Bài giảng Vitamin tan trong nước

Nội dung text: Bài giảng Vitamin tan trong nước

1. Vitamin là những chất hữu cơ có trọng lượng phân tử bé, có cấu tạo hoá học rất khác nhau và đều có hoạt tính sinh học nhằm đảm bảo cho các quá trình hoá sinh và sinh lý trong cơ thể tiến hành được bình thường, và do đó, có ảnh hưởng rất lớn đối với sự trao đổi chất Vitamin bao gồm 2 loại: + Vitamin tan trong dầu + Vitamin tan trong nước
2. Nhóm vitamin hòa tan trong nước bao gồm các loại Vitamin nhóm B và C. Chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo hóa học,tính chất, vai trò sinh học và nhu cầu của cơ thể về nhóm vitamin hòa tan trong nước
3. 1. Vitamin B, (Tia min, areorin, vitamin chống viêm thần kinh) Là vitamin tiêu biểu cho nhóm vitamin hòa tan trong nước. Trong tự nhiên, vi tamin B1 ở trạng thái tự do (ở thực vật), và ở dạng pyrophotphat, hay kết hợp với protein,Mg, (ở động vật)
4. a) Cấu Tạo hóa học Năm 1912 nhà bác học Ba Lan Funk đã phân lập từ cám chất có khả năng chữa viêm thần kinh. Năm 1937 Uy-liam xác định cấu trúc chất này, cấu trúc gồm 2 phần: 1 vòng pyrimidin và nhóm Thiaazol nối nhau qua cầu nối metylen. Thông thường B1 tồn tại ở dạng muối Chlohdrat – thiamin và dạng Thiamin pyrophotphat = TPP (là dạng mà vị trí OH sẽ được đính vào hai gốc photphat
5. b) Tính chất - B1 bền trong môi trường axit, không bền trong môi trường kiềm, ở pH kiềm B1 bị phá hủy nhanh chóng khi đun nóng. - B1 ở dạng tinh thể và hòa tan tốt trong nước; chịu được quá trình gia nhiệt thông thường - Khi oxi hóa B1 chuyển thành hợp chất Thiocrom phát huỳnh quang, tính chất này được ứng dụng đễ tính định lượng vitamin B1
6. c) Tác động sinh học Vitamin B1 đóng vai trò quan trọng trong trao đổi vật chất đặc biệt là chuyển hoá glucid và trong hoạt động thần kinh (giải thích cơ chế phù thũng và viêm thần kinh). - Vitamin B1 tham gia vào nhóm ghép của enzym khử carboxyl, tức là decarboxylase. Loại phản ứng khử carboxyl của ceto acid tiến hành theo 2 kiểu với sự tham gia của 2 loại enzym khác nhau:
7. + Phản ứng khử carboxyl không kèm oxy hoá thường gặp ở vi sinh vật, như tế bào men rượu, nhóm ghép enzym này là dẫn xuất tiaminpirophotphat (TPP).
8. + Ở mô bào động vật, sự khử carboxyl tiến hành theo kiểu oxy hóa. Enzym xúc tác có nhóm ghép là hợp chất giữa TPP và acid hpoic, gọi là lipotiaminpirophotphat (LTPP).
9. Điểm hoạt động của hai nhóm ghép trên đều là nhóm SH, nhóm này có khả năng ở dạng vòng khi mất H hoặc dạng tim (SH) khi có H, đó là nguyên nhân về khả năng oxy - hoá hoàn nguyên. Khi thiếu vitamin B1 enzym decarboxylase không hình thành được nên quá trình khử carboxyl của acid pyruvic (xetoacid) bị ngừng trệ và ứng đọng ở các mô bọc.
10. c) Nhu cầu và nguồn vitamin B1 Vitamin B1 phổ biến ở thực vật, nấm enzym, đặc biệt là vi sinh vật ký sinh trong đường tiêu hoá có khả năng tổng hợp vitamin B1. Ở động vật nhai lại (trâu, bò, dê,cừu) nhờ có sự hoạt động của vi sinh vật dạ cỏ nên không bị thiếu vitamin B1 Hàm lượng trung bình của vitamin này trong máu người là từ 2 - 8 mg%. Nhu cầu vitamin B1 khác nhau phụ thuộc vào yếu tố sinh lý, lao động, nhu cầu sản xuất Vitamin B1 có nhiều trong cám gạo, gan, thận mầm ngũ cốc và nấm men là nguồn rất giàu vitamin này.
