Tải bản đầy đủ

Đề cương và bài tập môn học hóa sinh thực phẩm

04/08/2017

GiỚI THIỆU MÔN HỌC





Tên môn học : Hóa Sinh Thực Phẩm
Thời lượng
: 45 tiết LT
Giảng viên
: ThS. Phạm Hồng Hiếu
Trang web
:
• https://sites.google.com/a/foodtech.edu.
vn/phamhonghieu
• www.ibf.iuh.edu.vn/pham-hong-hieu

ThS. Phạm Hồng Hiếu


HSTP – Chương1: Mở đầu

1

Nội dung môn học
 Chương 1: Mở đầu
 Chương 2: Protein
 Chương 3: Enzyme
 Chương 4: Glucid
→ Kiểm tra giữa kỳ
 Chương 5: Lipid
 Chương 6: Vitamin và chất khoáng
 Chương 7: Chất màu và chất mùi
 Chương 8: Nước
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

2

Giáo trình và tài liệu tham khảo
[1]. Giáo trình Hóa sinh thực phẩm. ĐH Công nghiệp TP.HCM
[2]. George H. Fried, Biology: The study of living organisms, McGraw-Hill.Inc,
1995.
[3]. H. D. Belitz, W. Grosch, Food Chemistry, Springer, 1999.
[4]. Rodney F. Boyer, Modern Experimental Biochemistry, The
Benjaming/Cummings, 2000.
[5]. Hoàng Kim Anh, Hoá học thực phẩm, NXB KHKT, 2006
[6]. Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Ang, Hóa sinh học, NXB GD, 1997.
[7]. Nguyễn Thị Hiền, Vũ Thị Thư – Hóa sinh học (nông nghiệp) – NXB Giáo
Dục – 2000
[8]. Phạm Quốc Thăng, Nguyễn Thị Quỳnh Anh, Hóa sinh học, ĐHBK Hà Nội,
1994.
[9]. Đồng Thị Thanh Thu, Hóa sinh ứng dụng, Tủ sách ĐH KHTN, 1996.
[10]. Lê Ngọc Tú và tập thể tác giả, Hóa học thực phẩm, NXB KHKT Hà Nội,
1994.
[11]. Lê Ngọc Tú và tập thể tác giả, Hóa sinh công nghiệp, ĐH&THCN, Hà Nội,
1997.

ThS. Phạm Hồng Hiếu



HSTP – Chương1: Mở đầu

3

1


04/08/2017

Chương1: Mở đầu
1. Đối tượng, nhiệm vụ và lịch sử phát triển
hóa sinh học
1.1. Đối tượng nhiệm vụ
1.2. Lịch sử phát triển
2. Thành phần hóa học của cơ thể sống
2.1. Nước
2.2. Nguyên tố hóa học
2.3. Các hợp chất hữu cơ

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

4

1. Đối tượng, nhiệm vụ và lịch
sử phát triển hóa sinh học
1.1. Đối tượng nhiệm vụ
1.2. Lịch sử phát triển

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

5

1.1. Đối tượng nhiệm vụ

Hóa Sinh Học
là gì?
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

6

2


04/08/2017

Hóa
Công thức hóa học

Phản ứng hóa học
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

7

HSTP – Chương1: Mở đầu

8

Sinh
Cơ thể sống
Tế bào

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Học
Khoa học?

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

9

3


04/08/2017

1.1. Đối tượng nhiệm vụ
Hóa Sinh Học = Khoa học về cơ sở phân
tử của sự sống
nghiên cứu thành phần hóa học, tính
chất cấu trúc phân tử, mối liên quan
giữa cấu trúc và chức năng sinh học,
các quá trình chuyển hóa, trao đổi chất,
trao đổi năng lượng của tế bào, cơ thể
sống.
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

10

1.1. Đối tượng nhiệm vụ
 Phân loại theo đối tượng:
Động vật
Thực vật

Vi sinh vật
Virus
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

11

1.1. Đối tượng nhiệm vụ
 Phân loại theo mục đích:
– Hóa sinh y học
– Hóa sinh nông nghiệp
– Hóa sinh công nghiệp

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

12

4


04/08/2017

1.1. Đối tượng nhiệm vụ
 Phân loại theo mức độ nghiên cứu:
– Hóa sinh phân tử
– Hóa sinh lượng tử
– Hóa sinh vô cơ
– Hóa sinh hữu cơ

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

13

1.1. Đối tượng nhiệm vụ
Trong sản xuất thực phẩm:
 Nguyên liệu chính có nguồn gốc
từ sinh vật (enzyme)
 Phản ứng hh = phản ứng enzyme
 Biện pháp công nghệ: kìm hãm/
thúc đẩy hoạt độ các enzyme
 bảo quản/ chế biến
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

14

1.2. Lịch sử phát triển







Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng các quá
trình hóa sinh để sản xuất bánh mỳ, pho mát,
rượu bia, thuốc lá…
Thời kỳ Phục Hưng đến nửa đầu TK19: nghiên
cứu thành phần hóa học của mô động vật, thực
vật; tách chiết, tổng hợp các hợp chất hóa học
Từ nửa cuối TK19: Hóa Sinh Học được tách
thành một ngành khoa học độc lập
40 – 50, TK20  nay: Hóa Sinh Học đã đi sâu
nghiên cứu cơ sở phân tử của quá trình bảo quản
thông tin di truyền, cấu trúc xoắn đôi ADN  công
nghệ sinh học
Hóa Sinh Học phát triển không ngừng, góp phần
tích cực phục vụ sản xuất, đời sống nhân sinh.

