Hóa sinh thực phẩm

HÓA SINH THỰC PHẨM
ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC
1. MỤC ĐÍCH:
•

Giới thiệu các thành phần hóa học của sinh vật và thực phẩm, một
vài phương pháp phân tích.

•

Các tính chất tónh: phân bố, cấu tạo, tính chất.

•

Các tính chất động: sinh tổng hợp, chuyển hóa sinh học, chuyển hóa
trong chế biến và bảo quản.

2. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Hóa sinh công nghiệp – Lê Ngọc Tú và tập thể tác giả
NXB ĐH & THCN, Hà Nội, 1977.
[2] Hóa sinh học – Phạm Quốc Thăng
ĐHBK Hà Nội, 1994.
[3] Hóa sinh học – Phạm Trân Châu
NXB Giáo Dục, 1997.
[4] Hóa học thực phẩm – Lê Ngọc Tú và tập thể tác giả
NXB KH & KT, Hà Nội, 1994.
[5] Giáo trình sinh hóa cơ bản – Đồng Thò Thanh Thu
Tủ sách ĐH KHTN, 1999.
[6] Giáo trình sinh hóa hiện đại – Ng Tiến Thắng, Nguyễn Đình Huyên
NXB Giáo Dục, 1998.
3. PHƯƠNG PHÁP HỌC:

Giảng tại lớp – đọc tài liệu
Thi cuối kỳ: Viết – Trắc nghiệm


4. NỘI DUNG MÔN HỌC:
Chương 1 : Nước
(1)
Cấu tạo – Vai trò của nước trong cơ thể và trong CNTP – Hoạt độ
nước – Đường cong đẳng nhiệt hấp phụ.
Chương 2 : Protein
(2,3)
Vai trò và phân bố – Cấu tạo (acid amin, liên kết peptid, cấu trúc
không gian của protein) – Tính chất (acid amin, protein) – Chuyển hóa
(protein, acid amin) – Sinh tổng hợp protein – Đònh tính, đònh lượng
Chương 3 : Enzym
(4)
Cấu tạo – Trung tâm hoạt động – Cơ chế xúc tác – Phân loại – Các loại
enzym tiêu biểu – Sản xuất – Ứng dụng
Chương 4 : Glucid
(5,6)
Vai trò và phân bố – Phân loại – Monosaccharide – Polysaccharide –
Chuyển hóa (sinh hóa, trong bảo quản và chế biến) – Sinh tổng hợp –
Đònh tính, đònh lượng
Chương 5 : Lipid
(7)
Vai trò và phân bố – Acid béo – Phân loại (lipid đơn giản, lipid phức
tạp) – Chuyển hóa (sinh hóa, trong bảo quản và chế biến) – Sinh tổng
hợp – Đònh tính, đònh lượng
Chương 6 : Hợp chất vi lượng
Vitamin – Khoáng – Độc tố

(8)

Chương 7 : Màu TP
(9)
Chlorophyll – Carotenoid – Flavonoid – Màu tạo ra trong quá trình chế
biến
Chương 8 : Mùi TP
(9)
Mùi tự nhiên – Mùi tổng hợp – Tổ hợp mùi
Chương 9: phụ gia thực phẩm
(10)
Các ký hiệu về phụ gia – Phân loại – Các loại phụ gia tiêu biểu


GIỚI THIỆU MÔN HỌC
Hóa sinh học là gì?
Hóa sinh học là hóa học của chất sống và sự sống, nghiên cứu thành phần,
cấu tạo hóa học và tính chất của các chất sống đồng thời nghiên cứu sự
vận động của các chất sống trong quá trình sống.
• Chất sống: cơ sở là tế bào, cấu tạo từ một số hợp chất hóa học, có thể
phát triển, sinh sôi nảy nở. Tập hợp các tế bào sẽ tạo ra vi sinh vật,
thực vật, động vật. Con người là một cơ thể sống ở bậc cao nhất.
• Quá trình sống: là quá trình trao đổi chất . Cơ thể sống sẽ hấp thu các
chất dinh dưỡng từ bên ngoài, chuyển hóa các chất dinh dưỡng đó để
phát triển và thải ra môi trường ngoài những sản phẩm thừa của quá
trình chuyển hóa.

