều sai sót mong giúp đỡ để hồn thiện DHTP6CLT-NHĨM 38 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ AXIT AMIN 1.1 Axit amin( amino acid) gì: Amino axit đơn vị cấu trúc protein, hay nói cách khác axit amin “viên gạch” để xây nên” tịa lâu đài mn hình mn vẻ” phân tử protein.[1][95] Các amino axit có cấu tạo chung giống nhau: có nhóm cacboxyl(-COOH), nhóm amin(-NH2) gắn vào nguyên tử Cα , amino axit khác vị trí mạch bên (R) Tính chất amino axit phụ thuộc vào cấu tạo, kích thước diện tích của(R) Tại PH=7 nhóm cacboxyl amino axit nằm dạng bazo tương ứng(-COO-) nhóm amino nằm dạng axit (NH3+) Do amino axit mang tính bazo lẫn tính axit Trong tự nhiên, thơng thường số điện tích âm dương tương ứng Vậy amino axit cịn chất lưỡng tính Hình 1.1 cấu tạo axit amin Trong thực tế ta thường gặp 20 amino axit bản, protein chứa số amino axit cải biến.Amino axit phát măng tây vào 1806 asparagine Amino axit cuối số 20 amino axit phát vào năm 1938, threonine Các amino axit thường gọi tên theo nguồn gốc tạo chúng Do tên gọi amino axit gọi theo tên thông thường.[2] Ngồi axit amin nêu cịn có amino axit không tham gia vào thành phần cấu tạo protein (amino axit phi protein) tìm thấy thể như: ornithinic, citrulline sản phẩm trung gian quan trọng trình trao đổi chất số dạng axit amin gặp protein như: gamma cacboxylglutamate, selenocystein,desmosine axit amin thường dạng hiệu chỉnh axit amin thường gặp, trình hiệu chỉnh xảy chuỗi phản ứng polypeptid tổng hợp.Các amino axit có vai trị sinh học quan trọng thể chẳng hạn cacboxylglutamat đảm bảo thực vai trò protrombin trình đơng máu v.v Amino axit trạng thái tinh thể rắn, khơng màu hầu hết hịa tan dễ nước Sở dĩ amino axit có nhiệt độ nóng chảy cao hịa tan nhiều nước chúng tồn dạng ion lưỡng cực hay muối nội phân tử (nhóm –COOH, sau cho H+ mang điện tích âm nhóm –NH2, sau nhận H+ mang điện tích dương) DHTP6CLT-NHÓM 38 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG Có nhiều loại có vị kiểu đường glycine, alanine, valine, serine, histidine, tryptophan; số loại có vị đắng isoleucine, arginine khơng có vị leucine Bảng 1: axit amin 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Alanin Arginine Asparagine Aspartic Cysteine Glutamic acid Glutamine Glycine Histidine Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Proline Serine Threonine Tryptophan Tyrosine Valine Ala Arg Asn Asp Cys Glu Gln Gly His Ile Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val 1.2 Vai trò axit amin: Acid amin thành phần phân tử protein Do kết hợp với liên kết khác nhau, chúng tạo thành phân tử khác thành phần tính chất Giá trị dinh dưỡng protein định mối liên quan số lượng chất lượng acid amin khác protein Nhờ q trình tiêu hố protein thức ăn phân giải thành acid amin Các acid amin từ ruột vào máu tới tổ chức, chúng sử dụng để tổng hợp protein đặc hiệu cho thể Sau trình phân giải đại phân tử protid biến thành acid amin hấp thu vào thể qua đường tiêu hóa tác dụng dịch tiêu hóa Người ta phân loại nhiều acid amin khác acid amin giúp thể khỏe mạnh chúng hấp thu vào thể Nếu thiếu acid amin cần thiết dẫn đến rối loạn cân đạm rối loạn sử dụng tất acid amin cịn lại Đạm thực vật nhìn chung giá trị đạm động vật thiếu hay hoàn toàn khơng có số acid amin cần thiết Vai trị acid amin khơng giới hạn tham gia chúng vào tổng hợp đạm thể mà chúng cịn có nhiều chức phận phức tạp quan trọng khác Các acid amin tham dự vào nhiều q trình chuyển hóa thể tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh, đổi sợi bắp… nhu DHTP6CLT-NHÓM 38 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG cầu cho thể đáp ứng đủ, thừa thiếu