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

MUÏC LUÏC Lôøi noùi ñaàu......................................................................................................3 Chöông 1: Toång quan veà vò............................................................................4 1.1.Vò - Vò cô baûn........................................................................................4 1.1.1.Ñònh nghóa vò................................................................................4 1.1.2.Vò cô baûn......................................................................................4 1.2. Hoùa hoïc vò............................................................................................5 1.3. Cöôøng ñoä vò..........................................................................................5 1.4. Chaát hieäu chænh vò................................................................................6 Chöông 2: Vò ngoït...........................................................................................9 2.1.Giôùi thieäu..............................................................................................9 2.2.Caùc thuyeát veà moái lieân heä giöõa caáu truùc phaân töû vaø khaû naêng taïo vò cuûa caùc chaát taïo vò ngoït...................................................................................10 2.2.1. Caùc quan saùt vaø nhaän ñònh ban ñaàu.............................................10 2.2.2. Thuyeát AH-B...............................................................................11 2.2.3. Thuyeát AH-B vaø raøo caûn khoâng gian...........................................19 2.2.3. Thuyeát AH-B-X...........................................................................20 2.2.4. Thuyeát taùm vò trí cuûa Tini vaø Nofre.............................................22 Chöông 3: Vò ñaéng- Vò Umami.......................................................................24 3.1.Vò ñaéng.................................................................................................24 3.1.1. Giôùi thieäu.....................................................................................24 3.1.2. Moät soá hôïp chaát taïo vò ñaéng........................................................24 3.2.Vò Umami.............................................................................................27 3.2.1. Giới thiệu.....................................................................................27 3.2.2. Caùc chất tạo vị umami..................................................................27 3.2.3. Ñieàu cheá caùc hôïp chaát taïo vò umami...........................................29 Chöông 4: Vò chua- Vò maën............................................................................31 4.1.Vò chua..................................................................................................31 4.1.1. Giôùi thieäu.....................................................................................31 4.1.2. Söï lieân heä giöõa vò chua vôùi moät soá yeáu toá...................................33 4.1.3. Keát luaän.......................................................................................35 4.2.Vò maën..................................................................................................36 Chöông 5: Caùc caûm nhaän