11. Lượng tiếp nhận hằng ngày đối với người là 1-1,5 mg. Thiếu vitamin này ảnh hưởng đến quá trình trao đổi carbohydrate dẫn đến bệnh phù thủng, hay còn gọi là bệnh beri-beri, rối loạn thần kinh và ảnh hưởng đến chức năng của tim. B1 chỉ bền với nhiệt trong môi trường acid, còn trong môi trường kiềm nó bị phân huỷ nhanh chóng khi đun nóng. Khi oxy hoá B1 chuyển thành một hợp chất gọi là thiocrome phát huỳnh quang.Tính chất này được sử dụng để định lượng vitamin B1. Hàm lượng B1 trong nguyên liệu có thể thay đổi đáng kể tuỳ thuộc điều kiện bảo quản và chế biến. Ví dụ: gạo xát kỹ hàm lượng B1 có thể bị giảm đến 4 lần so với ban đầu. Độ ẩm khi bảo quản nguyên liệu (thóc, gạo) càng cao, hàm lượng vitamin B1 bị giảm càng mạnh.
12. 2. Vitamin B2 (Ribonavin) a) Cấu tạo hoá học Cấu trúc của vitamin B2 được Cun và Ca re tìm ra và tổng hợp (1934). Phân tử chứa dẫn xuất của đường ribose (ribitil). Cấu tạo gồm: nhân Dimetyl-isoallozazin kết hợp đường Riboza qua nguyên tử N
13. b) Tính chất Là tinh thế màu vàng, có vị đắng, tan trong nước, tan trong rượu, không tan trong các dung môi của chất béo. - B2 tương đối bền với nhiệt độ và axit. - B2 nhạy cảm với ánh sáng. - Dưới tác dụng của tia cực tím và môi trường kiềm, B2 biến thánh Lumiflavin. - Dưới tác dụng của tia cực tím và môi trường axit, B2 biến thành Lumicrom là chất có huỳnh quang màu lam. - Trong cơ thể B2 dễ bị photphoryl hóa nên nhóm hoạt động (nhóm ngoại) của enzym xúc tác quá trình oxy hóa khử, thường gặp là Riboflavin mononucleoit (FMN); hay Riboflavin adenin dinucleotit (FAD), khi kết hợp với protein, tạo nên các dạng enzym dehydrogenaza.
14. C) Tác động sinh học + Tham gia vào cấu trúc của enzym dehydrogenase hiếu khí (men vàng) ở dạng FAD và FMN. Trong cơ thể động vật gần 97% riboflavin ở trạng thái liên kết với protein - enzym, còn gần 3% ở trạng thái tự do. Riboflavin của thức ăn đưa vào sẽ được phosphoryl hoá bởi ATP ở vách ruột và gan thành 2 dạng flavinmononucleotid (FMN) và flavin adenozindinucleotid (FAD). Hai dẫn xuất này chính là nhóm ghép của lớp enzym hô hấp - lớp men vàng flavoprotein, loại enzym này thực hiện phản ứng oxy hoá hoàn nguyên tức là chuyển vận hydrogen trong quá trình hô hấp mô bào.
15. Khi thiếu vitamin B2 thì sự tổng hợp enzym vàng đình trệ gây rối loạn trao đổi vật chất, làm quá trình hô hấp mô bào không thực hiện đầy đủ. + vitamin B2 có liên quan với các vitamin khác. Khi thiếu vitamin B1 thì nhu cầu riboflavin tăng lên, thiếu riboflavin khả năng tự cung cấp vitamin C giảm
16. d) Chức năng hoá sinh Chức năng oxy hoá khử của FMN và FAD là do vòng isoalloxazin chịu trách nhiệm. Ở một phản ứng khử hoàn toàn hai điện tử và hai proton được tiếp nhận. Dạng oxy hoá hoàn toàn của riboflavin là những tinh thể vàng da cam, hấp thụ ở bước sóng 370 và 450 nm. Dạng khử của nó không màu và mất tính hấp thụ ở 450 nm. Các coenzyme flavin nucleotide dạng khử cũng có thể bị oxy hoá trở lại khi có các chất nhận điện tử như xanh methylen, 2,6-diclorophenolindophenol FADH2 + xanh methylen ® FAD + xanh methylen (dạng oxy hoá màu xanh) (dạng khử không màu) Có thể sử dụng các tính chất trên để theo dõi các phản ứng do flavin dehydrogenase xúc tác.