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

15

5


04/08/2017

2. TPHH của cơ thể sống
2.1. Nước
2.2. Nguyên tố hóa học
2.3. Các hợp chất hữu cơ

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

16

2.1. Nước
 Trong cơ thể sống, nước chiếm > 60%
(người 60%, cá 80%, sữa 98%…)
 Vai trò:
– Hòa tan các phần tử có tính tan
trong nước bằng liên kết hydro rất
linh hoạt
– Môi trường thực hiện các phản ứng
hóa học và các quá trình trao đổi
chất.
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

17

2.2. Nguyên tố hóa học
 Có khoảng 30 nguyên tố hóa trong cơ thể
sống
 Các nguyên tố HH là TP cấu tạo của hợp
chất hữu cơ quan trọng như protein, axit
nucleic, lipit, gluxit…
 Dựa vào hàm lượng các nguyên tố, có 3
nhóm:
– Đại lượng: > 10-3 % gồm C, H, O, N, S, P,
Ca, K, Mg, Na, Fe
– Vi lượng: 10-6 – 10-3 % gồm Cu, Mn, Co,
Mo, Zn
– Siêu vi lượng: rất thấp, có khi ở dạng vệt
như Pb, V, Au, Hg…
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

18

6


04/08/2017

2.3. Các hợp chất hữu cơ
 Có 2 nhóm chất cơ bản trong cơ thể sống:
– Hữu cơ: axit nucleic, protein, enzyme,
gluxit, lipit, vitamin, hoocmon
– Vô cơ: nước, chất khoáng
 Hai nhóm chất có tác dụng bổ sung hỗ trợ
lẫn nhau đảm bảo cho tế bào, cơ thể sống
hoạt động bình thường
 Các hợp chất hữu cơ:
– Cấu tạo phức tạp, đa dạng
– Khối lượng phân tử lớn
– Hàm lượng cao trong tế bào, cơ thể sống.
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

19

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương1: Mở đầu

20

7


05/07/2017

Chương 2: PROTEIN
I. Vai trò sinh học của protein
II. Cấu tạo phân tử protein
III.Một số tính chất quan trọng của protein
IV.Phân loại protein
V. Các quá trình biến đổi protein trong gia
công, chế biến thực phẩm và ứng dụng
VI.Các biến đổi của protein trong QTSX và
bảo quản thực phẩm
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

I. VAI TRÒ SINH HỌC
CỦA PROTEIN

1

1. Xúc tác: enzyme
2. Vận tải: hemoglobin, mioglobin (ở ĐV có
xương sống), hemocyanin (ở động vật
không xương sống)
3. Chuyển động: co cơ, chuyển vị trí của
NST
4. Bảo vệ: kháng thể, interferon chống sự
nhiễm virus, chống đông máu, độc tố
(toxin)
HSTP – Chương 2: Protein

3

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

4

Axit amin
•Công thức cấu tạo tổng quát:

 Protein quyết định đặc trưng khẩu phần thức ăn 
nền tảng protein cao
 Thiếu protein:
 Suy dd, sụt cân mau, chậm lớn
 Giảm khả năng miễn dịch
 Gan, tuyến nội tiết, hệ thần kinh không hoạt
động bình thường
 Thay đổi TPHH và cấu tạo hình thái của
xương (Ca, Mg)
Protein cao, chất lượng tốt (đủ các axit amin
không thay thế)

HSTP – Chương 2: Protein

2

5. Truyền xung thần kinh: chất màu thị giác
rodopxin ở màng lưới mắt.
6. Điều hòa: hormon, ức chế đặc hiệu
enzyme
7. Chống đỡ cơ học: protein sợi như
sclerotin/côn trùng, fibroin/tơ tằm, tơ
nhện, colagen, elastin/mô liên kết, mô
xương
8. Dự trữ dinh dưỡng: ovalbumin/lòng trắng
trứng, gliadin/hạt lúa mì, zein/ngô,
feritin/lá.

Giá trị dinh dưỡng

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

Vai trò của protein trong cơ thể
sinh vật

Vai trò của protein trong cơ thể
sinh vật

ThS. Phạm Hồng Hiếu

ThS. Phạm Hồng Hiếu





R – CH – COOH



R – CH – COO–
NH3+

NH2
Dạng không ion hóa

5

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Dạng ion lưỡng cực

HSTP – Chương 2: Protein

6

1


05/07/2017

Phân loại các axit amin thường gặp

Các axit amin thường gặp

Axit amin phân cực
Trung tính

Đa số protein cấu tạo từ 20 L- axit amin
và 2 amit
COOH (axit amin)  CONH2 (amit)
axit aspartic  Asparagin
axit glutamic  Glutamin