khaùc......................................................................37 5.2. Caûm nhaän maùt laïnh..............................................................................37 5.3. Caûm nhaän cay......................................................................................39 Kết luận...........................................................................................................43 Taøi lieäu tham khaûo.........................................................................................44 LÔØI NOÙI ÑAÀU Con ngöôøi giao tieáp vôùi theá giôùi beân ngoaøi thoâng qua naêm giaùc quan cuûa mình: thò giaùc, thính giaùc, xuùc giaùc, vò giaùc vaø khöùu giaùc. Muïc ñích cuûa töøng giaùc quan ñaõ ñöôïc xaùc ñònh roõ töø laâu. Tuy nhieân, vaãn coøn raát nhieàu ñieàu bí aån khoù lyù giaûi toàn taïi xung quanh theá giôùi caùc giaùc quan naøy. Caùc nhaø khoa hoïc vaãn ñang mieät maøi tìm toøi ñeå coù theå tieáp caän chuùng gaàn hôn vôùi hy voïng khaùm phaù ra nhieàu ñieàu coù ích phuïc vuï cho cuoäc soáng cuûa con ngöôøi. Baøi baùo caùo naøy xin thaûo luaän veà chuû ñeà: “ Moái lieân quan giöõa caáu truùc phaân töû vaø khaû naêng taïo vò” . Baøi vieát seõ laø moät maûng raát nhoû kieán thöùc trong kho taøng cuûa söï hieåu bieát veà vò noùi rieâng vaø theá giôùi caùc giaùc quan noùi chung. Do ñaây laø baøi baùo caùo phaân tích ñaàu tieân neân chaéc chaéc seõ coøn nhieàu ñieàu thieáu soùt. Mong quyù thaày coâ vaø baïn beø thoâng caûm vaø giuùp ñôõ. Chöông 1: Toång quan veà vò CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ VÒ. 1.1. Vò-Vò cô baûn: 1.1.1: Ñònh nghóa vò: Vò laø caûm giaùc ñöôïc taïo ra khi caùc chaát taïo vò tieáp xuùc vôùi caùc teá baøo vò giaùc treân cô quan vò giaùc, löôõi. Vò ñöôïc xem laø moät caûm giaùc hoùa hoïc, ñôn giaûn laø vì noù ñöôïc taïo ra bôûi caùc hôïp chaát hoùa hoïc. Caùc kích thích veà vò ñoøi hoûi phaûi ñöôïc chuyeån taûi thoâng qua moâi tröôøng nöôùc neân khaû naêng hoøa tan trong nöôùc laø yeâu caàu thieát yeáu cuûa caùc chaát taïo vò [47]. 1.1.2: Vò cô baûn: Soá löôïng caùc vò cô baûn ñaõ ñöôïc thay ñoåi nhieàu laàn. Ñaàu tieân, öùng duïng thuyeát ñoái laäp “Doctrine of Opposites”, Aristotle cho raèng vò ngoït vaø vò ñaéng taïo neân hai thaùi cöïc ñoái laäp nhau, vaø tin raèng taát caû caùc vò khaùc naèm giöõa hai thaùi cöïc naøy. Linnaeus taêng soá löôïng vò leân, bao goàm: ngoït, chua, gaét, ñaéng, beùo, laïc, chaùt, nhôùt (viscous), trung tính, vaø vò tanh. Wund, nhaø saùng laäp neân ngaønh taâm lyù hoïc thöïc nghieäm, ñaõ giaûm soá löôïng xuoáng coøn saùu: ngoït, maën, chua, vò kim loaïi, vaø vò kieàm. Ñeán theá kyû thöù 19, soá löôïng vò coá ñònh ôû boán: ngoït, maën, chua vaø ñaéng. Töø ñoù, boán vò naøy ñaõ nhaän ñöôïc söï ñoàng tình töø nhieàu nhaø khoa hoïc [46, 11]. Moät vò muoán laø vò cô baûn phaûi thoûa maõn ba tieâu chuaån sau ñaây [22]. Moät vò cô baûn phaûi coù teá baøo vò giaùc cuï theå cuûa rieâng noù, teá baøo naøy phaûi khaùc so vôùi caùc teá baøo vò giaùc cuûa caùc vò cô baûn khaùc. Moät vò cô baûn phaûi phaân bieät ñöôïc töø caùc vò cô baûn khaùc. Moät vò cô baûn khoâng theå ñöôïc taïo ra baèng caùch troän laãn caùc vò cô baûn khaùc. Naêm 1987, Kawamura vaø Kare [27] ñaõ boå sung theâm moät vò vaøo danh saùch boán vò cô baûn, ñoù laø vò umami. Vò umami ñöôïc taïo bôûi caùc amino acids, chuû yeáu laø acid glutamic. Vò naøy ñaõ ñöôïc chöùng minh laø thoûa maõn ba tieâu chuaån ñaõ neâu ôû treân. Nhö vaäy, hieän nay coù naêm vò cô baûn ñöôïc chính thöùc coâng nhaän: ngoït, maën, ñaéng, chua vaø umami. 