gây nên bất lợi cho thể Ngồi việc tổng hợp protein, axit amin cịn có vai trị sinh học quan trọng khác Glycine glutamine tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh Nhiều axit amin dùng để tổng hợp phân tử khác như: + Trytophan tiền chất chất truyền thần kinh serotonin + Glycine số chất phản ứng trình tổng hợp porphyrin + Arginine dùng để tổng hợp hocmon nitric oxide Nhiều amino axit dùng y học để chữa bệnh, làm thức ăn cho thể người bệnh methionine làm thuốc bổ gan, muối natri axit glutamic làm gia vị cho thức ăn Một số amino axit dùng làm nguyên liệu cho việc sản xuất tơ tổng hợp(axit ω-amino enantoic dùng sản xuất tơ enan) 1.3 Các axit amin thiết yếu thể: Trong 20 axit amin thường gặp phân tử protein có số axit amin mà thể người động vật tự tổng hợp mà phải đưa từ vào qua thức ăn gọi axit amin cần thiết axit amin thay Khi thiếu, chí số axit amin cần thiết, làm cho protein tổng hợp protein bị phân giải kết dẫn đến cân nitơ âm Các axit amin cần thiết thể tùy thuộc vào điều kiện riêng biệt loài động vật, lứa tuổi… theo nhiều tài liệu có tám axit amin cần thiết cho người lớn: valin, lơxin, izolơxin, methionine, threonine, phenylalanine, triptophan lyzin Đối với trẻ em có thêm hai axit amin cần thiết: arginine histidin Hàm lượng axit amin không thay tỉ lệ chúng phân tử protein tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá chất lượng protein.[1][99] bảng 1.2 Nhu cầu tối thiểu acid amin cần thiết người (Hồng Tích Mịnh Hà Huy Khôi, 1977) a Khi lượng cysteine đầy đủ, b Khi lượng tyrosine đầy đủ Tỷ lệ cân đối acid amin cần thiết theo F.A.O Tryptophane-1, phenylalanine threonine-2, methionine + cystine, valine-3, isoleucin leucine-3,4 Theo Leverton (1959) đánh giá tỷ lệ cân đối acid amin cần thiết cần tính theo ba: DHTP6CLT-NHÓM 38 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG tryptophane, lysine acid amin chứa lưu hùynh (methionine + cystine) tỷ số chúng nên 1: 3: 3.[4] 1.4 Khả sử dụng axit amin: Cơ thể khơng hồn tồn sử dụng acid amin có thức ăn Lượng thường giảm lý sau: - Sự tiêu hố hấp thu khơng hồn tồn - Sự có mặt số chất ức chế men tiêu hoá số thức ăn - Sự biến chất protein acid amin nhiệt tác dụng khác Tỷ lệ hấp thu acid amin cao phần lớn protein động vật protein thực vật thường Ở chế độ ăn hoàn toàn nguồn gốc thực vật, lượng nitơ phân lên tới 20% lượng nitơ ăn vào Khi chưa bị nhiệt làm giảm hoạt tính, chất ức chế đặc hiệu men tiêu hoá làm giảm tiêu hoá hấp thu protein Tác dụng nhiệt mạnh làm giảm mức độ sử dụng hấp thu protein Tác dụng hay gặp thức ăn giàu carbohydrate Lysine acid amin chứa lưu huỳnh chịu ảnh hưởng nhiều DHTP6CLT-NHÓM 38 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG CHƯƠNG 2: CÁC AXIT AMIN THIẾT YẾU 2.1 Histidine (acid α-amino β-imidasolyl propionic): • Công thức phân tử: C6H9N3O2 - Mã di truyền: CAU, CAC - Khối lượng phân tử: 138.16 Dalton - Histidine acid amin thiết yếu, phổ biến tự nhiên L-histidine tự tổng hợp mà phải cung cấp chế độ ăn uống cho thể Histidine gọi bán-acid amin thiết yếu (protein xây dựng khối) người lớn tự tổng hợp trẻ em khơng thể Histidine tiền thân histamine, nguồn quan trọng phân tử cacbon trình tổng hợp purin Chuỗi bên histamine tham gia vào chức xúc tác chymotrypsin.[6] Histidine acid amin thiết yếu lần phân lập bác sĩ người Đức Albrecht Kossel năm 1896 Histidine acid amin thiết yếu người động vật có vú khác Histidine tiền chất histamine, chất amino axit cần thiết cho trẻ em lớn bình thường, thay tế bào bị thương, bị bệnh.