1 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 1 Nước giữ vai trò quan trọng trong đời sống. Là thành phần chính của cơ thể và của sản phẩm thực phẩm Là môi trường cũng là một thành phần của các phả ứng hoá sinh ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 2 Nhào rửa nguyên liệu Vận chuyển và xử lý nguyên liệu ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 3 Đảm bảo giá trị cảm quan của sản phẩm Tăng cường các quá trình sinh học như hô hấp, lên men Tham gia vào quá trình làm lạnh hoặc gia nhiệt
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 1
Nước giữ vai trò quan trọng trong đời sống.
Là thành phần chính của cơ thể và của sản phẩm thực phẩm
Là môi trường cũng là một thành phần của các phả ứng hoá sinh
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 2
Nhào rửa nguyên liệu Vận chuyển và xử lý
nguyên liệu
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 3
Đảm bảo giá trị cảm quan của sản phẩm
Tăng cường các quá trình sinh học như hô hấp, lên men
Tham gia vào quá trình làm lạnh hoặc gia nhiệt
2
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 4
Chương 8: NƯỚC
8.1. Cấu trúc phân tử nước8.2. Tính chất của nước8.3. Trạng thái của nước trong thực phẩm8.4. Hoạt độ của nước và đường đẳng nhiệt hấp
thụ8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 5
Ở thể hơi nước ở dạng đơn phân (monomer)
8.1 Cấu tạo của nước
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 6
Ở thể rắn, trong nước đá, các phân tử nước được sắp xếp thành mạng lưới tinh thể và mỗi phân tử nước được bao quanh bỡi 4 phân tử nước khác, với liên kết hydro
3
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 7
Ở trạng thái lỏng, cấu trúc tứ diện vẫn được duy trì cục bộ và tồn tại đồng thời với nước dạng phân tử có mật độ lớn
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 8
8.2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC8.2.1 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CHẤT TAN: Solvat hoá các ion: do tính phân cực mạnh, nên các
phân tử nước liên kết với các ion của chất tan, tạo thành lớp vỏ hydrat
Ví dụ: bao quanh K+, Na+ là 6 phân tử nước và Cl- là 2 phân tử nước
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 9
8.2.1 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CHẤT TAN:
Ion hoá các ion:– Ví dụ: ion hoá axit hữu cơ:
H-O-H + H-O-C-R Nhiệt hoà tan: hoà tan một chất rắn kèm
theo sự phát nhiệt hoặc thu nhiệt, tuỳ thuộc lực phản ứng giữa các phân tử chất tan và các phân tử nuớc
8.2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC
4
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 10
8.2.2 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CÁC PHÂN TỬ LƯỠNG CỰC: Một số dẫn suất của lipid : xà phòng, phospholipid, muối mật…là
chất lưỡng cực, trong phân tử có đồng thời nhóm kỵ nước (hydrophobe) và nhóm háo nước(hydrophile)
Ví dụ: Natri stearate ( CH3- (CH2)16 – COO-Na+).Cho vào nước, các iôn không tạo thành dung dịch mà tạo thành hệ keo phân tán, mổi mixen có thể tập hợp từ 20 – 1000 gốc ( đơn vị). Các nhóm cacboxylate (anion) nằm ở mặt ngoài các mixen, bao bọc bỡi lớp vỏ hydrat, giống như Na+. Vùng trung tâm của các mixen có thể hấp phụ các phân tử kỵ nước như chất béo
8.2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 11
8.2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC8.2.2. PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CÁC PHÂN TỬ
LƯỠNG CỰC: Tóm lại, khi đưa vào nước các chất khác nhau dưới
dạng dung dịch hay dung dịch keo sẽ tạo ra các thuôc tính kết hợp, tuỳ thuộc vào số lượng phân tử có mặt mà làm thay đổi : giảm áp suất hơi bão hoà, tăng điểm sôi, giảm điểm đóng băng…
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 12
8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
Hàm lượng nước ( hoặc độ ẩm) của thực phẩm là tỷ lệ giữa khối lượng nước có trong thực phẩm so với khối lượng thực phẩm ướt hoặc so với khối lượng thực phẩm khô
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 13
Nhóm sản phẩm có hàm lượng nước cao (trên 40%)
8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 14
Nhóm sản phẩm có hàm lượng nước trung bình (10-40%)
8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 15
Nhóm sản phẩm có hàm lượng nước thấp (dưới 10%)
8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
6
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 16
Lợi ích của việc xác định độ ẩm:– Cần thiết về công nghệ.– Cần thiết về phân tích– Cần thiết cho mua bán…
8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 17
Trong thực phẩm nước có thể ở dạng tự do hoặc ở dạng liên kết. Tuỳ theo mức độ mà có 3 dạng liên kết
– Liên kết hóa học– Liên kết hóa lý hay hấp thụ– Liên kết mao quản hay cơ lý
8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 18
NƯỚC TỰ DO: Là chất lỏng giữa các mixen có tính chất của nước nguyên chất
8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
7
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 19
Liên kết hóa học: Liên kết chặt chẽ với nguyên liệu, thường ở dạng nước hydrat
8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 20
Liên kết hóa lý hay liên kết hấp thụ: Độ bền liên kết trung bình, thường thấy là liên kết hydro
8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 21
Liên kết mao quản hay liên kết cơ lý:– Là dạng liên kết yếu– Nước từ ngoài đi vào bên trong,
ngưng tụ và làm đầy các mao quản
8.3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
8
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 22
8.4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
8.4.1. Hoạt độ nước: Giá trị của thực phẩm, tính chất cảm quan, độ bền của
các sản phẩm khi bảo quản phụ thuộc vào thành phần các chất hữu cơ và vô cơ , trong đó nước đóng vai trò quyết định.
Năm 1952, W.J.Scott đã đưa ra kết luận chất lượng của thực phẩm được bảo quản không phụ thuộc vào hàm lượng nước mà phụ thuộc vào hoạt độ nước, được tính theo công thức sau:
0w P
Pa
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 23
0w P
Pa
P là áp suất hơi riêng phần của nước trong thực phẩm ở nhiệt độ T
P0 là áp suất hơi bảo hòa của dung môi nguyên chất ở nhiệt độ T
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 24
Qui định nước nguyên chất có aw = 1 đơn vị
Một dung dịch hay thực phẩm nào đó luôn có aw < 1 đơn vị
9
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 25
Trong điều kiện cân bằng, aw của dung dịch = P hơi tương đối do dung dịch đó tạo ra trong môi trường quanh nóHay: aw.100 = độ ẩm tương đối bách phân
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 26
MỐI LIÊN QUAN GIỮA AW VÀ ĐỘ ẨM
Sản phẩm có hàm ẩm cao thường chứa nhiều nước tự do nên có aw caoKhi tách nước hoặc thêm chất tan vào dung dịch làm tăng lượng nước liên kết thì aw giảm
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 27
8.4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Đường đẳng nhiệt hấp thụ (hoặc phản hấp thụ) là đường cong
để chỉ lượng nước được giữ bởi một thực phẩm nào đó, khi ở điều kiện cân bằng và tại một nhiệt độ xác định, phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của khí quyển bao quanh.
8.4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
Hay ngược lại nó chỉ áp suất hơi gây ra bởi nước của một thực phẩm phụ thuộc vào chính hàm lượng nước của chính sản phẩm đó.
10
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 28
ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 29
8.4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Ở vùng 0<Aw<0.3 ( đẳng nhiệt hấp thụ):
nước ở dạng liên kết mạnh, hydrate hoá trực tiếp các nhóm chức: -NH3
+, - COO- (của protein), - OH của glucid...nước này không đóng băng và còn tồn tại trong thực phẩm sấy khô
Khi Aw>0.3 : tiếp theo lớp nước đơn phân tử, lần lượt xếp chồng lên các lớp nước khác với lực liên kết yếu dần với các thành phần vô cơ và hữu cơ của thực phẩm. Nước này dần trở thành nước tự do
8.4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 30
8.4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Hai đường cong hấp thụ và giải hấp thụ nước
không trùng nhau. Cùng một hàm lượng nước, sự cân bằng giải hấp thụ tạo nên hoạt độ của nước tương ứng nhỏ hơn so với sự cân bằng của hấp thụ. Hiện tượng đó gọi là “sự trễ” và chỉ xuất hiện khi Aw>0.2
Hiện tượng trễ được giải thích: các lỗ hổng trong thực phẩm, nói chung có bề mặt nhỏ hơn so với chiều sâu. Áp suất hơi nước cần thiết để lấp đầy cao hơn so với trường hợp các lỗ hỏng được làm trống. Hiện tượng trễ thường gặp trong rau quả
8.4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
11
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 31
8.4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Ưu điểm:
– Aw trong một thực phẩm càng thấp càng dễ bảo quản bởi vì hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và các biến đổi hoá học. Các đường cong đẳng nhiệt hấp thụ là công cụ để dự đoán các tính chất của thực phẩm và từ đó lựa chọn các chế độ gia công kỹ thuật và bảo quản thích hợp
8.4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 32
8.4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Ưu điểm:
– Tái làm ẩm một thực phẩm khô:– Cùng 1 độ ẩm, thực phẩm được
tái làm ẩm có Aw lớn hơn so với thực phẩm được làm khô từng phần. Đây là trường hợp rau,quả. Thực phẩm được tái làm ẩm bị hư hỏng dễ hơn so với thực phẩm sấy khô từng phần.
8.4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 33
8.4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Ưu điểm:
– Ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đối với Aw:
– Ẩm không đổi, trong bao bì kín, làm tăng nhiệt độ sẽ làm tăng Aw. Sự thay đổi Với độ này nhạy xảy ra khi Aw≈0.4. Do đó, cần chú ý bảo quản ở nhiệt độ thấp và không đổi
8.4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
12
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 34
8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 35
8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 36
8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
8.5.1. Oxy hoá chất béo Tác dụng lên các gốc tự do và peroxyd:
Khi Aw rất thấp, nước có mặt trên bề mặt phân chia nước- chất béo, cố định peroxyd và ngăn cản sự phân ly chúng. Do đó có tác dụng bảo vệ
Khi Aw~0.5, nước không còn tác dụng bảo vệ peroxyd và các phản ứng giữa các gốc tự do có thể xảy ra
Tuy nhiên, nước cho phép vận chuyển các chất chống oxy hoá được cho vào như BHA(butyl-hydroxy-anisol), axit ascorbic và các phụ gia này tác dụng lên các gốc tự do
13
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 37
8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
8.5.1. oxy hoá chất béo Tác dụng lên các kim loại:
Khi 0<Aw<0.5: các kim loại bị hydrate hoá và không hoà tan, do đó hoạt tính xúc tác thấp và không đẩy nhanh oxy hoá chất béo
Khi Aw>0.5, oxy hoá chất béo tăng do các kim loại linh động cao, hoạt tính xúc tác thắng tác dụng chống oxy hoá
Khi Aw>0.7, nồng độ kim loại bị pha loãng nên hoạt tính xúc tác oxy hoá giảm
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 38
8.5.1. Oxy hoá chất béo Tác dụng lên các kim loại:
– Khi 0<Aw<0.5: các kim loại bị hydrate hoá và không hoà tan, do đó hoạt tính xúc tác thấp và không đẩy nhanh oxy hoá chất béo
– Khi Aw>0.5, oxy hoá chất béo tăng do các kim loại linh động cao, hoạt tính xúc tác thắng tác dụng chống oxy hoá
– Khi Aw>0.7, nồng độ kim loại bị pha loãng nên hoạt tính xúc tác oxy hoá giảm
8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 39
8.5.2. Phản ứng hoá nâu phi enzym: Là phản ứng Maillard – ngưng tụ giữa đường
và amin, tạo các polymer có màu nân tối, làm giảm giá trị dinh dưỡng.
Tốc độ phản ứng hoá nâu tăng cùng với Aw và đạt cực đại ở Aw=0.7.
Khi Aw≥0.7 tốc độ phản ứng hoá nâu giảm do sự pha loãng các chất phản ứng.
8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
14
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 40
8.5.3. Phản ứng thuỷ phân: Các phản ứng thuỷ phân, đặc biệt là thuỷ
phân enzym tăng song song tăng hoạt tính 0.2 <Aw<0.9. Khi Aw tăng, tốc độ phản ứng thuỷ phân tăng nhanh do sự khuếch tán enzym và cơ chất đẩy mạnh, chúng dễ dàng tiếp xúc với nhau.
8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 41
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 42
8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
8.5.5. Ảnh hưởng của nước đến tính lưu biến của sản phẩm
Độ cứng Độ dẻo Độ dai Độ đàn hồi
15
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 43
8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
8.5.6. Ảnh hưởng của nước đến giá trị dinh dưỡng
Nước ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của các vitamin tan trong nước
Những vitamin bị ảnh hưởng: B1, C… Với những vitamin tan trong dầu thì ngược lại
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 44
8.5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm
8.5.7. Ảnh hưởng đến cấu trúc và trạng thái của thực phẩm chế biến
Nước tạo lớp vỏ bề mặt, ổn định độ nhớt và khả năng hòa tan
Nước làm biến tính protein, tạo cấu trúc gel (phomat, giò…)
Ảnh hưởng đến khả năng tạo nhủ tương và tạo bọt của protein
Nước làm chất hoá dẻo của tinh bột, tạo độ dai, độ trong, tạo màng, tạo sợi…
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 45
Ảnh hưởng của nước đến cấu trúc của rau quả tươi
Áp suất trương của nước bên trong tế bào giúp cho rau quả tươi có một độ căng bóng nhất định
16
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 46
Ảnh hưởng của nước đến cấu trúc của rau quả tươi
Sau khi saáy
Tröôùc khi saáy
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 47
Air Dried Freeze Dried Vacuum Microwave Dried
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 48
Trong rau quả, nước chủ yếu nằm ở dạng tự do trong dịch bào (80-90%). Phần còn lại có ở: màng tế bào (nước liên kết với protopectin, hemicellulose, cellulose), khoảng giữa các tế bào, trong chất nguyên sinh
Nước trong rau quả chủ yếu ở dạng tự do, trong đó có chất các chất hoà tan, chỉ có một phần nhỏ (<5%) là ở dạng liên kết trong các hệ keo của tế bào
SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN,
BẢO QUẢN THỰC PHẨM
17
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 49
Trong quá trình bảo quản, rau quả đã tách khỏi môi trường sống và cây mẹ, sự bốc hơi nước của rau quả khi bảo quản là nguyên nhân chủ yếu làm giảm khối lượng của sản phẩm
Sự mất nước còn ảnh hưởng đến: các quá trình trao đổi bình thường, làm giảm tính trường nguyên sinh làm rau quả bị héo. Sự héo làm tăng quá trình phân hủy các chất, phá huỷ sự cân bằng năng lượng, làm giảm sức đề kháng bệnh của rau quả
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 50
Trong rau quả, củ non, các phần tử keo của nguyên sinh chất và không bào giữ nước yếu dễ bị mất nước
Sự thương tổn cũng làm tăng sự mất nước (vết thương vài cm2 trên quả cam làm tăng độ mất nước lên 3,4 lần)
Sự mất nước của thực phẩm thay đổi trong quá trình bảo quản
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 51
Lượng nước mất đi trong quá trình bảo quản còn tùy thuộc vào từng loại sản phẩm, độ già chín, nhiệt độ, ẩm thấp, vận tốc chuyển động không khí trong kho bảo quản
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 52
Trong các sản phẩm thì hàm lượng nước được tiêu chuẩn hoá. Với hàm lượng nước cao sẽ cho sản phẩm một hướng chất lượng nào đó, tốt hoặc xấu.
- Hạt lương thực, có hàm lượng nước bằng 14%, nếu cao hơn, hạt lương thực sẽ giòn, dễ vỡ; dễ bị hư hỏng do nấm mốc phát triển.