Đối tượng nghiên cứu của Hóa sinh học?
Đối tượng: Sinh vật sống (VSV, TV, ĐV)

Nghiên cứu:
Tónh hóa sinh : nghiên cứu thành phần cấu tạo của chất sống
Động hóa sinh: nghiên cứu sự vận động và các quá trình xảy ra trong
cơ thể sống ( quá trình trao đổi chất )

Hóa sinh công nghiệp?
Ứng dụng Hóa sinh học vào quá trình chế biến các sản phẩm có nguồn gốc
sinh vật, đặc biệt là trong lónh vực thực phẩm.
• Phát hiện những nguồn nguyên liệu mới
• Tìm ra các nguyên tắc bảo quản nguyên liệu và thành phẩm
• Đề ra được các qui trình công nghệ sản xuất mới.


THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SINH VẬT
Thành phần nguyên tố ?
Trong cơ thể sống chỉ có mặt khoảng 30 trong số 100 nguyên tố đã biết
Phân tử lượng đa số là nhỏ, trong đó 4 nguyên tố chủ yếu là C, H, O, N
Các nguyên tố đa lượng:
Hàm lượng lớn hơn 10-5 [%], chiếm khoảng 99% trọng lượng cơ thể
C, H, O, N, S, P ,Cl, Ca, Na, K, Mg, Fe, Zn.
Nguyên tố vi lượng: hàm lượng trong khoảng 10-8 - 10-5 [%]
Cu, Co, Mo, B, F, Cr, I, Mn, Al, Si, Sn, Ni
Nguyên tố siêu vi lượng: hàm lượng nhỏ hơn 10-8 [%]
Hg, Au, U, Ra, Se, Vd

Thành phần hóa học của chất sống?
Nước:
chiếm 60 – 80 % trọng lượng cơ thể
Chất khô:

Chiếm 20 – 40 % trọng lượng cơ thể
Chất khô hòa tan và chất khô không hòa tan

[1] Nguyên tố vi lượng, siêu vi lượng
[2] Hợp chất vô cơ:
 Chiếm 2 – 6% chất khô
 Dạng muối Ca2+, Na+, K+, Cl-, PO43-; Dạng acid như HCl (ở dạ dày)
 Chức năng: tạo cấu trúc cơ thể sống và điều hòa các hoạt động sống.
Calci, phosphor, Mg: tạo khung xương.
Fluor: tạo ngà răng, men răng.
Kẽm: có ảnh hưởng đến hormon Insulin của tuyến giáp trạng.
[3] Hợp chất hữu cơ: protein, lipid, glucid, enzym, vitamin, hormon,…


CHƯƠNG 1:

NƯỚC

I. VAI TRÒ CỦA NƯỚC
1. Vai trò của nước trong cơ thể :
 Tham gia vào thành phần cấu trúc của tế bào: Nguyên sinh chất.
 Dung môi hòa tan các chất và là môi trường để xảy ra các phản ứng
hóa sinh.
 Tham gia phản ứng thủy phân, phản ứng hydrat hóa, phản ứng oxy
hóa khử sinh học
 Vận chuyển các chất dinh dưỡng đến các cơ quan cần thiết.
 Điều hòa thân nhiệt và ổn đònh nhiệt cho cơ thể.
 Ổn đònh pH trung tính.
 Bảo vệ:
+ Bảo vệ các tế bào, mô, các cơ quan, khớp xương nhờ phần đệm

nước ở các gian bào, dòch bào và giữa các tế bào có tác dụng tránh
các va chạm cơ học
+ Qua sự trao đổi mà cơ thể sẽ đào thải được các chất dư thừa, cặn
bã, chất độc và vi sinh vật có hại ra khỏi cơ thể.
2. Vai trò của nước trong sản xuất thực phẩm :
• Thành phần chính của hầu hết các nguyên liệu trong sản xuất TP.
• Dùng để xử lý nguyên liệu: nhào rửa, làm sạch, vận chuyển, đốt
nóng, làm lạnh các thiết bò, là chất tải nhiệt trong nồi 2 vỏ, nồi thanh
trùng, nồi hấp.
• Tạo sản phẩm, xử lý sản phẩm:





Thành phần chính của sản phẩm (bia, nước giải khát,…)
Nước tham gia phản ứng tạo sản phẩm (phản ứng thuỷ phân,…)
Nước tăng cường quá trình sinh học (lên men, nẩy mầm,…)
Nước góp phần tăng chất lượng sản phẩm (độ bóng, độ dai, độ
mòn,…)


Thành phần nước của các loại nguyên liệu khác nhau
Loại
Nguyên liệu
Hàm
Thòt, cá Thòt heo, nguyên liệu, phần nạc
Thòt bò, nguyên liệu,
Thòt gà, các loại, không có da
Cá, phần thòt