4 Chöông 1: Toång quan veà vò Vaøo ñaàu theá kyû 20, caùc vò cô baûn khaùc nhau ñöôïc cho laø caûm nhaän treân caùc vuøng khaùc nhau cuûa cô quan vò giaùc. Vò ngoït ôû ñaàu löôõi, hai beàn leà gaàn ñaàu löôõi laø nôi vò maën ñöôïc caûm nhaän, hai beân leà gaàn cuoái löôõi laø choã cuûa vò chua, vaø phaàn cuoái löôõi phía beân trong laø vò ñaéng. Tuy nhieân, hieän nay, quan nieäm ñoù hoaøn toaøn sai. Thöïc teá taát caû caùc vò ñeàu ñöôïc caûm nhaän treân toaøn boä cô quan vò giaùc taïi nôi coù caùc teá baøo vò giaùc [16,11]. Hình 1.1: Söï phaân vuøng caûm nhaän vò theo quan nieäm cuõ [16]. 1.2. Hoùa hoïc veà vò: Trong hoùa hoïc vò, nhoùm chöùc naêng gaây neân hoaït tính vò cho moät chaát goïi laø nhoùm saporous hay saporophoric. Ñoái vôùi moãi vò cô baûn cuï theå, nhoùm chöùc naêng naøy coù teân goïi rieâng: acidphore cho vò chua, halophore cho vò maën, glycophore cho vò ngoït vaø picrophores cho vò ñaéng [46]. Möùc ñoä hieåu bieát veà caùc vò khoâng caân baèng nhau. Ñieàu naøy laø bôûi vì nhoùm chöùc naêng saporous gia taêng söï phöùc taïp giöõa caùc vò theo thöù töï: vò chua> vò maën> vò ngoït vaø vò ñaéng [46]. Hieän nay phaàn lôùn caùc nghieân cöùu taäp trung vaøo vò ngoït do taàm quan troïng veà kinh teá cuûa noù. 1.3.Cöôøng ñoä vò: Ñoái vôùi vò chua vaø vò maën, cöôøng ñoä vò laø haøm tuyeán tính theo noàng ñoä vaø khoâng coù cöôøng ñoä cao trong soá caùc chaát taïo hai vò ñoù. Söï thaät raèng cöôøng ñoä cao veà vò chæ xuaát hieän ôû caùc chaát höõu cô taïo ra vò ngoït vaø vò ñaéng. Theo Shallenberger (1997) [47], cöôøng ñoä cao xaûy ra laø do taùc ñoäng cuûa caùc löïc coù tính lan truyeàn caûm öùng (inductive), vaø caùc löïc naøy chæ coù theå xuaát hieän trong caùc khung caáu truùc phöùc taïp cuûa chaát höõu cô. 5 Chöông 1: Toång quan veà vò Baûng 1.1: Lieät keâ moät soá chaát taïo vò ngoït vaø vò ñaéng coù cöôøng ñoä cao [63]. Vò ngoït Chaát taïo vò Cöôøng ñoä vò Vò ñaéng Chaát taïo vò Glycyrrhizin 50 Denatonium Denatonium benzoate Denatonium saccharide Aspartame 200 Phenylthiocarbamide (PTC) Stevioside Naringin dihydrochalcone Sacharin Neohesperidin dihydrochalcone Monellin 300 Löu yù: Moâ taû Laø hôïp chaát coù vò ñaéng cao nhaát, dung dòch loaõng 10ppm gaây ñaéng khoâng theå chòu ñöôïc vôùi haàu heát moïi ngöôøi. Raát ñaéng ñoái vôùi haáu heát moïi ngöôøi 300 500 1000-1500 1500-2000 - Cöôøng ñoä vò ngoït cuûa ñöôøng sucrose ñöôïc laáy laøm goác. 1.4.Chaát hieäu chænh vò: Moät vaøi chaát coù khaû naêng hieäu chænh ñöôïc nhöõng caûm nhaän veà vò. Hai trong soá caùc hôïp chaát ñoù laø gymnemagenin töø laù caây Gymnema sylvestre vaø protein töø traùi Miracle Fruit ( coøn goïi laø Miraculous Berry) [22]. Khi nhai laù cuûa caây Gymnema sylvestre, vò ngoït cuûa ñöôøng seõ bò khöû ñi. Aûnh höôûng naøy seõ keùo daøi trong nhieàu giôø. Ñöôøng luùc naøy gioáng nhö laø nhöõng haït caùt ôû trong mieäng. Khoâng chæ coù ñöôøng, caùc chaát taïo ngoït cuõng seõ bò khöû gioáng nhö vaäy. Ñoái vôùi vò ñaéng, laù caây Gymnema sylvestre coù taùc duïng laøm giaûm cöôøng ñoä vò. Ngöôøi ta ñaõ xaùc ñònh ñöôïc gymnemagenin laø taùc nhaân chính gaây neân caùc söï hieäu chænh vò naøy [22]. 