Tiểu luận hóa sinh Tìm Hiểu Về Các Phản Ứng Trong Hoá Sinh Có Ứng Dụng Trong Phân Tích Thực Phẩm

Proteintham gia vào rất nhiều các phản ứng sinh hóa khác nhau và tồn tại ở các dạng phân tửkhác nhau.Acid amin, peptid và protein là những thành phần quan trọng của thực phẩmcung cấp các

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM

TP.HCM, tháng 01 năm 2015

PHẦN MỞ ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, thế giới bước sang thế kỷ 21 Thế kỷ của khoa học

và công nghệ Rất nhiều lĩnh vực trong đời sống đang có sự thay đổi từng ngày, nhưcông nghệ thông tin, các lĩnh vực về kinh tế, khoa học đời sống… Bên cạnh các ngànhnày thì ngành công nghệ thực phẩm cũng đang có những bước thay đổi đáng kể Đượcđầu tư nhiều hơn trong công tác nghiên cứu ra các loại thực phẩm mới, đáp ứng nhu cầucủa con người Đặc biệt là đảm bảo chất lượng vệ sinh thực phẩm, giá trị dinh dưỡngcho người tiêu dùng Để có được những sản phẩm thực phẩm tốt tới tay người tiêu dùng,các nhà nghiên cứu đã phải phân tích tìm ra phương án tốt nhất cho phương thức chếbiến, cũng như ứng dụng tốt các phản ứng hoá sinh trong phân tích thực phẩm Nhằmđáp ứng tốt cho nhu cầu chế biến thực phẩm sau này.Trong quá trình chế biến thực phẩmcác phản ứng trong hoá sinh đóng một vai trò hết sức quan trọng, góp phần làm nên chấtlượng, giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Trong bài tiểu luận này nhóm chúng em: “tìmhiểu về các phản ứng trong hoá sinh có ứng dụng trong phân tích thực phẩm” Với thờigian và kiến thức hạn chế, chúng em mong có được sự đóng góp ý kiến của thầy, côcùng toàn thể các bạn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

