tổng quan về carotennoids 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)
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-2-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
(II)
• 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
Methylenecyclohexan
e
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
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-4-

Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
• 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.
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)
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-5-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
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.
- 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:
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-6-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
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)
• 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)
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-7-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
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
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.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-8-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
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)
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:
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-9-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
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.
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:
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-10-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
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)
•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:
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-11-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
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)
1.5 Tính chất
1.5.1 Tính chất vật lý:
 Dạng tồn tại:
Carotenoid kết tinh ở dạng tinh thể. Tinh thể carotenoid có nhiều dạng và
kích thước rất khác nhau.
Ví dụ: hình kim dài (lycopene, δ-caroten), hình khối lăng trụ đa diện (α-
caroten), dạng lá hình thoi (β-caroten), kết tinh vô đònh hình (γ-caroten).
 Tính hấp thụ ánh sáng:
Chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của carotenoid. Dựa
vào quang phổ hấp thu của carotenoid, người ta thấy rằng khả năng hấùp thụ ánh
sángï phụ thuộc vào số lượng nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 là mach
thẳng hay mạch vòng, cũng như vào nhóm chức gắn trên vòng.
Ngoài ra trong mỗi dung môi hoà tan khác nhau, khả năng hấp thụ ánh
sáng tối đa cũng khác nhau đối với cùng một loại carotenoid.
Do khả năng hấp thu ánh sáng mạnh nên chỉ cần 1 g carotenoid cũng có
thể thấy bằng mắt thường.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-12-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
Bảng 3: Khả năng hấp thụ ánh sáng của một số carotenoid

C arotenoid Số nối đôi
liên hợp
Bước sóng (nm)/
dung môi ether
A/ Ảnh hưởng của nối dôi liên hợp
Phytoene 3 275 285 296
Phytofluene 5 331 348 367
ε-carotene 7 378 400 425
Neurosprene 9 416 440 470
Lycopene 11 446 472 505
B/ Ảnh hưởng cuả vòng
γ-carotene
11 431 462 495
β-carotene
11 425 454 483
 Nhiệt độ nóng chảy :
Nhiệt độ nóng chảy cuả carotenoid khá cao, khoảng 130 – 220
o
C.
 Tính tan :
Carotenoid tan trong các dung môi hoàn toàn không giống nhau. Hầu như tất cả
các carotenoid đều tan trong chất béo, tan tốt trong các dung môi chứa chlor
(chloroform, dicholoromethane) và các dung môi không phân cực khác ngoại
trừ 3 loại:
+ Bixin tan trong nước nhờ các nhóm carboxyl.
+ Astaxanthin tan trong nước nhờ nhóm keto enol.
+ Crocin tan trong nước nhờ tạo liên kết glycoside với
disaccharide gentobiose.
 Màu sắc:
Các carotenoid tự do tạo màu kem, vàng, cam, hồng, đỏ tùy theo loại

carotenoid, thể mang màu, nguồn nguyên liệu trồng, thời tiết… Một số hợp chất
không có màu nhưng vẫn được xếp vào loại carotenoid. Dạng carotenoprotein
tạo dãy màu từ xanh lá, tím, xanh dương, và đen khi đun nóng sẽ chuyển sang
màu đỏ do protein bò biến tính.
1.5.2 Tính chất hoá học:
 Tính chatá hoá học của carotenoids cũng do hệ thống nối đôi liên hợp tạo
nên. Hệ thống nối đôi liên hợp này làm cho carotenoid không bền, tức
là:
+ Làm tăng sự nhạy cảm với quá trình oxy hoá bởi kim loại họăc
peroxide, sự bổ sung H
+
và acid Lewis.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-13-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
+ Tăng sự đồng phân hoá bởi ánh sáng, nhiệt độ và hoá chất. Khi
có sự đồng phân hoá chuyển từ trans sang cis carotenoids rất dễ
bò mất màu.
 Carotenoid rất bền khi ở dạng huyền phù hoặc dung dòch với dầu thực
vật, đặc biệt khi có chất chống oxi hóa là α-tocoferol (vitamin E).

