lipid va bien doi sinh hoa

ThS. Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Chương 5: Lipid 1

Chương 5: LipidI. Khái niệm chungII. Lipid đơn giảnIII. Lipid phức tạpVI. Sự chuyển hoá lipid trong quá trình

bảo quản


I. Khái niệm chung

Khái niệm về lipid Vai trò của lipid Phân loại lipid


Khái niệm về lipidLipid = nhóm các hợp chất hữu cơ có các

tính chất lý hóa giống nhau:– hòa tan kém trong nước và dung môi

phân cực– hòa tan tốt trong dung môi không phân

cực như cloroform, ete, benzen, toluen…

Nguyên nhân: có nhiều nhóm kỵ nước và rất ít nhóm ưa nước (OH, NH2, COOH) trong phân tử lipid.


Vai trò của lipid Trong cơ thể sinh vật:

–Hợp phần cấu tạo quan trọng của màng sinh học–Cung cấp năng lượng cho sinh vật (37,6.106 J/kg)–Cung cấp các vitamin A, D, E, K và F cho cơ thể

Trong công nghiệp thực phẩm:–TP giàu dinh dưỡng của thực phẩm–Nguyên liệu quan trọng để chế biến và bảo quản các loại thực phẩm để khỏi bị ôi thiu–Tạo ra kết cấu –Tạo tính cảm vị đặc trưng.



Hàm lượng lipid trong một sốthực phẩm

Thực phẩm Hàm lượng %

Đậu nành 17 – 18,4Đậu phộng 30 – 44,5

Mè 40 – 45,4 Thịt bò 7 – 10,5Thịt heo 7 – 37,5

Cá 3 – 3,6Trứng gà 11 – 14


Nhu cầu lipid

Trung bình khoảng 36 – 42g/ngàyKhoảng 25 – 30% là lipid động vậtTỷ lệ giữa protein và lipid thay đổi trong các giai

đoạn sinh lý khác nhau Nên hạn chế lipid đặc biệt là lipid động vật đối

với bị bệnh béo phì


Phân loại lipid

Dựa vào phản ứng xà phòng hóa– Lipid xà phòng hóa được bao gồm các

glixerit, glixerophotpholipid và sáp (cerit) nghĩa là những lipid mà trong thành phần cóchứa ester của acid béo cao phân tử

– Lipid không xà phòng hóa được, tức lànhững lipid trong phân tử không chứa ester, nhóm này bao gồm các hydrocacbon, các chất màu và các sterol


Phân loại lipid Dựa vào độ hòa tan:

– Lipid thực sự là những ester hoặc amit của acid béo (có từ 4C trở lên) với một rượu:• Glixerolipid (ester của glixerol)• Sphingolipid (amit của sphingozin)• Cerit (ester của rượu cao phân tử)• Sterit (ester của sterol)• Etolit (ester tương hỗ của hợp chất rượu đa

chức)– Lipoit là những chất có độ hòa tan giống lipid:

• Các carotenoit và quinon (dx của izopren)• Sterol tự do• Các hydrocacbon.


Phân loại lipid Dựa vào thành phần cấu tạo:

– Lipid đơn giản: là ester của rượu và acid béo, gồm Triaxylglixerin, Sáp (cerit), Sterit

– Lipid phức tạp: ngoài acid béo và rượu, còn có các TP khác như acid photphoric, bazơ nitơ, đường:• Glixerophotpholipid: glixerin, acid béo và acid

photphoric• Glixeroglucolipid: glixerin, acid béo và

monosacarit/oligosacarit• Sphingophotpholipid: aminalcol như sphingozin,

acid béo và acid photphoric• Sphingoglucolipid: sphingozin, acid béo và

đường (monosacarit/oligosacarit).