Trái
Các loại quả mọng, anh đào, lê
cây
Táo, đào, cam, bưởi
Đại hoàng, dâu, cà chua
Rau
Avocado, chuối, đậu Hà Lan
Củ cải đường, broccoli, cà rốt, khoai tây
Măng tây, đậu, cải bắp, bông cải, rau
diếp
Lương Lúa
thực
Ngũ cốc

lượng nước [%]
53 – 60
50 – 70
74
65 – 81
80 – 85
90
90 – 95
74 – 80
85 – 90
90 – 95
13 – 14
16 -17

Thành phần nước của các loại sản phẩm khác nhau
Loại TP

Bia
Rượu
Sữa tiệt trùng
Sữa bột
Nước trái cây
Quả nước đường
Mứt
Bơ, margarine
Dầu ăn
Kẹo cứng
Kẹo mềm
Kẹo dẻo

Độ ẩm [%]
92 – 95
55 – 85
75 – 85
4
80 – 90
40 – 50
15 – 40
16 – 18
0
<3
4–5
5 – 25

Loại TP
Đồ hộp thòt cá
Xúc xích, thòt nguội

Lạp xưởng
Bánh mì
Bánh trung thu
Biscuit
Mì sợi khô
Mì ăn liền
Bún tươi
Bột ngũ cốc
Hạt cà phê rang
Mật ong

Độ ẩm [%]
60 – 70
20 – 25
15 – 20
25 – 35
15 – 25
5–6
5–7
3–4
20 – 30
12 -14
5
20


II. CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
1. Dạng đơn phân
Công thức phân tử : H2O

2. Liên kết Hydro
Liên kết Hydro là liên kết của 2 phân tử bất kỳ qua nguyên tử H
A
H+ ---- B- (X, B là các nguyên tử có độ âm điện cao F, Cl, N,…)
3. Liên hợp phân tử nước
Công thức: [H2O]n (n = 1,2,3,4,…) do liên kết hydro giữa các phân tử nước.
[H2O]5 một phân tử nước có thể gắn với tối đa 4 phân tử nước khác tạo
nên cấu trúc tứ diện

4. Trạng thái tồn tại của nước
Lỏng: Trong khoảng nhiệt độ 0 – 100oC
Quá trình hydrat hóa
dehydrat hóa cùng diễn ra.
Khí:

Ở 100oC nước chuyển sang trạng thái khí ở dạng đơn phân

Rắn:

Tại điểm đông đặc (0o) nước đông đặc lại thành nước đá
Mỗi phân tử H2O đều liên kết với 4 phân tử H2O khác tạo nên
cấu trúc tinh thể của nước đá: tứ diện đều và cấu trúc rỗng


5. Các kiểu liên kết của nước trong thực phẩm
Liên kết hóa học: chiếm khoảng 4-6% lượng nước.
Liên kết ion : Ca(OH)2 = Ca2+ + 2 OH –
Liên kết phân tử: Do cấu trúc phân tử , tạo ra các liên kết với các
phân tử nước (CuSO4.5H2O, Na2HPO4.12H2O,…)
Liên kết hóa lý : chiếm khoảng 10 - 25% tổng lượng nước trong vật liệu

Nước hấp phụ: Các chất sống đa số là đại phân tử sinh học, có trường
lực phân tử lớn hơn nước nên dễ hấp phụ nước trên bề
mặt phân tử hình thành một lớp nước hydrat hóa.
Nước thẩm thấu kết cấu: nước sẽ thẩm thấu vào các lỗ hổng trên mạng
gel, lấp đầy chúng.
Liên kết vật lý:

nước tự do, chiếm 70 - 80% tổng hàm lượng nước

Nước trong mao quản: Do chênh lệch áp suất thủy tónh nước tự do bên
ngoài sẽ bò hút vào các ống mao dẫn.
Nưóc thấm ướt bề mặt: Nước cơ học, là lượng nước dư bao phủ toàn bộ
bề mặt vật liệu.