- Rau quả tươi khi mất nước 5-7%, dễ bị héo hay thối
- Cơ thể động vật: mất 15-20% thì bị chết
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 53
Để chống sự mất nước do bay hơi nước cần:– Hạ thấp nhiệt độ phòng bảo quản– Phải bảo quản rau quả trong phòng có độ
ẩm cao: 85-95%– Tránh vẩy nước trực tiếp, tạo các hạt nước
dư thừa trên bề mặt rau quả là điều kiện thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật
– Xếp rau quả tươi trong hầm chất, vùi trong cát, đựng trong các túi polyethylen, gói giấy
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 54
Bài tập
Câu 1: Đây là ổ bánh mì vừa ra lò:
1. Nơi nào nóng nhất2. Nơi nào lạnh nhất3. Áp suất hơi nước đi từ trung
tâm bánh mì ra bên ngoài. Còn nước đi như thế nào?
19
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 55
Nếu ta đặt ổ bánh mì vào trong tủ lạnh.điều gì sẽ xảy ra ở lớp ngoài cùng của vỏ bánh mì có bao bì? không bao bì
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 56
Trả lời
Bao gói sẽ ngăn chặn sự dịch chuyển nước ở lớp vỏ ngoài cùng của bánh mì sang môi trường không khí xung quanh.do vậy, nước được giữ lại giúp cho bánh mì mềm.Ngược lại, nếu không bao gói sẽ làm bánh
mì cứng và dòn.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 57
Độ ẩm trong bánh mì thay đổi theo thời gian bảo quản. Chúng ta có thể bổ sung chất gì vào bánh mì để làm chậm quá trình này.
20
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 58
Trả lời
Bổ sung chất kỳ chất phụ gia nào mà liên kết được với nước. Ví dụ: muối, tinh bột biến tính
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 59
Bài tập
Câu 2: Trong quá trình bảo quản sữa bột ở 400C, khảo sát hoạt tính của nước: khi Aw =0.68 sữa bột trở nên hoá nâu nhưng khi Aw=0.4, phản ứng hoá nâu không xảy ra. Tại sao?
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 60
Bài tập
Câu 3: Bảo quản một miếng thịt bò ở nhiệt độ phòng trong khoảng thời gian kéo dài: 32% lysine, 12% leucine, 40% tryptophan and 12% methionine bị mất. Tại sao?
21
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 8: Nước 61
03/09/2013
1
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 1
Chương 4: Glucid
4.1. Khái niệm về glucid (gluxit, hydratcacbon)
4.2. Monosacarit4.3. Oligosacarit (Polisacarit loại 1)4.4. Polysacarit loại 2
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 2
4.1. Khái niệm về glucid (gluxit, hydratcacbon)4.1.1. Định nghĩa4.1.2. Vai trò của gluxit4.1.3. Phân loại gluxit
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 3
4.1.1. Định nghĩa Bản chất hóa học: polyhydroxy aldehyt hoặc
polyhydroxy xeton TP nguyên tố: C, H, O (N, S, P…) CTCT đặc trưng: Cm(H2O)n hydratcacbonNgoại lệ:
– đường dezoxiriboza – C5H10O4
– axit lactic C3H6O3
hydratcacbon chỉ mang ý nghĩa lịch sử Hàm lượng gluxit:
– Rất cao/mô thực vật (80% kl khô)– Không đáng kể/mô động vật (2% kl khô)
03/09/2013
2
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 4
4.1.2. Vai trò của gluxit
Trong cơ thể sinh vật:– Cung cấp năng lượng chủ yếu (60%
NL)– Tạo cấu trúc, tạo hình (xenluloza).– Bảo vệ (mucopolysacarit)– Tương tác đặc hiệu (polisacarit trên
màng tế bào hồng cầu hay trên thànhtế bào một số vi sinh vật)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 5
4.1.2. Vai trò của gluxit Trong công nghệ thực phẩm
– Chất liệu cơ bản của ngành sản xuất lênmen (rượu, bia, nước giải khát, mì chính, axitamin, vitamin, kháng sinh)
– Tạo kết cấu:• Tạo sợi, tạo màng, tạo gel, tạo độ đặc, độ
• Tạo kết cấu đặc thù: độ phồng nở củabánh phồng tôm, tạo bọt cho bia, độ xốpcho bánh mì, tạo vị chua cho sữa chua
• Tạo bao vi thể để cố định enzyme và cốđịnh tế bào (sâm banh)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 6
4.1.2. Vai trò của gluxit Trong công nghệ thực phẩm
– Tạo chất lượng:• Chất tạo ngọt• Tạo màu sắc và hình thơm (đường trong
phản ứng Maillard)• Tạo tính chất lưu biến: độ dai, độ trong,
độ giòn, độ dẻo…• Giữ mùi• Tạo ẩm, giảm hoạt độ nước làm thuận
lợi cho quá trình gia công cũng như bảoquản (mứt)
03/09/2013
3
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 7
4.1.3. Phân loại gluxit
Dựa cấu tạo, có 2 nhóm lớn: Gluxit đơn giản: monosacarit Gluxit phức tạp: polysacarit gồm 2
phân nhóm nhỏ:– Polysacarit loại 1 (oligosacarit)– Polysacarit loại 2
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 8
4.2. MONOSACARIT
5.2.1. Đặc tính cấu tạo của monosacarit5.2.2. Các dạng cấu tạo của monosacarit5.2.3. Tính chất của monosacarit5.2.4. Các dạng monosacarit quan trọng
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 9
4.2.1.Đặc tính cấu tạo của monosacaritMonosacarit = dẫn xuất aldehit / xeton của các
polyol (rượu đa chức)
Dihydroxyaxeton
Aldehit glixerinicCH2OHCHOHCH2OH
CHOCHOHCH2OH
CH2OHC OCH2OHGlixerin
(aldoza)
(xetoza)
03/09/2013
4
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 10
Tên gọi của monosacarit Loại dẫn xuất:
– aldehit aldo-– xeton xeto-
Số lượng C: trioza (3C), tetroza (4C),pentoza (5C), hexoza (6C), heptoza (7C)
Vị trí nhóm chức: đánh số được bắt đầu từnguyên tử C ở đầu mạch có nhóm cacbonyl(CO) để cho nguyên tử C này có chỉ số nhỏnhất.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 11
Dihydroxyaxeton
Aldehit glixerinic
CHOCHOHCH2OH
CH2OHC = OCH2OH
Ví dụCHOCHOHCHOHCH2OH
CH2OHC=OCHOHCH2OH
Aldotrioza Aldotetroza
Xetotrioza Xetotetroza
CHOCHOHCHOHCHOHCH2OH
CH2OHC=OCHOHCHOHCH2OH
Aldopentoza
Xetopentoza
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 12
Các dạng cấu tạo của monosacarit
Cấu tạo mạch thẳng: Đồng phân lập thể L/D
Cấu tạo mạch vòng: Đồng phân lâp thể /
03/09/2013
5
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 13
CẤU TẠO DẠNG MẠCH THẲNG
Vì trong cấu tạo monosacarit có nhiều Cbất đối nên có nhiều đồng phân lập thểkhác nhau. Người ta chia ra đồng phândạng D, L chỉ về đồng phân cấu hình vàthêm dấu (+), (-) chỉ sự quay cực trái,phải.Sự phân biệt D, L (trên công thức hình
chiếu) dựa vào cấu tạo monosacarit đơngiản nhất là Glixeraldehit ( so sánh vị trí OHở C* gần với nhóm CH2OH)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 14
Đồng phân lập thể L/DO H
C
CH OH
CH2OH
D – Glixeraldehit
O H
C
CHO H
CH2OH
L – Glixeraldehit(L – Xetotrioza) (D – Xetotrioza)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 15
Đồng phân lập thể L/DO H
C
CH OH
CH2OH
O H
C
CHO H
CH2OH
L – Xetotetroza D – Xetotetroza
CH OHCH OH
03/09/2013
6
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 16
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 17
Cấu tạo vòngMột số phản ứng xảy ra với aldehyt thông
thường nhưng không xảy ra với một sốmonosacarit nhóm –CHO còn tồn tại dạngnào khác dạng mạch thẳng
Monosacarit dễ dàng tạo hợp chất ester vớimetanol, thu được hỗn hợp 2 đồng phân cóchứa nhóm OCH3 monosacarit có chứa 1nhóm OH đặc biệt khác với nhóm OH thôngthường
Số đồng phân lập thể > 2n tính theo C* dựđoán ngoài dạng mạch thẳng, monosacarit còncó cấu tạo vòng
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 18
Công thức mạch vòng bán axetalVòng bán axetal = cacbonyl (C=O) +OH (thường gần CH2OH) nhóm OH – glucozit ở vị trí C1(aldoza) hoặc C2 (xetoza):
–Vòng 5 cạnh (furanoza) = C1 vớiC4, C2 với C5
–Vòng 6 cạnh (piranoza) = C1 vớiC5, C2 với C6
03/09/2013
7
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 19
Công thức mạch vòng bán axetal
– D – glucoza
HO HC
CH2OH
CHO HCH O
HCH
O
CH OH
– D – glucoza
H OHC
CH2OH
CHO HCH OHCH
O
CH OH
HO
D – glucoza
OC
CH2OH
C HCH OHCH
CH OH
OH
H
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 20
Công thức vòng theo HaworthVòng monosacarit đặt trên 1 mặt phẳng gồmcác nguyên tử cacbon và cầu nối oxyCác cạnh đậm nét gần mắt người quan sátCác nhóm OH và H:
– trái trên– phải dưới
OH glucozit:– phải dưới– trái trên
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 21
Công thức vòng theo Haworth
HO
D – glucoza
OC
CH2OH
C HCH OHCH
CH OH
OH
H1
6
5
-D-glucopiranoza
O
OH
H OH
H
HO
H
H
CH2OH
OH 1
6
5
-D- glucopiranoza
O
OH
HOH
HHO
H
H
CH2OH
OH
6
15
03/09/2013
8
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 22
Công thức vòng theo Haworth
O
HOOH
HO
HOCH2 CH2OH
H H
H
16
2
34
5
-D-fructofuranoza -D-fructofuranoza
O
HO
OH
HO
HOCH2
CH2OHH H
H1
6
2
34
5
D – fruccoza
OCH2OH
CH2OH
C HCH OHCH
C
OH
HO
1
6
5
2
3
4
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 23
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 24
Đồng phân dạng ghế thuyền
O O
Dạng ghế (2) Dạng thuyền (6)
03/09/2013
9
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 25
4.2.3. Tính chất của monosacarit Do có nhiều nhóm –OH trong phân tử, nên
nhìn chung monosacarit dễ tan trong nước không tan trong các dung môi hữu cơ
Khi cô đặc dung dịch monosacarit ta sẽ thu được dạng tinh thể monosacarit
Do sự có mặt các nhóm – CHO, C=O, -OH nên monosacarit cũng có các tính chất đặc trưng của các nhóm này, điển hình là tính khử
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 26
Tính khử (bị oxy hoá)Oxy hóa nhẹ(Cl2, Br2, I2/OH-): CHO COOH
Xetoza: không xảy ra phản ứngCHO
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
COOH
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
Br2
H2O
D - Glucoza axit gluconic
+ HBr
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 27
Trong trường hợp nhóm CHO (C1) đượcbảo vệ thì nhóm OH của C6 trong phân tửđường sẽ bị oxy hóa thành nhóm carboxyl:
OH
HOH
OH
OH
HH
H
CH2OH
OH
OH
HOH
OH
OH
HH
H
CH2OH
OR
D- Glucose
baûo veä nhoùm OH
cuûa glucozit
Br2OH
HOH
OH
OH
HH
H
COOH
OR
Acid glucuronic
Tính khử (bị oxy hoá)
03/09/2013
10
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 28
Oxy hóa mạnh (HNO3):CHO (C1), CH2OH (C6) 2COOH (diaxit)
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
COOH
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
COOH
HNO3
D - Glucoza axit sacaric
Tính khử (bị oxy hoá)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 29
Dưới tác dụng của các chất khử, các nhóm chức aldehythoặc xeton có thể bị khử, monosacarit chuyển thành cácpoliol (rượu đa chức). Chẳng hạn như D – glucoza và D –fructoza khi bị khử đều chuyển thành rượu đa chứcsocbitol:
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 30
Tham gia phản ứng tạo ester Nhóm – OH tại C1 và C6 thường tham gia phản ứng tạo
ester, nhất là phức ester với các phosphat như : D –glyceraldehyd – 3 phosphat, D – glucose – 1 – phosphat; D– glucose 1,6 - bisphosphat
Một số loại phức ester của phosphat với các monosacarit:
O
CH2O
HH
OHH
OH
CH2OH
OH
OH
HOH
OH
OH
HH
H
CH2
OH
D- Glucose- 6 - phosphat
O P
OH
OH
O
OH
HOH
OH
OH
HH
H
CH2OH
O
D- Glucose - 1 - phosphat
P
OH
OH
O
P
OH
OH
O
D- Fructose -6 - phosphat
O
CH2O
HH
OHH
OH
CH2O
OH
POH
OH
O
P
OH
OH
O
D- Fructose -1,6 -biphosphat
03/09/2013
11
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 31
Phản ứng với axit Khi đun sôi các pentoza, hexoza với axit đặc (HCl 12%,
H2SO4đđ) thì H2O tách ra và tạo thành các furfurol (từpentoza) hoặc oxymethylfurfurol (hexoza):
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH 2 OH
CHO
C
CH
CH
C
CH 2 OH
O OOHC CH 2 OH
CHO
C OHH
C OHH
C OHH
CH 2 OH
D - R ib o s e
D - G lu co se 5 - O x ylm e ty lfu r fu r o l
+ 3 H 2 O h a y + 3 H 2 O
5 - O x ylm e ty lfu r fu ro l
OOHC+ 3 H 2 O
F u rfu r o l
t0
t0
H +
H +
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 32
Phản ứng với kiềm Tác động của các bazơ lên monosacarit phụ thuộc nồng
độ của các bazơ và nhiệt độ môi trường Dưới tác dụng của các dung dịch kiềm yếu như Ba(OH)2,
Ca(OH)2, thì sự đồng phân hóa có thể xảy ra giữaglucoza, mannoza, fructoza:
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
D- Glucose
CH
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
Trans-endiol D- Fructose Cis - endiol D- Mannose
HO CH2
C OH
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
HO CH
CHO
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
HO CH
C HHO
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
O
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 33
Phản ứng tạo dẫn xuất ozaminCác monosacarit có thể phản ứng với các amin tạo
thành các ozamin. Phản ứng diễn ra có sự thay thếnhóm OH của monosacarit bằng nhóm amin:
Glucozamin Galactozamin
O
NH2
H OH
H
HO
H
H
CH2OH
OHO
NH2
H OH
H
H
HO
H
CH2OH
OH
03/09/2013
12
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 34
Phản ứng tạo glucozitOH glucozit (MS) + OH (MS/ rượu) hợp chất glucozit (/)Ví dụ như từ D – glucoza nếu cho tác dụng với metanol vớisự có mặt của HCl sẽ thu được hai chất sau:
-metyl-D-glucozit -metyl-D-glucozit
O
OH
HOCH3
H
HO
H
H
CH2OH
OH
O
OH
HH
OCH3
HO
H
H
CH2OH
OH
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 35
4.2.4. Các dạng monosacarit quan trọngPentoza:
L-arabinoza
O
C
CH2OH
CHO H
CHO
CH OH
H
H
D-xiloza
O
C
CH2OH
CHO H
CH
CH OH
OH
H
D-riboza
O
C
CH2OH
CH OH
CH
CH OH
OH
H
D-dezoxyriboza
O
C
CH2OH
CH OH
CH
CH H
OH
H
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 36
4.2.4. Các dạng monosacarit quan trọngHexoza:
O O O
D-glucoza
C
CH2OH
CHO H
CH OH
CH
CH OH
OH
H
D-manoza
C
CH2OH
CHO H
CH OH
CH
CHO H
OH
H
D-galactoza
C
CH2OH
CHO H
CHO H
CH
CH OH
OH
H
D-fructoza
CH2OH
CH2OH
CHO H
CH OH
CH
C O
OH
03/09/2013
13
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 37
4.3.Oligosacarit (Polisacarit loại 1) Oligosacarit = nhóm gluxit cấu tạo từ 2 đến 10
MS liên kết bằng liên kết glucozit Tùy thuộc vào số lượng các MS disacarit,
trisacarit, tetrasacarit… Disacarit = MS1 + MS2
2 kiểu kết hợp giữa 2 MS:– OH glucozit/MS1 + OH rượu/MS2
Disacarit còn tính khử– OH glucozit/MS1 + OH glucozit/MS2
Disacarit không còn tính khử
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 38
4.3.Oligosacarit Sacaroza: (đường mía. đường củ cải)
– Trong mía và củ cải đường (10 – 20%)– Có gtdd đối với người và động vật– Cấu tạo: – D glucoza + – D
fructoza qua lk 1,2 – glucozitTên gọi: – D glucopiranoza (12) –
D fructofuranozitkhông có tính khử.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 39
– D glucoza – D glucopiranoza
– D fructoza – D fructopiranoza
O
O
OH
H
H
HO
H
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
OHO
HO
HO
HOCH2
CH2OHH
H1
6
2
34
5H
O
OH
HOCH2O
HO
H
HO
CH2OHH
H6
1
5
43
2
HO
– D glucoza (12) – D fructozit – D glucopiranoza (12) – D fructopiranozitsacaroza
03/09/2013
14
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 40
4.3.Oligosacarit Mantoza: (đường mạch nha)
– Nhiều trong mầm lúa, hệ tiêu hóa của động vật, một số mô và rễ cây
– Cấu tạo:2 phân tử – D glucopiranoza liên kết qua liên kết 1,4 – glucozit
Tên gọi: – D glucopiranoza (14) – D glucopiranozit
Có tính khử do còn OH glucozit tự do
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 41
– D glucoza – D glucopiranoza
O
O
OH
H
H
HO
H
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
OH HO
– D glucoza (14) – D glucozit – D glucopiranoza (14) – D glucopiranozit
mantoza
O
OH
H
H
OH
H
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
– D glucoza – D glucopiranoza
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 42
4.3.Oligosacarit Lactoza: (đường sữa)
– Trong sữa người và động vật, phấn hoa
– Cấu tạo: – D galactopiranoza + – D glucopiranoza, liên kết 1,4 – glucozit
Có tính khử.