Lời mở đầu 1

Mục lục 2

Chương 1: PROTEIN 6

1.1 Tổng quan về protein 6

1.1.1 Định nghĩa 6

1.1.2 Phân loại: 6

1.2 Tính chất hóa học 7

1.2.1 Acid Amin 7

1.2.1.1 Phản ứng tạo phức với kim loại nặng 7

1.2.1.2 Phản ứng với HNO3 7

1.2.1.3 Phản ứng với Ninhydrin 7

1.2.1.4 Phản ứng với HCHO 8

1.2.1.5 Phản ứng Acyl hóa 8

1.2.1.6 Phản ứng ankyl hóa 9

1.2.1.7 Phản ứng Aryl hóa 10

1.2.1.8 Phản ứng hợp chất cacbonyl 10

1.2.1.9 Phản ứng Folia ( phản ứng của các acid amin chứa lưu huỳnh) .11

1.2.1.10 Phản ứng của các nhóm ngoại 11

1.2.2 Protein 13

1.2.2.1 Phản ứng Biure 13

1.2.2.2 Phản ứng với Ninhydrin 14

1.2.2.3 Phản ứng Acyl hóa 14

1.2.2.4 Phản ứng Alkyl hóa 15

1.2.2.5 Phản ứng Osh khử 16

Chương 2 : GLUCID 17

2.1 Khái niệm: 17

2.2 Vai trò của gluxit 17

2.2.1 Vai trò tổng quát: 17

2.2.2 Vai trò dinh dưỡng: 17

2.3 Phân loại: 18

2.4 Nhu cầu đối với Gluxit 18

2.5 Các phản ứng hóa sinh ứng dụng trong phân tích thực phẩm: 19

2.5.1 Đối với monosacharide 19

2.5.2 Đối với disacharide 20

2.5.3 Đối với polysacharide 22

Chương 3 : LIPID 24

3.1 Các phản ứng của acid béo 24

3.1.2 Sự Halogen hoá 25

3.1.3 Phản ứng thủy phân 25

3.1.4 Methyl hóa các nhóm carboxyl 26

3.1.5 Sự ôi hóa (Sự oxi hóa) chất béo 26

3.2 Trao đổi lipid 27

3.2.1 Tổng Hợp Lipid 27

3.2.1.1 Tổng hợp acid béo 27

3.2.1.2 Tổng hợp glyxerin 30

3.2.1.3 Tổng hợp glyceride 30

3.2.1.4 Tổng hợp glycero phospholipid 30

3.2.1.5 Tổng hợp sterid 31

3.2.2 Phân giải lipit 32

3.2.2.1 Phân giải glixerid 32

3.2.2.2 Phân giải glyxerin 32

3.2.2.3 Sự phân giải phospholipit 33

3.2.2.4 Phân giải axit béo 34

Chương 4: ENZYM………36

4.1Giới thiệu sơ lược về Enzym……….36

4.1.1 Khái niệm chung về Enzym………36

4.1.2 Cấu tạo Enzym………36

4.1.3 Trung tâm hoạt động của Enzym………37

4.1.4 Danh pháp và phân loại Enzym……… 37

4.1.5 Tính chất Enzym……… 39

4.2 Tìm hiểu ứng dụng của Enzym trong phân tích thực phẩm……… 40

4.2.1 Xác định Carbohydrate………40

4.2.2 Xác định trong acid hữu cơ……… 42

4.2.3 Xác định Alcohol……….45

4.2.4 Xác định các thành phần khác……….46

Chương 5: VITAMIN 49

5.1 Các phản ứng định tính vitamin 49

5.1.1 Các vitamin hòa tan trong chất béo 49

5.1.1.1 Vitamin A (Retinol) 49

5.1.1.2 Vitamin D (Canxipherol) 50

5.1.1.3 Vitamin E (Tocopherol) 52

5.1.1.4 Vitamin K 52

5.1.2 Các Vitamin hòa tan trong nước 53

5.1.2.1 Vitamin B1 (Thiamin) 53

5.1.2.2 Vitamin B2(Riboflavin) 55

5.1.2.3 Vitamin B5 56

5.1.2.4 Vitamin B6 (Piridoxin) 57

5.1.2.5 Vitamin C (Axit ascobic) 58

5.2 Định lượng Vitamin 59

5.2.1 Định lượng vitamin C 59

5.2.1.1 Khử dung dịch Iot 59

5.2.1.2 Phương pháp Muri 60

5.2.1.3 Định lượng vitamin C bằng enzyme peroxidase 62

5.2.2 Định lượng vitamin A 62

Tài Liệu Tham Khảo 64Bảng phân chia công việc……… 65

PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: PROTEIN

Protein là phân tử sinh học rất lớn,có mặt nhiều nhất trong tế bào sống Proteintham gia vào rất nhiều các phản ứng sinh hóa khác nhau và tồn tại ở các dạng phân tửkhác nhau.Acid amin, peptid và protein là những thành phần quan trọng của thực phẩmcung cấp các tiền chất cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp protein trong cơ thể Ngoài

ra, chúng còn tham gia vào việc tạo nên hương vị,chất màu, chất mùi, có khả năng tạo và

ổn định các hệ gel, bọt nhũ tương và cấu trúc sợi trong sản phẩm thực phẩm.Chính vì thếviệc tìm hiểu các phản ứng của protein ứng dụng trong phân tích thực phẩm là rất cầnthiết

Dựa vào thành phần hoá học các protein được phân thành hai nhóm lớn:

* Protein đơn giản:

- Các L-α-aminoaxit

- Polypeptit gồm hai hay vài chục aminoaxit liên kết với nhau

- Protein gồm vài chục aminoaxit trở lên liên kết với nhau

* Protein phức tạp: Phân tử của nó bao gồm phần protein và phần khôngphải protein gọi là " nhóm ngoại " Tuỳ theo bản chất hoá học của nhómngoại, có thể phân thành các nhóm nhỏ như :

- Metaloprotein (nhóm ngoại là ion kim loại như Fe3+, Zn2+)

- Lipoprotein (nhóm ngoại là lipit)

- Glycoprotein (nhóm ngoại là gluxit).

- Phosphoprotein (nhóm ngoại là phosphat, ví dụ casein sữa)

- Nucleoprotein (nhóm ngoại là axit nucleic)

- Cromoprotein(nhóm ngoại là các chất mang màu)

1.2 Tính chất hóa học.

Các phản ứng hóa học của nhóm COO- , NH3+ và của một số nhóm chức khác ởcác acid amin và protein thường xảy ra ở nhiệt độ cao (100-2000C) trong các quá trìnhchế biến thực phẩm như nấu, sấy, nướng…

1.2.1 Acid Amin

1.2.1.1 Phản ứng tạo phức với kim loại nặng

Acid amin có thể tác dụng với các kim loại nặng (Pb,Hg,Cu…) tạo muối nộiphức.Đăt biệt với dung dịch CuSO4, amino acid tạo muối kết tinh màu xanh đậm hoặcxanh tím Phản ứng này cũng được sử dụng để xác nhận sự hiện diện của amino acid

Phản ứng này xảy ra khi đun sôi amino acid với một lượng dư Cu(OH)2 và CuCO3

Các aminoaxit khi phản ứng với ninhiđrin ở nhiệt độ cao cho sản phẩm

có màu xanh tím (hấp thụ cực đại ở khoảng bước sóng 570nm) Đây là phản

aminoaxit, các peptit, protein, muối amoni và amoniac cũng cho phản ứng này Cơ chế phản ứng khá phức tạp như sau:

Đầu tiên do tác dụng của các aminoaxit với ninhiđrin sẽ xuất hiện phức chất dạng bazơ-schiff Sau đó xảy ra sự chuyển nhóm, tiếp theo là sự đề cacboxyl hoá và sự phân tách phức chất thành anđehit và aminođixetohiđrinden.

1.2.1.4 Phản ứng với HCHO

Phản ứng này dùng để định lượng acid amin Cơ chế phản ứng như sau:

Khi thêm một lượng dư formol trung tính vào dung dịch acid amin,lúc này fomol sẽ đẩy

H+ ra khỏi -NH3+ và phản ứng với nhóm –NH2 tạo thành dẫn xuất methyl hóa Vậy acidamin sẽ mất đi tính baz và chỉ còn tính acid do còn lại nhóm –COOH tự do Chuẩn độlượng acid này bằng dung dịc NaOH,từ đó tính ra lượng acid amin tương ứng

Phương trình phản ứng:

1.2.1.5 Phản ứng Acyl hóa

Các dẫn xuất như acid halogenide hoặc các anhydride thường được sử dụng làmtác nhân acyl hóa, các N-acetyl acid amin thường được sử dụng để tăng cường giá trị

dinh dưỡng cho các loại protein thực vật Thêm các acid amin tự do vào các loại thựcphẩm phải qua chế biến nhiệt là điều không đơn giản Ví dụ, trong quá trình chế biến,một số acid amin như methionine có thể tham gia phản ứng với các hợp chất dicarbonyl(theo cơ chế thủy phân Strecker) để tạo ra các chất gây mùi khó chịu Nhiều acid aminthiết yếu khác như lysine hay threonine cũng có thể bị mất giá trị dinh dưỡng của chúngthông qua các phản ứng tương tự N-acetyl-L-methionine và N-acetyl-L-threonine tạo ratrong phản ứng acyl hóa có giá trị dinh dưỡng tương tự như các acid amin tự do, vì thếchúng thường được thêm vào, để tăng cường giá trị dinh dưỡng cho thực phẩm Ngoài racác gốc N-acetyl còn giúp bảo vệ tạm thời các nhóm chức trong quá trình tổng hợppeptide.