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

7

HSTP – Chương 2: Protein

9

Axit amin phân cực, trung tính
Cysteine, Cystine

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

Kiềm tính

Axit amin không
phân cực

Tên gọi
thông
thường

Viết
tắt

Tên gọi
thông
thường

Viết
tắt

Tên gọi
thông
thường

Viết
tắt

Tên gọi thông Viết
thường
tắt

Asparagine
Cysteine
Cystine
Glutamine
Serine
Tyrosine
Threonine

Asn
Cys

a.Aspartic
a.Glutamic

Asp
Glu

Arginine
Lysine
Histidine

Arg
Lys
His

Alanine
Phenylalanine
Glycine
Leucine
Isoleucine
Methionine
Proline
Tryptophan
Valine
Oxyproline

Gln
Ser
Tyr
Thr

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

Ala
Phe
Gly
Leu
Ileu
Met
Pro
Trp
Val
8

Axit amin phân cực, trung tính

Axit amin phân cực, trung tính

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Axit tính

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

10

Axit amin phân cực, kiềm tính

11

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

12

2


05/07/2017

Axit amin phân cực, axit tính

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

Axit amin không phân cực

13

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

14

Axit amin không phân cực

Axit amin không phân cực

Oxyproline



Proline

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

15

Một số axit amin ít gặp trong protein

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

17

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Oxyproline

HSTP – Chương 2: Protein

16

Một số axit amin không có
trong protein

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

18

3


05/07/2017

Các axit amin không thay thế

Các axit amin không thay thế và nhu cầu
hàng ngày của người trưởng thành

aa không thay thế (cần thiết, thiết yếu) = aa mà
người/ĐV không thể tự tổng hợp
 lấy từ thức ăn

TT

Thiếu  cân bằng N (-)
Tùy thuộc vào loài, lứa tuổi:
– Người lớn: 8 (valine, leucine, isoleucine,
methionine,
threonine,
phenylalanine,
tryptophan, lysine)
– Trẻ em: 8 + 2 (arginine, histidine)
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

19

1
2
3
4

axit
amin
Valin
Lơxin
Izolơxin
Treonin

Nhu cầu TT axit amin
(g/ngày)
8,8
5 Methionin
9,0
6 Lizin
3,3
7 Triptophan
3,5
8 Phenilalanin

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

Một số tính chất hóa lý của axit amin

HSTP – Chương 2: Protein

Tính chất chung

21

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

b

– Trừ glycine, các axit amin đều chứa C bất đối
(C*)
– Phân tử tồn tại dưới 2 dạng L(-, quay trái) và
D (+, quay phải)
– Đa phần các axit amin thực phẩm tồn tại
dưới dạng L  protein có tính làm quay mặt
phẳng của ánh sáng phân cực sang trái.
– Dạng D không được cơ thể hấp thụ
HSTP – Chương 2: Protein

22

C bất đối

Tính đồng phân quang học
(đồng phân lập thể)

ThS. Phạm Hồng Hiếu

20

 Bền trong môi trường nước, bền
nhiệt (không bị phá huỷ ở 100200oC)
 Bền trong môi trường axit (riêng
các axit amin chứa S bị phá huỷ)
 Không bền trong môi trường kiềm:
hiện tượng raxemic

 Tính chất chung
 Tính đồng phân quang học (đồng phân
lập thể) của axit amin
 Khả năng hydrat và tính tan
 Tính điện ly lưỡng tính
 Các phản ứng hoá học

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Nhu cầu
(g/ngày)
3,0
5,2
1,1
4,4

23

*

a–C–c
d
R’

R’

*

*

X–C–H

H–C–X

R

R

Dạng L(-)
ThS. Phạm Hồng Hiếu

Dạng D(+)
HSTP – Chương 2: Protein

24

4


05/07/2017

Ở axit amin:
– C* chính là C
– Gốc R’ là COOH
– X là NH2
Do đó, cấu hình D và L có dạng:

Trong đó:
– Gốc R’ có mức độ oxy hóa cao hơn R:
COOH > CHO > CH2OH > CH3
– Dị tố X: Br, Cl, OH, NH2

COOH

COOH


NH2 – C – H



H – C – NH2
R

R
Dạng L(-)
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

Dạng D(+)

25

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

26

27

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

28

Người ta quy ước lấy Serine làm đơn vị
so sánh để xét đồng phân quang học của
axit amin:
COOH

H2N – C – H

COOH

H – C – NH2

CH2OH

CH2OH
D – Serine

L – Serine

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

Khả năng hydrat hoá và tính tan

 Do phân tử vừa chứa nhóm NH3+ và nhóm
COO Môi trường axit:
– a.a tích điện dương (+)
– a.a chuyển về cực âm (-)
 Môi trường kiềm:
– a.a tích điện âm (-)
– a.a chuyển về cực dương (+)
 Ở giá trị pH mà các a.a không tích điện là
pH đẳng điện (pI, pHi)
 Cơ sở ứng dụng của phương pháp điện di

Gốc R chứa các nhóm chức có khả
năng tạo liên kết hydro với nước
Thường khả năng hydrat hoá cao sẽ có
tính hòa tan
Tính tan phụ thuộc vào bản chất axit
amin, vào dung môi...

