Giáo trình Hóa sinh: Phần 2

Cơ thể ngƣời không có khả năng tự tổng hợp axit pantotenic, khi cơ thể bị thiếu axit pantotenic sẽ gây rối loạn trao đổi hàng loạt chất ở cơ thể, đồng thời xuất hiện những triệu trứng [r]

CHƢƠNG V : VITAMIN – CÁC CHẤT KHỐNG

5.1 VITAMIN

5.1.1 Vai trị, ý nghĩa vitamin

Vitamin hợp chất hữu có chất hố học khác nhau, có khối lƣợng phân tử nhỏ Nó cần thiết để bảo đảm sinh trƣởng phát triển bình thƣờng động vật, ngƣời vi sinh vật

Khác với protein cần cho thể với khối lƣợng lớn, vitamin cần cho thể khối lƣợng nhỏ Nhu cầu ngƣời hàng ngày loại vitamin (trừ vitamin C, PP) 10mg Tuy nhiên nhu cầu thay đổi tuỳ theo lứa tuổi, trạng thái sinh lý thể Ngoài ra, nhu cầu loại vitamin phụ thuộc nhiều loài Chẳng hạn, số động vật bậc cao tổng hợp vài vitamin từ nguồn thức ăn thực vật Thực vật có khả tổng hợp hầu hết vitamin tiền vitamin

Đối với thực vật, nấm vi khuẩn đƣợc ni cấy mơi trƣờng tổng hợp cần vitamin để sinh trƣởng phát triển

Đến ngƣời ta biết khoảng 30 vitamin khác chúng đƣợc chia thành hai nhóm chính:

- Nhóm vitamin tan nƣớc gồm vitamin nhóm B nhƣ B1, B2, B3, B5, B6, B12, vitamin C

- Nhóm vitamin tan chất béo (tan dầu, mỡ, không tan nƣớc) nhƣ vitamin A, D, E, K,…

Khi phần thức ăn không cung cấp đủ nhu cầu vitamin, thể thiếu vitamin Nhƣng dùng nhiều dẫn đến bệnh thừa vitamin Vitamin có chứa nguồn thực vật động vật

Trong thực phẩm thực vật có hầu hết vitamin, nhiều vitamin C loại rau tƣơi mặt đất, ngồi cịn chứa nhiều vitamin A tiền vitamin A, biểu chín có màu vàng nhƣ bí đỏ, cà chua, cà rốt, xoài, đu đủ, mơ,… Các họ đậu có hàm lƣợng vitamin PP, H, B5 axit folic tƣơng đối cao Đặc biệt vitamin PP lạc Các loại củ

nghèo vitamin C nhƣng tƣơng đối giàu vitamin B5, axit folic vitamin K Ở ngũ cốc khơng

có vitamin C A, nhƣng hàm lƣợng vitamin E, B1, B2, PP B6 tƣơng đối cao, phần lớn

tập trung lớp vỏ cám xay sát bị tổn thất nhiều (xem phụ lục I)

axit folic Cá chứa nhiều vitamin A, E, D, PP Trứng có hầu hết vitamin trừ vitamin C, lòng trắng trứng nghèo vitamin

5.1.2 Phân loại vitamin

5.1.2.1 Vitamin tan nƣớc

Các vitamin nhóm thƣờng tham gia thành phần cấu tạo coenzim khác Vì thiếu vitamin khơng có vật liệu cấu tạo nên enzim, dẫn đến rối loạn trình trao đổi chất, thể xuất triệu chứng bệnh lý

a Vitamin B1

Vitamin B1 gọi tiamin, loại vitamin phổ biến rộng rãi thiên nhiên, đƣợc cấu tạo vòng tiazol (chứa ngun tử lƣu huỳnh) gắn với vịng pirimidin chứa nhóm amin

Trong thực tế tiamin thƣờng tồn muối tiaminclorit

Vitamin B1 có nhiều nấm men, cám gạo, gạo chƣa xát, ngơ, đỗ tƣơng,

lạc,…ngồi có nhiều loại rau nhƣ cải bắp, rau dền, xà lách Trong động vật, vitamin B1 có nhiều gan, sữa, lòng trắng trứng