Một số phản ứng acyl hóa có thể tạo ra những hợp chất đặc biệt dùng trong phân

tích hóa học Acyl hóa acid amin với 5-dimethylaminonaphthalene-1-sulfonyl chloride(dansyl chloride) sẽ tạo ra dẫn xuất aryl sulfonyl rất bền với phản ứng thủy phân trongmôi trường acid Phản ứng này được sử dụng để xác định đuôi N-terminal và các gốc ε-amine (ε-NH2) tự do của peptid và protein Người ta có thể xác định được các dẫn xuất

Dansyl với nồng độ rất thấp (nmol) nhờ khả năng phát huỳnh quang trong vùng ánh sánh cực tím (UV light).

1.2.1.6 Phản ứng ankyl hóa

Khi cho dẫn xuất N-tosyl của acid amin phản ứng với methyl iodide, ta thu đượcN-methyl acid amin Gốc tosyl sau đó sẽ được loại bỏ bằng phản ứng với HBr

Phản ứng này được sử dụng để bảo vệ các gốc ε-amine tự do trong phân tửprotein khỏi các phản ứng Maillard xảy ra trong quá trình chế biến thực phẩm.

Acid amin cũng có thể phản ứng trực tiếp với các tác nhân methyl hóa nhưmethyl iodide để tạo thành trimethyl acid amin Chúng được gọi là các betaine (dẫn xuấtN-trialkyl) Trong tự nhiên (cả thế giới động vật và thực vật) phản ứng tạo betaine xảy ravới tần xuất khá lớn

1.2.1.7 Phản ứng Aryl hóa

Khi acid amin tham gia phản ứng với các tác nhân aryl hóa như dinitrobenzen (FDNB) sẽ tạo ra N-2,4-dinitrophenyl acid amin (DNP acid amin) có màuvàng và có thể kết tinh Đây là phản ứng quan trọng được sử dụng để đánh dấu các đầu

1-fluoro-2,4-N-terminal và các gốc ε-amine trong phân tử protein và peptide DNP acid amin bền vớiphản ứng thủy phân trong môi trường acid

Nhiều phản ứng tương tự cũng xảy ra giữa acid amin và các tác nhân aryl hóa Ví

dụ, khi tham gia phản ứng với 1,2-naphthoquinone-4-sulfonic acid (thuốc thử Folin) sẽtạo ra hợp chất có màu đỏ Phản ứng aryl hóa được sử dụng phổ biến trong các phépphân tích protein bằng phương pháp quang phổ

1.2.1.8 Phản ứng hợp chất cacbonyl

Các acid amin có thể phản ứng với aldehyde tạo ra Base de Schiff Đây là hợp chất trung gian hình thành trong giai đoạn đầu của phản ứng Maillard.

Trong quá trình chế biến thực phẩm, do phản ứng Maillard, nhiều hợp chất

di-carbonyl được tạo ra Các acid amin sẽ tham gia phản ứng với các hợp chất này trong

phân hủy Strecker, tạo ra các aldehyde có mùi (còn được gọi là các Strecker aldehyde).

Phản ứng này cũng được ứng dụng trong phân tích hóa học để định lượng các acid amin

bằng phương pháp quang phổ Spectrophotometry hoặc sắc ký lỏng cao áp HPLC.

1.2.1.9 Phản ứng Folia ( phản ứng của các acid amin chứa lưu huỳnh)

Các axit amin chứa lưu huỳnh như Cysteine, xistein, methionin dưới tác dụng của kiềm bị phân huỷ tạo thành natri sunfua (Na2S):

RSH + 2NaOH  Na2S + ROH + H2O Thêm chì axetat vào Na2S sẽ phản ứng tạo thành kết tủa nâu đen của

chì sunfua (PbS)

Na2S + Pb(CH3COO)2  2CH3COONa + PbS

(kết tủa nâu đen)

1.2.1.10 Phản ứng của các nhóm ngoại

Phản ứng của nhóm ε-NHNH 2 của lysine:

Tương tư như nhóm α-NH2, các nhóm ε-NH2 cũng có thể tham gia phản ứng arylhóa với 1-flouro-2,4-dinitrobenzen Phản ứng này được sử dụng để định lượng các nhómε-NH2 và lysine

Acyl hóa chọn lọc các gốc ε-amine trong phân tử lysine cũng được tiến hành vớidẫn xuất benzylidene Hợp chất ε-N-benzylidene-L-lysine có hoạt tính sinh học tương tự

lysine tự do, nó được sử dụng để hạn chế hiện tượng lão hóa và tăng cường giá trịprotein cho nhiều loại thực phẩm.