6 Chöông 1: Toång quan veà vò Hình 1.2: Laù caây Gymnema sylvestre Hình 1.3: Coâng thöùc caáu taïo cuûa Gymnemagenin. 7 Chöông 1: Toång quan veà vò Miracle Fruit (Synsepalum dulcificum) laø moät loaïi traùi coù nguoàn goác Ñoâng Phi. Traùi caây naøy chöùa ñöïng moät chaát coù khaû naêng laøm cho chaát taïo vò chua coù vò ngoït. Thaønh phaàn cuûa chaát hieäu chænh vò naøy ñaõ ñöôïc xaùc ñònh laø moät glycoprotein vôùi troïng löôïng phaân töû 44000 dvC. Ngöôøi ta ñaõ ñöa ra lyù luaän ñeà nghò ñeå giaûi thích cô cheá hieäu chænh vò nhö sau: ñaàu tieân thaønh phaàn protein seõ noái keát vôùi maøng caûm nhaän ôû vò trí gaàn vôùi boä thu cho pheùp caûm nhaän vò ngoït, sau ñoù döôùi taùc duïng cuûa pH thaáp, caáu hình cuûa maøng bò thay ñoåi, laøm cho phaàn ñöôøng cuûa glycoprotein keát hôïp vaøo teá baøo vò giaùc cuûa vò ngoït [22]. Hình 1.4: Miracle Fruit 8 Chöông 2: Vò ngoït CHÖÔNG 2:VÒ NGOÏT. 2.1.Giôùi thieäu: Moái quan heä giöõa caáu truùc phaân töû vaø khaû naêng taïo vò cuûa caùc chaát ngoït ñöôïc caùc nhaø khoa hoïc taäp trung nghieân cöùu töø laâu. Ngay töø caùc thôøi kyø ñaàu cuûa hoùa hoïc höõu cô, caùc nhaø nghieân cöùu nhaän thaáy raèng raát nhieàu hôïp chaát maø hoï khaùm ra coù vò ngoït [55]. Hoï cuõng phaùt hieän ra caùc hôïp chaát ngoït naøy coù caáu truùc raát ña daïng vaø coù moät daõy bieán thieân roäng veà cöôøng ñoä vò [55]. Traûi qua nhieàu naêm, nhieàu thaønh töïu ñaõ ñöôïc gaët haùi vaø trôû thaønh neàn taûng cho caùc nghieân cöùu töông lai. Thuyeát AH-B cuûa Shallenberger vaø Acree (1967), thuyeát AH-B-X cuûa Kier (1972) ñeàu laø nhöõng thuyeát noåi tieáng, giaûi thích ñöôïc phaàn lôùn moái quan heä phöùc taïp giöõa caáu truùc phaân töû caùc hôïp chaát vaø khaû naêng taïo vò cuûa chuùng. Hieän nay, thuyeát taùm vò trí cuûa Tinti vaø Nofre ñang ñöôïc xaây döïng vaø phaùt trieån. Thuyeát naøy seõ laø neàn taûng quan troïng trong vieäc taïo ra caùc hôïp chaát sieâu ngoït coù giaù trò [55]. Moät soá phaùt hieän ñaùng ngaïc nhieân veà moái quan heä caáu truùc phaân töû vaø khaû naêng taïo vò cuûa caùc hôïp chaát ngoït: Caùc chaát coù vò ngoït coù theå taïo vò vôùi cöôøng ñoä raát cao. Hieän taïi, cöôøng ñoä vò cao nhaát coù theå gaáp 200,000 laàn so vôùi sacarose [58]. Trong daõy ñoàng ñaúng cuûa nhieàu chaát coù vò ngoït, nhöõng phaân töû naøo coù phaân töû löôïng thaáp hoaëc cao thì voâ vò, trong khi ñoù nhöõng phaân töû coù khoái löôïng phaân töû trung bình thì ngoït [58]. Nhöõng chaát coù cöôøng ñoä vò cao cuõng coù theå coù nhöõng vò khaùc [46]. Ví duï: Dihydochalcone coù ñoä ngoït gaáp 1000 laàn so vôùi sucrose thoaûng vò baïc haø, stevioside coù vò ngoït gaáp 200-300 laàn sucrose thoaûng vò ñaéng. Moät vaøi D-amino acids thì coù vò ngoït, nhöõng ñoàng phaân L cuûa noù thì khoâng [46] (ñöôïc thaûo luaän ôû chöông 2, 2.2.2.4, baûng 2.1) Caû D vaø L cuûa ñöôøng ñeàu coù vò ngoït [46] (ñöôïc thaûo luaän ôû chöông 2, 2.2.2.4). Söï thay ñoåi nhoû veà vò trí cuûa caùc nhoùm theá, veà caáu hình khoâng gian, veà moät thaønh phaàn caáu taïo… cuõng laøm cho moät chaát töø coù vò ngoït thaønh khoâng vò [22] 9 Chöông 2: Vò ngoït 2.2. Caùc thuyeát veà moái lieân heä giöõa caáu truùc phaân töû vaø khaû naêng taïo vò cuûa caùc chaát taïo vò ngoït. 