Như vậy các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu là: nhiệt độ, phản ứng oxi hóa
trực tiếp hoặc gián tiếp, ion kim loại, ánh sáng, tác dụng của enzym
(peroxidase, lipoxidase, lipoperoxidase), ảnh hưởng của nước…
1.6 Chức năng sinh học của carotenoid:
1.6.1 Một số carotenoid có vai trò tiền vitamin A:
Tiền vitamin A là những chất thuộc họ carotenoid mà có khả năng cắt giữa
mạch C40 và chuyển hoá thành một hay hai phân tử vitamin A. Trong cơ thể,
người ta đã khám phá được có khoảng 70 loại carotenoid là tiền vitamin A, phổ
biến là α –carotene, β- carotene, γ- carotene…Trong đó β- carotene là có hoạt

tính cao hơn cả (do có khả năng tạo ra hai phân tử vitamin A) nên được quan
tâm nhiều nhất.
1.6.2 Carotenoid và tính miễn dòch:
Carotenoid có những đăc tính kích thích tính miễn dòch rất cao do đó nhiều năm
qua các carotene đặc biệt là β – carotene đã được các nhà nghiên cứu sử dụng
trong điều tròï AIDS.
1.6.3 Carotenoid và tác dụng chống sự lão hoá:
 Các carotenoid còn được biết có hoạt tính chống oxy hoá cao. Hoạt chất
chống oxy hoá của carotenoid có thể phòng ngừa ung thư. Trong cơ thể tồn
tại peroxide và superoxide, chúng có thể phản ứng với nhau tạo thành gốc
hydroxyl và oxy đơn bội rất độc hại. Superoxide, peroxide, gốc hydroxyl ,
oxy đơn bội được gọi là các dạng oxy hoạt động, chúng đều độc hai và là
nguyên nhân gây hiện tượng lão hoá của cơ thể, làm xuất hiện những bệnh
như ung thư, tim mạch…Trong cơ thể , các chất này loại đi chủ yếu nhờ
vitamin A, C ,E và β - carotene.Ngoài ra các carotenoid khác như lycopen,
canthaxanthin … cũng có hoạt tính sinh học ngừa ung thư.
+ Cơ chế cuả việc loại bỏ gốc tự do:
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-14-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A

CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH

3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
LOO
.
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH

3
CH
3
O
O
+ Dươí đây là cơ chế cuả việc carotenoid dập tắt oxy đơn bội: Việc
dập tắt này chủ yếu là dập tắt có tính chất vật lý. Đó là do oxy đơn
bội(
1
O
2
) ở trạng thái kích thích chuyển năng lượng kích thích cho
carotenoid (Car) , tạo nên oxy ở trạng thái cơ bản (O
2
)và
Carotenoid tam bội (
3
Car) bò kích thích.
1
O
2
+ Car →
3
O2 +
3
Car*
Thông qua sự tương tác cuả dung môi và carotenoid bò kích thích,
carotenoid bò kích thích sẽ chuyển về trạng thái cơ bản cuả nó và
giải phóng ra nhiệt năng
Car*→

3
Car +Q
Theo một dẫn liệu, một phân tử β-carotene có thể dập tắt được
1000 phân tử oxy đơn bội.Gần đây y học hiện đại đã cũng sử dụng
β–carotene làm thuốc kháng oxy, chống lão hoá, bảo vệ da, và
điều trò một số ung thư.
 Caroteneoid còn làm chậm tốc độ thoái hoá trong một vài tình huống đặc
biệt như: tiếp xúc nhiều với ánh nắng mặt trời, đái tháo đường, nghiện thuốc
lá…
1.7 Ứng dụng của carotenoid:
 Các carotenoid được dùng làm chất phụ gia cho nhiều thực phẩm như chất
tạo màu cho các thực phẩm và nước uống. Năm 1954, β-carotene tổng hợp
được đưa vào thò trường đầu tiên bởi Roche. Nó cũng được dùng làm màu
cho kem, bơ, nước ép trái cây… với tính an toàn cao hơn rất nhiều so với các
chất màu nhân tạo. Đồng thời các carotenoid khác cũng được làm chất phụ
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-15-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
gia cho thức ăn gia súc, tạo màu đỏ cho lòng đỏ trứng gà cũng như trứng các
loại gia cầm khác, và tạo màu cho thòt của cá và động vật nuôi…
 Trước đây, một số hợp chất carotenoids như xanthophylls, astaxanthin,
zeaxanthin… là sản phẩm công nghiệp được tổng hợp bằng phương pháp hóa
học và đã được bổ sung vào thức ăn vật nuôi. Tuy nhiên, gần đây, các sản
phẩm tổng hợp hóa học không được chấp nhận làm chất phụ gia cho thực
phẩm và thức ăn vật nuôi do hậu quả không an toàn cho sức khỏe. Do đó,
khuynh hướng hiện nay là phát triển quá trình tạo các hợp chất carotenoid từ
thiên nhiên.
 Hợp chất carotenoid đã được các nhà nghiên cứu dùng để sản xuất các loại
thực phẩm và dược phẩm phục vụ nhu cầu phòng bệnh và chữa bệnh.Ví dụ
như sản xuất một số chế phẩm làm thuốc bổ điều trò suy dinh dưỡng cho trẻ