Phản ứng của nhóm thiol trong phân tử cysteine:

Các nhóm thiol có thể bị oxy hóa để tạo thành các cầu disulfide -S-S- (cysteine bịchuyển thành cystine) Đây là một liên kết quan trọng tham gia vào việc tạo thành các

cấu trúc không gian của protein

Quá trình khử cystine thành cysteine có thể xảy ra khi sử dụng sodiumborohydide hoặc các tác nhân thiol như mercaptoethanol hoặc dithiolthreitol

Cysteine cũng có thể bị oxy hóa mạnh hơn với acid performic để tạo thànhsulfonic acid, acid cysteic:

Ngoài ra, các nhóm thiol còn có thể tham gia phản ứng với acid iodo-acetic để tạothành thioether R-S-R’:

Đây là phản ứng được sử dụng để định lượng cysteine và bảo vệ các nhóm –SHkhỏi phản ứng oxy hóa

Phản ứng của nhóm thioether trong phân tử methionine:

Methionine có thể bị oxy hóa tới sulfoxide và sau đó tới sulfone Phản ứng này cóthể gây mất các acid amin thiết yếu trong quá trình chế biến thực phẩm

Tương tự, nhóm thioether cũng phản ứng với acid performic, phản ứng này được

sử dụng để định lượng methionine

Các nhóm thioether có thể tham gia phản ứng với acid iodo-acetic Trong trườnghợp này các sunfonium được hình thành không do oxy hóa.

1.2.2 Protein

1.2.2.1 Phản ứng Biure

Đây là phản ứng đặc trưng của liên kết peptit Trong môi trường kiềm, các hợp chất có chứa từ hai liên kết peptit trở nên có thể phản ứng với CuSO4 tạo thành phức chất màu xanh tím, tím, tím đỏ tuỳ thuộc vào số lượng liên kết peptit nhiều hay ít Các phản ứng xảy ra như sau:

* Phản ứng tạo biure:

* Phản ứng với protein.

Cũng tương tự như trường hợp của biure, các liên kết peptit ở

dạng enol (trong môi trường kiềm) của các phân tử protein tạo phức

với Cu2+:

1.2.2.2 Phản ứng với Ninhydrin

Ngoài acid amin,một số chất khác như peptid,protein,muối amon,ammoniac,…cũng phản ứng với thuốc thử này Do đó để phản ứng được chính xác, cần loại bỏ cácchất này trước khi thực hiện phản ứng với protein

1.2.2.3 Phản ứng Acyl hóa

Các tác nhân acyl hóa có thể phản ứng với các nhóm α- hoặc ε-NH2, hydroxyl OH), phenol, imidazol và thiol

(- Succinyl hóa với anhydric succini:

Phản ứng này thường làm tăng độ hòa tan của protein Ví dụ, gluten lúa mìsuccinyl hóa có độ hòa tan khá tốt tại pH 5 do giảm hiện tượng tập hợp các phân đoạngluten có kích thước phân tử lớn Trong trường hợp succinyl hóa sasein, điểm đẳng điệncủa protein dịch chuyển về vùng pH thấp hơn và nhờ vậy mà khả năng hòa tan cũng tốthơn Succinyl hóa protein của lá cây không chỉ tăng cường độ hòa tan mà còn cải thiệncác đặc tính về mùi và khả năng tạo nhũ tương Succinyl hóa protein từ nấm men có thểcải thiện khả năng hòa tan trong khoảng pH 4-6 tăng cường độ bền nhiệt tại pH>5 cũngnhư các đặc tính của protein

 Amide hóa:

Phản ứng giữa các nhóm amin và carboxyl của protein được hoạt hóa bởicarbodiimid (phản ứng này có thể gắn các nhóm aminoacyl vào phân tử protein):

Phương pháp gắn bằng đồng hóa trị các acid amin không thay thế vào proteinđược sử dụng để tăng giá trị dinh dưỡng cho protein Chẳng hạn, so với việc bổ sungacid amin tự do, gắn methionine vào protein đậu nành có một số ưu điểm như sản phẩmkhông có mùi methionine, methionine không bị mất đi do hiện tượng khuếch tán trongcác quá trình chế biến, không bị phân hủy trong dạ cỏ ở động vật nhai lại, đồng thời bảo

vệ các nhóm –NH2 khỏi các phản ứng Maillard.

1.2.2.4 Phản ứng Alkyl hóa

Alkyl hóa lá phản ứng khử các nhóm amine, indol, thiol và thioether với aldehydehoặc ketone khi có mặt tác nhân khử

Biến tính protein bằng phản ứng khử các nhóm amine với formaldehyde/NaBH4

giúp làm giảm các phản ứng Maillard Các dẫn xuất methyl tạo thành, phụ thuộc vào

mức độ thay thế thường bền với tác động thủy phân

Carboxymethyl hóa với acid hoặc iodoacetamide

Khi nhóm carboxyl bị ion hóa và tích điện (-) trong phản ứng với acid iodoacetic,

do sự tích điện bổ sung này mà protein được tăng độ hòa tan và độ phân tán, tăng khảnăng hấp thụ nước và sự bền nhiệt

CHƯƠNG 2: GLUCID

2.1 Khái niệm:

Gluxit là hợp chất hữu cơ phổ biến ở động vật, thực vật, vi sinh vật, là khẩu phần chính trong khẩu phần ăn hằng ngày của con người về thành phần trong cấu tạo của động vật,thực vật, vi sinh vật

Có công thức phân tử: CnH2mOm ( m, n >=3 )

Trong phân tử chứa nhóm –CHO và –C=O

2.2 Vai trò của gluxit:

2.2.1 Vai trò tổng quát:

- Là sản phẩm trung gian trong quá trình trao đổi chất

- Nguyên liệu trực tiếp để hô hấp

- Nguồn dự trữ tạo năng lượng (60 – 80 %)