III. HOẠT TÍNH NƯỚC (aw : water activity)


P0 : áp suất hơi bão hòa của dung môi nước nguyên chất
P : áp suất hơi riêng phần của nước trong dung dòch, vật thể ẩm
n : số phân tử gam chất hòa tan
N : số phân tử gam dung môi
Biểu thức Raoult để tính hoạt tính nước sẽ là :
Độ ẩm:

(W, %):

Hoạt tính nước: (aw)

aw =

P
N
=
P0 N + n

hàm lượng nước tự do có trong thực phẩm
(đo bằng phương pháp sấy tới khối lượng không đổi)
aw=

W%
<1
100

Liên hệ giữa hoạt
tính nước và tốc độ
hư hỏng nguyên
liệu, sản phẩm

Các phương pháp giảm hoạt tính nước để bảo quản thực phẩm:
• Dòng khí có độ ẩm tương đối xác đònh đi qua vật liệu cần điều chỉnh aw
• Sấy, dùng nhiệt độ để làm bay hơi nước.
• Bổ sung các chất có khả năng hydrat hóa cao như glucid, protein,…
IV. ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ


Đònh nghóa
Đường đẳng nhiệt hấp phụ là đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa
hàm ẩm (lượng nước được giữ trong thực phẩm) và hoạt tính nước ở điều
kiện cân bằng và ở một nhiệt độ nhất đònh.
aw = 0 – 0.2: nước tồn tại ở dạng liên kết, Lượng

nước này chiếm khoảng 3 – 10% khối lượng mẫu.
aw = 0.2 – 0.8: nước ở dạng hấp phụ, thẩm thấu,
hydrat hóa.
aw > 0.8: nước trong mao quản (aw=0.9) và nước
tự do thấm ướt (aw>0.9). Lượng ẩm có thể lên tới
50%.

Hiện tượng trễ hấp phụ
• Đường cong trễ hấp phụ biểu diễn sự
biến đổi của hàm ẩm trong quá trình
khử nước vật liệu ẩm (sấy)
• Sự trễ hấp phụ chỉ xảy ra trong các
vùng liên kết yếu. Nguyên nhân do
nước ở các mao quản khó bay hơi
hơn.
• Các vật thể khác nhau thì có đường
cong trễ hấp phụ khác nhau, do
đường kính mao quản khác nhau.
Đặc điểm của đường đẳng nhiệt hấp phụ


• Thay đổi theo nhiệt độ, nhiệt độ càng tăng thì đường cong ĐNHP
càng thấp vì hàm ẩm của nguyên liệu càng thấp.

Các đường cong ĐNHP của khoai
tây tại những nhiệt độ khác nhau: 0 – 20 –
40 – 60 – 80 – 100 oC.

Tác dụng đường cong ĐNHP

Đường ĐNHP của các loại nguyên
liệu khác nhau
• Cho biết trước sự biến đổi của sản
phẩm trong quá trình xử lý chế biến
hay bảo quản (tách ẩm khi sấy, hút
ẩm khi bảo quản, tái làm ẩm, thay
đổi nhiệt độ,…).
• Có thể lường trước về mức độ hư
hỏng.


CHƯƠNG 2:
I.

PROTEIN

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ PROTEIN

1. Đònh nghóa Protein
Protein là những đại phân tử sinh học , chứa nitơ, được cấu tạo từ các acid
amin, có trọng lượng phân tử lớn hơn 5000 danton và bò kết tủa hoàn toàn
bởi acid tricloacetic 10% (TCA).
2. Nguồn Protein
− Động vật:
Lượng protein chiếm 70 % chất khô
→ Phổ biến là thòt các gia súc, gia cầm, cá, tôm, trứng, sữa.
→ Động vật khác như cua, cáy, tép, các động vật thân mềm.
→ Phế thải lò mổ: tiết và xương.
− Thực vật:
Hạt các loại đậu, đặc biệt là đậu nành (25 -35%)

Các loại bèo hoa dâu, tảo, nấm.
Hàm lượng protein trong một số nguyên liệu động vật và thực vật.
Nguyên liệu
Protein
Gan
18 - 19
Tim
16 - 18
Mô cơ thòt gia súc
16 – 22
Trứng (gà, vòt, chim cút)
13 – 15
Sữa bò
3–5
Thòt cá
17 – 21
Tôm
19 – 23
Mực
17 – 20
Ốc
11 – 12
Sò
8–9
Hến
4–5
Đậu nành
34 – 40
Đậu phộng và các loại đậu khác
23 – 27

Bắp
8 – 10
Lúa
7–8


II. CẤU TẠO PHÂN TỬ VÀ TÍNH CHẤT CỦA PROTEIN
1. Thành phần nguyên tố:
H
O
C
N
S
Các

:
6 – 7,5%
:
21 - 24%
:
50 - 55%
:
15 - 18%
:
0 – 0,24%
nguyên tố khác: P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca

2. Đơn vò cấu trúc cơ sở của protein – Acid Amin:
•

Acid amin là dẫn xuất của acid carboxylic trong đó hydro được thay
thế bằng nhóm amin ở vò trí  hay . Các acid amin chỉ khác nhau
gốc R.

