Mối liên hệ giữa cấu trúc phân tử và khả năng tạo vị

MỤC LỤC
Lời nói đầu 3
Chương 1: Tổng quan về vò 4
1.1.Vò - Vò cơ bản 4
1.1.1.Đònh nghóa vò 4
1.1.2.Vò cơ bản 4
1.2. Hóa học vò 5
1.3. Cường độ vò 5
1.4. Chất hiệu chỉnh vò 6
Chương 2: Vò ngọt 9
2.1.Giới thiệu 9
2.2.Các thuyết về mối liên hệ giữa cấu trúc phân tử và khả năng tạo vò
của các chất tạo vò ngọt 10
2.2.1. Các quan sát và nhận đònh ban đầu 10
2.2.2. Thuyết AH-B 11
2.2.3. Thuyết AH-B và rào cản không gian 19
2.2.3. Thuyết AH-B-X 20
2.2.4. Thuyết tám vò trí của Tini và Nofre 22
Chương 3: Vò đắng- Vò Umami 24
3.1.Vò đắng 24
3.1.1. Giới thiệu 24
3.1.2. Một số hợp chất tạo vò đắng 24
3.2.Vò Umami 27
3.2.1. Giới thiệu 27
3.2.2. Các chất tạo vị umami 27
3.2.3. Điều chế các hợp chất tạo vò umami 29

Chương 4: Vò chua- Vò mặn 31
4.1.Vò chua 31
4.1.1. Giới thiệu 31
4.1.2. Sự liên hệ giữa vò chua với một số yếu tố 33

4.1.3. Kết luận 35
4.2.Vò mặn 36
Chương 5: Các cảm nhận khác 37
5.2. Cảm nhận mát lạnh 37
5.3. Cảm nhận cay 39
Kết luận 43
Tài liệu tham khảo 44

LỜI NÓI ĐẦU
Con người giao tiếp với thế giới bên ngoài thông qua năm giác quan của
mình: thò giác, thính giác, xúc giác, vò giác và khứu giác. Mục đích của từng
giác quan đã được xác đònh rõ từ lâu. Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều điều bí ẩn
khó lý giải tồn tại xung quanh thế giới các giác quan này. Các nhà khoa học
vẫn đang miệt mài tìm tòi để có thể tiếp cận chúng gần hơn với hy vọng khám
phá ra nhiều điều có ích phục vụ cho cuộc sống của con người.
Bài báo cáo này xin thảo luận về chủ đề: “ Mối liên quan giữa cấu trúc
phân tử và khả năng tạo vò” . Bài viết sẽ là một mảng rất nhỏ kiến thức trong
kho tàng của sự hiểu biết về vò nói riêng và thế giới các giác quan nói chung.
Do đây là bài báo cáo phân tích đầu tiên nên chắc chắc sẽ còn nhiều
điều thiếu sót. Mong quý thầy cô và bạn bè thông cảm và giúp đỡ.

Chương 1: Tổng quan về vò
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VỊ.
1.1. Vò-Vò cơ bản:
1.1.1: Đònh nghóa vò:
Vò là cảm giác được tạo ra khi các chất tạo vò tiếp xúc với các tế bào vò
giác trên cơ quan vò giác, lưỡi. Vò được xem là một cảm giác hóa học, đơn giản
là vì nó được tạo ra bởi các hợp chất hóa học. Các kích thích về vò đòi hỏi phải
được chuyển tải thông qua môi trường nước nên khả năng hòa tan trong nước là
yêu cầu thiết yếu của các chất tạo vò [47].

1.1.2: Vò cơ bản:
Số lượng các vò cơ bản đã được thay đổi nhiều lần. Đầu tiên, ứng dụng
thuyết đối lập “Doctrine of Opposites”, Aristotle cho rằng vò ngọt và vò đắng
tạo nên hai thái cực đối lập nhau, và tin rằng tất cả các vò khác nằm giữa hai
thái cực này. Linnaeus tăng số lượng vò lên, bao gồm: ngọt, chua, gắt, đắng,
béo, lạc, chát, nhớt (viscous), trung tính, và vò tanh. Wund, nhà sáng lập nên
ngành tâm lý học thực nghiệm, đã giảm số lượng xuống còn sáu: ngọt, mặn,
chua, vò kim loại, và vò kiềm. Đến thế kỷ thứ 19, số lượng vò cố đònh ở bốn:
ngọt, mặn, chua và đắng. Từ đó, bốn vò này đã nhận được sự đồng tình từ nhiều
nhà khoa học [46, 11]. Một vò muốn là vò cơ bản phải thỏa mãn ba tiêu chuẩn
sau đây [22].
• Một vò cơ bản phải có tế bào vò giác cụ thể của riêng nó, tế
bào này phải khác so với các tế bào vò giác của các vò cơ bản khác.
• Một vò cơ bản phải phân biệt được từ các vò cơ bản khác.
• Một vò cơ bản không thể được tạo ra bằng cách trộn lẫn các vò
cơ bản khác.
Năm 1987, Kawamura và Kare [27] đã bổ sung thêm một vò vào danh
sách bốn vò cơ bản, đó là vò umami. Vò umami được tạo bởi các amino acids,
chủ yếu là acid glutamic. Vò này đã được chứng minh là thỏa mãn ba tiêu
chuẩn đã nêu ở trên.
Như vậy, hiện nay có năm vò cơ bản được chính thức công nhận: ngọt,
mặn, đắng, chua và umami.