II. Lipid đơn giản

TriaxylglixerinSápSterit


TriaxylglixerinTriaxylglixerin: lipid trung tính, dầu mỡ tự nhiên, triglixeritTriaxylglixerin = ester của glixerin + acid béo

CH2 – OCOR1

CHOH

CH2OHMonoaxylglixerin

CH2 – OCOR1

CH – OCOR2

CH2OHDiaxylglixerin

CH2 – OCOR1

CH – OCOR2

CH2 – OCOR3

Triaxylglixerin

CH2OH

CHOH

CH2OH

Glixerin

+R1COOH

+R1COOH+R2COOH

+R1COOH+R2COOH+R3COOH


Các triaxylglixerin thường chứa 2 hay 3 loại acid béo khác nhau. Dầu mỡ có nguồn gốc tự nhiên luôn làhỗn hợp các triaxylglixerin tách 1triaxylglixerin riêng biệt, đồng nhất rất khó: R1R1R1, R1R1R2, R1R2R1, R1R2R2, R2R1R1, R2R1R2, R2R2R1, R2R2R2


Acid béo

Nguyên liệu để tổng hợp acid béo là (2C) acid béo có C chẵn (4C38C) Có 2 loại acid béo:

– acid béo no (bão hòa)– acid béo không no (không bão hòa).


Acid béo no CT chung: CnH2nO2 hay Cn-1H2n-1COOH Từ C12 trở đi: chất rắn, không hòa tan trong nước Chủ yếu có trong mỡ ĐV, ít gặp ở TV:

– acid butyric (C4), acid carpoic (C6), acid capilic (C8) và acid capric (C10) / bơ, sữa bò.

– acid miristic (C14) /dầu lạc.– acid palmitic (C16) và acid stearic (C18) trong tất

cả các chất béo với hàm lượng cao

H3C

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

COOH

COOHacid palmitic

(C15H31COOH)


Acid béo không noTên gọi CT

nguyênKý hiệu Công thức đơn giản

acid oleic C18H34O2 C189

(18:1)

acid linoleic

C18H32O2 C189,12

(18:2)

acid linolenic

C18H30O2 C189,12,15

(18:3)

acid arachitonic

C20H32O2 C185,8,11,1

4

(20:4)

COOH910

COOH9101213

8911121415 COOH56

91012131516 COOH

acid béo không no, không thay thế: linoleic, linolenic vitamin F


Hàm lượng các acid béo không no có trong thức ăn

Hàm lượng acid béo theo %Linoleic Linolenic arachitonic

Mỡ ĐV

Bơ 4.0 1.2 0.2Bò 5.3 - 0.6Lợn 15.6 - 2.1Ngỗng 19.3 - -Gà 21.3 - 0.6

Dầu TV

Hướng dương 68.0 - -

Đậu nành 58.8 8.1 -

Ngô 50-60 0.1-0.7 -Oliu 15 - -


Glixerin

CTCT: CH2OH – CHOH – CH2OHTrong cơ thể sinh vật, ít gặp glixerin ở trạng

thái tự do mà thường gặp ở trạng thái hoạt động là glixerophophat


Tính chất hóa lý cơ bản của dầu mỡ

Nhiệt độ nóng chảyCác chỉ số hóa họcPhản ứng thủy phânPhản ứng oxy hóa


Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ nóng chảy phụ

thuộc vào TP acid béo cótrong dầu mỡ:– bão hòa (no) nhiều

t0nc cao, rắn ở đk bình thường (mỡ, bơ…)

– không bão hòa (không no) nhiều t0nc thấp, lỏng ở đk bình thường (dầu thực vật).

Loại dầu mỡ t0nc (0C)

Mỡ bò 31 – 38

Mỡ lợn 35 – 45

Mỡ cừu 44 – 55

Dầu bông 1 – 6

Dầu ôliu 2 – 6

Dầu hướng dương 16 – 18


Các chỉ số hóa học Chỉ số acid:

– Chỉ số acid = số mg KOH cần thiết để trung hòa hết các acid béo tự do có trong 1 g chất béo:

RCOOH + KOH RCOOK + H2O– Trong dầu mỡ, lượng acid béo tự do không

đáng kể nhưng sẽ tăng lên trong quá trình bảo quản hoặc ở giai đoạn nẩy mầm đánh giá dầu mỡ cũ/mới, qua chế biến hay chưa


Các chỉ số hóa học Chỉ số xà phòng:

– Chỉ số xà phòng là số mg KOH cần thiết để trung hòa hết các acid tự do và liên kết có trong 1 g chất béo:

– Chỉ số xà phòng càng cao chứng tỏ dầu mỡ chứa nhiều acid phân tử lượng thấp và ngược lại.

