Đề tài Vitamin e, tính chất và những biến đổi trong quá trình chế biến thực phẩm

Lời mở đầu Vitamin là một nhóm chất hữu cơ có phân tử tương đối nhỏ và bản chất vật lý, hóa học khác nhau, so với nhu cầu về các chất dinh dưỡng cơ bản như protein, lipit, gluxit thì nhu cầu về vitamin rất thấp tuy nhiên nhóm chất hữu cơ này đặc biệt cần thiết cho hoạt động sống của các cơ thể sinh vật, vitamin E là một trong những hợp chất hữu cơ quan trọng ấy. Được phát hiện từ năm 1922, vitamin E chỉ được biết như là chất có ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh sản của các loài động vật và con người, với công thức phân tử C29H50O2,, là một trong các loại vitamin tan trong dầu chủ yếu có nguồn gốc từ thiên nhiên. Cho đến nay, qua các công trình nghiên cứu người ta đã nhận ra và chứng minh được tầm quan trọng của vitamin E đối với cơ thể với vai trò như là chất chống lại và thu dọn các gốc tự do, vitamin E bảo vệ cơ thể làm giảm quá trình lão hóa chủ yếu ở da và tóc, hạn chế sự phát sinh của các bệnh nguy hiểm về tim, thần kinh, mắt, chống lại tác động của các tia tử ngoại, đồng thời đảm nhiệm chức năng không thể thay thế trong những vấn đề liên quan đến cơ quan và sự sinh sản ở sinh vật … Ngược lại nếu cơ thể không được cung cấp đủ viatmin E thì quá trình lão hóa ở cơ thể sẽ diễn ra nhanh hơn, cơ thể dễ bị tấn công bởi tác nhân tử ngoại, các gốc tự do gây nên những bệnh nguy hiểm, cơ quan sinh sản hoạt động không bình thường… Vậy vitamin E có nguồn gốc từ đâu? Tính chất của nó ra sao? Nhu cầu cơ thể đối với loại vitamin này như thế nào? Vì sao nó có thể giúp cơ thể chống lại các tác nhân gây lão hóa? Những trang viết sau đây sẽ giúp ta hiểu rõ hơn về những vấn đề này. A. TỔNG QUÁT VỀ VITAMIN E I. Lịch sử về vitamin E: Vitamin E được khám phá vào năm 1922 bởi các nhà khoa học Evans - Bishop, khi các nhà khoa học phát hiện thấy chuột cống được nuôi dưỡng với một chế độ ăn thiếu vitamin E sẽ nảy sinh các vấn đề liên quan đến sinh sản. - Khi vitamin E được công nhận như là một hợp chất tác dụng phục hồi khả năng sinh sản, các nhà khoa học đặt cho nó tên hoá học là tocopherol, từ tiếng Hi Lạp có nghĩa là “sinh con”. - Năm 1936, tách được vitamin E từ mầm lúa mì và dầu bông. - Năm 1938, tổng hợp được 4 loại dẫn xuất của benzopiran là α – tocopherol, β – tocopherol, γ – tocopherol, δ – tocopherol gọi là nhóm vitamin E. II. Khái niệm chung: Vitamin là những hợp chất vi lượng, nhu cầu của cơ thể rất bé (0,1 – 0,2g/ngày) nhưng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình trao đổi chất và chuyển hóa trong cơ thể. Hiện nay có nhiều loại vitamin, chúng khác nhau về bản chất hóa học lẫn tác dụng sinh lý. Vitamin E là một trong những chất nằm trong nhóm vitamin và cũng tuân theo chức năng của nhóm vitamin là tham gia vào các phản ứng của cơ thể với vai trò xúc tác và các hoạt động chuyển hóa của cơ thể. Vitamin E là một chất chống oxy hóa tốt do