17. e) Nhu cầu và nguồn vitamin B2 Vitamin B2 có nhiều ở gan, thịt, trứng, sữa, enzym bia khô, cà chua, ngô, đậu cô Các động vật như lợn, gà, chó và người thường xuyên rất cần vitamin B2 trong thức ăn. Trâu, bò, dê, cừu (động vật nhai lại) ít đòi hỏi hơn vì vi khuẩn đường tiêu hóa có khả năng tổng hợp được vitamin này. Lợn con cần 3mglkg thức ăn khô. Người cần 2 - 4mg/ngày.
18. 3. Acid pantotenic (vitamin B3) a) Cấu tạo hoá học Vtamin B3 rất phổ biến ở các đối tượng sinh vật khác nhau, do đó có tên là acid pantotenic (theo tiếng La tinh pantothen là khắp nơi). Nó bao gồm hai thành phần là acid pantoic và β-alanin:
19. b) Tính chất: - Là chất lỏng nhớt, màu vàng, tan trong nước và rượu, bền với nhiệt và oxy trong dung dịch - B3 bị phân hủy trong dung dịch axit hay baz.
20. c) Tác động sinh học và nguồn gốc: Vitamin B3 là tiền chất của coenzym A (viết tắt COA).Thiếu vitamin B3 ảnh hưởng chức năng thượng thận bị hoại tử, xuất huyết vỏ thượng thận, rụng lông, rụng tóc, bạc tóc,viêm da, thoái hóa tủy, . Vitamin B3 thường có nhiều trong nấm enzym, gan, các sản phẩm xanh của thực vật và được tổng hợp bởi các vi khuẩn đường ruột. d) Nhu cầu : Cần 10 – 15mg/ngày.
21. 4. Vitamin PP (Nicotinamid,niacin,Axit nicotinicc,vitamin B5 - vitamin chống da khô) a) Cấu tạo hoá học Khi oxy hoá nicotin thuốc lá bằng acid cromic, ta thu được acid nicotinic. Trong cây cối thường có sẵn acid này, khi vào cơ thể động vật acid nicotinic chuyển sang dạng amid, tức là thành vitamin PP, công thức như sau: Trong mô bào nhiều loài động vật, vi sinh vật (cũng như thực vật) acid nicotinic được tổng hợp từ tryptophan nhờ xúc tác của hệ thống nhiều enzym. Trong đó có nhóm ghép là dẫn xuất của vitamin B2' B6'
22. C) Tính chất: • Vitamin PP ở dạng axit nicotic là tinh thể hình kim trắng, có vị axit, hoà tan trong nước, trong rượu, bền với nhiệt, với axit và kiềm. • Dạng amit cũng là tinh thể hình kim trắng, có vị đắng, tan tốt trong nước, nhưng kém bền với axit và kiềm hơn so với dạng axit nicotic. Nhìn chung PP không bị biến đổi khi nấu nướng thông thường.
23. d) Tác động sinh học • Tham gia cấu tạo NAD và NADP trong mô bào sinh vật, vitamin PP có dưới dạng tự do và hợp chất protein - enzym. Đó là NAD (nicotiamid adenozin dinuleotid) và NADP (nicotinamid adenozin dinucleotid photphat). Hai chất này là nhóm ghép của enzym oxy hoá hoàn nguyên, tức là enzym dehydrogenase yếm khí. • Thiếu vitamin PP động vật thường mắc bệnh viêm tróc da sần sùi. Trong chăn nuôi nếu chỉ cho lợn ăn ngô kéo dài cũng thường xảy ra bệnh này vì thiếu tryptophan. Trong ngô còn có chất kháng vitamin PP - đó là acid pyndin - 3 - sulforic. Nếu đun sôi thì kháng vitamin PP của ngô sẽ mất đi.