•

Công thức chung:

α
R

β

CH

COOH

NH2

R

CH

CH2

COOH

NH2

•

Chỉ có 22 loại  - acid amin trong hơn 100 loại acid amin đã được
biết đến tham gia vào cấu trúc protein.

•

Sự khác nhau về thành phần và trình tự sẵp xếp của các acid amin
đã dẫn đến sự đa dạng về cấu tạo của protein (1012 lọai protein)

•

Tồn tại chủ yếu dạng ion lưỡng cực trong dung dòch pH = 7
R

CH
NH3+

COO-


Phân loại acid amin:
a. Phân loại theo cấu tạo hóa học:
Nhóm1: Monoamino Monocarboxylic, có 7 acid amin mạch thẳng.
[1]

glycin

gly

.

CH2

COOH

-

(hao)

NH2
[2]

Alanin

ala

CH3

.

CH

COOH

-

(ky)
.

NH2

Nhóm 2: Diamino Monocarboxylic, có 2 acid amin.
Nhóm 3: Monoamino Dicarboxylic, có 2 acid amin.
Nhóm 4: Amid của các acid amin Dicarboxylic.
[13]

Glutamin

Glu-NH 2

CO

CH2

.

CH

CH2

NH2

COOH

-

(hao) (tt)

NH2

Nhóm 5: Acid amin chứa S, có 3 acid amin.
[14]

Cystein

Cys

.

CH2

CH

SH

NH2

COOH

-

(hao) (tt)

Nhóm 6: Acid amin dò vòng, có 4 acid amin.

[20]

Hystidin

Hys

H

N

.

CH2

N

.

CH

COOH

(ky)
. (+)

NH2

Nhóm 7: Acid amin nhân thơm, có 2 acid amin.
[22]

Tyrosin

Tyr

HO

CH2

.

CH
NH2

COOH

- (hao) (tt)


b. Phân loại theo khả năng phân ly
Acid amin phân cực
Trung tính
Acid
Tên
Vtắt
Tên
Vtắt

Kiềm
Tên
Vtắt

Acid amin không
phân cực
Tên
Vtắt

Asparagin

Asn Aspartic

Asp Arginin

Arg Alanin

Ala

Cystein

Cys Glutamic

Glu Lysin

Lys

Phenilalanin

Phe

Glutamin

Gln

His

Glycin

Gly

Serin

Ser

Leucin

Leu

Tyrosin

Tyr

Isoleucin

Ileu

threonin

Thr

Methionin

Met

Prolin

Pro

Triptophan

Try

Valin

Val

Histidin

Oxyprolin

Opro

c. Phân loại theo khả năng tổng hợp của cơ thể:
Acid amin thay thế:
Acid amin không thay thế:

Lys.
stt
1
2
3
4

Người lớn:
Trẻ em:
Acid amin
Valin

Leucin
Isoleucin
Threonin

Acid amin mà cơ thể có thể tổng hợp được.
Acid amin mà cơ thể không tự tổng hợp được,
phải bổ sung đều đặn.

8 acid amin KTT – Val, Leu, Ileu, Thr, Met, Phe, Try,
8 acid amin trên + Arg,
Nhu cầu, g/ngày stt
8,8
6
9,0
7
3,3
8
3,5
9

His.
Acid amin Nhu cầu, g/ngày
Lysin
5,2
Tryptophan
1,1
Phenylalanin
4,4
Histidin
2,0

5

Methionin

3,0

10

Arginin

2,0


Tính chất của acid amin:
Tính chất vật lý:
− Tinh thể, màu trắng, bền ở nhiệt độ 20-250
− Đa số đều có vò ngọt, (glutamate Na bột ngọt, Asp, Lys)
− Tan khá tốt trong nước, mức độ tan có khác nhau.
Độ hòa tan của một số acid amin trong nước [g/100g nước]
Nhiệt độ [oC]
Acid amin
0
25
50
75
100
L-Alanine
12,73 16,51 21,79 28.51 37.30

L-Cistine
L-Glutamic acid
Glycine
L-Hydroxyproline
L-Leucine
L-Methionine
L-Proline
L-Tryptophane
L-Tyrosine
L-Valine

