catotenoids và vitamin A

Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
1. CAROTENOIDS
Carotenoids là nhóm chất màu hòa tan trong chất béo có trong lục lạp, trong quả
và rau màu có màu da cam, màu vàng và màu đỏ. Nhóm này gồm 60 đến 70 chất màu
tự nhiên . Chúng rất phổ biến và được tạo ra rất nhiều trong tự nhiên. Người ta ước tính
rằng hàng năm có trên 100 triệu tấn caroteoid được sản sinh ra trong tự nhiên. Phần lớn
lượng này ở dạng fucoxanthin (trong tảo), và trong 3 carotenoid chính cuả lá cây là
lutein, violaxanthin và neoxanthin. Còn lại tuy chiếm lượng nhỏ hơn nhưng hiện diện
khắp nơi là β-carotene và zeaxanthin. Những sắc tố khác là lycopene (cà chua),
capsanthin (tiêu đỏ), bixin (điều). Tất cả carotenoid tự nhiên có thể xem như dẫn xuất
của lycopen.
1.1 Phân bố:
Bảng 1: Sự phân bố và đặc điểm cuả carotenoid ở các sinh vật
Nguồn
gốc
Đặc điểm
Thực
vật
 Carotenoid thường tồn tại ở phần diệp lục của mô xanh,
màu của chúng bò che lấp bởi màu của chorophyll.
 Hàm lïng carotenoid hầu như giống nhau ở các loài lá
cây: β-carotene (25-30% tổng lượng), lutein (khoảng
45%), violaxanthin (15%), neoxanthin (15%). Ngoài ra
còn có một lượng nhỏ α-carotene, α và β-cryptoxanthin,
zeaxanthin, atheraxanthin, lutein – 5, 6 – epoxdide.
 Carotenoid cũng phân bố trong các mô thường (không có
phản ứng quang hợp) tạo ra màu vàng, cam, đỏ cho hoa
quả như cà chua, cà rốt, bí đỏ…
Động
vật
 Carotenoid tạo màu vàng, đỏ cho lông cánh các loài chim;

tạo màu lông và da vàng cho gà con, tạo màu đỏ cho lòng
đỏ trứng.
 Trong một số động vật biển như tôm hùm, cua… tồn tại
một dạng phức hợp giữa carotenoid và protein gọi là
carotenoprotein lúc còn sống có màu xanh lá, tím hoặc
xanh dương; nhưng khi nấu chín protein bò biến tính màu
đỏ của carotenoid mới hiện ra.
Vi sinh
vật
 Carotenoid là chất màu nội bào của một số các loài vi sinh
vật như: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-1-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
1.2 Cấu tạo:
 Mạch có 40 C với công thức phân tử là C
40
H
56.
 Đặc điểm cấu trúc nổi bật nhất , đặc trưng cho màu thấy được cuả
carotenoid là chuỗi polyen tiếp hợp (chuỗi nối đôi liên hợp).
 Các carotenoid được cấu tạo bằng 8 đơn vò isoprene liên tiếp nhau ở trung
tâm của phân tử tạo nên cấu trúc đối xứng.
 Có vài loại carotenoid mạch thẳng (lycopene,phytoen…), nhưng đa số là
những hợp chất có vòng 6 cạnh (hoặc vòng 5 cạnh) ở một đầu hay ở cả hai
đầu phân tử. Những carotenoid khác nhau tận cùng bằng những nhóm chứa
khác nhau nhưng đều có cấu trúc phân tử trung tâm giống nhau. Hiện nay
có khoảng 60 nhóm chức tận cùng được biết đến, tạo nên khảng 600 loại
carotenoid. Hầu hết các loại carotenoid biết trước nay đều có bộ khung
C40, nhưng mới đây người ta khám phá ra còn có loại chứa nhiều hơn 40C.