24. e) Nhu cầu và nguồn vitamm PP • Vitamin PP có nhiều ở gan, thịt, sữa bò, trứng, gạo, cám khoai tây, cà rốt Nhu cầu thay đổi tuỳ theo thành phần thức ăn • Người cần 15 - 25mg/ngày • Chó cần 0,25mg/1kg thể trọng • Ngựa 0,l0mg/kg thể trọng • Lợn con cần 15 - 17mg/1kg thức ăn khô
25. 5. Vitamin B6 (Pyridoxin, adennin) a) Cấu tạo hoá học Pyndoxin, pyridoxamin và pyndoxal đều có hoạt lực vitamin nên ghép thành nhóm vitamin B6
26. b) Tính chất: • Là tinh thể không màu, vị hơi đắng, hòa tan tốt trong nước và rượu. • Bền khi đun sôi trong axit hay kiềm. • Không bền với chất oxy hóa. • B6 nhạy cảm với ánh sáng. Chúng phân hủy nhanh khi chiếu sáng ở nôi trường kiềm hay trung tính, còn trong môi trường axit (HCl, O, 1N) thì piridoxin, piridoxal bền hơn piridoxamin. • Trong tự nhiên tồn tại ngoài 3 dạng trên còn có các dạng có gốc photphat như piridoxal – photphat và pyridoxamin – photphat, các dạng này có hoạt tính vitamin mạnh và tham gia vào cấu tạo nhiều enzym quan trọng.
27. c) Tác động sinh học: Trong cơ thể động vật (ở thận, gan, ruột non) pyridoxin bị oxy .hoá thành pyridoxal và chất này lại được phosphoryl-hoá thành pyridoxal photphat - đấy là nhóm ghép của loại enzym trao đổi. Vitamin B6 có tác dụng quan trọng đối với sự chuyển hoá protein (phản ứng chuyển quan và khử carboxyl). Thiếu vitamin B6 gia súc có những triệu chứng rối loạn thần kinh, co giật từng cơn như động kinh. Vitamin B6 còn ảnh hưởng tới sự tổng hợp nội tiết tố tuyến yên và buồng trứng (nhóm oestrogen) nên khi thiếu nó quá trình thai nghén bị trở ngại.
28. d) Nhu cầu và nguồn vitamin B6 • Vitamin B6 có ở thịt, gan, enzym bia, bắp cải, cà rốt, trứng Loài nhai lại không cần vitamin B6 ở thức ăn, vì vi sinh vật dạ cỏ tổng hợp được, các loại động vật khác cần cung cấp pyridoxin đều đặn. • Lợn con cần 0,5 - 1mg/1kg thức ăn khô • Gà con cần 3 - 5 mg/1kg khẩu phần • Gà mái đẻ cần ít hơn 1 - 2 mg.
29. 6. Inozit - vitamin B7 a) Cấu tạo hóa học
30. b) Tính chất: Vitamin không màu có tính kiềm, dễ tan trong nước, rượu, không tan trong ete, bền trong axit, dễ phân hủy trong kiềm. c) Tác động sinh học: Inozit trong cơ thể động vật có 2 dạng: + Dạng liên kết inozit - photphatit của não và dây thần kinh + Dạng tự do có trong các mô, nhất là gan, dịch sinh dục. Trong tinh dịch lợn, inozit ổn định áp suất thẩm thấu do đó tinh trùng tồn tại lâu được. Đối với gan vitamin này giúp quá trình tiêu hóa lipid dễ dàng, thiếu inozit động vật chậm lớn, mọc lông kém, gan nhiễm thấm lipid.
31. d) Nhu cầu và nguồn vitamin Inozit được tổng hợp ở cây cối, nhất là trước thời kỳ kết quả. Nhu cầu chưa được xác định
32. 7. Vitamin H (Biotin, vitamin B8) a) Cấu tạo hoá học: Biotin có thể coi là hợp chất của vòng tiopen và urê dưới dạng vòng và mạch nhánh là acid valerianc.
