Bài giảng Hóa sinh thực phẩm - Bài 6: Lipid - Phạm Hồng Hiếu

Nội dung text: Bài giảng Hóa sinh thực phẩm - Bài 6: Lipid - Phạm Hồng Hiếu

1. Bài 6: Lipid 6.1. Khái niệm chung 6.1. Khái niệm chung 6.1.1. Khái niệm về lipid 6.2. Lipid đơn giản 6.1.2. Vai trò của lipid 6.3. Lipid phức tạp 6.1.3. Phân loại lipid ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 1 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 2 Khái niệm về lipid Vai trò của lipid lipid = nhóm các hợp chất hữu cơ có các tính  Trong cơ thể sinh vật: chất lý hóa giống nhau: –Hợp phần cấu tạo quan trọng của màng sinh học – hòa tan kém trong nước và dung môi –Cung cấp năng lượng cho sinh vật (37,6.106 J/kg) phân cực –Cung cấp các vitamin A, D, E, K và F cho cơ thể – hòa tan tốt trong dung môi không phân  Trong công nghiệp thực phẩm: cực như cloroform, ete, benzen, toluen –TP giàu dinh dưỡng của thực phẩm Nguyên nhân: có nhiều nhóm kỵ nước và rất –Nguyên liệu quan trọng để chế biến và bảo quản các loại thành phần để khỏi bị ôi thiu ít nhóm ưa nước (OH, NH2, COOH) trong phân tử lipid. –Tạo ra kết cấu –Tạo tính cảm vị đặc trưng. ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 3 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 4 Hàm lượng lipid trong một số thực phẩm Thực phẩm Hàm lượng % Đậu nành 17 – 18,4 Đậu phộng 30 – 44,5 Mè 40 – 45,4 Thịt bò 7 – 10,5 Thịt heo 7 – 37,5 Cá 3 – 3,6 Trứng gà 11 – 14 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 5 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 6 1
2. Nhu cầu lipid Phân loại lipid  Trung bình khoảng 36 – 42g/ngày  Dựa vào phản ứng xà phòng hóa  Khoảng 25 – 30% là lipid động vật – lipid xà phòng hóa được bao gồm các  Tỷ lệ giữa protein và lipid thay đổi trong các giai glixerit, glixerophotpholipid và sáp (cerid) đoạn sinh lý khác nhau nghĩa là những lipid mà trong thành phần có  Nên hạn chế lipid đặc biệt là lipid động vật đối chứa este của acid béo cao phân tử với bị bệnh béo phì – lipid không xà phòng hóa được, tức là những lipid trong phân tử không chứa este, nhóm này bao gồm các hydrocacbon, các chất màu và các sterol. ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 7 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 8 Phân loại lipid Phân loại lipid  Dựa vào độ hòa tan:  Dựa vào thành phần cấu tạo: – lipid thực sự là những este hoặc amit của acid béo – lipid đơn giản: là este của rượu và acid béo, gồm (có từ 4C trở lên) với một rượu: Triaxylglixerin, Sáp (cerid), Sterit • Glixerolipid (este của glixerol) – lipid phức tạp: ngoài acid béo và rượu, còn có các TP khác như acid photphoric, bazơ nitơ, đường: • Sphingolipid (amit của sphingozin) • Cerid (este của rượu cao phân tử) • Glixerophotpholipid: glixerin, acid béo và acid photphoric • Sterit (este của sterol) • Glixeroglucolipid: glixerin, acid béo và • Etolit (este tương hỗ của hợp chất rượu đa chức) monosacarit/oligosacarit – Lipoit là những chất có độ hòa tan giống lipid: • Sphingophotpholipid: aminalcol như sphingozin, • Các carotenoit và quinon (dx của izopren) acid béo và acid photphoric • Sterol tự do • Sphingoglucolipid: sphingozin, acid béo và • Các hydrocacbon. đường (monosacarit/oligosacarit). ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 9 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 10 Triaxylglixerin 6.2. lipid đơn giản Triaxylglixerin: lipid trung tính, dầu mỡ tự nhiên, triglixerit Triaxylglixerin = este của glixerin + acid béo CH OH 6.2.1. Triaxylglixerin Glixerin 2 CHOH +R1COOH +R COOH +R COOH 2 1 CH OH +R COOH 6.2.2. Sáp 2 3 +R1COOH +R2COOH 6.2.3. Sterid CH2 – OCOR1 CH2 – OCOR1 CH2 – OCOR1 CHOH CH – OCOR2 CH – OCOR2 CH2OH CH2OH CH2 – OCOR3 Monoaxylglixerin Diaxylglixerin Triaxylglixerin ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 11 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 12 2
3. Acid béo Các triaxylglixerin thường chứa 2 hay 3 loại acid béo khác nhau. Dầu mỡ có nguồn gốc tự nhiên luôn là  Nguyên liệu để tổng hợp acid béo là (2C) hỗn hợp các triaxylglixerin tách 1 acid béo có C chẵn (4C 38C) triaxylglixerin riêng biệt, đồng nhất  Có 2 loại acid béo: – acid béo no (bão hòa) rất khó: R1R1R1, R1R1R2, R1R2R1, – acid béo không no (không bão hòa). R1R2R2, R2R1R1, R2R1R2, R2R2R1, R2R2R2 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 13 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 14 Acid béo no Acid béo không no  CT chung: CnH2nO2 hay Cn-1H2n-1COOH  Từ C12 trở đi: chất rắn, không hòa tan trong nước Tên gọi CT Ký hiệu Công thức đơn giản  Chủ yếu có trong mỡ ĐV, ít gặp ở TV: nguyên 9 10 9 COOH – acid butyric (C4), acid carpoic (C6), acid capilic acid oleic C18H34O2 C18 (C8) và acid capric (C10) / bơ, sữa bò. (18:1) acid C H O C18 9,12 – acid miristic (C14) /dầu lạc. 18 32 2 COOH linoleic (18:2) 13 12 10 9 – acid palmitic (C16) và acid stearic (C18) trong tất 9,12,15 cả các chất béo với hàm lượng cao acid C18H30O2 C18 linolenic (18:3) 16 15 13 12 10 9 COOH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH 5,8,11,1 acid C20H32O2 C18 acid palmitic H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH arachidonic 4 15 14 12 11 9 8 6 5 COOH (C15H31COOH) (20:4) acid béo không no, không thay thế: linoleic, linolenic vitamin F ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 15 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 16 Hàm lượng các acid béo không no có trong thức ăn Glixerin Hàm lượng acid béo theo % Linoleic Linolenic arachidonic Bơ 4.0 1.2 0.2  CTCT: CH2OH – CHOH – CH2OH Bò 5.3 - 0.6  Trong cơ thể sinh vật, ít gặp glixerin ở trạng Mỡ ĐV Lợn 15.6 - 2.1 thái tự do mà thường gặp ở trạng thái hoạt Ngỗng 19.3 - - động là glixerophophat Gà 21.3 - 0.6 Hướng dương 68.0 - - Đậu nành Dầu TV 58.8 8.1 - Ngô 50-60 0.1-0.7 - Oliu 15 - - ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 17 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 18 3
4. Nhiệt độ nóng chảy Tính chất hóa lý cơ bản 0 0  Nhiệt độ nóng chảy phụ Loại dầu mỡ t nc ( C) của dầu mỡ thuộc vào TP acid béo có Mỡ bò 31 – 38 trong dầu mỡ: Nhiệt độ nóng chảy – bão hòa (no) nhiều Mỡ lợn 35 – 45 t0 cao, rắn ở đk bình nc Mỡ cừu 44 – 55 Các chỉ số hóa học thường (mỡ, bơ ) Phản ứng thủy phân – không bão hòa (không Dầu bông 1 – 6 0 no) nhiều t nc thấp, Dầu ôliu 2 – 6 Phản ứng oxy hóa lỏng ở đk bình thường (dầu thực vật). Dầu hướng dương 16 – 18 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 19 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 20 Các chỉ số hóa học Các chỉ số hóa học  Chỉ số acid:  Chỉ số xà phòng: – Chỉ số xà phòng là số mg KOH cần thiết để trung hòa – Chỉ số acid = số mg KOH cần thiết để trung hết các acid tự do và liên kết có trong 1 g chất béo: hòa hết các acid béo tự do có trong 1 g chất béo: CH2OCOR1 CH2OH R1COOK RCOOH + KOH RCOOK + H2O CH2OCOR2+ 3KOH CHOH + R2COOK – Trong dầu mỡ, lượng acid béo tự do không CH2OCOR3 CH2OH R3COOK đáng kể nhưng sẽ tăng lên trong quá trình RCOOH KOH RCOOK H2O bảo quản hoặc ở giai đoạn nẩy mầm đánh – Chỉ số xà phòng càng cao chứng tỏ dầu mỡ chứa giá dầu mỡ cũ/mới, qua chế biến hay chưa nhiều acid phân tử lượng thấp và ngược lại. ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 21 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 22 Các chỉ số hóa học Các chỉ số hóa học  Chỉ số iot:  Chỉ số este: – Là số gam iot có thể kết hợp với 100 g chất béo – Chỉ số este là số mg KOH tác dụng với acid – Đặc trưng cho mức độ không no của dầu mỡ: béo kết hợp: –C=C– +I2 –C – C– Chỉ số este = chỉ số xà phòng – chỉ số acid I I – Chỉ số este càng cao thì lượng glycerin có trong dầu mỡ càng nhiều. – Chỉ số iot càng cao, chất béo càng lỏng và càng dễ bị oxy hóa – Chỉ số iot của mỡ động vật: 30 – 70, dầu thực vật: 120 – 160. ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 23 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 24 4
5. Các chỉ số hóa học Các phản ứng hóa học đặc trưng  Chỉ số peroxyt: – Là số gam iot được giải phóng ra khi cho dung dịch KI tác dụng với 100g chất béo nhờ tác dụng Phản ứng thủy phân (phản ứng xà của peroxyt có trong chất béo: phòng hóa) R CH + 2 KI + 2 CH3COOH Phản ứng oxy hóa 1 CH R2 R CH + 2 CH3COOK 1 CH R2 + H2O + I2 O O O Phản ứng chuyển este hóa Phản ứng hydro hóa – Chỉ số peroxyt xác định mức độ ôi hóa của chất béo. ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 25 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 26 Phản ứng thủy phân Phản ứng oxy hóa (phản ứng xà phòng hóa)  Dầu mỡ để lâu/ bq không tốt thường bị hôi do:  Dưới tác dụng của enzim lipaza / acid đặc / kiềm đặc, – Xảy ra phản ứng thủy phân như trên liên kết este của glixerin bị thủy phân glixerin + – Oxy hóa peroxit hay hydroperoxit: acid béo (hay muối của acid béo): R – CH – CH = CH – CH – R + O R – CH – CH – CH – CH – R R COONa 2 2 1 2 2 2 1 CH2 – OCOR1 CH2OH 1 O O CHOH+ R COONa CH – OCOR2+ 3NaOH 2 peroxit R – CH – CH = CH – CH – R + O R – CH – CH = CH – CH – R R COONa 2 2 1 2 2 1 CH2 – OCOR3 CH2OH 3 Triaxylglixerin glixerin 3 xà phòng O OH hydroperoxit  Phản ứng này xảy ra ở những hạt có dầu (lạc, vừng, thầu dầu ) lúc nảy mầm, khi bảo quản với độ ẩm  Các peroxit và hydroperoxit phân hủy tiếp tục các cao, điều kiện bảo quản không tốt. hợp chất chứa aldehit/xeton, có mùi hôi, vị đắng. ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 27 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 28 Phản ứng chuyển este hóa Phản ứng hydro hóa  Trong đk thích hợp (t0 cao, khan nước, có chất xúc tác): các gốc acid béo trong 1 triglixerit / giữa các triglixerit đổi chỗ cho nhau Là phản ứng gắn hydro vào nối đôi của  Ứng dụng: acid béo không no trong các glixerit: dầu – Tạo chất nhũ hóa từ mỡ lợn sản xuất bánh ngọt và TV mỡ TV (rắn) kem đá (loại bỏ tinh thể glixerin thô gây ra hạt cứng) Có hai kiểu hydro hóa: – Chế biến mỡ rắn giàu acid linoleic để sản xuất magarin – Hydro hóa chọn lọc: acid linolenic   Sự chuyển este không làm biến đổi các acid béo nhưng độ bền của dầu khả năng tiêu hóa của triglixerit bị thay đổi sự hấp thu của mỗi acid béo cũng bị thay đổi theo. – Hydro hóa từng phần/ toàn bộ: tạo chất béo rắn SX magarin/mỡ nhũ hóa. ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 29 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 30 5