em và một số bệnh về mắt, phòng chống lão hóa; thuốc bồi dưỡng cho phụ
nữ có thai và sau khi sinh; thuốc để phòng và điều trò một số bệnh ung thư.
 Ngoài ra, các carotene cũng là nguồn nguyên liệu phong phú cho công
nghiệp mỹ phẩm.
2. TỔNG QUAN VỀ VITAMIN
2.1 Đònh nghóa:
 Vitamin là một nhóm chất hữu cơ có phân tử tương đối nhỏ tự nhiên hoặc
tổng hợp, cần thiết cho hoạt động sinh sống của bất kỳ cơ thể nào.
 Lưu ý:
+ Một chất có thể là vitamin của loài này nhưng không phải là
vitamin của loài khác. Thí dụ: acid ascobic là vitamin của người
nhưng không phải là vitamin của chuột cống.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-16-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
+ Vitamin khác với hormone: hormone là một chất không thể thiếu
trong cơ thể, cơ thể có thể tự tổng hợp từ một tuyến hoăïc một mô,
còn vitamin là chất lấy từ ngoài vào cơ thể động vật, trừ trường hợp
viatmin trong thực vật.
2.2 Vai trò:
Vitamin có tính chất xúc tác nên lượng vitamin chỉ cần rất ít mà các chuyển hoá
trong cơ thể có thể đạt tới tốc độ phản ứng nhanh và năng suất hiệu quả sử dụng
cao. Nhiều dẫn liệu thực nghiệâm đã chứng minh đa số các vitamin có tác dụng
như coenzym. Dưới dạng coenzym, chúng tham gia vào các quá trình dò hoá và
đồng hoá ở mức tế bào và mô, cũng như ở mức phân tử bên trong tế bào, ở các
ty thể….
2.3 Danh pháp vitamin:
Có 3 kiểu gọi tên viatmin khác nhau
 Kiểu 1: Dựa theo tác dụng sinh lý của vitamin. Ngươì ta thêm chữ anti vào
một bệnh đặc trưng của hiện tượng thiếu vitamin.Ví dụ: vitamin C còn gọi là

anti ascorbut vì chống được bệnh hoại huyết.
 Kiểu 2: Dùng chữ cái để đăït tên.
 Kiểu 3: dựa theo cấu trúc hoá học, hiện nay có xu hướng gọi bằng tên hoá
học nhiều hơn.
2.4 Phân loại vitamin:
Dựa theo tính hoà tan người ta chia vitamin hành hai nhóm
 Vitamin hoà tan trong nước: vitamin loại này thường là thành phần các
coenzym của các enzym xúc tác cho các quá trình khác nhau của cơ thể và
tham gia chủ yếu và các quá trình liên quan với sự giải phóng năng lượng.
Ví dụ: vitamin B
1
,B
2
,B
3
,C,H,P…
 Vitamin hoà tan trong chất béo: tham gia quá trình tạo hình, nghóa là tạo
nên các chất cấu thành các cơ quan và mô khác nhau. Ví dụ: vitamin A, E,
D, K…
3. VITAMIN A
3.1 Lược sử:
 Từ 1909, Step tiến hành thí nghiệm cho chuột ăn thực phẩm đã bò rút hết
chất béo bằng hỗn hợp ete – rượu.Chuột nuôi theo cách này bò sụt cân
nhanh chóng và chết. Nếu thêm vào thực phẩm yếu tố đã bò rút ra ở trên thì
động vật lại hồi phục sức khoẻ nhanh chóng. Step đã nhận xét rằng trong
thực phẩm có các yếu tố hoà tan trong mỡ cần thiết cho hoạt động sống của
cơ thể gọi là yếu tố A, sau này gọi là vitamin nhóm A.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-17-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A