33. b) Tính chất: Là tin thể hình kim không màu tan tốt trong nước, tan ít trong rượu không tan trong dung môi hữu cơ. - Bền với oxy và H2SO4. - Phân hủy bởi H2O2, HCl, Naoh, nước Brom. - Vitamin H ít bị thay đổi khi bảo quản.
34. c) Tác động sinh học + Tham gia một số quá trình sinh hoá học cơ thể như tổng hợp acid aspartic, quá trình khử quan, khử carboxyl + Triệu chứng thiếu thoăn là bệnh viêm da nổi mẩn (lúc có, lúc lặn), lông tung, xương cong queo ở gà.
35. d) Nhu cầu và nguồn vitamm Biotin được tổng hợp trong cây cỏ, nhất là ở lá cây. Có nhiều trong gan động vật có sừng, sửa, nấm men, đậu nành, thận, tim, lòng đỏ trứng, Nhu cầu thấp: gà con 2,5 γ/ngày; người cần 9 γ/ngày
36. 8. Acid folic (vitamin Bc) a) Cấu tạo hoá học: Aciđ folic mang tên là vitamin Bc (c là chữ viết tắt của từ tiếng Anh chicken có nghĩ là gà con) nó cũng cần thiết cho sự phát triển của gà con. Acid fohc bao gồm ba gốc liên kết với nhau là gốc pterin, gốc acid paraaminobenzoic và gốc acid glutamic:
37. b) Tác động sinh học Thiếu vitamin Bc cũng sẽ bị thiếu máu. Từ acid folic dễ dàng chuyển thành acid tetrahydrofolic (COF, FH4) là coenzym của các enzym xúc tác cho phản ứng chuyển các nhóm chứa một carbon (nhưng không phải là CO2)
38. 9. Vitamin B12 (xyancobalamin, vitamin chống thiếu máu ác tính) a) Cấu tạo hoá học Công thức tổng quát: C63H90O14N14PCo Cấu tạo hết sức phức tạp bao gồm: + Hệ vòng trung tâm: 4 vòng pyrol xung quanh, 1 nguyên tử Coban ở giửa tương tự cấu trúc pocphyrin + Nucleotit: gồm 1 baz Nitơ(5,6 dimetyl – benziinmidazol) và 1 đường Riboza 5 cacbon + Nhóm Xyanua(CN) gắn trực tiếp với Coban và dễ dàng tách ra để thay bằng gốc R khác
39. b) Tính chất: - Vitamin B12 dạng tinh thể, màu đỏ (do có Coban 45%) không có vị và mùi. Nhiệt độ nóng chảy là 3000C. - Hòa tan tốt trong nước và rượu. - Trong dung dịch pH axit, hay trung tính B12 bền trong tối ở nhiệt độ thường. - Ngoài ánh sáng B12 dễ phân hủy.
40. b) Tác động sinh học Triệu chứng thiếu vitamin B12 là sự thiếu máu ác tính trong tuỷ xương và máu xuất hiện nhiều hồng cầu non vì quá trình tạo huyết bị ngừng trệ. Máu bị vỡ nhiều hồng cầu, lượng hemoglobin giảm sút. Sự hô hấp mô bào cũng bị yếu, sự chuyển hoá glucid và lipid bị rối loạn kèm theo những hiện tượng thần kinh suy nhược.
41. d) Nhu cầu và nguồn vitamin B12 Phần lớn các loại vi khuẩn có khả năng tổng hợp vitamin B12 nếu có đủ nguyên tố coban. Các vi sinh vật dạ cỏ, manh tràng và ruột già đều có khả năng tổng hợp vitamin B12 Khi cho loài nhai lại đầy đủ co ban thì chúng hoàn toàn tự túc nguồn vitamin này. Thực vật hoàn toàn không chứa vitamin này, rong rêu biển sở d chứa vitamin B12 vì có vi sinh vật ký sinh hoạt động. Vitamin Bi2 có trong thịt, não, thận, gan, máu, sữa, trứng cá. Gà con nuôi hoàn toàn bằng thức ăn thực vật cần 6 γ/1kg thức ăn; gà lớn cần 2 - 3 γ/1kg thức ăn; Lợn con cần 22 γ/1kg thức ăn. Trong cơ thể động vật nơi dự trữ B12 là gan 30 - 70%.