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

Tính điện ly lưỡng tính

29

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

30

5


05/07/2017

Các phản ứng hoá học

Tính điện ly lưỡng tính








R – CH – COOH + H+  R – CH – COOH
NH3+

NH2

R – CH – COOH + OH–  R – CH – COO– + H2O
NH2

NH2

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

31

Phản ứng tạo muối
Phản ứng tạo phức với kim loại nặng
Phản ứng tạo amid
Tác dụng với HNO2 (axit nitrơ)
Phản ứng ester hoá
Phản ứng với formaldehit (formaldehyd)
Phản ứng với ninhydrin (Trixetohidrinden)

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Phản ứng tạo muối

CH

COO- + NaOH

R

CH

NH3+

COONa

– Phản ứng tạo muối với axit:

+ H2O

HC

R

HSTP – Chương 2: Protein

33

R

ThS. Phạm Hồng Hiếu

C
2
H2N
ThS. Phạm Hồng Hiếu

R

N
H

HSTP – Chương 2: Protein

+ NH3

- H 2O

CO CH2 CH COOH
NH2

O

C

O

OH

+
H2N

CH
O

CH2 CH COOH

R

H2N

NH2

Asparagine

C

OH

R

- 2 H2O

O
CH

C

C

CH

HN

CH

CH

Cu
O

COOH

34

Aspartic (Asp)

C

C

CH

HC

H 3N

HSTP – Chương 2: Protein

NH2

O

O

N
CH

CuSO4

HOOC

H

H

Cl

Phản ứng tạo amit

 Axit amin có thể tác dụng với các kim loại nạng (Pb, Hg,
Cu,..) tạo muối nội phức
 Đặc biệt với dung dịch CuSO4 axit amin tạo muối Cu
kết tinh màu xanh đậm hoặc xanh tím. Phản ứng này
cũng được sử dụng để xác nhận sự hiện diện của axit
amin
O

HCl

R

Phản ứng tạo phức với KL nặng

HO

+

COOH

NH 2

NH2

ThS. Phạm Hồng Hiếu

32

Phản ứng tạo muối

 Do tính lưỡng tính, trong công thức cấu tạo có cả nhóm
– COOH và – NH2, mà axit amin có khả năng tạo muối
với cả axit và baz:
– Phản ứng tạo muối với baz: Chất tạo thành là muối
Natri của axit amin
R

HSTP1
HSTP––Chương
Chương3:2:Protein
Protein

R

O

NH
R

dixetopiperazin

R
H
35

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

36

6


05/07/2017

Phản ứng ester hoá

Tác dụng với HNO2 (axit nitrơ)

 Ester của các axit amin là những chất lỏng dễ bay hơi,
có tính kiềm, các chất này có thể điều chế được bằng
phương pháp cất chân không
R

CH

R , OH

+

COOH

R,

COOR ,

CH

+

 Trừ proline và oxy – proline không tham gia phản ứng,
các axit amin bậc 1 khác có khả năng phản ứng với axit
nitrơ để tạo ra khí nitrơ và oxyaxit
 Phản ứng này dùng để định lượng N có trong axit amin
căn cứ vào lượng khí nitrơ thoát ra

H 2O

NH 2

NH2

R

CH

COOH

NH2

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

37

Phản ứng với formaldehit (formaldehyd)
 Dùng để định lượng axit amin
 Khi thêm một lượng dư formol trung tính vào dung dịch axit
amin, lúc này formol sẽ đẩy H+ ra khỏi – NH3+ và phản ứng
với nhóm – NH2 tạo thành dẫn xuất methyl hóa. Vậy axit
amine sẽ mất đi tính baz và chỉ còn tính axit do chỉ còn lại
nhóm – COOH tự do
 Chuẩn độ lượng axit này bằng dung dịch NaOH, từ đó tính
được lượng axit amine tương ứng
R
NH3+ CH
H2N

COO-

R
CH

H2N

COO-

+ H+

HO CH2

R
CH

COO- + 2 HCHO
HO

ThS. Phạm Hồng Hiếu

R

N
CH2

CH

HSTP1
HSTP––Chương
Chương3:2:Protein
Protein

COOH
39

Phản ứng với ninhydrin
(Trixetohidrinden)
O

H

H

OH

NH3 + CO2 + RCHO +

OH

NH2

ninhidrin
OH

ThS. Phạm Hồng Hiếu

ThS. Phạm Hồng Hiếu

OH

HSTP – Chương 2: Protein

38

HSTP1
HSTP––Chương
Chương3:2:Protein
Protein

40

Các cấu tử cần tách được di
chuyển trên giấy nhờ lực mao
dẫn của dung môi. Chúng được
tách ra nhờ sự khác nhau về ái
lực giữa pha động và pha tĩnh

O

O

COOH + N2 + H2O

Dùng định tính và định lượng axit amin
nhờ:
– phương pháp sắc ký trên giấy
– sắc ký trên cột nhựa trao đổi ion bằng
máy phân tích axit amin tự động (g)
Các  - axit amin + ninhydrin  hợp
chất màu xanh tím
Riêng: iminoaxit (prolin) + ninhydrin 
hợp chất màu vàng