Nhu cầu vitamin B1 thay đổi tùy theo lứa tuổi, nghề nghiệp, trạng thái sinh lý

thể,…Đối với ngƣời lớn cần khoảng từ 1,5 – 3mg vitamin B1 24 giờ, trẻ em,

số lƣợng hơn, khoảng 0,5 – mg

Thiếu vitamin B1 ảnh hƣởng đến trình trao đổi gluxit, viêm dây thần kinh, bị

bệnh tê phù (beri – beri), ảnh hƣởng tới q trình tiêu hố, hệ thống thần kinh tim mạch Vitamin B1 bền với nhiệt mơi trƣờng axit, cịn mơi trƣờng kiềm bị

phân huỷ nhanh chóng đun nóng Vitamin B1 tinh thể hồ tan tốt nƣớc chịu đƣợc trình gia nhiệt thơng thƣờng Khi oxy hố, vitamin B1 chuyển thành

hợp chất gọi tiocrom phát huỳnh quang Tính chất thƣờng đƣợc sử dụng để định lƣợng vitamin B1

Điều kiện chế biến bảo quản có ảnh hƣởng lớn đến hàm lƣợng vitamin B1

nguyên liệu

Ví dụ, gạo xay xát kỹ hàm lƣợng vitamin B1 bị giảm nhiều

N N

H3C NH2

CH2 N+

S

CH3

CH2 – CH2OH N

N

H3C NH2

CH2 N+

S

CH3

CH2 – CH2OH Cl-

Trong gạo lật : hàm lƣợng tiamin 0,45 mg/100g Sau xát lần : hàm lƣợng tiamin 0,09 mg/100g Sau xát lần : hàm lƣợng tiamin 0,03 mg/100g

Trong cám gạo : hàm lƣợng tiamin 2,32 mg/100g

Độ ẩm bảo quản nguyên liệu (thóc, gạo) cao, hàm lƣợng vitamin B1 bị giảm

càng nhanh Một số chất nhƣ gelatin, ovalbumin, tinh bột,… làm giảm tác dụng phá huỷ vitamin B1 nhiệt độ cao

b Vitamin B2

Vitamin B2 cịn đƣợc gọi theo tên hố học riboflavin, dẫn xuất vòng izoalloxazin gắn với rƣợu ribitol

Vitamin B2 có nhiều nấm men, rau nhƣ rau dền, dƣa hấu, hành tây, súp lơ, đậu, thịt, sữa, gan, lòng đỏ trứng

Nhu cầu vitamin B2 ngƣời ngày từ đến 2,5 mg Động vật có sừng

khơng cần vitamin B2 vi sinh vật ruột chúng có khả tổng hợp vitamin

này cung cấp cho thể chủ

Tinh thể vitamin B2 dạng khô tƣơng đối bền với nhiệt vitamin B1 Tuy nhiên,

vitamin B2 không bền dƣới tác dụng ánh sáng

Trong trình bảo quản gạo loại hạt khác, ngƣời ta nhận thấy ngƣợc với vitamin B1, vitamin B2 có xu hƣớng tăng lên rõ rệt bảo quản dạng bao cói,

bao tải, bao PP, nghĩa có xâm nhập dễ dàng oxy khơng khí Ví dụ, sau tháng bảo quản lọ nâu đậy kín, lƣợng vitamin B2 gạo tăng lên 53%, cịn hàm lƣợng vitamin

B1 giảm 1% Nếu giữ bao cói, bao tải thời gian đó, hàm lƣợng vitamin B1 giảm 40%, hàm lƣợng vitamin B2 lại tăng tới 95%

Trong cô đặc sữa, khơng thêm đƣờng hàm lƣợng vitamin B2 hầu nhƣ khơng

đổi, cịn đặc có đƣờng làm giảm lƣợng dƣới 10%

Đối với trứng gà vitamin B2 lịng trắng khơng biến đổi bảo quản, lòng

đỏ bị thay đổi nhiều

Vitamin B2 có nhiều thịt, đặc biệt gan Tuỳ thuộc vào điều kiện làm lạnh thịt bao quản xử lý hàm lƣợng vitamin B2 bị thay đổi nhiều, nhƣng nói chung

khơng đáng kể

Vitamin PP có nhiều thịt bò, gan bò, thận, tim, trứng, loại hạt đậu… đặc biệt nấm men hạt ngô hàm lƣợng vitamin PP thấp