[5] Vai trò:[7] Histidine giúp thể phát triển liên kết mô bắp với Nó cịn có tác dụng hình thành màng chắn myelin, chất bảo vệ bao quanh dây thần kinh giúp tạo dịch vị, kích thích tiêu hóa Kết hợp với kẽm làm tăng hấp thu kẽm ruột Có thể sử dụng histidine để sản xuất histamine histamine chịu trách nhiệm loạt q trình sinh lý Có nhiều hemoglobin Khi thiếu histidine mức hemoglobin máu hạ thấp Histidine có vai trò quan trọng tạo thành hemoglobin Khi cần thiết hemoglobin bị phân giải để giải phóng histidine Khử carboxyl: Hemoglobin → Histidine → Histamin Histamin chất giữ vai trò quan trọng việc làm giãn mạch máu Liều dùng[5] - Liều lượng 80-10 mg ngày cho kg trọng lượng thể - Sử dụng tốt với vitamin B3 ( niacin ) B6 ( pyridoxine ) Độc tính triệu chứng [5] Có khơng triệu chứng phụ với Histidine, mức độ cao Histidine dẫn đến căng thẳng rối loạn tâm thần lo âu người có bệnh tâm thần phân liệt nghiên cứu có nồng độ cao Histidine Đối với người lớn Histidine làm cho mạch máu nở rộng, làm giảm áp huyết Quá nhiều Histidine sinh dị ứng Nếu bị ảnh hưởng di truyền thể biến - • - • • - - DHTP6CLT-NHĨM 38 Hình 2.1 CTCT Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG tạo chất Histidine người sinh bệnh nói ngọng Thiếu hay thừa histidine làm giảm sút hoạt động có điều kiện - Thiếu hụt Histidine: nhiều người thiếu Histidine thường dẫn đến viêm khớp dạng thấp, thiếu hụt trẻ sơ sinh gây bệnh chàm Có thể bị đục thủy tinh thể, loét dày, tá tràng.Làm giảm nồng độ kẽm gây phản ứng dị ứng hen suyễn Nhiều Histidine làm thiếu hụt đồng tăng nồng độ cholesterol máu • Nguồn thực phẩm histidine [6] Histidine có hầu hết loại thức ăn: bao gồm đậu, men bia, cám gạo nâu, caseinate, sản phẩm sữa, trứng, thịt, hải sản, đậu nành, ngũ cốc…Sữa, thịt, gia cầm cá chứa nguồn histidine nhiều 2.2 Lysine : (acid α, ε diamino propionic): • Cơng thức hóa học: C6H14N2O2 • Công thức cấu tạo: - Tên quốc tế : 2,6-diaminohexanoic acid Khối lượng phân tử gam: 146.188 g/mol Mã di truyền: AAA, AAG Lysine α-amino acid Lysine acid amin khơng thay thế, khơng tổng hợp thể người - Lysine axit amin thuộc họ aspartat, tổng hợp qua đường trao đổichất phân nhánh Qua đường cịn có metionin, treonin, izoloxin tạo thành Lysine axit amin cần cho hoạt động sống người động vật Nghĩa thể khơng tự tổng hợp nó, phải lấy từ nguồn cung cấp bên ngồi, haynói cách khác lấy từ nguồn thức ăn(chúng thuộc loại axit amin không thay thế) • Lịch sử phát hiện: Trong sản xuất công nghiệp, người ta thường sử dụng chủng vi khuẩn đột biến để sản xuất lysine Trong tự nhiên có nhiều vi sinh vật có khả sinh tổng hợp lysine, số chủng vi khuẩn có khả sinh tổng hợp thừa lysine sử dụng để sản xuất theo qui mơ cơng nghiệp khơng nhiều.[5] • Vai trị : - L-lysine thành phần quan nhiều protein Nó trực tiếp tham gia sản xuất L-carnitine - chất cần thết cho vận chuyển sử dụng chất béo - Hai chức khác lysine lưu giữ canxi thể trì hệ miễn dịch Lysine acid amin quan trọng tối cần thiết cho phát triển xương trẻ em giúp hấp thụ canxi lứa tuổi Lysine cịn tăng cường đồng hóa DHTP6CLT-NHÓM 38 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG - - • - - - • hấp thu canxi, đảm bảo cho hình thành sụn, xương, mô liên kết collagen đồng thời ngăn cản tiết khoáng chất khỏi thể, giúp cho xương khỏe, chống lão hóa cột sống, trì trạng thái cân nitơ có thể, tránh tượng giãn mệt mỏi Lysine giữ vai trò sống tổng hợp protein Nó chìa khố việcsản xuất enzyme, hoocmon kháng thể giúp thể tăng cường sức đề kháng chống trả với bệnh tật, đặc biệt ngăn cản phát triển vi khuẩn gây bệnh mụn rộp môi hay mụn rộp sinh dục Lysine giúp trẻ ăn ngon miệng, gia tăng chuyển hoá hấp thu tối đa dinh dưỡng phát triển chiều cao Nó giúp tăng cường hấp thu calci, ngăn cản tiết khống