CHƯƠNG I PROTEIN

I. VAI TRÒ VÀ GIÁ TRỊ CỦA PROTEIN TRONG DINH DƯỠNG VÀ TRONG

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

1. Vai trò sinh học của protein

Protein là thành phần không thể thiếu được của tất cả các cơ thể sống. Protein là nền

tảng về cấu trúc và chức năng của cơ thể sinh vật. Dưới đây là một số chức năng quan

trọng của protein.

1.1 Xúc tác

Các protein có chức năng xúc tác các phản ứng gọi là enzyme. Hầu hết các phản ứng

của cơ thể sống từ những phản ứng đơn giản như phản ứng hydrat hóa, phản ứng khử

nhóm carboxyl  đến những phản  ứng phức tạp như sao chép mã di truyền  đều do

enzyme xúc tác.

1.2 Vận tải

Một số protein có vai trò như những xe tải vận chuyển các chất trong cơ thể.

Ví dụ: hemoglobin, myoglobin (ở động vật có xương sống), hemoxiamin (ở động vật

không xương sống) kết hợp với oxy rồi tải oxy đến khắp mô và cơ quan trong cơ thể.

Nhờ các chất tải này, mặc dù oxy có độ hòa tan trong nước thấp vẫn đảm bảo thỏa

mãn được nhu cầu oxy của cơ thể.

1.3 Chuyển động

Nhiều protein trực tiếp tham gia vào quas trình chuyển động như: co cơ, chuyển vị trí

của nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào.

Ở động vật có xương sống có sự co cơ vẫn được thực hiện nhờ chuyển động trượt lên

nhau của hai loại sợi protein: sợi to chứa protein myosin và sợi mảnh chứa các protein

actin, troponiosin và troponin.

1.4 Bảo vệ

Các kháng thể trong động vật có xương sống là những protein đặc biệt có khả năng

nhận biết và “bắt” những chất lạ xâm nhập vào cơ thể như protein lạ, virus, vi khuẩn

hoặc tế bào lạ. Như vậy ở đây ta thấy protein như những “lính gác” nhận biết được

những vật lạ để loại trừ chúng ra khỏi cơ thể.

Các interferon là những protein do tế bào động vật có xương sống tổng hợp và tiết ra

để chống lại sự nhiễm virus, Tác dụng của các interferon rất mạnh chỉ cần ở nồng độ  10-11M đã có hiệu quả kháng virus rõ rệt. Interferon kết hợp vào màng nguyên sinh chất của các tế bào khác trong cơ thể và cảm ứng trạng thái kháng virus của chúng. 

Các protein tham gia trong quá trình đông máu có vai trò bảo vệ cho cơ thể sống khỏi bị mất máu.

Ở một số thực vật có chứa các protein có tác dụng độc đối với động vật, ngay cả liều lượng rất thấp chúng cũng có tác dụng bảo vệ thực vật khỏi sự phá hại của động vật.

1.5 Truyền xung thần kinh

Một số protein có vai trò trung gian cho phản ứng trả lời của tế bào thần kinh đối với

các kích thích đặc biệt. Ví dụ: vai trò của chất màu thị giác rodopsin ở màng lưới mắt.

1.6 Điều hòa

Một số protein có chức năng điều hòa quá trình truyền thông tin di truyền, điều hòa

quá trình trao đổi chất.

2. Giá trị dinh dưỡng của protein

- Protein là hợp phần chủ yếu, quyết định toàn bộ các đặc trưng của khẩu phần thức

ăn. Chỉ trên nền tảng protein cao thì tính chất sinh học của các cấu tử khác mới thể

hiện đầy đủ.

- Khi thiếu protein trong chế độ ăn hàng ngày sẽ dẫn đến nhiều biểu hiện xấu cho sức

khỏe như suy dinh dưỡng, sút cân mau, chậm lớn (đối với trẻ em), giảm khả năng

miễn dịch, khả năng chống đỡ của cơ thể đối với một số bệnh.

- Thiếu protein sẽ gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động bình thường của nhiều cơ quan

chức năng như gan, tuyến nội tiết và hệ thần kinh.

- Thiếu protein cũng sẽ làm thay  đổi thành phần hóa học và cấu trúc hình thái của

xương (lượng canxi giảm, lượng magie tăng cao). Do vậy mức protein cao chất lượng

tốt (protein chứa đầy đủ các acid amin không thay thế) là cần thiết trong thức ăn cho

mọi lứa tuổi.

3. Vai trò của protein trong công nghệ thực phẩm

Ngoài giá trị sinh học và dinh dưỡng trong công nghệ sản xuất thực phẩm, protein

cũng có vai trò rất quan trọng:

- Protein là chất có khả năng tạo cấu trúc, tạo hình khối, tạo trạng thái cho các sản

phẩm thực phẩm. Nhờ khả năng này mới có quy trình công nghệ sản xuất ra các sản

phẩm tương ứng từ các nguyên liệu giàu protein.

Ví dụ: nhờ có protein của tơ cơ ở thịt, cá mới tạo ra được cấu trúc gel cho các sản

phẩm như chả giò,…. Công nghệ sản xuất bánh mì là dựa trên cơ sở tính chất tạo hình,

tính chất cố kết và tính chất giữ khí của hai protein đặc hữu trong bột mì là gliadin và

glutenin. 

Nhờ có các protein hòa tan của malt mà bọt CO2 (một thành tố quan trọng của chất

lượng bia) trong bia mới giữ được bền. Nhờ tính chất đặc thù casein trong sữa mới chế

tạo ra được 2000 loại phomat hiện nay trên thế giới.

Gelatin của da có khả năng tạo ra gel và giữ gel bền bằng liên kết hydro nên mới có

công nghệ tạo ra màng để bọc kẹo và bao các viên thuốc (mà khi cho vào miệng thì

với nhiệt độ cơ thể đủ để phá vỡ liên kết hydro và gel tan chảy.

- Protein còn gián tiếp tạo ra chất lượng cho các thực phẩm  

Các acid amin (từ protein phân giải) có khả năng tương tác với đường khi gia nhiệt để

tạo ra được màu vàng nâu cũng như hương thơm đặc trưng của bánh mì gồm 70 cấu tử

thơm.

Các protein còn có khả năng cố đinh mùi tức là khả năng giữ hương được lâu bền cho

các thực phẩm.

II. ACID AMIN

1. Công thức chung

Định nghĩa: Acid amin là những hợp chất hữu cơ mạch thẳng hoặc mạch vòng mà

trong phân tử có chứa ít nhất một nhóm amin (-NH2) và một nhóm carboxyl          (-

COOH).

2. Phân loại acid amin

Có nhiều cách phân loại các acid amin. Tuy nhiên do mạch R là yếu tố quyết định các

tương tác nội phân tử và tương tác giữa các phân tử nên người ta thường dựa vào tính

chất của gốc R để phân loại các acid amin thành: 

-       Những acid amin có gốc R không phân cực và không tích điện: isoleucine, leucine,

methionine, phenyl-alanine, proline, valine, tryptophan, glycine, alanine trong đó ba

acid amin cuối mang tính trung gian giữa không phân cực và phân cực trung tính, có

đọ hoà tan kém hơn các acid amin phân cực. Hoạt tính kỵ nước tăng khi chiều dàu của

gốc R tăng.

-       Các acid amin có gốc R phân cực nhưng không tích điện, có các nhóm chức trung tính

và phân cực, có khả năng tạo các lien kết hydro với một số phân tử như nước. Sự phân

cực của serine, threonine, tyrosine là do nhóm –OH, của asparagines, glutamine là do

nhóm amide (CO-NH2), của cystein là do nhóm –SH.

Các acid amin có gốc R tích điện dương ở pH ≈ 7 như histidine, lysine (do nhóm ε-

NH2) và arginine (do nhóm guanidin).

Các acid amin có gốc R tích điện âm ở pH ≈ 7 do các nhóm carboxyl –COOH như

acid aspartic và acid glutamic.

Dựa trên giá trị dinh dưỡng và vai trò sinh lý, người ta chia các acid amin thành nhóm

không thay thế: valine, leucine, isoleucine, phenyl-alanine, tryptophan, methionine,

threonine, histidine; bán thay thế: lysine, arginine và acid amin thay thế: glycine,

alanine, proline, serine, cystein. Tyrosine, asparagines, glutamine, acid aspartic và

acid glutamic.

3. Tính chất của acid amin

3.1 Tính chất vật lý

- Sự phân ly của acid amin

Acid amin có nhóm carboxyl (-COOH) thể hiện tính acid (cho proton), đồng thời có

nhóm amin (-NH2) thể hiện tính bazơ (nhận proton)

Mọi acid amin trong dung dịch nước, pH trung tính sẽ tồn tại ở dạng:

Ctct

Tuỳ thuộc vào điều kiện pH, trong dung dịch nước acid amin có thể ở dạng cation,

anion hoặc trung tính. Quá trình này đặc trưng bởi hằng số phân ly pK, điểm đẳng

điện pI. Như vậy, acid amin là các phân tử mang tính lưỡng tính. Ở điểm đẳng điện pI,

tổng điện tích của các acid amin trong dung dịch bằng 0.

- Cấu trúc và hoạt tính quang học

Tất cả các acid amin trong protein đều các cấu hình không gian dạng L. Acid amin

dạng D ít phổ biến tuy cũng xuất hiện trong tự nhiên ở một số peptide của vi sinh vật.

Acid amin dạng D không được tiêu hoá trong cơ thể người. Hiện tượng quay quang

học và góc quay của acid amin trong dung dịch phụ thuộc vào pH và nhiệt độ. Acid 

amin dạng D có thể được tạo ra trong quá trình tổng hợp hoá học hoặc trong các quá

trình chế biến thực phẩm. Để loại acid amin dạng D, người ta thường kết tinh chọn lọc

các L acid amin bằng phương pháp enzyme hoặc phương pháp sắc ký.

- Độ hoà tan

Độ hoà tan trong nước của các acid amin rất khác nhau. Proline, hydroxyl-proline,

glycine, alanine tan tốt trong dung dich, cystein và tyrosine hầu như không tan còn các

acid amin khác có độ hoà tan thấp. Thêm acid hoặc bazơ có thể làm tăng độ hoà tan

của acid amin, acid amin trong hợp phần với các acid amin khác tan tốt hơn khi chỉ có

riêng một mình. Độ hoà tan của acid amin trong dung môi hữu cơ thấp do chúng có

tính phân cực. Tất cả các acid amin  đều không tan trong eter, một số ít tan trong

ethanol.

3.2 Tính chất hoá học

Phản ứng của nhóm carboxyl α-COOH

Phản ứng ester hoá

Đây là phản ứng được sử dụng để bảo vệ các nhóm –COOH trong quá trình tổng hợp

peptide. Các ester tự do của acid amin có xu hướng tạo vòng di-peptide hoặc

polypeptide mạch hở.

R-COOH + R’-OH

Phản ứng khử

Được sử dụng để nhận dạng acid amin ở đầu mạch protein.

Pt

Phản ứng khử carboxyl (phản ứng decarboxyl hoá)

Phản ứng này có thể xảy ra dưới tác dụng của enzyme, nhiệt, acid hoặc kiềm 

Pt

Phản ứng tạo amide

Acid amin phản  ứng với NH3  để tạo thành các amide. Asparagine và glutamine là

những amide của acid aspartic và glutamic có mặt trong thành phần của protein.

Pt

Phản ứng tạo peptide

Pt

Phản ứng của nhóm amine α-NH2 

Một trong những phản ứng đặc trưng nhất của nhóm amin là sự tác dụng tương hỗ với

ninhydrin. Đây là phản ứng có thể sử dụng để định lượng acid amin có trong dung

dịch ở nồng độ không lớn lắm. Khi pH của phản ứng cao hơn 5 thì quá trình xảy ra hai

giai đoạn:

Giai đoạn một: ninhydrin khử được tạo thành do sự desamin hóa oxy hóa acid amin,

đồng thời xảy ra sự khử CO2 của nó:

Ptpu

Giai đoạn hai: NH3 được tạo thành ở giai đoạn trên phản ứng với lượng tương đương

mol của ninhydrin oxy hóa và ninhydrin khử, tạo nên sản phẩm màu tím xanh, có

bước sóng hấp thu cực đại là 580nm. Cường độ màu tỷ lệ thuận với lượng acid amin

có trong dung dịch.

Proline và oxyproline có các nhóm α-amin thay thế, chúng tạo với ninhydrin những

dẫn xuất nhuộm màu vàng (bước sóng hấp thu cực đại ở 440nm) và không tạo NH3.

Người ta ứng dụng phản ứng với ninhydrin trong sắc ký để phát hiện các acid  amin,

để định lượng acid amin bằng cách đo độ màu của nó qua máy phân tích tự động.

Phản ứng với fomaldehyde

Khi thêm một lượng dư formaldehyde trung tính vào dung dịch acid amin thì

formaldehyde sẽ tác dụng với nhóm –NH2 của acid amin. Nhờ phản ứng này, nhóm α-

NH2 bị kìm hãm do  đó mà ta có thể  định lượng acid amin bằng chuẩn  độ nhóm –

COOH bằng NaOH chuẩn.

ptpu

III. PEPTIDE

Peptide là những protein gồm từ hai đến vài chục acid amin nối với nhau bằng liên kết

petide và có trọng lượng phân tử nhỏ hơn 6000 D.

Trong tự nhiên dưới dạng tự do với hoạt tính sinh học nhất định hoặc chúng là sản

phẩm thủy phân dở dang của protein. 

Peptide đơn giản thường có 2,3,4 gốc acid amin (số acid amin nhỏ hơn 10).

Theo quy ước một mạch peptide có hai đầu tận cùng: Đầu N tận cùng bên trái và đầu

C tận cùng bên phải.

Peptide được tạo thành từ các acid amin qua liên kết –NH-CO- (liên kết peptide). Khi

thủy phân peptide thu được các acid amin.

CTCT 

Liên kết peptide được tạo nên từ nhóm –COOH của acid amin đầu kết hợp với nhóm –

NH2 của acid amin sau và tách ra một phân tử nước.

Đặc điểm cấu tạo của liên kết peptide:

Các nguyên tử tham gia cấu tạo liên kết peptide không phân bố theo đường thẳng mà

tạo góc.

Tất cả 4 nguyên tử của liên kết peptide (C, H, O, N) và 2 nguyên tử carbon α nằm trên

một mặt phẳng.

Oxy của nhóm carboxyl và hydro của NH2 của liên kết peptide thường xuyên ở dạng

trans và dạng trans bền hơn dạng cis 2 Kcal/mol.

Cấu tạo

Các acid amin trong phân tử peptide nối với nhau bằng liên kết peptide. Đây là liên

kết cơ bản  nhất trong phân tử peptide và protein.

Bản chất của nó là liên kết amid (liên kết đồng hóa trị) tức là liên kết được tạo do sự

kết hợp giữa nhóm α – COOH của acid amin này với nhóm α – NH2 của acid amin kia

loại đi một phân tử nước.

Cách gọi tên

Gọi tên theo acid amin

- Dipeptide (2 acid amin)

- Tripeptide (3 acid amin)

- Polypeptide chỉ các peptide có 10 acid amin trở lên nhưng cách gọi tên peptide theo

các gốc acid amin. 

Bắt đầu từ acid amin N tận, lần lượt tới acid amin C tận. Theo nguyên tắc giữ nguyên

C tận, thay đuôi tận các acid amin khác bằng đuôi –yl.

Ví dụ:

Chuỗi peptide gồm các acid amin sau:

Alanine – Serine – Methionine – Valine – Glycine

Để biểu thị thành phần và thứ tự các acid amin trong phân tử peptide: Trước hết dùng

ký hiệu 3 chữ (hoặc 1 chữ nếu chuỗi polypeptide dài) của acid amin viết liền nhau

theo thứ tự đã được xác định từ acid amin N tận đến acid amin C tận.

Ví dụ: Seryl – Glycyl – Tyrosyl – Alanine

Ser – Gly – Tyr – Ala 

Tính chất của peptide 

Tính chất vật lý

Trong dung dịch nước, tùy thuộc vào pH, các peptide có thể phân ly ở dạng cation,

anion hoặc trung tính với hằng số phân ly đặc trưng pK và điểm đẳng điện pI.

Có thể dùng phương pháp điện di để xác định thành phần các acid amin trong chuỗi

peptide.

Tính chất cảm quan

Ngoại trừ dipeptide của acid amin aspartic có vị ngọt, các peptide còn lại có vị đắng

hoặc không vị. Vị của peptide không phụ thuộc vào cấu hình D hoặc L.

Cường độ vị cũng phụ thuộc vào tính kỵ của các đoạn mạch R và không phụ thuộc

vào trình tự của acid amin.

Vị đắng của peptide có thể xuất hiện khi thủy phân một phần protein (phomat khi chín

chưa hoàn hảo có thể bị đắng). Cần chú ý khi sử dụng protein trong biến tính protein.

Hóa tính

Peptide cho phản ứng màu Biure, có thể định lượng phức màu Biure bằng quang phổ

kế. Các nhóm α – NH2, α – COOH của peptide có tính chất giống như acid amin tự do

trong mạch R, tính chất acid, bazơ của peptide thấp hơn so với acid amin tự do.

VI. PROTEIN

Định nghĩa

Protein được tạo thành từ hàng trăm đến hàng ngàn các acid amin nối với nhau bằng

liên kết peptide, có trọng lượng phân tử lớn hơn 6000. Liên kết peptide là liên kết chủ

yếu của protein, ngoài ra trong phân tử protein còn có các liên kết khác như liên kết

cầu disulfite S-S, liên kết hydro…

Hình dạng

Có 2 loại: protein hình sợi và protein hình cầu

Protein hình sợi: thường gặp ở keratin của bông, fibroin của tơ, myosin của cơ. Những

protein hình sợi chúng có chiều dài gấp hàng trăm hàng ngàn chiều rộng. Đa số các

protein này không tan trong nước và dung dịch muối loãng. Các chuỗi polypeptide của

protein hình sợi nằm dọc theo một trục thành những sợi dài.

Protein hình cầu có tỷ lệ trục lớn trên trục nhỏ b/a khoảng 4.3 đến 20.1. Protein hình

cầu thường gặp trong albumin của trứng, globin của sữa, hemoglobin của huyết thanh.

Các protein này thường tan trong nước hoặc dung dịch muối loãng.

Trong một  điều kiện nhất  định protein hình cầu chuyển thành protein hình sợi và

ngược lại. 

Cấu trúc phân tử protein

Cấu trúc của protein được xác định dựa trên hai đặc tính chủ yếu: bản chất, vị trí của

các acid amin trong mạch polypeptide (gốc R của acid amin); các tính chất hóa học và

hình học của liên kết peptide.

Sáu nguyên tử gồm hai Cα gần nhau, nhóm C=O và –NH liên kết với nhau và cùng

nằm trong một mặt phẳng với cấu hình kiểu trans. Sự chuyển vận liên hợp điện tử đưa

đến sự phân cực điện và xuất hiện điện tích (+) ở H (nhóm NH) và điện tích   (-) ở O

(nhóm C=O). Các nguyên tử này có xu hướng tạo nên liên kết hydro (hydrogen bond)

với các phân tử của các liên kết khác.

Các liên kết hydro đóng vai trò quan trọng đối với cấu trúc bậc 2 của protein như xoắn

kép α, tấm xếp gấp β và cả đối với cấu trúc bậc 3. Trong dung dịch nước, các liên kết

hydro có thể tạo thành giữa phân tử protein với các phân tử nước và đóng vai trò nhất

định đối với tính hòa tan của một số protein.

Cấu trúc bậc 1

Cấu trúc bậc 1 được hiểu là số lượng và trình tự các acid amin trong mạch polypeptide

và vị trí của các liên kết disulfide. Liên kết cơ bản của cấu trúc bậc một trong protein

là liên kết peptide. Liên kết này khá nghiêm ngặt  nên tính linh động cấu hình bị hạn

chế. Liên kết peptide là liên kết bền vững nên khó bị bẻ gãy và phá vỡ so với các liên

kết khác trong chuỗi protein. Mạch peptide có nhóm amin tự do trên một đầu (đầu N)

còn đầu kia là nhóm carboxyl (đầu C).

Cấu trúc bậc 1 là cấu trúc thẳng là cấu trúc cơ sở của protein.

Tính chất đặc trưng của từng loại protein phụ thuộc vào cấu trúc bậc 1. Quan trọng là

trình tự sắp xếp giữa các acid amin. Trình tự này do AND quyết định. Nếu thay đổi

trình tự sắp xếp sẽ dẫn đến những rối loạn về sinh lý.

Giáo trình sinh hóa – Phạm Thu Cúc

Cấu trúc bậc 1  được hiểu là số lượng và trình tự các acid amin trong mạch

polypeptide. Một số protein đã biết rất ngắn (như glucagon, secretin) chỉ chứa 20 –

100 acid amin; đa phần các protein chứa từ 100 – 500 acid amin; chỉ có rất ít acid

amin chứa vài ngàn gốc acid amin.

Liên kết peptide rất bền (400J/mol), do đó để phân cắt liên kết này bằng thủy phân cần

nhiều năng lượng và xúc tác hoặc thời gian dài.

Xác định trình tự acid amin của protein

Trình tự acid amin được phân tích sau khi thủy phân bằng acid hoặc sau khi chuyển

thành các dạng dẫn xuất của acid amin và xác định các dẫn xuất đó. 

Trọng lượng phân tử (MW) của protein có thể được xác định bằng phương pháp sắc

ký, siêu lọc, hoặc SDS-Page (Sodium Dodecyl Sulphate Polyacryamide).

Protein có thể chứa một chuỗi polypeptide hoặc nhiều chuỗi liên kết với nhau qua các

cầu disulfide hoặc các liên kết không đồng hóa trị. Thông thường, chúng sẽ gây biến

tính bằng cách thay đổi pH, nhiệt độ, gây biến tính bằng các tác nhân hóa học như

SDS, guanidine hydrochloride.

Hóa học thực phẩm – Hoàng Kim Anh

Cấu trúc bậc 2

Cấu trúc bậc 2 là sự tương tác không gian giữa các acid amin gần nhau trên cùng một

mạch polypeptide hoặc trên hai chuỗi polypeptide khác ở kề nhau.

Do các nguyên tử carbon α có thể quay tự do xung quanh trục tạo thành bởi các liên

kết đồng hóa trị đơn làm cho chuỗi polypeptide có rất nhiều hình thể. Tuy nhiên trong

những điều kiện bình thường, đặc biệt là pH và nhiệt độ thì một chuỗi protein có một

hình thể đặc trưng gọi là hình thể tự nhiên. Về phương diện nhiệt động học, hình thể

tương  ứng với một hệ thống bền, có tổ chức và có năng lượng tự do là cực tiểu.

Đương nhiên, để có được một hình thế như thế là tùy thuộc vào độ có cực, độ kỵ nước

và độ cồng kềnh không gian của các mạch bên R.

Trong các protein, người ta đã phát hiện thấy các cấu trúc bậc 2 chủ yếu sau:

- Cấu trúc xoắn ốc: xoắn α, xoắn γ

- Cấu trúc gấp nếp β: cấu trúc tờ giấy xếp, cấu trúc mặt cong β.

Cấu trúc xoắn α

Cấu trúc xoắn α là cấu trúc có trật tự, rất bền vững, tương tự như lò xo. Mỗi vòng

xoắn ốc có 3,6 gốc acid amin (18 gốc thì tạo được 5 vòng). Các nguyên tử carbon α

nằm trên đường sinh của hình trụ. Các mạch bên R hướng ra phía ngoài.

Xoắn ốc α được giữ chặt bởi một số liên kết hydro tối đa. Các liên kết hydro gần như

song song với trục của xoắn ốc và nối nhóm –NH- của liên kết peptide này với nhóm

–CO- của liên kết peptide thứ ba kề đó. Cứ mỗi nhóm –CONH- tạo được 2 liên kết

hydro với hai nhóm –CONH- khác.

