I.2.1.1. Khái niệm
Carotenoid là nhóm chất màu quan trọng trong tựnhiên. Chúng là các hợp chất tetraterpenoid - chất chủyếu quy định nên màu vàng, da cam, đỏcho một số loài động, thực vật. Hiện nay, có khoảng 600 loại carotenoid khác nhau được tìm thấy trong tự nhiên, trong đó có 50 loại carotenoid hiện diện trong thực phẩm.
Các hợp chất carotenoidđược thu nhận từhai nguồn: - Nguồn tổng hợp hóa học chiếm 70-80%
- Nguồn tựnhiên chiếm 20-30% được thu nhận từnhiều nguồn:
+ Thực vật, hàm lượng β-carotene có nhiều trong các loại rau, trái cây như ởbí
đỏcó 0.018 mg/g, cà rốt 0.098 mg/g, trái gấc có 0.46 mg/g…
+ Động vật, carotenoid mà đặc biệt là carotene có nhiều trong gan cá, nhất là ở gan cá thu và gan các động vật như: gà, vịt, heo… và ở một số loài khác như
tôm hùm, cá, côn trùng, trứng của các loài gia cầm…
+ Vi sinh vật, carotenoid có trong các hạt sắc tốnằm trong tếbào chấtở một số
loại tảo, vi khuẩn, vi nấm và nấm men như: Tảo lam (Dunaliella salina), nấm
Ascomycetes và Zygomecetes, nấm men đỏ Rhodotorulla và vi khuẩn quang hợp Cyanobacteria, Deuteromycetes.
I.2.1.2. Phân bố
Carotenoid có thểtìm thấyở cảthực vật, động vật và vi sinh vật.
Ở thực vật carotenoid thường tồn tại ở phần diệp lục mô xanh, màu của chúng bị che lấp bởi màu của chlorophyll.
Hàm lượng carotenoid hầu như giống nhau ở các loài lá cây : -carotene (25- 30% tổng lượng), lutein (khoảng 45%), violaxanthin (15%), neoxanthin (15%). Ngoài ra còn có một lượng nhỏ α-carotene, α vàβ-cryptoxanthin, zeaxanthin, atheraxanthin, lutein-5, 6-epoxdide .
Carotenoid cũng phân bố trong các mô thường (không có phảnứng quang hợp) tạora màu vàng, cam, đỏcho hoa quả như cà chua, cảrốt, bí đỏ…
I.2.1.3. Phân loại
Carotenoid là nhóm chất màu không tan trong nước, tan trong chất béo, có màu từ vàng, da cam đến đỏ, bao gồm 65-70 sắc tố tự nhiên. Nhóm chất màu này là một trong những thành phần chủ yếu hiện diện trong thực phẩm bởi vì màu sắc của nó, cũng như nh ững hợp chất bay hơi được tạo thành từ sự phân hủy carotenoid. Carotenoidthường được phân làm hai nhóm:
- Nhóm Carotene: là những hydrocacbon, trong phân tử không chứa oxy như là β-carotene, torulene…
- Nhóm Xanthophyll: là dẫn xuất của carotene, có chứa oxy trong phân tử, ví dụ như torularhodin, astaxantin…
Bản chất tự nhiên của nhóm carotenoidlà các hợp chất tertraterpene (C40H56 ) chứa 8 gốc isoprene. Cấu trúc cơ bản của các carotenoid là một mạch thẳng, gồm 40 carbon được cấu thành từ 5 đơn vị - carbon isoprenoid liên kết với nhau, đối xứng qua trung tâm, một số khác chứa vòng sáu cạnh, còn một sốkhác nữa chứa thêm oxy như
các gốc rượu, aldehyde, cetone, cacboxylic, epoxyde. Điểm nổi bật và đặc biệt trong cấu trúc là hệthống nối đôi liên hợp, xen kẽnối đơn, nối đôi tạo chuỗi polyene. Chính cấu trúc này đã tạo nên các đặc tính quan trọng như: dễ bị oxy hóa, đồng phân hóa, hấp thụ ánh sáng (đặc biệt là ánh sáng tử ngoại) và thể hiện màu của hợp chất (màu
Hình 1.5: Chuỗi Polyene
Từcấu trúc cơ bản này có thểbiến đổi theo các cách: cộng hợp H2hoặc hydroxyl hóa, cacboxyl hóa, di chuyển nối đôi, đóng vòng, cắt thành nhiều chuỗi nhỏ… tạo nên một lượng lớn các cấu trúc khác nhau. Kết quả là có khoảng 600 hợp chất khác nhau
đã được tách chiết và xác định đặc tính. Một số cấu trúc chính được trình bày dưới
đây:
Phytofluene:
Phytofluene được tìm thấy trong phần lớn các loại trái cây và rau quả.
