Chương 4

LIPID

4.1. Giới thiệu 4.2. Phân loại 4.3. Acid béo 4.4. Acyl glycerol 4.5. Những biến đổi của lipid trong thực phẩm

1

Giới thiệu

- Là hợp chất tự nhiên phổ biến trong tế bào động vật, thực vật (cấu tạo màng sinh học và cung cấp năng lượng) - Giá trị dinh dưỡng: 9 kcal/g - Quan trọng trong cấu trúc thực phẩm - Nguồn cung cấp các loại vitamin A, D, E, K

2

Phân loại Phân loại theo đặc điểm các gốc acyl

Lipid đơn giản (không xà phòng hóa): Acid béo tự do, steroid, carotenoid, monoterpene, tocopherol Lipid phức tạp hay acyl lipid (có khả năng xà phòng hóa)

Thành phần

Mono-, di-, triacylglyceride Phospholipid

Glycolipid

Diol lipid Sáp (Wax) Sterol ester

Acid béo, glycerol Acid béo, glycerol hay sphingosine, acid phosphoric Acid béo, glycerol hay sphingosine, mono-, di- hay oligosaccharide Acid béo, ethane, propane, butane diol Acid béo, rượu béo Acid béo, sterol Phân loại lipid theo tính phân cực

Lipid trung tính Acid béo (> C12) Mono-, di-, triacyl glycerol Sterol và sterol ester Sáp

Lipid phân cực Glycero-phospholipid Glycero-glycolipid Sphingo-glycolipid

3

Phân loại

Lipid

Lipid đơn giản: Acyl glycerol Sáp

Lipid đã chuyển hóa: Steroid hormones Hydrocarbons Mono and diglycerides Lipid phức tạp: Ester của acid béo và rượu và một số thành phần khác

Acid béo – Cấu tạo

- Là chuỗi dài các mạch carbon và hydro (hydrocarbon), khởi đầu bằng nhóm methyl (-CH3) và kết thúc bởi nhóm carboxyl (-COOH)

5

Acid amin – Tên gọi acid béo no

Tên thường dùng

Số carbon

Viết tắt

Danh pháp

Ký hiệu

4 6 8 10 12 14 16 18 20

Butanoic Hexanoic Octanoic Decanoic Dodecanoic Tetradecanoic Hexadecanoic Octadecanoic Eicosanoic

B H Oc D La M P Sta Ad

C5:0 C7:0 C9:0 C17:0

5 7 9 17

Pentanoic Heptanoic Nonanoic Heptadecanoic

Acid béo mạch thẳng có số carbon chẳn C4:0 Butyric C6:0 Caproic C8:0 Caprylic C10:0 Capric C12:0 Lauric C14:0 Myristic C16:0 Palmitic C18:0 Stearic Arachidic C20:0 Acid béo mạch thẳng có số carbon lẻ Valeric Enanthic Pelargonic Margaric Acid béo mạch nhánh Pristanic

C19:0

19

2,6,10,14-tetra-methyl- penta-decanoic 3,7,11,15-tetra-methyl-

Phytanic

20

C20:0

6

hexa-decanoic

Acid amin – Tên gọi acid béo không no

Tên thường goi

Cấu trúc

Tên viết tắt

Điểm nóng chảy

Nhóm ω3 α-Linolenic EPA (*) DHA (*)

CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH CH3CH2(CH=CHCH2)5(CH2)2COOH CH3CH2(CH=CHCH2)6(CH2)2COOH

18:3 (9,12,15) 20:5 (5, 8, 11, 14, 17) 22:5 (4, 7, 10, 13, 16, 19)

CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH 18:2 (9, 12) CH3(CH2)4(CH=CHCH2)3(CH2)3COOH 18:3 (6, 9, 12) CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH 20:4 (5, 8, 11, 14)

Nhóm ω6 linoleic γ-linolenic arachinonic Nhóm ω9 Oleic Erucic Nervonic

18:1 (9) 22:1 (13) 24:1 (15)

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)10COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)12COOH

(*)EPA: Acid eicosapentanoic

DHA: Acid docosahexanoic

7

Acid béo – Tính chất

* Tính chất vật lý

- Acid béo mạch dài không tan trong nước - Acid stearic và các acid béo no mạch dài khác tan tốt trong ethyl

ether

- Không hòa tan tốt trong ether dầu hỏa (petroleum ether) - Hấp thu bước sóng gần 190 nm

cảm

Vị

* Tính chất cảm quan Acid béo Ngưỡng nhận 9 - 12 22 4 - 6 11 - 15 0,6 – 0,12

Acid oleic Elaidic Linoleic Linolelaidic Α-linolenic

Acid arachidonic 6 - 8

Đắng, cháy khét, cay Hơi có mùi cháy khét Đắng, cháy khét, cay Đắng, cháy khét, gắt Đắng, cháy khét, cay, giống mùi quả ốc chó Đắng, khó chịu.

8

Acid béo – Tính chất hóa học

Methyl hóa nhóm carboxyl

- Phản ứng với các gốc halogen

- Phản ứng với isomer hóa

9

Acid béo – Tính chất hóa học

- Phản ứng tạo phức không tan và thuận nghịch л-complex với Ag+

- Phản ứng với hydro (hydrogen hóa)

10

ACYL-GLYCEROL

Triacyl glycerol

Glycerol

11

ACYL-GLYCEROL – Tính chất vật lý

Điểm nóng chảy của Triacyl glyceride (TG)

Tùy thuộc thành phần acid béo và dạng tinh thể

12

ACYL-GLYCEROL – Tính chất vật lý

Đồng phân hình học C18:2Δcis9, trans11 (4.8) C18:2Δtrans10, cis12 (4.9)

Dạng β Dạng α

Dạng β’ Cấu trúc tinh thể của Triacyl-glyceride (TG)

13

ACYL-GLYCEROL – Tính chất vật lý

Cấu trúc tinh thể của Triacyl-glyceride (TG)

14

ACYL-GLYCEROL – Tính chất vật lý Thành phần acid béo trong chất béo động vật và thực vật

15

ACYL-GLYCEROL – Tính chất hóa học

Phản ứng thủy phân bằng kiềm hoặc acid

16

ACYL-GLYCEROL – Tính chất hóa học

Phản ứng ester hóa giữa các phân tử (inter-esterification)

Trao đổi các gốc acid béo trong nội phân tử

17

ACYL-GLYCEROL – Tính chất hóa học

Mono- và di-glycerol (MG, DG)

Chiếm tỷ lệ thấp trong thực phẩm thô Tăng trong quá trình bảo quản

Điểm nóng chảy của ester của cùng một acid béo tăng theo thứ tự: 1,2- DG < TG < 2-MG < 1,3-DG < 1-MG.

Là chất hoạt động bề mặt Tạo ra bằng cách glycerolysis

18

PHOSPHOLIPID

- Các nhóm phosphate của các acid phosphatidic ester hóa với gốc – OH của choline, serin, ethanolamine, inositol tạo thành các phosphatidyl

Phosphatidyl cholin

Cấu trúc chung

19

PHOSPHOLIPID

Phosphatidyl cholin Phosphatidyl ethanolamin

Phosphatidyl serine Phosphatidyl inositol

20

PHOSPHOLIPID Thành phần phospholipid trong thực phẩm

Tính chất

- Nhạy cảm với hiện tượng tự oxy hóa do chứa nhiều acid linoleic - Tan tốt trong chlorofom-methanol; Không tan trong acetone - Bị phân hủy từng phần bởi KOH - Liên kết phosphoric - glycerol và phosphoric - thành phần khác không bị thủy phân bởi kiềm nhưng bị thủy phân bởi acid.

21

PHOSPHOLIPID

Lecithin - Là chất hoạt động bề mặt dùng làm chất nhũ hóa - Nguồn thực phẩm: Đậu nành và lòng đỏ trứng - Lecithin thô: hồn hợp lipid chứa cholin, ethanolamin, inositol - Được chia 2 loại:

nhũ tương dầu/ nước

+ Tan trong ethanol + Không tan trong ethanol nhũ tương nước/ dầu

22

GLYCERO-GLYCOLIPID

Là các 1,2 diacyl glycerol, ở vị trí thứ 3 được gắn bởi 1 saccharide (trong thực vật, galactose là thành phần chính)

Monogalactosyl diacylglycerol (MGDG) (1,2-diacyl-3-β-D-galactopyranosyl-L-glycerol)