Xoắn  α rất phổ biến trong mọi protein. Có protein có tỷ lệ xoắn lên  đến 75% như

trong hemoglobin và myoglobin nhưng cũng có protein có tỷ lệ xoắn rất thấp.

Cấu trúc gấp nếp β

Cấu trúc gấp nếp β là một cấu trúc hình chữ chi. Xoắn α có thể chuyển thành cấu trúc

gấp nếp β khi không còn các liên kết hydro. 

Các mạch duỗi ra sẽ liên kết với nhau bằng liên kết giữa các phân tử để tạo ra cấu trúc

tờ giấy gấp xếp. Các mạch polypeptide có thể song song hoặc đối song song . Các gốc

bên R có thể ở trên hoặc ở dưới mặt phẳng của tờ giấy do đó độ tích điện hoặc độ

cồng kềnh không gian của chúng ít có ảnh hưởng đến sự tồn tại của cấu trúc này. 

Cấu trúc bậc 3

Cấu trúc bậc 3 tương ứng với sự sắp xếp không gian 3 chiều của mạch polypeptide có

cấu trúc bậc 2 ở các đoạn khác nhau.

Có 2 dạng cấu trúc bậc 3 chính: cấu trúc dạng sợi và cấu trúc hình cầu. keratin của len,

fibrion sợi… là những ví dụ điển hình của protein dạng sợi. Để tạo thành protein hình

cầu, mạch polypeptide sẽ cuộn lại ngẫu nhiên trong một cấu trúc hình cầu. Tỷ lệ cấu

trúc này trong casein là 20-30%, trong lysozyme là 45% và trong myoglobin là 75%.

Các liên kết trong cấu trúc bậc 3 của protein gồm cả liên kết tĩnh điện và disulfide,

nhưng chủ yếu là liên kết hydro và liên kết kỵ nước.

Cấu trúc bậc 4

Một phân tử protein có thể có một hoặc nhiều tiểu đơn vị và chúng có thể liên kết với

nhau tạo thành một khối nhờ các liên kết không đồng hóa trị. 

Các tiểu đơn vị có thể cùng loại hoặc khác loại và liên kết với nhau không bắt buộc

phải cân đối hình học. Các liên kết tạo thành cấu trúc bậc 4 cũng chính là các liên kết

đã tạo thành cấu trúc bậc 3 (ngoại trừ các cầu đồng hóa trị disulfide). 

Cấu trúc bậc 4 sẽ thể hiện hoạt tính sinh học của các protein chức năng.

Tính chất của protein

Tính chất vật lý

Phân tử lượng: protein có trọng lượng phân tử lớn hơn 6000. Kích thước lớn hơn

0.001µm, khuếch tán rất chậm trong dung dịch và không qua được màng thẩm tích.

Trạng thái keo: khi hòa tan protein tạo thành dung dịch keo ưa nước và nó có đầy đủ

tính chất của một hợp chất keo. Trạng thái keo của protein bền vững là nhờ vào các

yếu tố như: lớp vỏ thủy hóa, sự tích điện của phân tử protein và nhiệt độ.

Sự khuếch tán: protein khuếch tán chậm trong dung dịch và do kích thước lớn nên

không đi qua được màng bán thấm như cellophan, màng tế bào…

Nếu cho dung dịch protein vào một túi làm bằng màng bán thấm rồi nhúng vào một

cốc nước thì các phân tử nhỏ như NaCl có thể qua màng bán thấm ra ngoài nước, còn

phân tử protein không qua được.

Đó là sự thẩm tích, màng bán thấm khi đó được gọi là màng thẩm tích. Người ta dùng

phương pháp thẩm tích để loại muối ra khỏi dung dịch protein. 

Lớp vỏ thủy hóa: các phân tử nước bám vào các nhóm ưa nước: -NH2, -COOH, …

Sức căng tĩnh điện: do sự tích điện của protein, mỗi phân tử protein mang điện tích

tương ứng, nên trong dung dịch chúng sẽ đẩy nhau theo quy tắc cùng dấu trong lực

tĩnh điện. 

Tính lưỡng tính và điểm đẳng điện của protein

Giống như các acid amin, peptide, protein cũng là chất điện ly lưỡng tính. Tính chất

điện ly lưỡng tính của protein là do nhóm amin, carboxyl tự do thuộc mạch bên R của

mạch polypeptide quyết định, các protein chứa nhiều histidin arginine lysine thường

có tính kiềm còn các protein trong phân tử chứa nhiều acid aspactic glutamic thường

có tính acid.

Trong môi trường acid, đối với điểm đẳng điện, sự phân ly của các nhóm acid tự do bị

kiềm hãm, protein tác dụng như một bazơ, chúng tích điện dương trong điện trường

chúng chuyển về cực âm. Trong môi trường kiềm so với điểm đẳng điện sự phân ly

của các nhóm bazơ  bị kiềm hãm, protein tác dụng như một acid, chúng tích điện âm

và chuyển dịch về cực dương trong điện trường. Ở một trị số pH nào đó mà điện tích

âm và điện tích dương của phân tử protein bằng không (trung hòa điện), protein không

di chuyển trong điện trường thì gọi là điểm đẳng điện của protein. Và kí hiệu là pI.

Điểm đẳng điện của protein thường ở ngoài điểm trung hòa điện vì:

+ Khả năng phân ly của các nhóm acid và bazơ không bằng nhau, nhóm carboxyl có

khả năng phân ly mạnh hơn nhóm amin.

+ Số lượng nhóm amin và nhóm carboxyl trong phân tử protein không như nhau. Ở

điểm đẳng điện, tổng điện tích âm và dương của phân tử protein bằng không, khi đó

dung dịch kém bền vững và protein kết tủa nhất.

Nếu dung dịch protein có pH = pI mà được acid hóa mạnh (HCl) thì sự phân ly của

nhóm carboxyl sẽ bị kiềm hãm và khả năng tích điện âm của phân tử protein bị giảm

và acid (HCl) tác dụng với nhóm –NH2 tạo thành muối clorua protein. Muối clorua

protein là muối của acid mạnh và bazơ yếu nên nó phân ly đến cùng . Vì vậy trong

môi trường acid đối với điểm đẳng điện muối của protein tích điện dương (+).

Nếu kiềm hóa dung dịch protein bằng một bazơ mạnh NaOH, NaOH sẽ kìm hãm sự

phân ly của nhóm –NH2, protein bị giảm khả năng tích điện dương mặt khác NaOH

tác dụng với nhóm –COOH tạo thành muối natri.

Muối natri protein là muối của bazơ mạnh với acid yếu, nên phân ly đến cùng. Vì vậy

trong môi trường kiềm đối với điểm đẳng điện muối của protein tích điện âm.

Sự có mặt của điện tích cùng dấu là yếu tố làm cho dung dịch protein bền vững, hạn

chế sự va chạm và kết tụ của các phân tử protein. Vì vậy dung dịch protein đã được 

acid hóa hay kiềm hóa sẽ không bị kết tủa khi đun nóng. Để kết tủa protein cần phá vỡ

hai yếu tố làm dung dịch bền vững là lớp vỏ áo nước hydrat hóa và vỏ điện tích. Để

đạt được mục đích đó có thể đun nóng dung dịch protein ở điểm đẳng điện.

Tính chất quang học của protein

Bước sóng từ 180-220nm

Là vùng hấp thụ của liên kết peptide trong phân tử protein và hấp thụ cực đại ở bước

sóng 190nm. Do liên kết peptide có nhiều trong phân tử protein nên độ hấp thụ khá

cao, cho phép định lượng tất cả các loại protein với nồng độ thấp. Tuy nhiên vùng hấp

thụ của các liên kết peptide trong protein có thể dịch chuyển về phía có bước sóng dài

hơn khi có một số tạp chất khác lẫn trong dung dịch protein. Mặt khác chính các tạp

chất này cũng hấp thụ ánh sáng tử ngoại ở cùng bước sóng.

Bước sóng từ 250-300nm

Là vùng hấp thụ của các acid amin thơm như phenyl, tyrosine, tryptophan… có trong

phân tử protein, cực đại hấp thụ ở bước sóng 280nm.  Có thể sử dụng phương pháp đo

độ hấp thụ của protein ở bước sóng 280nm để định tính và định lượng protein có chứa

acid amin vòng thơm.

Tóm lại các phương pháp đo độ hấp thụ ở vùng tử ngoại thường được dùng để định

lượng protein đã tinh sạch hoặc để xác định protein trong các phân đoạn nhận được

khi sắc ký tách các protein qua cột.

Sự hòa tan và kết tủa (Tính tan của protein)

Đa số protein có bản chất ưa nước, chúng tan tốt trong dung dịch nước. Tính tan của

chúng, như những chất cao phân tử khác, tính tan của nó được xác định bằng bản chất

của các nhóm, mà các nhóm này có sẵn trên bề mặt của phân tử, có sẵn trong sự sắp

xếp không gian của nó, trong cấu hình nguyên thể. Phần lớn bề mặt của phân tử

protein tạo nên các nhóm có khả năng hydrat hóa.

Tính tan của protein phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau:

Phụ thuộc vào thành phần và trật tự phân bố của các acid amin trong phân tử protein.

Trong phân tử protein đồng thời có nhóm kỵ nước (gốc alkyl ……………….) làm cho

phân tử protein không tan, và các nhóm ưa nước (………….) làm cho phân tử protein

có khả năng tan trong nước.

Khả năng kết hợp nước không đồng nhất như nhóm –OH kết hợp được 3 phân tử nước

còn –COOH kết hợp được 4 phân tử nước.

Tính tan của protein còn phụ thuộc vào bản chất của dung môi: khi thêm những chất

làm tăng hằng số điện môi của nước như glycin dẫn đến làm tăng khả năng ion hóa 

protein. Nếu thêm những chất làm giảm hằng số điện môi của nước như alcol, aceton

thì làm giảm khả năng tan của protein trong nước.

Tính tan của protein còn phụ thuộc vào nồng độ muối trung tính, pH, nhiệt độ của

dung dịch. Muối trung tính có ảnh hưởng hai mặt lên tính tan của protein, khi thêm

một lượng nhỏ muối, có tác dụng làm tan đáng kể protein, kể cả những protein khó tan

hoặc hoàn toàn không tan trong nước nguyên chất. Khi nồng độ muối thấp các ion

muối kết hợp với các nhóm ion của protein, có tác dụng làm tăng tính có cực do đó

tăng tính tan của protein. Khi nồng độ muối cao đa số protein kết tủa. Khi nồng độ

muối cao, xảy ra sự cạnh tranh dung môi giữa phân tử protein và các phân tử muối,

kết quả protein bị mất lớp vỏ áo nước và kết dính lại với nhau và tủa xuống.

Tính tan của protein phụ thuộc vào khả năng tích điện của các nhóm do đó khi thay

đổi pH của môi trường thì khả năng hòa tan của protein cũng thay đổi. Ở điểm đẳng

điện thì khả năng hòa tan của protein kém nhất. Đối với nhiệt độ, trong giới hạn chưa

gây biến tính protein thì khả năng hòa tan của đa số protein tăng khi nhiệt độ tăng, khi

protein bị biến tính do nhiệt độ gây ra thì protein không tan trong nước.

Sự  biến tính của protein

Sự biến tính của protein người ta hiểu rằng đây là sự phân hủy cấu trúc không gian

nguyên thể của phân tử protein, dẫn đến sự giảm một phần hay mất toàn bộ tính tan

của protein, nó dẫn đến sự thay đổi tính chất lý học và hóa học của protein, làm mất

hoạt tính sinh học đặc hiệu của protein (như enzyme mất hoạt tính xúc tác, hormon

mất khả năng điều chỉnh, hemoglobin mất khả năng liên kết với oxy. Sự biến tính kèm

theo sự đứt liên kết cộng hóa trị trong bộ sườn mạch polypeptide (liên kết peptide).

Xảy ra sự phân hủy cầu disulfit, liên kết kỵ nước, liên kết ion, liên kết hydro. Kết quả

là cấu trúc bậc ba nguyên thủy và phần lớn cấu trúc bậc hai bị phá hủy.

Protein bị biến tính kèm theo các hiện tượng sau:

Biến đổi hoạt tính quang học và hình dạng kích thước của phân tử protein (hình cầu

sang hình sợi)

Những protein bị biến tính thì mất khả năng hòa tan trong nước và nó mất khả năng

kết tinh cũng như mất một số tính chất lý học hóa học khác: làm tăng các nhóm chức

hóa học mà khi chưa bị biến tính không có hoặc làm tăng them các nhóm chức tiol,

amin, carboxyl…. Độ nhớt và sức căng bể mặt cũng tăng. Hay xuất hiện các yếu tố

kháng nguyên mới và trở nên dễ bị phân giải hơn bởi các enzyme tiêu hóa.

Các tác nhân lý học (tia tử ngoại, sóng siêu âm, tác nhân cơ  học…) và các tác nhân

hóa học (acid, bazơ mạnh, muối kim loại mạnh, tanin…) chúng kích thích sự biến tính

phân tử protein. Cơ chế sự tác dụng biến tính của các tác nhân hóa học được xác định

bằng cấu tạo của chúng . Ví dụ: ure, guanidinclorit, formamid nhờ sự hiện diện của 

nhóm amid chúng cạnh tranh với nhóm peptide của protein vì các liên kết hydro,

chuyển chúng sang cho bản thân. Những tác nhân này chúng phân hủy những tương

tác kỵ nước. Sự ảnh hưởng biến tính tối đa của ure và nhiều amid khác biểu hiện trong

nồng đôn lớn (6-10µ).

Sự đun nóng là những yếu tố vật lý tác dụng biến tính chung nhất. Sự tăng chuyển

động nhiệt của mạch polypeptide dẫn đến sự làm đứt các liên kết hydro và phá hủy

các tương tác kỵ nước. Tốc độ biến tính bởi nhiệt chủ yếu phụ thuộc vào phản ứng

hoạt hóa của môi trường, sự có mặt của muối và nồng độ của chúng. Sự biến tính bởi

nhiệt kèm theo sự sa xuống của chúng trong dạng cặn (tủa)

Sự biến tính có thể là một quá trình thuận nghịch. Để protein bị biến tính ở điều kiện

tự nhiên tương ứng thì cấu trúc tự nhiên của nó có thể khôi phục trở lại như ban đầu

gọi là biến tính thuận nghịch (sự phục hồi). Sự biến tính càng nhẹ bao nhiêu nghĩa là

sự bẽ gãy các liên kết thứ cấp quy định cấu trúc bậc 2, bậc 3 và bậc 4 càng ít bao

nhiêu thì sự phục hồi càng dễ dàng bấy nhiêu.

Trong quá trình tách và làm sạch protein, để tránh hiện tượng biến tính cần tiến hành ở

điều kiện nhiệt độ thấp, chiết bằng dung dịch đệm có nồng độ và pH thích hợp có thể

thêm đường đơn giản, rượu đa chức. Sản phẩm thu được thường đem sấy thăng hoa,

cất giữ ở trạng thái khô ở nhiệt độ thấp.

Tính chất chức năng của protein

Protein có thể có mặt trong thực phẩm ở trạng thái rắn hoặc lỏng, dạng thuần nhất

hoặc hỗn hợp. Nó là hợp phần có sẵn hoặc đưa vào để tạo giá trị dinh dưỡng, tạo hình

và tạo kết cấu đặc trưng cho thực phẩm. Trong các điều kiện công nghệ nhất định,

protein có thể tương tác với nhau, với nước, glucid, lipid để tạo ra độ dẻo, độ trong,

tạo bọt, tạo độ xốp cho sản phẩm.

Các tính chất chức năng – áp dụng cho một thành phần thực phẩm – là các tính chất

không phải dinh dưỡng, ảnh hưởng đến tính khả dụng của thành phần đó trong một

thực phẩm: tạo tính cảm quan (trước hết là cấu trúc), trạng thái vật lý của thực phẩm

trong chuyển hóa, chế biến, bảo quản. Các tính chất chức năng của protein chính là

các tính chất hóa lý tạo nên các đặc tính mong muốn của thực phẩm chứa protein.

Các tính chất chức năng của protein được chia thành 3 nhóm:

- Hydrat hóa (phụ thuộc vào liên kết protein – nước) như khả năng hút ẩm, giữ nước,

trương nở, dẻo dính, phân tán, hòa tan và tạo độ nhớt…

- Các tính chất do liên kết giữa protein – protein như khả năng đông tụ, kết tủa, tạo gel

và tạo các cấu trúc khác (như tạo sợi, tạo màng, tạo bột nhão…) 

- Các tính chất bề mặt liên quan đến sức căng bề mặt như khả năng tạo nhũ tương, tạo

bọt…

Tuy nhiên các nhóm tính chất này cũng không có ranh giới phân chia rõ ràng, như khả

năng tạo gel liên quan đến phản ứng protein – protein và cả protein – nước.

Bảng: Những tính chất chức năng của protein và ứng dụng của chúng trong thực phẩm

Tính chất  Ứng dụng

Hòa tan  Đồ uống, canh súp

Hydrat hóa Bột nhào (bánh), thịt bằm

Độ nhớt Các dạng đồ uống, bột nhào

Tạo gel Giò chả, đậu hũ, bột nhào, phomai, đồ ăn nhẹ dạng gel

Nhũ hóa Sữa đồng hóa, bơ, kem, mayonaise, cà phê sữa, trộn salad,

xúc xích..

Tạo bọt Bọt bia, bánh xốp…

Tạo kết cấu Các sản phẩm thịt giả từ protein thực vật

Một số tính chất chức năng thông dụng của protein

Khả năng tạo gel

Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại để tạo thành một mạng lưới không

gian có trật tự được gọi là sự tạo gel. Các protein là những dung dịch keo ưa nước,

trong phân tử của chúng ngoài các lieenkeets CO-NH, còn chứa các nhóm bên khác

nhau (các gốc carbuahydro, các vòng benzen, imidazol….)

Khả năng tạo gel là một tính chất chức năng quan trọng của nhiều protein. Nó đóng

vai trò chủ yếu trong chế biến nhiều loại thực phẩm. Một số sản phẩm sữa như

phomai, gel lòng trắng trứng, sản phẩm thịt cá dạng nghiền (giò, chả), gel keratin, gel

protein đậu nành, bột nhào làm bánh mì, protein thực vật được tạo cấu trúc bằng đùn

nhiệt dẻo hay kéo sợi (các thịt giả) là những sản phẩm có cấu trúc gel. Tạo gel protein

được sử dụng không chỉ để tạo thành các gel cứng, dẻo nhớt mà còn đồng thời cải

thiện được tính chất hấp thụ nước, tính chất đặc chắc (tạo độ dày), cải thiện lực liên

kết của các tiểu phần (tính bám dính) và để làm bền các hệ nhũ tương, hệ bọt thực

phẩm. Gel protein điển hình làm miếng đậu hũ được sản xuất từ protein đậu nành. 

Điều kiện tạo gel

Trong phần lớn các trường hợp gia công nhiệt là cần thiết cho việc tạo gel. Làm lạnh

bên trong có thể cần thiết và acid hóa nhẹ đôi khi có lợi. Đôi khi cho thêm muối đặc

biệt là ion Ca2+ có thể cần thiết để làm tăng tốc độ tạo gel, hoặc tăng độ cứng của gel

(đối với trường hợp của protein đậu nành, lactoserum, serum albumin).

Tuy nhiên, nhiều protein có thể tạo gel mà không cần đun nóng, chỉ nhờ thủy phân

nhẹ bằng enzyme (mixen casein, lòng trắng trứng, fibrin);  đơn giản cho thêm Ca2+

 (mixen casein) hay từ môi trường kiềm đưa về pH trung tính hoặc pI đẳng điện (như

sản xuất đậu phụ).

Trong khi nhiều gel được hình thành từ protein trong dung dịch như lòng trắng trứng,

sữa  đậu nành, một số hệ phân tán trong nước hoặc trong dung dịch muối  ăn của

protein ít tan hoặc không tan trong nước cũng có thể tạo thành gel như collagen,

actomyosin). Vì vậy tính tan của protein không phải luôn cần thiết cho sự tạo gel.

Cơ chế tạo gel

Quá trình tạo gel được thực hiện qua 2 giai đoạn: Giai đoạn biến tính và giãn mạch;

giai đoạn tương tác có trật tự giữa các phân tử protein và tập hợp protein.

Khi protein bị biến tính, các cấu trúc bậc 2, bậc 3 bị phá vỡ, các mạch protein bị duỗi

hoàn toàn, tiếp xúc và liên kết với nhau qua các nhóm chức , mỗi vị trí tiếp xúc của

mạch là một nút, phần còn lại tạo thành mạng lưới không gian vô định hình, rắn trong

đó chứa đầy pha phân tán là nước.

Các liên kết tham gia cấu trúc tạo gel

+ Liên kết kỵ nước: tương tác này được tăng cường khi nhiệt độ tăng, nước bị đẩy ra.

Các mạch có xu hướng liên kết với nhau hơn làm khối gel cứng hơn.

+ Liên kết hydro

+ Liên kết tĩnh điện

Khả năng tạo bọt của protein

Định nghĩa: Bọt thực phẩm

Các hệ bọt thực phẩm gồm các bọt khí phân tán trong pha liên tục là lỏng hoặc bán rắn

có chất hoạt động bề mặt hòa tan.

Có rất nhiều loại thực phẩm có dạng bọt như bánh xốp, kem, bọt của bia… Trong

nhiều trường hợp, khí tạo bọt là không khí, một số khác là CO2 còn pha liên tục là một

dung dịch hoặc huyền phù nước có chứa protein. Một số hệ bọt thực phẩm là hệ keo

phức tạp.  

Ví dụ: Kem là một hệ nhũ tương (hoặc huyền phù) của các giọt chất béo (dạng rắn và

tập hợp thành các nhóm nhỏ), một huyền phù của các tinh thể đá phân tán, một gel

polysaccharide, một dung dịch đường nồng độ cao, dung dịch protein và các bọt khí.

Các bọt khí thường chứa khí có áp suất lớn hơn áp suất ngoài, ép vào nhau nên bóng

khí có hình đa diện. Trong các hệ bọt, pha liên tục gồm các lớp mỏng chất lỏng hay

các màng mỏng ngăn cách các bọt khí. Bề mặt phân chia khí/lỏng có thể  đạt  đến 1m2/ml chất lỏng. Tương tự như trường hợp tạo nhũ tương, cần cung cấp năng lượng

cơ học như khuấy, thổi khí…để tạo bề mặt phân chia này. Để duy trì bề mặt phân chia

chống hiện tượng hợp nhất các bọt khí, cần sử dụng các chất hoạt động bề mặt để làm

giảm sức căng bề mặt và tạo thành mạng lưới bảo vệ đàn hồi. Một số protein có khả

năng tạo thành màng bảo vệ bị hấp phụ ở bề mặt phân chia khí/ lỏng. Trong trường

hợp đó, một tấm mỏng ngăn cách hai bọt khí kề nhau sẽ gồm hai lớp màng protein

ngăn cách nhau bởi một màng mỏng chất lỏng.

Kích thước các bọt khí có thể biến thiên trong một khoảng rộng từ 1µm đến vài cm

tùy thuộc vào sức căng bề mặt, độ nhớt của chất lỏng, năng lượng cơ học cung cấp…

Các phương pháp tạo hệ bọt

- Cho khí đi qua một vật cản xốp (như thủy tinh xốp) vào dung dịch protein trong

nước với nồng độ thấp (0,01 - 2%).

- Khuấy mạnh dung dịch protein trong nước khi có mặt một khối lượng lớn khí.

Phương pháp này được áp dụng nhiều trong sản xuất thực phẩm. So với phương pháp

sục khí thì phương pháp này đòi hỏi lực cơ học cao hơn (lực khuấy cắt) và tạo được hệ

phân tán khí đồng nhất hơn. Nhu cầu protein cũng cao hơn (1 – 40%) do lực cơ học

cũng tăng sự hợp giọt và ngăn cản protein hấp phụ lên bề mặt liên pha. Trong quá

trình khuấy, dung tích khí phối trộn dần đạt đến giá trị cực đại (cân bằng động học) và

dung tích của hệ có thể tăng lên từ 300 – 2000%.

