CHƯƠNG 1: VITAMIN Đại cương Vitamin là nhóm các hợp chất có phân tử lượng tương đối nhỏ, có tính chất lý hóa khác nhau nhưng đặc biệt cần thiết cho hoạt động sống của bất kỳ cơ thể sinh vật nào. Vitamin cần cho cơ thể sống với lượng rất nhỏ xấp xỉ 0,1-0,2g (trong khi các chất dinh dưỡng khác khoảng 600g) và có vai trò như chất xúc tác. Cho đến nay đã có được 30 loại vitamin, xác định được cấu trúc hóa học, khảo sát về tính chất vật lý, tính chất hóa học cũng như tác dụng sinh học của chúng. Cách gọi tên vitamin: có ba cách: - Dựa vào tác dụng sinh lý của vitamin thêm “anti” vào bệnh đặc trưng thiếu vitamin.
- Dựa vào chữ cái. - Dựa vào cấu trúc hóa học. Thí dụ: vitamin C, tên hóa học: axit ascocbic, antisocbut. Phân loại: Các vitamin được phân nhóm trên các cơ sở sau: - Khả năng hòa tan - Vai trò sinh hóa - Cấu trúc hóa học Cách phân loại thông dụng nhất được chấp nhận là phân loại theo khả năng hòa tan, có thể chia vitamin làm hai nhóm lớn: 1.
Nhóm vitamin hòa tan trong nước: Vitamin B1 (tiamin), Vitamin B2 (riboflavin), Vitamin B3 (axit pantotenic), Vitamin B5 (nicotinamit), Vitamin B6 (piridoxin), Vitamin B7 (biotin), Vitamin B10 (axit folic), các vitamin B12 (các cianocobalamin), vitamin B15 (axit pangaminic), vitamin C, vitamin P (citrin), vitamin U (S-metyl-metionin). Nhóm vitamin hòa tan trong dầu béo: Vitamin A (antixerophtalmias), các vitamin D, các vitamin E, các vitamin K - Các loài vitamin tan trong nước xúc tác và tham gia vào quá trình liên quan với sự giải phóng năng lượng (như oxi hóa khử, phân giải các chất hữu cơ) trong cơ thể. - Các loài vitamin tan trong chất béo (dầu) tham gia vào các quá trình hình thành các chất trong các cơ quan và mô. * Tính chất sinh học của các nhóm vitamin Nhóm các Prostetic vitamin Nhóm các inductive vitamin Các vitamin Các vitamin B và K Các vitamin A, C, D và E Tồn tại tự nhiên Thông thường Chỉ trong những loại tế bào nhất định của cơ thể động vật bậc cao Vai trò của chúng Không thể thiếu được trong trao Chỉ tham gia thực hiện một số đổi chất.
Tối cần thiết cho sự nhiệm vụ đặc biệt. Không phải là sống. Là phần của coenzim yếu tố không thể thiếu cho sự sống. Không đóng vai trò trong sự tạo thành của coenzim.
Nồng độ của Rất ổn định Thay đổi mạnh chúng trong mô -1- Tồn tại trong máu Chủ yếu trong các tiểu phân có Chủ yếu ở trong huyết tương hình dạng Khả năng tổng Các vi khuẩn ruột tổng hợp ra Trong ruột không tự tổng hợp ra hợp trong cơ thể được Khả năng ngăn Có tất cả các kháng vitamin Không có các kháng vitamin thích cản hoạt động tương ứng hợp của chúng Sử dụng quá liều Thực tế không có sử dụng quá Trong mọi trường hợp đều có thể liều gây ra quá liều * Tác dụng bổ sung lần nhau của các vitamin Thông thường các vitamin trong cùng một nhóm có tác dụng bổ sung, hoàn thiện, làm tăng tác dụng của nhau. Các nhóm đại diện cùng tác dụng như thế này gồm có: - Nhóm các vitamin làm tăng khả năng chống lại viêm nhiễm gồm có vitamin A, B1, B2, C, D, H, P. - Nhóm các vitamin bảo đảm cho hệ thần kinh hoạt động hoàn hảo gồm vitamin A, B1, B2, C. - Nhóm các vitamin khởi động việc tạo máu gồm có vitamin A, B2, B12, axit folic, C, D.