03/09/2013
15
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 43
– D galactoza – D galactopiranoza
O
O
OH
HHH
HO
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
OH
HO
– D galactoza (14) – D glucozit – D galactopiranoza (14) – D glucopiranozit
lactoza
O
OH
H
H
OH
H
H
CH2OH
OH 1
23
4
5
6
– D glucoza – D glucopiranoza
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 44
4.4. Polisacarit loại 2 Polysacarit loại 2: > 10 monosacarit liên
kết với nhau bằng liên kết glucozit Polysacarit gồm 2 loại:
– Polysacarit đồng thể: các MS cùngloại
– Polysacarit dị thể: MS khác loại +những hợp phần phi gluxit
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 45
4.4.1. Polysacarit đồng thể
Polysacarit đồng thể (homopolysacarit): donhiều MS cùng loại kết hợp
Tên gọi: lấy tên MS đổi “oza” “an”VD: tinh bột, glicogen, xenluloza: đều cấu tạotừ glucoza liên kết với nhau glucan
03/09/2013
16
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 46
Tinh bột Là polysacarit dự trữ của thực vật (củ, hạt) Là nguồn dinh dưỡng chủ yếu của người và động
vật Cấu trúc dạng hạt, không tan trong nước lạnh, tạo
keo hồ tinh bột trong nước nóng Phản ứng với iot màu xanh tím đặc trưng Thành phần tinh bột:
– Amiloza: 10 – 30%– Amilopectin: 70 – 90%
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 47
Amiloza Cấu tạo từ các gốc – D glucoza Liên kết: – 1,4 – glucozit mạch thẳng Tan trong nước Có màu xanh với iốt (đun nóng màu xanh
mất, để nguội màu xanh phục hồi)
Đầu không khử Đầu khử
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 48
Amilopectin Cấu tạo từ – D glucoza Liên kết: – 1,4 – glucozit + – 1,6 – glucozit cấu
trúc phân nhánh Mức độ phân nhánh: 20–25 –D glucoza/nhánh Có màu tím với iốt Khi đun nóng sẽ tạo thành hồ tinh bột.
Đầu không khử Đầu khử
03/09/2013
17
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 49
CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA TINH BỘT Hạt tinh bột có dạng hình tròn, bầu dục hoặc đa giác Hạt tinh bột khoai tây có kích thước lớn nhất còn hạt
tinh bột gạo có kích thước bé nhất Trong cùng một loại tinh bột, hình dáng và kích thước
của các hạt tinh bột cũng không giống nhau Kích thước hạt khác nhau dẫn đến những tính chất cơ
lý như nhiệt độ hồ hoá cũng khác nhau.Yến mạch Đậu Khoai tây Ngô Lúa mạch đen Lúa mạch
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 50
Các tính chất chức năng của tinh bột
Tính chất chức năng là các tính chất hoá lý góp phần tạo nên những tính chất đặc trưng của thực phẩm chứa tinh bột
Bao gồm: Độ dai, độ đàn hồi, độ dẻo, độ trong, độ nở, độ đặc, độ xốp
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 51
Sự trương nở hạt tinh bột trong nước ở điều kiện thường
Ngâm hạt tinh bột trong nước (tạo huyền phù tinh bột ở nhiệt độ thường) V hạt tinh bột do sự hấp thụ nước (hiện tượng trương nở hạt tinh bột)
Nguyên nhân:– Ở điều kiện thường, phần lớn tinh bột tồn tại ở dạng
monohydrat– Bão hoà ẩm: phân tử nước có kích thước bé dễ dàng
liên kết với các nhóm OH kém hoạt động hơn như C2C3 dạng tinh bột trihydrat kích thước
Độ trương nở tuỳ thuộc vào cấu trúc các loại tinh bột: TB bắp 9,1%, TB khoai tây 12,7%, TB khoai mì 28,4% (thường: hạt < củ)
03/09/2013
18
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 52
Hiện tượng hồ hoá tinh bột bằng nhiệt
Khi t0 đến t0 tới hạn (t0 hồ hóa):hạt tinh bột trương nở mạnh, hình dáng thay đổi đột ngột dd keo dính (đàu tiên xảy ra ở các khe lõm, sau lan rộng lên cả bề mặt, Vnhiều hạt tinh bột bị rách và trở thành cái túi không định hình hoặc ngừng V tinh bột hồ hoá
Sau hồ hoá, tinh bột mất đi các tính chất cũ:– độ nhớt– độ kết dính– khả năng hoà tan
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 53
Hiện tượng hồ hoá tinh bột bằng nhiệt
Nguyên nhân: Khi t0 huyền phù tinh bột , liên kết H bịphá vỡ nước linh động hơn dễ dàng tấn công vàocấu trúc micell của tinh bột (vùng vô định hình vùngcó cấu trúc tinh thể)
Nhiệt độ hồ hoá và khả năng hồ hoá phụ thuộc:– Loại tinh bột– Cấu trúc mạng lưới micell ( hình dáng, kích thước
phân tử, tỷ lệ amilose/amilopectin, mức độ phânnhánh, chiều dài nhánh…)
– Kích thước hạt không ổn định khoảng nhiệt độ hồhóa
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 54
Hiện tượng thoái hoá tinh bột
Hiện tượng thoái hoá tinh bột: Dung dịch hồ tinh bột mới tạo thành có màu trắng đục, để yên một thời gian (ở đk vô trùng) màu trắng đục dần một phần tinh bột tủa trong suốt tinh bột đã trở lại trạng thái ban đầu, không tan trong nước lạnh
Giải thích: lk giữa nước + OH của tinh bột kém bền hơn lk hydro giữa các phân tử nước theo thời gian, lk giữa nước với các phân tử tinh bột bị phá hủy tách nước, các phân tử tinh bột lk với nhau
03/09/2013
19
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 55
Hiện tượng thoái hoá tinh bột
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thoái hoá:– Tỷ lệ amiloza/ amilopectin: amiloza cho phép hình
thành nhiều liên kết hydro dễ bị thoái hoá– Hình dáng phân tử tinh bột– Nhiệt độ: t0 tốc độ thoái hóa– pH, muối vô cơ
Trong công nghệ thực phẩm, để thúc đẩy hay kiềm hãm tốc độ thoại hoá người ta thường dùng tác nhân nhiệt độ, các yếu tố khác không phù hợp với vệ sinh và khẩu vị nên hạn chế sử dụng
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 56
Tính nhớt dẻo của hồ tinh bột
Do khả năng tập hợp lại với nhau và giữ nhiều phân tử nước dung dịch tinh bột có độ đặc, độ dính, độ dẻo, độ nhớt cao
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt:– Khối lượng, kích thước, thể tích, cấu trúc của phân
tử tinh bột– Tương tác giữa dung môi với phân tử tinh bột – Tương tác giữa các phân tử tinh bột
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 57
Khả năng tạo màng Tinh bột có khả năng tạo màng
tốt. Để tạo màng, các amylosevà amylopectin phải duỗi thẳngmạch, sắp xếp lại, tương táctrực tiếp với nhau bằng liên kếthydro hoặc gián tiếp thông quanước
Màng có thể thu được từ dungdịch phân tán trong nước.Dạng màng này dễ trương ratrong nước.
03/09/2013
20
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 58
Quy trình tạo màngTinh bột →Hòa tan → Hồ hóa sơ bộ → Khuấy kỹ → Rót mỏng lên mặt phẳng kim loại
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 59
Khả năng tạo sợi của tinh bột
Cho dịch tinh bột qua một bản đục lỗ với đường kích thích hợp: định hướng theo dòng chảy các phân tử tinh bột kéo căng ra, sắp xếp song song theo phương trọng lực
Nhúng vào bể nước nóng: hồ hoá, định hình, các phân tử tinh bột tương tác với nhau và với nước bằng liên kết hydro
Nhúng vào nước lạnh: các phân tử liên kết với nhau chặt chẽ hơn và tạo nhiều liên kết hydro giữa các phân tử
Gia nhiệt, sấy khô: tăng lực cố kết và độ cứng
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 60
Khả năng tạo sợi của tinh bột
Các sợi bún được làm từ các loại tinh bột giàu amilosenhư tinh bột đậu xanh, tinh bột dong riềng (40 -50%amiloza) thường bền và dai hơn so với sợi bún đượclàm từ tinh bột gạo, bắp.
Các tinh bột bắp giàu amilopectin với các mạch nhánhthường rất ngắn nên lực tương tác giữa các phân tửyếu, do đó độ bền kém. Ngoài ra khi chập nhiều phân tửlại thành sợi sẽ có nhiều khuyết tật, do đó sợi tinh bột dễbị đứt.
03/09/2013
21
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 61
GlicogenPolisacarit dự trữ ở người và động vật (gan 10-
15%, cơ 2%, não, cơ tim), trong nấm men và hạt ngô
Tan/nước nóng, có màu đỏ tím hoặc đỏ nâu với iot.
Tạo thành từ các gốc – D glucozaLiên kết – 1,4 – glucozit + liên kết – 1,6 –
glucozit, (phân nhánh như amilopectin)Mức độ phân nhánh: 10 – D glucoza/nhánh
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 62
Xenluloza Polysacarit cấu trúc của
thực vật (thành tế bào) Cấu tạo: từ hàng nghìn
gốc – D glucoza Liên kết: – 1,4 – glucozit cấu trúc rất bền, khó bị phân hủy Người và động vật không tổng hợp được enzyme xenlulaza để tiêu hóa xenluloza
Có tác dụng điều hòa hệ thống tiêu hóa, làm giảm hàm lượng mỡ, cholesterol trong máu, tăng cường đào thải chất cặn bã ra ngoài.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 63
4.4.2. Polisacarit dị thểPolisacarit dị thể (Heteropolysacarit) là
polysacarit phức tạp, trong thành phần cấu tạocó một số loại monosacarit, dẫn xuất củamonosacarit và một số chất có bản chất khôngphải là gluxit (như protein, lipit).
Tiêu biểu là:– Hemixenluloza– Agar – agar (thạch)– Glucoprotein
03/09/2013
22
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 64
Hemixenluloza
Hemixenluloza là thành phần cấu tạo nên tếbào thực vật, được tạo thành từ cácmonosacarit không cùng loại như galactoza,fructoza, arabinoza, xiloza.
Hemixeluloza có nhiều trong rơm, rạ, bẹ ngô,trấu được sử dụng trong sản xuất rượu, giấy…
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 65
Pectin Pectin là polysacarit có nhiều trong quả, củ hoặc thân
cây. Trong thực vật pectin tồn tại dưới hai dạng:protopectin (không tan, chủ yếu ở vách tế bào) vàpolysacarit araban (tan, chủ yếu ở dịch tế bào). Dưới tácdụng của axit các protopectin chuyển sang dạng hòatan.
Khi có sự hiện diện của axit và đường, pectin có khảnăng tạo gel, do đó nó được ứng dụng trong công nghệsản xuất mứt, kẹo. Để tạo gel cần đảm bảo môi trườngcó đường
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 66
Agar – agar (thạch) Agar – agar có nhiều trong rong biển khi thủy phân tạo
thành phân tử arabinoza và glucoza. Agar – agar dễ bị trương phồng trong nước, khi làm lạnh, biến đổi thành gel cứng
Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật.
03/09/2013
23
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 67
Glucoprotein
Glucoprotein có thành phần chủ yếu là proteinkết hợp với oligosacarit, đại diện là lectin
Lectin có ý nghĩa sinh học đặc biệt quantrọng, giữ vai trò “chìa khóa” trong quá trìnhtiếp nhận các “tín hiệu sinh học”, đảm bảo sựtương tác giữa các tế bào, được ứng dụngrộng rãi trong nông nghiệp, y học…
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 4: Glucid 68
03/09/2013
1
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 1
Chương 5: Lipid (Lipit)
5.1. Khái niệm chung5.2. Lipit đơn giản5.3. Lipit phức tạp
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 2
5.1. Khái niệm chung
5.1.1. Khái niệm về lipit5.1.2. Vai trò của lipit5.1.3. Phân loại lipit
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 3
Khái niệm về lipitlipit = nhóm các hợp chất hữu cơ có các tính
chất lý hóa giống nhau:– hòa tan kém trong nước và dung môi
phân cực– hòa tan tốt trong dung môi không phân
cực như cloroform, ete, benzen,toluen…
Nguyên nhân: có nhiều nhóm kỵ nước và rấtít nhóm ưa nước (OH, NH2, COOH) trong phântử lipit.