H
+ NH3 +

CH

Phản ứng với ninhydrin
(Trixetohidrinden)

dixetooxyhindriden
O

O

R

OH

O

O

HNO 2

Phân tích axit amin bằng
phương pháp sắc ký giấy

O

R – C – COOH +

+

–N =
HO

OH

O

O

O

O

indandion – 2 – N –
2 – indanon
O

O

ONH
+ NH3

4

–N =
O

ThS. Phạm Hồng Hiếu

O

O

O

–N =
O

Hợp chất màu xanh
tím (Ruheman)

HSTP1
HSTP––Chương
Chương3:2:Protein
Protein

41

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP1
HSTP––Chương
Chương3:2:Protein
Protein

42

7


05/07/2017

Phương pháp điện di trên giấy, trên
bản mỏng, trên cột gel

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

43

Kỹ thuật sắc ký lỏng cao áp (HPLC – high
perfomance liquid chromatography)

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

45

Kỹ thuật tách và định lượng axit
amin bằng cột sắc ký trao đổi ion

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

44

Cấu tạo phân tử protein


Các nguyên tố cơ bản: C, H, O, N
– Cacbon: 50-55%
– Hydro: 5,5-7,3%
– Oxy: 21,5-23,5%
– Nitơ: 15-18%  [Pr] = [NPr] x f
• f = 6,25: protein thường
• f = 5,7: protein ngũ cốc
• f = 6,38: protein sữa
– Các nguyên tố khác: S (0,3-2,5%), P (0,1-0,2%),
Fe, Zn, Cu...
 axit amin  peptit  polypeptit  protein
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

46

Peptit (Peptide)
Liên kết Peptit

Peptit là sản phẩm ngưng tụ của các axit amin:
H2N – CH – COOH
R1
axit amin 1

+

Liên kết peptit (-CO-NH-) = liên kết
giữa nhóm amino (NH2) và nhóm
cacboxyl (COOH) của 2 phân tử axit
amin khác nhau

HNH – CH – COOH
R2
axit amin 2

- H2O
H2N – CH – CO – NH – CH – COOH
R1

R2
Liên kết peptit

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

Dipeptit

47

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

48

8


05/07/2017

Cấu trúc của phân tử protein

Peptit, polypetit

 Thuyết polipeptit: axit amin  peptit 
polypeptit  protein
 Các mức cấu trúc
– cấu trúc bậc 1: mạch thẳng
– cấu trúc bậc 2: xoắn lò so, tờ giấy xếp,
cuộn thống kê….
– cấu trúc bậc 3: cấu trúc cầu
– cấu trúc bậc 4: cấu trúc cầu, do nhiều
dưới đơn vị

2,3..n aa  dipeptit, tripeptit..polipeptit
Phân biệt giữa polipeptit và protein bởi
khối lượng phân tử (M):
– Polipeptit có M nhỏ  tan được trong
dd axit tricloaxetic 10%
– Protein có M lớn  không tan được
trong dd axit tricloaxetic 10%
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

49

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Cấu trúc bậc 1

HSTP – Chương 2: Protein

50

Cấu trúc bậc 1

Quy định bởi thành phần và trình tự kết
hợp của các axit amin có trong protein
đó.
Liên kết đặc trưng = liên kết peptit
Quy định từ trong gen, xác định quan
hệ họ hàng và lịch sử tiến hoá

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

51

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Cấu trúc bậc 2

HSTP – Chương 2: Protein

52

Cấu trúc xoắn 
 Vòng xoắn quay theo chiều
từ trái sang phải vì các axit
amin có cấu hình L
 Mỗi vòng xoắn gồm 3,6 gốc
axit amin (18 aa  5 vòng)
 Có các axit amin không có
khả năng tạo xoắn ở cacbon
 như prolin, glixin, izolơxin,
serin

Liên kết đặc trưng = liên kết H giữa
nhóm imin (NH) và nhóm cacbonyl
(CO)
Gồm:
– cấu trúc xoắn kiểu 
– cấu trúc xếp nếp kiểu 

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

53

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

54

9


05/07/2017

Cấu trúc xoắn 

Cấu trúc xếp nếp 
Cấu trúc dạng sợi, dịch đặc, gấp nếp
Tương tác giữa:
– 2 chuỗi polipeptit
– giữa các đoạn mạch của 1 chuỗi polipeptit

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

55

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Cấu trúc xếp nếp 

(a): D¹ng song song

ThS. Phạm Hồng Hiếu

56

Cấu trúc bậc 3
 Trên cơ sở cấu
trúc bậc 1 và 2 
cấu trúc gấp khúc
không gian 3 chiều
 Liên kết đặc trưng
= liên kết ion, liên
kết không phân
cực,
liên
kết
hydro, liên kết
disunfit (-S-S-)

(b) D¹ng ®èi song song

HSTP – Chương 2: Protein

HSTP – Chương 2: Protein

57

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Cấu trúc bậc 3

HSTP – Chương 2: Protein

58

Cấu trúc bậc 3

Phân tử chymotrysin
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

59

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

60

10


05/07/2017

Các liên kết hydro trong protein

Cấu trúc bậc 4
 Dạng: hình cầu,
tập hợp của nhiều
dưới đơn vị (subunit)
 Liên kết: tĩnh điện,
tương tác kỵ nước,
liên kết H, Van der
Waal, cầu disulfua…
phân tử hemoglobin