0,00
5
0,341
14,18
28,86
2,270
1,818
127,4
0,823

0,011

0,05
2
5,553
54,39
51,67
3,823
10,52

239,0
2,795

0,114

0,843
24,99
36,11
2,19
3,381
162,3
1,136

0,02
4
2,186
39,10
45,18
2,66
6,070
206,7
1,706

0,02
0
8,34

0,04
5
8,85

0,10
5
9,62

0,24
4
10,24

0,56
5

14,00
67,17
5,638
17,60
4,987

− Phổ hấp thu: vùng hấp thu tử ngoại 240-280 nm, acid amin nhân thơm
như tyr, phe có phổ hấp thu ở 280nm.
− Tính hoạt quang: Có hai dạng đồng phân quang học, dạng D và L.
COOH

COOH
H2N

C* H
R

(L.a.acid)

H

C* NH2
R

(D.a.acid)

− Tính bền với acid, base:
→ Dưới tác dụng của acid: không xảy ra hiện tượng racemic hóa,
chuyển từ dạng L sang D.


Dưới tác dụng của kiềm: acid amin bò racemic hóa, mất giá trò
dinh dưỡng của acid amin.
Tính chất hóa lý:
Tính điện ly lưỡng cực
→

R

CH

COOH

R

Trong môi trường acid (H+) sự phân ly nhóm -COOH sẽ bò kìm hãm,
phân tử acid amin tích điện (+) , tác dụng như một base
R

COO-

CH

H+

R

NH3+

•

COO-

NH3+

NH2

•

CH

CH

COOH

(cation)

+

NH3

Trong môi trường kiềm (dư -OH- ), sự phân ly nhóm -NH2 bò kìm hãm,
phân tử acid amin tích điện (-) , tác dụng như một acid.
R

COO-

CH
NH+
3

OH -

R

CH
NH2

COO-

+

H2O

(anion)

Mỗi acid amin sẽ tồn tại một pH ở đó phân tử acid amin sẽ trung hòa về
điện, được gọi là điểm đẳng điện (pI), khi đó tổng điện tích (-) và (+) sẽ
bằng không.

Điểm đẳng điện của một số acid amin
Acid amin
Alanin
Arginin
Asparagin
Aspartic
Cistein
Cystin
Glutamin

pI
6,0
10,8
5,4
2,8
5,0
5,1
5,7

Acid amin
Glycin
Histidin
4-hydroxyprolin
Isoleucin
Leucin
Lysin
Methionin

pI
6,0

7,5
5,7
6,0
6,0
9,6
5,7

Acid amin
Prolin
Serin
Threonin
Tryptophan
Tyrosin
Valin
β-Alanin

pI
6,3
5,7
5,6
5,9
5,7
6,0
6,9


Glutamic

3,2

Phenylalnin

5,5

Tính chất hóa học:
[1] Phản ứng với acid Nitrơ HNO2
R

COOH

CH
NH2

+

R

HNO2

CH

COOH

OH

+

N2

+

H2O

Đo lượng Nitơ thoát ra, có thể đònh lượng a. amin (ph. pháp Van-Slyke).
[2] Phản ứng với Formol (formaldehyd)
R

CH

COOH

NH2

+

O

R

HC

CH
N

H

COOH
CH2

+

H2O

Có thể đònh phân acid mới này bằng NaOH (nguyên tắc đònh lượng acid
amin tự do bằng ph. pháp Sorensen)
[3] Phản ứng với ninhydrin:
O

O
O

+R

CH

COOH

OH
O

NH2

O

H

+ NH 3 + CO2 +

Ninhydrin

O
R C
H

ninhydrin khử

Khi pH môi trường lớn hơn 4 , sẽ xảy ra phản ứng tiếo theo . Khi đó
ninhydrin khử và NH3 sẽ tiếp tục phản ứng với ninhydrin tạo ra một phức
có màu xanh tím.
O

H

OH
O

O

+ NH3 +

O

O

O

O

+

N
O

2H2O

O

Phức Ruheman (xanh tím)
[4] Tạo phức với kim loại nặng:
Tác dụng với kim loại nặng, nhất là kim loại hóa trò II tạo ra muối nội
phức, đặc biệt với Cu tạo màu đặc trưng.