- Nhóm các vitamin chi phối tới việc tạo mô xương và răng gồm có vitamin A, B1, C, D. - Nhóm các vitamin chi phối tới hoạt động sinh dục gồm có A, C, E. - Nhóm trợ giúp sự tăng trưởng: gồm tất cả các vitamin trừ vitamin H. * Nhu cầu cần thiết của các vitamin Chữ ký Tên Bệnh thiếu Nhu cầu Một đơn vị Lượng hiệu các vitamin hàng quốc tế (1 gây độc vitamin ngày NE) [mg] A Axerophtol Khô mắt 1,5-2,0 0,34 mg A- Người (xerophthalmia), axetat lớn: 6- phù đại giác 0,6 mg β- 10 triệu mạc carotin NE (hyperkeratosis) Trẻ em: 25-45 nghìn NE D Calciferol Còi xương 0,025 0,025 µg Hàng (rachitis) ergocalciferol ngày trên 100-150 ngàn NE E Tocopherol Các rối loạn về (20) 1mg α- - sinh sản tocopherol- axetat -2- K Vitamin chống Các rối loạn về (0,1) 1 µg 2-metyl- - xuất huyết đông máu 1,4- (antihemorragias) naftoquinon B1 Thiamine Bệnh tê phù 1-2 3 µg - (beriberi) thiamin.HCl Bệnh viêm thần kinh (polyneuritis) B2 Riboflavin Viêm giác mạc 1,5-2 5 µg - (keratitis) riboflavin Viêm da (dermatitis) B3 Nicotinamide Bệnh thiếu 15-20 - vitamin PP (pellagra) B6 Pyridoxine Bệnh động kinh 1-2 - (epileptiform) Bc (M) Folic acid Hồng cầu khổng 1-2 lồ (megaloblastis), thiếu máu (anemia) B5 Pentothenic acid Triệu chứng (10) Burning – Feet B12 Cyanocobalamin Thiếu máu ác (0,001) tính (anaemia- pernicious) C Ascorbic acid Bệnh thiếu 75 0,05 mg axit vitamin ascorbic ( ) = nhu cầu hàng ngày chỉ số liệu ước tính 1.
Các loài vitamin tan trong chất béo (dầu) 1. Vitamin A và tiền vitamin của nó (caroten): Từ năm 1909, Step đã tìm ra vai trò của vitamin A và caroten bằng cách cho chuột ăn thực phẩm đã lấy hết chất tan trong chất béo thì chuột gầy và chết. Trong thực vật lượng caroten phụ thuộc vào màu xanh: rau màu xanh thẩm chứa nhiều caroten hơn rau màu xanh nhạt. - Vitamin A được gọi là chất chống lồi mắt hay axerophtol - Triệu chứng thiếu vitamin A: quáng gà, lúc tranh tối tranh sáng không nhìn thấy.
- Tác dụng của các vitamin A: bảo vệ mắt, giúp cơ thể tăng trưởng, tăng sự tạo máu, đảm bảo các hoạt động về giống. - Thiếu vitamin dẫn đến các nguy cơ: + Chậm lớn và ngừng phát triển. + Sừng hóa các màng nhầy ( ở niệu đạo, phế nang, đường tiêu hóa,.) đặc biệt là sừng hóa ở giác mạc gây mù hòa. -3- + Dễ bị lây nhiễm.
Vitamin A có hai dạng quan trọng là vitamin A1 và A2. OH Vitamin A1: Retinol OH Vitamin A2: 3,4-dehydroretinol Tính chất: Vitamin A1 và A2 có thể tồn tại dưới nhiều dạng đồng phân hình học, nhưng chỉ có một số dạng có hoạt tính sinh học mà thôi. Vitamin A tham gia vào quá trình trao đổi lipit, gluxit, và muối khoáng. Khi thiếu vitamin A dẫn đến các hiện tượng: - Giảm sự tích lũy protein ở gan và ngừng tổng hợp abumin ở huyết thanh.
- Giảm lượng glicogen và tăng tích lũy axit pivuric ở não, cơ và gan do ảnh hưởng làm giảm vitamin B1 và axit lipoic cần thiết để chuyển hóa axit pivuric. - Làm tăng sỏi thận và làm giảm kali ở nhiều bộ phận khác nhau. Vitamin A tham gia vào việc duy trì trạng thái bình thường của biểu mô, tránh hiện tượng sừng hóa. Vitamin A có nhiều trong các động vật biển: gan cá, trứng, ở thịt ít vitamin A hơn.
Các loài củ quả có màu đỏ da cam như cà chua, cà rốt có chứa nhiều tiền vitamin A. Tiền vitamin A là -caroten: - Sản xuất vitamin A (retinol) Trong công nghiệp, vitamin A được sản xuất từ hai nguồn nguyên liệu là gan cá biển và hóa chất qua con đường tổng hợp hóa học. Sản xuất vitamin A từ gan cá biển: Nguyên liệu chính là gan cá thu, cá mập, cá voi,.Ở Việt Nam chỉ có nhà máy cá hộp Hạ Long ở Hải Phòng khai thác và sản xuất dầu gan cá biển. Hàm lượng vitamin A trong dầu gan các loại cá rất khác nhau.