CH2OCOR1

CH2OCOR2

CH2OCOR3

+ 3KOH

CH2OHCHOH +CH2OH

R1COOKR2COOKR3COOK

RCOOH KOH RCOOK H2O


Các chỉ số hóa học

Chỉ số ester:– Chỉ số ester là số mg KOH tác dụng với

acid béo kết hợp:Chỉ số ester = chỉ số xà phòng – chỉ số acid– Chỉ số ester càng cao thì lượng glycerin có

trong dầu mỡ càng nhiều.


Các chỉ số hóa học Chỉ số iot:

– Là số gam iot có thể kết hợp với 100 g chất béo– Đặc trưng cho mức độ không no của dầu mỡ:

– 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.

–C=C– +I2 –C – C–II


Các chỉ số hóa học 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 của peroxyt có trong chất béo:

– Chỉ số peroxyt xác định mức độ ôi hóa của chất béo.

R1 CH R2CH

O

R1 CH R2CH

O O

+ 2 KI + 2 CH3COOH + 2 CH3COOK + H2O + I2


Các chỉ số hóa học

Chỉ số Reichert-Meissle: số ml NaOH tác dụng với acid hữu cơ bay hơi có trong 5g dầu mỡ(butyric, caproic, caprilic…)


Các phản ứng hóa học đặc trưng

Phản ứng thủy phân (phản ứng xàphòng hóa)Phản ứng oxy hóaPhản ứng chuyển ester hóaPhản ứng hydro hóa


Phản ứng thủy phân(phản ứng xà phòng hóa)

Dưới tác dụng của enzim lipaza / acid đặc / kiềm đặc, liên kết ester của glixerit bị thủy phân glixerin + acid béo (hay muối của acid béo):

Phản ứng này xảy ra ở những hạt có dầu (lạc, vừng, thầu dầu…) lúc nảy mầm, khi bảo quản với độ ẩm cao, điều kiện bảo quản không tốt.

R1COONa

R2 COONa

R3 COONa3 xà phòng

CH2 – OCOR1

CH – OCOR2+ 3NaOH

CH2 – OCOR3Triaxylglixerin

CH2OH

CHOH+

CH2OHglixerin


Phản ứng oxy hóa Dầu mỡ để lâu/ bq không tốt thường bị hôi do:

– Xảy ra phản ứng thủy phân như trên– Oxy hóa peroxit hay hydroperoxit:

Các peroxit và hydroperoxit phân hủy tiếp tục các hợp chất chứa aldehit/xeton, có mùi hôi, vị đắng.

R – CH2 – CH = CH – CH2 – R1 + O2 R – CH2 – CH – CH – CH2 – R1

O O

peroxit R – CH2 – CH = CH – CH2 – R1 + O2 R – CH2 – CH = CH – CH – R1

OH O hydroperoxit


Phản ứng chuyển ester 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

Ứng dụng:– Tạo chất nhũ hóa từ mỡ lợn sản xuất bánh ngọt và

kem đá (loại bỏ tinh thể glixerin thô gây ra hạt cứng)– Chế biến mỡ rắn giàu acid linoleic để sản xuất

magarin Sự chuyển ester không làm biến đổi các acid béo nhưng

khả năng tiêu hóa của triglixerit bị thay đổi sự hấp thu của mỗi acid béo cũng bị thay đổi theo.


Phản ứng hydro hóa

Là phản ứng gắn hydro vào nối đôi của acid béo không no trong các glixerit: dầu TV mỡ TV (rắn)Có hai kiểu hydro hóa:

– Hydro hóa chọn lọc: acid linolenic độ bền của dầu

– Hydro hóa từng phần/ toàn bộ: tạo chất béo rắn SX magarin/mỡ nhũ hóa.