cản trở phản ứng xấu của các gốc tự do trên các tế bào của cơ thể. III. Nguồn cung cấp vitamin E: - Chủ yếu là dầu thực vật, rau xà lách, rau cải, dầu mầm hạt hoà thảo (mầm lúa mì, lúa, ngô); trong dầu một số hạt có dầu (đậu tương, vừng, lạc, hạt hướng dương, dầu ô-liu…) hoặc một số quả. α – tocopherol có trong hạt cây hướng dương, còn dầu đậu tương và dầu ngô lại chứa các dạng khác nhiều hơn. - Ở động vật, vitamin E có trong mỡ bò, mỡ cá (hàm lượng thấp). Hàm lượng tocopherol trong dầu thực vật Dầu Tocopherol chung (mg/100g) α-tocopherol % lượng chung (mg/100g) β-tocopherol % lượng chung (mg/100g) γ-tocopherol % lượng chung (mg/100g) δ-tocopherol % lượng chung (mg/100g) Hạt hướng dương 50 - 75 100 - - - Bông 70 - 110 55 – 70 - 25 - 40 0 - 10 Ngô 90 - 105 10 - 90 0 Đậu tương 75 - 170 10 - 60 30 Lạc 20 - 50 40 – 50 - 30 – 40 20 Mầm luá mì 200 - 300 60 – 70 30 - 40 0 0 Hàm lượng vitamin E trong một số loại thực phẩm Thực phẩm Hàm lượng trong a-tocopherol (mg) γ-tocopherol (mg) Dầu ô-liu 1 thìa cafe 1.9 0.1 Đậu nành 1 thìa cafe 1.2 10.8 Ngô 1 thìa cafe 1.9 8.2 Cây rum 1 thìa cafe 4.6 0.1 Hạt hướng dương 1 thìa cafe 5.6 0.7 Hạt hạnh nhân 1 OZ (28,35g) 7.3 0.3 Hạt dẻ 1 OZ (28,35g) 4.3 0 Lạc 1 OZ (28,35g) 2.4 2.4 Rau bina ½ tách 1.8 0 Cà rốt ½ tách 0.4 0 Trái bơ 1 quả 3.4 0.6 Hàm lượng vitamin E trong một số loại thực phẩm (RDA: hàm lượng vitamin E cho phép sử dụng) Thực phẩm Hàm lượng trong Miligam % RDA Trứng 1 quả 0.88 5.8 Hạt hạnh nhân 1 thìa cafe 5.3 35.3 Ngô 1 thìa cafe 1.9 12.6 Hạt bông 1 thìa cafe 4.8 32 Dầu ô-liu 1 thìa cafe 1.6 10.6 Dầu cọ 1 thìa cafe 2.6 17.3 Đậu phộng 1 thìa cafe 1.6 10.6 Cây rum 1 thìa cafe 4.6 30.6 Đậu tương 1 thìa cafe 1.5 10 Hạt hướng dương 1 thìa cafe 6.1 40.6 Mầm lúa mì 1 thìa cafe 20.3 135.3 Nước ép cà chua 6 OZ (28,35g) 0.4 2.6 Táo (trong vỏ) 1 quả 0.81 5.4 Xoài xanh 1 quả 2.32 15.4 Hạt hạnh nhân (khô) 1 OZ (28,35g) 6.72 44.8 Hạt dẻ (khô) 1 OZ (28,35g) 6.7 44.6 Bơ đậu phộng 1 thìa cafe 3 5 Đậu phộng (khô) 1 OZ (28,35g) 2.56 17 Quả hồ trăn (khô) 1 OZ (28,35g) 1.46 9.7 Mayonnaise 1 thìa cafe 11 73.3 Trái bơ 1 quả 2.32 15.4 Măng tây 4 đọt 1.15 7.6 Rau bina ½ tách 0.53 3.5 Khoai tây 1 củ 5.93 39.5 Cà chua 1 quả 0.42 2.8 Cải xanh 1/2 cây 0.63 4.2 Trọng lượng Thực phẩm Lượng vitamin E 100g100g100g100g100g100g100g100g100g100g Cá thuThịt gàDầu phộngDầu đậu nànhDầu hướng dươngMăng tâyĐậu xanhHột điềuTrái bơKhoai lang ta 1,2mg2mg150mg15mg50mg2mg3mg20mg3mg15mg IV. Cấu trúc hóa học – Phân loại: Vitamin E thuộc loại vitamin tan trong dầu, có 2 loại vitamin E: Loại có nguồn gốc thiên nhiên và loại tổng hợp. Cả hai dạng đều có cùng công thức phân tử, khác nhau về cấu trúc trong không gian ba chiều. 