chất ngồi thể nên có tác dụng tăng trưởng chiều cao, ngăn ngừa bệnh cịi xương, lỗng xương Việc thiếu hụt chất khiến trẻ chậm lớn, biếng ăn, dễ thiếu men tiêu hóa nội tiết tố Lysine có nhiều trứng , thịt , sữa, cá, đậu nành… dễ bị phá huỷ trình chế biến, nấu nướng thức ăn Triệu chứng thiếu Lysine : Thiếu hụt Lysine xảy thường xuyên người không tiêu thụ sản phẩm động vật so với người sử dụng Thiếu Lysine xảy chế độ ăn uống không đầy đủ, lượng arginine mức Lysine thiếu hụt ảnh hưởng đến tổng hợp carnitine có tác động bất lợi chuyển hóa chất béo thành lượng Thiếu Lysine dẫn đến canxi, làm tăng nguy phát triển bệnh loãng xương Các triệu chứng thiếu Lysine bao gồm mệt mỏi, buồn nơn, chóng mặt, cảm giác ngon miệng, kích động, mắt đỏ ngầu, tăng trưởng chậm, thiếu máu, rối loạn sinh sản Cơ thể người động vật thiếu Lysine thể khó hoạt động bình thường, đặc biệt động vật cịn non trẻ em xảy tượng chậm lớn , trí tuệ phát triển kém, dễ thiếu men tiêu hố nội tiết tố Chính Lysine loại axít amin thường thêm vào phần ăn trẻ em gia súc Thiếu Lysine thức ăn dẫn đến rối loạn trình tạo máu, hạ thấp số lượng hồng cầu hemoglobin Ngoài thiếu Lysine cân protein bị rối loạn, suy mịn, q trình cốt hố bị rối loạn có hàng loạt biến đổi gan phổi.[6] Độc tính: Bổ sung Lysine xem an tồn không độc hại Các tác dụng phụ chưa báo cáo với việc sử dụng Lysine, liều cao (hơn 10 gam ngày) gây triệu chứng tiêu hóa, chẳng hạn buồn nôn, đau bụng tiêu chảy Sử dụng Lysine cẩn thận uống với thuốc kháng sinh Với liều lượng lớn (từ 10 đến 30 gram ngày), Lysine tăng độc tính thuốc kháng sinh aminoglycoside gentamicin, neomycin, streptomycin Không uống sữa lúc với Lysine [6] • Nguồn Lysine DHTP6CLT-NHĨM 38 10 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG - Người bình thường ngày cần g Lysine Tuy nhiên, thể không tự tổng hợp chất mà phải cung cấp qua thực phẩm (như lòng đỏ trứng, cá, thịt, loại đậu sữa tươi) bổ sung dạng thuốc Trong phần ăn người Việt Nam, lượng ngũ cốc chiếm đến 70-80% nên thường bị thiếu Lysine, đặc biệt người ăn chay (chủ yếu dùng ngũ cốc lượng nhỏ rau họ đậu), vận động viên, bệnh nhân bỏng, mụn rộp.[6] - Cung cấp Lysine qua thuốc không cần thiết người bình thường Hơn nữa, việc dùng thuốc phải có định, hướng dẫn bác sĩ tn thủ hướng dẫn đó, loại dược phẩm dùng khơng gây hại Riêng với Lysine, liều lượng cao gây chứng căng bụng bệnh tiêu chảy Người ta sản xuất Lysine công nghiệp dược phẩm nhờ vào trình lên men vi khuẩn Corynebacterium glutamicum, loại vi khuẩn gram dương hình que - Lysine có chủ yếu fromage, thịt, cá, chứa khoảng 1,5 g lysine/100 g thực phẩm có nhiều sữa chế phẩm sữa, thịt, nhiều đạm cơ-miosin đạm máu hemoglobin Lysine diện ngũ cốc • Liều lượng sử dụng:[6] Theo chuyên gia dinh dưỡng, cách cung cấp lysine tiện lợi hiệu sử dụng loại thực phẩm chế biến sẵn có bổ sung chất với lượng nhỏ, vừa đủ cho nhu cầu người bình thường, chẳng hạn sữa tươi - Đối với trẻ em lứa tuổi 2-12: Khuyến nghị 23 mg/kg thể/ ngày Không sử dụng thực phẩm bổ sung lysine cho trẻ tuổi Nhu cầu lysine trẻ cao gấp đôi người trưởng thành: ngày trẻ từ sơ sinh đến tuổi cần 99mg/kg thể trọng, từ 7-15 tuổi cần 44mg/kg thể trọng, từ 16 tuổi trở lên cần 12mg/kg thể trọng - Đối với người từ 13 tuổi trở lên: khuyến nghị 12mg/kg thể/ ngày • Ích lợi Lysine :[6] - Lysine acid amin thiết yếu mà thể người tự tổng hợp - Lysine có nhiều số loại thực phẩm Tính 100g thực phẩm trứng có 1.070mg, thịt bị, thịt nạc, tơm đồng, cá nạc từ 1.400-1.500mg, đậu xanh 1.150mg, đậu nành 1.970mg, đậu phụng 990mg lysine Tuy nhiên, đun nấu, lượng lysine lớn - Lysine có nhiều vai trị: giúp hấp thụ canxi tạo collagen Canxi làm xương phát triển Collagen làm thành mạng lưới cho mô liên kết, da, sụn xương Sự chuyển hóa lysine phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác vitamin C, B6, B2, PP, acid glutamic, sắt - Trong sữa mẹ có lysine nên trẻ bú mẹ thường có đủ lysine Từ trẻ ăn dặm trở chọn thực phẩm giàu lysine thiếu lysine Khi thiếu lysine thiếu yếu tố chuyển hóa lysine trẻ biếng ăn, chậm lớn, suy giảm hệ miễn dịch - Đối với trẻ thiếu cân, bổ sung lysine tốc độ tăng cân cao 40% so với tốc độ tăng cân giai đoạn không bổ sung DHTP6CLT-NHÓM 38 11 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH AXIT AMIN 3.1 Phương pháp xác định acid amin đầu N, C Việc xác định amino acid đầu N đầu C cho phép xác định số lượng sợi polypeptide tạo nên phân tử protein đánh giá mức độ đồng mẫu protein Ngoài biết amino acid đầu N cho phép kiểm sốt q trình tách phân đoạn phân tử protein 3.1.1 Xác định amino acid đầu N 3.1.1.1 Phương pháp Sanger Xác định amino acid đầu N Sanger đề xuất vào năm 1945 gồm bước chủ yếu sau: Dựa vào phản ứng nhóm ∝ - NH2 amino acid đầu N với 2,4 dinitroftorbenzol tạo dẫn xuất dinitrophenyl (DNP) amino acid cần xác định có màu vàng Sau tiến hành thuỷ phân acid HCl 5,7N cắt tồn amino acid có mặt sợi polypeptide dẫn xuất màu vàng DNP – aminoacid đầu N Tách dẫn xuất cách chiết suất eter xác định dẫn xuất amino acid phương pháp sắc ký mỏng Hình 3.1 Hình sơ đồ phương pháp Sanger [3] DHTP6CLT-NHÓM 38 47 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG 3.1.1.2 Phương pháp Dansyl Do harly đề vào năm 1963, chất phương pháp tương tự phương pháp Sanger gồm bước: Đầu tiên cho dansylchloride tác dụng với nhóm NH2 amino acid đầu N tạo dansyl-peptide Tiến hành thủy phân sợi polypeptide acid HCl 5,7N 105°C khoảng 12- 16h giải phóng phức dansyl-amino acid đầu N phát huỳnh quang λ = 365 nm Sau xác định dansyl- amino acid phương pháp sắc ký mỏng chiều gần người ta sử dụng phương pháp sắc ký cột lỏng ngược pha có độ phân giải cao sử dụng detector huỳnh quang Hình 3.2 sơ đồ Dansyl [3] DHTP6CLT-NHÓM 38 48 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG 3.1.1.3 Phương pháp Edman Phương pháp cho phép xác định thứ tụ amino acid từ đầu N nhờ phản ứng nhóm NH2 amino acid đầu N với phenyllisothiocyanate (PITC) Gồm hai giai đoạn: • Tạo phenylearbamat-peptide • Tách amino acid đầu N dạng dẫn xuất phenylthihydantoin (PTH) amino acid đầu N, tách xác định dẫn xuất phương pháp sác ký mỏng ngồi người ta cịn sử dụng phương pháp enzyme aminopeptidase 3.1.2 Xác định amino acid đầu C 3.1.2.1 Phương pháp hydrazyl hoá Do giáo sư Akabori đề xuất Bản chất phương pháp người ta cho hydrazine tác động với nhóm cacbonyl amino acid đầu C Tách phức phương pháp sắc ký mỏng xác định tên amino acid Tuy nhiên phương pháp có hạn chế số amino acid bị phân hủy tạo phức hợp với hydrazine nhiệt độ cao 100 = 120oC Hình 3.3 Hình sơ đồ phản ứng hydrazyl hóa [3] 3.1.2.2 Phương pháp oxazolone Do nhà khoa học người Nhật Matsuo đề xuất Bản chất phương pháp là: cho nhóm COOH amino acid đầu C tác động với acetate anhydride tạo cấu trúc mạch vòng oxazolone Trong môi trường kiềm cho nguyên tử H mạch vịng trao đổi với đơng vị H3 tạo dẩn xuát phóng xạ Tiến hành sắc ký để tách xác định amino acid đầu C nhờ phương pháp chụp phóng xạ Ngồi người ta cịn sử dụng phương pháp thủy phân nhờ enzym carboxypeptidase để cắt riêng xác định amino acid đầu C 3.2 Các phản ứng nhận biết acidamin đặc trưng DHTP6CLT-NHÓM 38 49 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG 3.2.1 Phản ứng ninhydrin Tất α-acid amin protein phản ứng với ninhydrin tạo thành hợp chất màu