4
Chương 1: Tổng quan về vò
Vào đầu thế kỷ 20, các vò cơ bản khác nhau được cho là cảm nhận trên
các vùng khác nhau của cơ quan vò giác. Vò ngọt ở đầu lưỡi, hai bền lề gần đầu
lưỡi là nơi vò mặn được cảm nhận, hai bên lề gần cuối lưỡi là chỗ của vò chua,
và phần cuối lưỡi phía bên trong là vò đắng. Tuy nhiên, hiện nay, quan niệm đó
hoàn toàn sai. Thực tế tất cả các vò đều được cảm nhận trên toàn bộ cơ quan vò

giác tại nơi có các tế bào vò giác [16,11].

Hình 1.1: Sự phân vùng cảm nhận vò theo quan niệm cũ [16].
1.2. Hóa học về vò:
Trong hóa học vò, nhóm chức năng gây nên hoạt tính vò cho một chất gọi
là nhóm saporous hay saporophoric. Đối với mỗi vò cơ bản cụ thể, nhóm chức
năng này có tên gọi riêng: acidphore cho vò chua, halophore cho vò mặn,
glycophore cho vò ngọt và picrophores cho vò đắng [46].
Mức độ hiểu biết về các vò không cân bằng nhau. Điều này là bởi vì
nhóm chức năng saporous gia tăng sự phức tạp giữa các vò theo thứ tự: vò chua>
vò mặn> vò ngọt và vò đắng [46]. Hiện nay phần lớn các nghiên cứu tập trung
vào vò ngọt do tầm quan trọng về kinh tế của nó.
1.3.Cường độ vò:
Đối với vò chua và vò mặn, cường độ vò là hàm tuyến tính theo nồng độ
và không có cường độ cao trong số các chất tạo hai vò đó. Sự thật rằng cường
độ cao về vò chỉ xuất hiện ở các chất hữu cơ tạo ra vò ngọt và vò đắng. Theo
Shallenberger (1997) [47], cường độ cao xảy ra là do tác động của các lực có
tính lan truyền cảm ứng (inductive), và các lực này chỉ có thể xuất hiện trong
các khung cấu trúc phức tạp của chất hữu cơ.

5
Chương 1: Tổng quan về vò
Bảng 1.1: Liệt kê một số chất tạo vò ngọt và vò đắng có cường độ cao
[63].
Vò ngọt Vò đắng
Chất tạo vò Cường độ vò Chất tạo vò Mô tả
Glycyrrhizin 50
Denatonium
Denatonium benzoate
Denatonium saccharide

Là hợp chất có vò
đắng cao nhất,
dung dòch loãng
10ppm gây đắng
không thể chòu
được với hầu hết
mọi người.
Aspartame 200
Phenylthiocarbamide
(PTC)
Rất đắng đối với
hấu hết mọi người
Stevioside 300
Naringin
dihydrochalcone
300
Sacharin 500
Neohesperidin
dihydrochalcone
1000-1500
Monellin 1500-2000
Lưu ý: - Cường độ vò ngọt của đường sucrose được lấy làm gốc.
1.4.Chất hiệu chỉnh vò:
Một vài chất có khả năng hiệu chỉnh được những cảm nhận về vò. Hai
trong số các hợp chất đó là gymnemagenin từ lá cây Gymnema sylvestre và
protein từ trái Miracle Fruit ( còn gọi là Miraculous Berry) [22].
Khi nhai lá của cây Gymnema sylvestre, vò ngọt của đường sẽ bò khử đi.
nh hưởng này sẽ kéo dài trong nhiều giờ. Đường lúc này giống như là những
hạt cát ở trong miệng. Không chỉ có đường, các chất tạo ngọt cũng sẽ bò khử
giống như vậy. Đối với vò đắng, lá cây Gymnema sylvestre có tác dụng làm

giảm cường độ vò. Người ta đã xác đònh được gymnemagenin là tác nhân chính
gây nên các sự hiệu chỉnh vò này [22].

6
Chương 1: Tổng quan về vò
Hình 1.2: Lá cây Gymnema sylvestre
Hình 1.3: Công thức cấu tạo của Gymnemagenin.

7
Chương 1: Tổng quan về vò
Miracle Fruit (Synsepalum dulcificum) là một loại trái có nguồn gốc
Đông Phi. Trái cây này chứa đựng một chất có khả năng làm cho chất tạo vò
chua có vò ngọt. Thành phần của chất hiệu chỉnh vò này đã được xác đònh là
một glycoprotein với trọng lượng phân tử 44000 dvC. Người ta đã đưa ra lý
luận đề nghò để giải thích cơ chế hiệu chỉnh vò như sau: đầu tiên thành phần
protein sẽ nối kết với màng cảm nhận ở vò trí gần với bộ thu cho phép cảm
nhận vò ngọt, sau đó dưới tác dụng của pH thấp, cấu hình của màng bò thay đổi,
làm cho phần đường của glycoprotein kết hợp vào tế bào vò giác của vò ngọt
[22].
Hình 1.4: Miracle Fruit