- Giảm đột ngột áp suất của một dung dịch đã được nén sơ bộ.

Sự khác biệt giữa hệ nhũ tương và hệ bọt thực phẩm là trong hệ bọt dung tích riêng

phần của pha phân tán (pha khí) thay đổi trong một khoảng rộng hơn rất nhiều so với

hệ nhũ tương. Các hệ bọt thường ít bền bởi vì chúng có tổng diện tích bề mặt phân

chia rất lớn.

Ba nhân tố quan trọng nhất có tác dụng làm tăng độ bền của hệ bọt bao gồm sức căng

bề mặt phân chia bé, pha lỏng có độ nhớt cao và các màng mỏng protein bị hấp phụ

bền, đàn hồi và không thấm khí.

Những yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo bọt 

Người ta thấy những protein có độ hòa tan mạnh đồng thời cũng có hoạt tính tạo bọt

và độ bền của bọt tốt. Tuy nhiên một số protein ở dạng các tiểu phần không tan cũng

đóng vai trò thuận lợi cho việc làm bền bọt, có thể do làm tăng độ nhớt bề mặt. Nồng

độ protein ở mức độ nhất định (tăng tới 10%) sẽ tạo một độ nhớt và độ dày thích hợp

cho màng ở bề mặt phân chia.

Mặc dù khả năng tạo bọt tương ứng với sự tăng thể tích nói chung không thể cao hơn

ở điểm đẳng điện của protein nhưng tại pI, độ bền của hệ bọt lại thường khá tốt. Điều

này là do các lực hút tính điện giữa các phân tử protein lớn tại pI sẽ làm tăng chiều

dày và độ bền của lớp màng protein được hấp phụ ở các bề mặt phân chia khí/lỏng,

giúp bọt tạo ra có độ bền chắc. Tuy nhiên phần lớn các hệ bọt thực phẩm được tạo ra ở

pH khác pI của các thành phần protein có trong chúng.

Các muối có thể gây ảnh hưởng đến độ hòa tan, độ nhớt, sự duỗi ra và tập hợp protein

và từ đó làm xấu hoạt tính tạo bọt.

NaCl thường làm tăng thể tích bọt và làm giảm độ bền của hệ bọt còn ion Ca2+ có thể

cải thiện độ bền của hệ bọt chủ yếu do tạo thành các cầu giữa các nhóm carboxyl của

phân tử protein. Saccharose và các loại đường thường làm giảm khả năng tạo “dậy”

của hệ bọt, nhưng cải thiện độ bền do chúng làm tăng độ nhớt của hệ. Do tính chất này

nên đối với một số hệ bọt thực phẩm (sản phẩm ngọt), người ta thường cho đường vào

cuối quá trình chế biến. Các glycoprotein của lòng trắng trứng (ovomucoid,

ovalbumin) góp phần làm tăng độ bền của các hệ bọt do chúng hấp phụ và giữ nước ở

các màng chất lỏng ngăn cách các bọt khí. Trong hệ, khi có lẫn lipid dù với lượng rất

bé (0,1%) cũng sẽ gây hỏng hoạt tính tạo bọt của protein. Nguyên nhân do lipid và các

dung môi hữu cơ như rượu bậc cao có tính kỵ nước, vì thế chúng sẽ liên kết với

protein và loại bỏ protein khỏi lớp màng của bề mặt phân chia. Khi nồng độ protein

trong giới hạn rộng (đến 10%), độ bền của hệ bọt tăng nhiều hơn so với độ tăng thể

tích. Tăng nồng độ protein sẽ làm tăng các bọt khí có kích thước nhỏ và các hệ bọt sẽ

có độ bền lớn hơn.

Để tạo thành một hệ bọt tốt, cần đủ thời gian và cường độ khuấy cho phép làm duỗi và

hấp phụ đầy đủ protein. Tuy nhiên nếu cường độ đánh khuấy quá mạnh, có thể giảm

sự “dậy” và độ bền bọt.

Khả năng tạo bọt có thể được cải thiện nhờ vào một số biến tính hóa học và vật lý .

Thủy phân protein thành những phân đoạn nhỏ, linh động hơn, tan tốt hơn và phơi bày

nhiều hơn các gốc kỵ nước giúp tăng khả năng tạo bọt của protein. Gia công nhiệt

nhẹ, gắn thêm các gốc trung tính, hoặc sử dụng các protein có tính kiềm mạnh có thể

tăng khả năng kết hợp của protein tại bề mặt phân chia, tăng độ bền của màng protein

dẫn đến tăng độ bền của bọt.

Phân loại protein 

Để phân loại protein, người ta dựa vào thành phần hóa học trong cấu tạo  phân tử của

chúng. Hiện nay protein  được chia làm 2 nhóm lớn là protein  đơn giản và protein phức tạp

Protein thuần hay protein đơn giản

Protein đơn giản là những protein trong thành phần cấu tạo của nó chỉ có các acid

amin. Protein đơn giản khác nhau thường khác nhau theo tính tan của chúng trong các

dung môi.

- Albumin: Đây là những protein đơn giản tan trong nước, chúng bị kết tủa ở nồng độ

muối trung tính bão hòa như (NH4)2SO4. Albumin có nhiều trong thiên nhiên như:

protein huyết thanh máu người, protein lòng trắng trứng, lúa mì, đậu hà lan…Trọng

lượng phân tử của các protein thuộc nhóm này khá khác nhau dao động từ 12000 –

170000 dalton.

- Globulin: Không tan hoặc tan rất ít trong nước, tan tốt trong dung dịch muối trung

tính loãng như NaCl, KCl, Na2SO4, K2SO4. Nó bị tủa bởi (NH4)2SO4 ở nồng độ 50%

bão hòa. Trong nước globulin không tan vì chúng sẽ tủa xuống khi tách bằng cách

thẩm tách. Globulin có trong huyết thanh máu, lòng đỏ trứng, nó có nhiều trong hạt

đậu và hạt oliu.

- Prolamin: Tan tốt trong ethanol 60-80%. Trong thành phần của nó chứa nhiều acid

amin prolin cũng như acid glutamic. Prolamin hầu như chỉ có trong phần nội nhũ chứa

tinh bột của hạt hòa thảo…

- Glutelin: tan tốt trong dung dịch kiềm (0,2-2% NaOH). Đây là protein của thực vật, 

nó chứa trong tất cả các hạt hòa thảo và những cây trồng khác, cũng như trong các

phần xanh của cây. Toàn bộ protein tan trong kiềm của hạt lúa mì được gọi là glutelin,

còn của gạo gọi là orizenin

- Histon: Đây là protein có tính kiềm , tan trong acid loãng (HCl 0,2N) và bị tủa bởi

amoniac, alcol.

Protein phức tạp hay protein liên hợp

- Lipoprotein

- Phosphoprotein

- Hemoglobin

- Glucoprotein

- Lipoprotein

- Nucleoprotein

- Metalprotein 

Giá trị protein của các thực phẩm

Giá trị protein của một thực phẩm được đánh giá trên khả năng thỏa mãn người tiêu

dùng về nhu cầu nitơ và các acid amin, đảm bảo duy trì và phát triển cơ thể thích hợp.

Khả năng phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

Hàm lượng protein

Một số thức ăn chứa ít hơn 35 protein như khoai mì, khoai lang, khoai tây không đáp

ứng nhu cầu protein cho người, ngay cả khi lượng thức ăn đưa vào vượt qua nhu cầu

nhiệt lượng. Chế độ ăn bao gồm lúa gạo, bột mì (8-10% protein) có thể đảm bảo được

nhu cầu tối thiểu protein cho người lớn (về số lượng) và cả về nhiệt lượng.

Chất lượng protein

Chất lượng, giá trị hoặc cân bằng của một protein thực phẩm phụ thuộc vào bản chất

và số lượng các acid amin có  trong protein và hệ số sử dụng protein của cơ thể.

Protein cân bằng hoặc chất lượng cap chứa các acid amin không thay thế theo một tỷ

lệ thích hợp đối với nhu cầu của cơ thể. Trên ý nghĩa đó, nói chung protein động vật

có chất lượng cao hơn protein thực vật.

Protein hạt ngũ cốc thường nghèo lysine, trong một số trường hợp còn thiếu cả

tryptophan và threonine. Các hạt dầu thiếu methionine và lysine còn các hạt  đậu

thường nghèo methionine. Khi thành phần các acid amin không thay thế sai khác nhau

nhiều so với chuẩn lý tưởng, protein sẽ không cân bừng về acid amin. Nếu không có

sự phối hợp , điều chỉnh, sử dụng chỉ riêng loại protein này sẽ có hệ số sử dụng các

acid amin thấp, trẻ em chậm lớn, dễ mẫn cảm với bệnh tật.

Chất lượng protein được đánh giá trên một số chỉ tiêu sau:

PER (protein efficiency ratio) được tính bằng tỷ lệ tăng trọng nhận được (g) thử trên

chuột trên lượng (g) protein sử dụng.

PER = tăng trọng nhận được (g)/ khối lượng protein sử dụng (g)

BV (biological valence): % nitơ được hấp thụ và cố định trong cơ thể - phản ánh cân

bằng acid amin không thay thế qua sự tiêu hóa được hấp thụ

Công thức trang 76 hóa học thực phẩm

NPU (net protein utilisation): % protein (hoặc nitơ) đưa vào được cố định trong cơ thể

Công thức trang 76 hóa học thực phẩm

Bảng giá trị sinh học của một số protein thực phẩm

Nguồn            Giá trị sinh học                          Thiếu 

protein       BV       NPU         PER               acid amin

Trứng gà    94         93           3,9 

Sữa bò       84         81            3,1                   Met

Cá              76          80            3,5                    Thr

Thịt bò        74          67            2,3                    Met

Khoai tây    73          60             2,6                   Met

Đậu nanh    73          61            2,3                  Met

Gạo             64         57            2,2                   Lys, Tyr

Đậu            58           38           1,5                   Met

Bột mì        52           57           0,6                    Lys, Thr

Các phương pháp làm tăng chỉ số PER

- Chế biến làm tinh sạch protein

Ví dụ: PER của đậu nành

Đậu nành sống: 1,1

Tách vỏ, hấp chín: 2

- Phối hợp các nguồn protein khác nhau

- Bổ sung acid amin không thay thế

Tính khả dụng của acid amin

Vai trò sinh học của acid amin trong protein phát huy đầy đủ hoặc không phụ thuộc

vào độ tiêu hóa của protein. Độ tiêu hóa của protein phụ thuộc vào các yếu tố:

+ Nguồn  gốc: Các protein có nguồn gốc động vật (90%) tiêu hóa tốt hơn protein thực

vật (60-70%).

+ Cấu hình của protein: 

Dạng sợi tiêu hóa chậm hơn dạng hình cầu

Qua biến tính nhiệt tiêu hóa tốt hơn chưa biến tính. 

Các phức protein với kim loại, nucleic, polysaccharide, cellulose,làm giảm độ tiêu hóa

của protein.

Sự có mặt các chất kháng dưỡng làm giảm khả năng tiêu hóa của protein (protein đậu

nành có antitrypsine)

Các protein tạo ra khi chế biến ở nhiệt độ cao, pH kiềm, có mặt đường khử làm giảm

khả năng hấp thu protein. 

CHƯƠNG II LIPID

I.  ĐẶC TÍNH CHUNG VÀ PHÂN LOẠI

Lipid là chất hữu cơ không tan trong nước và dung môi hữu cơ phân cực, tan tốt trong

dung môi hữu cơ không phân cực như eter, aceton, cloroform, benzen… Không tan

trong nước là một  đặc  điểm  được sử dụng  để tách pha giữa lipid, protein và

carbohydrate.

Lipid là thành phần cấu tạo cơ bản của màng tế bào, là nguồn nguyên liệu dự trữ quan

trọng cần thiết cho cơ thể sống, vỏ che chở bề mặt của nhiều cơ quan.

Lipid có trong tế bào của động vật, thực vật và vi sinh vật, có thể ở dạng chất béo dự

trữ như ở trong hạt, quả (thực vật); trong lớp mỡ dưới da hoặc lớp mỡ bao quanh, có

nội bào quan (động vật).

Lipid là vật dự trữ năng lượng đối với cơ thể, khi oxy hóa 1g chất béo giải phóng ra

9,1 Kcal (39KJ) năng lượng, có nghĩa là gấp đôi khi phân giải 1g glucid. Đồng thời

lipid cũng là chất dự trữ năng lượng cho quá trình trao đổi chất. 

Do thể hiện tính cách nhiệt tốt, lipid giữ nhiệt cho cơ thể, đặc biệt ở động vật biển và

động vật ở cực, sử dụng đặc điểm này như một chức năng bảo vệ. Ở dạng mỡ đệm

(mỡ dự trữ) chúng bảo vệ cơ thể và các cơ quan động vật khỏi sự gây thương tích do

tác động cơ học. Lipid có thể được phân loại như sau:

Lipid trung tính và các acid béo tự do

Phospholipid

Glucolipid

Steroid

Sáp

Terpen

Phân loại

Phân loại dựa vào phản ứng xà phòng hóa

Lipid xà phòng hóa được: là những lipid mà trong phân tử có chứa ester của acid béo

cao phân tử. Nhóm này bao gồm các glyceride, glycerophospholipid, sáp.

Lipid không xà phòng hóa được: tức là những lipid trong phân tử không có chứa chức

ester. Nhóm này bao gồm các hydrocarbon, các chất màu và các sterol (acid béo tự do,

steroid, carotenoid, monoterpene, tocopherol).

Phân loại dựa vào thành phần cấu tạo 

Lipid đơn giản: là ester của rượu và acid béo. Nhóm này bao gồm: triacylglycerin,

sáp, steride.

Lipid phức tạp: trong phân tử của chúng ngoài acid béo, rượu còn có các thành phần

khác như acid phosphoric, bazow nitow. Nhóm này bao gồm các nhóm nhỏ sau:

+ Glycerophospholipid: trong phân tử có glycerin, acid béo, acid phosphoric. Gốc acid

phosphoric có thể được ester hóa với một amin acol như colin hoặc colamin.

+ Glyceroglucolipid: trong phân tử ngoài glycerin, acid béo còn có mono hoặc

oligosaccharide kết hợp với glycerin qua liên kết glucoside.

+ Sphingophospholipid

Phân loại theo tính phân cực

Lipid trung tính

- Acid béo (> 12C)

- Mono-, di-, triacylglycerol

- Sterol và sterol ester

- Carotenoid, tocopherol

- Sáp

Lipid phân cực

- Glycerophospholipid

- Glyceroglucolipid

- Sphingophospholipid

- Sphingoglucolipid

II. ACID BÉO

Các acyl lipid(chất béo) bị thủy phân sẽ tạo thành glycerol và các acid carboxylic

mạch thẳng (hay các acid béo). Acid béo được phân loại dựa trên chiều dài mạch, số

lượng, vị trí và cấu hình các nối đôi cũng như sự xuất hiện của các nhóm chức dọc

theo chiều dài mạch.

Acid béo được chia làm hai loại: acid béo no (acid béo bão hòa) và acid béo không no

(acid béo chưa bão hòa), trong đó tỷ lệ acid béo không no có tỷ lệ cao hơn so với acid

no. Acid palmitic, oleic và linoleic là ba acid béo chiếm tỷ cao nhất trong tự nhiên.

Tên acid béo Số carbon trong phân tử % trong tự nhiên 

Acid myristic 14C 2

Acid palmitic 16C 11

Acid stearic 18C 4

Acid oleic 18C, 1 nối đôi 34

Acid linoleic 18C, 2 nối đôi 34

Acid linolenic 18C, 3 nối đôi 5

2.1 Acid béo bão hòa (acid béo no)

Công thức phân tử: CnH2nO2

- Acid béo mạch thẳng và có số carbon chẵn chiếm tỷ lệ chính trong số các acid béo

no.

- Tham gia vào thành phần chất béo thường có chiều dài mạch carbon liên quan đến

nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc của chất béo.

- Acid béo no mạch ngắn, MW thấp (<14:0) là thành phần triglyceride trong các chất

béo của sữa, đậu phộng và hạt cọ, là chất lỏng linh động có mùi đặc trưng.

- Acid có mạch carbon dài, phân tử lượng lớn thường ở trạng thái rắn và không mùi.

- Độ tan của acid béo trong nước giảm dần theo chiều dài mạch carbon.

Acid béo Nhiệt độ sôi

Acid lauric CH3(CH2)10COOH 43.50C

Acid myristic CH3(CH2)12COOH 54.40C

Acid palmitic CH3(CH2)14COOH 62.90C

Acid stearic CH3(CH2)16COOH 69.60C

Acid arachidic CH3(CH2)18COOH 75.40C

2.2 Acid béo chưa bão hòa (acid béo không no)

Công thức phân tử: CnH2n-xO2 với x là số nối đôi trong acid béo

- Acid palmitoleic: có đồng phân cis ở vị trí liên kết thứ 9

CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH 

- Acid oleic: có đồng phân cis ở vị trí liên kết thứ 9

CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH

- Acid linoleic: có đồng phân cis ở vị trí liên kết thứ 9, 12

CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH

- Acid linolenic: có đồng phân cis ở vị trí liên kết thứ 9, 12,15

CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH

- Acid arachidonic

Các acid béo không no chiếm tỷ lệ chính trong thành phần dầu mỡ, thường chứa một,

hai hoặc ba nối đôi trong mạch acyl của chúng.

Trong cơ thể người và động vật, các acid béo không no linoleic và linolenic không thể

tổng hợp được mà phải đưa vào bằng con đường thức ăn.

Acid arachidonic có dầu cá (chiếm gần 20% trong cá ngừ), trong phospholipid của tủy

xương, trong não.

2.3 Tính chất của acid béo

Tham gia vào thành phần của chất béo thực vật và động vật chứa số carbon chẵn và

thường xuyên gặp nhất có 16-18C. Những acid này có thể là acid béo bão hòa và chưa

bão hòa.

Mạch carbon của acid béo no thường gấp khúc chữ chi kéo thành mạch dài. Acid béo

không no thường có mạch carbon dạng đồng phân cis và trans. Trong tự nhiên acid

béo dạng cis phổ biến hơn dạng trans nhưng dạng trans bền hơn dạng cis. Đồng phân

dạng cis có thể chuyển thành trans trong sự đun nóng.

Tính chất hóa học

Phản ứng cộng với halogen I2, Br2

Acid béo không no cho phản ứng cộng tại những nối đôi với I2, Br2. Phản ứng này

giúp định lượng số nối đôi của acid béo hay lipid.

-CH=CH- + Br2 

Phản ứng cộng với hydro: xảy ra với các acid béo không no với sự xúc tác của Ni,

phản ứng xảy ra trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.

III. ACYGLYCEROL (ACYLGLYCERIDE) CHẤT BÉO TRUNG TÍNH

Cấu tạo

Tính chất của triacylglycerol

Tính chất vật lý 

- Như các chất dự trữ, triacylglycerol có lợi thế  đặc biệt so với các hợp chất như

glucid, protein. Nó không tan trong nước và dịch gian bào, chúng không bị xáo trộn

cùng với nước, cho nên nó không làm thay đổi tính chất lý hóa học cơ bản của tế bào

chất. Không có khuynh hướng tạo micel (vì không có đầu phân cực). Nhưng di- và

monoacylglycerol có tính phân cực đáng kể nhờ có các –OH tự do của chúng, do đó

tạo được micel.

- Chất béo có tỷ trọng nhỏ hơn nước, khoảng 0.866-0.973 (ở 150C). Chất béo không

tan trong nước, nhưng ở điều kiện nhất định dưới tác dụng của một số chất nó có thể

tạo nhũ tương bền (nhũ tương là hệ phân tán của 2 chất lỏng không trộn lẫn vào nhau

được, trong đó có một chất dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, còn chất

kia dưới dạng pha phân tán liên tục. Phần lớn các nhũ tương thực phẩm là kiểu nhũ

tương nước trong dầu hoặc dầu trong nước.

Nói chung tính chất của một chất béo là do tính chất của acid béo tham gia, tỷ lệ giữa

chúng cũng như tỷ lệ giữa các triacylglycerol khác nhau trong thành phần chất béo

quyết định. Điều này thấy rõ khi xét đến nhiệt độ nóng chảy của triacylglycerol. Nếu

trong thành phần của chúng các acid béo no chiếm ưu thế thì chất béo đó ở dạng rắn,

còn nếu acid béo chưa no chiếm ưu thế thì trong điều kiện thường nó ở dạng lỏng và

nhiệt độ nóng chảy của nó thấp.

Triacylglycerol đều tạo thành những đồng phân quang học và đồng phân hình học vì

chúng có nguyên tử carbon hoạt quang trong phân tử glycerin và nó còn có một hoặc

một số liên kết đôi trong các gốc acid béo.

Có thể chuyển chất béo lỏng thành dạng rắn trong quá trình bảo quản hay thuận tiện

cho sự vận chuyển bằng cách làm bão hòa nối đôi của acid béo không no nhờ quá

trình hydrogen hóa.

Tính chất hóa học của triacylglycerol

Phản ứng thủy phân

Dưới tác dụng của acid hoặc kiềm, triacylglycerol sẽ phân giải liên kết ester và tạo

thành glycerin và các acid béo (khi thủy phân bằng acid) hoặc muối của các acid béo

khi thủy phân bằng kiềm gọi là xà phòng. Phản ứng thủy phân bằng kiềm gọi là phản

ứng xà phòng hóa.

- Trong môi trường acid có nhiệt  độ cao, triacylglycerol bị thủy phân tạo thành

glycerin và các acid béo.

Phương trình phản ứng

Sự thủy phân chất béo có thể tiến hành khi đun nóng trong nước đến 1000C nhưng quá

trình này xảy ra rất chậm. Nó sẽ tăng rất nhanh khi có mặt của kiềm hoặc acid. 

- Trong môi trường kiềm NaOH, KOH: acylglycerol bị xà phòng hóa tạo thành

glycerin và muối. Muối này gọi là xà phòng.

Phương trình phản ứng

Trong cơ thể sống phản ứng thủy phân xảy ra được nhờ sự xúc tác của enzyme lipase.

Phản ứng hydro hóa: là phản ứng gắn H2 vào nối đôi của của acid béo không no trong

acylglycerol.

- Hydro hóa chọn lọc: áp dụng đối với một số dầu thực vật để làm giảm hàm lượng

acid béo linolenic và do đó làm tăng độ bền của dầu.

- Hydro hóa từng phần hay toàn bộ: nhằm mục đích tạo ra các chất béo rắn làm nền để

sản xuất margarin hay sản xuất mỡ nhũ hóa.

Phản ứng hydro hóa có ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng vì nó làm giảm hàm lượng

các acid béo cần thiết, hàm lượng vitamin và màu sắc của các chất màu carotenoid

thường có mặt trong dầu.

Các chỉ số đặc trưng của chất béo

Tính chất của chất béo được xác định bằng thành phần chất lượng của acid béo, sự

tương quan số lượng của nó, hàm lượng phần trăm của các acid béo tự do. Để nêu rõ

đặc tính tính chất của chất béo thì có hằng số hay các chỉ số như: chỉ số acid, chỉ số

iot, chỉ số xà phòng hóa, chỉ số ester…

Chỉ số acid: là số miligam KOH cần thiết để trung hòa các acid béo tự do có trong 1

gam chất béo.

Chỉ số acid là chỉ tiêu quan trọng về tính chất và trạng thái của chất béo vì nó có thể

dễ dàng tăng lên khi bảo quản chất béo hoặc sản phẩm giàu chất béo. Chỉ số acid béo

càng cao chứng tỏ chất béo không tươi, đã bị thủy phân một phần.