xanh tím(hấp thụ cực đại bước sóng 570nm) Phản ứng nhạy phát đến microgram acid amin,vì dùng nhiều phân tích định tính định lượng acid amin(trong phương pháp sắc kí điện di) Cơ chế phản ứng phức tạp có nhiều chỗ chưa thống Có thể nêu số phản ứng sau: Dưới tác dụng ninhydrin nhiệt độ cao,acid amin tạo thành NH3, CO2 andehit tương ứng có mạch carbon ngắn acid amin carbon;ninhydrin chuyển thành aminodixetohydrinden [1] Hình 3.4 Hình sơ đồ phản ứng ninhydrin [3] Aminodixetohydrinden, NH3 tạo thành tiếp tục phản ứng với phân tử ninhydrin khác tạo thành hợp chất màu xanh tím có cơng thức sau: O O O O N O O Đặc biệt riêng aminoacid prolin tạo phức chất với ninhydrin có màu vàng, khác biệt hẳn với màu acid amin khác tạo nên phản ứng Do vậy, ninhydrin sử dụng cho phản ứng màu đặc trưng để phát prolin Hình 3.5 sơ đồ phản ứng phát Prolin [3] DHTP6CLT-NHÓM 38 50 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG 3.2.2 Phản ứng Xantoprotein với acid amin vòng Đây phản ứng đặc trưng cho protein có chứa acid amin vịng phenilalanin,tirozin, tryptophan Khi đun nóng dung dịch protein với HNO3 đậm đặc tạo thành dẫn xuất Nitơ màu vàng Khi thêm dung dịch kiềm vào tạo thành muối có cấu tạo Quinoit màu da cam Ngược lại, protein không chứa acid amin vịng gelatin khơng cho phản ứng [3] Hình 3.6 sơ đồ phản ứng Xantoprotein với acid amin vòng 3.2.3 Phản ứng Millon đặc trưng cho tyrozin Thuốc thử Millon hỗn hợp muối Nitrat nitric thủy ngân hòa tan HNO3 Khi thuốc thử tác dụng với nhân phenol tyrozin tạo nên hợp chất nitrotyrozin thuỷ ngân có màu đỏ [3] Phản ứng Millon dùng để phát tyrozin hợp chất phenol DHTP6CLT-NHÓM 38 51 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG Hình 3.7 sơ đồ phản ứng Millon 3.2.4 Phản ứng Adamkievic đặc trưng cho tryptophan Trong môi trường acid, tryptophan phản ứng với nhiều loại aldehid tạo thành sản phẩm ngưng kết có màu đỏ tím đặc trưng [1] Hình 3.8 sơ đồ phản ứng Adamkievic 3.2.5 Phản ứng Sakagichi đặc trưng cho arginin Đây phản ứng phát arginin: tác dụng với hypobromit(NaBrO) αnaphtol,arginin tạo sản phẩm màu đỏ cam [3] DHTP6CLT-NHÓM 38 52 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG Hình 3.9 sơ đồ phản ứng Sakagichi 3.2.6 Phản ứng acid amin chứa lưu hùynh (phản ứng Folia) Các acid amin chứa lưu hùynh cystin, cystein, methionin tác dụng kiềm bị phân hủy tạo thành natri sunfua( Na2S) [3]: RSH + NaOH  Na2S + ROH + H2O Thêm chì acetat Na2S phản ứng tạo thành kết tủa nâu đen chì sulfua (PbS): Na2S + Pb(CH3COO)2  2(CH3COO)Na + PbS (kết tủa màu đen) 3.2.7 Phản ứng prolin với thuốc thử Isatine Ngoài phản ứng màu đặc trưng với ninhydrin, prolin cịn phát dễ dàng nhờ phản ứng với thuốc thử Isatine [3] Hình 3.10 sơ đồ phản ứng Prolin với thuốc thử Isatine 3.2.8 Phản ứng Pauli để phát histidin tyrozin Khi tác dụng với acid diazobenzosunfonic (thuốc thử diazo), histidin tạo thành phức chất màu da cam [3] Cơng thức phản ứng sau: DHTP6CLT-NHĨM 38 53 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG Sự tạo thành aciddiazobenzosunfonic: Phản ứng tyrozin: Hình 3.11 sơ đồ phản ứng Pauli 3.2.9 Phản ứng với acid nitơ (HNO2) (phương phápVan Slyke) Dưới tác dụng HNO2 , acid amin bị dezamin dezamin hóa tạo thành nitow dạng khí Phản ứng sử dụng để định lượng -acid amin( phương pháp Van Slyke) [3] DHTP6CLT-NHÓM 38 54 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG Phản ứng xảy sau: 3.2.10 Phản ứng với nitơ pruxit đặc trưng cho acid amin, protein chứa lưu huỳnh Phản ứng diễn tương tự phản ứng Folia, phản ứng này, natri nitropruxit thay vị trí chì axetat [3] Hình 3.12: Hình sơ đồ phản ứng với nitơ pruxit đặc