Giao-trinh-Hoa-Duoc-NSX-Y-hoc

CHƯƠNG 1: VITAMIN Đại cương Vitamin nhóm hợp chất có phân tử lượng tương đối nhỏ, có tính chất lý hóa khác đặc biệt cần thiết cho hoạt động sống thể sinh vật Vitamin cần cho thể sống với lượng nhỏ xấp xỉ 0,1-0,2g (trong chất dinh dưỡng khác khoảng 600g) có vai trị chất xúc tác Cho đến có 30 loại vitamin, xác định cấu trúc hóa học, khảo sát tính chất vật lý, tính chất hóa học tác dụng sinh học chúng  Cách gọi tên vitamin: có ba cách: - Dựa vào tác dụng sinh lý vitamin thêm “anti” vào bệnh đặc trưng thiếu vitamin - Dựa vào chữ - Dựa vào cấu trúc hóa học Thí dụ: vitamin C, tên hóa học: axit ascocbic, antisocbut  Phân loại: Các vitamin phân nhóm sở sau: - Khả hịa tan - Vai trị sinh hóa - Cấu trúc hóa học Cách phân loại thơng dụng chấp nhận phân loại theo khả hịa tan, chia vitamin làm hai nhóm lớn: Nhóm vitamin hòa tan nước: Vitamin B1 (tiamin), Vitamin B2 (riboflavin), Vitamin B3 (axit pantotenic), Vitamin B5 (nicotinamit), Vitamin B6 (piridoxin), Vitamin B7 (biotin), Vitamin B10 (axit folic), vitamin B12 (các cianocobalamin), vitamin B15 (axit pangaminic), vitamin C, vitamin P (citrin), vitamin U (S-metyl-metionin) Nhóm vitamin hịa tan dầu béo: Vitamin A (antixerophtalmias), vitamin D, vitamin E, vitamin K - Các loài vitamin tan nước xúc tác tham gia vào trình liên quan với giải phóng lượng (như oxi hóa khử, phân giải chất hữu cơ) thể - Các loài vitamin tan chất béo (dầu) tham gia vào trình hình thành chất quan mơ * Tính chất sinh học nhóm vitamin Nhóm Prostetic vitamin Nhóm inductive vitamin Các vitamin Các vitamin B K Các vitamin A, C, D E Tồn tự nhiên Thông thường Chỉ loại tế bào định thể động vật bậc cao Vai trò chúng Không thể thiếu trao Chỉ tham gia thực số đổi chất Tối cần thiết cho nhiệm vụ đặc biệt Không phải sống Là phần coenzim yếu tố thiếu cho sống Khơng đóng vai trị tạo thành coenzim Nồng độ Rất ổn định Thay đổi mạnh chúng mô -1- Tồn máu Chủ yếu tiểu phân có hình dạng Khả tổng Các vi khuẩn ruột tổng hợp hợp thể Khả ngăn Có tất kháng vitamin cản hoạt động tương ứng chúng Sử dụng liều Thực tế khơng có sử dụng q liều Chủ yếu huyết tương Trong ruột không tự tổng hợp Khơng có kháng vitamin thích hợp Trong trường hợp gây liều * Tác dụng bổ sung lần vitamin Thơng thường vitamin nhóm có tác dụng bổ sung, hoàn thiện, làm tăng tác dụng Các nhóm đại diện tác dụng gồm có: - Nhóm vitamin làm tăng khả chống lại viêm nhiễm gồm có vitamin A, B1, B2, C, D, H, P - Nhóm vitamin bảo đảm cho hệ thần kinh hoạt động hoàn hảo gồm vitamin A, B1, B2, C - Nhóm vitamin khởi động việc tạo máu gồm có vitamin A, B2, B12, axit folic, C, D - Nhóm vitamin chi phối tới việc tạo mơ xương gồm có vitamin A, B1, C, D - Nhóm