03/09/2013
2
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 4
Vai trò của lipit Trong cơ thể sinh vật:
–Hợp phần cấu tạo quan trọng của màng sinh học–Cung cấp năng lượng cho sinh vật (37,6.106 J/kg)–Cung cấp các vitamin A, D, E, K và F cho cơ thể
Trong công nghiệp thực phẩm:–TP giàu dinh dưỡng của thực phẩm–Nguyên liệu quan trọng để chế biến và bảo quảncác loại thành phần để khỏi bị ôi thiu–Tạo ra kết cấu–Tạo tính cảm vị đặc trưng.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 5
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 6
Hàm lượng lipit trong một số thực phẩm
Thực phẩm Hàm lượng %
Đậu nành 17 – 18,4Đậu phộng 30 – 44,5
Mè 40 – 45,4 Thịt bò 7 – 10,5Thịt heo 7 – 37,5
Cá 3 – 3,6Trứng gà 11 – 14
03/09/2013
3
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 7
Nhu cầu lipit
Trung bình khoảng 36 – 42g/ngàyKhoảng 25 – 30% là lipit động vậtTỷ lệ giữa protein và lipit thay đổi trong các giai
đoạn sinh lý khác nhau Nên hạn chế lipit đặc biệt là lipit động vật đối
với bị bệnh béo phì
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 8
Phân loại lipit Dựa vào phản ứng xà phòng hóa
– lipit xà phòng hóa được bao gồm các glixerit,glixerophotpholipit và sáp (cerit) nghĩa lànhững lipit mà trong thành phần có chứaeste của axit béo cao phân tử
– lipit không xà phòng hóa được, tức là nhữnglipit trong phân tử không chứa este, nhómnày bao gồm các hydrocacbon, các chấtmàu và các sterol.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 9
Phân loại lipit Dựa vào độ hòa tan:
– lipit thực sự là những este hoặc amit của axit béo (có từ 4C trở lên) với một rượu:• Glixerolipit (este của glixerol)• Sphingolipit (amit của sphingozin)• Cerit (este của rượu cao phân tử)• Sterit (este của sterol)• Etolit (este tương hỗ của hợp chất rượu đa chức)
– Lipoit là những chất có độ hòa tan giống lipit:• Các carotenoit và quinon (dx của izopren)• Sterol tự do• Các hydrocacbon.
03/09/2013
4
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 10
Phân loại lipit Dựa vào thành phần cấu tạo:
– lipit đơn giản: là este của rượu và axit béo, gồm Triaxylglixerin, Sáp (cerit), Sterit
– lipit phức tạp: ngoài axit béo và rượu, còn có các TP khác như axit photphoric, bazơ nitơ, đường:• Glixerophotpholipit: glixerin, axit béo và axit
photphoric• Glixeroglucolipit: glixerin, axit béo và
monosacarit/oligosacarit• Sphingophotpholipit: aminalcol như sphingozin,
axit béo và axit photphoric• Sphingoglucolipit: sphingozin, axit béo và đường
(monosacarit/oligosacarit).
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 11
5.2. lipit đơn giản
5.2.1. Triaxylglixerin5.2.2. Sáp5.2.3. Sterit
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 12
TriaxylglixerinTriaxylglixerin: lipit trung tính, dầu mỡ tự nhiên, triglixeritTriaxylglixerin = este của glixerin + axit béo
CH2 – OCOR1
CHOH
CH2OHMonoaxylglixerin
CH2 – OCOR1
CH – OCOR2
CH2OHDiaxylglixerin
CH2 – OCOR1
CH – OCOR2
CH2 – OCOR3
Triaxylglixerin
CH2OH
CHOH
CH2OH
Glixerin
+R1COOH
+R1COOH+R2COOH
+R1COOH+R2COOH+R3COOH
03/09/2013
5
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 13
Các triaxylglixerin thường chứa 2 hay 3 loại axit béo khác nhau. Dầu mỡ có nguồn gốc tự nhiên luôn là hỗn hợp các triaxylglixerin tách 1triaxylglixerin riêng biệt, đồng nhất rất khó: R1R1R1, R1R1R2, R1R2R1, R1R2R2, R2R1R1, R2R1R2, R2R2R1, R2R2R2
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 14
axit béo
Nguyên liệu để tổng hợp axit béo là (2C) axit béo có C chẵn (4C38C) Có 2 loại axit béo:
– axit béo no (bão hòa)– axit béo không no (không bão hòa).
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipit 15
axit béo no CT chung: CnH2nO2 hay Cn-1H2n-1COOH Từ C12 trở đi: chất rắn, không hòa tan trong nước Chủ yếu có trong mỡ ĐV, ít gặp ở TV:
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 22
Một số tính chất hóa lý của axit amin
Tính chất chung Tính đồng phân quang học (đồng phân
lập thể) của axit amin Khả năng hydrat và tính tan Tính điện ly lưỡng tính Các phản ứng hoá học
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 23
Tính chất chung Bền trong môi trường nước, bền
nhiệt (không bị phá huỷ ở 100-200oC)
Bền trong môi trường axit (riêngcác axit amin chứa lưu huỳnh bịphá huỷ)
Không bền trong môi trường kiềm:hiện tượng raxemic
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 24
Tính đồng phân quang học (đồng phân lập thể)
– Trừ glyxin, các axit amin đều chứa C bất đối(C*)
– Phân tử tồn tại dưới 2 dạng L(-, quay trái) vàD (+, quay phải)
– Đa phần các axit amin thực phẩm tồn tạidưới dạng L protein có tính làm quay mặtphẳng của ánh sáng phân cực sang trái.
– Dạng D không được cơ thể hấp thụ
07/09/2013
9
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 25
C bất đối
a – C – c
d
*
b
X – C – H
R
*
R’
Dạng L(-)
H – C – X
R
*
R’
Dạng D(+)
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 26
Trong đó:–Gốc R’ có mức độ oxy hóa cao hơn R:
COOH > CHO > CH2OH > CH3
–Dị tố X: Br, Cl, OH, NH2
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 27
Ở axit amin:–C* chính là C
–Gốc R là COOH–X là NH2
Do đó, cấu hình D và L có dạng:
NH2 – C – H
R
COOH
Dạng L(-)
H – C – NH2
R
COOH
Dạng D(+)
07/09/2013
10
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 28
Người ta quy ước lấy axit amin serin làm đơn vị so sánh để xét đồng phân quang học của axit amin:
H2N – C – H
CH2OH
COOH
L – Serin
H – C – NH2
CH2OH
COOH
D – Serin
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 29
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 30
Khả năng hydrat hoá và tính tan
Gốc R chứa các nhóm chức có khảnăng tạo liên kết hydro với nướcThường khả năng hydrat hoá cao sẽ có
tính hòa tanTính tan phụ thuộc vào bản chất axit
amin, vào dung môi...
07/09/2013
11
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 31
Tính điện ly lưỡng tính Do phân tử vừa chứa nhóm NH3
+ và nhóm COO-
Môi trường axit: – a.a tích điện dương (+)– a.a chuyển về cực âm (-)
Môi trường kiềm:– a.a tích điện âm (-)– a.a chuyển về cực dương (+)
Ở giá trị pH mà các a.a không tích điện là pH đẳng điện (pI, pHi)
Cơ sở ứng dụng của phương pháp điện di
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 32
Tính điện ly lưỡng tính
R – CH – COOH + H+ R – CH – COOH
NH2 NH3+
R – CH – COOH + OH– R – CH – COO– + H2O
NH2 NH2
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 33
Các phản ứng hoá học
Phản ứng với formaldehit (formaldehyd)
Phản ứng với ninhydrin (Trixetohidrinden)
Phản ứng của gốc R
07/09/2013
12
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 34
Phản ứng với formaldehit (formaldehyd)
Đánh giá mức độ thủy phân của protein Formaldehit (HCHO) phản ứng với nhóm amin tạo
thành dẫn xuất metilen của axit amin:
R – CH + C-H R – CH + H2O
COO– COOH
NH3+ O
H
N = CH2
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 35
Phản ứng với ninhydrin (Trixetohidrinden)
Dùng định tính và định lượng axit amin nhờ:– phương pháp sắc ký trên giấy– sắc ký trên cột nhựa trao đổi ion bằng
máy phân tích axit amin tự động (g)Các - axit amin + ninhydrin hợp
chất màu xanh tímRiêng: iminoaxit (prolin) + ninhydrin
hợp chất màu vàng
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 36
Phản ứng với ninhydrin (Trixetohidrinden)
OOH
OHO
OH
HOO
+ NH3 +
O
O
O
O
– N =
indandion – 2 – N –2 – indanon
O
O
O
O
– N =+ NH3
ONH4
O
O
O
– N =
Hợp chất màu xanh tím (Ruheman)
OO
OH
OHO
R – C – COOH +
NH2
H H
OHO
NH3 + CO2 + RCHO +
dixetooxyhindridenninhidrin
07/09/2013
13
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 37
Phân tích axit amin bằng phương pháp sắc ký giấy
Các cấu tử cần tách được dichuyển trên giấy nhờ lực maodẫn của dung môi. Chúng đượctách ra nhờ sự khác nhau về áilực giữa pha động và pha tĩnh
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 38
2.3. Cấu tạo phân tử protein Các nguyên tố cơ bản: C, H, O, N
– Cacbon: 50-55%– Hydro: 5,5-7,3%– Oxy: 21,5-23,5%– Nitơ: 15-18% [Pr] = [NPr] x f
• f = 6,25: protein thường• f = 5,7: protein ngũ cốc• f = 6,38: protein sữa
– Các nguyên tố khác: S (0,3-2,5%), P (0,1-0,2%),Fe, Zn, Cu...
axit amin peptit polypeptit protein
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 39
Peptit (Peptid)Peptit là sản phẩm ngưng tụ của các axit amin:
- H2O
H2N – CH – COOH + HNH – CH – COOH
R1 R2axit amin 1 axit amin 2
Liên kết peptit
H2N – CH – CO – NH – CH – COOH
R1 R2 Dipeptit
07/09/2013
14
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 40
Liên kết Peptit
Liên kết peptit (-CO-NH-) = liên kếtgiữa nhóm amino (NH2) và nhómcacboxyl (COOH) của 2 phân tử axitamin khác nhau
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 41
Peptit, polypetit2,3..n aa dipeptit, tripeptit..polipeptitPhân biệt giữa polipeptit và protein bởi
khối lượng phân tử (M):– Polipeptit có M nhỏ tan được trong
dd axit tricloaxetic 10%– Protein có M lớn không tan được
trong dd axit tricloaxetic 10%
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 42
Cấu trúc của phân tử protein Thuyết polipeptit: axit amin peptit
polypeptit proteinCác mức cấu trúc
– cấu trúc bậc 1: mạch thẳng– cấu trúc bậc 2: xoắn lò so, tờ giấy xếp,
cuộn thống kê….– cấu trúc bậc 3: cấu trúc cầu– cấu trúc bậc 4: cấu trúc cầu, do nhiều
dưới đơn vị
07/09/2013
15
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 43
Cấu trúc bậc 1
Quy định bởi thành phần và trình tự kết hợp của các axit amin có trong protein đó.Liên kết đặc trưng = liên kết peptitQuy định từ trong gen, xác định quan
hệ họ hàng và lịch sử tiến hoá
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 44
Cấu trúc bậc 1
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 45
Cấu trúc bậc 2
Liên kết đặc trưng = liên kết H giữanhóm imin (NH) và nhóm cacbonyl(CO)Gồm:
– cấu trúc xoắn kiểu – cấu trúc xếp nếp kiểu
07/09/2013
16
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 46
Cấu trúc xoắn Vòng xoắn quay theo chiều
từ trái sang phải vì các axitamin có cấu hình L
Mỗi vòng xoắn gồm 3,6 gốcaxit amin (18 aa 5 vòng)
Có các axit amin không cókhả năng tạo xoắn ở cacbon như prolin, glixin, izolơxin,serin
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 47
Cấu trúc xoắn
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 48
Cấu trúc xếp nếp Cấu trúc dạng sợi, dịch đặc, gấp nếpTương tác giữa:
– 2 chuỗi polipeptit– giữa các đoạn mạch của 1 chuỗi polipeptit
07/09/2013
17
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 49
Cấu trúc xếp nếp
(a): D¹ng song song (b) D¹ng ®èi song song
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 50
Cấu trúc bậc 3Trên cơ sở cấu
trúc bậc 1 và 2 cấu trúc gấp khúckhông gian 3 chiều
Liên kết đặc trưng= liên kết ion, liênkết không phâncực, liên kếthydro, liên kếtdisunfit (-S-S-)
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 51
Cấu trúc bậc 3
07/09/2013
18
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 52
Cấu trúc bậc 3
Phân tử chymotrysin
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 53
Các liên kết hydro trong protein
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 54
Cấu trúc bậc 4
Dạng: hình cầu,tập hợp của nhiềudưới đơn vị (subunit) Liên kết: tĩnh điện,tương tác kỵ nước,liên kết H, Van derWaal, cầu disulfua…
phân tử hemoglobin
07/09/2013
19
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 55
Tóm tắt các mức cấu trúc của protein
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 56
Một số tính chất quan trọng của protein
Khối lượng và hình dạng của phân tửprotein
Tính chất lưỡng tính của proteinTính chất của dung dịch keo proteinSự biến tính của protein
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 57
Khối lượng, hình dạng của protein Khối lượng: M lớn, hàng nghìn triệu hoặc lớn hơn Hình dạng:
– Hình cầu:• trục dài/trục ngắn <20• Tan / nước muối loãng• Hoạt động hh xúc tác• Hemoglobin, myoglobin...
– Hình sợi:• trục dài/trục ngắn=100 -1000• Trơ hh chức năng cơ học• Colagen (da, sụn); keratin(tóc, lông); fibrin (tơ);
miozin (cơ).
07/09/2013
20
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 58
Tính chất lưỡng tính của proteinProtein là chất điện ly lưỡng tính do các nhóm
phân cực của gốc R như COOH thứ hai (Asp, Glu), NH2 (Lys), guanidin (Arg), imidazol (His), OH (Ser, Thr, Tyr) pHi (pI):– pH < pHi:protein = đa cation– pH > pHi: protein = đa anion– pH = pHi, protein kết tụ xác định pHi của
protein, kết tủa proteinTừ sự khác biệt về pHi của các protein
phương pháp điện di, tách chiết protein
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 59
Tính chất dung dịch keo proteinKhi hòa tan, protein dung dịch keo (kích thước
lớn, không đi qua màng bán thấm) tinh sạch protein bằng phương pháp thẩm tích
2 yếu tố đảm bảo độ bền keo protein:– Sự tích điện cùng dấu– Lớp vỏ hydrat Loại bỏ 2 yếu tố này, protein sẽ bị kết tủa.
Các yếu tố gây kết tủa thuận nghịch protein:– muối trung hòa như (NH4)2SO4
– dung môi hữu cơ như axeton, etanol (t<00C)
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 60
Điện di
07/09/2013
21
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 61
Điện di trên gel polyacrylamit
Các protein cần tách sẽ di chuyển với các tốc độ khác nhau (do sự khác nhau về kích cỡ và độ tích điện) và sau đó chúng sẽ được định vị ở các vị trí khác nhau trên bản gel (các vệt gel)
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 62
Phương pháp điện di đẳng điện
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 63
Phương pháp SDS-Page
07/09/2013
22
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 64
Sự biến tính của protein Định nghĩa:
Điều kiện môi trường thay đổi protein bị thay đổi hoàn toàn về tính chất lý, hóa cấu trúc bậc 2,3,4 bị phá vỡ (cấu trúc bậc 1 giữ nguyên) protein bị biến tính
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 65
Sự biến tính của protein
Khi biến tính, protein bị biến đổi:– Tính hòa tan do lộ các nhóm kỵ nước– Khả năng giữ nước – Mất hoạt tính sinh học– Độ nhạy với enzyme proteaza– Độ nhớt nội tại– Mất khả năng kết tinh
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 66
Sự biến tính của protein
Phân loại:–Biến tính thuận nghịch: sau biến
tính, dạng ban đầu của protein được phục hồi
–Biến tính không thuận nghịch: sau biến tính, protein không thể khôi phục trạng thái ban đầu
07/09/2013
23
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 67
Sự biến tính của proteinCác tác nhân gây biến tính:
– Tác nhân vật lý• Nhiệt độ: làm dãn mạch phân tử.• Tia cực tím: các gốc axit amin thơm (Trp,
Tyr, Phe) hấp thụ các tia cực tím, làm thay đổi hình thể của phân tử Protein và nếu mức năng lượng đủ lớn sẽ làm đứt gẫy các cầu disunfua (-S-S-)
• Xử lý cơ học: khi nhào trộn, cán, kéo hoặc dãn được lặp đi lặp lại nhiều lần tạo ra lực cắt cũng làm biến tính Protein.