- Trong công nghệ thực phẩm: tạo cấu trúc thực phẩm, tạo sản phẩm mới

2.2.2 Vai trò dinh dưỡng:

Đối với người vài trò chính của gluxit là sinh nǎng lượng Hơn một nửa nǎng lượng của khẩu phần do gluxit cung cấp, 1g gluxit khi đốt cháy trong cơ thể cho 4 Kcal ở gan, glucoza được tổng hợp thành glycogen Gluxit ǎn vào trước hết chuyển thành nǎng lượng, số dư một phần chuyển thành glycogen và một phần thành mỡ dự trữ

Ở mức độ nhất định, gluxit tham gia tạo hình như một thành phần của tế bào và

mô Trong cơ thể luôn luôn xảy ra quá trình phân giải gluxit để tạo nǎng lượng nhưng hàm lượng gluxit máu luôn luôn ở mức 80-120 mg%

Ăn uống đầy đủ gluxit sẽ làm giảm phân hủy protein đến mức tối thiểu Ngược lạikhi lao động nặng nếu cung cấp gluxit không đầy đủ sẽ làm tǎng phân hủy protein Ǎn

uống quá nhiều, gluxit thừa sẽ chuyển thành lipit và đến mức độ nhất định sẽ gây ra hiệntượng béo phệ.

Người nhiều tuổi, người già, người ít vận động thể lực nên hạn chế lượng gluxít tỉnh chế dưới 1/3 tống số gluxit khấu phần

2.3 Phân loại:

- Có 3 loại: Monosaccarit, Disaccarit, Polysaecarit

- Monosaccarit: là hợp chất quan trọng nhất của gluxit; Glucoza, fructoza,

galactoza là các phân tử đơn giản, được sử dụng rất rộng rãi nhất của gluxit, dễ hấp thu đồng hóa nhất Khác nhau về hàm lượng và chủng loại, các thực phẩm động vật và thực vật đều có chứa các phân tứ gluxit đơn giản này, tạo nên vị ngọt của thực phẩm

- Disaccarit: Saccaroza, mantoza, lactoza là các phân tử đường kép tiêu biểu Tất

cả các đisaccarit đều là những chất không màu, kết tinh được và tan tốt trong nước, nhất

là nước nóng và chúng đều có vị ngọt với mức độ khác nhau.Các disaccarit khi thủy phân cho 2 phân từ đường đơn Nếu saccaroza có độ ngọt là 100 thì fructoza có độ ngọt

là 173, lactoza là 16 và galactoza là 32, glucoza là 79

- Polysaccarit: Tinh bột (amidon, amilopectin), glycogen, xenluloza là các dạng

phân tử gluxít lớn Đây là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguôi.Hàm lượng và chủng loại của các phân tử gluxit này rất khác nhau trong các loại thực phẩm Chúng có ảnh hưởng lớn đến trạng thái và độ đồng hóa hấp thu của thực phẩm

Người nhiều tuổi, người già, người ít vận động thể lực nên hạn chế lượng gluxít tỉnh chế dưới 1/3 tống số gluxit khấu phần

2.4 Nhu cầu đối với Gluxit.

Nhu cầu gluxit từ trước chủ yếu xác định phụ thuộc vào tiêu hao năng lượng vìcho rằng gluxit đơn thuần là nguồn cung cấp năng lượng Ngày nay người ta thấy gluxit

có một số chức năng mà các chất dinh dưỡng khác không thể thay thế được Ví dụ hoạtđộng của tế bào não, tế bào thần kinh thị giác, mô thần kinh đặc biệt dựa vào glucose lànguồn năng lượng chính Gluxit còn đóng vai trò quan trọng khi liên kết với những chấtkhác tạo nên cấu trúc của tế bào, mô và các cơ quan Không những thế, chế độ ăn đảmbảo gluxit còn cung cấp cho có những chất cần thiết khác

Một số nghiên cứu về nhân chủng học và dinh dưỡng ở MỘT SỐ BỘ LẠCNGƯỜI ta chủ yếu ăn thịt động vật và chất béo, lượng gluxit chỉ dưới 20% (ngườiEskimos) Còn phần lớn mọi người đều ăn chế độ hỗn hợp với lượng gluxit có từ 56-70% năng lượng Cho đến nay nhu cầu về gluxit luôn dựa vào việc thỏa mãn nhu cầu vềnăng lượng và liên quan với các vitamin nhóm B CÓ NHIỀU TRONG NGŨ cốc.

2.5 Các phản ứng hóa sinh ứng dụng trong phân tích thực phẩm:

2.5.1 Đối với monosacharide

Glucoz cho được phản ứng tráng gương, phản ứng tạo kết tủa đồng (I) oxit cómàu đỏ gạch với Cu(OH)2 vì trong cấu tạo của glucoz có chứa nhóm chức aldehyd.