Digalactosyl diacylglycerol (DGDG)

Sulfolipid (1,2-diacyl-(6-sulfo-α-D- chinovosyl-1,3)-L-glycerol)

Tan tốt trong nước Tìm thấy trong lục lạp và khoai tây

23

Đọc tài liệu

- Sphingolipid - Lipoprotein và cấu trúc màng tế bào - Diol lipid và sáp

24

NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA LIPID TRONG THỰC PHẨM

+

+ 3H2O

* Thủy phân bằng enzyme lipase

Enzyme lipase: + Hoạt tính bề mặt phân chia pha nước/lipid + Có nhiều trong sữa, hạt có dầu, hệ thống tiêu hóa động vật, thực vật + Có thể thủy phân cả ba liên kết hoặc chỉ một liên kết nhất định Quá trình thủy phân: - Xảy ra trong sữa  Gây mùi không mong muốn - Xảy ra trong quá trình chín phomai  Tăng mùi vị - Thủy phân nhẹ lipid trong sữa  Tăng hương vị cho Chocolate

25

NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA LIPID TRONG THỰC PHẨM

R• + O2 → ROO• ROO• + RH → ROOH + R• RO• + RH → ROH + R•

* Quá trình oxy hóa các lipid không no Phản ứng tự oxi hóa: 4 giai đoạn chính Khởi động: Sự tạo thành các gốc tự do như peroxy (ROO•), alkoxy (RO•), alkyl (R•) - Phát triển: - Phân nhánh: gốc tự do tăng ROOH → RO• + HO• 2ROOH → ROO• + RO• + H2O - Kết thúc 2R

Các sản phẩm bền R + ROO

2ROO

26

NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA LIPID TRONG THỰC PHẨM

* Quá trình oxy hóa các lipid không no

Phản ứng tự oxi hóa: có thể tạo ra nhiều đồng phân khác nhau

Quá trình tự oxy hóa acid oleic tạo 4 đồng phân

27

NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA LIPID TRONG THỰC PHẨM

* Quá trình oxy hóa các lipid không no

Phản ứng tự oxi hóa

Các gốc peroxide chứa nối đôi ở vị trí β hoặc γ thường có xu hướng tạo vòng để tạo thành hydroperoxide-epidioxide

Khởi động chuỗi phản ứng của các gốc tự do - Oxy hóa quang học - Oxi hoạt hóa tạo ra từ các phản ứng enzyme

28

NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA LIPID TRONG THỰC PHẨM

* Quá trình oxy hóa các lipid không no

Phản ứng tự oxi hóa

Thời gian và tốc độ của quá trình tự oxy oxy hóa phụ thuộc thành phần và mức độ không no của acid béo

Acid béo Số nối đôi

18:0 18:1 (9)

0 1

Giai đoạn cảm ứng (giờ)

Tốc độ oxy hóa tương đối 1 100 82

18:3 (9,12,15)

3

2500

1,34

18:2 (9,12) 2 1200 19

29

Quá trình oxy hóa các lipid không no

a) Quá trình quang oxi hóa

Ánh sáng là nguyên nhân gây ra quá trình tự oxi hóa chất béo theo 1 trong 2 kiểu sau 1. Các chất nhạy cảm (sensitizer) hoạt hóa bởi ánh sáng: phản ứng

trực tiếp cơ chất tạo ra các gốc tự do R•

2. Chất nhạy cảm khác chuyển oxy từ trạng thái cơ bản sang trạng

thái kích thích

Oxi được hoạt hóa sẽ phản ứng với acid béo không no theo cơ chế “cyclo-addition” tạo thành hydroperoxide

30

Quá trình oxy hóa các lipid không no

a) Quá trình quang oxi hóa

b) Các ion kim loại nặng góp phần khởi động quá trình tự oxi hóa chất béo do tham gia vào phản ứng gây phân hủy các hydroperoxide tạo thành các gốc tự do. c) Các hợp chất chứa heme d) Các phản ứng enzyme: enzyme phản ứng tạo các sản phẩm trung gian thúc đẩy quá trình oxy hóa chất béo

31

Quá trình oxy hóa các lipid không no

Oxi hóa chất béo không no do enzyme

(Đọc bài giảng)

32