COO
R CH

NH2

Cu

NH2
COO

CH

R


Các kiểu liên kết hóa học của acid amin :
Liên kết peptid:

Gốc –COOH của acid amin này sẽ kết hợp với gốc α-NH2 của acid amin
khác, loại đi một phân tử nước. Phương trình biểu diễn như sau:
R1
NH2

R1

CH COOH

+

HHN CH

COOH

NH2

CH CO

NH CH

R2

COOH

R2

liên kết peptid
Những sản phẩm này được gọi chung là peptid.
Tùy độ dài và số liên kết peptid ta có pepton, peptid, polypeptid,…

Liên kết thứ cấp:
(1) Liên kết Hydro:
O
(

C

lk H2
)

(

Liên kết này là liên kết yếu, không bền (8-12 kj/mol).
Số lượng liên kết này rất lớn.

H
N

)

(2) Liên kết Disulphua (cầu–S-S-)
• Liên kết đồng hóa trò
• Rất bền vững (300 kj/mol)
(3)liên kết ion ( liên kết muối)
• Liên kết tónh điện, tạo bởi các gốc phân cực, mang điện
tích (+), (-) có trong phân tử protein : OH-, NH3+ , COO-, …
• Khá bền (>160 kj/mol)
(4) Liên kết lỵ nước: (Liên kết Val der Walls)
• Giữa các nhóm kỵ nước ( -CH3, -C2H5 , -C6H5)

• Không bền (4-8.5 kj/mol))


3. Cấu trúc phân tử của Protein:
Cấu trúc bậc I
• Chuỗi polypeptid tạo thành do các acid amin liên kết với nhau bằng
liên kết peptid. Cấu trúc bậc I là cấu trúc mạch thẳng.
R1
NH2

R3

CH CO

NH CH

CO

NH

CH CO

R2

NH CH

COOH

R4

• Vì tất cả gốc R1, R2 ,… Rn đều ở mạch bên nên chiều dài của chuỗi
protein không phụ thuộc tính chất của các acid amin mà phụ thuộc
vào số lượng acid amin .

Cấu trúc bậc II
H

R1
NH2

C*
H

H
CO

NH C*
R2

CO

NH

R3

C

C* COOH

O

H

H

N

...

C

N

O

• Các acid amin tự nhiên đều chứa C bất đối nên có khả năng quay
tự do quanh mối liên kết của C*, do đó mạch polypeptid có khuynh
hướng hình thành cấu trúc xoắn.
• Cấu trúc xoắn này được ổn đònh nhờ vô số các liên kết hydro giữa
gốc –C=O của acid amin này với gốc –N-H của acid amin thứ ba
đứng sau nó. Số lượng liên kết hydro rất lớn. Do đó tuy là liên kết
yếu nhưng vẫn giúp cho cấu trúc xoắn bền vững.
• Cấu trúc bậc hai là cấu trúc điển hình của các protein dạng sợi:
keratin (tóc), collagen (da, xương), không tan trong nước.


Cấu trúc xoắn α
 Một chuỗi polypeptid có hình xoắn ốc giống như lò xo.
 Mỗi vòng xoắn có 3.6 gốc acid amin (18 gốc tạo 5 vòng xoắn). Mỗi
acid amin mhư một bậc thang cao 1.5 A0 ( 1 A0 = 10 -10 µm).

 Có thể có xoắn α phải và xoắn α trái (cùng và ngược chiều kim đ hồ)
 Rất bền, có số liên kết hydro tối đa, cứ mỗi nhóm -CO-NH- tạo được
2 liên kết hydro.
Gấp nếp β
 Từ nhiều chuỗi polypeptid, có dạng như một tờ giấy gấp nếp.
 Các mạch duỗi ra và tạo liên kết hydro giữa các nhóm của các chuỗi
polypeptid khác nhau.

Cấu trúc bậc III
• Các chuỗi xoắn bậc II tiếp tục gấp khúc tạo cấu trúc bậc III dạng cầu.
• Liên kết chủ yếu: lk cầu –S-S-, lk kỵ nước Val derWalls, lk ester, lk tónh
điện, lk hydro.
• Đa số các protein có cấu trúc bậc III đều hòa tan trong nước. Các gốc kỵ
nước đều cuộn vào trong còn các gốc ưa nước thì phân bố đều đặn ở mặt
cầu bên ngoài.

Cấu trúc bậc IV
• Do các liên kết ngang giữa các tiểu đơn vò (cấu trúc cầu bậc III): liên kết
hydro, Van derWalls, liên kết tónh điện ,...
•

Phân tử Hb được cấu tạo từ 4 tiểu đơn vò: 2 mạch α và 2 mạch β. M=
64500. Trong phân tử có sự tham gia của 1 nguyên tử Fe, giữ vai trò
vận chuyển Ò trong máu và tạo sắc tố đỏ cho máu.