Dung dịch glucoz hòa tan được đồng (II) hiđroxit ở nhiệt độ thường tạo dung dịch

có màu xanh lam (vì trong cấu tạo của glucoz có chứa hai nhóm –OH liên kết vào hainguyên tử cacbon kế bên và glucoz hòa tan trong nước tạo dung dịch)

Glucoz tác dụng với anhiđrit axetic (CH3-O-CO-O-CH3) tạo chất có chứa nămnhóm chức este (CH3-COO)- (Vì trong cấu tạo của glucoz có chứa 5 nhóm chức rượu(OH)-

2.5.2 Đối với disacharide

Saccarozơ là một loại đisaccarit, được tạo ra do hai monosaccarit

là glucoz và fructozơ liên kết với nhau bằng liên kết α-glicozit ở C1 của glucoz, hay liênkết β-glicozit ở C2 của fructozơ (Nhóm –OH ở C số 1 của glucoz với nhóm –OH ở C số

2 của fructozơ kết hợp với nhau và loại ra một phân tử H2O, tạo nhóm chức ete −O− màthành) Saccarozơ là loại đường thường gặp nhất, nó có nhiều trong các cây mía, thốtnốt, củ cải đường…

Saccarozơ hiện diện dạng rắn ở điều kiện thường, không màu, không mùi, có vịngọt Saccarozơ nóng chảy ở 184-185˚C, ít tan trong rượu, tan nhiều trong nước, nướccàng nóng càng hòa tan nhiều saccarozơ

Phản ứng thủy phân ( Tác dụng với Cu(OH) 2 ) :

Dung dịch saccarozơ hòa tan được Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường để tạo dung dịch

có màu xanh lam, do có tạo đồng (II) saccarat tan, có màu xanh lam Vì trong cấu tạocủa saccarozơ có chứa hai nhóm –OH liên kết ở hai nguyên tử C kế bên (tính chất củamột rượu đa chức)

Saccarozơ tác dụng với vôi sữa (hỗn hợp Ca(OH)2 - H2O, đục) tạo muối canxisaccarat (Saccarat Calcium) (tan, dung dịch trong) Khí CO2 tác dụng dung dịch canxisaccarat tái tạo saccarozơ (tan) và canxi cacbonat (Carbonat Calcium, CaCO3, khôngtan) Người ta áp dụng tính chất này để loại các tạp chất như protit, axit hữu cơ…trongquá trình sản xuất đường từ mía

C12H22O11 + Ca(OH)2 + H2O C12H22O11.CaO.2H2O

Saccarozơ Vôi sữa (ít tan, đục) Canxi saccarat (tan, trong)

C12H22O11.CaO.2H2O + CO2 C12H22O11 + CaCO3 + 2H2O

Khí cacbonic Saccarozơ (tan) Canxi cacbonat (không tan)

Saccrozơ không mở vòng để tạo nhóm chức aldehyd được (vì nhóm –OH ở C số

1 của α-glucoz ở dạng ete, không thể mở vòng để tạo nhóm chức aldehyd), nên dungdịch saccarozơ không cho phản ứng tráng gương và không tác dụng với dung dịchFehling hay Cu(OH)2 trong môi trường kiềm Do đó saccarozơ là loại đường không cótính khử (không là đường khử) Chỉ sau khi thủy phân, có sự tạo glucoz và fructozơ, lúcbấy giờ, dung dịch thu được mới cho được phản ứng tráng gương, cũng như tác dụngđược với dung dịch Fehling

Với sự hiện diện của axit vô cơ (H+) hoặc men làm xúc tác, saccarozơ bị thủyphân tạo hai monosaccarit tạo nên nó là glucoz và fructozơ

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Phương trình dùng dể xác định đường nghịch chuyển của nước giải khát, sirup thông qua thị kính khi quan sát mẫu giữa mặt phẳng của 2 lăng kính khúc xạ kế.Ta xác định được hàm lượng chất khô có trong mẫu.

Hàm lượng đường nghịch đảo phụ thuộc vào yếu tố pH

-Ở thực phẩm có độ pH thấp quá trình thủy phân này cũng thường xãy ra làm thay đổi tính chất của thực phẩm

-Ngoài ra quá trình thủy phân này còn chịu tác dụng của acid vô cơ và nhiệt độ Ảnh hưởng của lượng đường nghịch đảo đối với thực phẩm

-Đường nghịch chuyển làm quá trình kết tinh đường gặp khó khăn trong quá trìnhsản xuất đường

-Trong thực phẩm thì đường nghịch chuyển sẽ làm thực phẩm được ngọt hơn

2.5.3 Đối với polysacharide

Tinh bột là một trong các nguồn thực phẩm chính (Gluxit, Lipit, Protit, Vitamin,Nước, Muối khoáng) của con người cũng như của nhiều loại động vật khác Con ngườibiết trồng trọt từ lâu các loại thực vật (lúa, bắp, khoai, củ, ) để lấy tinh bột làm thựcphẩm

Sự thủy phân trên trải qua các giai đoạn sau:

Dung dịch hồ tinh bột (lấy 2 gam tinh bột pha trong 1 lít nước sôi, rồi để nguội)khi gặp dung dịch Iot (Iod, I2) thì tạo một phức chất có màu xanh dương (da trời, xanhlam), khi đun nóng thì mất màu xanh, khi để nguội lại xuất hiện màu xanh Nguyên nhân

là dạng amylozơ của tinh bột tạo một cấu trạng (cấu dạng) hình xoắn ốc và phân tử I2 bịgiữ trong ống này tạo phức chất có màu xanh dương Khi đun nóng thì cấu trạng xoắn ốc

bị phá hủy, do đó không còn màu xanh nữa, nhưng nếu để nguội lại tái tạo dạng ống nên

I2 lại bị nhốt trong ống này, vì thế xuất hiện màu xanh trở lại Do đó dung dịch hồ tinhbột là thuốc thử để nhận biết Iot và ngược lại, dung dịch Iot là một loại thuốc thử đểnhận biết tinh bột