Chúng được gọi là carotenoid thay thế.
 Các carotenoid hầu hết đều bắt nguồn từ mạch C như sau:
 Để thuận tiện ,công thức cấu tạo được đề nghò viết gọn như sau:
1.3 Cách đọc tên:
Các chất trong họ carotenoid đều được đọc dựa trên tên cơ bản là carotene và được
đánh số như hình (II). Những hợp chất riêng thì khác nhau ở hai nhóm C9 tận cùng:
 một hay hai đầu có thể là mach hơ û(acyclic) với 2 nối đôi ở vò trí số 1,2 hay
5,6
 một hay hai đầu là mạch vòng (cyclic)
(II)
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-2-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
• Đối với Carotenes (hydrocarbon carotenoids): dựa vào tiếp đầu ngữ của mỗi
nhóm C9
Danh pháp quốc tế: Tiếp đầu ngữ nhóm I ,tiếp đầu ngữ nhóm II - carotene
Chú ý:
Tiếp đầu ngữ xếp theo thự tự bảng chữ cái Hy Lạp như sau:β (beta), γ (gamma),ε
(epsilon), κ (kappa), ф (phi) , χ (chi) , ψ (psi).
α ,δ không được dùng để đọc tên tiếp đầu ngữ.Ta chỉ có α-carotene và δ-carotene
được dùng cho tên gọi thông thường.
Bảng 2: Cách gọi tên các tiếp đầu ngữ
Loại nhóm C9 Tiếp
đầu
ngữ
Công
thức
nhóm C9
Hình
Acyclic

ψ
C
9
H
15
III
Cyclohexene
β, ε
C
9
H
15

IV, V
Methylenecyclohexane
γ
C
9
H
15

VI
Cyclopentane
Κ
C
9
H
17

VII

Aryl
Ф , χ
C
9
H
11

VIII, I
(II)


GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-3-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
Ví dụ:
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH

3
CH
3
CH
3
ε, χ - carotene

CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
ε, ε- carotene
• Đối với các dãân xuất oxy của carotene: theo thứ tự ưu tiên giảm dần acid
carboxylic, ester của carotenoid acid, aldehyde, ketone,alcohol, ester của

carotenoid alcohol các nhóm này sẽ là nhóm gốc và được xem là hậu tố,
các nhóm còn lại sẽ là tiền tố.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-4-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
3-Hydroxy-β,ε-caroten-3'-one
3-Hydroxy-3'-oxo-β,ε -caroten-16-oic acid
1.4 Phân loại
Carotenoids có thể chia làm hai nhóm chính:
- Carotenes : gồm các hydrocarbon carotenoid
- Xanhthophylls: gồm các dẫn xuất có chứa oxi như keto, epoxy,
methoxy, acid của carotenoid.
1.4.1 Carotenes:
1.4.1.1 Carotenes mạch hở (acyclic carotenes):
• Licopene:
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
CH

3
C H
3
C H
3
Lycopene (ψ,ψ-carotene)
Lycopene có trong quả cà chua và một số quả khác. Màu đỏ của cà chua chín chủ
yếu do có mặt licopen mặc dù trong cà chua còn có mặt một loạt các carotenoid
khác nữa như:
- α-caroten: 0,42mg/quả.
- β-caroten:1mg/quả.
- γ-caroten: 0,29mg/quả.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-5-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
- Licopene: 5,66mg/quả.
- Trong quá trình chín, hàm lượng licopene trong cà chua tăng lên 10 lần. Tuy
nhiên chất màu này không có hoạt tính vitamin.
•Phytoene:
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
CH

3
C H
3
CH
3
C H
3
C H
3
Phytoene(7,8,11,12,7’,8’,11’,12’-hexahydro-ψ,ψ-carotene)
•Phytofluene:
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
C H

3
Phytofluene (7,8,11,12,7',8'-hexahydro-ψ,ψ-carotene)
1.4.1.2 Carotene một vòng (monocyclic carotenes):
•γ -caroten:
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
C H
3
γ- carotene(ψ, β-carotene)
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-6-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
• β- Zeacaroten:
C H

3
CH
3
C H
3
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
C H
3
C H
3
1.4.1.3 Carotene hai vòng (Bicyclic carotene):
•α-carotene
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH

3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
α-carotene (β,ε-carotene)
•β- carotene
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH

3
CH
3
β- carotene (β, β-carotene)
1.4.2 Hợp chất xanthophylls
1.4.2.1 Hợp chất hydroxy:
•Xanthopyll
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
O
OH
CH
3
CH
3
CH
3
OH
O
CH

3
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-7-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
Xantophyll có công thức phân tử C
40
H
56
O
2
và có được bằng cách gắn thêm hai
nhóm hydroxyl vào phân tử alpha-caroten, do đó nó có tên:3, 3’- dihidroxy -
alpha-caroten.
Xantophyll là chất màu vàng nhưng có màu sáng hơn carotene vì nó chứa
nhiều nối đôi hơn.
Xantophyll có trong lòng đỏ trứng gà, rau xanh, cà chua.
•Zeaxanthin:
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH

3
CH
3
CH
3
CH
3
OH
OH
Zeaxanthin( β,β - carotene -3,3
’
-diol)
Zeaxanthin có nhiều trong bắp.
•Lutein:
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3

CH
3
CH
3
OH
OH
Lutein(β,ε -carotene -3,3
’
-diol)
Lutein có nhiều trong lòng đỏ trứng, rau bina, tỏi tây…Khi chế biến , để hấp thụ
tốt loại carotenoid này ta nên nấu chín. Bởi vì khi nấu thành tế bào sẽ vỡ ra và
giải phóng lutein.
1.4.2.2 Hợp chất keto:
•Capsanthin:
O
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
OH

CH
3
CH
3
OH
CH
3
capsanthin( 3, 3’ –dihydroxy – β,κ –carotene-6’-one)
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-8-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
Capsanthin có công thức phân tử: C
40
H
58
O
3
, nó là một loại dẫn xuất của
carotene.
Capsanthin có trong ớt đỏ: chiếm 7/8 tất cả các chất màu của ớt.
Capsanthin có cường độ màu mạnh hơn caroten trung bình gấp 10 lần, và trong
ớt đỏ, có các carotenoid nhiều hơn trong ớt xanh 35 lần thì gấp 34 lần.
•Astarxanthin:
CH
3
CH
3
CH
3
CH

3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
O
O
OH
OH
3, 3’- dihidroxy - 4,4 - diceto - β-carotene.

Trong trứng của loài giáp xác có chất màu xanh ve gọi là ovoverdin có thể coi
như là muối dạng endiol của astarxanthin và nhóm amin của protein.
Trong mai và giáp của cua, tôm thì astarxanthin cũng tham gia vào thành phần
của lipoprotein gọi là xyanyn. Trong quá trình gia nhiệt do protein bò biến tính và
astarxanthin bò tách ra dưới dạng chất màu đỏ.
•Canthaxanthin:
CH
3
CH
3
CH

3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
O
O
canthaxanthin(4,4 - diceto - β-carotene)
Canthaxanthin có nhiều trong nấm, động vật thân mềm ở biển.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-9-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
1.4.2.3 Hợp chatá epoxide:
•Violaxanthin:
C H
3
CH
3
C H
3

CH
3
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
CH
3
C H
3
O
OH
O H
O
Violaxanthin(5,6:5’6’-diepoxy-5,6,5’6-tetrahydro-β,β-carotene-3,3’-diol)
Violaxathin có mặt trong nước ép cam và cũng có trong lá xanh.
•Mutatoxanthin:
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
C H

3
CH
3
C H
3
CH
3
CH
3
C H
3
OH
O H
O
Mutatoxanthin(5,8-epoxy-5,8-dihydro- β,β -carotene-3,3’-diol)
Mutatoxanthin cũng có nhiều trong cam.
•Lucoxanthin:
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH

3
CH
3
CH
3
CH
3
OH
OH
O
O
Lucaxanthin(5,6:5’8’-diepoxy-5,6,5’8’-tetrahydro-β,β-carotene-3,3’ –diol)
Lucaxanthin chímnh là thành phần carotenoid chính của quả cam
•Auroxanthin:
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3

CH
3
OH
OH
O
CH
3
O
Auroxanthin (5,8:5’8’-diepoxy-5,8,5’8’-tetrahydro-β,β-carotene-3,3’–diol)
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-10-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
•Neoxanthin:
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
OH
CH
3
OH
OH

CH
3
CH
3
CH
3
O
Criptoxantin có công thức nguyên C
40
H
56
O . Màu da cam của qt và cam chủ
yếu là do criptoxanthin tạo nên.
1.4.2.4 Hợp chất dicarboxylic acid và ester:
• Crocetin:
O
OH
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
O
OH

Chất này tạo nên màu vàng của cây nghệ tây. Nó không tồn tại trong cây dưới
dạng diester và tạo liên kết glycoside với discaccharide gentiobiose. Vì vậy

mà diester này, còn gọi là crocin có thể hoà tan trong nước.
• Bixin:
Bixin là sản phẩm oxi hóa của các carotenoid có 40 nguyên tử C.
Bixin là chất màu đỏ có trong quả cây nhiệt đới là Bixaorellana.
Bixin được dùng để nhuộm màu dầu margarin và các sản phẩm thực phẩm
khác.
bixin(methyl hydrogen 6,6’diapocarotene-6,6’dioate)
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-11-