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

61

Tóm tắt các mức cấu trúc của protein

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

62

III. Một số tính chất quan
trọng của protein
 Khối lượng và hình dạng của phân tử
protein
 Tính chất lưỡng tính của protein
 Tính chất của dung dịch keo protein
 Sự biến tính của protein

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

63

Khối lượng, hình dạng của protein
 Khối lượng: M lớn, hàng nghìn  triệu hoặc lớn hơn
 Hình dạng:
– Hình cầu:
• trục dài/trục ngắn <20
• Tan / nước muối loãng
• Hoạt động hh  xúc tác
• Hemoglobin, myoglobin...
– Hình sợi:
• trục dài/trục ngắn=100 -1000
• Trơ hh chức năng cơ học
• Colagen (da, sụn); keratin(tóc, lông); fibrin (tơ);
miozin (cơ).
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

64

Tính chất lưỡng tính của protein
 Protein là chất điện ly lưỡng tính do các nhóm
phân cực của gốc R như COOH thứ hai (Asp,
Glu), NH2 (Lys), guanidin (Arg), imidazol (His),
OH (Ser, Thr, Tyr)  pHi (pI):
– pH < pHi:protein = đa cation
– pH > pHi: protein = đa anion
– pH = pHi, protein kết tụ  xác định pHi của
protein, kết tủa protein
 Từ sự khác biệt về pHi của các protein 
phương pháp điện di, tách chiết protein

65

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

66

11


05/07/2017

Tính chất dung dịch keo protein

Điện di

 Khi hòa tan, protein  dung dịch keo (kích thước
lớn, không đi qua màng bán thấm)
 tinh sạch protein bằng phương pháp thẩm tích
 2 yếu tố đảm bảo độ bền keo protein:
– Sự tích điện cùng dấu
– Lớp vỏ hydrat
 Loại bỏ 2 yếu tố này, protein sẽ bị kết tủa.
 Các yếu tố gây kết tủa thuận nghịch protein:
– muối trung hòa như (NH4)2SO4
– dung môi hữu cơ như axeton, etanol (t<00C)
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

67

Điện di trên gel polyacrylamit

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

68

Phương pháp điện di đẳng điện

Các protein cần tách sẽ di chuyển với các tốc độ
khác nhau (do sự khác nhau về kích cỡ và độ
tích điện) và sau đó chúng sẽ được định vị ở các
vị trí khác nhau trên bản gel (các vệt gel)
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

69

Phương pháp SDS-Page

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

70

Sự biến tính của protein
 Định nghĩa:
Điều kiện môi trường thay đổi  protein bị
thay đổi hoàn toàn về tính chất lý, hóa  cấu
trúc bậc 2,3,4 bị phá vỡ (cấu trúc bậc 1 giữ
nguyên)  protein bị biến tính

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

71

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

72

12


05/07/2017

Sự biến tính của protein

Sự biến tính của protein

Khi biến tính, protein bị biến đổi:
– Tính hòa tan  do lộ các nhóm kỵ nước
– Khả năng giữ nước 
– Mất hoạt tính sinh học
– Độ nhạy với enzyme proteaza
– Độ nhớt nội tại
– Mất khả năng kết tinh

Phân loại:
–Biến tính thuận nghịch: sau biến
tính, dạng ban đầu của protein
được phục hồi
–Biến tính không thuận nghịch:
sau biến tính, protein không thể
khôi phục trạng thái ban đầu

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

73

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

74

Sự biến tính của protein

Sự biến tính của protein

 Các tác nhân gây biến tính:
– Tác nhân vật lý
• Nhiệt độ: làm dãn mạch phân tử.
• Tia cực tím: các gốc axit amin thơm (Trp,
Tyr, Phe) hấp thụ các tia cực tím, làm thay
đổi hình thể của phân tử Protein và nếu
mức năng lượng đủ lớn sẽ làm đứt gẫy
các cầu disunfua (-S-S-)
• Xử lý cơ học: khi nhào trộn, cán, kéo hoặc
dãn được lặp đi lặp lại nhiều lần tạo ra lực
cắt cũng làm biến tính Protein.

 Các tác nhân gây biến tính:
– Tác nhân hoá học:
• pH: tạo lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm bị
ion hoá và làm giãn mạch các phân tử
Protein.
• Các ion kim loại: đặc biệt là các ion kim
loại chuyển tiếp (Cu, Fe, Hg, Ag) tạo phức
bền với protein làm thay đổi cấu hình phân
tử ( nhóm -SH)
• Các dung môi hữu cơ: thay đổi hằng số
điện môi của môi trường, biến đổi các lực
hút tĩnh điện vốn làm bền phân tử protein

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

75

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

Protein đơn giản

IV. Phân loại protein

(Phân loại dựa vào tính hòa tan)
Nhóm
Dung môi
protein
hòa tan
Albumin Nước

Dựa vào thành phần hóa học  2 nhóm
lớn:
– Protein đơn giản
– Protein phức tạp: phần protein + phần
phi protein (nhóm ngoại)