Chỉ số iot: là số gam iot kết hợp với 100g chất béo. Sự kết hợp iot xảy ra theo vị trí

liên kết đôi của các acid béo không no.

Chỉ số iod giúp ta xác định được hàm lượng của acid béo không no có trong một chất

béo nào đó. Chỉ số iod càng lớn thì độ lỏng của chất béo càng cao và nó càng tốt cho

việc điều chế sơn và vecni…

Chỉ số xà phòng là số mg KOH dùng để trung hòa các acid béo tự do cũng như các

acid béo kết hợp khi xà phòng hóa 1g chất béo.

Sự thủy phân chất béo trung tính bằng kiềm được gọi là sự xà phòng hóa. Trong kết

quả của phản ứng này thì tạo thành glycein và muối acid béo gọi là xà phòng. Khi sử

dụng KOH thì xà phòng dạng lỏng được tạo thành còn khi xà phòng hóa bằng NaOH

thì cho xà phòng dạng cứng. 

Chỉ số ester là số miligam KOH cần dùng để trung hòa acid béo liên kết với glycerin,

được giải phóng khi xà phòng hóa 1g chất béo. Do đó chỉ số ester bằng hiệu số giữa

chỉ số xà phòng và chỉ số acid.

Sự oxy hóa chất béo

Khi bảo quản chất béo bị tác động của ánh sáng, oxy không khí,  ẩm người ta nhận

thấy mùi và vị khó chịu. Quá trình này bao gồm sự oxy hóa và thủy phân chất béo gọi

là sự ôi hóa. Hiện tượng này có thể do nhiều nguyên nhân tuy nhiên dạng phổ biến

nhất là do oxy không khí kết hợp với nối đôi có trong phân tử acid béo không no tạo

thành peroxide.

Ptpu

Tiếp tục xảy ra sự đứt mạch carbon theo vị trí liên kết đôi cũ và tạo nên aldehyde và

acid với mạch ngắn dạng acid butiric với mùi và vị khó chịu.

Khi cho KI tác dụng với chất béo bị ôi, nó sẽ phản ứng với peroxide giải phóng iod

theo phản ứng:

Người ta thường dùng tiosulphat để chuẩn độ lượng iod được giải phóng ra.

ptpu

IV. SÁP

4.1 Thành phần của sáp, công thức cấu tạo và các loại sáp

Sáp là những ester phức tạp của các acid béo bậc cao và rượu đơn chức mạch thẳng có

phân tử lớn (có khi alcol vòng).

Sáp thiên nhiên, ngoài những ester trên còn có một số lượng nhỏ rượu cao phân tử tự

do và acid bậc cao tự do cũng như một ít carbua hydro luôn luôn có số nguyên tử

carbon lẻ (từ 27-33), các chất màu và các chất thơm. Hàm lượng các chất này có thể

chiếm khoảng 50%.

Trong sáp thiên nhiên, người ta thường gặp các loại rượu có phân tử lớn và acid béo

bậc cao sau:

Các acid béo:

- Acid palmitic: có trong sáp ong, spermacety

- Acid cardubic: CH3-(CH2)22-COOH

- Acid cerotic: CH3-(CH2)24-COOH sáp ong

- Acid melissic: CH3-(CH2)28-COOH sáp của lá

- Acid montanic: CH3-(CH2)26-COOH và quả 

Các alcol:

- Alcol cetilic: CH3-(CH2)14-CH2OH - spermacety

- Alcol cerilic (hexancozanol): CH3-(CH2)24-CH2OH – sáp ong

- Alcol montanilic (octacozanol): CH3-(CH2)26-CH2OH – sáp ong và sáp của lá và của quả.

- Alcol miricilic (tricontanol): CH3-(CH2)28-CH2OH – sáp ong và sáp của lá và của quả.

Công thức cấu tạo chung của sáp:

R1-O-CO-R2

R1: gốc alcol

R2: gốc acid béo

Ví dụ: sáp ong thành phần chủ yếu của nó là ester của alcol miricilic và acid béo

palmitic, có công thức cấu tạo:

CH3-(CH2)28-CH2O-CO-(CH2)14-CH3

Dựa vào nguồn gốc người ta chia sáp ra làm 3 loại: sáp thực vật, sáp động vật và sáp

khoáng.

Sáp thực vật: thường có một lượng không lớn trong thực vật trên bề mặt của quả, lá,

thân, cành… Lớp sáp này nhằm bảo vệ cho chúng khỏi bị khô và không cho vi sinh

vật tấn công vào.

Phần lớn của lớp sáp này là carbua hydro. Ví dụ, lớp sáp trên lá bắp cải chủ yếu được

tạo nên từ carbuahydro dãy parafin nonacozan C29H60 và dẫn xuất của nó có nhóm

carbonyl tức là nonacozanon.

Trong thuốc lá  đã tìm thấy carbuahydro heptocozan C27H56 và untriacontan C31H64.

Trong thành phần của lớp sáp ở quả nho có acid palmitic tự do có ester của nó với

rượu, có các rượu cericilic, miricilic và acid cerotic.

Sáp  động vật: sáp  động vật thường  được gọi là sáp ong, sáp lông cừu lanolin

spermacety. Người ta còn tìm thấy sáp ong có những ester phức tạp, cũng như các

acid béo tự do, có số nguyên tử carbon từ 32-34; các rượu bậc cao tự do (alcol

cerilic…) và carbua hydro. Trong thành phần của sáp ong còn tìm thấy những chất

gây nên mùi và hương thơm cũng như những hợp chất khoáng.

Sáp ong được sử dụng trong nhiều lãnh vực, công nghiệp nhờ kết hợp tính dẻo với

tính bền vững với acid, những tính chất cách điện và nước: công nghiệp đúc, công 

nghiệp thuộc da, công nghiệp ô tô, máy bay, dệt, trong công nghiệp thực phẩm, hương

liệu, trong dược học và kỹ thuật mạ…

Trước đây người ta sử dụng sáp ong trong ngành y tế để chuẩn bị thuốc dán, thuốc

mỡ, sản xuất các loại kem dưỡng, kem dính, kem tẩy, kem làm trắng và kem mặt nạ

đối với mặt, khác với chất béo trung tính, sáp ong nói riêng và sáp nói chung, chúng

rất bền với sự tác dụng của ánh sáng, chất oxy hóa, nhiệt độ và không bị thủy phân.

+ Sáp lông cừu – lanolin: Lanolin là chất bôi trơn bao phủ lông cừu. Theo cấu tạo thì

lanolin là sterid. Nó cấu tạo từ hỗn hợp ester của hai sterin – lanosterin và agnosterin

với các acid béo bậc cao phân nhánh đặc hiệu – acid lanopalmitic, acid lanostearic…

+ Spermacety: đây là sáp có nguồn gốc động vật, nó có lượng lớn trong thành phần

của chất béo não cá. Spermacety  được tạo nên từ ester của alcol cetilic và acid

palmitic:

CH3-(CH2)14-CO-O-CH2-(CH2)14-CH3

Spermacety là chất rắn có nhiệt độ nóng chảy: 41-490C.

Sáp khoáng

Sáp này vốn được chiết xuất từ than đá li-nhit hoặc than bùn nhờ các dung môi hữu

cơ. Trong thành phần của lớp sáp có acid montanilic và các ester của nó. Tỷ trong của

sáp khoáng = 1, nhiệt độ nóng chảy của nó là 72-770C.

Những chức năng và đặc tính của sáp

Sáp thuộc nhóm lipid đơn giản, ở trạng thái rắn trong điều kiện nhiệt độ bình thường.

Sáp tạo một lớp mỏng bao phủ trên bề mặt của lá quả của nhiều cây. Sáp được tạo nên

trong tế bào biểu bì, sau đó được đưa qua các ống dẫn nhỏ ra khỏi tế bào ở lại trên bề

mặt nó.

Sáp có tác dụng bảo vệ giữ cho lá (lông cừu) khỏi bị thấm nước không bị khô và ngăn

ngừa vi sinh vật xâm nhập vào. Khi lớp sáp trên bề mặt của quả bị hư, quả dễ bị hư

thối, thời gian bảo quản của quả phụ thuộc vào chất lượng của lớp sáp.

Sáp ong bảo vệ cho  ấu trùng phát triển bình thường, bảo vệ mật ong khỏi bị hư.

Lanolin của lông cừu giữ cho lông và da không bị tác dụng của nước, không bị thấm

nước.

Spermacet và lanolin đều được sử dụng trong kỹ nghệ nước hoa và trong y học.

Sáp kém bị thủy phân và bền với sự tác dụng của ánh sáng, các chất oxy hóa, nhiệt

độ…Vì vậy sáp hoàn thành chức năng bảo vệ trong cơ thể và có thể bảo quản sáp

hàng nghìn năm và cũng chính vì vậy mà sáp không có giá trị dinh dưỡng cơ thể

không hấp thụ được sáp. 

V. PHOSPHOLIPID

Lipid phức tạp nói chung và phospholipid nói riêng có trong nhiều tổ chức động vật

như não, gan, thận, tim, máu, sữa. Trong thực vật thường gặp ở hạt, đặc biệt có nhiều

trong cây họ đậu và cây có dầu.

Lipid phức tạp thường kết hợp với protein dưới dạng phức hợp đặc biệt tan được trong

nước, do đó mà chúng có thể dễ dàng lưu thông trong cơ thể.

Về thành phần cấu tạo, trong phân tử lipid phức tạp ngoài acid béo, alcol, còn có

những hợp phần khác như phospho, nitơ, lưu huỳnh, glucid…

Theo tên gọi trước đây thì phospholipid được gọi là phosphatide. Nay theo danh pháp

quốc tế thì không giới thiệu sử dụng theo nguyên tắc cũ nữa.

Phân tử phospholipid là những ester của alcol đa chức với các acid béo cao phân tử,

có gốc acid phosphoric và bazơ nitơ phân cực  đóng vai trò là các nhóm bổ sung.

Trong thành phần của các phospholipid khác nhau, người ta tìm thấy được các alcol

đa nguyên tử khác nhau. Người ta đã tìm được ba trong số alcol đa nguyên tử đó là:

glycerin, inozil, sphingozin.

Do vậy mà các phospholipid được chia ra thành các nhóm:

Glycerophospholipid

Inozitphospholipid

Sphingophospholipid

Phospholipid phổ biến rộng rãi trong mô thực vật và động vật, trong vi khuẩn chúng là

lipid chiếm ưu thế. Khác với lipid trung tính, phospholipid chỉ chứa trong các màng tế

bào và rất hiếm tìm thấy một lượng nhỏ trong thành phần của chất lắng đọng dự trữ.

Lượng lớn phospholipid chứa trong tim, thận của động vật và trong hạt của thực vật,

trong trứng chim. Đặc biệt có một lượng lớn trong mô thần kinh của người và động

vật có xương sống.

Phospholipid tan trong các dung môi hữu cơ, nhưng có chọn loc: có loại tan trong

ethanol, loại khác tan trong eter và có loại tan trong benzen. Phần lớn chúng không tan

trong aceton, người ta sử dụng  đặc tính này  để tách phospholipid ra khỏi các lipid

khác. Phospholipid không tan trong nước (nó trương lên).

Nó bị oxy hóa nhanh trong không khí như trong phân tử có acid béo không no, trong

trường hợp này nó bị thay đổi màu vàng sáng sang màu nâu.

Phospholipid dễ dàng tạo phức hợp với protein, chính vì vậy nó tham gia chính vào

cấu hình của vỏ tế bào và màng trong tế bào (chiếm đến 50% tổng số lipid của các

màng sinh học). 

Nhờ có cấu trúc hóa học đặc biệt (phân tử phân cực), phospholipid bảo đảm tính thấm

một chiều của các màng.

5.1 Glycerophospholipid

Công thức cấu tạo chung

Phần lớn glycerolphospholipid tự nhiên, hai nhóm alcol của glycerin được ester hóa

bởi các acid béo, còn vị trí thứ ba là acid phosphoric. Các acid béo no (từ 16-18

nguyên tử carbon) ở vị trí C-1, còn các acid béo không no (từ 16-20 nguyên tử carbon

từ một đến 4 nối đôi) ở vị trí C-2 như là quy tắc.

Trong tế bào acid phosphoric có một lượng rất nhỏ ở dạng tự do và chủ yếu trong mô

thực vật. Đồng thời acid phosphoric là hợp chất trung gian quan trọng trong sinh tổng

hợp phospholipid.

Có trong thành phần của phospholipid gốc acid phosphoric, có thể tạo nên liên kết

ester phức tạp với các nhóm phân cực, các glycerophospholipid khác nhau, chúng

khác nhau bởi bản chất của các nhóm này.

Sự tồn tại trong phân tử glycerophospholipid các gốc acid béo (“đuôi” không phân

cực) và đầu ion hóa phân cực làm cho chúng có tính lưỡng cực. Điều này đã giải thích

được những lý hóa đặc biệt của glycerophospholipid và sự tham gia của nó trong cấu

trúc của màng tế bào.

Cũng như lipid trung tính, glycerophospholipid tan tốt trong các dung môi không phân

cực và tác dụng với nước tạo nên dạng nhũ tương bền, hay có khi tạo nên dung dịch

keo. Do nguyên nhân này mà glycerophospholipid có tính chất tẩy rửa.

Khi thủy phân bằng kiềm nhẹ, chỉ liên kết giữa acid béo và glycerin bị thủy phân. Khi

sử dụng kiềm mạnh thì cả liên kết với acid phosphoric cũng bị thủy phân.

Vì có cấu tạo bất đối xứng nên phospholipid có tính hoạt quang và tạo thành các đồng

phân lập thể tương ứng.

Phụ thuộc vào cấu tạo của nhóm phân cực, glycerophospholipid chia ra như sau:

+ Phosphatidilcholin - lecithin

+ Phosphatidiletanolamin - xephalin

+ Phosphatidilserin

+ Phosphatilinozid

+ Phosphatidilsacara

+ Phosphatidilglycerin

+ Phosphatidal hay plasmalogen 

Các dẫn xuất của glycerophospholipid

Phosphatidilcholin – lecithin: 

Trong thành phần của phosphatidilcholin, phân cực là gốc alcolamincholin. Cholin là

một bazơ mạnh như KOH, nó phân ly hoàn toàn trong nước, với acid mạnh tạo nên

muối trung tính.

Phosphatidilcholin – lecithin có một lượng lớn trong lòng đỏ trứng. Nó cũng có nhiều

trong mô não của người và động vật, còn trong thực vật có trong hạt đậu nành, hạt

hướng dương, mầm lúa mì.

Phosphatidilcholin – lecithin tan tốt trong alcol, ester nhưng không tan trong aceton.

Cholin có thể có mặt trong các mô và ở trong dạng tự do. Nó có hoạt tính sinh học

cao:

+ là chất cho nhóm metyl trong các tổng hợp khác nhau (methionin)

+ kích thích sự nhu động của ruột

+ khi không đủ cholin thì sự phân hủy quá trình trao đổi chất được phát hiện, cụ thể là

sự thoái hóa chất béo của gan.

Phosphatidilcholin – lecithin sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, trong sản

xuất socola, maragin với tư cách là chất chống oxy hóa, trong công nghệ mỹ phẩm và

dệt, trong y học dùng để chữa bệnh thần kinh, suy nhược và thiếu máu.

Trong cơ thể lecithin giúp điều hòa lượng cholesterol trong máu, ngăn ngừa tích lũy

cholesterol trong máu, thúc đẩy bày xuất chúng ra khỏi cơ thể.

Phosphatidiletanolamin

Ở vị trí của cholin  được thay bằng alcol ethanolamin, cùng với phosphatidilcholin

tham gia vào thành phần của các màng.

HO-CH2-CH2-NH3+

Phosphatidilserin

Nhóm phân cực trong nó là serin

CTCT

Inozitphospholipid

Acol vòng 6 cạnh inozit là nhóm phân cực của inozitphospholipid này.

Đặc biệt dẫn xuất phosphoryl hóa của phosphotidylinositol là phosphatidyl – inozit – 4 – phosphate và 3, 4 – phosphate có mặt trong mô não và chúng chiếm hơn nữa tổng số phosphotidylinositol. 

Ở động vật có nhiều trong tim, gan, phổi nhưng đặc biệt có nhiều trong tủy não.

Sphingophospholipid

Khác với phospholipid, gốc acid béo trong phân tử sphingolipid  được kết hợp với

amin-rượu bằng liên kết peptide (nghĩa là acid béo không phải kết hợp với nhóm

hydroxyl của rượu mà kết hợp với nhóm amin).

Thành phần cấu tạo cũng gồm các hợp phần giống như glycerophospholipid (acid béo

cao phân tử, phosphat và nhóm –X), nhưng alcol glycerin được thay bằng aminoalcol

không bão hòa sphingozin hay dihydrosphingozin. Liên kết  đôi trong phân tử

sphingozin ở vị trí trans, còn sự phân bố nhóm thế ở nguyên tử carbon hoạt quang

tương ứng với cấu hình D.

Sphingomiolin là sphingophospholipid phổ biến hơn cả. Người ta có thể xem nó như

là dẫn xuất phosphocholin của seramid. Theo cấu hình thì nó rất giống như

phosphatidilcholin, có nghĩa là nó có đầu phân cực và hai đuôi không phân cực, một

mạch thẳng, sphingozin còn đuôi kia được ester hóa bởi các acid béo.

Sphingophospholipid không hòa tan trong rượu etylic. Tính chất này  được dùng  để

chiết xuất chúng khỏi các phospholipid khác.

Sphingophospholipid tìm thấy trong các màng tế bào thực vật và động vật. Đặc biệt nó

có nhiều trong mô thần kinh, dặc biệt là não, tìm được trong thành phần của lipid máu.

VI. STEROID

Steroid là dẫn xuất của perhydro cyclopentanfenantren, mà nó cấu tạo như sau:

Hình

Tính chất đặc trưng của các dẫn xuất steroid

- Sự có mặt của chất thế chứa oxy ở C-3

- Sự tồn tại các nhóm methyl liên kết với C-10 và C-13.

- Không có các liên kết đôi trong vòng

Liên quan đến steroid có sterol, sterid, acid mật, hormon sinh dục nam, nữ, hormon

thượng thận, những vitamin nhóm D…

Sterol

Sterol là steroid có từ 8 đến 10 nguyên tử carbon trong mạch bên ở C-17 và nhóm

hydroxyl ở vị trí C-3. Những sterol tìm thấy trong các tế bào động vật gọi là zoosterol,

trong thực vật gọi là phytosterol và trong nấm micosterol. Trong vi sinh vật sterol chỉ

được gặp ở một vài dạng. 

Cholesterol  là một trong những đại diện quan trọng của zoosterol. Đây là sterol chủ

yếu của người và động vật. Cholesterol có một lượng lớn trong lipid của mô thần kinh,

ở đây nó liên kết với hợp phần cấu trúc vỏ mielin, nó có trong lipid trứng, tế bào tinh

dịch, trong gan, trong thượng thận và trong thành phần hồng cầu, sterol bền với các

yếu tố thủy phân.

Trong mô động vật cholesterol có ở dạng tự do cũng như ở dạng ester phức tạp với

acid béo, đó là cholesteride.

Trong thành phần của cholesteride người ta tìm thấy acid béo không no (oleic), ngoài

ra còn tìm thấy các acid no như palmitic, stearic.

Trong huyết tương chỉ có 1/3 cholesterol tồn tại ở dạng alcol tự do, còn 2/3 được ester

hóa bởi acid béo, vật mang. Sự tạo nên ester xảy ra trong thành ruột. 

Cholesterol là chất cần thiết cho cơ thể, là tiền thân của hormon tuyến thượng thận,

sinh dục, tiền thân của vitamin D, tham gia cấu tạo màng tế bào, điều khiển tính thấm.

Khi cholesterol được ester hóa với acid béo no gây hiện tượng đóng cặn trên thành

động mạch, dần dần thành động mạch hẹp lại, nhồi máu cơ tim (tim hoạt động mạnh),

kết hợp với acid béo chưa no tạo nên ester cơ động, không bền vững dễ bài xuất ra

khỏi cơ thể.

Cholesterol chủ yếu có trong các mô động vật, một vài loài tảo và có một lượng rất

nhỏ trong phấn hoa và trong dầu của các hạt.

Phytosterol

Từ sản phẩm thực vật người ta tách ra hàng loạt phytosterol.

Sitosterol và stigmasterol là nhóm sterol rất phổ biến trong thực vật. Stigmasterol có

trong dầu của phôi hạt lúa mì. Đặc biệt trong nấm và nấm mốc chứa một lượng lớn

sterol (micosterol). Ergosterol là sterol chủ yếu trong nó.

Sterid

Sterid là ester của sterol và các acid béo bậc cao. Những acid béo tìm thấy trong thành

phần của sterid là acid palmitic, acid stearic, acid oleic.

Sterid cũng như sterol là những chất cứng, không màu. Trong thiên nhiên, đặc biệt ở

động vật, chúng thường được gặp ở dạng phức hợp với protein. Sterid không tan trong

nước, tan trong các dung môi hữu cơ: eter, clorform. Sterid có thể bị thủy phân dưới

tác dụng của kiềm hoặc enzyme tương ứng.

VII. TINH DẦU VÀ NHỰA THƠM

Giới thiệu   

Tinh dầu là một nhóm lớn tạo nên hương thơm tự nhiên có nhiều trong hoa, quả, lá,

thân…

Tinh dầu và nhựa thơm thuộc nhóm isoprenoid là những dẫn xuất là những dẫn xuất

của isopren.

CTCT

Những hợp chất isoprenoid bao gồm nhiều chất như tinh dầu, nhựa, cao su, steroid…

Có tính chất chung là không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. 

Tinh dầu thường là hỗn hợp có chứa nhiều chất khác nhau như carbuahydro, rươu,

phenol, ester, alcol.. nhưng quan trọng hơn cả là terpen.

Terpen và carbuahydro có mạch thẳng hoặc mạch vòng có công thức phân tử

(C10H16)n.

n= 1: C10H16 monoterpen

n=1.5: C15H24 sesquiterpen

n=2: C20H32 diterpen

n=3: C30H48 triterpen

n=4: C40H64 tetraterpen

Monoterpen

Monoterpen thẳng tiêu biểu là mircen và oxymen và các dẫn xuất chứa oxy của chúng.

Mircen có trong tinh dầu nguyệt quế, hoa houblon.

Monoterpen vòng phổ biến và quan trọng là limonen và mentol.

+ Limonen có ttrong tinh dầu cam, chanh, thì là, nhựa thông.

+ Trong thành phần của mentol dầu bạc hà chiếm 70%. Metol được sử dụng rộng rãi

trong ngành y vì:

Nó có tính chất kích thích đầu dây thần kinh.

Ảnh hưởng gây tê cục bộ dễ dàng và tác dụng sát trùng nhẹ.

Trong thành phần thuốc trợ tim, thuốc nhức đầu, thuốc nghẹt mũi…. 

CHƯƠNG III GLUCID

CẤU TẠO PHÂN LOẠI VÀ CHỨC NĂNG CỦA GLUCID TRONG THỰC PHẨM

Glucid là một nhóm hợp chất hữu cơ phổ biến rộng rãi trong thiên nhiên. Trong thiên

nhiên, glucid chiếm một lượng nhiều hơn cả so với những hợp chất hữu cơ khác,

nhiều nhất trong thực vật, chúng chiếm khoảng 80 -90% so với trọng lượng chất khô.

Trong khi đó ở động vật không vượt quá 2%.

Glucid là sản phẩm chính được tạo nên trong quá trình quang hợp ở thực vật xanh từ

CO2 và H2O nhờ năng lượng của ánh sáng mặt trời, ngoài ra nó còn tổng hợp nhiều

chất hữu cơ khác cho cơ thể sống.