8
Chương 2: Vò ngọt
CHƯƠNG 2:VỊ NGỌT.
2.1.Giới thiệu:
Mối quan hệ giữa cấu trúc phân tử và khả năng tạo vò của các chất ngọt được
các nhà khoa học tập trung nghiên cứu từ lâu. Ngay từ các thời kỳ đầu của hóa học
hữu cơ, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng rất nhiều hợp chất mà họ khám ra có vò
ngọt [55]. Họ cũng phát hiện ra các hợp chất ngọt này có cấu trúc rất đa dạng và có
một dãy biến thiên rộng về cường độ vò [55]. Trải qua nhiều năm, nhiều thành tựu đã

được gặt hái và trở thành nền tảng cho các nghiên cứu tương lai. Thuyết AH-B của
Shallenberger và Acree (1967), thuyết AH-B-X của Kier (1972) đều là những thuyết
nổi tiếng, giải thích được phần lớn mối quan hệ phức tạp giữa cấu trúc phân tử các
hợp chất và khả năng tạo vò của chúng. Hiện nay, thuyết tám vò trí của Tinti và Nofre
đang được xây dựng và phát triển. Thuyết này sẽ là nền tảng quan trọng trong việc
tạo ra các hợp chất siêu ngọt có giá trò [55].
Một số phát hiện đáng ngạc nhiên về mối quan hệ cấu trúc phân tử và khả
năng tạo vò của các hợp chất ngọt:
• Các chất có vò ngọt có thể tạo vò với cường độ rất cao. Hiện
tại, cường độ vò cao nhất có thể gấp 200,000 lần so với sacarose [58].
• Trong dãy đồng đẳng của nhiều chất có vò ngọt, những phân tử
nào có phân tử lượng thấp hoặc cao thì vô vò, trong khi đó những phân tử có khối
lượng phân tử trung bình thì ngọt [58].
• Những chất có cường độ vò cao cũng có thể có những vò khác
[46]. Ví dụ: Dihydochalcone có độ ngọt gấp 1000 lần so với sucrose thoảng vò bạc hà,
stevioside có vò ngọt gấp 200-300 lần sucrose thoảng vò đắng.
• Một vài D-amino acids thì có vò ngọt, những đồng phân L của
nó thì không [46] (được thảo luận ở chương 2, 2.2.2.4, bảng 2.1)
• Cả D và L của đường đều có vò ngọt [46] (được thảo luận ở chương
2,
2.2.2.4).
• Sự thay đổi nhỏ về vò trí của các nhóm thế, về cấu hình không
gian, về một thành phần cấu tạo… cũng làm cho một chất từ có vò ngọt thành không vò
[22]

9
Chương 2: Vò ngọt
2.2. Các thuyết về mối liên hệ giữa cấu trúc phân tử và khả năng tạo vò
của các chất tạo vò ngọt.
2.2.1.Các quan sát và nhận đònh ban đầu:

Bảng báo cáo đầu tiên về mối liên hệ giữa cấu trúc phân tử và khả năng tạo vò
được thực hiện bởi Sternberg vào năm 1898. Tác giả cho rằng nhóm hydroxyl và
amino chòu trách nhiệm chính trong việc tạo vò ngọt và vò đắng. Giữa các phân tử tạo
vò ngọt và vò đắng về cơ bản là không khác gì nhau [52]
Năm 1914, Cohn đã xuất bản cuốn sách dày 900 trang với tựa đề là: “Die
Organischen Geschmackstoffe”. Trong cuốn sách, Cohn đã đề cập đến hàng ngàn hợp
chất hữu cơ và vò tương ứng của chúng [12]. Ông ta nhận thấy có một mối quan hệ
đơn giản giữa vò và cấu trúc phân tử: các hợp chất polyhydroxy và α-amino acids thì
thường ngọt, trong khi đó hợp chất có mức độ nitrate hóa cao thường có vò đắng. Ông
cũng đề nghò rằng: một chất muốn tạo ra một vò cơ bản phải chứa đựng nhóm chức
năng “saporous groups” hay “saporous units”. Theo tài liệu Cohn thiết lập, nhóm
saoporous trong đường chính là nhóm glycol, bởi vì các hợp chất với hai hay nhiều
nhóm hydroxyl thường cho vò ngọt, ví dụ như: ethylene glycol thì rất ngọt, các polyols
như glycerol, erythriol… cho vò ngọt ở vài mức độ, trong khi đó mono-alcolhols
methanol, ethanol… thì không có vò ngọt. Năm 1963, Shallenberger đã mô tả chi tiết
hơn về nhóm saoporous này. Để tạo được vò ngọt, nhóm saoporous của đường phải có
cấu hình phù hợp. Có ba dạng cấu hình cho nhóm glycol, đó là cấu hình anti-clinal
(góc giữa hai nhóm hydroxyl là 180
0
), cấu hình gauche (góc giữa hai nhóm hydroxyl
là 60
0
) và cấu hình aclipsed (góc giữa hai nhóm hydroxyl là 0). Trong ba cấu hình
này, chỉ có cấu hình gauche là có vò ngọt, vì vậy nhóm glycol tồn tại ở dạng cấu hình
này sẽ là một đơn vò saporous.
Hình 2.1: Các cấu hình của nhóm glycol và vò tương ứng [1].