HSTP – Chương 2: Protein

77

Sự phân bố của protein

Globulin dd muối loãng

Lòng trắng trứng, các
loại hạt
Hầu hết các loại thực vật

Prolamin Rượu etylic 70%

Hạt hòa thảo

Glutelin Kiềm, axit loãng

Hạt lúa mì

Histon

Nhân tế bào

axit loãng

Protamin Nhiều dung môi
ThS. Phạm Hồng Hiếu

76

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Nhân tế bào

HSTP – Chương 2: Protein

78

13


05/07/2017

Protein phc tp

V. Cỏc quỏ trỡnh bin i protein trong gia
cụng, ch bin thc phm v ng dng

(Phõn loi da vo phn phi protein)
Nhúm protein
Nucleoprotein

axit nucleic

Glycoprotein

Gluxit

Lipoprotein

Lipit

Cromoprotein

Cht mu

Photphoprotein

H3PO4

Metaloprotein

Kim loi

ThS. Phm Hng Hiu

Kh nng to gel ca protein
Kh nng to bt nhóo
Kh nng to mng
Kh nng nh húa
Kh nng to bt
Kh nng c nh mựi

Phn phi protein

HSTP Chng 2: Protein

79

Kh nng to gel ca protein

HSTP Chng 2: Protein

80

Kh nng to gel ca protein

nh ngha ca s to gel:
Protein b bin tớnh cu trỳc bc cao b
phỏ hy mch peptit b gión ra cỏc
nhúm bờn n phớa trong xut hin cỏc
mch polipeptit tip xỳc v liờn kt li
mng li khụng gian 3 chiu vụ nh
hỡnh, rn, cha y pha phõn tỏn (H2O)
0

ThS. Phm Hng Hiu

0

t
t
t0 hoaởc laứmlaùnh
(PN ) n
nPN
nPD
(PD ) n

Cỏc liờn kt to nờn cu trỳc gel:
Liờn kt hydrophop (k nc hay a bộo),
n nh khi gel cng
Liờn kt H gia nhúm peptit, OH, COOH
liờn kt yu, linh ng gel cú do
nht nh, d b t khi gia nhit, tỏi lp
khi ngui
Liờn kt tnh in
Liờn kt disulfua gel rt chc v bn

PN l protein t nhiờn ban u, PD l protein b bin tớnh.
ThS. Phm Hng Hiu

HSTP Chng 2: Protein

81

ThS. Phm Hng Hiu

HSTP Chng 2: Protein

Kh nng to gel ca protein

Kh nng to bt nhóo

iu kin to gel:
Nhit : gia nhit lm lnh
to nhiu liờn kt hydro gel bn
axit húa/kim húa nh: pH pI
Thờm cht ng to gel: polysacarit gel
cú cng v n hi cao hn

Cỏc protein (gliadin v glutenin)
ca gluten bt mỡ cú kh nng to
hỡnh bt nhóo (paste) cú tớnh
c kt, do v gi khớ cu trỳc
xp cho bỏnh mỡ khi nng

ThS. Phm Hng Hiu

HSTP Chng 2: Protein

83

ThS. Phm Hng Hiu

HSTP Chng 2: Protein

82

84

14


05/07/2017

Khả năng tạo màng

Khả năng nhũ hóa

Protein như gelatin có thể tạo màng
nhờ các liên kết hydro nên có tính
thuận nghịch:
– t > 300C: tan chảy
– Để nguội: tái lập

 Nhũ tương:
– Nhũ tương = hệ phân tán của hai chất
lỏng không trộn lẫn nhau (pha phân
tán + pha liên tục)
– Nhũ tương là hệ không bền nhiệt
động  hợp giọt

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

85

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

86

Khả năng nhũ hóa

Khả năng nhũ hóa

 Các phương pháp làm bền hệ nhũ
tương:
– Cho các chất điện ly vô cơ  các giọt
tích điện và đẩy nhau
– Thêm chất hoạt động bề mặt  giảm
sức căng bề mặt giữa hai pha
– Thêm chất cao phân tử hòa tan được
trong pha liên tục như polysacarit,
protein hấp thụ vào bề mặt liên pha

 Tác dụng làm bền hệ nhũ tương của
protein:
– protein hấp thụ vào bề mặt liên pha  độ
dày, độ nhớt, độ dàn hồi, độ cứng  ngăn
hợp giọt
– Ngoài ra, sự ion hóa các nhóm bên của
protein  lực đẩy tĩnh điện làm cho nhũ
tương bền.