Nhu cầu vitamin PP ngƣời ngày đêm 15 –25 mg Nhiều thực vật, vi sinh vật số động vật tổng hợp vitamin PP từ triptophan Vì vậy, động vật, ngƣời, ăn thức ăn nhiều protein giàu triptophan khơng bị thiếu vitamin PP thức ăn chứa vitamin Khi thể thiếu vitamin PP mắc bệnh viêm loét da, sần sùi, phần tiếp xúc với ánh sáng

Trong trình bảo quản gạo, lƣợng vitamin PP hầu nhƣ không đổi Vitamin PP chịu đƣợc q trình gia nhiệt thơng thƣờng

Trong q trình bảo quản trứng gà, vitamin PP lúc đầu tập trung lịng trắng, sau chuyển dần vào lịng đỏ hao hụt 18% sau tháng bảo quản

Vitamin PP có nhiều thịt, thịt gà

d Vitamin B6

Tên hoá học vitamin B6 piriđoxin Ngồi cịn hai dạng khác piriđoxal

piriđoxamin Cả ba dạng có khả dễ dàng chuyển hố lẫn

Vitamin B6 có nhiều nấm men bia, lúa mì, ngơ, đậu, thịt bị, gan bị, thận, sữa, lịng trắng trứng, cá Nó cần thiết động vật, ngƣời kích thích phát triển vi sinh vật

Nhu cầu vitamin B6 hàng ngày ngƣời lớn 1,5 – 2,8 mg; trẻ em

0,5 – mg Khi thiếu vitamin B6 biểu triệu chứng nhƣ bệnh da, viêm thần

kinh, sụt cân, rụng tóc, rụng lơng, nơn mửa, đau cơ, suy nhƣợc,…

Thực vật nhiều vi sinh vật có khả tổng hợp vitamin B6 đủ đáp ứng nhu cầu

chúng Động vật nhai lại khơng cần có vitamin B6 thức ăn vi sinh vật

ruột chúng tổng hợp vitamin đủ cung cấp cho thể động vật chủ

Cả ba dạng vitamin B6 bền đun sôi dung dịch axit kiềm, nhƣng

không bền có chất oxi hố Dƣới tác dụng chiếu sáng, mơi trƣờng trung tính N

CH2OH

CH2OH

H3C

HO

piridoxin

N

CH2OH CHO

H3C HO

piridoxal

N

CH2OH CH2NH2

H3C HO

hoặc môi trƣờng kiềm, vitamin B6 bị phân huỷ nhanh; môi trƣờng axit (HCl 0,1N),

các dạng piriđoxin piriđoxal bền so với dạng piriđoxamin

Đối với sản phẩm chứa nhiều vitamin B6 nhƣ sữa, trứng thịt, thay đổi

hàm lƣợng vitamin B6 phụ thuộc nhiều vào điều kiện chế biến bảo quản

Ví dụ: tiệt trùng sữa cách đun trực tiếp hàm lƣợng vitamin B6 giảm 20%,

đun gián tiếp 5% Khi đặc sữa khơng thêm đƣờng làm biến đổi nhiều vitamin B6, song thêm chất kháng sinh nizin mát giảm

Đối với trứng gà bảo quản sau năm 50% hàm lƣợng vitamin B6

ban đầu

e Vitamin C

Vitamin C tồn thiên nhiên dƣới ba dạng phổ biến axit ascorbic, axit dehydroascorbic dạng liên kết ascorbigen, tồn dạng L sản phẩm thiên nhiên

Vitamin C có nhiều rau tƣơi đặc biệt cam, chanh, bƣởi, cà chua, súp lơ, rau cải, ớt, thìa là, xà lách, cải bắp, củ cải, hành, táo, khoai tây,… Các loại ngũ cốc, trứng, thịt hầu nhƣ vitamin C Vitamin C đƣợc tổng hợp thực vật nhiều động vật trừ khỉ, chuột bạch, ngƣời