Glucid đảm nhiệm nhiều vai trò quan trọng ở cơ thể sinh vật

Glucid là chất cung cấp năng lượng chủ yếu của cơ thể. Riêng glucid cung cấp tới

60% năng lượng cho các quá trình sống. Tuy độ sinh nhiệt kém xa lipid (chỉ bằng một

nửa) song glucid lại có ưu thế nổi bật là hòa tan tốt trong nước, môi trường cho các

phản ứng xảy ra trong cơ thể.

Glucid có vai trò tạo cấu trúc, tạo hình (cellulose)

Glucid có vai trò bảo vệ

Glucid cùng góp phần tạo cho tế bào có được các tương tác đặc biệt (polysaccharide

trên màng tế bào hồng cầu hay trên thành tế bào một số vi sinh vật)

Vai trò của glucid trong công nghệ sản xuất thực phẩm cũng rất đa dạng và vô cùng

quan trọng:

Glucid là chất liệu cơ bản, cần thiết và không thể thiếu được của ngành sản xuất lên

men. Các sản phẩm như rượu bia, nước giải khát, mì chính. Acid amin, vitamin… đều

được tạo ra từ nguồn glucid

Glucid tạo ra  được cấu trúc, hình thù, trạng thái cũng như chất lượng cho các sản

phẩm thực phẩm:

Tạo kết cấu

Tạo sợi, tạo màng, tạo gel, tạo độ đặc, độ cứng, độ đàn hồi cho thực phẩm như tinh

bột, thạch, pectin…

Tạo ra được kết cấu đặc thù cho một số sản phẩm thực phẩm như: độ phồng nở của

bánh phồng tôm, tạo bọt cho bia, độ xốp cho bánh mì và vị chua cho sữa chua…

Tạo ra được  những “bao vi thể” để cố định enzyme và cố định tế bào.

Tạo chất lượng

Chất tạo ngọt cho thực phẩm 

Tham gia tạo màu sắc và hương thơm cho sản phẩm

Tạo ra các tính chất lưu biến cho các sản phẩm thực phẩm:  độ trong,  độ giòn,  độ

deo…

Có khả năng giữ được các chất thơm trong các sản phẩm thực phẩm 

Tạo ẩm cũng như làm giảm hoạt độ nước thuận lợi cho quá trình gia công cũng như

bảo quản

Tùy thuộc vào thành phần, tính chất và cấu tạo, có thể chia glucid thành 3 loại:

Monosaccharide là những đường đơn không có khả năng phân giải, không mất tính

chất cơ bản của glucid. Monosaccharide được tạo ra trong tế bào thực vật nhờ phản

ứng quang hợp. Các đường đơn phổ biến như: glucose, frutose, galactose…

Oligosaccharide: có từ 2-10 monosaccharide. Khi thủy phân oligosaccharide thì tạo ra

một lượng không lớn monosaccharide. Các oligosaccharide phổ biến như:

disaccharide (sucrose), maltose, lactose; một số trisaccharide như raffinose, các malto-

triose, các tetrasaccharide như starchyose, malto-tetraose…

Polysaccharide là những polymer cao phân tử của các monosaccharide và những dẫn

xuất của nó với những thành phần khác nhau. Lượng gốc monosaccharide trong nó từ

10 đến vài chục nghìn đơn vị. Các polysaccharide thông dụng có tinh bột, cellulose,

petin…

Hàm lượng, thành phần và trạng thái của glucid trong các loại thực phẩm khác nhau

thì khác nhau. Nó tạo ra các tính chất chức năng, quyết định giá trị dinh dưỡng cũng

như giá trị cảm quan cho thực phẩm.

MONOSACCHARIDE (ĐƯỜNG ĐƠN)

Monosaccharide là những  đường  đơn nghĩa là nó không bị thủy phân và nó là dẫn

xuất aldehyde hoặc cetone của các polyol (vì khi oxy hóa bằng cách loại đi 2 nguyên

tử hydro thì ta sẽ được monosaccharide).

Ví dụ: khi oxy hóa glycerin (polyol) thì sẽ được glyceraldehyde (monosaccharide có

nhóm aldehyde) hoặc dihydroxyacetone (có nhóm cetone).

Pt

Công thức tổng quát của monosaccharide

Phân loại

Monosaccharide chia ra dạng aldose và cetose phụ thuộc vào sự bắt  đầu của nhóm

aldehyde hay cetose trong phân tử của nó. 

Có thể chia theo số nguyên tử carbon có trong thành phần phân tử của nó (triose,

tetrose, pentose, hexose…)

Cách gọi tên

Việc gọi tên monosaccharide  tùy thuộc cả vào sự có mặt của nhóm aldehyde hoặc

cetone. Tùy thuộc vào số phân tử carbon: các aldose được gọi tên là triose, tetrose,

pentose, hexose; còn các cetose được gọi tên là dihydroxy acetone (triulose), tetrulose,

pentulose, hexulose…

Trong phân tử monosaccharide, ngoài các nhóm hydroxy và carbonyl ra còn có thể có

nhóm amin, nhóm carboxyl…Để nhận biết vị trí của các nhóm này, trong phân tử

monosaccharide có thể đánh số lần lượt các nguyên tử carbon. Cách đánh số dựa trên

nguyên tắc sau: bắt đầu từ nhóm aldehyde hay từ đầu cuối mà ở đó gần nhóm cetone

nhất để cho nguyên tử carbon có nhóm carbonyl có chỉ số nhỏ nhất.

Cấu tạo

Trong phân tử monosaccharide có chứa một số nguyên tử carbon bất đối xứng, mỗi

monosaccharide có thể tồn tại dưới dạng các đồng phân lập thể khác nhau. Số đồng

phân lập thể được tính theo 2n

 với n là số nguyên tử carbon bất đối xứng. Tất cả các

monosaccharide (trừ dioxyacetone) đều có đồng phân lập thể. Đây chính là tính chất

quan trọng của các monosaccharide. Đồng phân lập thể của monosaccharide tồn tại

trong hai dạng đồng phân đối quang: D và L. Cấu hình D và L là xác định sự phân bố

của nhóm –OH ở gần nguyên tử carbon hoạt quang áp chót. Nếu –OH nằm bên phải

mạch carbon thì phân tử monosaccharide có cấu hình D. Nếu –OH nằm bên trái thì có

cấu hình L. Cấu hình D và L không chỉ dẫn cho ta hướng quay của mặt phẳng phân

cực. Có những monosaccharide có cấu hình D nhưng lại quay sang trái (-), cũng có

những monosaccharide có cấu hình L lại có hướng quay sang phải (+). Để ký hiệu các

monosaccharide có hướng phân cực ánh sáng quay phải hay trái thì sau ký hiệu D hay

L còn có dấu (+) hay (-).

Trong cơ thể sống các monosaccharide thường tồn tại  ở cấu hình D, ngoại trừ L-

arabinose, đôi khi gặp L-ramnose.

Ngoài cấu tạo mạch thẳng, các monosaccharide còn có cấu tạo vòng, vì trong thực tế

một aldehyde có thể tác dụng với một alcol để tạo thành bán acetal. Ngày nay ta có thể

khẳng định trong thiên nhiên chỉ một phần nhỏ phân tử pentose và hexose có dạng hở,

còn phần lớn phân tử là ở dạng cấu trúc vòng. Phản ứng tạo nên bán acetal có thể xảy

ra trong nội bộ phân tử của một monosaccharide: nhóm carbonyl tác dụng tương hỗ

với nhóm hydroxyl và tạo nên bán acetal vòng.

Ở đây sự tạo thành bán acetal vòng của glucose là do sự kết hợp của chức aldehyde và

chức alcol của cùng một phân tử monosaccharide nên gọi là bán acetal nội. Trong 

công thức vòng ở carbon mang chức khử  aldehyde lại hình thành một nhóm hydroxyl,

nhóm này gọi là hydroxyl bán acetal, hay nhóm hydro glycoside. Phụ thuộc vào nhóm

hydroxyl của nguyên tử carbon nào tiếp nhận sự tạo nên bán acetal hay bán ketal, mà

có thể nhận được vòng năm cạnh (nguyên tử C4 với nguyên tử oxy ở C1) hay vòng 6

cạnh (nguyên tử C5 với nguyên tử oxy ở C1). Cấu tạo vòng của monosaccharide có

thể ở dạng 6 cạnh hay dạng 5 cạnh. Dạng 6 cạnh có cấu tạo tương tự nhân pyran nên

gọi các monosaccharide có cấu tạo vòng 6 cạnh là pyranose.

Hinh

Dạng 5 cạnh có cấu tạo tương tự nhân furan nên gọi các monosaccharide có cấu tạo 5

cạnh là furanose

Hinh

Trong công thức vòng, dạng α tương ứng với vị trí của nhóm –OH glycoside sắp xếp

bên dưới vòng, còn dạng β – nhóm OH glycoside ở bên trên vòng.

Qua những  điều  đã trình bày  ở trên có thể thấy  được rằng trong dung dịch

monosaccharide tồn tại ở nhiều dạng cấu tạo khác nhau và luôn luôn có một cân bằng

giữa các dạng đó. Dạng hở của monosaccharide thường thì chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ.

Sự chuyển hóa giữa các dạng hở và dạng vòng pyranose hoặc furanose của

monosaccharide phụ thuộc vào điều kiện môi trường, điều kiện phản ứng và tác nhân

phản ứng. Cần chú ý monosaccharide tồn tại phần lớn dưới dạng vòng 6 cạnh kiểu

pyranose. Ở dạng này nó lại có thể có cấu hình dạng ghế hoặc dạng thuyền trong đó

dạng ghế bền hơn dạng thuyền.

Tính chất vật lý

Tính hút ẩm và hòa tan

Khả năng hút ẩm của các đường đơn rất khác nhau, phụ thuộc vào loại đường (cấu

trúc đồng phân) cũng như độ tinh sạch của đường. Độ hòa tan của đường giảm khi

chúng bị vón lại, hiện tượng này thường rất hay xảy ra với đường ở dạng bột hay hạt.

Tuy nhiên khả năng giữ ẩm của dung dịch đường đậm đặc lại được ứng dụng trong

sản xuất bánh mì.

Do sự có mặt của nhiều nhóm hydroxyl trong phân tử nên monosaccharide là những

chất dễ hòa tan trong nước, tan một phần trong ethanol và không tan trong các dung

môi hữu cơ như ether, benzen, chloroform…

Tính chất cảm quan

Các đường đơn, đường oligo và các rượu tương ứng của chúng thường có vị ngọt. Đây

là tính chất cảm quan quan trọng nhất. Các loại đường khác nhau về chất lượng của vị

ngọt và cường độ của vị.  

Các đường quan trọng gồm saccharose (sucrose), các loại siro từ tinh bột (là hỗn hợp

gồm glucose, maltose và malt-oligosaccharide) và glucose. Đường đảo, siro glucose-

frutose, đường frutose, lactose, các sugar alcohol như sorbitol, mannitol, xylitol cũng

là những loại đường ngọt quan trọng.

Nếu  độ ngọt của saccharose là 100%,  độ ngọt của frutose là 173%, glucose 74%,

xylose 40%, lactose 16%. Riêng mannose có vị đắng. 

Cường độ vị ngọt của các đường oligo tăng khi chiều dài mạch giảm. Cường độ vị

ngọt được đánh giá bằng ngưỡng nồng độ cảm nhận của đường (nồng độ đường thấp

nhất cho phép cảm nhận được vị ngọt) hoặc bằng cách so sánh với một loại đường

chuẩn khác (thường là saccharose). So sánh với một  đường chuẩn khác là phương

pháp quan trọng thường được sử dụng, cường độ vị phụ thuộc vào nồng độ đường sử

dụng và khác nhau rất nhiều giữa các hợp chất đường ngọt.

Chất lượng và cường độ vị ngọt của đường phụ thuộc vào công thức hóa học, cấu trúc

của đường và các thông số cảm nhận vị khác như nhiệt độ, pH, sự có mặt của các

đường ngọt hoặc các chất không phải đường. Nói chung, trong quá trình chế biến thực

phẩm, thành phần và nồng độ của các chất tạo ngọt cần được điều chỉnh để đạt được

cảm nhận cảm quan tốt nhất.

Tính chất hóa học

Phản ứng khử thành dẫn xuất của rượu

Các đường đơn có thể bị khử thành rượu tương ứng dưới tác dụng của NaBH4. Một

aldose bị khử thành một rượu tương ứng, còn ketose bị khử thành 2 rượu do tạo nên

một tâm bất đối xứng mới.

Tên của rượu  được lấy từ tên  đường, thay thế  đuôi “ose” hoặc “ulose” bằng  đuôi

“itol”. 

VD: glucose glucitol (sorbitol)

       Mannose mannitol

       Fructose mannitol và sorbitol

Các dẫn xuất này được sử dụng thay thế đường trong thực phẩm để giảm hoạt độ của

nước, chống hiện tượng kết tinh, tăng cường sự tái hấp thụ nước của một số sản phẩm

bị mất nước. Sorbitol có nhiều trong một số loại quả như lê, táo, mận. Maltitol (sản

phẩm khử của maltose) là một loại đường được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực

phẩm.

Ptpu

Phản ứng oxy hóa 

Tùy thuộc vào  điều kiện oxy hóa monosaccharide sẽ thu  được các sản phẩm khác

nhau. Trong điều kiện oxy hóa nhẹ như có mặt nước brom (clo hoặc iot) trong môi

trường trung tính hoặc kiềm, các aldose bị oxy hóa thành aldonic acid. Quá trình oxy

hóa chỉ liên quan đến gốc aldehyde. Vì vậy nhóm đường ketose không có phản ứng

này.

Phản ứng glucose bị oxy hóa thành gluconic acid.

Ptpu

Khi oxy hóa bằng chất oxy hóa mạnh hơn như HNO3 thì cả nhóm aldehyde ở gốc C1

và gốc CH2OH  ở C6 trong phân tử  đều chuyển thành chức acid và sẽ thu  được

dicarboxylic acid (aldose thành aldaric acid).

Ptpu

Khi oxy hóa các aldose bằng dung dịch nước brom, nếu đã bảo vệ chức aldehyde bằng

cách metyl hóa hoặc acetyl hóa chức đó thì quá trình oxy hóa chỉ xảy ra ở nhóm rượu

bậc 1 và sản phẩm thu được sẽ chứa một nhóm acid. Sản phẩm này được gọi là uronic

acid. Các hợp chất uronic là thành phần của nhiều polysaccharide quan trọng của cơ

thể thực vật cũng như một số sinh vật (petin là polymer của acid D galaturonic là chất

tạo độ dày, tạo gel trong quá trình chế biến thực phẩm) hay acid alginic thu được từ

rong biển (acid D mannuronic và L guluronic).

Cũng có thể thu nhận được acid uronic bằng cách khử monolactone của một aldaric

tương ứng.

Ptpu

Tác dụng của acid lên monosaccharide

Khi đun nóng monosaccharide trong môi trường acid, đầu tiên các phản ứng enol hóa

xảy ra, sau đó là phản ứng tách nước và tiếp tục qua nhiều bước trung gian để cuối

cùng tạo ra các hợp chất furan. Các pentose trong môi trường acid có thể bị phân hủy

thành furfufal, hexose bị phân hủy thành 5 hydroxylmethyl furfural sau khi loại bỏ 3

phân tử nước. Các ketose bị phân hủy nhanh hơn aldose, frutose cũng tạo ra nhiều sản

phẩm phân hủy hơn so với glucose.

Ptpu

Phản ứng caramen hóa

Các chất có màu nâu với mùi caramel đặc trưng  sẽ được tạo ra khi đun nóng chảy

đường hoặc khi đun nóng dung dịch đường trong môi trường acid hoặc kiềm. Phản

ứng có thể xảy ra theo hai hướng tạo mùi hoặc tạo màu nhiều hơn. 

Đun nóng đường saccharose  trong dung dịch đệm thích hợp sẽ tăng cường khả năng

tạo ra các chất mùi, chủ yếu là các dihydrofuranose, cyclopentenolone,

cyclohexenolone và pyrone. Ngoài ra đun nóng xiro glucose với acid sulphuric và có

mặt ammonia sẽ tăng cường khả năng tạo ra các hợp chất polymer có màu nâu. Độ

bền và khả năng hòa tan của các hợp chất polyner này sẽ được tăng cường khi thêm

các anion bisulphite.

Phản ứng với các hợp chất chứa gốc amine (acid amin) phản ứng này còn gọi là phản

ứng Maillard

Phản ứng Maillard còn được gọi là phản hóa nâu phi enzyme là phản ứng xảy ra giữa

đường khử (chủ yếu là glucose, frutose, maltose, lactose) và protein (thường là các

gốc ε-amine của lysine), peptide, acid amin hoặc các amine, thông qua phản ứng tạo

N-glycoside và một chuỗi các phản ứng kế tiếp khác. Phản ứng này sẽ xảy ra nhanh

hơn khi nhiệt độ tăng, hoạt tính của nước thấp và khi bảo quản thực phẩm trong thời

gian dài.

Phản ứng Maillard về cơ bản cũng xảy ra tương tự như phản ứng của đường trong môi

trường acid hoặc kiềm, tuy nhiên sự xúc tác của các hợp chất nitrogen đóng vai trò

xúc tác thúc đẩy phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh hơn trong những điều kiện môi

trường đơn giản hơn rất nhiều. Đây là phản ứng rất thường gặp trong thực phẩm.

Các kết quả gây ra bởi phản ứng Maillard

Tạo ra các chất có màu nâu (thường được gọi là các melanoidin) chứa nitơ, có khối

lượng phân tử và độ hòa tan trong nước khác nhau.  Hiện tượng tạo màu rất cần thiết

cho các sản phẩm chiên, nướng nhưng lại có hại cho các loại thực phẩm như sữa đặc,

rau củ sấy, nước sốt cà chua…

Tạo ra nhiều hợp chất bay hơi có mùi. Phản ứng này rất cần thiết trong các quá  trình

chiên, nướng, quay nhưng nó cũng liên quan  đến việc tạo ra các mùi không mong

muốn trong các quá trình bảo quản và chế biến nhiệt như thanh trùng, tiệt trùng…

Tạo các chất có vị đắng, cần thiết trong chế biến cà phê nhưng lại tạo ra vị lạ khi quay

thịt hoặc cá.

Tạo ra các hợp chất có tính khử mạnh, có thể tham gia bảo vệ thực phẩm khỏi các

phản ứng oxy hóa.

Làm mất nhiều acid amin thiết yếu như lysine, cystine, methionine

Tạo ra một số hợp chất có khả năng gây ung thư

Tạo ra các hợp chất có thể liên kết chéo với protein

Các monosaccharide quan trọng và tính chất 

Pentose

Pentose là monosaccharide chứa 5C, gặp trong thành phần của nhiều tổ chức động vật

và thực vật. Chúng tồn tại một phần ở trạng thái tự do. Các pentose quan trọng thường

gặp là L-arabinose, D-xylose, D-ribose.

L-arabinose

L-arabinose có trong thành phần của các polysaccharide như hemicellulose, các chất

nhầy, gum và pectin. Nó không bị lên men bởi nấm men; thường gặp trong thực vật ở

dạng L.

CTCT

D-xylose

Tồn tại một phần ở trạng thái tự do, nhưng chủ yếu dưới dạng polysaccharide gọi là

xylan và pentozan có trong gỗ, rơm rạ. Có thể dùng acid thủy phân các nguyên liệu

trên để thu được D-xylose trong công nghiệp. D-xylose cũng không bị lên men bởi

nấm men và không bị đồng hóa bởi người và động vật.

CTCT

D-ribose

Là monosaccharide gặp trong thành phần của nhiều hợp chất như acid ribonucleic,

một số vitamin và coenzyme. Ít tồn tại ở dạng tự do, trong thực vật D-ribose tồn tại ở

dạng furanose.

Một dẫn xuất quan trọng của ribose là chất D-deoxyribose. Trong chất này không có

nguyên tử oxy  ở vị trí C2. Nó là một thành phần quan trọng của acid

deoxyribonucleic.

Tính chất của đường 5C   

Khi đun nóng các pentose nói trên với acid, chúng sẽ bị loại nước và chuyển thành

dẫn xuất aldehyde gọi là fufurol.

Ptpu

Fufurol khi tác dụng với anilin và acid HCl sẽ cho hợp chất có màu đỏ. Phản ứng này

là cơ sở để định lượng đường pentose. Fufurol cũng được tạo thành khi nướng bánh

do các đường pentose của bột bị loại nước, ở nhiệt độ cao fufurol bay hơi và cho mùi

thơm như mùi táo, vì vậy nó cũng tham gia tạo mùi thơm đặc trưng của bánh nướng.

Hexose

Hexose là nhóm monosaccharide phổ biến hơn cả trong thiên nhiên. Thông thường

hexose tồn tại ở vòng pyranose, dạng furanose ít gặp hơn, trừ đối với frutose.

D-glucose (đường nho)

CTCT

D-glucose là monosaccharide phổ biến ở thực vật cũng như ở động vật, có nhiều trong

nho chín nên còn gọi là đường nho. Dung dịch glucose làm quay mặt phẳng ánh sáng

phân cực sang phải nên cũng có tên là dextrose.

Trong dung dịch, D-glucose tồn tại chủ yếu ở dạng pyranose. D-glucose là thành phần

cấu tạo của nhiều loại polysaccharide như tinh bột, glycogen, cellulose…Ở cơ thể

người và động vật, glucose là thành phần cố định trong máu. Đưa glucose vào máu

người bệnh, sẽ làm hồi phục sức khỏe nhanh chóng vì glucose là monosaccharide dễ

dàng hấp thụ. Glucose là loại đường đồng hóa nhanh và sử dụng nhanh nhất trong cơ

thể để tạo glycogen cần thiết cho cơ thể đang hoạt động kể cả cơ tim để duy trì mức

đường huyết.

Glucose là loại đường có tính khử, dễ dàng lên men tạo rượu ethanol, có thể định tính

glucose bằng dung dịch Fehling.

Trong công nghệ thực phẩm, glucose sử dụng làm kẹo chewing gum, jam và các thực

phẩm khác. 

Glucose dùng trong công nghiệp bánh kẹo với mục đích tạo sự mềm dẻo, ngăn chặn

hiện tượng lại đường (hình thành tinh thể).

D-frutose (đường trái cây)

CTCT

D-frutose có nhiều trong quả, mật hoa. Nó làm quay mặt phẳng của ánh sáng phân cực

sang trái nên còn có tên levulose. D-frutose là thành phần của disaccharide

saccharose. Frutose thường tồn tại dưới dạng furanose. Nó dễ dàng bị lên men bởi

nấm men. Frutose là loại đường ngọt nhất và dạng β ngọt gấp 3 lần dạng α, có tính

khử vì có nhóm –OH bán acetal. Frutose có nhiều trong mật ong chiếm khoảng 31%,

do độ ngọt rất cao nên mật ong có vị ngọt mạnh. Khi kết tinh trong dung dịch nước

frutose có hình kim, tinh thể của nó ngậm một phân tử nước : 2C6H12O6.H2O   

D-galactose

CTCT

Là monosaccharide có trong thành phần của disaccharide lactose. Nó cũng có trong

thành phần của các polysaccharide galactan của thực vật. D-galactose còn là đơn vị

cấu tạo của melibiose và agar-agar (thạch). Dẫn xuất acid galacturonic là thành phần

của polysaccharide pectin. Galactose chỉ bị lên men bởi nấm men riêng biệt. Từ các

quả của dây leo có thể tách được galactose ở dạng tinh thể.

D-manose

CTCT

Là loại hexose có trong thành phần của nhiều loại polysaccharide như hemicellulose,

các chất nhầy. Manose dễ dàng bị lên men bởi nấm men. Trong cơ thể người và động

vật, manose tồn tại ở dạng glucose.

OLIGOSACCHARIDE

Định nghĩa và phân loại

Oligosaccharide là nhóm glucid  được cấu tạo bởi sự liên kết của một số

monosaccharide. Vì vậy khối lượng phân tử của chúng không lớn lắm và chúng còn

giữ được một số tính chất như đường đơn giản. Chúng dễ tan trong nước và dễ kết 

tinh. Khi thủy phân bằng acid hoặc enzyme tương  ứng sẽ làm  đứt các liên kết

glycoside giữa các monosaccharide thành phần của oligosaccharide và giải phóng các

monosaccharide.