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 68
Sự biến tính của proteinCác tác nhân gây biến tính:
– Tác nhân hoá học:• pH: tạo lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm bị
ion hoá và làm giãn mạch các phân tử Protein.
• Các ion kim loại: đặc biệt là các ion kim loại chuyển tiếp (Cu, Fe, Hg, Ag) tạo phức bền với protein làm thay đổi cấu hình phân tử ( nhóm -SH)
• Các dung môi hữu cơ: thay đổi hằng số điện môi của môi trường, biến đổi các lực hút tĩnh điện vốn làm bền phân tử protein
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 69
Phân loại protein
Dựa vào thành phần hóa học 2 nhóm lớn:– Protein đơn giản– Protein phức tạp: phần protein + phần
phi protein (nhóm ngoại)
07/09/2013
24
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 70
Protein đơn giản(Phân loại dựa vào tính hòa tan)
Nhóm protein
Dung môihòa tan
Sự phân bố của protein
Albumin Nước Lòng trắng trứng, cácloại hạt
Globulin dd muối loãng Hầu hết các loại thực vậtProlamin Rượu etylic 70% Hạt hòa thảoGlutelin Kiềm, axit loãng Hạt lúa mìHiston axit loãng Nhân tế bàoProtamin Nhiều dung môi Nhân tế bào
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 71
Protein phức tạp(Phân loại dựa vào phần phi protein)
Nhóm protein Phần phi proteinNucleoprotein axit nucleicGlucoprotein GluxitLicoprotein LipitCromoprotein Chất màuPhotphoprotein H3PO4
Metaloprotein Kim loại
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 72
2.4. Các quá trình biến đổi protein trong gia công, chế biến thực phẩm và ứng dụng
Khả năng tạo gel của proteinKhả năng tạo bột nhãoKhả năng tạo màngKhả năng nhũ hóaKhả năng tạo bọtKhả năng cố định mùi
07/09/2013
25
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 73
Khả năng tạo gel của proteinĐịnh nghĩa của sự tạo gel:Protein bị biến tính cấu trúc bậc cao bịphá hủy mạch peptit bị giãn ra cácnhóm bên ẩn phía trong xuất hiện cácmạch polipeptit tiếp xúc và liên kết lại mạng lưới không gian 3 chiều vô định hình,rắn, chứa đầy pha phân tán (H2O)
nDlaømlaïnh hoaëct0
Dt
Nt
nN )(PnPnP)(P00
PN là protein tự nhiên ban đầu, PD là protein bị biến tính.
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 74
Khả năng tạo gel của protein Các liên kết tạo nên cấu trúc gel:
– Liên kết hydrophop (kỵ nước hay ưa béo),ổn định khối gel cứng
– Liên kết H giữa nhóm peptit, OH, COOH liên kết yếu, linh động gel có độ dẻonhất định, dễ bị đứt khi gia nhiệt, tái lậpkhi để nguội
– Liên kết tĩnh điện– Liên kết disulfua gel rất chắc và bền
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 75
Khả năng tạo gel của protein
Điều kiện tạo gel:– Nhiệt độ: gia nhiệt làm lạnh tạo nhiều liên kết hydro gel bền– axit hóa/kiềm hóa nhẹ: pH pI– Thêm chất đồng tạo gel: polysacarit gel
có độ cứng và độ đàn hồi cao hơn
07/09/2013
26
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 76
Khả năng tạo bột nhão
Các protein (gliadin và glutenin)của gluten bột mì có khả năng tạohình “bột nhão” (paste) có tínhcố kết, dẻo và giữ khí cấu trúcxốp cho bánh mì khi nướng
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 77
Khả năng tạo màng
Protein như gelatin có thể tạo màngnhờ các liên kết hydro nên có tínhthuận nghịch:
– t > 300C: tan chảy– Để nguội: tái lập
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 78
Khả năng nhũ hóa
Nhũ tương:– Nhũ tương = hệ phân tán của hai chất
lỏng không trộn lẫn nhau (pha phântán + pha liên tục)
– Nhũ tương là hệ không bền nhiệtđộng hợp giọt
07/09/2013
27
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 79
Khả năng nhũ hóa
Các phương pháp làm bền hệ nhũtương:– Cho các chất điện ly vô cơ các giọt
tích điện và đẩy nhau– Thêm chất hoạt động bề mặt giảm
sức căng bề mặt giữa hai pha– Thêm chất cao phân tử hòa tan được
trong pha liên tục như polysacarit,protein hấp thụ vào bề mặt liên pha
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 80
Khả năng nhũ hóa
Tác dụng làm bền hệ nhũ tương củaprotein:– protein hấp thụ vào bề mặt liên pha độ
dày, độ nhớt, độ dàn hồi, độ cứng ngănhợp giọt
– Ngoài ra, sự ion hóa các nhóm bên củaprotein lực đẩy tĩnh điện làm cho nhũtương bền.
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 81
Khả năng tạo bọt Bọt thực phẩm = hệ phân tán (bóng
bọt/chất lỏng hay chất bán rắn), ví dụ kemướp lạnh, bọt bia, bánh mì…
Để bọt bền: màng mỏng bao quanh bóngbọt phải đàn hồi và không thấm khí khiprotein được hấp thụ vào bề mặt liên phathì sẽ tạo ra được một màng như thế
Các chất tạo bọt thực phẩm thường làprotein (lòng trắng trứng, máu, protein củađậu tương…)
07/09/2013
28
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 82
Khả năng cố định mùi Protein hấp phụ chất có mùi qua tương tác Van
der Waals, liên kết đồng hóa trị, liên kết tĩnhđiện:– Các hợp chất bay hơi có cực như rượu đính
vào protein bằng liên kết hydro– Các hợp chất bay hơi có M thấp cố định vào
các gốc axit amin không cực qua tương táckỵ nước (ưa béo)
– Một số có liên kết đồng hóa trị không thuậnnghịch (aldehit hay xeton vào nhóm NH2/protein, chất bay hơi có nhóm NH2 vào nhómCOOH/protein)
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 83
2.5. Các biến đổi của protein trong QTSX và bảo quản thực phẩm
Biến đổi do nhiệt Biến đổi do enzyme
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 84
Biến đổi do nhiệt
Gia nhiệt vừa phải (chần) protein biến tính vô hoạt độc tố, chất kìm hãm, enzymekhông mong muốn
Gia nhiệt kiểu thanh trùng (> 110 – 1150C) một phần Cys, Cysn bị phá hủy H2S,dimetylsunfua, axit xisteic… mùi đặc trưng
Gia nhiệt khan, t >2000C Trp bị vòng hóa , , cacbolin
07/09/2013
29
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 85
Biến đổi do nhiệtGia nhiệt TP giàu protein có pH trung tính
hay kiềm ở t0 cao (>2000C)– Thủy phân lk peptit, raxemic 50% gt
NH3; Cys dehydroalanin– Tạo cầu nối đồng hóa trị giữa các chuỗi
polypeptit Xử lý nhiệt thịt/cá ở t0 >t0 thanh trùng cầu
đồng hóa trị kiểu izopeptit giữa Lys vàGlu/Asp
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 86
Biến đổi do enzyme
Phản ứng khử amin Phản ứng khử cacboxyl Phản ứng khử amin khử cacboxyl Phản ứng tạo mercaptan Phản ứng tạo scatol, indol, crezol, phenol Phản ứng tạo di-trimetylamin từ các lipoprotein Phản ứng tạo phosphin
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 87
Phản ứng khử amin
R – CH – COOH + H2O
NH2
R – CH – COOH + NH3
OH
R – CH – COOH + H2
NH2
R – CH2 – COOH + NH3Enzim của
VSV hiếu khí
07/09/2013
30
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 88
Phản ứng khử cacboxyl
R – CH – COOH
NH2
R – CH2 – NH2 + CO2
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 89
Phản ứng khử amin khử cacboxyl 1) R – CH – COOH + ½ O2
NH2
R – CO – COOH + NH3
R – CH – COOH
OH
R – CH2 – OH + CO2
2) R – CH – COOH + H2ONH2
R – CH – COOH + NH3
OH
R – CO – COOH R – CH = O + CO2Decacboxylaza
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 90
Phản ứng tạo mercaptan
CH – NH2 +2H
COOH
+ CO2 + NH3
CH2 - SH
CH3
CH2 - SH
07/09/2013
31
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 91
Phản ứng tạo scatol, indol, crezol, phenol
Tạo scatol, indol:triptophan + H2O axit indoloxypsopinic + NH3
a.indoloxypsopinic +O2 a. indolaxetic +H2O + CO2
axit indolaxetic scatol + CO2
scatol + 3/2 O2 indol + H2O + CO2
Tạo crezol, phenol:Phenylalanin crezol phenol
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 92
Phản ứng tạo di-trimetylamin từ các lipoprotein
Phần lipit sau khi tách từlipoprotein sẽ bị chuyển hóa thànhcác di-trimetylamin
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 93
Phản ứng tạo phosphin
Xảy ra với phosphoprotein và nucleprotein có chứa H3PO4:
H3PO4 PH3 + 2O2
Phosphin (PH3) là khí không màu, mùithối, rất độc
07/09/2013
32
ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 2: Protein 94
07/09/2013
1
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 1
Chương 3: Enzyme3.1. Khái niệm chung3.2. Cấu tạo hóa học của enzyme3.3. Tính chất của enzyme3.4. Cơ chế tác dụng của enzyme3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc
phản ứng enzyme3.6. Cách gọi tên và phân loại enzyme
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 2
3.1. Khái niệm chung
Enzyme = chất xúc tác sinh học có bản chất protein, có khả năng xúc tác đặc hiệu
cho các phản ứng hóa học nhất định
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 3
Bản chất protein của enzyme M = 20000 – 1000000 không đi qua các
màng bán thấmHòa tan trong nước, dd muối loãng, dd hữu cơ
có cực, không hòa tan trong các dung môi không phân cực
Enzyme bị biến tính và mất khả năng xúc tác do t0 cao, acid / kiềm mạnh, muối kim loại nặng
Điện ly lưỡng cực phân tách bằng pp điện di Bản chất hóa học của enzyme là protein.
07/09/2013
2
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 4
3.2. Cấu tạo hóa học của enzymeEnzyme được chia thành 2 loại:
– Enzyme 1 cấu tử: protein đơn giản.– Enzyme 2 cấu tử:
• Phần protein (feron,apoenzyme): qđ tính đặc hiệu và hoạt tính xúc tác của enzyme
• Phần phi protein (nhóm ngoại agon, prostetic): qđ kiểu phản ứng enzyme xúc tác Khi nhóm ngoại tồn tại và xúc tác độc lập gọi là coenzyme.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 5
Trung tâm hoạt động của enzyme
Trung tâm hoạt động của enzyme = phần phân tử trong cấu trúc của enzyme
mà tại đó enzyme + cơ chất sản phẩm
– Ở enzyme 1 cấu tử: trung tâm hoạt động = các nhóm định chức của acidamin (SH của Cys, OH của Ser, Tyr, nhóm -NH2 của Lys, COOH của Glu, Asp, vòng imidazol của His, indol của Trp)
– Ở enzyme 2 cấu tử, trung tâm hoạt động = nhóm ngoại (vitamin, ion kim loại) + các nhóm định chức trong apoenzyme
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 6
Mô hình “Chìa và khóa” của Fisher về sự ăn khớp của enzyme và cơ
chất (Năm 1894)
TT hoạt động
Cơ chất
EnzymeEnzyme
Cơ chất
07/09/2013
3
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 7
Mô hình “Khớp cảm ứng” của Koshland về sự ăn khớp của
Enzyme và cơ chất (Năm 1958)
Enzyme
Enzyme
TT hoạt động
Cơ chấtCơ chất
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 8
3.3. Tính chất của enzyme
Cường lực xúc tácTính đặc hiệu của enzyme
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 9
Cường lực xúc tác Enzyme có cường lực xúc tác mạnh hơn nhiều so vơi
xúc tác thông thường:– Trong 1 phút:
• 1mol Fe3+ xúc tác phân ly 10-6 mol H2O2
• 1 phân tử catalaza có 1 nguyên tử Fe xúc tác phân ly 5.10-6 mol H2O2
– 1g pepxin trong 2 giờ thủy phân 5kg Protein trứng luộc ở nhiệt độ bình thường
– 1 phân tử - amilaza sau 1 giây có thể phân giải 4000 liên kết glucozit trong phân tử tinh bột.
07/09/2013
4
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 10
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 11
Tính đặc hiệu của enzymeTính đặc hiệu cao của enzyme = khả năng
xúc tác cho sự chuyển hóa một hay một sốchất nhất định theo một kiểu phản ứng nhấtđịnh tác dụng có tính chọn lựa cao
Bao gồm:– Đặc hiệu kiểu phản ứng– Đặc hiệu cơ chất
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 12
Đặc hiệu kiểu phản ứngĐặc hiệu kiểu phản ứng thể hiện ở chỗ mỗi
enzyme chỉ có thể xúc tác cho một kiểu phảnứng chuyển hóa một chất nhất định:– Oxy hoá nhờ oxydaza:RCHCOOH + ½ O2 RCOCOOH + NH3
NH2– Khử cacboxyl nhờ decarboxylaza:RCHCOOH RCH2NH2 + CO2
NH2
07/09/2013
5
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 13
Đặc hiệu cơ chấtCơ chất là chất có khả năng kết hợp vào trung
tâm hoạt động của enzyme và bị chuyển hóa dưới tác dụng của enzyme
Mức độ đặc hiệu của các enzyme không giống nhau, người ta thường phân biệt thành các mức sau:– Đặc hiệu tuyệt đối:– Đặc hiệu tương đối:– Đặc hiệu nhóm:– Đặc hiệu quang học (đặc hiệu lập thể)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 14
Đặc hiệu tuyệt đốiEnzyme chỉ tác dụng trên một cơ
chất nhất định và hầu như không cótác dụng với chất nào khác:
Urea CO2 + 2NH3
Acetamide Không xảy ra
UreazaUreaza
H2O
UreazaUreaza
H2O
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 15
Đặc hiệu tương đối Enzyme có khả năng
tác dụng lên một kiểuliên kết hóa học nhấtđịnh trong phân tử cơchất mà không phụthuộc vào cấu tạo củacác phần tham gia tạothành mối liên kết đó
CH2 – O – CO - R1
CH – O – CO - R2
CH2 – O – CO – R3 HO - H
CH2 – O – H HOOC – R1
CH – O – H + HOOC – R2
CH2 – O – H HOOC – R3
07/09/2013
6
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 16
Đặc hiệu nhóm Enzyme có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết hóa
học nhất định với điều kiện một trong hai phần tham giatạo thành liên kết phải có cấu tạo xác định:
R – C – N – CH … R – C – OH + NH2 – CH…
COOH
R’R’
H COOH
Carboxyl peptidaza
H2OO O
R – C – N – CH … không phản ứng
R’
H CH2
Carboxyl peptidaza
H2OO
COOH
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 17
Đặc hiệu quang học(đặc hiệu lập thể)
Enzyme chỉ tác dụng một trong hai dạngđồng phân quang học của các chất:
COOHHO–CH
CH2–COOH
CH–COOH
HOOC–CH
Fumarathydrataza
L – malic Acid fumaric
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 18
3.4. Cơ chế tác dụng của enzyme
(E: enzyme, S: cơ chất, P: sản phẩm, ES: phức hợp trung gian enzyme-cơ chất)
3 giai đoạn:– Gđ 1: E +S bằng lk yếu phức enzyme- cơ
chất (ES) không bền (xảy ra rất nhanh, NL hoạt hóa thấp)
– Gđ 2: biến đổi S sự kéo căng và phá vỡ các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng
– Gđ 3: tạo thành P và E được giải phóng ra dưới dạng tự do.