Hàm lƣợng vitamin C biến đổi nhiều phụ thuộc vào lồi, vị trí trồng trọt yếu tố nhƣ ú tố chiếu sáng, khí hậu,… Bình thƣờng lƣợng vitamin C giảm dần từ phía vỏ ngồi vào bên ruột

Vitamin C tham gia nhiều trình quan trọng thể sống:

 Chuyển hoá procollagen thành collagen Thiếu vitamin C khơng xảy phản ứng hydroxyl hố prolin procollagen thành hydroxyprolin Vì khơng tạo nên cấu trúc

C

O

C – OH C – OH H – C HO – C – H

CH2OH O

C

O

C = O C = O H – C HO – C – H

CH2OH O

siêu xoắn bền vững collagen, da dễ bị tổn thƣơng, thành mao mạch không bền, dễ vỡ, gây bệnh hoại huyết

 Làm tăng sức đề kháng thể, chống lại điều kiện không thuận lợi môi trƣờng, trống lại bệnh tật nhƣ nhiễm trùng, ảnh hƣởng phóng xạ

 Là chất khử mạnh, vitamin C chất chống oxy hố, tham gia vào phản ứng oxy hoá khử tế bào Cùng với chất khác nhƣ  - caroten, vitamin E, ion kim loại nhƣ kẽm, mangan,… vitamin C đƣợc coi chất chống lão hoá, chống ung thƣ

Các sản phẩm động vật, trừ gan (30 mg%), loại khác lƣợng vitamin C ( – mg%)

Nhu cầu vitamin C hàng ngày ngƣời lớn 50 –100 mg, trẻ em vào khoảng 30 – 70 mg Thiếu vitamin C có biểu triệu chứng nhƣ chảy máu lợi răng, chảy máu dƣới da nội quan

Dựa vào tính chất chống oxy hố axit ascorbic, ngƣời ta thƣờng thêm vào dịch để ngăn cản trình sẫm mầu Để giữ đƣợc vitamin C, ngƣời ta thêm vào số chất ổn định nhƣ đƣờng sacaroza, axit hữu cơ, sorbitol, glixerin, antoxian, flavonoit,…Vitamin C hoà tan nƣớc nên để tránh tổn thất, cần tránh làm giập nát nguyên liệu, tránh nghiền thái trƣớc rửa nên cần gia nhiệt trình chế biến nên dùng thay dùng nƣớc

f Vitamin B12

Vitamin B12 có tên hố học cobalamin, phân tử chứa nguyên tử coban (Co ) định mầu đỏ vitamin Vitamin B12 tinh thể mầu đỏ, khơng có mùi vị,

hồ tan tốt nƣớc rƣợu, để dung dịch vitamin B12 ngồi ánh sáng dễ bị phân huỷ

Thiếu vitamin B12 bị bệnh thiếu máu ác tính Vitamin B12 có nhiều gan, sữa,

trứng Nó đƣợc dùng để chữa bệnh nhƣ thiếu máu, đau dây thần kinh, dùng để kích thích tăng trƣởng thể ngƣời nhƣ động vật nuôi

Vitamin B12 loại vitamin hầu nhƣ độc đƣợc tổng hợp từ vi sinh vật Thực vật

chỉ chứa vitamin B12 Vitamin B12 phát thấy lƣợng nhỏ hạt

nguồn vi sinh vật phát triển bề mặt hạt Ở số lồi tảo có vitamin B12

Khi bảo quản sản phẩm giàu vitamin B12 nhƣ sữa, gan, trứng,… ngƣời ta nhận

thấy, hàm lƣợng vitamin B12 thay đổi nhiều tuỳ theo điều kiện xử lý trƣớc bảo

quản bảo quản

g Vitamin B15 (axit pangamic)

Vitamin B15 có vai trị quan trọng q trình trao đổi oxi thể, kích thích

các trình chuyển hố oxi hố

h Vitamin B3 (axit pantotenic)

Axit pantotenic chất lỏng nhớt có mầu vàng, dễ hồ tan nƣớc, axit axetic, rƣợu etylic hồ tan rât dung mơi hữu khác Nó bền với nhiệt với oxy khơng khí mơi trƣờng trung tính, dễ bị thuỷ phân mơi trƣờng axit kiềm nóng