 Năm 1913 Maccollins và Davis chiết xuất được vitamin A từ bơ và lòng đỏ
trứng gà.
 1928-1931 Karrer dùng phương pháp sắc ký để phân chia và phát hiện ra
cấu trúc của vitamin A và carotene.
 Quá trình tổng hợp vitamin A được thực hiện năm 1947 bởi Ister.
3.2 Tên gọi: trước đây gọi là Axeroptol, về sau có tên hoá học là Retinol
3.3 Phân loại:
 Vitamin A1: thường có nhiều ở gan cá nước mặn
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
OH
(dạng retinol)
 Vitamin A2: phổ biến ở gan cá nước ngọt (tác dụng chỉ bằng khoảng 40%
vitamin A1).
C H
3
C H
3
C H
3
CH
3

CH
3
O H
(dạng retinol)
3.4 Nguồn cung cấp vitamin A và β-carotene trong tự nhiên:
 Vitamin A có trong tự nhiên có nhiều trong các thực phẩm bắt nguồn
từ động vật: gan, dầu cá, bơ, sữa, lòng đỏ trứng…
 Carotenoid , đặc biệt là β- carotene được cung cấp từ các thức ăn có
nguồn gốc từ thực vật có màu xanh sẫm hay màu vàng , đỏ như rau
xanh , su, hành lá ,cà rốt , cà chua, gấc, bí đỏ,…
Bảng 4: Nguồn tự nhiên cuả vitamin A
Thực phẩm μg/100 g
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-18-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
Gan bò
Dầu gan cá
Trứng tươi
Bơ
Fromage Camembert
Sữa bò
Cá trích
Chình tươi
5000-120000
85000
1140
3300
1020
140
710

200
Bảng 5: Nguồn tự nhiên của β -carotene
Thực phẩm μg/100 g
RAU
Cà rốt
Khoai lang
Rau bina
Ớt đỏ
2574
2180
674
580
Quả
Mơ
Xoài
Đào vàng
Cam
730
523
146
21
3.5 Đặc điểm:
 Vitamin A1 có quang phổ hấp thu tối đa ở bước sóng 610 đến 620
nm,vitamin A2 ở bước sóng 692 đến 696 nm.Ta có thể dùng quang phổ để
đònh lượng vitamin A.
 Trong cơ thể, vitamin A tồn tại dưới các dạng khác nhau: rượu (retinol),
aldehyd (retinal), acid (acid retinoic). Hai dạng retinol và retinal có thể
chuyển đổi lẫn nhau, nhưng acid retinoic không chuyển đổi ngđ ược lại
dạng retinol và retinal.
retinyl ester   retinol   retinal  retinoic acid

(Ngoài ra vitamin A cũng còn tồn tại dưới những dạng như epoxyretinol,
anhydroretinol, 4-ketoretinol, nhưng đó chỉ là những dạng phụ và tồn tại
rất ít so với các dạng đã nêu ở trên.)
 Vitamin A dễ bị oxy hoá trong điều kiện tiếp xúc không khí. Trong cơ thể,
dưới tác dụng của các chất xúc tác sinh học, vitamin A dạng alchohol
(retinol) dễ chuyển thành vitamin A dạng aldehyd (retinal).
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-19-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
 Trong gan động vật vitamin A tồn tại dưới dạng ester với acid acetic, acid
palmitic. Ở dạng này bền vững hơn ở dạng tự do. Khi cơ thể cần thì dạng
dự trữ vitamin ở gan sẽ được giải phóng dần.
 Vitamin A dễ bị phâân huỷ khi có oxy không khí nhưng khá bền vững với
acid, bazơ và nhiệt độ ở 100
o
C. Ví dụ: nếu không có oxy không khí thì khi
đun thòt đến 120
o
C thì vitamin A trong thòt vẫn được duy trì.
3.6 Ch ứ c n ă ng sinh h ọ c:
Vitamin A có một số chức năng chủ yếu như sau:
3.6.1 Reinol và retinal cần thiết cho quá trình nhìn
Vitamin A có chức năng đặïc hiệu trong cơ chế nhìn, tham gia duy trì tính
nhạy cảm của mắt đối với sự thu nhận ánh sáng. Quá trình thu nhận ánh sáng
của mắt phụ thuộc vào chất protit phức hợp của tế bào que trong võng mạc gọi
là rhodopsin.
Rhodopsin có màu đỏ tía, trọng lượng phân tử khoảng 40000, còn gọi là
chất màu tía thò giác. Cấu tạo gồm một phần protein là opsin, và một phần phi
protein là dạng aldehyd của vitamin A
Cơ chế: Dưới tác dụng của ánh sáng, rhodopsin bò phân giải thành opsin