42. 10. Vitamin C (Acid ascorbic) a) Cấu tạo hoá học: Acid ascorbic có khả năng hoàn nguyên các chất, bản thân bị oxy hoá sang dạng acid dchydroascorbic không có hoạt tính vitamin. Do đặc điểm này nên việc bảo quản vitamin C rất khó. Trong cơ thể thường gặp 2 trạng thái ascothic tự do và liên kết.
43. b) Tính chất Là một chất có vị chua, không mùi, tinh thể trắng, tan trong nước, bền trong môi trường trung tính và axit, không bền trong kiềm. - Chịu được nhiệt độ 1000C ờ pH trung tính hay axit. - Dễ bị oxy hóa bởi oxy không khí, khi có mặt của Fe,Cu sẽ tăng nhanh sự oxy - hóa. Sự oxy hóa cũng xảy ra khi có enzim – oxy hóa vitamin C (ở thực vật). - Vitamin C tồn tại, và chuyển hóa thuận nghịch 2 dạng oxy hóa và khử
44. c) Tác động sinh học: Người và động vật nếu lâu không được ăn rau và hoa quả tươi sẽ bị mắc bệnh scorbut. Triệu chứng điển hình của bệnh này là hiện tượng hoại huyết quản, gây chảy máu niêm mạc lợi, da, trong bắp thịt v.v Răng bị yếu, lung lay dễ rụng, xương giòn và dễ gẫy. Ngoài ra còn những biến chứng đường tiêu hoá (giảm dịch vị và độ acid), tim và nhiều rối loạn trong chuyển hoá đường lipid, protein của cơ thể.
45. + Vai trò sinh hoá học chủ yếu của acid ascorbic là sự tham gia quá trình oxy hoá hoàn nguyên, người ta tủn thấy hai loại enzym: ascorbin - reductase và ascorbin - oxvdase tham gia quá trình oxy hoá - hoàn nguyên chất glutation (C10H17N3SO6). + Acid ascorbic xúc tác sự vận chuyển hydrogen giữa NAD.H2 hoặc FAD.H2 với hệ thống cytocrom.
46. + Acid ascothic có tác dụng kích thích hoạt động của enzym aconitase trong chu trình Krebs, do đó nó gián tiếp ảnh hưởng tới sự chuyển hoá glucose: Thiếu vitamin C sự tổng hợp và tích luỹ glycogen ở gan và cơ giảm. sút rất rõ, lúc này ta thấy enzym hexokinase hoạt động rất yếu. + vitamin C còn ảnh hưởng đến sự hoạt động sản sinh adrenalin của tuyến thượng thận hoặc adrenocorticotropin của tuyến yên. Nó có tác dụng giữ cho adrenalin khỏi bị oxy hoá và nâng cao độ cảm thụ của tuyến thượng thận đối với adrenocorticotropin.
47. +Vitamin C có liên quan chặt chẽ đối với sự trao đổi protein, đặc biệt là protein của các mô chống đỡ như gân, xương sự có mặt của vitamin C cần thiết cho sự hình thành colagen - protein cơ sở của mô liên kết, từ procolagen, thiếu vitamin C số lượng colagen giảm quá 2 lần so với mức bình thường Do đó vitamin C ảnh hưởng tới quá trình lành vết thương và giữ bền thành mạch.
48. d) Nhu cầu và nguồn vitamin C Acid ascorbic được tổng hợp ở nhiều loài vi sinh vật, cây cối, động vật. Ngựa, lợn, gia cầm vẫn cần vitamin C Riêng trâu, bò, dê, cừu có khả năng tự túc hoàn toàn. Vitamin C bài tiết ra ngoài theo nước tiểu, mồ hôi và cả dưới dạng CO2 hơi thở, cường độ lao động càng cao thì nhu cầu về vitamin C càng lớn, các trạng thái bệnh lý như sốt hoặc cổ thai cơ thể cũng đòi hỏi tăng lượng vitamin C trong khẩu phần. Hiện tượng giảm vitamin C trong máu, trong nước tiểu, trong dịch vị được coi là những triệu chứng đáng kể về lâm sàng của nhiều bệnh. Vitamin C có ở gan, thận; máu, sữa, bắp cải, cà chua, hành, ớt, cam chanh, lá tùng