Hình 1.6: Phytofluene
Lycopene:
Lycopene có trong quả cà chua, dưa hấu, nho, hồng và ổi. Lycopene là tiền β- carotene, nó có tác dụng chống lại ung thư tuyến tiền liệt, có tác dụng chống oxy hóa mạnh. Lycopene có cấu tạo như sau:
Hình 1.7: Lycopene
Bằng cách tạo vòng ở một hoặc hai đầu phân tử lycopene thì sẽ được các đồng phânα, β, γ-carotene.
Carotene:
Trong các loại rau quả: cà rốt, mơ, bí ngô, bắp cải, rau spinach… có chứa nhóm carotene. Trong nhóm carotene thìβ-carotene có vai trò quan trọng nhất. β-carotene có công thức hóa học là C40H56 và khối lượng phân tử 536.88 g/mol. β-carotene hấp thụ
cực đạiở bước sóng 450 nm.
Hình 1.5: Chuỗi Polyene
Từcấu trúc cơ bản này có thểbiến đổi theo các cách: cộng hợp H2hoặc hydroxyl hóa, cacboxyl hóa, di chuyển nối đôi, đóng vòng, cắt thành nhiều chuỗi nhỏ… tạo nên một lượng lớn các cấu trúc khác nhau. Kết quảlà có khoảng 600 hợp chất khác nhau
đã được tách chiết và xác định đặc tính. Một số cấu trúc chính được trình bày dưới
đây:
Phytofluene:
Phytofluene được tìm thấy trong phần lớn các loại trái cây và rau quả.
Hình 1.6: Phytofluene
Lycopene:
Lycopene có trong quả cà chua, dưa hấu, nho, hồng và ổi. Lycopene là tiền β- carotene, nó có tác dụng chống lại ung thư tuyến tiền liệt, có tác dụng chống oxy hóa mạnh. Lycopene có cấu tạo như sau:
Hình 1.7: Lycopene
Bằng cách tạo vòng ở một hoặc hai đầu phân tử lycopene thì sẽ được các đồng phânα, β, γ-carotene.
Carotene:
Trong các loại rau quả: cà rốt, mơ, bí ngô, bắp cải, rau spinach… có chứa nhóm carotene. Trong nhóm carotene thìβ-carotene có vai trò quan trọng nhất. β-carotene có công thức hóa học là C40H56 và khối lượng phân tử 536.88 g/mol. β-carotene hấp thụ
cực đạiở bước sóng 450 nm.
Hình 1.5: Chuỗi Polyene
Từcấu trúc cơ bản này có thểbiến đổi theo các cách: cộng hợp H2hoặc hydroxyl hóa, cacboxyl hóa, di chuyển nối đôi, đóng vòng, cắt thành nhiều chuỗi nhỏ… tạo nên một lượng lớn các cấu trúc khác nhau. Kết quảlà có khoảng 600 hợp chất khác nhau
đã được tách chiết và xác định đặc tính. Một số cấu trúc chính được trình bày dưới
đây:
Phytofluene:
Phytofluene được tìm thấy trong phần lớn các loại trái cây và rau quả.
Hình 1.6: Phytofluene
Lycopene:
Lycopene có trong quả cà chua, dưa hấu, nho, hồng và ổi. Lycopene là tiền β- carotene, nó có tác dụng chống lại ung thư tuyến tiền liệt, có tác dụng chống oxy hóa mạnh. Lycopene có cấu tạo như sau:
Hình 1.7: Lycopene
Bằng cách tạo vòng ở một hoặc hai đầu phân tử lycopene thì sẽ được các đồng phânα, β, γ-carotene.
Carotene:
Trong các loại rau quả: cà rốt, mơ, bí ngô, bắp cải, rau spinach… có chứa nhóm carotene. Trong nhóm carotene thìβ-carotene có vai trò quan trọng nhất. β-carotene có công thức hóa học là C40H56 và khối lượng phân tử 536.88 g/mol. β-carotene hấp thụ
α-carotene có cấu trúc rất giống với β-carotene, chỉ khác nhau ở vị trí nối đôi.
Hiện nay các nghiên cứu chỉ tập chung vào β-carotene, chỉ biết một chút về α- carotene.
Dưới đây là cấu tạo của các carotene:
Hình 1.8: α-carotene
Hình 1.9: β-carotene
Hình 1.10: γ-carotene
Crypthoxanthin:
Crypthoxanthin có công thức là C40H56O. Màu da cam rất đẹp của cam, quýt chủ
yếu là do crypthoxanthin.
Hình 1.11: β-crypthoxanthin
Hình 1.12: α-crypthoxanthin
α-carotene có cấu trúc rất giống với β-carotene, chỉ khác nhau ở vị trí nối đôi.
Hiện nay các nghiên cứu chỉ tập chung vào β-carotene, chỉ biết một chút về α- carotene.