Khi dung dịch Iot gặp tinh bột nồng độ cao thì tạo màu xanh dương đậm hay màuđen

-Amilo cho màu xanh dương khi tác dụng với Iốt

-Amilopectin cho màu tím đỏ khi tác dụng với Iốt

CHƯƠNG 3: LIPID

Lipid hay là chất béo là nhóm hợp chất hữu cơ tự nhiên rất phổ biến trong tế bào động vât và thực vật Ở người và động vật chủ yếu ở các mô mỡ dưới da, ở óc, sữa Ở thực vật chủ yếu ở cây, hạt có dầu ( đậu nành, đậu phộng, thầu dầu, oliu, cọ, hướng dương, cám )

Lipid là nhóm hợp chất hữu cơ có thành phần hóa học và cấu tạo khác nhau nhưng cócùng tính chất chung là không tan trong nước mà tan trong các dung môi hữu cơ (ete, cloroform, benzen, ete petrol, toluen, ) Không tan trong nước là một đặc điểm được sử dụng để tách pha giữa lipid, protein và carbohydrate

Sự có mặt của lipid là không thể thiếu được trong các quá trình xử lý và chế biếnthực phẩm Lipid giúp tạo ra cấu trúc cần thiết, cảm giác ngon miệng cũng như mùi và vịđặc trưng cho các sản phẩm thực phẩm

 Phân loại: lipid được chia làm 2 loại

+ lipid đơn giản: là este của rượu và acid béo+ lipid phức tạp: trong phân tử của chúng ngoài acid béo và rượu còn cócác thành phần khác như acid phosphoric, bazơ nitơ, đường

3.1 CÁC PHẢN ỨNG CỦA ACID BÉO

3.1.1 Sự Hydrogen hoá (phản ứng hydro hóa)

Acid béo chưa no có thể kết hợp với H2 để tạo thành acid béo no khi có mặt xúctác thích hợp như Ni (hoặc đồng và paladi) hydrogen (H) có thể được gắn thêm vào vị trícác nối đôi của các acid béo

R - (CH2)n - CH =CH - (CH2)n - COOH + H2

R - (CH2)n - CH2 - CH2 - (CH2)n - COOH

Người ta dùng phản ứng này để chế tạo thực phẩm như margarin (chất béo cứng)

Ni

Và vì các chất béo cứng không dồi dào trong tự nhiên nên việc hydrogen hóa một phần hay có lựa chọn là phản ứng quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu mỡ.

Ứng dụng tính chất này, người ta ứng dụng phân tích chỉ số iod của chất béo

3.1.2 Sự Halogen hoá

Acid béo không no kết hợp với các nguyên tố thuộc họ halogen (F, Cl, Br, I) để tạothành acid béo no

Có thể dùng phản ứng này để xác định số nối đôi trong phân tử acid béo Phản ứng

dễ dàng hay khó xẩy ra tuỳ thuộc vào vị trí nối đôi đối với nhóm carboxyl, nối đôicàng gần nhóm carboxyl phản ứng càng khó xảy ra

3.1.3 Phản ứng thủy phân

Ester nên khi thuỷ phân sẽ tạo thành rượu glycerol và acid béo Tác nhân thủy phân là acid, kiềm, nước hay enzyme

* Thủy phân bằng nước cần nhiệt độ và áp suất cao

* Thủy phân bằng kiềm: NaOH hay KOH tạo ra tạo ra các acid béo tự do, sau đóchuyển thành muối kiềm (còn gọi là xà phòng) Phản ứng này được sử dụng trong cácphép phân tích dầu mỡ

CH2OCOR1 CH2OH R2COONa

CH2OCOR2 + 3NaOH CHOH + R2COONa

CH2OCOR3 CH2OH R2COONa

* Thuỷ phân bằng enzyme: trong cơ thể lipid bị thuỷ phân bằng enzymelipase.

- Lipase dịch tràng tác dụng vào vị trí β

- Lipase tụy tạng tác dụng vào vị trí α và α’

Trong công nghiệp, acid béo tự do được sản xuất bằng cách thủy phân

Triaxylglixerin với hơi nước trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao Các chất xúc tác cho khả năng tăng cường tốc độ phản ứng gồm ZnO, MgO, CaO hay acid sulfonic

3.1.4 Methyl hóa các nhóm carboxyl

Các nhóm carboxyl của các acid béo có thể được methyl hóa để tạo thuận lợi choquá trình phân tích (hay tinh sạch) bằng sắc kí khí (gas chromatography)

Phản ứng với diazomethane xảy ra trong điều kiện khá nhẹ nhàng và không tạo racác sản phẩm phụ:

R – COOH + CH2N2  R – COOCH3 + N2

Phản ứng methyl hóa cũng có thể xảy ra trong mội trường dư methanol và có mặtxúc tác BF3 (Lewis acid), hay nhờ phản ứng giữa muối Ag của acid béo với methyliodide:

R – COOAg + CH3I  R – COOCH3 +AgI

3.1.5 Sự ôi hóa (Sự oxi hóa) chất béo

Dầu mỡ để lâu có mùi và vị khó chịu gọi là sự ôi hóa, một trong nhữngnguyên nhân gây ra là do oxy không khí kết hợp vào nối đôi tạo thành peroxide.Nếu oxy kết hợp vào nguyên tử carbon đứng cạnh liên kết đôi thì sẽ tạo thànhhydrogen peroxide Sau đó peroxide và hydrogen peroxide sẽ bị phân giải để tạothành aldehyde và ketone Các aldehyde và ketone này đều là những chất có mùi và vịkhó chịu

Để xác định dầu mỡ có bị chua, ôi hay không thì cần xác định độ chua, chỉ sốperoxyt, phản ứng aldehyde…