6. 6.2.2. Sáp (Cerid)  Sáp tự nhiên như sáp ong, sáp thực vật là 6.2.2. Sáp (Cerid) hỗn hợp của các TP khác nhau, trong đó TP chính là các este của rượu bậc nhất có mạch  Căn cứ vào nguồn gốc, có 3 loại sáp: cacbon dài và các acid béo phân tử lớn – Sáp ong (sáp ĐV): là este của acid palmitic +  Công thức chung: R1COOR2 rượu mirixilic (C18H35OCOC15H31) bảo vệ Trong đó: cho ấu trùng ong, tránh sự tổn thất của mật – R1 là gốc acid như acid palmitic, acid xerotic, – Sáp thực vật: trên bề mặt lá, quả ngăn acid montanic, acid melissic nước, vi sinh vật xâm nhập, tránh sự thoát hơi nước – R2 là gốc rượu như rượu xerilic, rượu montanilic, rượu mirixilic – Sáp khoáng (sáp núi) từ than đá linhit hoặc than bùn, TP: acid montanic + các este của  Bền với ánh sáng, chất oxy hóa, tác nhân vật lý, 0 0 ít bị thủy phân nó, d = 1, t nc = 72 – 77 C  Ứng dụng: vật liệu cách điện, vật liệu làm khuôn in, sơn, bút chì, phục hồi các bức tranh ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 31 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 32 6.2.3. Sterid  Là este của acid béo bậc cao+rượu vòng sterol  Sterol = rượu chưa no đơn chức, có vòng, dẫn xuất của xiclopentanoperhydrophenantren  Sterol không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ như cloroform, rượu , dễ bị thuỷ phân bằng C D C D kiềm hoặc enzim  Có ở gan, tụy tạng, mỡ, máu, TP nguyên sinh chất A B A B  Một số sterol quan trọng: HO HO – Colesterol: C22H40O, trong mật, đại não ĐV, rong đỏ, khoai tây, lá mầm của đậu tương Cholesterol Ecgosterol – Ecgosterol: nấm men, nấm mốc, trong hạt lúa mì. Dưới tác dụng của tia UV :ecgosterol vitamin D – Sitosterol trong đậu tương – Stagmasterol trong phôi lúa mì ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 33 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 34 6.3.1. Photpholipid  Photpholipid = diaxylglixerin + H3PO4 CH2 – OCOR1 6.3. Lipid phức tạp + hợp chất phụ X (colin, etanolamin, serin, inozit) CH – OCOR2  Photpholipid = TP bắt buộc của màng OH tế bào, nhiều ở hạt cây lấy dầu, cây họ đâu, mô thần kinh, lòng đỏ trứng, CH2 – O – P = O 6.3.1. Photpholipid hồng cầu, tinh trùng ĐV O – X 6.3.2. Glicolipid  Có 2 nhóm: – Glixerophotpholipid: photphatit ở TV bậc cao • photphattidyl etanolamin (xephalin): X=etanolamin • photphatidyl colin (lơxithin): X=colin • photphatidyl serin, photphatidyl inozit – Sphingolipid: glixerin+acid béo+colin+acid photphoric và amino của rượu chưa no sphingozin ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 35 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 36 6
7. 6.3.2. Glicolipid  Glicolipid = acid béo + rượu + gluxit (galactoza/ dẫn xuất của galactoza là N – axetyl galcatozamin)  Nhiều trong lá xanh của TV, mô thần kinh người và ĐV  Có 2 nhóm: – Xerebrozit: amino rượu 2 nguyên tử không no sphingozin + acid béo + gaclactoza – Gangliozit (mucolipid): acid béo (acid steric) + sphingozin + galactoza, glucoza, galatozamin + acid neuraminic ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 37 ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 6: Lipid 38 7