không vò
không vò
ngọt

0
0
10
Chương 2: Vò ngọt
Tuy nhiên, sự phức tạp về cấu hình của nhóm carbohydrate đã làm cho việc áp
dụng giả thuyết này trở nên khó khăn. Sự phát triển thêm nữa về giả thuyết này do đó
cũng dừng lại [1].
Trong những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà hóa học về nhuộm cho rằng hai
cấu trúc chức năng auxochrome và chromophore là nhân tố chính gây nên hoạt tính
cho các chất tạo màu. Bằng cách tương tự, vào năm 1919, Oertly và Myers [39] đã đề
nghò rằng một hợp chất muốn tạo ra vò ngọt phải có nhóm auxogluc và glucophore
trong thành phần cấu tạo. Glucophore là một trung tâm mang điện tích âm, còn
auxogluc là một nguyên tử hydro. Nếu thiếu một trong hai nhóm chức năng này thì vò
ngọt không thể được tạo thành [47]. Theo Kodama (1920) [28], saporous units của
Cohn cũng như auxogluc và glucophore của Oertly và Meyers đều sở hữu một hydro
linh động. Kodama đã đưa ra thuyết liên kết hydro để mô tả cơ chế tạo vò ngọt. Tuy
nhiên, thật đáng tiếc, thuyết này đã không thực sự được phát triển mãi cho đến
khoảng giữa thế kỷ XX thông qua thuyết AH-B của Shallenberger và Acree [45].
2.2.2.Thuyết AH-B:
Năm 1967, Shallenberger và Acree đã làm nên bước tiến quan trọng trong tiến
trình tìm hiểu mối liên hệ cấu trúc phân tử-vò của chất có vò ngọt. Hai ông đã thiết lập
nên thuyết AH-B, một thuyết hoá học về vò có giá trò và dường như nó liên kết chặt
chẽ với các nhận đònh và quan sát thời kỳ trước đó [45].
2.2.2.1.Mô tả và cơ chế:
Shallenberger và Acree cho rằng tất cả các chất tạo ra vò ngọt đều phải có hệ
thống AH-B. Trong đó, A là một trung tâm mang điện âm, có thể là oxi hoặc nitơ.
Nguyên tử hydro liên kết với A thông qua liên kết cộng hóa trò. Như vậy, AH có thể
là nhóm hydroxyl (-OH), imine (-NH), amine (-NH
2
) hay methine (-CH)… Nhóm AH

có khả năng cho proton hay nhận điện tử. Trung tâm điện tích âm B nằm cách
nguyên tử hydro của AH khoảng 2.5-4 A
0
, tính trung bình là 3A
0
. B có thể là nguyên
tử oxi, nitơ, hoặc thậm chí là một hệ thống orbital pi giàu điện tử (như là: nguyên tử
clorine hay một trung tâm không bão hòa). B có khả năng nhận proton. Hệ thống AH-
B tương tự như một cái phích cắm điện phân cực với 3A
0
là khoảng cách giữa hai mấu
của phích [1,22].
Hình 2.2: Hình mô tả hệ thống AH-B [1].

11
Chương 2: Vò ngọt
Có thể liên hệ dễ dàng rằng, saporous units của Cohn là một hệ thống AH-B.
Glucophore và auxogluc của Oertly và Myers tương ứng là B và AH [45].
Vò trí cảm nhận vò ngọt cũng được mô tả là có hệ thống AH-B một cách tương
tự. Tín hiệu ngọt sẽ được bắt đầu ngay khi có sự hình thành liên kết hydro giữa tế bào
vò giác và chất tạo vò [1].
Hình 2.3: Cơ chế hình thành vò ngọt.
II.2.2.2. Vò trí của AH-B trên một số hợp chất:
a) β -D-Fructopyranose:
Hình 2.4: Hệ thống AH-B của β-D-Fructopyranose [48].
Có thể nói bất kỳ hai nhóm OH nào cũng đều có khả năng hình thành nên hệ
AH-B. Tuy nhiên, nhóm OH anomeric (nhóm OH của cacbon ở vò trí có thể mở vòng)
sở hữu một hydro linh động nhất, do đó nó thích hợp nhất để là AH, và như vậy B tất
yếu sẽ là nhóm OH methylene gần đó [48].
b) Alanine:

Hình 2.5: Hệ thống AH-B của Alanine [48].