E + S ES1 2 3
EP E + P
07/09/2013
7
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 19
3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng enzyme
Nồng độ enzyme Nồng độ cơ chất (mô hình Michaelis – Menten) Ảnh hưởng của các chất kìm hãm Các chất hoạt hóa Nhiệt độ pH môi trường
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 20
Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
Trong điều kiện thừa cơ chất, vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme: v=k[E], với k=constNhưng khi nồng độ enzyme quá lớn thì
vận tốc phản ứng sẽ tăng chậm lại.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 21
Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất(mô hình Michaelis – Menten)
Phương trình Michaelis – Menten:
v: vận tốc phản ứng, vmax: vận tốc cực đại của phản ứng, [S]: nồng độ cơ chất, Km: hằng số Michaelis
• [S] << Km: v [S]• [S] >> Km: v = vmax
• [S] = Km: v = vmax/2
[S]K[S]v
vm
max
07/09/2013
8
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 22
Ảnh hưởng của các chất kìm hãm
Chất kìm hãm hay còn gọi là chất ức chế là những chất mà khi kết hợp với enzyme sẽ làm giảm hoạt tính của enzyme mà nguyên nhân trực tiếp là làm giảm ái lực giữa enzyme với cơ chất.Sự ức chế enzyme là những ức chế đặc
hiệu và đặc trưng riêng cho từng enzyme.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 23
Ảnh hưởng của các chất kìm hãmDựa vào các hình thức ức chế đặc hiệu,
người ta chia thành 2 nhóm chính:– Ức chế không thuận nghịch: enzyme và
chất ức chế được liên kết với nhau bằngliên kết đồng hóa trị và gây nên sự thayđổi cấu hình có hoạt tính của enzyme
– Ức chế thuận nghịch: giữa enzyme vàchất ức chế được liên kết với nhau bằngliên kết thứ yếu nào đó tạo nên thế cânbằng thuận nghịch. Sau khi chất ức chếbị loại trừ, hoạt tính enzyme lại được hồiphục.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 24
Ảnh hưởng của các chất kìm hãmTùy theo đặc điểm của mối quan hệ giữa
enzyme và cơ chất, có 2 loại:– Ức chế cạnh tranh: chất ức chế có cấu trúc
tương tự như cơ chất kết hợp ngay vào trung tâm hoạt động của enzyme, chiếm chỗ cơ chất phụ thuộc vào tỷ lệ [S]/[I] tác động ức chế bằng cách nồng độ cơ chất
– Ức chế không cạnh tranh: chất ức chế gắn vào vị trí khác với vị trí gắn cơ chất trên phân tử enzyme có cấu tạo khác với cơ chất và có thể kìm hãm nhiều loại enzyme khác nhau
07/09/2013
9
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 25
Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa Chất hoạt hóa là những chất có khả năng làm
tăng hoạt tính xúc tác của enzyme.Chất hoạt hóa có thể là các anion, các ion kim
loại nằm ở ô thứ 11 đến ô thứ 55 của bảng tuần hoàn Mendelev hoặc những chất hữu cơ có cấu tạo phức tạp hơn làm nhiệm vụ chuyển nhóm, chuyển hydro hoặc những chất có khả năng phá vỡ một số liên kết trong phân tử tiền enzyme hoặc các chất có tác dụng phục hồi những nhóm chức của trung tâm hoạt động của enzyme.
Tuy nhiên, tác dụng hoạt hóa chỉ giới hạn ở những nồng độ xác định, vượt quá giới hạn này có thể làm giảm hoạt độ của enzyme
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 26
Ảnh hưởng của nhiệt độVượt quá phạm vi nào đó của nhiệt độ, các
phản ứng do enzyme xúc tác sẽ bị ảnh hưởng do biến tính của enzyme.
Nhiệt độ ứng với hoạt độ enzyme cao nhất gọi là nhiệt độ tối ưu của enzyme (topt) 40 – 500C, thay đổi tùy theo cơ chất, pH môi trường, thời gian phản ứng…
Nhiệt độ mà enzyme bị mất hoàn toàn hoạt tính xúc tác gọi là nhiệt độ tới hạn 700C. Ở nhiệt độ tới hạn, enzyme bị biến tính, ít khi có khả năng hồi phục lại được hoạt độ. Ngược lại, ở nhiệt độ dưới 00C, hoạt độ enzyme tuy bị giảm nhưng lại có thể tăng lên khi đưa về nhiệt độ bình thường
Độ bền nhiệt của enzyme thường tăng lên khi có cơ chất, coenzyme, Ca2+…
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 27
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 28
Ảnh hưởng của pH
Đa số enzyme bền khi pH = 5–9, độ bền của enzyme cũng có thể tăng lên khi có cơ chất, coenzyme, Ca2+…Mỗi enzyme đều có một pH thích hợp gọi
là pHopt 7, nhưng có enzyme có pHopt rất thấp (pepxin, proteinaza acid của VSV… ) hoặc khá cao (subtilizin, pHopt > 10).pHopt của một enzyme cũng không cố định
mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cơ chất, tính chất dung dịch đệm, nhiệt độ…
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 29
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 30
3.6. Cách gọi tên và phân loại enzyme
Cách gọi tên:– Tên thông dụng: pepxin, tripxin, kimotripxin– Tên quốc tế: thường gồm 2 phần:
• Phần thứ nhất là tên cơ chất (nếu phản ứng lưỡng phân thì phần thứ nhất là tên gọi của 2 cơ chất viết cách nhau bằng hai chấm).
• Phần thứ hai: tên phản ứng mà enzyme xúc tác cộng thêm
07/09/2013
11
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 31
3.6. Cách gọi tên và phân loại enzyme
Phân loại: theo kiểu phản ứng do enzym xúc tác, bao gồm 6 nhóm chính:– Oxydoreductaza (enzyme oxy hóa khử)– Tranferaza (enzyme chuyển vị)– Hydrolaza (enzyme thủy phân)– Liaza (enzyme phân cắt)– Izomeaza (enzyme đồng phân hóa)– Ligaza (enzyme tổng hợp)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 32
3.7. Phương pháp xác định độ hoạt động của enzyme
3 nhóm phương pháp xác định như sau:
Nhóm Các thông số cố định Các thông số thay đổi
1 Thời gianNồng độ enzym
Biến thiên của S và P
2 Lượng S mất đi (hay lượng P tạo thành)
Nồng độ enzym
Thời gian
3 Thời gian Lượng S mất đi (hay P
tạo thành)
Nồng độ E
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 33
Các đơn vị của hoạt độ Đơn vị quốc tế (UI) là lượng enzyme có khả năng xúc
tác làm chuyển hóa được 1 micromol cơ chất sau 1 phútở điều kiện tiêu chuẩn: 1 UI = 1 mol cơ chất/phút
Đơn vị Katal (Kat) là lượng enzyme có khả năng xúc táclàm chuyển hóa được 1 mol cơ chất sau 1 giây ở điềukiện tiêu chuẩn: 1 Kat = 1 mol cơ chất/sĐổi đơn vị: 1 UI = 16,67 nKat (nanokatal)
Hoạt độ riêng của một chế phẩm enzyme là số đơn vị UI(hay Kat) ứng với một mililit dung dịch (nếu là chế phẩmdạng dung dịch) hay 1 miligam protein (nếu là bột khô)của chế phẩm.
Hoạt độ riêng phân tử là số phân tử cơ chất chuyển hóabởi 1 phân tử enzyme trong một đơn vị thời gian
07/09/2013
12
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 3: Enzyme 34
03/09/2013
1
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 1
Chương 6: Vitamin và chất khoáng
6.1. Vitamin6.2. Chất khoáng
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 2
6.1. VitaminKhái niệm chung:VITAMIN=VIT+ AMIN: Chất duy trì sự sống
chứa AMINNgày nay có những chất có hoạt tính VIT
nhưng không có nhóm AMIN Vitamin là những hợp chất hữu cơ có khối
lượng phân tử nhỏ, có cấu tạo hóa học rấtkhác nhau, cần cho hoạt động sống vớinồng độ thấp
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 3
Tính chất chung của vitamin Là những phân tử nhỏ (M=122-1300 đvc) Không bền dưới tác dụng nhiệt độ cao, ánh sáng, oxy,
hóa chất… Khi cơ thể bị thiếu vitamin sẽ xuất hiện các chứng bệnh
đặc trưng:– Bệnh thiếu hoàn toàn một số vitamin nào đó
(avitaminoz): do sự dinh dưỡng bị phá hủy, ít gặp– Bệnh thiếu một phần hoặc một số vitamin
(hypovitaminoz): do sự cung cấp không đủ lượng vitamin, thường xảy ra
Nhu cầu về vitamin thay đổi tùy theo lứa tuổi, tính chất lao động, hoàn cảnh môi trường sống.
03/09/2013
2
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 4
Phân loại vitamin
Có 2 loại vitamin:– Vitamin tan trong chất béo: A, D, E, K…– Vitamin tan trong nước: B, C, H, PP
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 5
MỘT SỐ VITAMIN TAN TRONG BÉO
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 6
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 11
VITAMIN A Nguồn cung cấp:
– Vitamin A có nhiềutrong gan cá (A1: cánước mặn, A2: cánước ngọt), dầu cá,động vật biển, mỡ bò,trứng, sữa…
– Ở thực vật, caroten cónhiều trong các loại rauquả sẫm màu như ớt,cà rốt, hành lá, bí đỏ,gấc, cà chua…
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 12
VITAMIN D Cấu tạo:
– Trong các loại vitamin D, vitaminD2 và D3 là phổ biến và có ýnghĩa hơn cả
– Về mặt cấu tạo:• D2 là dẫn xuất của ergosterol ergocanxipherol
• D3 là dẫn xuất của colesterol colecanxipherol.
Khi chế biến, vitamin D có thể chịuđược các nhiệt độ thông thường trứng đun sôi 20 phút vẫn giữ đượcnguyên vẹn vitamin D
03/09/2013
5
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 13
VITAMIN D Vai trò và chức năng sinh học:
– Vitamin D (canxipherol) là hoocmon D tham gia vàoviệc điều hòa trao đổi canxi và photpho, chuyểnphotpho hữu cơ thành vô cơ, tăng lượng photpho ởhuyết thanh máu
– Hoocmon D được hoạt hóa ở gan và thận, sau đóđược vận chuyển đến niêm mạc ruột, tại đây sẽ tổnghợp ra một loại protein vận chuyển canxi, đưa canxitới xương qua máu
– Thiếu vitamin D, quá trình trao đổi canxi và photphosẽ rối loạn. Trẻ em bị còi xương, mọc răng chậm,xương mềm và cong.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 14
VITAMIN D Nguồn cung cấp:
– Vitamin D(D2, D3, D4, D5, D6…) có nhiều trong bơ,trứng, sữa, gan động vật, nhất là gan cá biển. Dạngtiền thân của vitamin D2 là ecgosterol có trong lá, rễ,quả của nhiều loài thực vật, ngoài ra hàm lượngecgosterol khá cao trong nấm mốc, nấm men. Trênda người có 7 loại dehydrocolesterol, dạng tiền thântrực tiếp của vitamin D3
– Nói chung các dạng tiền vitamin D dễ dàng chuyểnhóa thành vitamin D dưới tác động của tia tử ngoại.Do đó, người ta có phương pháp chũa bệnh cho trẻem bị còi xương do thiếu vitamin D bằng cách chotắm nắng.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 15
VITAMIN D
Nhu cầu:– Vitamin D được xác định theo đơn vị quốc tế
• Trẻ em: 300 – 400 UI/ngày• Phụ nữ có thai: 500 UI/ngày.
03/09/2013
6
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 16
VITAMIN E Cấu tạo:
– Nhóm vitamin E bao gồm 3 dẫn xuất của benzopiran là – tocopherol, – tocopherol, – tocopherol.
– Các tocopherol là chất dầu lỏng không màu, hòa tan tốt trong dầu thực vật, trong rượu etylic, ete etylic và ete dầu hỏa. Tocopherol khá bền nhiệt, nó có thể chịu được tới 1700C khi đun nóng trong không khí. Tuy nhiên, tocopherol lại dễ dàng bị phá hủy bởi tia tử ngoại.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 17
VITAMIN EVai trò và chức năng sinh học:
– Vitamin E là chất chống oxy hóa, có tác dụng ngăn ngừa sự oxy hóa các axit béo không no, hợp chất cần thiết cho sự bền vững và ổn định của màng tế bào. Thiếu vitamin E, khả năng sinh sản của người và động vật bị ảnh hưởng, cơ và hệ thần kinh phát triển không bình thường
– Ở thực vật, vitamin E giữ vai trò như là chất vận chuyển điện tử trong quá trình photphoryl hóa oxy hóa.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 18
VITAMIN E
Nguồn cung cấp: Có nhiều trong dầu thực vật,các loại rau cải, xà lách, mầm hạt đậu đỗ, ngũcốc, mỡ bò, mỡ cá.
Nhu cầu: Người bình thường cần khoảng 10 –30 mg/ngày.
03/09/2013
7
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 19
VITAMIN K Cấu tạo:
– Vitamin K là dẫn xuất của naphtaquinon bao gồm 2loại là K1 (philoquinon) và K2 (menaquinon).
– Các vitamin K dễ bị phân hủy bởi tia tử ngoại. VitaminK cũng có tính oxy hóa khử: chúng bị khử thành cácdẫn xuất hydroquinon và khi oxy hóa trở lại sẽchuyển thành dạng quinon.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 20
VITAMIN K Vai trò và chức năng sinh học:
– Cần cho quá trình đông máu: tham gia vào nhómhoạt động của enzim xúc tác cho quá trình tổng hợpchất protrombin: protrombin trombin fibrinigen fibrin (giúp cho quá trình đông máu)
– Thiếu vitamin K: chảy máu tự phát (chảy máu cam,chảy máu bên trong), vết thương khó cầm máu
– Trẻ sơ sinh, người mắc bệnh gan, bệnh đường ruột,rối loạn sự tiết mật… thường bị thiếu vitamin K bổsung vitamin K cho cơ thể
– Ở thực vật, vitamin K tham gia vào quá trình vậnchuyển điện tử trong quang hợp.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 21
VITAMIN K Nguồn cung cấp:
– Có trong các loại rau xanh như bắp cải, rau dền…, ngoài ra còn tìm thấy trong gan, thận, thịt đỏ của động vật.
Nhu cầu:– Hệ vi khuẩn đường ruột ở người có khả
năng tổng hợp được vitamin K Nhu cầu vitamin K không lớn
– Ở trẻ sơ sinh, do hệ vi khuẩn đường ruột chưa phát triển nên cần khoảng 10 – 15 mg/ngày.
– Người lớn cần < 1mg/ngày.
03/09/2013
8
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 22
VITAMIN Q (ubiquinon)Cấu tạo:
– Về mặt cấu tạo vitamin Q khá giống với vitamin E và vitamin K, do đó có thể thấy một phần chức năng của vitamin Q gần giống với vitamin E và vitamin K.
– Trong cấu tạo của vitamin cũng có mặt vòng quinon, dễ dàng bị oxy hóa thành dạng hydroquinon tương ứng.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 23
VITAMIN QVai trò và chức năng sinh học:
– Vitamin Q (ubiquinon) tham gia chủ yếu vào các quá trình oxy hóa khử ở cơ thể bằng cách vận chuyển H và e-, khi đó nó chuyển từ trạng thái oxy hóa sang khử và ngược lại:
– Quá trình này xảy ra ở trung tâm năng lượng của tế bào như ty thể, vì thế nồng độ ubiquinon trong ty thể khá cao.