 Xác định độ chua: hòa tan dầu mỡ vào một hỗn hợp ete và cồn, chuẩn độ bằngdung dịch NaOH hay KOH với phenolphthalein làm chỉ thị màu

 Xác định chỉ số peroxyt: Ở môi trường acid, peroxyt giải phóng iod từ muối kaliiodua ở nhiệt độ nóng hoặc lạnh Chuẩn độ iod được giải phóng ra thể tự do bằng mộtdung dịch natrithiosunfat

Tuy nhiên, các hợp chất bay hơi trong quá trình oxi hóa chất béo ở trái cây và rau

củ, ở nồng độ thấp hơn ngưỡng tạo nên mùi khó chịu lại giúp trái cây có mùi thơm, hay trong một số trường hợp giúp che bớt những mùi không mong muốn từ thực phẩm chứa dầu mỡ

3.2 TRAO ĐỔI LIPID

3.2.1.Tổng Hợp Lipid

3.2.1.1Tổng hợp acid béo

+ H 2 O

ở giai đoạn đầu giống nhau Trước hết acid béo no được tổng hợp sau đó hình thànhacid béo không no bằng cách oxi hóa các acid béo tương ứng.

Quá trình tổng hợp acid béo từ acetyl-CoA xảy ra ngược với quá trình β.oxihóa Từ các acetyl-CoA được nối dần lại với nhau thành chuỗi trung bình rồi dẫn đếnviệc tạo thành Stearic acid (có 18C) là loại acid béo no chủ yếu của các mô TừStearic acid có thể tiếp tục kéo dài thêm chuỗi carbon tạo nên các acid béo có mạch Cdài hơn

Trước hết từ acetyl-CoA và CO2 kết hợp với nhau để tạo nên CoA Quá trình này được xúc tác bởi acetyl-CoA-carboxylase

malonyl-Để tiến hành phản ứng ngưng tụ giữa acetyl-CoA với malonyl- CoA cần có sự thamgia của một loại protein có vai trò vận chuyển nhóm acyl, đó là protein vận chuyển gốcacyl-ACP

Tiếp theo acetyl-SACP và malonyl-SACP ngưng tụ với nhau với sự xúc táccủa enzyme acyl-synthetase Khi các phân tử acetyl-ACP và malonyl-ACP tác dụngvới enzyme acyl-synthetase sẽ xảy ra sự chuyển các gốc acetyl và malonyl từ nhóm

SH của ACP sang nhóm SH của enzyme đồng thời CO2 được giải phóng

Phản ứng tiếp theo là β.hydroxy butyryl-ACP bị khử nước để tạo nên ACP.

crotonyl-Từbutyryl-ACP tiếp tục một chu kỳ mới ngưng tụ với malonyl- ACP để cho ta phântử

có 6 nguyên tử C Quá trình cứ tiếp diễn như vậy cho đến khi tạo ra đủ số C cần thiếtcủa acid béo, sau đó Acyl-ACP này sẽ biến đổi trở lại thành Acyl-CoA và cuối cùngtạo ra acid béo no bằng cách cắt bỏ CoA-SH

Nếu acid béo có mạch C lẻ thì trong các lần nối dài mạch C nói trên, lần đầu tiênkhông phải phản ứng xảy ra từ 2 Acetyl CoA mà xảy ra từ Acetyl-CoA và propionyl-CoA để tạo ra acyl-CoA có 5 nguyên tử C Từ đó cứ mỗi chu kỳ lại nối thêm 1 phân

tử Acetyl-CoA làm cho phân tử acid béo dài thêm 2 nguyên tử cacbon để cuối cùngtạo nên phân tử acid béo có số nguyên tử cacbon lẻ

Các acid béo không no được tạo ra từ các acid béo no tương ứng bằng cách bịoxy hóa bới FAD

Glycerin được tổng hợp bằng nhiều con đường Con đường phổ biến là từ cácsản phẩm trung gian của quá trình trao đổi glucose là AlPG và PDA biến đổi thành.

3.2.1.5 Tổng hợp sterid

Sterid được tạo nên bởi sterol và acid béo Nguyên liệu để tổng hợp sterol làacetyl-CoA Quá trình sinh tổng hợp sterol có thể chia làm 3 giai đoạn với nhiều phảnứng rất phức tạp

- Giai đoạn chuyển acetyl-CoA thành mevalonic acid

- Giai đoạn tổng hợp squalen

- Giai đoạn chuyển squalen thành cholesterol

3.2.2 Phân giải lipit

3.2.2.1 Phân giải glixerid

Glixerid từ nguồn thức ăn của người và động vật được biến đổi thành dạng vinhũ nhờ axit mật sau đó được đưa vào ruột non Ở ruột non có enzym lipaza biến đổiglyxerid thành glyxerin và axit béo

Glixerid ở hạt ,củ của cây có dầu vào giai đoạn nảy mầm, với sự tham gia của hệenzym phospholipaza chúng sẽ bị thuỷ phân thành glycerin và a xit béo theo phươngtrình phản ứng :

glixerid +H2O +phospholipaza → glyxerin +axit béo

3.2.2.2 Phân giải glyxerin

Sau khi giải phóng khỏi lipid đơn giản, glycerin tiếp tục được biến đổi bằng nhiều cách để tạo nên các sản phẩm khác nhau

Từ ALPG biến đổi thành pyruvic acid như trong quá trình đường phân , sau đó pyruvic acid bị phân giải tiếp thông qua chu trình Krebs để tạo CO2 và H2O