1. Vitamin E có nguồn gốc thiên nhiên: được chiết xuất từ dầu thực vật như đậu tương, ngô, mầm lúa mạch, các loại hạt có dầu như hạt hướng dương. Vitamin E trong thiên nhiên gồm 7 dạng khác nhau của hai hợp chất tocopherol và tocotrienol (là dẫn xuất benzopiran), là một đồng phân duy nhất của D – alpha tocopherol. * Tocopherol: - Tất cả các loại tocopherol đều có nhánh bên giống nhau tương ứng với gốc rượu phytol (C16H33). CH2 - Sự khác nhau giữa các loại tocopherol là do sự sắp xếp khác nhau của nhóm metyl (CH3) trên vòng benzopiran, có 4 loại tocopherol là anpha α, beta β, gamma γ, delta δ. β – tocopherol khác α – tocopherol ở vị trí 7 không chứa nhóm metyl còn γ – tocopherol lại thiếu nhóm metyl ở vị trí 5. Các loại tocopherol khác mới được tách ra gần đây cũng khác nhau bởi sự sắp xếp và số lượng nhóm CH3 ở các vị trí 5, 7, 8 của vòng benzen. - Công thức cấu tạo của các loại tocopherol: α – tocopherol β – tocopherol γ – tocopherol δ – tocopherol - Dạng thiên nhiên của vitamin E là RRR – alpha tocopherol tìm thấy từ dầu thực vật là đồng phân lập thể đơn lẻ. - Trong các loại tocopherol, α – tocopherol là thành phần chính tồn tại trong cơ thể, có hoạt tính sinh học nhiều nhất của vitamin E. Các dạng khác như beta β, gamma γ, delta δ dù hoạt tính thấp hơn loại alpha α nhưng cũng có tác dụng hỗ trợ rất lớn cho sức khỏe con người. * Tocotrienol: - Tocotrienol có 4 dạng, phân biệt với tocopherol nhờ chuỗi bên cạnh bất bão hòa, ít phân bố rộng rãi trong thiên nhiên. 2. Vitamin E tổng hợp: Mặc dù có tác dụng tốt nhất trong các loại tocopherol, nhưng do chiết xuất từ các thực phẩm thiên nhiên nên không kinh tế, vì vậy người ta sản xuất ra loại vitamin E tổng hợp. Dạng tổng hợp là các racemic D,L – alpha tocopherol, gồm 7 đồng phân quang học, nhưng chỉ có một đồng phân giống vitamin E thiên nhiên là D – alpha tocopherol (chỉ chiếm 12,5%), vì vậy tác dụng của vitamin E tổng hợp thấp hơn so với loại có nguồn gốc thiên nhiên. V. Tính chấtù của vitamin E: 1. Tính chất vật lý: - Các tocopherol có công thức phân tử là C29H50O2. - Tocopherol là chất dầu lỏng không màu, hòa tan rất tốt trong dầu thực vật,rượu etylic,ete etylic,ete dầu hỏa. - a-tocopherol thiên nhiên (danh pháp: (2R)-2,5,7,8-Tetramethyl-2-[(4R,8R)-4,8,12-trimethyltridecyl]-3,4-dihydro-2H-chromen-6-ol) có thể kết tinh chậm trong rượu metylic ở nhiệt độ –350C, sẽ thu được những tinh thể hình kim có nhiệt độ nóng chảy từ 2.5-3.50C, nhiệt độ sôi 200-2200C áp suất 0.1 mmHg, khối lượng riêng 0,950g/cm3. - Khá bền đối với nhiệt, có thể chịu được nhiệt độ 1700C khi đun trong không khí. - Bị phá hủy nhanh chóng bởi tia tử ngoại. - Đơn vị tính : IU là đơn vị quốc tế dùng để đánh giá hoạt tính của vitamin E trong các chế phẩm thương mại trên thị trường. - Vitamin E được đo bằng đương lượng RRR-a-tocopherol (a,TE),1a,TE là hoạt tính của 1mg RRR-a-tocopherol,1mg vitamin E dạng tự nhiên tương đương với 1,49IU và 1mg dạng tổng hợp tương đương 1 IU. 2. Tính chất hóa học: a. Khả năng bị oxy hóa: - Trong số các tính chất hóa học của tocopherol, tính chất quan trọng hơn cả là khả năng bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa như sắt (III) clorua FeCl3, axit nitric HNO3, tạo nên các sản phẩm oxy hóa khác nhau. - Một sản phẩm oxy hóa quan trọng được tạo thành là chất α – tocopherylquinon có cấu trúc như sau: - Về khả năng chống bị oxy hóa thì γ – tocopherol mạnh nhất, còn a – tocopherol mặc dù có hoạt tính sinh học cao song khả năng chống oxy hóa lại thấp hơn. b. Tính chất chống gốc tự do: Chức vụ thiên nhiên của vitamin E là bảo vệ cơ thể chống những tác dụng độc hại của những gốc tự do. Những gốc tự do này được tạo thành từ những quá trình chuyển hoá bình thường hay dưới tác dụng của những nhân tố chung quanh (facteurs environnementaux). Nhờ dây lipide dài (16 carbon), vitamin E gắn nơi màng lipide, và chính nhờ chức vụ gắn gốc phenol mà nó có tính chất chống oxyd hoá. Sự oxyd hoá của acid béo màng tế bào cho ra hàng loạt phản ứng mà kết quả cho ra gốc lipoperoxyd (LOO•) rất hoạt động vì không bền sẽ làm rối loạn chức năng sinh học của những màng. Vitamin E có khả năng ngăn chặn phản ứng của các gốc tự do bằng cách nhường 1 hydro (H) của gốc phenol cho gốc lipoperoxyd (LOO•) để biến gốc tự do này thành hydroperoxyd không gây phản ứng (LOOH). Phản ứng như sau: LOO• + Tocopherol-OH LOOH + Tocopherol-O• Hoặc: Trong quá trình phản ứng, tocopherol (tocopherol-OH) bị chuyển hóa thành gốc tocopheryl (tocophero-O•), bền (mặc dù là gốc) nên chấm dứt những phản ứng gốc. Gốc tocopheryl bị khử oxy để trở lại tocopherol bởi chất khử oxy hòa tan trong nước, hiện diện trong cytosol của những tế bào. VI. Chức năng của vitamin Eù: 1. Tác động đến cơ quan và quá trình liên quan đến sự sinh sản: Vitamin E tham gia vào việc bảo đảm chức năng bình thường và cấu trúc của nhiều mô, cơ quan, ảnh hưởng đến quá trình sinh sản. Khi thiếu vitamin E, sự tạo phôi sẽ bị ngăn trở, đồng thời xảy ra sự thoái hóa của các cơ quan sinh sản, sự teo cơ, thoái hóa tủy sống và suy nhược chung của cơ thể. a. Tác dụng của vitamin E đối với cơ quan sinh sản phụ nữ: Vitamin E làm giảm nhẹ các triệu chứng chuột rút, đau bắp cơ hoặc đau bụng khi hành kinh của các em gái ở tuổi vị thành niên. Vitamin E ức chế quá trình oxy hóa DNA nên ức chế hoạt động của các chuỗi tế bào ung thư vú, làm giảm 95% sự gia tăng tế bào ung thư vú ở những người sử dụng tocopherol. Phụ nữ được bổ sung vitamin E thì nguy cơ bị ung thư buồng trứng giảm 67% so với những người không sử dụng. b. Triệu chứng mãn kinh: Vitamin E có hiệu quả trong việc giảm các triệu chứng vận mạch đi kèm lúc mãn kinh. Vitamin E cũng có thể làm giảm các triệu chứng liên quan đến hội chứng tiền kinh, đặc biệt trong bệnh xơ nang tuyến vú (FBD). Hiện tượng u vú lành tính này là một tình trạng mang tính chu kỳ, chúng thường xuyên xảy ra trước khi hành kinh và có thể được làm giảm với các liều vitamin E 600IU/ngày. c.Tác dụng của vitamin E đối với thai nghén: Trong những trường hợp thai nghén thường có nguy cơ cao như hội chứng rối loạn tăng huyết áp trong thai nghén (nhiễm độc thai nghén), người ta đã cho thai phụ ở tình trạng tiền sản giật uống vitamin E phối hợp với vitamin C hàng ngày. Kết quả bệnh đã giảm nhẹ và 76% số bệnh nhân không còn tình trạng tiền sản giật. Sỡ dĩ vitamin E góp phần thuận lợi cho quá trình mang thai, sự phát triển của thai nhi và giảm được tỷ lệ sẩy thai hoặc sinh non là do đã trung hòa hoặc làm mất hiệu lực của gốc tự do trong cơ thể. 2. Ngăn ngừa lão hóa: Do phản ứng chống oxy hóa bằng cách ngăn chặn các gốc tự do mà vitamin E có vai trò quan trọng trong việc chống lão hóa. Vitamin kết hợp với những màng lọc ánh sáng (filtres solaires) sẽ tạo thành yếu tố cần thiết trong sự bảo vệ chống tia bức xạ và chống lão hóa do UV. Tác dụng của vitamin E đối với da và tóc: - Vitamin E làm chậm sự lão hoá của da và và bảo vệ màng tế bào. Sự hiện diện của nó giúp cho mỡ trong tế bào được giữ gìn bởi vì những màng tế bào được cấu tạo bởi acid béo có nhiều nối đôi, rất dễ bị oxy hoá. - Hàng ngày, da thường tiếp xúc với ánh nắng có nhiều tia cực tím nên dễ bị hủy hoại, mất tính thun giãn và sạm lại. Dùng kem bôi da có chứa vitamin E sẽ giúp giảm sự bốc hơi nước và giảm mức độ nhạy cảm đối với tia cực tím, chống được sạm da. Đối với người bị viêm da dị ứng (làm rối loạn màu săc của da và gây ngứa do da chứa nhiều IgE), vitamin E có tác dụng giảm nồng IgE, trả lại màu sắc bình thường và làm mất cảm giác ngứa. - Khi có tuổi, da mất tính thun giãn, đồng thời do tác dụng của lượng gốc tự do dư thừa sẽ làm nhăn nheo, mất độ thun giãn, tóc xơ cứng, giòn, dễ gãy, vitamin E có thể giúp cải thiện tình trạng trên (làm da mềm mại, tóc mượt ít khô và gãy như trước) do đã làm giảm tiến trình lão hóa của da và tóc, giúp da và tóc chịu đựng nắng. 3. Tác động đến hệ thông miễn dịch: kích thích hệ thống miễn dịch hoạt động bình thường bằng việc bảo vệ các tế bào. a. Tác nhân nâng đỡ hệ miễn dịch: \ Vitamin E làm gia tăng hoạt động của hệ miễn dịch, tăng khả năng sinh kháng thể của cơ thể (là chất sẽ bám vào virus hay phá hủy virus ), gia tăng chức năng của thực bào, kích hoạt các sát bào, những mầm ung thư và những tế bào đã nhiễm virus. Vitamin E đã tác động theo hai cơ chế: cơ chế giảm sự tổng hợp prostaglandin (một chất giống như hormone có liên quan đến chức năng miễn dịch), hay cơ chế giảm sự tạo thành gốc tự do. Sự gia tăng hoạt động của hệ miễn dịch có thể ngăn cản các tình trạng thoái hóa đi kèm với tuổi già. b. Tính chất chống viêm: Vitamin E ức chế sự peroxyd hóa các lipid bằng cách bẫy các gốc tự do sẽ tạo thành prostaglandines, là chất trung gian sinh lý của sự viêm. Nhiều nghiên cứu dược học đã chứng tỏ hoạt tính của vitamin E trên sự chống viêm. Vitamin E giảm bệnh ban đỏ, bệnh phù và sự tróc da. Bởi vậy khi ta bị nắng rát da, có thể dùng vitamin E để chữa. c. Tác nhân bảo vệ não: giảm bệnh quên Alzheimer Các tế bão não tổn thương do bị oxy hóa, màng tế bào trở nên cứng, sự thẩm thấu sẽ khó