và aldehyd của vitamin A (retinal) dạng trans. Ngược lại, trong tối lại xảy ra sự
tổng hợp rhodopsin để làm tăng độ nhạy cảm của mắt đối với ánh sáng. Để
tổng hợp được rhodopsin, retinal phải ở dạng cis.
Sơ đồ mô tả sự tham gia của vitamin A trong quá trình cảm quang:
opsin tối rhodopsin ánh sáng luminorhodopsin
retinal(cis) (đỏ) (da cam)
NAD
retinol retinol retinal (trans) opsin
cis đồng phân (trans) NADH
2
( vàng) (không màu )
hoá
Trong điều kiện bình thường, sự phân giải và tổng hợp rhodopsin được duy
trì ở thế cân bằng, tốc độ phân giải và tổng hợp bằng nhau. Khi thiếu vitamin
A, tốc độ tái tạo rhodopsin chậm lại. Thời gian mắt thích ứng bình thường là 8
phút, thiếu vitamin A thì thời gian mắt thích ứng chậm lại, tới 30 đến 45 phút,
sinh ra quáng gà.
Trong thí nghiệm, các nhà nghiên cứu thấy rằng võng mạc chuột thiếu
vitamin A có lượng rhodopsin ít hơn chuột đủ vitamin A. Như vậy, cường độ
ánh sáng càng mạnh, tốc độ phân giải rodopsin càng lớn; độ tối càng lớn thì nó
tái tạo càng nhiều.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-20-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
Đối với người, rhodopsin là chất nhận cảm chủ yếu ánh sáng có bước sóng
λ max = 436nm, hoặc 500 -585nm, có thể phân biệt được 3 màu: đỏ, lam, xanh
da trời.
3.6.2 Vitamin A còn tham gia vào các quá trình trao đổi protein, lipid, glucid và
muối khoáng.
Khi thiếu vitamin A sẽ có những hậu quả sau:

 Giảm tích luỹ protein ở gan và ngừng tổng hợp albumin ở huyệt thanh
 Quá trình hydroxyl hoá các acidamin như phenylalanin và thyrosin cũng bò
ngưng trệ.
 Giảm coenzyme A làm ảnh hưởng đến trao đổi lipid
 Làm giảm vitamin B1 và acid lipoic cần thiết để chuyển hoá acid piruvic
nên làm giảm lượng glycogen và làm tăng tích luỹ acid piruvic ở não, cơ và
gan.
 Tăng sỏi thận và giảm Kali ở nhiều bộ phận.
3.6.3 Vitamin A còn tham gia vào việc duy trì trạng thái bình thường của biểu
mô, tránh hiện tượng sừng hoá.
 Thiếu vitamin A dẫn đến những bất thường về thay đổi cấu trúc tế bào, mô
như sừng hoá tế bào biểu mô, các tế bào bò khô và chai cứng lại. Các tế bào
biểu mô có ở da, mắt, đường hô hấp. Một chức năng đặc biệt của tế bào
biểu mô là bài tiết dòch nhầy và bao phủ với dạng nhung mao. Nhung mao ở
niêm mạc đường hô hấp di động liên tục, có tác dụng bảo vệ chống lại sự
xâm nhập của các tác nhân lạ (vi trùng, chất bụi…) từ bên ngoài. Khi thiếu
vitamin A. biểu mô này bò sừng hoá, các nhung mao bò thưa và mất đi,
không còn tác dụng bảo vệ đøng hô hấp, vì vậy vitamin A còn gọi là tác
nhân chống nhiễm trùng.
 Các tế bào biểu mô thường xuyên đổi mới, vì vậy vitamin A cần phải được
cung cấp thường xuyên cho cơ thể. Những mô nhạy cảm nhất với vitamin A
là da, đường hô hấùp, tuyến nước bọt, mắt và tinh hoàn. Sừng hoá biểu mô
giác mạc có thể gây loét và dẫn đến mù loà do thiếu vitamin A (bệnh khô
mắt).
 Ngoài ra vitamin A còn thực hiện hoạt động điều hoà trên tuyến bã và tuyến
mồ hôi.
3.6.4 Acid retinoic tham gia vào quá trình biệt hoá tế bào phôi thai
Biệt hoá tế bào phôi thai có nghóa là từ những tế bào mầm ban đầu, hình
thành nên những tế bào khác nhau có chức năng khác nhau của cơ thể như
cơ, da và các tế bào thần kinh. Quá trình này thông qua những biến đổi của