Dưới đây là cấu tạo của các carotene:
Hình 1.8: α-carotene
Hình 1.9: β-carotene
Hình 1.10: γ-carotene
Crypthoxanthin:
Crypthoxanthin có công thức là C40H56O. Màu da cam rất đẹp của cam, quýt chủ
yếu là do crypthoxanthin.
Hình 1.11: β-crypthoxanthin
Hình 1.12: α-crypthoxanthin
α-carotene có cấu trúc rất giống với β-carotene, chỉ khác nhau ở vị trí nối đôi.
Hiện nay các nghiên cứu chỉ tập chung vào β-carotene, chỉ biết một chút về α- carotene.
Dưới đây là cấu tạo của các carotene:
Hình 1.8: α-carotene
Hình 1.9: β-carotene
Hình 1.10: γ-carotene
Crypthoxanthin:
Crypthoxanthin có công thức là C40H56O. Màu da cam rất đẹp của cam, quýt chủ
yếu là do crypthoxanthin.
Hình 1.11: β-crypthoxanthin
Xanthophyll:
Xanthophyll có công thức là C40H56O2,có được bằng cách gắn thêm hai nhóm hydroxyl vào phân tử α-carotene, do đó còn có tên là 3,3’-hydroxyl-α-carotene. Xanthophyll là chất màu vàng nhưng sáng hơn carotene vì có chứa ít nối đôi hơn.
Trong lòng đỏ trứng gà có hai xanthophyll là hydroxyl-α-carotene và hydroxyl-β- carotene với tỷ lệ là (2:1). Xanthophyll cùng với carotene có chứa trong rau xanh, cùng với carotene và lycopene có trong cà chua. Công thức cấu tạo như sau:
Hình 1.13: Xanthophyll
Trong các nhóm trên thì α, β, γ-carotene và crypthoxanthin là những tiền chất vitamin A quan trọng, cung cấp vitamin A cho cơ thể người và động vật. Một phân tử α, γ-carotene và crypthoxanthin vào cơ thể động vật, sau khi thủy phân cho một phân tử vitamin A, nhưng một phân tử β-carotene sau khi thủy phân cho hai phân tửvitamin A. Vì vậy β-carotene được đánh giá là chất có hoạt tính sinh học mạnh và quan trọng nhất trong nhóm các carotenoid.
I .2.1.4. Tính chất của carotenoid
Tính chất vật lý
Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dạng lá hình thoi.
Nhiệt độnóng chảy cao: 130- 2200C
Hòa tan trong chất béo, các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực khác làm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng và màu đỏ.
Tính hấp thụ ánh sáng : chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của caroteinoid . Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng
hấp thụánh sáng phụthuộc vào nối đôi liên hợp, phụthuộc vào nhóm C9 mạch
Xanthophyll:
Xanthophyll có công thức là C40H56O2, có được bằng cách gắn thêm hai nhóm hydroxyl vào phân tử α-carotene, do đó còn có tên là 3,3’-hydroxyl-α-carotene. Xanthophyll là chất màu vàng nhưng sáng hơn carotene vì có chứa ít nối đôi hơn.
Trong lòng đỏ trứng gà có hai xanthophyll là hydroxyl-α-carotene và hydroxyl-β- carotene với tỷ lệ là (2:1). Xanthophyll cùng với carotene có chứa trong rau xanh, cùng với carotene và lycopene có trong cà chua. Công thức cấu tạo như sau:
Hình 1.13: Xanthophyll
Trong các nhóm trên thì α, β, γ-carotene và crypthoxanthin là những tiền chất vitamin A quan trọng, cung cấp vitamin A cho cơ thể người và động vật. Một phân tử α, γ-carotene và crypthoxanthin vào cơ thể động vật, sau khi thủy phân cho một phân tử vitamin A, nhưng một phân tử β-carotene sau khi thủy phân cho hai phân tửvitamin A. Vì vậy β-carotene được đánh giá là chất có hoạt tính sinh học mạnh và quan trọng nhất trong nhóm các carotenoid.
I .2.1.4. Tính chất của carotenoid
Tính chất vật lý
Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dạng lá hình thoi.
Nhiệt độnóng chảy cao: 130- 2200C
Hòa tan trong chất béo, các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực khác làm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng và màu đỏ.
Tính hấp thụ ánh sáng : chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của caroteinoid . Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng
hấp thụánh sáng phụthuộc vào nối đôi liên hợp, phụthuộc vào nhóm C9 mạch
Xanthophyll:
Xanthophyll có công thức là C40H56O2, có được bằng cách gắn thêm hai nhóm hydroxyl vào phân tử α-carotene, do đó còn có tên là 3,3’-hydroxyl-α-carotene. Xanthophyll là chất màu vàng nhưng sáng hơn carotene vì có chứa ít nối đôi hơn.