12
Chương 2: Vò ngọt
Alanine dạng D hay L đều có vò ngọt. Trong dung dòch, nhóm NH
3
+
và COO
-
rõ
ràng phải là AH và B một cách tương ứng. Các amino acids khác có mức độ ngọt khác
nhau tùy thuộc vào kích cỡ của nó và cấu hình không gian
của nguyên tử cacbon ở vò trí α [48].
c) Saccharine:
Hình 2.6: Hệ thống AH-B của Saccharine [48].
Saccharine là một chất tạo ngọt tổng hợp. Trong phân tử saccharine, AH chắc
chắn là NH. Đối với B, có hai khả năng hoặc là carbonyl oxygen hoặc là sulphoxide
oxygen. Tuy nhiên, sulphoxide oxygen thích hợp hơn bởi vì hợp chất pseudo-
saccharine (enol-sacharine) được nhận thấy là không ngọt [40].
d) 2-Amino-4-Nitrobenzens:
Hình 2.7: Hệ thống AH-B của 2-Amino-4-Nitrobenzens [48, 55].
Shallenberger và Acree chọn nguyên tử hydro ở vò trí ortho của vòng benzen là
AH và một trong những nguyên tử oxy của nhóm nitro là B. Mặc dù, nguyên tử hydro
của vòng benzen không phải là ứng cử viên thích hợp nhất cho việc tạo liên kết
hydro, nhưng sự thật là chính bản thân nitrobenzen có vò ngọt (gấp 95 lần so với
sucrose). Tuy nhiên, Crosby và cộng sự [23] lại chọn nhóm amino ở vò trí ortho là AH
và alkoxy oxygen là B. Van der Heijden đã không đồng ý với quan điểm này bởi vì
có nhiều hợp chất nitro khác cũng ngọt mặc dù chúng không có nhóm alkoxy [48,55].

13

Chương 2: Vò ngọt
e) Rượu không bão hòa:
Hình 2.8: Hệ thống AH-B của rượu không bão hòa [48].
Nhóm OH ở vò trí cacbon α sở hữu một hydro có độ linh động cao, nên nó thích
hợp là AH. Nối đôi là một nơi tốt để nhận proton [48].
f) Oximes:
Hình 2.9: Hệ thống AH-B của Oximes [55].
Đối với Oximes, có một số khả năng cho sự chọn lựa AH-B [55]:
• Shallenberger và Acree (1971) [49] đã chọn nhóm chức hydroxyl
là AH và đám mây orbital π của vòng benzen là B (xem hình 2.9, I).
• Dựa trên một số tính toán về nối kết phân tử, sự phân bố tónh
điện… Kier (1980) [29] đã chọn nguyên tử hydro ở vò trí ortho so với nhóm oxime
(-CH=N-OH) là AH và oxy của nhóm hydroxyl là B (xem hình 2.9, II).
• Beets (1978) [4] đã đề nghò có sự hydrat hóa lên nhóm chức
oxime và chỉ ra rằng: hai nhóm hydroxyl tạo nên hệ thống AH-B. Tuy nhiên, khả
năng hydrat hoá vẫn chưa được xác nhận nên hệ thống AH-B này bò nghi ngờ (xem
hình 2.9, III).
• Van der Heijden và cộng sư (1985)ï [57] cho rằng nhóm methine
(-CH) của oxime là AH và oxy của nhóm hydroxyl là B (xem hình 2.9, IV). Điều này
được khẳng đònh là do hợp chất acetaldehyde oxime ( CH
3
CH=N-OH) được nhận thấy
là khá ngọt.

14
Chương 2: Vò ngọt
g) Chloroform:
Hình 2.10: Hệ thống AH-B của Chloroform.
Chloroform là hợp chất có vò khá ngọt. Trong chloroform, các nguyên tử
chlorine có độ âm điện lớn nên có khả năng hút điện tử khiến cho nguyên tử hydro trở

nên linh động. Vì vậy, có thể xem nhóm –CH là AH và nguyên tử chlorine là B để
tạo nên hệ thống chức năng AH-B [1].
2.2.2.3. Ứng dụng thuyết AH-B để giải thích một số trường hợp
chuyển vò:
Chỉ một sự thay đổi nhỏ về thành phần cấu tạo, một sự di chuyển vò trí các
nhóm thế trên phân tử, hay sự thay đổi cấu hình của một chất… cũng làm cho hợp chất
đó từ có vò ngọt thành vò đắng hoặc không vò [23].
a) Nitrotoluidine:
Hình 2.11: Các đồng phân về vò trí của Nitrotoluidine [22].
Hợp chất 5-nitro-o-toluidine thì ngọt, trong khi đó đồng phân của nó là 3-nitro-
p-toluidine không có vò [22].
Trong hợp chất nitroaniline, Shallenberger và Acree chọn nguyên tử hydro ở vò
trí ortho của vòng benzen là AH và một trong những nguyên tử oxy của nhóm nitro là
B (xem 2.2.2.2d). Hợp chất 5-nitro-o-toluidine có cấu hình AH-B thỏa mãn nên có vò
ngọt. Trong khi đó, hợp chất 2-nitro-4-aminobenzens không vò do có nguyên tử hydro
ở vò trí ortho so với nhóm nitro kém linh động hơn so với trường hợp của 2-amino-4-
aminobenzens. Sự kém linh động của nguyên tử hydro này là do nhóm –NH
2
, nhóm

Ngọt Không vò
15
Chương 2: Vò ngọt
này có khả năng làm giàu điện tử cho vòng benzen do khả năng tạo cảm ứng liên hợp
dương của nó [62].
b) Aminonitropropoxybenzene:
Hình 2.12: Các đồng phân về vò trí của aminonitropropoxybenzene [22].
Hợp chất 2-amino-4-nitro-propoxybenzene thì có độ ngọt gấp 4000 lần so với
đường sucrose, trong khi đó 2-nitro-4-amino-propoxybenzene thì không vò [22].
Trường hợp này đïc giải thích tương tự như trường hợp trên (2.2.2.3a).

c) Anisaldehyde Oxime:
Hình 2.13: Đồng phân anti (trái) và syn (phải) của Anisaldehyde Oxime [22].
AH được chọn là nhóm hydroxyl và B là đám mây orbital π của vòng benzen.
Hợp chất anti- Anisaldehyde Oxime, có cấu hình AH-B với khoảng cách 3A
0
giữa B
và H nên có vò ngọt. Hợp chất syn- Anisaldehyde Oxime, B cách H một khoảng cách
lớn hơn 3A
0
nên không thỏa mãn điều kiện dẫn đến là hợp chất này không ngọt [22].