gen. Chức năng này chứng tỏ acid retinoic là dạng hoạt động của vitamin A
tham gia vào kiểm soát hoạt động của gen như một chức năng của hormone.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-21-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
3.6.5 Chức năng sinh sản:
Đây là một trong những chức năng sớm nhất được biết đến của vitamin A.
Trong thí nghiệm ở chuột người ta thấy rằng cả retinol và retinal đều cần
thiết cho chức năng sinh sản bình thường của chuột. Khi thiếu hụt retinol
hoặc retinal chuột đực không sinh sản tế bào tinh trùng, bào thai phát triển
không bình thường.Và điều này cũng đúng đối với người.
3.6.6 Cùng với carotene, vitamin A tham gia vào chống oxy hoá
 Chúng có thể đồng thời là chất nhận oxy cũng như chất nhường oxy. Khi kết
hợp với oxy sẽ tạo ra các peroxyde ở vò trí nối đôi, sau đó các peroxyde lại
có khả năng nhường oxy cho các cơ chất một cách dễ dàng. Khả năng đó là
do sự có mặt của hệ nối đôi liên hợp ở trong phân tử đảm bảo sự hình thành
nên các peroxyde hữu cơ không bền vững.
 Các nhà khoa học đã chứùng minh rằng những người có hàm lượng sinh tố ít
dễ mắc bệnh ung thư. Đối với những người thiếu vitamin A thì nguy cơ mắc
ung thư phổi tăng gấp 3 lần, ung thư dạ dày tăng gấp 3,5 lần….
3.6.7 Chức năng miễn dòch:
Vitamin A tăng cường khả năng miễn dòch của cơ thể. Thiếu vitamin A làm
giảm sức đề kháng với bệnh tật, dễ bò nhiễm trùng nặng đặïc biệt là sởi, tiêu
chảy,viêm đường hô hấp dẫn đến nguy cơ tử vong ở trẻ nhỏ.Mớùi đây người
ta phát hiện ra vitamin A còn có khả năng tăng sức đề kháng với các bệnh
nhiễm khuẩn, uốn ván, lao sởi.
3 7 Hấp thu và chuyển hoá:
3.7.1 Hấp thu:
 Retinol có thể hấp thu trực tiếp từ thức ăn vào tế bào thành ruột. Trong khi
đó retinyl ester cần đïc thuỷ phân thành retinol tự do và acid hữu cơ trước

khi được hấp thu. Quá trình thuỷ phân naỳ được enzyme dòch tụy xúc tác,
acid hữu cơ tạo thành thường là acid palmitate vì retinyl palmitate chiếm
phần chủ yếu trong retinyl ester thực phẩm. Khoảng 75% vitamin A khẩu
phần được hấp thụ,trong khi chỉ 5- 50% β – carotene và carotenoid khác
được hấp thu.
 Vì vitamin A tan trong chất béo nên quá trình hấp thụ được tăng khi có
những yếu tố làm tăng hấp thụ chất béo và ngược lại. Ví dụ: muối mật làm
tăng hấp thu chất béo, do vậy những yếu tố làm tăng bài tiết mật hoặc giảm
bài tiết mật thường ảng hưởng đến quá trình hấp thụ vitamin A trong khẩu
phần.
3.7.2 Chuyển hoá:
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-22-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
 Retinol, retinyl ester, β-carotene hoặc retinal được vận chuyển từ thành
ruột với dạng hạt nhũ chấp (chylomicron). Trong quá trình này hầu hết
retinol lại bò ester hoá trở lại thành dạng retinyl ester. Các hạt nhũ chấp vào
hệ bạch huyết, sau đó chuyển sang máu. Đa số retinyl ester được vận
chuyển tới gan, một số tới mô mỡ và các mô khác. Trong gan, vitamin A
được lưu trữ dưới các hạt lipid nhỏ, dạng retinyl palmitate trong các tế bào
hình sao của gan.
 Vitamin A trong gan chiếm 90% lượng vitamin A toàn cơ thể và phản ánh
vitamin A khẩu phần trong thời gian dài trước đó. Nồng độ vitamin A trong
gan dao động từ 100 – 1000 IU/g gan. Lượng dự trữ ở người khoẻ mạnh vào
khoảng 500.000 IU trong gan, đủ cho cơ thể sử dụng trong vài năm.
 Khi cơ thể cần sử dụng, vitamin A rời khỏi gan, gắn với các protein vận
chuyển (RBP – retinolbinding protein). Chính RBP cũng gắn được với một
protein khác như trasthyretin hay prealbumin. Các protein này giúp cho
vitamin A linh động hơn trong máu và do tạo nên phân tử có cấu trúc lớn
hơn sẽ bảo vệ vitamin A khỏi bò lọc qua thận.