2 QH Vitamin
2H
2H Q Vitamin
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 24
VITAMIN Q
Nguồn cung cấp:– Vitamin Q có phổ biến ở mọi cơ thể
sinh vật. Đặc biệt trong cơ tim động vật có rất nhiều vitamin Q
03/09/2013
9
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 25
MỘT SỐ VITAMIN TAN TRONG NƯỚC VÀ COENZYME CỦA
CHÚNG
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 26
VITAMIN B1 Cấu tạo:
– Gồm 1 vòng pyrimidin và nhóm thiazol nối với nhau qua cầu nối metylen. Thông thường nó tồn tại ở dạng Chlohydrat-thiamin
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 27
VITAMIN B1Tính chất:
– Bền trong môi trường axit ,không bền trong môi trường kiềm,ở pH cao B1 bị phá hủy nhanh chóng khi đun nóng
– B1 ở dạng tinh thể và hòa tan tốt trong H2O,chịu được quá trình gia nhiệt thông thường.
– Khi oxy hóa B1 chuyển thành hợp chất Thiocrom phát huỳnh quang, tính chất này được ứng dụng để định lượng vitamin B.
03/09/2013
10
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 28
VITAMIN B1Vai trò và chức năng sinh học:
– Vitamin B1 (tiamin) có thể nhận năng lượng từ ATP để chuyển hóa thành tiaminpirophophat (TPP). TPP là nhóm ngoại của enzim piruvat-decacboxylaza xúc tác quá trình chuyển hóa axit piruvic trong trao đổi gluxit
– Thiếu vitamin B1, axit piruvic bị tích tụ sẽ gây độc cho tế bào thần kinh, phát bệnh tê phù (beri – beri).
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 29
VITAMIN B1 Nguồn cung cấp:
– Vitamin B1 có nhiều trong cám gạo, nấm men, đậu đỗ, rau quả và nhiều thực phẩm khác như gan, tim, thận…
Nhu cầu:– Nhu cầu vitamin B1 thay đổi phụ thuộc vào lứa tuổi,
loại hình, cường độ lao động…– Người trưởng thành: 1,2 – 1,8 mg/ngày– Trẻ em: 0,4 – 1,8 mg/ngày– Phụ nữ có thai, cho con bú, người ốm, gà vịt trong
thời kỳ đẻ trứng cần nhiều vitamin B1 hơn.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 30
VITAMIN B2 Cấu tạo: Gồm nhân
Dimetyl-Izoallozazin kết hợp đường Riboza qua nguyên tử N tạo nên B2 ở dạng oxy hóa có màu vàng và dạng khử không màu.
03/09/2013
11
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 31
VITAMIN B2Tính chất:
– Là tinh thể màu vàng, có vị đắng, tan trongnước, trong rượu, không tan trong dung môihữu cơ, axit béo
– B2 tương đối bền với nhiệt độ và axit– B2 nhạy cảm với ánh sáng, dưới tác dụng của
tia cực tím và môi trường axit, B2 biến thànhlumicrom là chất có huỳnh quang màu lam.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 32
VITAMIN B2
Vai trò và chức năng sinh học:Vitamin B2 (riboflavin) có mặt trong FMN (Flavin mononucleotit) và FAD (Flavin adenin dinucleotit), là nhóm ngoại của enzim dehydrogenaza hiếu khí, xúc tác cho quá trình vận chuyển H và e- trong các phản ứng photphoryl hóa oxy hóa của cơ thể.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 33
VITAMIN B2
Nguồn cung cấp: Vitamin B2 có nhiều trong nấm men bánh mì và bia, đậu, thịt, gan, sữa, trứng, sản phẩm cá, rau xanh
Nhu cầu:– Người: 2 – 4 mg/ngày– Các loại gia cầm: 2,5 – 3,5 mg/ngày.
03/09/2013
12
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 34
VITAMIN B6Cấu tạo: Có 3 dạng thường gặp là Pyridoxal,
Pyridoxin và Pyridoxamin
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 35
VITAMIN B6
Tính chất:– Tinh thể không màu vị hơi đắng, tan tốt trong
rượu và nước – Bền khi đun sôi trong axit - bazơ– Không bền với chất oxy hóa– Chúng phân hủy nhanh khi chiếu ánh sáng
trực tiếp. Dạng trong tự nhiên thường gặp là Pyridoxal photphate.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 36
VITAMIN B6 Vai trò và chức năng sinh học:
– Vitamin B6 có thể tồn tại ở các dạng như piridoxin, piridoxal hay piridoxamin. Khi piridoxal được hoạt hóa bởi ATP để tạo thành photphopiridoxal, nó sẽ tham gia vào nhóm ngoại của enzim aminotransferaza, xúc tác cho sự chuyển nhóm NH2 từ axit amin đến xetoaxit. Nhờ đó các xetoaxit và axit amin mới được tạo thành.
– Thiếu vitamin B6, quá trình trao đổi axit amin và protein bị phá huỷ, gây rối loạn hệ tuần hoàn, viêm da ở người, còn ở động vật thì rối loạn thần kinh, co giật, ngừng sinh trưởng.
03/09/2013
13
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 37
VITAMIN B6Nguồn cung cấp:
Vitamin B6 có trong mọithức ăn có nguồn gốcđộng thực vật. Đặc biệtcó nhiều trong men bia,lúa mì, ngô, đậu, thịt bò,gan, thận, sản phẩm cá
Nhu cầu: Người bìnhthường cần khoảng 1,5– 2 mg vitamin B6/ngày.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 38
Cấu tạo: Vitamin C có hai đồng phân . Trong thực phẩm thường tồn tại dạng acid L-ascorbic . Công thức chứa 6 nguyên tử carbon , gắn với đường đơn monosaccharide.
Vitamin C (axit ascorbic)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 39
VITAMIN C Trong tự nhiên , vitamin C tồn tại ở ba dạng:
– Dạng oxy hoá ( dehydroascorbic acid)– Dạng khử (acid ascorbic)– Dạng liên kết với peptide (ascorbigen) chiếm 70%
vitamin C có ở thực vật.
03/09/2013
14
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 40
Vitamin C Vai trò và chức năng sinh học:
– Tham gia các phản ứng oxy hóa khử của quá trình trao đổi chất
– Tham gia quá trình trao đổi axit nucleic, quá trình oxy hóa các axit amin có nhân thơm như Tyr, Phe
– Liên quan với quá trình tổng hợp các hoocmon tuyến giáp trạng, tuyến trên thận, đảm bảo cho quá trình procolagen thành colagen.
– Vitamin C là coenzim của enzim xúc tác phản ứng thủy phân thioglucozit, hoạt hóa hàng loạt các enzim như amilaza, acginaza, proteinaza…
– Thiếu vitamin C sẽ mắc bệnh hoại huyết (scorbut): chảy máu ở lợi, lỗ chân lông và ở các nội quan…
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 41
Vitamin C Nguồn cung cấp: nhiều trong các loại rau
quả tươi như cà chua, khoai tây, hành lá, xúp lơ, táo, chanh, ớt, cóc, ổi…
Nhu cầu: Nhu cầu trung bình khoảng 50 –100 mg/ngày.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 42
Vitamin B12(corinoit, xiancobalamin)
Cấu tạo:– Có cấu tạo phức tạp nhất trong các vitamin
• Hệ vòng trung tâm :4 Vòng pyrol xung quanh, 1 nguyên tử Co ở giữa
• Nucleotide :gồm 1 base (5,6 dimetyl-benzimidiol)và một đường ribose 5 carbon
• Nhóm CN gắn trực tiếp với Co và dễ dàng tách ra để thay thế bằng gốc R khác
– Công thức tổng quát: C63H90C14N14PCo
03/09/2013
15
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 43
VITAMIN B12
Vai trò và chức năng sinh học:– Có ý nghĩa quan trọng trong quá trình tạo
máu ở cơ thể người và động vật.– Thiếu vitamin B12, quá trình trao đổi protein
và trao đổi axit nucleic bị phá hủy. Khả năng đồng hóa thức ăn giảm, cơ thể bị thiếu máu.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 44
VITAMIN B12 Nguồn cung cấp:
– Có nhiều trong gan, thịt, cá, trứng, sữa.– Ở người, vitamin B12 được dự trữ ở trong gan (vài
mg) được tổng hợp nhờ hệ vi khuẩn đường ruột. Nhu cầu:
– Nhu cầu thông thường khoảng 3-5 g/ngày (1 g = 1 g = 0,001 mg).
– Đối với bệnh nhân thiếu máu ác tính > 50g/ngày.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 45
– Là dẫn xuất của pyridine, gồm 2 dạng :axit nicotic tự do (lượng ít) và dạng amit của nó với lượng lớn.
03/09/2013
16
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 46
VITAMIN PP (B3) Tính chất:
– Ở dạng axit nicotic, vitamin B3 là tinh thể hình kim trắng, có vị axit hòa tan trong nứơc, trong rượu, bền với nhiệt, với axit, và kiềm.
– Dạng amit cũng là tinh thể hình kim trắng, có vị đắng, tan tốt trong nước, nhưng kém bền với axit và kiềm hơn so với dạng axit nicotic.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 47
Vai trò và chức năng sinh học:Có trong thành phần của NAD+ (nicotinamitadenin dinucleotit) và NADP+ (nicotinamitadenin dinucleotit photphat). NAD+ và NADP+ lànhóm ngoại của enzim dehydrogenaza kỵ khí,làm nhiệm vụ vận chuyển H và e- trong các quátrình oxy hóa khử của quá trình hô hấp.
VITAMIN PP (B3)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 48
Nguồn cung cấp:– Có nhiều trong thịt bò, gan,
thận, tim, bánh mì, khoai tây…
– Ở người và động vật, vitamin PP được tổng hợp từ axit amin triptophan.
Nhu cầu: Nhu cầu thông thường là khoảng 12 – 18 mg/ngày.
VITAMIN PP (B3)
03/09/2013
17
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 49
Vitamin B5 (axit patotenic) Cấu tạo: Gồm axit pantonic và alanin.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 50
VITAMIN B5
Vai trò và chức năng sinh học:– Có trong thành phần của coenzim A. Coenzim A giữ
vai trò quá trình trong trao đổi axit béo, trao đổi gluxit và axit amin
– Vì thế nếu thiếu vitamin B3, coenzim A không được tạo thành, các quá trình trao đổi chất bị ngưng trệ, gây nên các biểu hiện bệnh lý ở người và động vật như viêm da, rụng tóc, lông.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 51
VITAMIN B5 Nguồn cung cấp: Có hầu hết trong các loại thực phẩm,
đặc biệt là nấm men, gan, lòng đỏ trứng, các loại rau. Nhu cầu: Nhu cầu trung bình là 10 mg/ngày
03/09/2013
18
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 52
VITAMIN H
Cấu tạo: Là một monocacboxylic-dị vòng (gồm vòng imidazol (A) và thiophen (B) mạch nhánh là axit valeric.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 53
VITAMIN H
Vai trò và chức năng sinh học:Vitamin H (biotin) là coenzim của nhiều enzim xúc tác cho quá trình cố định CO2 trong các phản ứng cacboxyl hóa, chuyển cacboxyl hóa, là những phản ứng rất quá trình trong sinh tổng hợp axit béo, protein, các bazơ purin và hàng loạt các hợp chất khác.
Nguồn cung cấp: Có nhiều trong gan động vật, lòng đỏ trứng, hạt đậu đỗ.
Nhu cầu: khoảng 0,01 mg/ngày.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 54
6.2. Các chất khoáng Tạo nên các tổ chức: canxi, photpho tham gia tạo
xương, flo tham gia thành phần men răng… Cân bằng kiềm toan của tế bào và các dịch sinh học
ổn định pH của cơ thể Tạo áp suất thẩm thấu của dịch bào và dịch sinh học
giữ hình thể của tế bào, quyết định chiều và vận tốc chuyển nước và nhiều chất khác.
Tạo nên tính chất đặc trưng cho hệ keo của tế bào nhờ đó tạo môi trường cân bằng sinh lý cần thiết.