khăn, các chất thải sẽ tích tụ bên trong tế bào não khiến tế bào hoạt động kém đi và cuối cùng bị thoái hóa, dẫn đến bệnh quên Alzheimer. những bệnh thoái hóa do các gốc tự do gây ra. - Não chứa một số lượng lớn các acid béo đa không bão hòa (PUFAs = polyunsaturated fatty acids). Khi các acid béo trong một tế bào não bị phá hủy, sẽ có một chuỗi phản ứng dây chuyền khiến cho hàng loạt acid béo trong tế bào não bị phá hủy theo. - Vì vitamin E là chất hòa tan trong mỡ nên nó đến những nơi có mỡ và như một chất che chở cho các tế bào khỏi bị phá hủy. Do đó dùng vitamin E sẽ làm giảm bệnh quên Alzheimer. Vitamin giữ ẩm cho màng tế bào mềm dẻo nên sẽ giúp ích cho các tế bào não thu nhận chất dinh dưỡng, thải các chất cặn bã. d. Bảo vệ những nguy hại tế bào dưới da: Vitamin E là hàng rào bảo vệ chống những tia bức xạ độc hại bởi vì nó được dự trữ dưới lớp màng tế bào nên ngăn cản được những tia UV trước khi những tế bào phải tự mình chống lại. Không có vitamin E, 85% tế bào bị bức xạ còn sống sót. Khi có vitamin E thì gần như tất cả mọi tế bào bị bức xạ đều sống. e. Tác nhân bảo vệ mắt: giảm bệnh cườm mắt (cataracte) Vì vitamin E đi qua đường giác mạc, nơi mắt, nên có nó sẽ giúp nguy cơ bị cườm mắt vì gốc tự do sinh ra do môi trường ô nhiễm và tia cực tím (Ultra Violet), phá hỏng protein của tinh thể mắt nên gây ra cườm. 4. Ngăn ngừa bệnh tim: Vitamin E làm giảm các cholestrol xấu và làm tăng sự tuần hoàn máu nên làm giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch. Một cơ chế liên quan đến bệnh tim là sự phát triển và tiến triển của chứng vữa xơ động mạch. Sự hẹp vách động mạch đi kèm với sự tạo vữa mạch gây ra cho sự oxy hóa các lipprotein tỉ trọng thấp. Vitamin E là một chất chống oxy hóa mạnh, nó ức chế sự oxy hóa các LDL, và vì vậy nó đóng vai trò đáng kể trong việc chống lại bệnh tim. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh được rằng dùng vitamin E từ các chế phẩm bổ sung sẽ giảm nguy cơ mắc bệnh mạch vành. Những người bị bệnh tim sau khi dùng giả dược hoặc chế phẩm bổ sung với liều lượng 400IU – 800IU/ngày trong một năm trị liệu sẽ giảm khoảng 77% tử vong do nhồi máu cơ tim. 5. Ngăn ngừa ung thư: Vitamin E kết hợp với vitamin C tạo thành nhân tố quan trọng làm chậm sự phát sinh của một số bệnh ung thư. Các gốc tự do có vai trò trong việc khởi phát và phát triển ung thư. Với tính chất chống gốc tự do, vitamin E đã trung hòa chúng, đóng vai trò trong việc phòng ngừa ung thư. Vitamin E làm giảm nguy cơ của nhiều loại ung thư, bao gồm ung thư tiền liệt tuyến, các ung thư ở miệng và ung thư ruột kết. Những người ở độ tuổi 50 – 69 nếu dùng bổ sung hàng ngày 50mg vitamin E trong 5 – 8 năm sẽ giảm 32% tỉ lệ ung thư tiền liệt tuyến và giảm 41% nguy cơ tử vong vì bệnh này. Các tác động bảo vệ của vitamin E: - Bảo vệ chống lại sự tổn hại do các gốc tự do bằng tác động chống oxy hóa. - Tác động tăng cường hệ miễn dịch. - Làm chậm hệ enzym