Sáp (Cerit)Sáp tự nhiên như sáp ong, sáp thực vật… là

hỗn hợp của các TP khác nhau, trong đó TP chính là các ester của rượu bậc nhất có mạch cacbon dài và các acid béo phân tử lớn

Công thức chung: R1COOR2Trong đó:

– R1 là gốc acid như acid palmitic, acid xerotic, acid montanic, acid melissic

– R2 là gốc rượu như rượu xerilic, rượu montanilic, rượu mirixilic

Bền với ánh sáng, chất oxy hóa, tác nhân vật lý, ít bị thủy phân

Ứng dụng: vật liệu cách điện, vật liệu làm khuôn in, sơn, bút chì, phục hồi các bức tranh…


Sáp (Cerit)Căn cứ vào nguồn gốc, có 3 loại sáp:

– Sáp ong (sáp ĐV): là ester của acid palmitic + rượu mirixilic (C18H35OCOC15H31) bảo vệcho ấu trùng ong, tránh sự tổn thất của mật

– Sáp thực vật: trên bề mặt lá, quả ngăn nước, vi sinh vật xâm nhập, tránh sự thoát hơi nước

– Sáp khoáng (sáp núi) từ than đá linhit hoặc than bùn, TP: acid montanic + các ester của nó, d = 1, t0nc = 72 – 770C


Sterit Là ester 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 kiềm hoặc enzim

Có ở gan, tụy tạng, mỡ, máu, TP nguyên sinh chất Một số sterol quan trọng:

– Colesterrol: C22H40O, trong mật, đại não ĐV, rong đỏ, khoai tây, lá mầm của đậu tương

– 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


HOA B

C D

HOA B

C D

Cholesterrol Ecgosterol


III. Lipid phức tạp

PhotpholipidGlicolipid


Photpholipid Photpholipid = diaxylglixerin + H3PO4

+ hợp chất phụ X (colin, etanolamin, serin, inozit)

Photpholipid = TP bắt buộc của màng tế bào, nhiều ở hạt cây lấy dầu, cây họ đâu, mô thần kinh, lòng đỏ trứng, hồng cầu, tinh trùng ĐV

CH2 – OCOR1

CH – OCOR2

CH2 – O – P = OOH

O – X Có 2 nhóm:

– Glixerophotpholipid: photphatit ở TV bậc cao• photphattityl etanolamin (xephalin): X=etanolamin• photphatityl colin (lơxithin): X=colin• photphatityl serin, photphatityl inozit

– Sphingolipid: glixerin+acid béo+colin+acid photphoric và amino của rượu chưa no sphingozin


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


VI. Sự chuyển hoá lipid trong quá trình bảo quản

Trong điều kiện bảo quản cũng như cơ thể, lipid có thể chuyển hoá thành những sản phẩm khác nhau. Các quá trình chuyển hoá thường xảy ra do một loạt các nhân tố enzyme xúc tác hay không có enzyme xúc tác


Sự ôi hoá lipidKhi bảo quản lâu dưới tác dụng của nhiều nhân

tố như ánh sáng, không khí, nhiệt độ, nước, vi sinh vật… lipid bị thay đổi trạng thái, màu sắc vàcó mùi vị khó chịu. Quá trình này được gọi là sựôi hoá.

Bản chất của quá trình ôi hoá là oxy hoá. Tuy nhiên dựa vào cơ chế phản ứng thì có thể chia ôi hoá thành 2 dạng:– Ôi hoá do thủy phân– Ôi hoá do oxy hoá


a. Ôi hoá do sự thủy phânXảy ra dưới tác dụng của nhiệt độ, acid, baz có

hoặc không có enzyme xúc tác.Phản ứng xảy ra trên bề mặt tiếp xúc giữa lipid

và nước. Lipase có thể có sẵn trong nguyên liệu hay do vi

sinh vật mang vào, phân giải lipid tạo glycerol vàacid béo


Phản ứng thủy phân lipid đơn giản

Lipase R1COOH

+ R2COOH

R3COOH

+ H2O


b. ÔI hoá do sự oxy hoákhử

Ôi hoá theo dạng này là phổ biến nhất khi bảo quản lipid. Sự ôi hoá do oxy hoá khử được chia thành 2 dạng:– Ôi hoá hoá học– Ôi hoá sinh học