Ngọt
Không vò
Ngọt Không vò
16
Chương 2: Vò ngọt
d) Manopyranose:
Hình 2.14: Đồng phân α và β của D-manopyranose [1].
Nếu đánh số theo chiều kim đồng hồ trên các nguyên tử cacbon và đánh số
một trên cacbon anomeric (cacbon có khả năng mở vòng) thì hai nhóm hydroxyl ở
cacbon số một và hai được chọn là AH và B (xem 2.2.2.2a). Trường hợp hợp chất β-
D-manopyranose không ngọt là do hai nhóm hydroyl được chọn có khả năng tạo liên
kết hydro nội phân tử với nhau nên sẽ làm giảm đi khả năng liên kết hydro với tế bào
vò giác, kết quả là vò ngọt không được tạo thành.
e) Saccharine và các hợp chất của nó:
Beidler (1966) khám nghiệm trên saccharine và các hợp chất được tạo thành từ
một số thay đổi nhỏ về thành phần cấu tạo trên saccharine đã thu được kết quả sau
đây:
Ngọt Không vò Không vò Không vò
Hình 2.15: Saccharine và các hợp chất của nó.

Saccharine có độ ngọt gấp 500 lần so với đường sucrose. Sự thay thế nguyên tử
hydro của nhóm imino bởi nhóm metyl, ethyl hoặc bromoethyl dẫn đến sự mất vò,
nghóa là các hợp chất tạo thành sẽ không có vò.
Trong phần 2.2.2.2, AH được chọn là nhóm –NH, còn B là nguyên tử oxi của
nhóm sulphoxide oxygen. Sự thay thế nguyên tử hydro của nhóm –NH bằng các
nhóm phi hydro làm mất cấu trúc chức năng AH-B, kết quả dẫn đến là mất vò ngọt.

Ngọt
Đắng
17
Chương 2: Vò ngọt
II.2.2.4. Hạn chế của thuyết AH-B:
Thuyết AH-B ra đời góp phần mở ra cái nhìn rõ hơn vào bên trong mối quan hệ
cấu trúc phân tử -vò. Tuy nhiên, thuyết AH-B vẫn còn nhiều hạn chế. Một trong những
hạn chế quan trọng là thuyết AH-B không giải thích được trường hợp đồng phân
quang học của đường và amino acid, và trường hợp các chất có khả năng tạo được độ
ngọt có cường độ cao [51].
Như đã trình bày, α-D-manopyranose thì ngọt và β-D-manopyranose thì đắng
(2.2.2.3d). Hai chất này chỉ khác nhau do vò trí của nhóm OH tại một nguyên tử
cacbon. Tuy nhiên, L-manosepyranose khác so với đồng phân quang học D của nó ở
cả năm nguyên tử cacbon nhưng hai chất này lại có vò giống nhau. Kết quả này cũng
tương tự đối với bảy cặp đồng phân quang học đường khác: arabinose, xylose,
glucose, rhamnose, galactose, glucoheptulose, và fructose [1].
Ngược lại với đặc tính này của đường, một vài D-amino acids thì có vò ngọt,
nhưng đồng phân L của chúng thì không [1].
Bảng 2.1: Sự khác nhau về vò giữa dạng L và D của amino acids [22].
Amino acids Vò của dạng L Vò của dạng D
Asparagine Lạt Ngọt
Glutamic acid Umami Gần như là không vò
Phenylalanine Đắng yếu Ngọt, hậu vò đắng

Leucine Nhạt, đắng yếu Ngọt gắt
Valine Ngọt nhẹ, đắng Ngọt gắt
Serine Ngọt yếu, hậu vò ôi thiu Ngọt gắt
Histidine Không vò đến đắng Ngọt
Isoleucine Đắng Ngọt
Methionine Không vò Ngọt
Tryptophane Đắng Rất ngọt
Nghiên cứu cho thấy rằng, L-tryptophane có vò đắng bằng một nửa vò đắng của
cafeine, trong khi đó dạng D-tryptophane ngọt gấp 35 lần so với sucrose và gấp 1.7
lần so với calcium cyclamate. L-phenylalanine có vò đắng bằng một phần tư so với vò
đắng của cafeine, nhưng dạng D-phenylanine lại có vò ngọt gấp bảy lần so với sucrose
[22].
Dựa vào thuyết AH-B cũng chưa thể giải thích được các chất có vò ngọt lại có
một sự biến thiên rộng về cường độ vò, đặc biệt là các hợp chất có độ ngọt cao.