Trong lòng đỏ trứng gà có hai xanthophyll là hydroxyl-α-carotene và hydroxyl-β- carotene với tỷ lệ là (2:1). Xanthophyll cùng với carotene có chứa trong rau xanh, cùng với carotene và lycopene có trong cà chua. Công thức cấu tạo như sau:
Hình 1.13: Xanthophyll
Trong các nhóm trên thì α, β, γ-carotene và crypthoxanthin là những tiền chất vitamin A quan trọng, cung cấp vitamin A cho cơ thể người và động vật. Một phân tử α, γ-carotene và crypthoxanthin vào cơ thể động vật, sau khi thủy phân cho một phân tử vitamin A, nhưng một phân tử β-carotene sau khi thủy phân cho hai phân tửvitamin A. Vì vậy β-carotene được đánh giá là chất có hoạt tính sinh học mạnh và quan trọng nhất trong nhóm các carotenoid.
I .2.1.4. Tính chất của carotenoid
Tính chất vật lý
Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dạng lá hình thoi.
Nhiệt độnóng chảy cao: 130- 2200C
Hòa tan trong chất béo, các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực khác làm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng và màu đỏ.
Tính hấp thụ ánh sáng : chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của caroteinoid . Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng
mỗi dung môi hoà tan khác nhau, khả năng hấp thụánh sáng tối đa cũng khác
nhau với cùng 1 loại. Khả năng hấp thụánh sáng mạnh, chỉ cần 1 gam cũng có
thểthấy bằng mắt thường.
Tính chất hóa học
Không hòa tan trong nước, rất nhạy đối với acid và chất oxy hóa, bền vững với kiềm. Do có hệthống nối đôi liên hợp nên nó dễbịoxy hóa mất màu hoặc đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu khác.
Các tác nhânảnh hưởng đến độbền màu: nhiệt độ, ánh sáng, phảnứng oxy hóa trực tiếp, tác dụng của ion kim loại, enzym, nước.
Dễ bị oxy hóa trong không khí => cần bảo quản trong khí trơ, chân không. Ở
nhiệt độ thấp nên bao kín tránh ánh sáng mặt trời.
Carotenoid khi bịoxy hoá tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide không no
hoặc ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà.
Tính chất sinh học
Carotenoid là tiền vitamin A.
Có chức năng bảo vệ mắt.
Lutein va zeaxanthin hấp phụ những phổ ánh sáng có năng lượng cao và có hại
nhất của ánh sáng mặt trời, kìm hãm việc hoạt hóa các gốc tự do, ngăn chặn
phản ứng kích hoạtánh sáng từ đó có khả năng bảo vệ thị giác.
Giúp phòng chống một số bệnh: ngăn ngừa ung thư tiền liệt tuyến, ung thư
phổi. Giải độc, bảo vệ gan, đặc biệt là chống ung thư gan, ung thư vú, ung thư
cổ tử cung và có nguy cơ cao ở phụ nữ độ tuổi 30-45.
Giúp chống đột quỵ.
Chống oxy hóa, có tác dụng chống các bệnh tim mạchở những người không
hút thốc.
Giảm chứng viêm khớp.
Bảo vệ da.
Lycopen có tác dụng cực kỳ quan trọng đối với sắc đẹp. Giúp quá trình chuyển
hóa chất trong tế bào làm đẹp da, tóc, tăng sức đề kháng cho da, chống lão hóa da.
Crotenoid (Car) là chất chống oxy hoá tự nhiên có khả năng bắt giữ oxy đơn
phân tử1O2(oxy singlet) và các gốc tựdo, khả năng này liên quan đến chiều dài hệnối đôi liên hợp và năng lượng của trạng thái triplet.
I.2.2. Tổng quan vềsaponinI.2.2.1. Khái niệm I.2.2.1. Khái niệm
Saponin là những hợp chất có hoạt tính sinh học được tìm thấy chủ yếu ở thực vật, ngoài ra còn tìm thấy ở một số sinh vật biển và côn trùng. Cấu trúc hóa học thường
chia thành hai loạisteroid chứa gốc đường hoặc triterpenes đa vòng [39].
I.2.2.2. Phân bố
Saponin steroid thường gặp trong những cây một lá mầm. Các họ hay gặp là: Amaryllidaceae, Dioscoreaceae, Liliaceae, Smilacaceae. Ðáng chú ý nhất là một số
loài thuộc chi là một sốloài thuộc chi Dioscorea L.; Agave L.; Yucca L.
Saponin triterpene thường gặp trong những cây 2 lá mầm thuộc các họ như:
Acanthaceae, Amaranthaceae, Araliaceae, Campanulaceae, Caryophyll-aceae, Fabaceae, Polygalaceae, Rubiaceae, Sapindaceae, Sapotaceae.
Trong cây saponin thường tích lũy ởnhững bộ phận khác nhau: tích lũy ở quả