vitamin chi phối tới hoạt động sinh dục gồm có A, C, E - Nhóm trợ giúp tăng trưởng: gồm tất vitamin trừ vitamin H * Nhu cầu cần thiết vitamin Chữ ký Tên hiệu vitamin Bệnh vitamin thiếu Nhu cầu hàng ngày [mg] Khô mắt 1,5-2,0 (xerophthalmia), phù đại giác mạc (hyperkeratosis) A Axerophtol D Calciferol Còi xương 0,025 (rachitis) E Tocopherol Các rối loạn (20) sinh sản -2- Một đơn vị Lượng quốc tế (1 gây độc NE) 0,34 mg A- Người axetat lớn: 60,6 mg β- 10 triệu carotin NE Trẻ em: 25-45 nghìn NE 0,025 µg Hàng ergocalciferol ngày 100-150 ngàn NE 1mg α- tocopherolaxetat µg 2-metyl- Vitamin chống Các rối loạn (0,1) 1,4xuất huyết đông máu naftoquinon (antihemorragias) B1 Thiamine Bệnh tê phù 1-2 µg (beriberi) thiamin.HCl Bệnh viêm thần kinh (polyneuritis) B2 Riboflavin Viêm giác mạc 1,5-2 µg (keratitis) riboflavin Viêm da (dermatitis) B3 Nicotinamide Bệnh thiếu 15-20 vitamin PP (pellagra) B6 Pyridoxine Bệnh động kinh 1-2 (epileptiform) Bc (M) Folic acid Hồng cầu khổng 1-2 lồ (megaloblastis), thiếu máu (anemia) B5 Pentothenic acid Triệu chứng (10) Burning – Feet B12 Cyanocobalamin Thiếu máu ác (0,001) tính (anaemiapernicious) C Ascorbic acid Bệnh thiếu 75 0,05 mg axit vitamin ascorbic ( ) = nhu cầu hàng ngày số liệu ước tính 1.1 Các lồi vitamin tan chất béo (dầu) 1.1.1 Vitamin A tiền vitamin (caroten): Từ năm 1909, Step tìm vai trị vitamin A caroten cách cho chuột ăn thực phẩm lấy hết chất tan chất béo chuột gầy chết Osborn, Mendel (1920), Eiler (1929) Mur (1930) cho caroten provitamin A (tiền vitamin A) Trong thực vật lượng caroten phụ thuộc vào màu xanh: rau màu xanh thẩm chứa nhiều caroten rau màu xanh nhạt - Vitamin A gọi chất chống lồi mắt hay axerophtol - Triệu chứng thiếu vitamin A: quáng gà, lúc tranh tối tranh sáng khơng nhìn thấy - Tác dụng vitamin A: bảo vệ mắt, giúp thể tăng trưởng, tăng tạo máu, đảm bảo hoạt động giống - Thiếu vitamin dẫn đến nguy cơ: + Chậm lớn ngừng phát triển + Sừng hóa màng nhầy ( niệu đạo, phế nang, đường tiêu hóa, ) đặc biệt sừng hóa giác mạc gây mù hòa K -3- + Dễ bị lây nhiễm Vitamin A có hai dạng quan trọng vitamin A1 A2 OH Vitamin A1: Retinol OH Vitamin A2: 3,4-dehydroretinol Tính chất: Vitamin A1 A2 tồn nhiều dạng đồng phân hình học, có số dạng có hoạt tính sinh học mà thơi Vitamin A tham gia vào q trình trao đổi lipit, gluxit, muối khoáng Khi thiếu vitamin A dẫn đến tượng: - Giảm tích lũy protein gan ngừng tổng hợp abumin huyết - Giảm lượng glicogen tăng tích lũy axit pivuric não, gan ảnh hưởng làm giảm vitamin B1 axit lipoic cần thiết để chuyển hóa axit pivuric - Làm tăng sỏi thận làm giảm kali nhiều phận khác Vitamin A tham gia vào việc trì trạng thái bình thường biểu mơ, tránh tượng sừng