Cơ thể ngƣời khơng có khả tự tổng hợp axit pantotenic, thể bị thiếu axit pantotenic gây rối loạn trao đổi hàng loạt chất thể, đồng thời xuất triệu trứng bệnh lý nhƣ sƣng da màng nhầy nội quan, rụng tóc, thối hố nhiều quan nhƣ tuyến nội tiết

Axit pantotenic có nhiều nấm men, gan, phần xanh thực vật, đƣợc tổng hợp vi khuẩn đƣờng ruột Nhu cầu ngƣời hàng ngày – 10 mg

i Vitamin H (biotin)

Biotin yếu tố sinh trƣởng nấm men ngƣời, bị thay đổi q trình bảo quản thực phẩm Ví dụ, sữa cô đặc trứng bảo quản, hàm lƣợng vitamin H biến đổi khôn đáng kể Trong trứng, biotin tập trung chủ yếu lịng đỏ, khơng bị biến đổi di chuyển vào lòng trắng trứng

Biotin có nhiều gan động vật có sừng, sữa, nấm men, đậu tƣơng, rau cải, hành khô, thận, tim, lòng đỏ trứng,…Thiếu biotin xuât triệu chứng nhƣ sƣng ngồi da, rụng tóc,…

j Vitamin Bc (axit folic)

Thiếu vitamin thể bị thiếu máu Axit folic cần thiết sinh trƣởng ngƣời, động vật, chim, đa số vi khuẩn, nấm men thực vật bậc cao tự tổng hợp lấy axit folic Thông thƣờng ngƣời it mắc phải triệu trứng thiếu axit folic, vi khuẩn sống đƣờng tiêu hố có khả sinh tổng hợp axit folic đủ để cung cấp cho nhu cầu thể Nguồn axit folic rau xanh, gan, thận, nấm men,…trong sản phẩm đậu, thịt, sữa hàm lƣợng axit folic thấp hơn, chứa axit folic

Do tính nhạy cảm với nhiệt độ nên chế biến nhiệt rau, axit folic giảm nhiều

Vitamin P có dạng tinh thể mầu vàng da cam, hồ tan nƣớc, hồ tan đƣợc rƣợu, khơng có mùi vị

Vitamin P có tác dụng củng cố làm giảm tính thấm thành mao quản, có nhiều cam, chanh, nho, xà lách, chè

5.1.2.2 Vitamin tan chất béo

a Vitamin A caroten

Vitamin A tồn chủ yếu sản phẩm động vật nhƣ gan cá sản phẩm khác từ cá, mỡ bò, trứng, gan động vật biển, thịt lƣợng vitamin A thấp Trong số vitamin nhóm A có hai dạng quan trọng vitamin A1 vitamin A2 Vitamin A2 khác

vitamin A1 chỗ vịng có thêm nối đơi chỗ C3 C4

Caroten gọi provitamin A Thông thƣờng thực vật lƣợng caroten phụ thuộc vào mầu sắc nó, rau xà lách mầu xanh nhạt chứa it caroten rau mầu xanh sẫm Các sản phẩm giàu caroten ớt, cà rốt, bí đỏ, gấc, hành lá,…Khi đƣa vào thể động vật, caroten chuyển thành vitamin A nhờ hệ enzim đặc trƣng Có nhiều dạng caroten (, , , ), nhƣng - caroten có hoạt tính vitamin A cao cả, lƣợng vitamin A đƣợc tạo thành phân giải - caroten lớn gấp hai lần phân giải dạng khác

 - caroten

CH3 CH3

CH3

CH3 CH3 CH3 CH3

H3C

H3C

H3C CH3

CH3 CH3

CH3 H3C

CH2OH

Vitamin A2

CH3 CH3

CH3

CH3 H3C

CH2OH

Vitamin A có vai trị quan trọng trình trao đổi protein, lipit, sacarit trao đổi khoáng Khi thiếu vitamin A bị bệnh quáng gà, khô mắt, ngừng lớn, sút cân, giảm khả đề kháng với bệnh nhiễm trùng