Tham gia xác định cấu trúc không gian có ảnh hưởng tới hoạt tính sinh học của nhiều chất như : protein, enzim, axit nucleic, hoocmon, …
Tham gia trong thành phần của các dịch tiêu hóa với tác dụng hoạt hóa các enzim tiêu hóa và tạo môi trường thích hợp cho sự hoạt động của chúng
03/09/2013
19
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 55
Canxi Canxi dưới dạng muối photphat
và cacbonat Thành phần quan trọng của
xương Duy trì sự kích động của hệ thần
kinh canxi trong máu thấp sẽ xuất hiện chứng co giật
Kích thích hoạt động của tim Tham gia quá trình đông máu Hoạt hóa hoặc kìm hãm đối với một số enzim. Có nhiều trong: trứng, sữa, hải sản, sữa đậu nành; rau có
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 56
PhotphoTồn tại dưới dạng muối vô cơ của axit
photphoric và thành phần của axit nucleic,nucleoprotein, photphoprotein, photphatit,este photphoric của gluxit
Đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong sự traođổi chất
Nguồn cung cấp: như Ca
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 57
Natri và kali Tồn tại dưới dạng muối tan trong nước ở mọi tế bào,
(chủ yếu là clorua, photphat, cacbonnat) NaCl xác định áp suất thẩm thấu của huyết thanh máu,
điều hòa quá trình vận chuyển và trao đổi Na+, tham gia hệ thống đệm vô cơ của cơ thể, giữ cho pH của máu và các dịch sinh học được ổn định
Na+ và K+ ảnh hưởng tới hoạt động của hệ thần kinh, trạng thái của cơ, chức năng của tim, thận, hoạt hóa hoặc kìm hãm đối với một số enzim
Nguồn cung cấp K: bột đậu nành, trái cây khô, hạt có dầu, rau tươi, cá hồi, gan, chuối, gạo toàn phần
Nguồn cung cấp Na: muối, sò, thực phẩm tươi sống, trứng, cá, thịt, sữa, phomat tươi
03/09/2013
20
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 58
MagieThành phần chủ yếu tạo nên mô
xương (photphat)Trong máu, bạch cầu và tế bào
khác, magie tồn tại chủ yếu dướidạng ion hóa, một phần kết hợpvới protein
Magie giữ vai trò quan trọng trongsự co cơ và có tác dụng hoạt hóađối với nhiều enzim
Nguồn cung cấp: hoa quả khô,ngũ cốc, bánh mì, socola…
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 59
CloTrong cấu tử của các muối clorua: natri,
canxi, magie …HCl là TP quan trọng của dịch vịCùng với Na+ và K+, Cl– đảm bảo giữ cho áp
suất thẩm thấu của dịch bào và các dịch sinhhọc
Ion clo cũng có tác dụng đảm bảo chức năngbình thường của hệ thần kinh
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 60
Lưu huỳnhLưu huỳnh có trong thành phần
hầu hết các protein do có mặt của axit amin chứa lưu huỳnh như : cystein, methioinNgoài ra, lưu huỳnh còn tham gia
còn tham gia trong thành phần của glutation, một số vitamin và hoocmon nữa
03/09/2013
21
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 61
Iot Iot là chất khoáng vi lượng quan trọng có
trong nhiều mô bào, đặt biệt chứa nhiều trong thành phần của hoocmon tuyến giáp (triodotiorin tiroxin)
Thiếu iot sẽ gây nên sự rối loạn trao đổi chất iot, phát sinh bệnh bứu cổ. Khi cơ thể bị thiếu iot một cách có hệ thống thì quá trình trao đổi chất bị vi phạm dẫn đến hạn chế khả năng sinh sản và phát triển của cơ thể.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 62
Coban
Coban là chất khoáng vi lượng tích tụ chủ yếu trong các tuyến nội tiết
Trong cơ thể, coban có tác dụng kích thích quá trình phân giải gluxit
Coban cũng gây ảnh hưởng đến quá trình tạo máu, trao đổi protein cần thiết cho sự tổng hợp B12 nhờ hệ vi sinh vật đường ruột
Coban có tác dụng hoạt hóa một số enzim như : argininase, photpho glucomutase.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 63
Kẽm Có trong hầu hết các mô Làm tăng hoạt tính của hoocmon tuyến yên và
tuyến sinh dục, hoạt tính các enzim amilase vàdipeptidase ảnh hưởng đến sự trao đổi gluxitvà protein
Kẽm cũng tham gia thành phần của enzim cacbonhydrase và hoocmon insulin
Thiếu kẽm cơ thể kém pt, chậm lớn, ảnh hưởng xấu tới hoạt động của tuyến sinh dục
Kẽm có nhiều trong trai, sò; khá nhiều trong thịt nạc đỏ (heo, bò), ngũ cốc thô và các loại đậu
03/09/2013
22
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 64
ManganMangan có trong thành phần của cơ thể
với lượng rất nhỏMangan tham gia thành phần và có tác
dụng hoạt hóa nhiều enzimMangan giúp cho sự tích tụ muối
photpho canxi vào mô xương.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 65
Sắt
Sắt có mặt trong thành phần nhiều chất hữucơ có chức năng sinh học quan trọng của cơthể như : hemoglobin, mioglobin, catalaza,xitocrom…
Sắt giữ nhiều chức năng quan trọng trong cơthể như tham gia thành phần máu
Nguồn cung cấp: thịt, cá (nhất là thịt đỏ), raulá xanh như cải xoong, rau bina, cải xoăn,ngũ cốc (đặc biệt là lúa mạch, yến mạch)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 6: Vitamin,chất khoáng 66
03/09/2013
1
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 1
Chương 7: Chất màu, chất mùi
7.1. Các chất tạo màu7.2. Các chất thơm
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 2
7.1. Các chất tạo màu
7.1.1. Khái niệm chung7.1.2. Các chất màu tự nhiên7.1.3. Các chất màu hình thành trong
quá trình gia công kỹ thuật
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 3
7.1.1. Khái niệm chung Ý nghĩa của các chất màu trong sản
xuất thực phẩm:– Chất lượng:
• giá trị dinh dưỡng• giá trị cảm quan
– Màu sắc còn có tác dụng sinh lý rõ rệt đồng hóa thực phẩm dễ dàng bảo vệ màu sắc tự nhiên, thêm chấtmàu mới, tạo ra những màu sắc thíchhợp với tính chất và trạng thái của sảnphẩm
03/09/2013
2
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 4
7.1.1. Khái niệm chung Các biện pháp kỹ thuật để giữ và tạo
màu sắc cho sản phẩm:– Xây dựng quy trình để bảo toàn được tối
đa các chất màu có sẵn– Tách ra, cô đặc chất màu từ nguyên liệu
thực vật giàu màu sắc nhuộm màucho nguyên liệu trên / nguyên liệu khác
– Tổng hợp nhân tạo các chất màu– Điều chỉnh các phản ứng theo chiều tạo
ra những chất màu mới.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 5
7.1.1. Khái niệm chung
Phân loại: Dựa vào quá trìnhhình thành, chất màu được chialàm 2 loại:
– Các chất màu tự nhiên– Các chất màu tổng hợp.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 6
7.1.2. Các chất màu tự nhiên
03/09/2013
3
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 7
Clorofil Khái niệm:– Tạo nên màu xanh của thực
vật, đóng vai trò quan trọngtrong quá trình quang hợp
– Clorofil có trong cơ quan conđặc biệt gọi là lục lạp hạt hạtdiệp lục, nằm phân tán trongnguyên sinh chất
– Clorofil tạo màu xanh và chemờ các chất màu khác
– Hàm lượng clorofil trong câyxanh chiếm khoảng 1% chấtkhô.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 8
ClorofilCấu tạo: Clorofil có 2
dạng:– Clorofil a:
C55H72O5N4Mg– Clorofil b:
C55H70O6N4Mg có màu nhạt hơn clorofil a
Tỷ lệ clorofil a và clorofil b trong thực vật khoảng 3:1
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 9
Clorofil Tính chất:
– Dưới td của t0 và axit: hóa xanh oliu/nâuClorofil + 2HX feofitin(xanh oliu/ nâu) + MgX2
– Td với kiềm nhẹ: cho màu xanh đậmClorofil + kiềm axit clorofilinic + CH3OH + rượu phitol
– Oxy hóa (do enzim lipoxydaza) màu nâu của cáchợp chất clorin, purpurin
– Td của Fe, Sn, Al, Cu: Mg bị thay thế các màukhác nhau như:
• Fe tạo màu nâu• Sn và Al tạo màu xám• Cu tạo màu xanh sáng.
03/09/2013
4
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 10
ClorofilCác biện pháp kỹ thuật:
– Gia nhiệt nhanh trong một lượng nước sôi lớn(3 – 4 lít/kg) bay hơi axit
– Gia nhiệt rau xanh trong nước cứng cacbonat kiềm thổ sẽ trung hòa một phần axitcủa dịch bào
– Để bảo vệ màu xanh của đậu đóng hộp: dùngdinatri glutamat, clorofilin (clorofin + kiềm) đểnhuộm màu.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 11
Carotenoit Khái niệm:– Carotenoit là nhóm chất
màu hòa tan trong chất béo tạo màu vàng, da cam và màu đỏ cho rau quả
– Nhóm này gồm từ 65 đến 70 chất màu tự nhiên, tiêu biểu là caroten, licopen, xantofil, capxantin và xitroxantin
– Carotenoit có trong đa số cây (trừ một số nấm) và hầu như có trong tất cả cơ thể động vật.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 12
Carotenoit Tính chất:– Không tan trong nước– Rất nhạy đối với axit
và chất oxy hóa nhưng lại bền vững với kiềm
– Có nhiều nối đôi luân hợp tạo nên những nhóm mang màu
– Về mặt cấu tạo: carotenoit tự nhiên đều là dẫn xuất của licopen.
03/09/2013
5
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 13
Carotenoit Một số carotenoit tiêu biểu:– Caroten: tạo màu da cam cho cà
rốt, dễ dàng chuyển hóa thànhvitamin A
– Licopen: màu đỏ của cà chua,hàm lượng licopen trong cà chuatăng lên 10 lần khi cà chua chín
– Xantofil: màu vàng nhưng màusáng hơn caroten vì chứa ít nối đôihơn. Trong lòng đỏ trứng gà có 2xantofil là dihydroxy – – carotenvà dihydroxy – – caroten với tỷ lệ2:1
– Capxantin: màu vàng có trong ớtđỏ (7/8 chất màu của ớt), màumạnh hơn các carotenoit khác 10lần. Trong ớt đỏ có nhiềucapxantin hơn ớt xanh.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 14
FlavonoitCác chất màu này hòa tan trong nước và
chứa trong các không bàoTrong rau, quả và hoa, số lượng và tỷ lệ
của các flavonoit khác nhau đã tạo cho chúng có nhiều màu sắc khác nhau từ đỏ đến tím
Về mặt cấu tạo, flavonoit là dẫn xuất của croman và cromon
Gồm:– Antoxian– Flavanon– Flavonol
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 15
AntoxianĐỏ, xanh, tím hoặc những gam màu trung gian
khácAntoxian hòa tan trong nướcKhi bị thủy phân, antoxian tạo ra đường và
antoxianidin không tan trong nước.Màu sắc thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các
chất màu có mặt, tạo phức với các ion kim loại để cho các màu khác nhau, thay đổi màu sắc theo pH (pH axit có màu đỏ, pH kiềm có màu xanh tím)
Biện pháp kỹ thuật: dùng các chất chống oxy hóa, enzim glucooxydaza
03/09/2013
6
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 16
FlavanonHesperidin và naringin là 2 flavanon có
trong vỏ cam quýt bên cạnh các catesin có hoạt tính vitamin PNaringin là một flavonoit không màu, có vị
đắng, ít tan trong nước, dễ dàng kết tủa dưới dạng tinh thể nhỏ do đó gây khó khăn trong sản xuất nước quả hay pure cam quýt
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 17
FlavonolFlavonol là glucozit làm cho rau quả và hoa có
màu vàng và da camCác flavonol đều hòa tan tốt trong nướcKhi flavonol bị thủy phân aglucon màu vàngFlavonol + sắt phức màu xanh nâu (gia
nhiệt rau quả trong TB bằng sắt hay sắt tráng men bị dập)
Flavonol + chì axetat phức màu vàng xámTrong môi trường kiềm, flavonol dễ bị oxy hóa
và ngưng tụ sản phẩm có màu đỏ.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 18
7.1.3. Các chất màu hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật
Phản ứng dehydrat hóa các đường hay còn gọilà phản ứng caramen hóa
Phản ứng giữa đường với axit amin (phản ứngmelanoidin)
Phản ứng phân hủy axit ascorbic, axit limonic,axit maleic, axit tactric và các axit hữu cơ khác.
Phản ứng oxy hóa các hợp chất của sắt và tạothành phức có màu
Phản ứng tạo nên các sulfua kim loại có màu.
03/09/2013
7
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 19
Phản ứng caramenPhản ứng caramen là phản ứng dehydrat đường
tạo thành các hợp chất cao phân tử: Đường anhydrit không màu vàng nâu vàng nâu đen (vị đắng)
Đường sacaroza:– Mất đi 10% nước caramelan (C12H18O9 hay
C24H36O18) có màu vàng– Mất đi 14% nước caramelen
(C36H48O24.H2O) nâu vàng– Mất đi 25% nước caramelin nâu đen.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 20
Phản ứng melanoidin Chất tham gia phản ứng:
Cacbonyl + amin / amoniacCO + NH2/NH3
đường + axit amin Có 3 giai đoạn:
– Gđ1: 2 phản ứng là phản ứng ngưng tụ cacbonylamin và phản ứng chuyển vị amadori sp không màu và không hấp thụ ánh sáng tím
– Gđ2: phản ứng khử nước của đường, phân hủy đường và các hợp chất amin sp không màu hoặc có màu vàng, hấp thụ mạnh ánh sáng cực tím
– Gđ3: phản ứng ngưng tụ aldol, trùng hợp hóa aldehitamin hợp chất dị vòng chứa nitơ có màu đậm (từ vàng đến nâu).
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 21
Phản ứng oxy hóa polyphenol Phản ứng oxy hóa polyphenol (melamin) là phản ứng
oxy hóa các hợp chất polyphenol xúc tác bởi enzim polyphenoloxydaza hợp chất melanin có màu nâu đen và các màu trung gian khác
Gặp trong chế biến chè (trà) hoặc khi cắt gọt rau, quả, củ
Các nhân tố ảnh hưởng:– Nồng độ cơ chất polyphenol trong sản phẩm– Hàm lượng và trạng thái của enzim
polyphenoloxydaza– Nồng độ oxy không khí– pH– Nồng độ quinon…
03/09/2013
8
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 22
Phản ứng oxy hóa polyphenol Biện pháp ngăn ngừa phản ứng:
– Tránh làm dập, gây tổn hại đến các mô để enzim không có điều kiện tiếp xúc với cơ chất tạo màu
– Vô hoạt enzim polyphenoloxydaza bằng nhiệt– Thêm phụ gia có tính khử như vitamin C để chuyển
hóa quinon thành phenol– Dùng axit citric làm giảm pH để làm chậm phản ứng
sẫm màu– Dùng SO2 hay bisulfit để ức chế phản ứng sẫm màu– Nhúng ngập rau quả sau khi cắt lát, gọt vỏ trong dd
nước muối nhạt/ đường để ngăn oxy không khí– Loại oxy không khí bằng cách hút chân không hay bổ
sung các chất chống oxy hóa như axit ascobic, enzim glucooxydaza, catalaza.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 23
7.2. Các chất thơm7.2.1. Ý nghĩa của các chất thơm trong sản
xuất thực phẩm7.2.2. Các biện pháp kỹ thuật để tạo sản
phẩm có hương thơm7.2.3. Các chất mùi tự nhiên7.2.4. Các chất thơm hình thành nên trong
quá trình gia công kỹ thuật
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 24
7.2.1. Ý nghĩa của các chất thơm trong sản xuất thực phẩm
Cũng như màu sắc, hương thơm là một tínhchất cảm quan quá trình trong thực phẩm vìchúng có những tác dụng sinh lý rõ rệt. Chấtthơm có ảnh hưởng đến hệ tuần hoàn, đếnnhịp đập của tim, đến hô hấp, đến nhịp thở,đến sự tiêu hóa, đến thính giác, thị giác vàcả xúc giác nữa.
03/09/2013
9
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 25
7.2.2. Các biện pháp kỹ thuật để tạo sản phẩm có hương thơm
Thu hồi chất thơm đã bị tách ra khỏi sản phẩm trong quá trình gia nhiệt (đun hoặc cô đặc), tạo điều kiện giữ chúng lại, hấp thụ trở lại vào thành phẩm các chất thơm tự nhiên vốn có trong nguyên liệu ban đầu
Chưng cất và cô đặc chất thơm tự nhiên từ các nguồn giàu chất thơm, sau đó dùng các chất thơm này để cho vào các sản phẩm thực phẩm khác nhau
Tổng hợp các chất thơm nhân tạo có mùi thích ứng để cho vào các sản phẩm thực phẩm.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 26
7.2.3. Các chất mùi tự nhiên Tinh dầu và nhựa
– Tinh dầu và nhựa là các chất mùi thường gặp trong tự nhiên. Tinh dầu và nhựa thuộc nhóm hợp chất izoprenoit, nghĩa là những hợp chất được coi như là dẫn xuất của izopren
– Về bản chất hóa học, tinh dầu và nhựa = hỗn hợp các chất khác nhau như hydrocacbon, rượu, phenol, aldehit, xeton, axit, este… đăc biệt là terpen và các dẫn xuất chứa oxy của terpen (Terpen là những hydrocacbon mạch thẳng hay vòng có công thức chung là (C10H10)n)
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 27
7.2.3. Các chất mùi tự nhiên Tính chất chung của tinh dầu
– Tinh dầu rất ít tan trong nước, tan nhiều trong những dung môi phân cực mạnh như rượu đậm đặc
– Dưới tác dụng của oxy, một phần tinh dầu mà chủ yếu là các hợp chất không no bị oxy hóa và cho mùi nhựa
– Mùi thơm của tinh dầu chủ yếu là do este, phenol, aldehit, xeton và cấc hợp chất hữu cơ khác quyết định. Tổng lượng chất này chỉ chiếm khoảng 10% lượng tinh dầu, 90% còn lại là chất đệm (chất ổn định).
03/09/2013
10
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 28
7.2.3. Các chất mùi tự nhiên Phương pháp khai thác tinh dầu:
– PP ép lấy tinh dầu: với nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu cao tách sơ bộ
– PP chưng cất với hơi nước: đơn giản, gây nhiều tổn thất chất thơm bay hơi
– PP trích ly bằng dung môi có nhiệt độ sôi thấp: Dung môi thường sử dụng là rượu
– PP hấp thụ: trộn nguyên liệu với mỡ lợn, mỡ bò, tách chất thơm ra khỏi chất béo bằng rượu.
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 29
7.2.3. Các chất thơm hình thành nên trong quá trình gia công kỹ thuật
Phản ứng Maillard: axit amin + đường aldehit(Leu aldehit có mùi thơm bánh mì, Gly
aldehit có mùi mật và mùi thơm của bia, Val, Phe aldehit có mùi hoa hồng…)
Phản ứng quinonamin: axit amin + polyphenol, xúc tác enzim polyphenoloxydaza,t0 cao aldehitaxit amin + axit ascorbic aldehit
ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 7: Chất màu, chất mùi 30