Oligosaccharide có từ 2 đến 10 gốc monosaccharide, chúng liên kết với nhau bởi các

liên kết glycoside. Phụ thuộc vào số phân tử monosaccharide trong phân tử của

oligosaccharide mà người ta chia ra: disaccharide, trisaccharide, tetrasaccharide…

Phân loại

Theo thành phần của các gốc monosaccharide:

Homooligosaccharide: chứa các monomer cùng loại

Heteroligosaccharide: chứa những monomer khác loại

Theo cấu tạo của phân tử oligosaccharide có thể chia ra oligosaccharide mạch thẳng

và phân nhánh.

Theo nguyên tắc cấu tạo của oligosaccharide:

Oligosaccharide khử: khi gốc monosaccharide sau cùng còn nhóm hydroxyl glycoside

tự do

Oligosaccharide không khử: khi nhóm hydroxyl glycoside của monosaccharide sau

cùng liên kết với monosaccharide trước (không còn –OH glycoside tự do).

Một số oligosaccharide tiêu biểu

Disaccharide

Disaccharide là oligosaccharide có hai gốc monosaccharide kết hợp với nhau. Khi kết

hợp như vậy sẽ loại ra một phân tử nước. Sự kết hợp có thể xảy ra  đối với hai

monosaccharide giống nhau hoặc khác nhau. Kiểu liên kết giữa hai monosaccharide là

liên kết glycoside. Sự kết hợp giữa hai monosaccharide có thể xảy ra theo hai kiểu

khác nhau và phụ thuộc vào kiểu kết hợp đó mà có các disaccharide có tính chất khác

nhau. Trong kiểu liên kết thứ nhất, một monosaccharide này liên kết với một

monosaccharide khác nhờ nhóm –OH glycoside của nó với một nhóm –OH của chất

thứ hai. Như vậy disaccharide tạo thành vẫn còn một nhóm –OH glycoside ở dạng tự

do, kết quả nó vẫn duy trì được tính chất khử. Ví dụ: đường maltose hoặc lactose có

cấu tạo theo kiểu liên kết thứ nhất. Trong kiểu liên kết thứ hai, hai monosaccharide kết

hợp với nhau nhờ hai nhóm OH glycoside của chúng, kết quả hình thành nên

disaccharide không còn chứa OH glycoside tự do. Các disaccharide không còn tính

khử. Ví dụ như đường saccharose là disaccharide thuộc kiểu liên kết thứ hai.

Một số disaccharide quan trọng

Saccharose (sucrose) 

Saccharose thuộc loại đường rất phổ biến trong thiên nhiên. Nó có nhiều trong củ cải

đường, mía và ở lá, thân, rễ và quả của nhiều loại thực vật. Saccharose là loại đường

rất dễ hòa tan, có ý nghĩa quan trọng đối với sự dinh dưỡng của người.

Saccharose là disaccharide được cấu tạo từ glucose và fructose. Hai monosaccharide

này liên kết với nhau nhờ liên kết hai nhóm OH glycoside của chúng nên saccharose

không có tính khử.

CTCT

Saccharose tan tốt trong nước, kết tinh ở dạng tinh thể.

Saccharose có đặc tính dễ bị thủy phân thành glucose và frutose. Quá trình này có thể

được thực hiện nhờ enzyme invertase hoặc nhờ acid (acid HCl ở nhiệt độ cao). Ở thực

phẩm có pH acid cũng thuận lợi cho sự nghịch đảo, ở dịch quả khi bảo quản tạm quá

trình này xảy ra tự động. Sản phẩm hình thành khi thủy phân saccharose được gọi là

đường nghịch đảo. Nó có trong mật ong ở dạng tự nhiên. Sở dĩ nó mang tên này vì

dung dịch saccharose ban đầu có [α]D bằng +66.50

 nhưng sau khi thủy phân độ quay

cực lại bằng -200

 nghĩa là có sự thay đổi góc quay cực từ phải sang trái. Trong hỗn

hợp glucose và frutose  được hình thành [α]D của glucose là +52.50

 còn [α]D của

frutose là -92.40

 và do đó dung dịch đường nghịch đảo có [α]D bằng -200

. Sự nghịch đảo cũng làm tăng chất khô lên 5,26%, đồng thời tăng nhẹ vị ngọt và nhất là tăng độ hòa tan của đường trong dung dịch. Dung dịch đường nghịch đảo thường ít nhớt hơn so với dung dịch saccharose khi dùng một trọng lượng khô ngang nhau. Sự tăng tính

hòa tan gây ra nhờ quá trình nghịch đảo là do tính hòa tan cao của đường frutose cũng

như tính khó kết tính của đường glucose so với đường saccharose.

Tính hòa tan của đường chung không những có thể được tăng lên nhờ thêm đường

nghịch đảo mà cả khi thêm glucose hay siro glucose. Điều đó còn cho phép điều chỉnh

độ nhớt của dung dịch đường. Khi làm lạnh các dung dịch bão hòa đường saccharose

(thu được ở nhiệt độ cao) sẽ có thể tạo nên các dung dịch quá bão hòa của saccharose.

Vận tốc kết tinh saccharose từ các dung dịch này cũng như kích thước của các tinh thể

tạo thành có thể giảm đáng kể nhờ thêm vào dung dịch glucose, đường nghịch đảo,

siro glucose. Tính chất này được sử dụng trong kỹ nghệ mức kẹo để tạo nên các sản

phẩm trong đó saccharose dù ở nồng độ rất cao nhưng vẫn không kết tinh.

Maltose

Maltose là disaccharide chứa 2 gốc α glucopyranose, 2 gốc này liên kết với nhau nhờ -

OH ở vị trí C1 và C4. Do đó maltose còn giữ được một nhóm –OH glycoside và duy

trì được tính khử (bằng phân nửa tính khử của phân tử glucose).

Maltose có nhiều trong lúa nảy mầm, mầm mạch. Khi thủy phân tinh bột bằng enzyme

amylase thu được maltose. Đây là cơ sở sản xuất mạch nha từ nguyên liệu tinh bột.

Maltose còn  được gọi là mạch nha. Còn khi thủy phân bằng acid hoặc enzyme

maltase, đường maltose sẽ bị phân ly và giải phóng ra 2 phân tử α-D-glucose.

Lactose

Lactose còn được gọi là đường sữa vì nó có nhiều trong sữa người, động vật (5-8%).

Lactose cấu tạo từ một phân tử  β-D-galactose và một phân tử  α-D-glucose. Trong

phân tử lactose còn lại một nhóm hydroxyl glycoside nên nó vẫn còn có tính chất khử.

Lactose còn được gọi là β-D-galactopyranozit (1 4) D-glucopyranose.  Ở

nhiệt độ thường lactose hòa tan trong nước ít hơn saccharose 10 lần nhưng ở 1000C thì

độ hòa tan của nó xấp xỉ saccharose. Lactose kết tinh chậm, tinh thể cứng và có nhiều

dạng tinh thể. Vitamin B2 có thể ức chế sự kết tinh của lactose. Độ ngọt của lactose

chỉ bằng 1/6 saccharose.

Lactose khó bị thủy phân bởi acid hơn saccharose. Để thủy phân phải đun sôi với acid

và không xảy ra sự nghịch đảo.

Trisaccharide

Trisaccharide là nhóm oligosaccharide chứa 3 gốc monosaccharide. Loại trisaccharide

phổ biến hơn cả trong thiên nhiên là chất rafinose. Nó có nhiều trong hạt bông và

trong củ cải đường. Rafinose chứa một gốc galactose, một gốc glucose và một gốc

frutose. Các monosaccharide này gắn với nhau nhờ các nhóm hydroxyl glycoside của

chúng. Vì vậy trong phân tử rafinose không còn chứa nhóm hydroxyl tự do, nó không

có tính khử.

Rafinose có nhiều ở gỉ đường thu được khi sản xuất đường từ củ cải đường. Rafinose

tinh thể không có vị ngọt, hòa tan trong nước, khi thủy phân bằng acid trong thời gian

ngắn và ở nhiệt độ không cao sẽ xảy ra sự giải phóng frutofuranose. Tác dụng của

enzyme invertase cũng cho kết quả tương tự. Phân tử disaccharide hình thành nếu tiếp

tục bị thủy phân thì sẽ phân giải hoàn toàn thành D-galactose và D-glucose. Rafinose

kém bền đối với nhiệt hơn saccharose. Sự phân giải rafinose nhờ enzyme ở các vị trí

khác nhau được trình bày như sau:

Hình

Tetrasaccharide

Hinh CTCT

Tetrasaccharide phổ biến trong cây họ đậu và một số hạt khác khi hạt chín. Nhưng khi

hạt nảy mầm đường nhanh chóng mất đi. Tetrasaccharide được cấu tạo từ 2 phân tử α-

galactose, 1 phân tử α-glucose và 1 phân tử β-frutose. 

Tetrasaccharide không còn tính khử.

POLYSACCHARIDE

Polysaccharide là hợp chất hữu cơ cao phân tử thường gặp trong thiên nhiên. Khi thủy

phân polysaccharide tạo nên một lượng lớn các gốc monosaccharide (đến vài chục

ngàn gốc)

Polysaccharide có nhiều trong các sản phẩm thực phẩm. Trong tự nhiên, có vai trò

như là chất tạo hình (rau, quả), chất dinh dưỡng như ngũ cốc, khoai tây, cây họ đậu.

Polysaccharide còn là tác nhân tạo gel, tạo độ dày như tinh bột, pectin, agar, alginate,

guaran gum; tác nhân ổn định cho hệ thống nhũ tương, tạo màng hoặc mạ một lớp để

bảo vệ thực phẩm chống lại các phản ứng không mong muốn. 

Phân loại – danh pháp

Hệ thống danh pháp của polysaccharide không có. Nhưng thường người ta sử dụng

theo nguyên tắc hợp lý: lấy sự gọi tên của monosaccharide cơ bản làm gốc và kết thúc

bằng đuôi “-ose” thay bằng đuôi “-an”. 

Ví dụ:

Polysaccharide đồng thể: D-glucan được cấu tạo từ các gốc glucose.

Polysaccharide dị thể: L-arabino-D-galactan được cấu tạo từ các gốc L-arabinose và

D-galactose.

Bên cạnh các gọi tên này, người ta còn gọi theo cách khác như polymer của các acid

uronic người ta gọi là polysaccharide. Cho đến bây giờ, đối với nhiều đại diện của

polysaccharide người ta vẫn sử dụng cách gọi tên từ lâu đời như: tinh bột, glycogen,

pectin, cellulose…

Sự phân loại polysaccharide thường dựa trên các cơ sở sau:

Dựa vào thành phần của monosaccharide: 

Homopolysaccharide: cấu tạo từ một loại monosaccharide

Heteropolysaccharide: cấu tạo từ nhiều loại monosaccharide (dưới 5-6 loại)

Dựa theo  đặc tính của mạch polysaccharide:  polysaccharide mạch thẳng và mạch nhánh.

Dựa theo nguồn  gốc polysaccharide: polysaccharide có nguồn gốc thực vật, động vật và vi sinh vật

Dựa theo chức năng của polysaccharide

Polysaccharide có chức năng tạo hình, tạo khung như cellulose, hemicellulose và pectin ở thực vật; chitin và muco ở động vật.

Polysaccharide có chức năng dự trữ: tinh bột dextrin, inulin ở thực vật; glycogen ở động vật

Polysaccharide có chức năng giữ nước: agar, pectin, alginate  ở thực vật; mucopolysaccharide ở động vật

Tính chất của polysaccharide

Polysaccharide do nhiều gốc monosaccharide kết hợp lại với nhau có khối lượng phân

tử lớn nên nó không còn tính khử.

Polysaccharide mạch thẳng (cellulose, amylose) thường không tan trong nước, có thể

hòa tan dưới tác động mạnh như nhiệt độ cao, kiềm mạnh hoặc tác nhân thích hợp

khác, chúng dễ kết tủa trong dung dịch (như tinh bột bị thoái hóa)

Polysaccharide mạch nhánh (amylosepectin, glycogen) tan tốt trong nước tốt hơn

polysaccharide mạch thẳng. Dung dịch polysaccharide mạch thẳng có cùng khối lượng

phân tử và cùng nồng độ người ta thấy polysaccharide mạch nhánh có độ nhớt thấp

hơn và kết tủa chậm trong nước hơn.

Polysaccharide với nhóm carboxyl (pectin, alginate) hòa tan trong muối kim loại kiềm

hay pH kiềm. Độ nhớt của dung dịch phụ thuộc pH.

Polysaccharide với acid mạnh (H2SO4, H3PO4) tinh bột biến hình hòa tan trong nước,

có độ nhớt cao.  

Tinh bột

Polysaccharide  đồng thể (homopolysaccharide) là do cùng một monosaccharide tạo nên.

Tinh bột là nguồn glucid dự trữ chủ yếu của thực vật, nó là nguồn thức ăn, nguồn cung

cấp năng lượng chính cho người và động vật. Tinh bột chủ yếu có trong các hạt ngũ

cốc, trong củ, thân lá và thân cây. Tinh bột có trong hạt bắp, lúa và lúa mì khoảng 60-

75%, kích thước hạt tinh bột khoảng 2-15micromet.

Tinh bột không phải là một chất hóa học riêng biệt mà trong nó có 96,1-97,6% là

polysaccharide (amylose và amylopectin); 0,2-0,7% khoáng chất chủ yếu là

phosphate. Trong tinh bột còn tìm  được các acid béo như acid palmitic, stearic và

nhiều acid khác, hàm lượng  đạt tới 0,6%. Các chất  đó hấp thụ trong phần chiết

polysaccharide tinh bột và có thể loại bỏ bằng cách tách chúng bằng dung môi hữu cơ

trung tính (metanol).

Trong thực vật, tinh bột là chất dinh dưỡng dự trữ và chúng ở trong dạng hạt tinh bột,

những hạt tinh bột này chúng khác nhau theo hình dạng kích thước, thành phần hóa

học và tính chất, không chỉ ở những loại cây khác nhau mà ngay cả ở những cơ quan

khác nhau của cùng một loại cây.

Tinh bột được tạo ra từ 2 polysaccharide khác nhau: amylose và amylopectin, chúng

khác nhau về lý tính và hóa tính.

Amylose

Amylose là polysaccharide có cấu tạo mạch thẳng, không phân nhánh trong đó gồm

các D-glucose, kết hợp với nhau bằng liên kết α-(1-4) glycoside, có độ dài gần 300-

1000 gốc glucose, dạng xoắn  ốc, theo kiểu lò xo, mỗi vòng xoắn gồm có 6 gốc

glucose. Cấu trúc xoắn được giữ vững nhờ liên kết hydro được tạo thành từ giữa các

nhóm OH tự do.

Amylose dễ dàng tan trong nước nóng và cho dung dịch với độ nhớt không cao, dung

dịch amylose không bền vững, khi đứng yên chúng có thể tạo thành tủa (cặn).

Đối với butanol và pentanol thì amylose bị kết tủa hoàn toàn và amylose bị hấp thụ

trên bông. Với dung dịch iot, amylose cho màu xanh đặc trưng do sự hấp thụ iot vào

bên trong vòng xoắn  ốc của amylose, mỗi vòng xoắn hấp thụ một phân tử iot, các

nhóm –OH nằm bên ngoài vòng xoắn, các nhóm hydrocarbua thì nằm bên trong vòng

xoắn bao quanh phân tử iot. Nếu đun nóng, liên kết hydro bị cắt đứt, mạch amylose

duỗi thẳng ra do đó iot bị tách ra khỏi amylose đưa đến dung dịch mất màu xanh.

Phân tử lượng của amylose khoai tây gần 400.000, của hạt bắp và lúa khoảng

100.000-200.000. 

Amylose thường được phân bố ở phần bên trong của hạt tinh bột. Dung dịch amylose

có  độ nhớt thấp hơn dung dịch amylopectin. Trong tinh bột lượng amylose tỷ lệ

amylopectin khoảng ¼. Trong một số trường hợp tỷ lệ này có thể thay đổi ít nhiều.

Trong gạo nếp chứa ít amylose, khi  đó  ở một số hạt  đậu thì lượng amylose chiếm

75%, ở lúa mì thì amylose không có, còn amylopectin chiếm 100%. Ở hạt táo amylose

chiếm 100% còn amylopectin là không.

Amylopectin

Amylopectin cũng được cấu tạo từ α-D-glucopyranose nhưng có sự phân nhánh mạch

ở điểm liên kết 1-6 có nghĩa là cấu tạo phân tử của nó ngoài liên kết 1-4 còn liên kết

1-6, cứ khoảng 20 gốc monosaccharide có một điểm phân nhánh.

Amylopectin chỉ tan trong nước nóng có áp suất và cho dung dịch có độ nhớt cao, khi

tác dụng với butanol và pentanol không bị kết tủa, không bị hấp thụ trên bông. Dung

dịch bền, không bị lắng cặn khi  để yên. Trọng lượng phân tử amylopectin 50.000-1.000.000.

Amylopectin được phân bố bên ngoài ở mặt ngoài hạt tinh bột. Khi đun nóng trong

nước tới 60-70% tinh bột bị trương nở mạnh, có độ dính cao, hiện tượng này gọi là sự

hồ hóa. Dưới tác dụng của enzyme amylase hoặc đun nóng với acid, tinh bột bị thủy

phân cho ra các sản phẩm trung gian có phân tử lượng khác nhau như dextrin.

Amylodextrin tác dụng với iot cho màu tím  xanh, nó là bột trắng tan trong etanol

25%, nhưng tủa ở etanol 40%.  

Erytrodextrin : tạo màu đỏ nâu với iot, hòa tan trong etanol 55% và bị tủa ở 65%.

Achrodextrin với iot không cho màu và tan được ở nồng độ etanol 70%.

Maltodextrin không cho màu với iot và không bị tủa bằng etanol.

Các dextrin này có thể bị thủy phân hoàn toàn tạo thành các gốc glucose. Như vậy, sản

phẩm thủy phân hoàn toàn của tinh bột là glucose. Tuy nhiên ở những điều kiện nhất

định, dưới tác dụng của enzyme, disaccharide là thành phần chủ yếu trong sản phẩm

thủy phân tinh bột.

Tinh bột được sử dụng rộng rãi trong thực tế, trong y học, trong nhiều lãnh vực công

nghiệp: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, làm giấy, công nghệ thuộc da,…

Trong củ khoai tây trung bình chứa 15-25% tinh bột ở trọng lượng khô, hạt của những

cây trồng khác là từ 40-60%.

Cellulose

Cellulose là thành phần chính của thành tế bào thực vật cùng với hemicellulose,

pectin và ligin. Do hệ enzyme phân huỷ cellulose không có mặt trong hệ tiêu hoá của 

người, nên cellulose chỉ  đóng vai trò duy trì nhu  động mạch ruột của hệ tiêu hoá.

Thiếu cellulose trong khẩu phần ăn dễ gây táo bón, ung thư trực tràng, còn quá nhiều

cellulose trong khẩu phần ăn gây nên giảm sự hấp thu chất dinh dưỡng trong đường ruột.

Do không được tiêu hoá nên cellulose được sử dụng như các chất xơ thực phẩm.

Ngoài ra, enzyme phân huỷ cellulose cũng không có mặt trong hệ tiêu hoá của động

vật. Tuy nhiên động vật nhai lại có khả năng tiêu hoá cellulose do hệ vi sinh vật trong

dạ cỏ có khả năng sinh tổng hợp cellulase.

Cấu trúc : Cellulose  được cấu tạo từ  đường D-glucose nhờ liên kết  β-1,4 glycoside.

Ứng dụng : Cellulose vi tinh thể được sử dụng trong các loại thực phẩm calori

thấp, trong salad, các món ăn tráng miệng và kem. Khả năng hydrat hoá và phân tán

của  được cải thiệnn rõ rêt khi sử dụng chung với một lượng nhỏ carboxymethyl

cellulose.

Các dẫn xuất của cellulose

Alkyl cellulose

Được tạo thành do phản  ứng giữa cellulose và methylchloride hay propylene

oxide trong môi trường kiềm mạnh sẽ gắn thêm các gốc methyl hay hydroxypropyl

vào cellulose. Mức độ thay thế này phụ thuộc vào các điều kiện phản ứng. Phụ thuộc

vào bản chất của gốc thay thế ( methyl, ethyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl,

hydroxypropyl) và mức độ thay thế mà các dẫn xuất cellulose nhận được có khả năng

trương nở và hoà tan trong nước khác nhau. Tính chất đặc trưng của methyl cellulose

và methyl-hydroxypropyl cellulose là khả năng giảm độ nhớt khi tăng nhiệt độ và khả

năng tạo gel thuận nghịch ở nhiệt độ nhất định. Khả năng tạo gel cũng phụ thuộc vào

dạng dẫn xuất, mức độ thay thế, nồng độ của dẫn xuất cellulose trong dung dịch nước.

Ứng dụng

Trong các sản phẩm nướng làm từ bột ít hay không có gluten (như bột gạo, bột

bắp), sử dụng methyl cellulose và methyl-hydroxypropyl cellulose sẽ làm giảm hiện

tượng bở hay vỡ vụn của bánh, tăng lượng nước sử dụng trong bột nhào và nhờ vậy

tăng khả năng phồng nở của tinh bột trong quá trình nướng bánh.

Khi thêm vào bột chiên thịt hay tôm sẽ giúp tăng lượng mỡ có thể hấp thụ khi chiên.

Khi thêm vào các loại rau củ, trái cây sấy khô giúp cải thiện tính chất và cấu trúc của

sản phẩm khi tái hydrat hoá.

Carboxymethyl cellulose CMC 

CMC là dẫn xuất của cellulose với chloroacetic acid. Tính chất của CMC phụ

thuộcvào mức độ thay thế và mức độ polymer hoá. CMC có mức độ thay thế thấp (DS

< 0.3) không tan trong nước nhưng tan trong kiềm. Khi CMC có mức độ thay thế cao

(DS > 0.4) tan được trong nước. Độ hoà tan và độ nhớt của CMC phụ thuộc vào pH.

Ứng dụng

ƒ CMC là một chất kết dính trơ và là chất làm đầy được sử dụng để điều chỉnh và

cải thiện cấu trúc của nhiều loại thực phẩm như mứt trái cây dạng thạch, nhân bánh

dạng paste, phomai, salad...

ƒ Giúp giảm hiện tượng tạo tinh thể đá trong bánh kem, giúp giữ cấu trúc mềm

và trơn mịn.

ƒ Ngăn cản hiện tượng kết tinh đường trong sản xuất kẹo, ngăn ngừa hiện tượng

thoái hoá tinh bột và vỡ trong các loại bánh nướng.

ƒ Cải thiện tính chất tái hydrat hoá trong các sản phẩm sấy.

Hemicellulose

Là thành phần nằm trong khoảng trống giữa các sợi cellulose trong thành tế bào

thực vật.

Agar

Cấu trúc và tính chất

Agar là một polysaccharide  được tách ra từ rong biển (thuộc nhóm tảo  đỏ

Rhodophyceae). Đây là một phức hợp polysaccharide mà thành phần chính là agarose

và agaropectin.

Thành phần chính của mạch polysaccharide là  β-D-galactopyranose và 3,6-

anhydro-α-L-galactopyranose liên kết với nhau bởi liên kết β-1,4 và α-1,3.

Agar không tan trong nước lạnh, tan nhẹ trong ethanolamin và tan tốt trong

formamide.

Agar nhận được nhờ kết tủa bằng cồn.