18
Chương 2: Vò ngọt
Trên tất cả, thuyết AH-B thực sự là nền tảng cơ bản kích thích các nổ lực để
cải tiến hơn nữa sự hiểu biết về thế giới cấu trúc phân tử - vò của các chất ngọt.
2.2.3.Thuyết AH-B và rào cản không gian:
Năm 1969, Shallenberger và cộng sự đã thực hiện sự hiệu chỉnh đầu tiên trên
thuyết AH-B bằng cách bổ sung lý thuyết rào cản không gian, mục đích là để giải
thích cho trường hợp các đồng phân quang học của đường và amino acids.
Trong phân tử đường, bất kỳ nhóm OH nào cũng có khả năng đóng vai trò hoặc
là AH hoặc là B. Do đó khi tạo liên kết với tế bào vò giác, không nhất thiết phải xác
đònh rõ ràng nhóm OH nào là AH, nhóm OH nào là B. Từ điều này có thể thấy rằng,
hầu như không có sự khác biệt lớn nào trong khả năng tạo vò ngọt của D và L đường.
Tuy nhiên, đối với amino acids thì khác, chỉ có một nhóm có thể là AH, đó là nhóm
NH
3

+
, và cũng chỉ có một nhóm là B, nhóm COO
-
. Do đó, các mono amino acids chỉ
có khả năng liên kết với tế bào vò giác theo một chiều. Dạng D-amino acids dễ dàng
tiếp xúc với tế bào vò giác nên nó có vò ngọt. Ngược lại, ở dạng L-amino acids vì
nhóm R gây nên rào cản không gian nên ngăn cản khả năng tiếp xúc của nó với tế
bào vò giác, kết quả là vò ngọt không được tạo thành. Một điều lưu ý là vì D, L-
alanine và glycine đều ngọt nên điều kiện để R có khả năng gây ra rào cản không
gian là số cacbon trong R phải lớn hơn hai.
Với R: H
2
N-R-COOH.
Để hiểu rõ hơn về rào cản không gian xin nêu lên ví dụ của trường hợp
leucine:
Hình 2.16:D-leucine (trái) và L-leucine (phải) [45].

19
Chương 2: Vò ngọt
Trong hình bên trái ta thấy theo chiều liên kết tương ứng giữa AH-B của D-
leucine và AH-B của tế bào vò giác, nhóm iso-terbutyl không bò rào cản nên liên kết
tạo vò dễ dàng được hình thành và do đó vò ngọt xuất hiện. Ngược lại, trong hình bên
phải, theo chiều liên kết tương ứng giữa AH-B của L-leucine và AH-B của tế bào vò
giác, nhóm iso-terbutyl bò rào cản làm cho liên kết tạo vò không được tạo thành, kết
quả dẫn đến là không có vò được tạo thành.
2.2.4.Thuyết AH-B-X:
2.2.4.1.Mô tả và cơ chế:
Năm 1972, Kier đã tiến thêm một bước quan trọng trong việc giải thích mối
quan hệ cấu trúc phân tử-vò. Ông khẳng đònh rằng phải có thêm một thành phần thứ
ba nữa trong hệ thống saporous unit. Thành phần thứ ba này được gọi là X, sau này

được đổi thành γ, nghóa Hy Lạp là C. Thành phần X có đặc tính ưa béo và được thiết
kế để giải thích cho vấn đề cường độ cao của vò ngọt. Hệ thống AH, B và X tạo thành
một tam giác lệch, không đều, với khoảng cách giữa AH và X là 3.5A
0
, B và X là
5.5A
0
(xem hình 2.11).
Hình 2.17: Hệ thống AH-B-X.
Một cách tương ứng, vò trí cảm nhận vò ngọt cũng được thiết kế để phù hợp với
hệ thống AH-B-X của sapophoric unit (xem hình 2.12). Sự đònh vò giữa sapophoric
unit và vò trí cảm nhận để tạo liên kết được thực hiện thông qua một sự vận hành
trượt.

20
Chương 2: Vò ngọt
Hình 2.18: Hệ thống AH-B-X của sapophoric unit (glycophore) và vò trí cảm nhận
(Glycophore receptor)
2.2.4.2: Vò trí AH-B-X trên một số hợp chất:
Hình 2.19: Hệ thống
AH-B-X của
Saccharine [48,10]
Hình 2.20: Hệ thống AH-B-X của Aspartame [10]
Sự xuất hiện của nhóm chức năng X làm cho saccharine và aspartame cường
độ ngọt cao, khoảng từ 200-3000 lần so với sucrose [10].
Sự ra đời của vò trí nối kết thứ ba đã giải thích được một cách hợp lý cho khả
năng tạo cường độ vò cao của một số chất ngọt, đồng thời cũng là nền tảng cho việc
thiết kế những chất tạo ngọt mong muốn khác. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng vai trò của
X chỉ thực sự quan trọng trong những chất ngọt có cường độ cao, còn trong các chất

B
AH
21
Chương 2: Vò ngọt
ngọt có cường độ vò thấp (các chất này thường có mức độ ưa nước cao), X lại trở nên
mờ nhạt [10].
2.2.4. Thuyết tám vò trí của Tini và Nofre:
Sự đơn giản nhưng hữu dụng của AH-B-X đã làm cho nó trở nên thống trò trong
khoảng 20 năm, mãi cho đến khi phát hiện ra một lớp chất siêu ngọt guanidine, Nofre
và Tinti đã đề nghò một mô hình mới phức tạp và chi tiết hơn. Cùng với AH và B của
Shallenberger, họ đã cộng thêm sáu nhóm chức năng mới. Tám nhóm chức năng này
được sắp xếp một cách cụ thể trong không gian ba chiều.
Hình 2.21: Cấu trúc chung của guanidine.
Hình 2.22: Sự sắp xếp của tám nhóm chức năng trong không gian [55].