Nhu cầu vitamin A hàng ngày ngƣời lớn 3000 – 5000 UI trẻ em tuỳ lứa tuổi, 1500 UI/ ngày (0 – tuổi) 4000 – 5000 UI/ ngày (trên 10 tuổi) 1UI = 0,3mcg (microgam) Nguồn vitamin A caroten chủ yếu ngƣời cá, mỡ bò, trứng, thực vật ớt, cà rốt, hành lá, bí đỏ, gấc, cà chua,… Nguồn điều chế vitamin A kỹ nghệ sản xuất vitamin A gan cá động vật biển

Vitamin A bền với axit, kiềm nhiệt độ không cao, điều kiện yếm khí Vitamin A dễ bị phân huỷ có oxy Ánh sáng làm tăng nhanh q trình oxy hoá vitamin A Hàm lƣợng vitamin A nguyên liệu biến đổi nhiều phụ thuộc vào điều kiện bảo quản chế biến Các chất oxy hố có tác dụng bảo quản tốt vitamin A Khi nấu nƣớng thơng thƣờng, vitamin hồ tan mỡ bị phá huỷ tác dụng oxy khơng khí

b Vitamin D (canxipherol)

Vitamin D bao gồm số dạng cấu trúc gần nhƣ vitamin D2, D3, D4, D5, D6,…

Tuy nhiên có vitamin D2 D3 phổ biến ý nghĩa

Vitamin D2 D3 tinh thể nóng chảy nhiệt độ 115 – 1160C, khơng mầu, khơng hồ tan nƣớc mà hồ tan mỡ dung môi mỡ nhƣ: cloroform, benzen, axeton, rƣợu,… Vitamin D dễ phân huỷ có mặt chất oxy hố axit vơ

Nhu cầu vitamin D hàng ngày ngƣời lớn sống điều kiện thiếu ánh sáng 25 mcg, trẻ em dƣới 30 tháng dùng 10 mcg/ngày Ngƣời già, phụ nữ có thai cho bú, trẻ em lớn cần nhiều vitamin D

Vitamin D có nhiều dầu gan cá biển, ngồi cịn có sữa, mỡ động vật, nấm men chiếu tia tử ngoại

Vitamin D tham gia vào trình điều hoà trao đổi phospho canxi, làm tăng hàm lƣợng phospho huyết thanh, chuyển phospho dạng hợp chất hữu thành vô

Vitamin D cần thiết cho động vật có sừng, gà, chim

Vitamin D chịu đƣợc nhiệt độ thƣờng dùng trình chế biến, nhƣng dễ bị phân huỷ (cắt đứt nối đơi C7 C8) có chất oxy hố axit vơ

c Vitamin E (tocopherol)

Thuộc vitamin nhóm E có nhiều dạng khác nhƣ: , , , ,…Các dạng khác

nhau số lƣợng vị trí gốc metyl gắn vào vịng thơm phân tử Trong - tocopherol có hoạt tính sinh học cao

Tocopherol chất dầu lỏng khơng mầu, hồ tan tốt dầu thực vật, rƣợu etylic, ete etylic ete dầu hoả Vitamin E bền với nhiệt, chịu đƣợc 1700C, nhƣng bị

phá huỷ nhanh dƣới tác dụng tia cực tím

Vitamin E có tác dụng nhƣ chất chống oxy hố, có tác dụng bảo vệ chất dễ bị oxy hoá nhƣ caroten, vitamin A, axit béo khơng no Vitamin E có tác dụng bảo vệ màng sinh học có chứa lipit khơng no

Nhu cầu vitamin E thể không lớn lắm, thể lƣợng vitamin E dự trữ đủ để bảo đảm đƣợc thời gian dài tới vài tháng, xảy tƣợng thiếu vitamin E Bình thƣờng cần từ 14 - 19 mg - tocopherol 24 Nếu thiếu vitamin E ảnh hƣởng đến khả sinh sản, ngăn cản tạo phôi, dễ xẩy thai Vitamin E HO

H2C

CH3

CH3 H3C

CH3 CH3

A B

C D

1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

27 28

Vitamin D2

HO

H2C

CH3

H3C

CH3 CH3

A B

C D

1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Vitamin D3

O CH3

CH3

CH3

H3C HO

CH2 – (CH2)2 – CH - (CH2)3 – CH – (CH2)3 – CH – CH3

CH3 CH3 CH3