Ở trạng thái ẩm agar có thể tan trong nước ở nhiệt độ 250C, nhưng ở trạng thái

sấy khô chỉ tan trong nước nóng. Khi để nguội, dung dịch agar sẽ tạo thành gel. Đây là

chất tạo gel tốt nhất, nó có thể hấp thụ rất nhiều nước và tạo gel nhờ các liên kết hydro

ở nồng độ rất thấp (khoảng 0.04%)

Khả năng tạo gel và độ bền gel phụ thuộc 

ƒ Nồng độ agar

ƒ Phân tử lượng trung bình 

Ứng dụng

Những ứng dụng của agar dựa trên các tính chất :

ƒ Là một glucid không tiêu hoá được

ƒ Có khả năng tạo gel bền nhiệt

ƒ Có khả năng nhũ hoá và làm bền

ƒ Có khả năng tạo màng có độ bền cơ học cao và trong suốt

Ứng dụng

ƒ Dùng làm thạch

ƒ Dùng làm muôi trường nuôi cấy vi sinh vật

ƒ Làm chậm quá trình hư hỏng ở bánh mì

ƒ Cung cấp cấu trúc gel cần thiết trong các đồ hộp thịt

ƒ Sử dụng rộng rãi trong các thực phẩm  ăn kiêng,  đồ tráng miệng và các sản phẩm ngũ cốc.

Pectin

Pectin là hợp chất cao phân tử polygalacturonic có đơn phân tử là galacturonic

trong đó các nhóm acid của acid galactose bị ester hoá một phần bằng rượu metylic. 

Pectin là polysaccharide có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây. Trong thực vật pectin

tồn tại dưới 2 dạng: dạng protopectin không tan, tồn tại chủ yếu ở thành tế bào dưới

dạng kết hợp với polysaccharide araban và dạng hoà tan của pectin tồn tại chủ yếu ở

dịch tế bào.

Pectin có trọng lượng phân tử lớn, sự có mặt của pectin làm tăng độ nhớt của

dịch quả, trong công nghệ chế biến nước trái cây, người ta thường dùng enzyme để

thủy phân pectin, làm giảm độ nhớt của dịch quả.

Pectin là chất vô định hình, không tan trong phần lớn các dung môi hữu cơ như

acetone, rượu. 

Dưới tác dụng của acid, của enzyme protopectinase hoặc khi đun sôi, protopectin

chuyển sang dạng pectin hoà tan. Đặc tính quan trọng của pectin là khi có mặt acid và

đường, nó có khả năng tạo thành gel. Vì vậy nó được ứng dụng rộng rãi trong công

nghiệp sản xuất mứt kẹo.

Điều kiện tạo thành chất gel: 

Pectin < 1 %.

Đường saccharose với tỷ lệ 65-70% 

pH môi trường khoảng 3.1-3.5 (thường sử dụng acid hữu cơ như acid citric).

Pectin lấy từ các nguồn khác nhau sẽ khác nhau về khả năng tạo gel và khác nhau về

số các  nhóm thế metoxyl trong phân tử. Pectin hòa tan là polysaccharide cấu tạo bởi

các gốc acid galaturonic trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế metoxyl.

Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong

giới hạn rộng.

Tên gọi pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalacturonic metyl hóa 100%. Tên gọi

acid pectinic để chỉ chất được metyl hóa thấp hơn 100%. Còn tên gọi acid pectic để

chỉ acid polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm metoxyl.  

Pectin hòa tan khi bị tác dụng của chất kiềm loãng hoặc enzyme pectase sẽ giải

phóng nhóm metoxyl dưới dạng rượu metylic và polysaccharide còn lại khi đó gọi là

acid pectic tự do, nghĩa là acid polygalacturonic. Acid pectic có thể tạo nên dạng muối

canxi pectat, chất này chuyển này dạng kết tủa dễ dàng, do đó được dùng làm để định

lượng các chất pectin. Dưới dạng acid pectic tự do, nó mất khả năng tạo gel khi có

đường như trong trường hợp của pectin hòa tan ban đầu. Vì vậy, để duy trì khả năng

tạo gel của pectin hòa tan cần chú ý tránh môi trường kiềm hoặc tác dụng thủy phân

của enzyme pectase. Các chất pectin giữ vai trò quan trọng trong quá trình chín của

quả. Khi quả đang phát triển, protopectin phân tán ở thành tế bào và chiếm tỷ lệ khá

cao, tới lúc quả chin, protopectin biến sang dạng pectin hòa tan dưới tác dụng của các

acid hữu cơ và enzyme protopectinase trong quả. Trong khi bảo quản quả cũng nhận

thấy sự giảm dần lượng protopectin và tăng dần pectin hòa tan.

Khái niệm độ metoxyl hoá (DM)

DM = (Σ nhóm acid bị ester hoá / (Σ nhóm acid)x100%

Độ metoxyl có ảnh hưởng đến khả năng và những điều kiện tạo đông của pectin. Do

đó người ta phân loại pectin dựa vào độ metoxyl.

Pectin metoxyl cao: DM > 75%

Pectin metoxyl thấp: DM < 50%

Pectin thường hiện diện trong rau quả ở dạng liên kết với cellulose của tế bào thực vật

gọi là protopectin làm cho quả có tính cứng chắc. Trong quá trình chín của quả,

protopectin bị thuỷ phân bằng các enzyme tự nhiên tạo thành pectin do đó tính cứng

chắc của mộ quả bị mất. 

Tính chất tạo gel và ý nghĩa đối với kỹ thuật thực phẩm

Khả năng tạo gel của pectin phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: chiều dài của chuỗi

pectin và mức độ metyl hoá. Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel. Nếu 

phân tử pectin có chiều dài quá thấp thì sẽ không tạo được gel mặc dù sử dụng với liều lượng cao.

Pectin được phân bố rộng rãi trong nhiều loại thực vật. 

Nó được sản xuất công nghiệp từ vỏ các loại thuộc họ cam quýt và từ bả táo.

Pectin chiếm tỷ lệ 20-40% chất khô trong vỏ cam, quýt và 10-20% trong táo. Quá

trình tách chiết pectin được thực hiện ở pH 1,5-3 và nhiệt độ 60-1000

C. Glycogen 

Glycogen là những polimer phân nhánh được tạo nên từ những gốc D-glucopyranose

chúng liên kết với nhau bởi liên kết  α-1,4 và  α-1,6 glycoside phân nhánh. Phân tử

glycogen có cấu tạo phân nhánh tương tự như amylopectin nhưng mức độ phân nhánh

nhiều hơn khoảng 8-12 gốc α-D-glucopyranose có một điểm phân nhánh.

Glycogen là polysaccharide dự trữ trong cơ thể người và động vật. Vì vậy người

ta coi nó là polysaccharide đặc trưng của động vật hay tinh bột động vật. Tuy nhiên,

người ta còn phát hiện glycogen ở các nguồn khác như nấm mốc, nấm men và ở một

vài loại hạt ngô.

Hàm lượng glycogen trong gan đạt tới 10%, trong cơ 2%. Hàm lượng glycogen

này phụ thuộc vào mức độ dinh dưỡng của động vật, khi cơ thể ở trạng thái đói hoặc

mệt mỏi, lượng glycogen giảm đi rất mạnh

Glycogen có vai trò quan trọng trong chuyển hoá glucid ở cơ thể động vật và

nấm men trong khi lên men rượu.

Khi tác dụng với iốt, glycogen cho màu đỏ tím hoặc đỏ nâu giống với màu của

amylopectin phản ứng với iốt. Khi thuỷ phân bằng acid hoặc bằng enzyme, glycogen

chuyển thành α - D – glucose.

Glycogen là nguồn năng lượng và glucid dự trữ của người và động vật

CHƯƠNG IV: VITAMIN

Từ lâu chúng ta biết rằng trong thức ăn bao gồm các chất dinh dưỡng: protein, glucid,

lipip và một số khoáng chất. Sau đó, người ta thấy một số bệnh gây ra do thiếu một số

chất nào đó trong thức ăn.

+ 1880, nhà bác học người Nga Nicolai-ivanoich-Lunin đã thông báo một công trình

nghiên cứu vầ lĩnh vực này……..(GT sinh hóa dhct)

+ 1897, một thầy thuốc người Hà Lan Eman làm việc tại các nhà tù ở đảo Gia va đã

thấy rằng bệnh beri-beri bệnh sần sùi da là một bệnh không truyền nhiễm mà do ăn

gạo xát kỹ. Ông đã thành công gây ra bệnh beri-beri nhân tạo và điều trị được bệnh

này.

+ 1917 Funko nhà hóa sinh học người Ba Lan đã chú ý nghiên cứu chất này. Ông đã

thành công trong việc tách từ cám một hợp chất có chứa nhóm amin và ông đặt tên

cho nó là vitamin (tiếng La tinh nghĩa là sự sống, chất amin của sự sống).

Vitamin là hợp chất hữu cơ, có bản chất hóa học khác nhau, chỉ cần một lượng rất nhỏ

cũng có tác dụng đảm bảo cho sự sinh trưởng phát triển bình thường.

Vitamin có 2 nhiệm vụ chủ yếu:

+ Tham gia vào thành phần của enzyme – Vitamin có tác động như một coenzyme,

đây là nơi thực hiện trực tiếp các phản ứng sinh học như chuyển vận hydro, chuyển

vận nhóm aldehyde…

+ Vitamin cung cấp năng lượng – 1 mol vitamin C khi oxy hóa sẽ cung cấp  được

khoảng 7.6Kcal.

Phân loại: dựa vào tính tan

+ Vitamin tan trong nước

+ Vitamin tan trong chất béo

Vitamin là thành phần không nhiều nhưng lại hết sức quan trọng trong thực phẩm. Nó

cần thiết cho sự phát triển, duy trì và thực hiện các hoạt động chức năng của cơ thể

con người. Vì thế việc bảo vệ các vitamin trong quá trình chế biến và bảo quản thực

phẩm là rất cần thiết. Hiện tượng mất vitamin có thể xuất hiện do các phản ứng hóa

học gây mất hoạt tính vitamin, do bị tách ra hay bị rò rỉ khỏi thực phẩm như các

vitamin tan trong nước bị mất trong quá trình nấu, chần thực phẩm.

Bảng 5.1

Nói chung, nhu cầu vitamin của cơ thể thường được bảo đảm nhờ chế độ ăn uống cân

bằng. Thiếu vitamin gây nên bệnh hypovitaminosis, thừa vitamin gây bệnh 

avitaminosis. Cả hai trường hợp bệnh  đều do các nguyên nhân  ăn uống không phù

hợp, do các rối loạn hấp thu, do căng thẳng hoặc bệnh tật. Để kiểm tra mức độ cung

cấp vitamin cho cơ thể, có thể xác định hàm lượng vitamin trong máu, hay đoc ác giá

trị hoạt tính sinh học phụ thuộc vào vitamin (như hoạt tính của một số enzyme).

Người ta thường chia vitamin làm hai nhóm: vitamin tan trong dầu: A, D, E, K và

vitamin tan trong nước: vitamin nhóm B, nicotiamide, acid pantothenic, acid folic,

biotin, vitamin C.

I. KHÁI NIỆM CHUNG

II. VITAMIN TAN TRONG DẦU

2.1 Vitamin A (retinol) vitamin A1, A2 và β-carotene (tiền thân vitamin A), tất cả liên

kết ở dạng trans.

Cấu tạo

Vitamin A1 là acol bậc nhất mà trong phân tử của nó gồm có một nhân ionon, nối với

2 gốc isoprene và một nhóm acol bậc nhất.

Vitamin A2 khác A1 là trong phân tử của A2 có thêm một nối đôi.

Tính chất

Vitamin A là chất lỏng nhờn không tan trong nước, nó dễ bị oxy hóa khi có mặt oxy,

tác nhân oxy hóa nhất là dưới ảnh hưởng của tia tử ngoại. Trong điều kiện yếm khí,

vitamin A khá bền với acid,  kiềm và chịu được nhiệt độ cao. Vitamin A khi oxy hóa

chuyển thành retinal (dạng aldehyde).

Vai trò

Vitamin A1 có nhiều trong dầu cá nước mặn, A2 có nhiều trong dầu cá nước ngọt.

Vitamin A có tác dụng duy trì trạng thái bình thường của biểu mô. Khi thiếu vitamin

A, biểu bì sẽ sừng hóa, ở cơ thể trẻ xương chậm phát triển. Động vật non chậm lớn,

sụt cân, niêm mạc sẽ bị thoái hóa, dễ nhiễm trùng, màng nhầy mắt bị khô, tuyến nước

mắt không tiết gây nên bệnh quáng gà.

Chức năng quan trọng của vitamin là tham gia vào việc duy trì tính nhạy cảm của mắt

đối với việc thu nhận ánh sang, tham gia vào thành phần cấu tạo của sắc tố thu nhận

ánh sang là Rodopsin.

Vai trò sinh học

Retinol có vai trò quan trọng trong đồng hóa các hợp chất protein của các tế bào ngoại

bì như da hay lớp màng nhầy bảo vệ của hệ hô hấp và tiêu hóa. Thiếu retinol gây ảnh

hưởng đến các tế bào biểu mô, gây bệnh dày da, chai da và gây mù mắt.

Dẫn xuất 11-cis retinal là thành phần chromophore (thể màu) và …….

Nhu cầu và nguồn vitamin A

Nhu cầu vitamin hằng ngày ở người trưởng thành là 1.5-1.8mg. 75% lượng vitamin

được đảm bảo từ nguồn thực phẩm (chủ yếu ở dạng ester của acid béo, chủ yếu là

retinyl palmitate), 25% còn lại được chuyển hóa từ các β-carotene và các pro-vitamin

A khác, 6g β-carotene chuyển hóa được 1 g vitamin A.(1 phân tử β-carotene sẽ cho ra

2 phân tử vitamin A)

Sự hấp thu và dự trữ vitamin A ở gan thường xuất hiện ở dạng ester của acid béo. 

Vitamin A được gan cung cấp vào máu dưới dạng retinol, tại đây chúng liên kết với

protein.

Vitamin A chỉ có trong các tế bào động vật như trong dầu gan cá, gan động vật, chất

béo của sữa, lòng  đỏ trứng. Thực vật không chứa vitamin A nhưng chứa các

carotenoid có thể chuyển thành vitamin A nhờ phân cắt một nối  đôi  ở trung tâm.

Carotenoid có nhiều trong các loại rau củ có màu xanh đậm và màu vàng như carot,

cải bó xôi, ớt, cà chua và đặc biệt có nhiều trong bí ngô, mơ, cam, dầu cọ… Các loại

carotenoid trong động vật  đều có nguồn gốc từ thực vật do động vật nhận  được từ

nguồn thực phẩm hằng ngày.

Bảng 5.4 page 341

2.2 Vitamin D (calciferol)

- Theo nghiên cứu, có 6 loại vitamin D: D2, D3, D4, D5, D6 và D7.

- Tuy nhiên, có 2 dạng phổ biến nhất và có ý nghĩa hơn cả là D2 và D3 . 

Cấu tạo

Vitamin D là dẫn xuất của sterol. Một số sterol được gọi tiền vitamin D vì khi các

sterol được chiếu bằng tia tử ngoại (các tia có bước sóng từ 280-310µm) thì chúng

chuyển thành vitamin D.

Khi chiếu tử ngoại lên ergosterol (có trong nấm men) và 7-dehydro-cholesterol (có ở

dưới da người) thì thu được vitamin D.

Vai trò sinh học 

Vitamin D3 (cholecalferol) được tạo thành ở da từ 7-dehydro-cholesterol (provitamin

D3) nhờ phản ứng quang phân (khi có mặt tia UV). Vì thế vitamin này còn gọi là

sunshine vitamin. Vitamin D2 ergocalciferol được tạo thành từ ergosterol.

Hợp chất chuyển hóa từ vitamin D (25-hydroxycholecalciferol và 1α-25di

hydroxycholecalciferol) có vai trò trong việc hấp thu calcium ở ruột và đưa muối Ca 

tới các bộ phận của xương nhờ kích hoạt phản ứng sinh tổng hợp các protein liên kết

với Ca.

Thiếu vitamin D gây tăng bài tiết calcium và phosphate, làm hỏng quá trình hình

thành xương và sụn (đặc biệt ở trẻ em). Thiếu vitamin D ở người lớn gây bệnh loãng

xương ( xương mềm và yếu). Tăng Ca huyết do thừa vitamin D gây rối loạn hấp thu

các muối calcium carbonate và calcium phosphate.

Nhu cầu và nguồn vitamin D

Nhu cầu vitamin hằng ngày 10µg. Phần lớn các nguồn thực phẩm trong tự nhiên chứa

ít vitamin D3. Dầu gan cá là nguồn thực phẩm duy nhất chứa nhiều vitamin D2.

Provitamin D (ergosterol và  7-dehydrocholesterol) có nhiều trong  động vật và thực

vật. Trong nấm men, nấm ăn, cải bắp, cải bó xôi, mầm hạt lúa mì rất giàu provitamin

D2. Vitamin D3 và provitamin D3 có nhiều trong lòng đỏ trứng, bơ, sữa bò, thịt bò,

gan heo,  động vật thân mềm, mỡ  động vật, da heo. Tuy nhiên, có thể nói nguồn

vitamin D quan trọng nhất là mỡ cá, đặc biệt trong dầu gan cá.

Vitamin dễ bị hư hỏng bởi oxy và ánh sáng. Trong quá trình chế biến và bảo quản

thực phẩm, các provitamin ít bị hư hỏng.

2.3 Vitamin E (α-tocopherol)

Vai trò sinh học

Các loại tocopherol khác nhau có số lượng và vị trí các gốc metyl khác nhau trên vòng

thơm.

α-tocopherol có hoạt tính vitamin E cao nhất, nó ngăn ngừa và làm giảm tốc độ của

các quá trình oxy hóa chất béo, giúp bền cấu trúc của màng tế bào và nhiều chất có

hoạt tính sinh học khác như enzyme, hormone, vitamin A…

Vitamin E cũng liên quan đến việc chuyển hóa acid arachidonic thành prostaglandin

và làm chậm sự đông tụ các tiểu cầu trong máu.

Thiếu vitamin E dẫn đến các rối loạn mãn tính như bệnh vô sinh ở một số động vật

nuôi ở trong nhà, bệnh thiếu máu mãn tính ở khỉ, bệnh teo cơ ở gà…

Nhu cầu và nguồn vitamin E

Nhu cầu vitamin E hàng ngày là 15 mg α-tocopherol, khi chế độ ăn chứa nhiều acid

béo không no thì nhu cầu này tăng lên. Với mức cung cấp bình thường, nồng  độ

vitamin E trong máu khoảng 0.7-1.6mg/100ml huyết tương, nồng  độ thấp hơn

0.4mg/100ml huyết tương là biểu hiện thiếu hụt vitamin này.

Vitamin E có mặt chủ yếu trong dầu thực vật, đặc biệt trong dầu tách từ mầm các hạt

ngũ cốc. 

Vitamin E bị mất đi trong quá trình chế biến dầu thực vật thành các sản phẩm như

marganine, shortening. Các quá trình tự oxy hóa chất béo xảy ra ở thực phẩm sấy hay

thực phẩm được chiên rán trong dầu mỡ có nhiệt độ cao cũng làm mất vitamin E.

2.4 Vitamin K

Vitamin K là dẫn xuất của naphtoquinone với các  đoạn mạch khác nhau. Trong

vitamin K tự nhiên, gốc R tại các vị trí số 7’ và 11’ là gốc rượu phytol. 

Vitamin K liên quan  đến quá trình sinh tổng hợp một số yếu tố  đông máu như

prothrombin, proconvertin… Thiếu vitamin K dẫn  đến giảm hoạt tính của

prothrombin và gây bệnh chảy máu, máu không đông…

Nhu cầu vitamin K1 hàng ngày ở người lớn là 1-4mg, được cung cấp nhờ chế độ ăn và

được tổng hợp bởi hệ vi sinh vật đường ruột ở người. Hiệu suất sinh tổng hợp vitamin

K ở đường ruột khoảng 1-1.5mg/ngày, đủ cho nhu cầu cơ thể.

Vitamin K1 có nhiều trong các loại rau lá xanh như bắp cải, cải bó xôi, súp lơ và trong

gan heo, cừu.

Vitamin K dễ bị phân hủy bởi kiềm và ánh sang, rất bền với nhiệt và oxy.

2.5 Vitamin Q

III. VITAMIN TAN TRONG NƯỚC

3.1 Vitamin B1(thiamine)

Thiamine trong liên kết với pyrophosphate là coenzyme của nhiều enzyme quan trọng

như pyruvate dehydrogenase, phosphoketolase, transketolase và  α-ketoglutarate

dehydrogenase tham gia vào phản ứng chuyển các gốc aldehyde.

Thiếu vitamin B1 dẫn đến giảm hoạt tính của các enzyme. Khẩu phần ăn thiếu vitamin

B1 kéo dài dẫn đến bệnh tê phù (beerri-bêri) với các biểu hiện của bệnh tim và thần

kinh.

Nhu cầu vitamin B1 hằng ngày ở người lớn là 1-2mg. Do vitamin B1 đóng vai trò

quan trọng trong chuyển hóa carbohydrate nên khi khẩu phần ăn chứa nhiều glucid,

nhu cầu thiamine tăng. Phân tích hoạt tính của enzyme transketolase ở tế bào hồng cầu

có thể biết tình trạng thiếu vitamin B1 trong cơ thể/

Vitamin B1 có nhiều trong vỏ và mầm hạt ngũ cốc, trong nấm men, rau củ (khoai tây),

trong thịt heo, bò, trứng gà, cá, trong gan, thận, óc, tim…động vật. Sữa mẹ và sữa bò

cũng chứa nhiều vitamin B1. Do vitamin B1 có nhiều ở lớp vỏ ngũ cốc nên các loai

bột và gạo đã chà sạch gần như không còn chứa đáng kể hàm lượng vitamin này.

Độ bền của vitamin B1 trong nước không cao, nó phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, lực ion

và sự có mặt của các ion kim loại. 

3.2 Vitamin B2 (riboflavin)

Riboflavin là thành phần của flavin-enzyme, nó  đóng vai trò quan trọng trong quá

trình trao đổi chất nói chung và đồng hóa protein nói riêng. 

Thiếu vitamin B2 dẫn đến dư thừa acid amin và thiếu protein trong cơ thể.

Nhu cầu vitamin B2 ở người trưởng thành là 1.6-2.6mg/ngày. Những biểu hiện thiếu

vitamin này thường ít khi xuất hiện với chế  độ  ăn uống bình thường do dự trữ

riboflavin trong cơ thể khá ổn định, kể cả khi chế độ  ăn thiếu hụt cũng không làm

giảm lượng dự trữ này quá 30-50%.

Vitamin B2 có nhiều trong sữa và các sản phẩm sữa, trứng, thịt, nhiều loại rau đặc biệt

trong gan, tim, thận heo, trong gan và trứng cá.

Vitamin B2 nói chung là bền và thường chỉ bị mất 10-15% trong quá trình bảo quản

và chế biến thực phẩm.

3.3 Vitamin B6 (pyridoxine, pyridoxal)

Pyridoxine, pyridoxal và pyridoxamine là những hợp chất có hoạt tính vitamin B6.

Thiếu hụt vitamin B6 dẫn đến rối loạn chuyển hóa protein, như tổng hợp hemoglobin

trong máu.

Vitamin B6 thường được đưa vào cơ thể dưới dạng pyridoxal hoặc pyridoxamine.

Nhu cầu vitamin B6 hằng ngày khoảng 2mg, vitamin B6 có nhiều trong thực phẩm từ

động vật và thực phẩm như thịt, cá, trứng, sữa, trong rau quả và các hạt lương thực.

3.4 Vitamin B5 niacin nicotinamide

Thiếu vitamin này dẫn đến các bệnh về da, bệnh thần kinh và tiêu hóa (tâm thần phân

liệt, tiêu chảy, viêm da, nứt da…). Tuy nhiên, những biểu hiện ban đầu của bệnh do

thiếu vitamin thường không đặc trưng.