22
Chương 2: Vò ngọt
Hình 2.23: Acid sucrononic và số đo khoảng cách giữa các nhóm chức năng trong acid
này [55].
Với:
 AH: nhóm cho proton hay nhận điện tử, có thể là: NH, OH…
 B: trung tâm điện tích âm, nhóm nhận proton, có thể là COO
-
, SO
3
-
, CN
4
-
…

 G: nhóm ưa béo, có thể là: alkyl, cycloalkyl, aryl…
 D: ligand giàu điện tử, có thể là: CN, NO
2
, Br, Cl…
 Y: giống D.
 XH: giống AH.
 E
1
, E
2
: hai nhóm này thường hợp tác làm việc với nhau, là những ligand giàu
điện tử, có thể là:CO, SO, halogens…
Suami và Hough (1993) đã nghiên cứu sự liên kết giữa acid surononic và
protein cảm nhận vò trong tế bào vò giác. Họ nhận thấy có sự phù hợp xuất sắc của cả
hai so với nhau. Hai ông khẳng đònh mẫu tám nhóm chức năng của Nofre và Tinti sẽ
thực sự hữu ích cho việc nghiên cứu trong tương lai [55].

XH
23
Chương 3: Vò đắng – Vò umami
CHƯƠNG 3:VỊ ĐẮNG – VỊ UMAMI
3.1.Vò đắng:
3.1.1.Giới thiệu:
Vò đắng có mặt trong nhiều loại thực phẩm và nó thường là vò không
mong muốn đối với con người. Bởi vì các chất gây độc trong tự nhiên thường có
vò đắng nên vò đắng được xem là vò mang tính chất chỉ thò cho sự nguy hiểm
giúp con người tránh khỏi việc tiêu hóa những thực phẩm có khả năng gây độc.
Giống như vò ngọt, vò đắng được tạo ra từ một lượng lớn và đa dạng các
hợp chất, từ các chất vô cơ, ví dụ như: CsCl, CsBr, KI, MgSO
4

…, đến các chất
hữu cơ, như: các hợp chất phenolic, glycosides (naringin, neohesperidin),
alkaloids (caffein, nicotine, quinine…), các amino acids, peptides…[22] Tuy
nhiên, kiến thức về mối quan hệ cấu trúc phân tử - vò của các hợp chất gây
đắng thì rất nghèo nàn. Hiện nay vẫn chưa thực sự có một lý thuyết vững chắc
nào được xây dựng để giải thích cho hành vi của các phân tử tạo vò đắng [22].
3.1.2.Một số hợp chất tạo vò đắng:
3.1.2.1.Hợp chất Phenolic glycosides:
Phenolic glycosides là các hợp chất hóa học được hình thành từ phenol
và các loại đường. Trong phân tử phenolic glycosides, phần đường chủ yếu là
các đường đơn giản như: glucose, pentose và đôi khi là các disaccharides và
olygosaccharides. Các hợp chất phenols là bộ phận phi đường của phenolic
glycosides và được gọi là các aglucon. Rất ít khi thấy các đường kết hợp bằng
mối liên kết este với các chất phenolcacboxyls [22].

24
Chương 3: Vò đắng – Vò umami
Naringin, neohesperidin và hesperidin là các phenolic glycosides thường
gặp trong quả citrus. Công thức cấu tạo của ba hợp chất này như sau:


Hình 3.1: (A) Naringin, (B) Hesperidin, (C)Neohesperidin, (D) Rutinose,
(E) Neohesporidose [23].
Naringin và hesperidin là các rutinose glycosides. Phần đường của hai
hợp chất này là rutinose (L-rhamnose-D-glucose, L-rhamnose liên kết với D-
glucose thông qua liên kết 1-6). Phần aglucon tương ứng là naringenin (không
có vò đắng) và hesperetin (hơi ngọt). Nhìn trên công thức cấu tạo có thể nhận
thấy, naringin và hesperidin chỉ khác nhau nhỏ ở phần aglucon. Tuy nhiên,
naringin là hợp chất cực kỳ đắng, trong khi đó hesperidin lại không vò [22].
So sánh công thức cấu tạo của hai hợp chất hesperidin và neohesperdin,

nhận thấy hai hợp chất này khác nhau ở phần đường, cụ thể là mối liên kết
giữa rhamnose và glucose. Trong hesperidin, rhamnose nối vào glucose thông
qua liên kết 1-6, nhưng trong neohesperidin, rhamnose lại liên kết với glucose
thông qua liên kết 1-2. Sự khác nhau về liên kết này đã dẫn đến một sự chuyển
biến to lớn trong vò: hesperidin thì không vò và neohesperidin thì rất đắng [23].

25