Theo các nhà sản xuất ở Pháp thì hàm lượng như sau: + Cá thu: 600-1000 iu/g 1 IU = 0,3 microgam retinol -4- + Cá fletan: 25.000 iu/g + Cá thon trắng: 10.000 iu/g + Cá thon đỏ, cá mập: 25.000 iu/g Cách sản xuất dầu gan cá tùy thuộc vào hàm lượng vitamin A chứa trong dầu cao thấp khác nhau mà có phương pháp sản xuất cũng khác nhau: + Phương pháp sản xuất dầu gan cá hàm lượng vitamin thấp Cá tươi mổ lấy gan, ướp muối hoặc ướp đá. Rửa sạch, thái hay xay, ép lấy dầu. Để lạnh ở 0-3oC, lọc ly tâm, thu lấy dầu. Chú ý tránh ánh sáng và nhiệt độ lạnh để tránh phân hủy.
Dầu gan cá rất kỵ một số kim loại nặng như Fe hay CH2Cl2 + Phương pháp sản xuất dầu cá đậm đặc Chiết dầu gan cá với etanol. Cất loại cồn trong chân không. Cần xử lý với NaOh (xà phòng hóa) Xử lý với CaCl2 tạo muối không tan, ly tâm. Chiết cạn với axeton, bay hơi, chiết ete.
+ Phương pháp sản xuất dầu cá cô đặc bằng chưng cất phân tử Điểm sôi của dầu gan cá khá cao nên được cất ở chân không cỡ 0,05 mmHg. Sau đó cất vitamin A ở 0,001 mmHg từ 50-60oC Sản xuất vitamin A bằng con đường tổng hợp Điều chế vitamin A-acetat đi từ citral qua β-ionon và ahdehit 14: + Điều chế andehit C14 H3C CH3 H3C CH3 CH3 H3C CH3 CH3 CHO H axeton/H O CH3 CH3 CH3 18-8 18-9 18-20 citral (geranial) beta-ionon H3C CH3 O CH CH C CH COOC2H5 ClCH2COOC2H5 H CH3 CH3 18-21 H3C CH3 CH2 CH C CHO CH3 CH3 18-22 andehit C14 + Điều chế hợp chất trung gian 18-26 -5- CH3 CH3 (HC C)2Ca CH3 - CO - CH=CH2 CH C C CH=CH2 CH C C CH CH2OH NH3 long 18-25 18-23 OH CH3 CH3 CH C C CH CH2OH + 2 C2H5MgBr BrMgC C C CH CH2OMgBr 18-25 18-26 + Điều chế Vit-A-axetat CH3 CH3 H3C CH3 H3C CH3 18-26 CH2 CH C CHO C C C C CH - CH2OMgBr CH3 CH3 OMgBr 18-22 18-27 CH3 CH3 H3C CH3 H2O + NH4Cl CH2 H CH=C C C C C CH - CH2OH OH CH3 CH3 CH3 H2, Pd/CaCO3 H3C CH3 CH2 H CH=C C CH C C CH - CH2OH H OH CH3 CH3 CH3 H3C CH3 1)Ac2O/pyridin OCOCH3 2) HBr 3) NaHCO3 CH3 18-4 vitamin A-acetat (retinylaxetat) + Điều chế retinal của Glaxo -6- H3C CH3 H3C O CH3 C CH CH CMgX OH CH3COCH=CH - CH=C(CH3) - CH=CH2 CH3 CH3 18-30 18-31 CH3 H3C CH3 C C C CH = CH - CH =C(CH3) - CH=CH2 hidro hoa rieng phan OH OH CH3 18-32 CH3 H3C CH3 H dehidrat hoa va dong phan hoa C C C CH = CH - CH =C(CH3) - CH=CH2 H OH OH CH3 18-33 CH3 CH3 OH 18-1 retinol + Sản xuất các tiền vitamin A (các caroten) Trong thực vật thường không tìm thấy vitamin A mà chỉ có các tiền vitamin A, cũng như trong cơ thể người, bản thân tự nó không thể tổng hợp được vitamin A nhưng từ tiền vitamin A nhận được từ các chất dinh dưỡng thực vật trong gan và theo kết quả nghiên cứu mới nhất là cả trong ruột cũng được chuyển hóa thành vitamin A. Ngoại trừ các động vật ăn thịt thì do chúng không ăn thức ăn thực vật nên như vậy lượng vitamin A cần thiết chỉ được lấy từ thịt động vật mà nó ăn vào.