Ôi hoá hoá học

Gọi là sự tự oxy hoáCác acid béo tự do được tạo thành từ sự thuỷ

phân lipid bị tác động bởi O2 tạo thành nhiều sản phẩm kế tiếp:

Acid béo → hydroperoxyt → aldehyd no hay không no, xeton, xetoacid


Sự oxy hoá sinh học

Phản ứng xảy ra dưới sự xúc tác của enzyme lipoxygenase (qua chu trình -oxyhoá)

Sản phẩm của quá trình có mùi ôi khó chịu:

Acid béo alcyl metylcetonLypoxygenase



Glycerol-3-P

DHAP

Glycolysis


Bước 1. Quá trình - oxyhoá


Bước 2. Quátrình - oxyhoá



c. Sự oxy hoá glycerol



Sự chuyển hoá lipid

Ảnh hưởng của sự oxy hoá Enzym mất hoạt tính Tăng khả năng phản ứng với protein Mất khả năng hoà tan trong dung môi Kiềm hãm sự phát triển của động vật Tăng khả năng phát triển các bệnh về tim

mạch


Các chất chống oxy hoá

Chất chống oxy hoá sơ cấp: cho điện tử, kết thúc quá trình phản ứng

Chất bắt giữ oxy Chất chống oxy hoá thứ cấp: phân hủy các

peroxit Các enzym chống oxy hoá Các tác nhân tạo phức


VII. Sự chuyển hoá lipid trong quá trình chế biến thực phẩm

Tính chất và mức độ của sự biến đổi chất béo trong quá trình chế biến thức ăn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ, thời gian đun nóng, diện tích tiếp xúc bề mặt chất béo với nước và sự có mặt của các chất có khả năng tác dụng tương hỗ hoá học với chất béo.


a. Sự biến đổi khi nấu

Trong quá trình nấu các sản phẩm động vật, chất béo chứa trong chúng sẽ bị nóng chảy. Mức độ nóng chảy phụ thuộc vào nhiệt độnóng chảy của từng loại mỡ


Mỡ bò: 42-530C Mỡ gà: 33-400C Mỡ lấy từ xương bò: 36-440C Mỡ cừu: 44-540C Mỡ heo: 28-480C Mỡ gia cầm: 26-460C Mỡ ngỗng: 26-340C Mỡ thỏ: 500C


Khi nấu chất béo chuyển dần từng phần nhỏtừ sản phẩm vào nước theo mức độ nóng chảy của nó.

Lượng mỡ sau khi tách từ sản phẩm đem nấu vào nước, phần lớn tập hợp lại trên bề mặt nước và chỉ có một phần nhỏ bị nhũ tương hoá, nghĩa là mỡ bị phân tán trong nước dưới những dạng hình cầu rất nhỏ.


Kết quả của sự nhũ tương hoá là bề mặt tiếp xúc của chất béo với nước sôi sẽ tăng mạnh, và do đó tạo điều kiện thuận lợi hơn cho sựphân giải mỡ. Qua sự phân giải này, các acid béo được hình thành chủ yếu là acid stearic vàpalmitic


b. Sự biến đổi khi rán

Chất béo dùng để rán có thể dùng mỡ động vật hay dầu thực vật, nhiệt độ rán cao hay thấp chủ yếu phụ thuộc vào loại chất béo sửdụng, vào yêu cầu sản phẩm đem rán... Nói chung, nhiệt độ rán thường duy trì trong khoảng 140-1500C.


Ở nhiệt độ rán cao hơn bình thường, chất béo dễ bị phân huỷ, biểu hiện đầu tiên của sựphân huỷ mạnh chất béo là hiện tượng sinh khói.

Trong quá trình đun nóng, do nhiệt độ của chất béo được nâng cao nên làm cho độ nhớt của chúng giảm đi nhiều. Độ nhớt giảm làm cho chất béo ngấm vào các sản phẩm đun rán dễ dàng hơn


lipid va bien doi sinh hoa

Food

Transcript of lipid va bien doi sinh hoa