Nhu cầu vitamin b5 hàng ngày ở người lớn khoảng 12-20mg, trong đó 60-70% được

chuyển hóa từ tryptophan. Vì vậy sử dụng trứng sữa chứa ít niacin nhưng có nhiều

tryptophan rất tốt cho việc ngăn ngừa bệnh nứt da pellagra. 60mg L-tryptophan = 1mg

niacin.

Vitamin này xuất hiện trong thực phẩm dưới dạng acid nicotinic, amide hoặc

coenzyme. Gan, thịt nạc, hạt ngũ cốc, nấm men, nấm ăn là những thực phẩm rất giàuniacin.

3.5 Vitamin Be

Dẫn xuất tetrahydrofonate của acid folic là co-factor của enzyme tham gia vào phản

ứng chuyển gốc carbon thành các dạng oxy hóa khác nhau. Thiếu acid folic biểu hiện 

bằng việc giảm nồng độ của vitamin này trong tế bào hồng cầu và trong huyết tương.

Sự thiếu hụt này có thể xuất hiện ở những người có chế độ ăn uống không cân bằng,

suy dinh dưỡng, kém hấp thu hay những người sau mổ…

Nhu cầu và nguồn cung cấp, biến đổi của acid folic

Nhu cầu acid folic hằng ngày ở người lớn khoảng 0.4-0.8mg. Nồng độ acid folic bình

thường trong huyết tương khoảng 5-20ng/ml, thấp hơn 5ng/ml là thiếu acid folic.

Trong thực phẩm, acid folic thường liên kết với oligo-γ-L-glutamate. Hoạt tính của

acid folic ở dạng này thường bị hạn chế do gốc acid glutamic cần được giải phóng

dưới tác dụng của enzyme folic acid conjugase có trong màng nhầy ruột.

Hàm lượng acid folic trong thực phẩm rất khác nhau. Acid folic có nhiều trong rau củ

ở dạng phức và trong gan ở dạng tự do. Đây cũng là vitamin bền, không bị biến đổi

trong quá trình chế biến rau củ và cũng chỉ bị thất thoát rất ít khi chế biến thịt. Những

hao hụt của acid folic trong sữa chủ yếu do hiện tượng oxy hóa. Thêm vitamin C dưới

dạng ascorbate có thể bảo quản acid folic tốt.

Thêm

Nguồn acid folic là rau xanh, gan, thận và nấm men. Trong các sản phẩm đậu, thịt và

sữa hàm lượng acid folic thấp hơn, còn trong quả chứa rất ít.

3.5 Cyanocobalamin Vitamin B12

Cyanocobalamin được tách ra từ Lactobacillus lactics. Do có độ bền cao và sẵn có

nên đây là dạng vitamin thường được sử dụng nhất. Cobalamin còn xuất hiện trong tự

nhiên dưới dạng adenosylcobalamin và methylcobalamin (gốc 5’-deoxyadenosyl và

gốc methyl thay thế cho gốc cyano).

Adenosylcobalamin (coenzyme B12) tham gia vào phản ứng sắp xếp lại nguyên tử

hydro H, gốc ankyl và gốc acyl hai nguyên tử hydro kề nhau. Phản ứng này đóng vai

trò quan trọng trong trao đổi chất nhiều loại vi khuẩn. Ở động vật, vitamin B12 tham

gia vào phản ứng chuyển methylmalonyl-CoA thành sucinyl-CoA. Thiếu vitamin B12

dẫn đến việc thải acid methylmalonic ra nước tiểu. Vitamin này còn tham gia vào việc

tạo các acid deoxyribonucleic.

Methylcobalamin  được tạo thành trong quá trình methyl hóa homocystein thành

methionine. Enzyme liên quan  đến phản  ứng này là methyl transferase phụ thuộc cobalamin.

Sự hấp thu cyanocobalamin được thực hiện nhờ một yếu tố nội tại glycoprotein do

màng nhầy  ở thành ruột tiết ra. Sự thiếu hụt vitamin B12 trong cơ thể chủ yếu do

nguyên nhân rối loạn hấp thu (do tạo thành yếu tố nội tại không phù hợp) hay do bệnh

thiếu máu. 

Nhu cầu vitamin B12 hằng ngày  ở người lớn khoảng 3-4µm. Nồng  độ bình thường

trong huyết tương khoảng 450pg/ml.

Vitamin B12 (sử dụng độc lập hay kết hợp cùng kháng sinh) có khả năng thúc đẩy tăng

trưởng ở gà con, heo sữa, lợn thiến do nó ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa vitamin

và protein. Vì thế vitamin B12 được sử dụng rộng rãi trong chăn nuôi. Hiệu quả sử

dụng đặc biệt cao đối với động vật còn non. Vitamin B12 cũng được dùng để tăng sản

lượng trứng gà đẻ. 

Gan, thận, lách, tuyến ức và các mô cơ là những cơ quan chứa nhiều vitamin B12. Ăn

nhiều nội tạng  động vật là phương pháp tốt nhất  để giảm nhẹ các biểu hiện thiếu

vitamin B12  ở người. Độ bền vitamin B12 phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Vitamin B12

tương đối bền với pH = 4-6 thậm chí ở nhiệt độ cao. Trong môi trường kiềm hay khi

có mặt các chất khử như acid ascorbic hay SO2, vitamin B12 bị phân hủy nhanh.

3.6 Vitamin C

Vitamin C tham gia vào các phản ứng hydroxyl hóa như sinh tổng hợp catechoamine,

hydroxyl proline, corticosteroid…

Vitamin C được hấp thụ và phân bố khắp cơ thể, nồng độ vitamin C cao nhất ở tuyến

yên và tuyến thượng thận. Khoảng 3% lượng vitamin C trong cơ thể (20-50mg/kg thể

trọng)  được thải ra ngoài qua  đường nước tiểu dưới dạng acid ascorbic, acid

dehydroascorbic (25%), các sản phẩm chuyển hóa (metabolite) như acid 2,3diketo-L-

gulonic (20%) và acid oxalic 55%. Lượng acid oxalic tăng khi lượng acid ascorbic

trong khẩu phần ăn tăng cao. Ăn thiếu vitamin C dễ bị mắc bệnh scorbut.

Nhu cầu vitamin C hằng ngày ở người lớn từ 45-80mg. Nồng độ vitamin C trong máu

ở mức thấp 0.4mg/100ml thể hiện sự thiếu hụt vitamin này trong chế độ ăn.

Vitamin C xuất hiện trong tất cả các tế bào động vật, thực vật, ở dạng tự do hay phức

với protein. Vitamin C đặc biệt có nhiều trong quả tầm xuân, nho, dâu, cam, chanh (có

nhiều trong vỏ hơn trong ruột), cần tây, nhiều loại cải bắp, khoai tây.

Vitamin C có thể bị oxy hóa thành acid dehydroascorbic và các sản phẩm khác tiếp

sau  đó. Trong dung dịch nước, acid dehydroascorbic tồn tại dưới dạng hemiketal.

Hoạt tính vitamin bị mất đi khi vòng lactone bị mở ra và acid ascorbic chuyển thành

acid 2,3-diketo-gulonic.

Quá trình oxy hóa bị  ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như áp suất oxy riêng phần, pH,

nhiệt độ. Đặc biệt khi có mặt xúc tác là các ion kim loại nặng như Cu2+, Fe3+, tốc độ

của phản ứng oxy hóa tăng lên nhiều lần so với quá trình tự oxy hóa ngẫu nhiên không

có xúc tác. 

Vitamin C cũng bị phân hủy trong điều kiện không có oxy để tạo thành hợp chất acid

diketo-gulonic.

3.7 Vitamin H

Biotin là thành phần quan trọng của các enzyme  carboxylase như acetyl-CoA-

carboxylase, pyruvate carboxylase, propionyl-CoA- carboxylase (nhóm carboxyl của

biotin sẽ tạo liên kết amide với ε-NH2 của gốc lysine trong phân tử protein enzyme).

Vì thế nó đóng vai trò quan trọng trong sinh tổng hợp lipid và quá trình tân tạo đường

cơ thể.

Chỉ có hợp chất D-biotin mới có hoạt tính sinh học. Hiện tượng thiếu hụt biotin

thường ít xảy ra. Ăn quá nhiều lòng trắng trứng có thể gây mất hoạt tính sinh học của

biotin do vitamin này có khả năng kết hợp đặc hiệu với avidin trong lòng trắng trứng.

Nhu cầu biotin hằng ngày  ở người lớn là 150-300µg. Kiểm tra lượng biotin trong

nước tiểu có thể kiểm soát lượng vitamin này trong cơ thể. Mức biotin bình thường

trong nước tiểu là 30-50µg/ngày, khi chỉ số này giảm xuống còn 5 µg/ngày, cơ thể bị

thiếu biotin. Biotin có trong nhiều loại thực phẩm khác nhau đặc biệt là trong gan heo

bò và mầm lúa mì. Vitamin này khá bền, nó có thể bị hao hụt 10-15% trong quá trình

bảo quản và chế biến.

IV. NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY BIẾN ĐỔI HOẶC PHÂN HỦY VITAMIN 

CHƯƠNG V: KHOÁNG CHẤT

I. VAI TRÒ CỦA KHOÁNG CHẤT TRONG CƠ THỂ

Chất khoáng là những nguyên tố hóa học cần thiết cho sự tồn tại và phát triển bình

thường của cơ thể.

Chất khoáng mineral là những thành phần còn lại dưới dạng tro sau khi đốt các mô

thực vật và động vật. Chất khoáng được chia thành hai loại: các nguyên tố đa lượng

(Ca, p, k, Cl, Na, Mg) và vi lượng (Fe, Zn, Cu, I, Mo). Ngoài ra, chất khoáng cũng có

thể được chia thành ba nhóm tùy thuộc vào vai trò sinh học của chúng: các nguyên tố

khoáng thiết yếu (vai trò được biết rõ), các nguyên tố khoáng không thiết yếu (vai trò

chưa được biết rõ) và các nguyên tố khoáng gây độc (có thể bị nhiễm vào cơ thể qua

thực phẩm, không khí, nước).

Các nguyên tố đa lượng và vi lượng có nhiều vai trò trong cơ thể: là các chất điện ly,

thành phần của enzyme, vật liệu xây dựng trong cấu trúc như răng và xương…

Trong cùng một loại thực phẩm, thành phần của các nguyên tố khoáng có thể thay đổi

tùy thuộc vào yếu tố di truyền cũng như môi trường, điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng,

điều kiện nuôi trồng, thu hoạch… Những thay đổi về thành phần khoáng cũng liên

quan đến các điều kiện chế biến nguyên liệu thô như các quá trình nhiệt, phân tách

nguyên liệu…

Lượng khoáng cung cấp cho cơ thể không chỉ phụ thuộc vào lượng thực phẩm cung

cấp mà còn phụ thuộc vào giá trị sinh học hay thành phần của thực phẩm. Ngoài ra, nó

còn bị ảnh hưởng bởi thế oxy hóa, trạng thái hóa trị, độ hòa tan, pH và khả năng hấp

thu. Nhiều thành phần như protein, peptide, acid amin, polysaccharide, đường, lignin,

acid hữu cơ… đều liên kết với các nguyên tố khoáng, có thể tăng cường cũng  như

làm giảm sự hấp thu khoáng trong cơ thể.

Tầm quan trọng của chất khoáng không chỉ ở giá trị dinh dưỡng và sinh lý, nó còn ảnh

hưởng tới cấu trúc và hương vị của thực phẩm, nó có thể hoạt hóa hay vô hoạt các

enzyme cũng như tham gia vào nhiều phản ứng khác trong cơ thể.

Các ion kim loại có sẵn trong thực phẩm hay xuất hiện trong quá trình chế biến đều có

ảnh hưởng đến chất lượng và vẻ bề ngoài của thực phẩm. Một số ion kim loại có thể

làm mất màu các sản phẩm trái cây, rau củ và gây giảm giá trị dinh dưỡng của thực

phẩm do làm mất vitamin C. Ion kim loại cũng gây mất mùi, vị, hoặc tạo các mùi

không mong muốn do các phản ứng oxy hóa như oxy hóa chất béo. Vì thế, việc loại

bỏ những ion kim loại gây ảnh hưởng không tốt đến quá trình chế biến và bảo quản

thực phẩm bằng các chất cô lập hay bằng các phương pháp khác là hết sức quan trọng.

II. CÁC YẾU TỐ ĐA LƯỢNG   

2.1 Na (Sodium)

Lượng Na trong cơ thể người ở mức 1,4 g/kg thể trọng. Nó là thành phần bên ngoài tế

bào và có vai trò duy trì áp suất thẩm thấu cho dịch ngoài tế bào. Nó có vai trò trong

hoạt hóa một số enzyme như enzyme amylase. Tốc độ hấp thu Na rất nhanh, thường

bắt đầu khoảng 3-6 phút sau khi ăn và kết thúc trong vòng 3 giờ. Nhu cầu Na tối thiểu

ở người trưởng thành là 460 mg/ngày. Khẩu phần quá nhiều hay quá ít Na đều dẫn đến

những rối loạn nghiêm trọng. Lượng Na quá cao có thể dẫn đến hiện tượng cao huyết

áp bất thường. Để giảm lượng Na ta có thể sử dụng khẩu phần không có Na hay sử

dụng muối thay thế. KCl

2.2 K (potassium)

Nồng độ K trong cơ thể người khoảng 2 g/kg thể trọng. K có mặt phần lớn ở giữa các

tế bào, nó giúp điều chỉnh áp suất thẩm thấu giữa các tế bào, tham gia vào quá trình

vận chuyển các chất qua màng tế bào, hoạt hóa nhiều enzyme trong quá trình hô hấp

và đồng hóa glucid.

Nhu cầu K tối thiểu là 782 mg/ngày. Thiếu K do ăn uống thiếu chất dẫn đến nhiều

chứng bệnh khác nhau. Bánh mì trắng và các loại dầu mỡ không chứa K; ngược lại

khoai tây và rỉ đường lại rất giàu K.

2.3 Mg (Magnesium)

Nồng độ Mg trong cơ thể người khoảng 250 mg/kg thể trọng. Nhu cầu Mg hằng ngày

là 300-350mg. Với chế độ ăn bình thường hàm lượng Mg cung cấp cho cơ thể vào

khoảng 300-500mg.

Mg là chất hoạt hóa của nhiều enzyme, đặc biệt là các enzyme chuyển hóa các hợp

chất chứa phosphate, làm bền màng tế bào, màng gian bào và acid nucleic. Do đây là

một nguyên tố không thể thiếu được trong quá trình trao đổi chất nên thiếu hụt Mg

trong khẩu phần ăn gây ra những rối loạn trầm trọng trong cơ thể.

2.4 Ca (Calcium)

Tổng lượng Ca trong cơ thể người khoảng 1500g. Đây là một trong những nguyên tố

đa lượng quan trọng nhất. Nó có mặt trong xương và một số mô khác trong cơ thể. Ca

có vai trò quan trọng trong việc xây dựng cấu trúc xương, trong hiện tượng đông máu

và co cơ, vì thế thiếu Ca sẽ gây ra những rối loạn nghiêm trọng.

Nhu cầu Ca hàng ngày 0,8-1g trong khi lượng Ca cung cấp cho cơ thể từ chế độ ăn

thường khoảng 0,8-0,9g. Nguồn Ca chính cho dinh dưỡng của con người là sữa và các

sản phẩm từ sữa. Trái cây rau củ quả ngũ cốc thịt cá trứng cũng chứa Ca nhưng với

hàm lượng thấp hơn nhiều so với sữa.

Cl (chloride) 

Hàm lượng Cl trong cơ thể ở mức 1,1g/kg thể trọng. Lượng ăn vào hằng ngày (chủ

yếu dưới dạng muối ăn NaCl) là 3-12g/ngày. Cl tham gia liên kết với Na trong dịch

ngoài tế bào và tạo liên kết với hydro trong dịch vị dạ dày. Nó được hấp thu rất nhanh

và thải ra nước tiểu cũng rất nhanh.

P phosphorus

Tổng lượng P trong cơ thể khoảng 700- 900g. Nhu cầu P hàng ngày từ 0,8-1,2 g. Tỷ lệ

Ca/P trong thực phẩm phải xấp xỉ bằng 1. P ở dạng phosphate, tự do hay dạng liên kết

ester đều đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và vì thế là một chất

dinh dưỡng thiết yếu.

P có mặt trong nhiều loại thực phẩm khác nhau. Các dạng P hữu cơ trong thực phẩm

được phân hủy bởi enzyme phosphatase trong ruột và P  được hấp thu  ở dạng

phosphate vô cơ. Polyphosphate (được  đưa vào thực phẩm dưới dạng phụ gia) chỉ

được hấp thu sau khi thủy phân thành orthophosphate. Mức độ thủy phân phụ thuộc

vào mức độ trùng hợp của polyphosphate.

Các nguyên tố vi lượng

Khoảng 15 nguyên tố vi lượng thiết yếu hiện diện trong các hormone, vitamin,

enzyme và các protein có hoạt tính sinh học khác nhau. Tuy nhiên vai trò sinh học của

một số khác như Li, Rb vẫn chưa được biết rõ.

Một số nguyên tố độc tính Sb, Cd, Hg, Tl, Pb xuất hiện trong cơ thể bằng nhiều con

đường và có thể gây nên những hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe con người.

Tuy nhiên, thiếu hụt các nguyên tố vi lượng thiết yếu cũng gây ra những rối loạn

chuyển hóa nghiêm trọng, chủ yếu liên quan đến làm mất hay làm giảm hoạt tính của

một số enzyme liên quan đến quá trình trao đổi chất.

Một số nguyên tố vi lượng thiết yếu Fe

Hàm lượng Fe trong cơ thể khoảng 4-5g có mặt chủ yếu trong hemoglobin (máu), sắc

tố myoglobin trong mô cơ và một số enzyme (peroxidase, catalase, hydroxylase và các

flavine enzyme). Nhu cầu Fe phụ thuộc vào tuổi tác, giới tính và nằm trong giới hạn

từ 1-2,8mg/ngày. Tuy nhiên, do khả năng hấp thụ sắt thấp nên chế độ ăn phải đảm bảo

đáp ứng nhu cầu của con người. Khả năng hấp thụ sắt phụ thuộc vào dạng tồn tại của

chúng trong thực phẩm (dưới dạng hợp chất hữu cơ hay muối vô cơ). Sắt trong thịt

được hấp thu dễ nhất (20-30%), sắt trong gan (6,5%) và cá (5,9%). Fe trong rau củ và

sữa chỉ  được hấp thụ khoảng (1-1,5%). FeSO4 là dạng dễ hấp thu nhất. Trứng làm

giảm khả năng hấp thu sắt và acid ascorbic thì làm gia tăng khả năng hấp thu sắt. 

Đối với cơ thể khỏe mạnh, nhu cầu sắt phụ thuộc vào nhu cầu cơ thể. Ở trẻ em, phụ nữ

có thai hay đang cho con bú, phụ nữ trước tuổi mãn kinh…nhu cầu Fe cao hơn bình

thường. Để đáp ứng nhu cầu sắt cho các đối tượng này, ngũ cốc như bánh mì, bột mì,

gạo, mì…có thể được bổ sung sắt với liều lượng 55-130mg/kg. Tuy nhiên có 2 vấn đề

nảy sinh đối với thực phẩm được bổ sung Fe: tăng khả năng oxy hóa lipid và làm giảm

chất lượng nướng trong trường hợp bổ sung vào bột mì.

Trong công nghệ chế biến thực phẩm, Fe là nguyên tố vi lượng không mong muốn do

chúng xúc tác cho các phản ứng oxy hóa chất béo, làm đục nước quả và rượu vang,

làm tăng sự phát triển của vi khuẩn trong nước uống tinh khiết.

Cu

Hàm lượng Cu trong cơ thể người khoảng 100-150mg. Cu là thành phần của nhiều

enzyme oxy hóa như cytochrome oxidase,…

Cu cũng là nguyên tố không có lợi trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm do

nó xúc tác phản ứng oxy hóa nhiều hợp chất quan trọng như acid ascorbic, lipid…

Zn

ê Zn cũng là thành phần của nhiều enzyme như alcohol dehydrogenase,…

Thiếu hụt Zn ở động vật gây những rối loạn nghiêm trọng nhưng thừa Zn ở người lại

gây ra hiện tượng ngộ độc. Một số trường hợp ngộ độc kẽm được ghi nhận khi sử

dụng các loại thực phẩm có độ acid cao được đóng gói trong bao bì kim loại phủ Zn.

Mn

Cơ thể người chứa tổng cộng 10-40mg Mn. Nhu cầu Mn hàng ngày từ 2-48mg và

được đáp ứng bởi chế độ  ăn thông thường. Mn là chất hoạt hóa nhiều enzyme như

pyruvate decarboxylase.

Khác với Zn, Mn mặc dù ở nồng độ cao cũng ít gây hiện tượng ngộ độc đối với cơ thể

người và động vật.

Co

Tổng lượng Co trong cơ thể người rất ít, chỉ khoảng 1-2mg. Co là nguyên tố trung tâm

của phân tử vitamin B12, vì thế nó được coi là nguyên tố vi lượng thiết yếu và cần

được cung cấp đầy đủ bằng khẩu phần ăn hằng ngày.

F

Cơ thể người chứa 2,6 g fluorine. Nó vai trò quan trọng trong quá trình phát triển và

sinh sản của tế bào. Nó cũng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ men răng,

giảm hoạt động của các enzyme gây bệnh vôi răng. Người ta thường thêm vào nước 

uống một lượng 0,5-1,5ppm F ở dạng NaF hay (NH4)2SiF6. Nồng độ 2ppm F có thể

gây ngộ độc. Vì thế lợi ích của F trong nước vẫn còn tranh cãi.

I

Hàm lượng I trong cơ thể người khoảng 10mg, trong đó 70-80% ở dạng liên kết hóa

trị với tuyến giáp. I chỉ được hấp thu từ thực phẩm dưới dạng I và được sử dụng trong

tuyến giáp  để tổng hợp hormone tuyến giáp. Nhu cầu I  ở người khoảng 100-

200µg/ngày. Thiếu hụt I gây bệnh bướu cổ, phình tuyến giáp. Lượng I trong phần lớn

thực phẩm rất ít. Các nguồn thực phẩm giàu I gồm trứng, sữa và các loại hải sản.

Nước uống cung cấp một lượng nhu cầu I của cơ thể.

Quá dư I cũng gây những rối loạn về khả năng sinh sản và tiết sữa trong các thí

nghiệm trên chuột và động vật, còn ở người gây ra các bệnh về tuyến giáp.

Một số nguyên tố khoáng không cần thiết

Sn

Thiếc xuất hiện ở tất cả các cơ quan trong cơ thể người. Hiện nay, vai trò kích thích

tăng trưởng của thiếc vẫn còn đang được nghiên cứu.

Hàm lượng thiếc trong tự nhiên trong thực phẩm rất thấp, trừ khi thực phẩm  được

đóng hộp trong có bao bì có phủ thiếc. Thực phẩm có độ acid cao có thể hòa tan một

lượng lớn thiếc. Nồng độ thiếc trong đồ hộp táo và nho chứa trong các hộp phủ thiếc

kém chất lượng có thể lên đến 2g/l (trong khi hàm lượng thiếc trung bình của thực

phẩm chứa trong các hộp chỉ ở mức 50mg/kg). Hàm lượng thiếc cho phép trong thực

phẩm không vượt quá 250mg/kg.

Thiếc ở dạng vô cơ ít độc hơn do khả năng thu kém, ngược lại thiếc ở dạng hữu cơ là

hợp chất rất độc. 

Al

Cơ thể người chứa từ 50-150mg nhôm. Nồng độ cao hơn được tìm thấy ở các cơ quan

già nua. Lượng Al ăn vào hàng ngày từ 2-10mg.

Nhôm được hấp thu trong dạ dày và ruột rất thấp, phần lớn chúng được thải qua phân.

Nhôm không được tiết ra trong sữa.