•

Hoạt tính sinh học của protein thường chỉ thể hiện ở những cấu trúc
bậc cao (III, IV). Khi bò thay đổi cấu trúc không gian, chức năng sinh
học của protein sẽ bò ảnh hưởng.

4. Phân loại Protein
Protein đơn giản (homoprotein): Chỉ chứa acid amin.
Nhóm protein
Albumin
MLT=45000
MHT=65000
Globulin

Đặc tính
Dạng cầu
Dễ biến tính bởi nhiệt
Dễ kết tủa bằng
(NH4)2SO4 bão hòa
M = 100000 – 300000

Prolamin

M = 26000 – 40000

Glutelin

M từ 50000 đến vài triệu
danton
M = 8000–10000
Tính kiềm mạnh do chứa
60 – 80% Arg
Protein kiềm

Protamin

Histon

Dung môi
Nước

Dd muối loãng
NaCl,KCl 4-10%

Ethanol 70-80%

Kiềm, acid loãng
(0,2 – 2%)
Nước và các loại
khác
nt

Phân bố
Lòng trắng trứng,
huyết thanh, lecosin
(lúa mì),
legumelin(đnành)
Eudestin (hbông)
Glysin (đ.nành)
Archin (đphộng)
Huyết thanh
Gliadin (l.mì)
Hordein (đ mạch)
Zein (bắp)

Glutelin (lúa mì),
Orizenin (lúagạo)
Nhân tế bào
Phấn hoa
Tinh dòch cá
Nhân tế bào

Protein phức tạp (heteroprotein): Acid amin + phần phi protein.
Protein
Phi protein
Đặc điểm
Tồn tại
Nucleoprotein
Mucoprotein

Acid nucleic
Glucid và
một số acid

Lipoprotein

Lipid:
triglycerid,
phosphatid
Phosphoprotein Acid
phosphoric
Metalo-protein

Cromo-protein

Kim loại:
Fe, Mg, Cu,
Zn, …
Chất màu

Gắn vào các a.a kiềm
Glycoprotein:
lkếtProGlu là lkết đồng hóa trò
Mucoid(muxin): liên kết
P-Glucid là liên kết ion
Vận chuyển lipid

Nhân và ribosom
Mô liên kết, máu, hormon

Lkết ester với -OH của
Ser hay Thr

Casein (sữa), Vitelin,
vitelinin, photvitin (trứng)

Vchuyển, dự trữ kim
loại; Coenzym

Hemoglobin

quang hợp, h hấp,
phứng oxyhóa khử

Hemoglobin (đỏ)

Rodopsin (vàng, n. ngoại
caroten)

Nước miếng
huyết tương, màng tbào,
hdiệp lục, óc, sữa,…


III. TÍNH CHẤT CỦA PROTEIN:
1. Tính chất Vật lý
Hình dạng
a. Sợi:
+ Tỉ lệ dài / rộng = hàng trăm, hàng nghìn
+ Protein cấu trúc như keratin (lông, tóc), fibroin, miozin (cơ)
+ Không tan trong nước, bền với các tác nhân hóa học.
+ Do các sợi α , β sắp xếp quanh một trục liên kết với nhau bằng liên
kết hydro, disulfua làm cho cấu trúc rất bền chặt.
b. Cầu:
• Tỉ lệ trục lớn / trục nhỏ = 4.5 ÷ 20
• Protein chức năng: enzym, hormon,…
• Dễ tan trong nước và dd muối loãng, nhạy cảm với phản ứng h học
c. Trung gian:
 Cấu trúc sợi, không dài lắm
 Tương đối dễ tan
Kích thước trọng lượng phân tử
Một phân tử protein có 100 – 500 acid amin - M = 17000 – 68000 dalton
Protein

M

Protein

M

Citocrom C
Ribonuclea
Liozim
Mioglobin
Tripsine
Bromelin
Pepsine
Albumin trứng

11600
12700
14400
17800
24000
25000
36000
44000

Hemoglobin
Albumin huyết thanh
Hexokinase
Lactatdehydrogenase
Catalase
Urease
Miozin
Virus thuốc lá

64500
69000
96000
150000
250000
483000
620000
40590000

Tính chất quang học
 Khúc xạ ánh sáng
 Hấp thu ánh sáng: Dd protein có khả năng hấp thụ ánh sáng vùng tử
ngoại (180–220nm và 250 – 300nm). Quang phổ hấp thu do tác dụng
của các acid amin có vòng thơm: phenylalanin, tyrosin, tryptophan.