trưng cho acid amin, protein chứa lưu huỳnh 3.3 Các phương pháp định lượng axit amin 3.3.1 Phương pháp hóa lý Đã từ lâu việc phân tích định tính định lượng acid amin thường kết hợp nhiều phương pháp hóa lý sắc ký Có thể dựa vào phổ hấp thụ acid amin không giống để phân tích Hoặc dựa vào cấu trúc acid amin tự sau chuỗi Polypeptide bị thủy phân, định lượng acid amin đầu N - tận DHTP6CLT-NHÓM 38 55 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG phản ứng Sanger Edman Cũng vậy, xác định acid amin đầu C tận nhờ phản ứng khử nhóm Carboxyl với tác nhân khử NaBH4 sử dụng enzyme carboxypeptidase… 3.3.2 Sắc ký Người ta dung nhiều phương pháp sắc ký khác nhau, giới thiệu nguyên tắc số phương pháp thông dụng để phân tich acid amin 3.3.2.1 Sắc ký giấy Nguyên tắc phương pháp dựa vào phân bố hai pha dung môi: dung môi cố định dung môi di động Dung môi cố định thường nước giữ giấy sắc ký (trong điều kiện bão hòa nước, giấy giữ 15-20% nước tính theo trọng lượng giấy) Dung môi di động thường dung mơi hữa bão hịa nước di chuyển tờ giấy theo mao dẫn kéo theo chất dung dịch Tốc độ di chuyển chất không giống chất đặc trưng trị số định gọi Rf Rf = a/b Trong đó: • a: khoảng cách dịch chuyển chất phân tích • b: khoảng cách dịch chuyển dung mơi Có nhiều sắc ký giấy khác sắc ký chiều xuống, sắc ký võng nằm ngang sắc ký hai chiều Loại giấy thường dùng Whatman số Shleicher-Schull 2044 a b, dung môi gồm chất Butanol: Acetic acid: nước (dùng cho chiều thứ nhất: phenol: nước (dùng cho chiếu thứ 2) 3.3.2.2 Sắc ký lớp mỏng Nguyên tắc phương pháp dực lý thuyết sắc ký giấy, nghĩa dựa phân bố chất hai pha: chất hấp phụ trán rộng phiến kính tạo thành lớp mỏng pha di động dung mơi thích hợp Dung mơi di chuyển làm dịch chuyển chất mẫu thử Các chất hấp phụ thường dùng Silicagel, alumin acid,Sephadex,v.v… kết hợp với thạch cao (gypse) để dán vào phiến kính 3.3.2.3 Sắc ký khí Nguyên tắc phương pháp lợi dụng tính chất khó bay acid amin nên sử dụng chương trình nhiệt để chuyển chúng thành dẫn DHTP6CLT-NHÓM 38 56 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG xuất (thường N-acetyl-amin) Cho tác dụng acid amin với cồn amylic HBr khan, sau cho tác dụng hỗn hợp với anhydric acetic Cột thường dùng loại Chromosorb W (60-80 mesh) có lớp polyetylenglyco 1% (cobowax 1564 6000) Chương trình nhiệt 1250C 1550C, tốc độ chảy 60-240 ml/phút 3.3.3 Phân tích máy tự động 3.3.3.1 Xác định trình tự (sequence) acid amin chuỗi polypeptide Máy phân tích acid amin chuỗi polypeptide tự động dựa nguyên tắc phương pháp Edman, Nghĩa tách acid amin đầu N tận xác định theo thứ tự acd amin tách đó, xác định xác trình tự xếp acid amin chuỗi 3.3.3.2 Xác định thành phần acid amin chuỗi polypeptide bằng máy sắc ký lỏng cao áp-HPCL (Hight Liquid Pressure Chromatography) Trước hết protein hay peptide phải được thủy phân bằng HCl 6N ở 1100C ống hàn kín chứa Nitrogen (để tránh sự oxy hóa phá hủy acd amin) thời gian 12-15 giờ Sau đó trung hòa hỗn hợp dung dịch thủy phân acd amin và cho vào máy phân tích tự động HPLC thành phần acd amin cùng với mẫu chuẩn acid amin Máy tự động sẽ cho biết hàm lượng ( =tỷ lệ %) của từng acid amin dưa theo các đỉnh (peak) của acid amin chuẩn Cần nhớ máy HPLC chỉ cho biết thành phần (composition) của từng acid amin chứ không cho biết trình tự các acid amin 3.3.4 Điện di Dựa vào tính chất tích điện của các acid amin môi trường có pH nhất định , mà có thể phân tích các acid amin bằng kỹ thuật điện di Dưới tác dụng của điện trường các acid amin tích điện dương (+) sẽ chạy về phía cực âm (-), các acid amin tích điện âm chạy về phía cực dương Do khả tích điện không