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

87

88

 Protein hấp phụ chất có mùi qua tương tác Van
der Waals, liên kết đồng hóa trị, liên kết tĩnh
điện:
– Các hợp chất bay hơi có cực như rượu đính
vào protein bằng liên kết hydro
– Các hợp chất bay hơi có M thấp cố định vào
các gốc axit amin không cực qua tương tác
kỵ nước (ưa béo)
– Một số có liên kết đồng hóa trị không thuận
nghịch (aldehit hay xeton vào nhóm NH2/
protein, chất bay hơi có nhóm NH2 vào nhóm
COOH/protein)

 Bọt thực phẩm = hệ phân tán (bóng
bọt/chất lỏng hay chất bán rắn), ví dụ kem
ướp lạnh, bọt bia, bánh mì…
 Để bọt bền: màng mỏng bao quanh bóng
bọt phải đàn hồi và không thấm khí  khi
protein được hấp thụ vào bề mặt liên pha
thì sẽ tạo ra được một màng như thế
 Các chất tạo bọt thực phẩm thường là
protein (lòng trắng trứng, máu, protein của
đậu tương…)
HSTP – Chương 2: Protein

HSTP – Chương 2: Protein

Khả năng cố định mùi

Khả năng tạo bọt

ThS. Phạm Hồng Hiếu

ThS. Phạm Hồng Hiếu

89

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

90

15


05/07/2017

VI. Các biến đổi của protein trong
QTSX và bảo quản thực phẩm
 Biến đổi do nhiệt
 Biến đổi do enzyme

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

91

Biến đổi do nhiệt
 Gia nhiệt vừa phải (chần)  protein biến tính
 vô hoạt độc tố, chất kìm hãm, enzyme
không mong muốn
 Gia nhiệt kiểu thanh trùng (> 110 – 1150C) 
một phần Cys, Cysn bị phá hủy  H2S,
dimetylsunfua, axit xisteic… mùi đặc trưng
 Gia nhiệt khan, t >2000C  Trp bị vòng hóa
 , ,  cacbolin

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Biến đổi do nhiệt
 Gia nhiệt TP giàu protein có pH trung tính
hay kiềm ở t0 cao (>2000C)
– Thủy phân lk peptit, raxemic  50% gt
dinh dưỡng (đphân D khó tiêu hóa)
– Phá hủy aa: Arg  ornitin, ure, sitrulin,
NH3; Cys  dehydroalanin
– Tạo cầu nối đồng hóa trị giữa các chuỗi
polypeptit
 Xử lý nhiệt thịt/cá ở t0 >t0 thanh trùng  cầu
đồng hóa trị kiểu izopeptit giữa Lys và
Glu/Asp
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

93

Phản ứng khử amin
R – CH – COOH + H2O
NH2

HSTP – Chương 2: Protein

92

Biến đổi do enzyme
 Phản ứng khử amin
 Phản ứng khử cacboxyl
 Phản ứng khử amin khử cacboxyl
 Phản ứng tạo mercaptan
 Phản ứng tạo scatol, indol, crezol, phenol
 Phản ứng tạo di-trimetylamin từ các lipoprotein
 Phản ứng tạo phosphin

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

94

Phản ứng khử cacboxyl

R – CH – COOH + NH3

R – CH – COOH

OH

R – CH2 – NH2 + CO2

NH2
enzyme của R – CH – COOH + NH
R – CH – COOH + H2
2
3
VSV hiếu khí
NH2

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

95

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

96

16


05/07/2017

Phản ứng khử amin khử cacboxyl

Phản ứng tạo mercaptan

R – CO – COOH + NH3

1) R – CH – COOH + ½ O2
NH2

Decacboxylaza

R – CH = O + CO2

R – CO – COOH
2) R – CH – COOH + H2O

R – CH – COOH + NH3

CH2 - SH

CH – NH2 +2H

CH3

+ CO2 + NH3

COOH

OH

NH2

CH2 - SH

R – CH2 – OH + CO2

R – CH – COOH
OH
ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

97

ThS. Phạm Hồng Hiếu

CH2 CH COOH

H2 O

NH2
NH
Triptophan

OH
NH
acid indoloxypropionic

OH

+ O2

 Tạo crezol, phenol:

+ H2O + CO2

NH
acid indolacetic

acid indoloxypropionic
CH2 COOH

+ CO2

NH

Tyrosine

OH

CH3
crezol

OH
phenol

+ H2O + CO2
+ 3/2 O2

ThS. Phạm Hồng Hiếu

NH
indol
HSTP – Chương 2: Protein

99

N CH 2 CH 2 OH

CH 3

OH

CH 3
CH 3

[O]
N

CH 3
trim etylam in e

HSTP – Chương 2: Protein

CH 3
CH 3

HSTP – Chương 2: Protein

100

Xảy ra với phosphoprotein và nucleoprotein
có chứa H3PO4:
H3PO4  PH3 + 2O2
Phosphin (PH3) là khí không màu, mùi thối,
rất độc

Phần lipit sau khi tách từ
lipoprotein sẽ bị chuyển hóa thành
các di-trimetylamin
CH 3
CH 3

ThS. Phạm Hồng Hiếu

Phản ứng tạo phosphin

Phản ứng tạo di-trimetylamin
từ các lipoprotein

ThS. Phạm Hồng Hiếu

NH2

scatol

CH3

co lin

CH2 CH COOH

OH

CH3

NH
acid indolacetic

NH
scatol

+ NH3

CH2 COOH

CH2 CH COOH
NH

98

Phản ứng tạo scatol, indol,
crezol, phenol

Phản ứng tạo scatol, indol, crezol, phenol
CH2 CH COOH

HSTP – Chương 2: Protein

N

O

CH 3
oxytrim etyla m ine

101

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

102

17


05/07/2017

ThS. Phạm Hồng Hiếu

HSTP – Chương 2: Protein

103

18


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×