hóa Vitamin A có nhiều động vật biển: gan cá, trứng, thịt vitamin A Các lồi củ có màu đỏ da cam cà chua, cà rốt có chứa nhiều tiền vitamin A Tiền vitamin A  -caroten: - Sản xuất vitamin A (retinol) Trong công nghiệp, vitamin A sản xuất từ hai nguồn nguyên liệu gan cá biển hóa chất qua đường tổng hợp hóa học  Sản xuất vitamin A từ gan cá biển: Nguyên liệu gan cá thu, cá mập, cá voi, Ở Việt Nam có nhà máy cá hộp Hạ Long Hải Phòng khai thác sản xuất dầu gan cá biển Hàm lượng vitamin A dầu gan loại cá khác Theo nhà sản xuất Pháp hàm lượng sau: + Cá thu: 600-1000 iu/g IU = 0,3 microgam retinol -4- + Cá fletan: 25.000-60.000 iu/g + Cá thon trắng: 10.000 iu/g + Cá thon đỏ, cá mập: 25.000 iu/g Cách sản xuất dầu gan cá tùy thuộc vào hàm lượng vitamin A chứa dầu cao thấp khác mà có phương pháp sản xuất khác nhau: + Phương pháp sản xuất dầu gan cá hàm lượng vitamin thấp  Cá tươi mổ lấy gan, ướp muối ướp đá  Rửa sạch, thái hay xay, ép lấy dầu  Để lạnh 0-3oC, lọc ly tâm, thu lấy dầu Chú ý tránh ánh sáng nhiệt độ lạnh để tránh phân hủy Dầu gan cá kỵ số kim loại nặng Fe hay CH2Cl2 + Phương pháp sản xuất dầu cá đậm đặc  Chiết dầu gan cá với etanol Cất loại cồn chân không  Cần xử lý với NaOh (xà phịng hóa)  Xử lý với CaCl2 tạo muối không tan, ly tâm  Chiết cạn với axeton, bay hơi, chiết ete + Phương pháp sản xuất dầu cá cô đặc chưng cất phân tử  Điểm sôi dầu gan cá cao nên cất chân khơng cỡ 0,05 mmHg Sau cất vitamin A 0,001 mmHg từ 50-60oC  Sản xuất vitamin A đường tổng hợp Điều chế vitamin A-acetat từ citral qua β-ionon ahdehit 14: + Điều chế andehit C14 H3C H3C CH3 H3C CH3 CH3 CH3 CH3 CHO H O axeton/H CH3 CH3 18-8 CH3 18-9 18-20 beta-ionon citral (geranial) H3C CH3 O CH ClCH2COOC2H5 CH C H CH CH3 18-21 CH3 H3C CH3 CH2 CH C CHO CH3 CH3 18-22 + Điều chế hợp chất trung gian 18-26 -5- andehit C14 COOC2H5 CH CH3 - CO - CH=CH2 C C NH3 long 18-23 CH3 CH3 C)2Ca (HC C CH CH=CH2 C C CH CH2OH 18-25 OH CH3 CH C CH3 CH + CH2OH BrMgC C2H5MgBr C 18-25 C CH CH2OMgBr 18-26 + Điều chế Vit-A-axetat H3C CH3 CH2 CH C CHO 18-26 H3C CH3 CH3 CH3 C C C C CH3 CH3 CH - CH2OMgBr OMgBr 18-22 18-27 CH3 CH3 H3C CH3 H2O + NH4Cl CH2 H C CH=C C C C CH - CH2OH OH CH3 CH3 CH3 H2, Pd/CaCO3 H3C CH3 CH2 H C CH=C CH C H C CH - CH2OH OH CH3 H3C CH3 CH3 CH3 1)Ac2O/pyridin OCOCH3 2) HBr 3) NaHCO3 CH3 18-4 vitamin A-acetat (retinylaxetat) + Điều chế retinal Glaxo -6- H3C CH3 H3C O CH CH3 C CH OH CH3COCH=CH - CH=C(CH3) - CH=CH2 CMgX CH3 CH3 18-30 18-31 CH3 H3C CH3 C C C CH = CH - CH =C(CH3) - CH=CH2 hidro hoa rieng phan OH OH CH3 18-32 CH3 H3C CH3 H C C H C OH CH = CH - CH =C(CH3) - CH=CH2 dehidrat hoa va dong phan hoa OH CH3 18-33 CH3 CH3 OH 18-1 retinol + Sản xuất tiền vitamin A (các caroten) Trong thực vật thường không tìm thấy vitamin A mà có tiền vitamin A, thể người, thân tự khơng thể tổng hợp vitamin A từ tiền vitamin A nhận từ chất dinh dưỡng thực vật gan theo kết nghiên cứu ruột chuyển hóa thành vitamin A Ngoại trừ động vật ăn thịt chúng khơng ăn thức ăn thực vật nên lượng vitamin A cần thiết lấy từ thịt động vật mà ăn vào Tiền vitamin A thuộc nhóm caroten Các chất mang đặc tính tiền vitamin A caroten chứa polien, lipocrom, chất màu hịa tan -7- mỡ, dung mơi hịa tan mỡ Đại diện quan trọng caroten α-caroten (18-30), β-caroten (18-6), γ-caroten (18-31) criptoxanten (α-hidroxiβ-caroten) (18-32) Các chất tồn tự nhiên Công thức khác phần R H3C CH3 CH3 CH3 R CH3 CH3 CH3 Tên α-caroten (18-30) H3C R H3C β-caroten (18-6) γ-caroten (18-6) Criptoxanten (18-32) H3C H3C H3C H3C CH3 CH3 H3C CH3 OH H3C CH3 Các loại caroten có tính chất vật lý tương đối khác nhau, sau số tính chất chúng: α-caroten β-caroten γ-caroten o Độ chảy [ C] 187 183 152-153 λmax 454 , 485 450 , 476 437, 462, 494 Màu Tinh thể lăng trụ, Tinh thể lăng trụ Bột vô định hình, đỏ - tím cạnh, đỏ đậm màu đỏ Trong cấu tạo tất hợp chất có chứa nhóm cấu trúc β-ionon đặc trưng vitamin A Việc chuyển hóa tiền vitamin A thành vitamin A enzim carotinase thực cách lấy lên phân tử nước cắt mạch thẳng Như cấu tạo β-caroten, ta thấy hồn tồn đối xứng mặt lý thuyết, từ phân tử β-caroten tạo phân tử vitamin A Nhưng kinh nghiệm thực tế cho thấy việc phá hủy phân tử khơng mang tính đỗi xứng từ khoảng 100 phân tử β-caroten bình quân tạo 40 phân tử vitamin A, tiền vitamin A khác hiệu suất tạo vitamin A thấp Nguồn nguyên liệu chứa caroten: + Trong loài (thực vật): cà rốt, dầu dừa, gấc, bí ngơ,… + Trong rong biển H3C CH3 CH3 CH3 R CH3 CH3 CH3 Tên Echinenon (18-33) -8- Torularhodin (18-34) O R H3C H3C H3C H3C COOH CH3 + Sản xuất β-caroten phương pháp chiết suất từ thực vật Từ carot, sấy khô, xay nhỏ, chiết với ete, dầu hỏa axeton thu dịch chiết Cô chân không thu cặn chiết Làm lạnh cho kết tinh, lọc, rửa lại với ete dầu hỏa lạnh Từ 20kg cà rốt thu 1g caroten + Sản xuất β-caroten tổng hợp hóa học Có nhiều phương pháp công bố tuân theo phương pháp tổng hợp hội tụ sau: C19 + C2 + C19 = C40 C16 + C8 + C16 = C40 C18 + C4 + C18 = C40 C14 + C12 + C14 = C40 Sau quy trình sản xuất β-caroten theo nguyên lý: C19 + C2 + C19 = C40 (4 giai đoạn) a, Giai đoạn tổng hợp andehit C16(18-37): xuất phát từ andehit C14 -9- H3C CH3 CH3 H3C CHO CH3 CH3 HC(OC2H5)3 CH(OC2H5)2 CH3C6H4SO3H CH3 CH3 18-35 18-22 (andehit C14) H3C CH3 CH3 OC2H5 CH2=CHOC2H5 C H ZnCl2/toC OC2H5 OC2H5 CH3 18-36 H3C CH3COOH CH CH3 CH3 CH CHO CH3 18-37 (andehit C16) b, Giai đoạn tổng hợp andehit C19 (18-40) -10- AcONa/H2O