giống của các acid amin vì vậy chúng di chuyển không giống điện trường Kết quả các acid amin phân bố trải giá thể (giấy hoặc tấm polyamide) 3.3.5 Phân tích bằng quang phổ khối Quang phổ khối (MS-mass spectrophotometer) là một công cụ phân tích với độ chính xác cao Nguyên tắc của phương pháp này là: dùng một chùm electron bắn vào một lượng chất thử rất nhỏ, các phân tử chất thử trước hết phá thành nhiều mánh ion mang điện dương điều kiện chân không Các mánh ion nhờ DHTP6CLT-NHÓM 38 57 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG phận phát điện vá ghi thánh pic vối cường độ khác tương ứng với khối lượng ion – khối phổ Có nhiều loại máy quang phổ khối với mức độ phân giải khác nhau, máy có độ phân giải cao máy có khả tách hai mánh ion có khối lượng chênh phần trăm đơn vị khối DHTP6CLT-NHÓM 38 58 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO LÊ NGỌC TÚ, LA VĂN CHỨ, ĐẶNG THỊ THU, NGUYỄN THỊ THỊNH, BÙI ĐỨC HỢI, LÊ DỖN DIÊN- Hóa sinh công nghiệp- nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Trường đại học công nghiệp tp.HCM, khoa sinh học cơng nghệ thực phẩm- giáo trình hóa thực phẩm- lưu hành nội 2006 Phạm Thị Anh Hồng - Kỹ thuật sinh hóa - NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM http://voer.edu.vn/content/m10550/latest/ http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/8955223/1/ http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/8956287/1/ http://www.dinhduong.com.vn/story/axit-amin-oi-ieu-can-biet http://minhtien.net/index.php?nv=news& s&IDCare=41 http://en.wikipedia.org/wiki/Arginine 10 http://www.vietnamen.org/bio/?p=5 11 http://giaiphapsuckhoe.com/vi/news/Tin-L-Arginine/Vai-tro-cua-LArginine-trong-tang-cuong-chuc-nang-tinh-duc-tang-cuong-the-lucphong-chong-benh-tim-mach-va-bao-ve-gan-28/ 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 http://forum.buonchuyen.info/showthread.php?231685-Amino-acid-LArginine-Thuoc-chua-benh-gan http://voer.edu.vn/content/m10550/latest/ http://www.realtime.net/anr/aminoacd.html http://vn.godowell.com/Nutrition-function-Add/485/ http://en.wikipedia.org/wiki/Isoleucine http://www.biology.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/aa/Isoleusine html http://www.springboard4health.com/notebook/proteins_isoleucine.html http://www.peptideguide.com/amino-acids/isoleucine.html http://www.vitaminstuff.com/amino-acid-isoleucine.html http://www.scribd.com/doc/71269831/17/Methionine http://en.wikipedia.org/wiki/Isoleucine http://www.genome.jp/kegg-bin/show_pathway?map00280 http://www.drthuthuy.com/Faq/Dimhduong.htm http://vietsciences.free.fr/giaokhoa/chemistry/vohongthai/aminoacid.pdf http://thuviensinhhoc.com/Baigiang/GPSLN/C7/Suhapthu.htm http://www.ykhoanet.com/duoc/dinhduong/05_0162.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Leucine DHTP6CLT-NHÓM 38 59 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG DHTP6CLT-NHÓM 38 60 Tiểu luận Dinh Dưỡng Học GVHD:Th.s HỒ XUÂN HƯƠNG BẢNG PHÂN CƠNG NHIỆM VỤ DHTP6CLT-NHĨM 38 61 ... sản vật trung gian axit amin Tổng hợp axit amin phát sinh rối loạn thiếu axit amin cần thiết mà rối loạn tỉ lệ lượng axit amin cần thiết đưa vào thể Các axit amin cần thiết cho việc tổng hợp hormon,... này, axit amin chuyển gốc amin cho axit alpha xêtônic, biễn axit thành axit amin axit amin gốc amin trở thành axit alpha xêtônic Sự trao đổi amin thực nhờ tác dụng xúc tác men trao đổi amin (transaminase)... hai loại axit amin Nếu thiếu 10 loại quan trọng dẫn đến số bệnh nguy hiểm đáng tiếc xảy Vì tìm hiểu axit amin thiết yếu cho nhu cầu dinh dưỡng người nhằm giúp nhóm em hiểu nhiều loại axit amin Để