 Mặt khác β-carotene được rời khỏi gan một phần dưới dạng phức hợp
lipoprotein trọng lượng thấp. Khi vào trong tế bào, vitamin A được gắn với
những protein khác không giống với dạng vận chuyển trong máu. Carotene
sau khi được phân tách khỏi thức ăn thực vật trong quá trình tiêu hoá, được
hấp thu nguyên dạng với sự có mặt của acid mật. Tại thành ruột chúng được
phân cắt từ từ thành các retinol (tức chuyển thành vitamin A), rồi được ester
hoá giống các retinol.Cũng có mộ số dẫn liệu cho rằng sự chuyển hoá
carotene thành vitamin A có thể xảy ra ở tuyến giáp nhờ sự tham gia chủ
yếu cuả chất tireoglobulin là chất có hoạt tính cuả enxym carotenase.Một số
carotene vẫn giữ nguyên dạng cho đến khi vào hệ tuần hoàn chung. Mức β-
carotene trong máu phản ánh tình hình carotene cuả chế độ ăn hơn là phản
ánh tình trạng vitamin A của cơ thể.
 Những carotene không được chuyển đổi sẽ được giữ lại mô mỡ và tuyến
thượng thận, không phải ở gan. Chúng gây vàng da khi một lượng lớn được
dự trữ, tuy nhiên với một liều lượng rất cao cũng không thấy dấu hiệu ngộ
độc.
 Sơ đồ chuyển hoá β-carotene thành vitamin A:
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-23-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3

CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
β-carotene
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
O
O
15,15’-peroxy- β-carotene
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
O
CH
3
retinal(2 phân tử)
C H
3
CH
3
C H
3
CH
3
CH
3
O H
retinol (vitamin A)
3.8 Nhu cầu vitamin A :
Như tấ t cả các vitamin khác, vitamin A có những nhu cầu cần thiết do đó ta cần

 Cung cấp tối thiểu để tránh thiếu vitamin
 Cung cấp theo lời được khuyên nhằm cho phép bảo đảm cân bằng sinh lý và
làm cạn nguồn dự trữ.
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-24-
Hóa học Thực phẩm CAROTENOIDS VÀ VITAMIN A
 Cung cấp với giá trò tôí ưu giúp cơ thể hoạt động tối đa khả năng của nó, bao
gồm hệ thống đề kháng và sữûa chữa cơ thể, tức là góp phần vào ngăn ngừa
bệnh và chậm quá trình lão hoá.
Nhu cầu vitamin A đối với từng lưá tuôỉ và giới tính cũng không giống nhau. Để xác
đònh được lượng vitamin A phù hợp vơí mình, tốt nhất ta nên xem trong bảng lời
khuyên nhu cầu vitamin A mỗi ngày RDAs ( Recommend Diatery Allowances).
Bảng naỳ cho ta biết lượng vitamin A trung bình cần đưa vào cơ thể mỗi ngày để đáp
ứng gần như đầy đủ nhu cầu.
Bảng 6: Nhu cầu vitamin A môó ngày
Tuổi/ Giới tính RE /ngày
(μg)
IU /ngày
1-3 300 1000
4-8 400 1320
9-13 600 2000
14-18 /Nam 900 3000
14-18/Nữ 700 2310
Trên19/Nam 900 3000
Trên 19 /Nữ 700 2310
Phụ nữ mang thai 770 2565
Phụ nữ cho con bú 1300 4300
(Theo />1 RE = 1 μg retinol
1 RE = 6 μg β-carotene
1 RE = 3.333 IU vitamin A1

RE: Retinol Equivalents
IU: International Unit
• Nguy cơ thiếu vitamin A:
 Những tác hại của việc thiếu vitamin A đã được trình bày ở phần trên.
Những nguyên nhân dẫn đến việc thiếu vitamin A có thể là:
GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
-25-