2.2.1.Caùc quan saùt vaø nhaän ñònh ban ñaàu: Baûng baùo caùo ñaàu tieân veà moái lieân heä giöõa caáu truùc phaân töû vaø khaû naêng taïo vò ñöôïc thöïc hieän bôûi Sternberg vaøo naêm 1898. Taùc giaû cho raèng nhoùm hydroxyl vaø amino chòu traùch nhieäm chính trong vieäc taïo vò ngoït vaø vò ñaéng. Giöõa caùc phaân töû taïo vò ngoït vaø vò ñaéng veà cô baûn laø khoâng khaùc gì nhau [52] Naêm 1914, Cohn ñaõ xuaát baûn cuoán saùch daøy 900 trang vôùi töïa ñeà laø: “Die Organischen Geschmackstoffe”. Trong cuoán saùch, Cohn ñaõ ñeà caäp ñeán haøng ngaøn hôïp chaát höõu cô vaø vò töông öùng cuûa chuùng [12]. OÂng ta nhaän thaáy coù moät moái quan heä ñôn giaûn giöõa vò vaø caáu truùc phaân töû: caùc hôïp chaát polyhydroxy vaø -amino acids thì thöôøng ngoït, trong khi ñoù hôïp chaát coù möùc ñoä nitrate hoùa cao thöôøng coù vò ñaéng. OÂng cuõng ñeà nghò raèng: moät chaát muoán taïo ra moät vò cô baûn phaûi chöùa ñöïng nhoùm chöùc naêng “saporous groups” hay “saporous units”. Theo taøi lieäu Cohn thieát laäp, nhoùm saoporous trong ñöôøng chính laø nhoùm glycol, bôûi vì caùc hôïp chaát vôùi hai hay nhieàu nhoùm hydroxyl thöôøng cho vò ngoït, ví duï nhö: ethylene glycol thì raát ngoït, caùc polyols nhö glycerol, erythriol… cho vò ngoït ôû vaøi möùc ñoä, trong khi ñoù mono-alcolhols methanol, ethanol… thì khoâng coù vò ngoït. Naêm 1963, Shallenberger ñaõ moâ taû chi tieát hôn veà nhoùm saoporous naøy. Ñeå taïo ñöôïc vò ngoït, nhoùm saoporous cuûa ñöôøng phaûi coù caáu hình phuø hôïp. Coù ba daïng caáu hình cho nhoùm glycol, ñoù laø caáu hình anti-clinal (goùc giöõa hai nhoùm hydroxyl laø 180 0), caáu hình gauche (goùc giöõa hai nhoùm hydroxyl laø 600) vaø caáu hình aclipsed (goùc giöõa hai nhoùm hydroxyl laø 0). Trong ba caáu hình naøy, chæ coù caáu hình gauche laø coù vò ngoït, vì vaäy nhoùm glycol toàn taïi ôû daïng caáu hình naøy seõ laø moät ñôn vò saporous. 00 khoâng vò ngoït khoâng vò Hình 2.1: Caùc caáu hình cuûa nhoùm glycol vaø vò töông öùng [1]. 10 Chöông 2: Vò ngoït Tuy nhieân, söï phöùc taïp veà caáu hình cuûa nhoùm carbohydrate ñaõ laøm cho vieäc aùp duïng giaû thuyeát naøy trôû neân khoù khaên. Söï phaùt trieån theâm nöõa veà giaû thuyeát naøy do ñoù cuõng döøng laïi [1]. Trong nhöõng naêm ñaàu cuûa theá kyû XX, caùc nhaø hoùa hoïc veà nhuoäm cho raèng hai caáu truùc chöùc naêng auxochrome vaø chromophore laø nhaân toá chính gaây neân hoaït tính cho caùc chaát taïo maøu. Baèng caùch töông töï, vaøo naêm 1919, Oertly vaø Myers [39] ñaõ ñeà nghò raèng moät hôïp chaát muoán taïo ra vò ngoït phaûi coù nhoùm auxogluc vaø glucophore trong thaønh phaàn caáu taïo. Glucophore laø moät trung taâm mang ñieän tích aâm, coøn auxogluc laø moät nguyeân töû hydro. Neáu thieáu moät trong hai nhoùm chöùc naêng naøy thì vò ngoït khoâng theå ñöôïc taïo thaønh [47]. Theo Kodama (1920) [28], saporous units cuûa Cohn cuõng nhö auxogluc vaø glucophore cuûa Oertly vaø Meyers ñeàu sôû höõu moät hydro linh ñoäng. Kodama ñaõ ñöa ra thuyeát lieân keát hydro ñeå moâ taû cô cheá taïo vò ngoït. Tuy nhieân, thaät ñaùng tieác, thuyeát naøy ñaõ khoâng thöïc söï ñöôïc phaùt trieån maõi cho ñeán khoaûng giöõa theá kyû XX thoâng qua thuyeát AH-B cuûa Shallenberger vaø Acree [45]. 2.2.2.Thuyeát AH-B: Naêm 1967, Shallenberger vaø Acree ñaõ laøm neân böôùc tieán quan troïng trong tieán trình tìm hieåu moái lieân heä caáu truùc phaân töû-vò cuûa chaát coù vò ngoït. Hai oâng ñaõ thieát laäp neân thuyeát AH-B, moät thuyeát hoaù hoïc veà vò coù giaù trò vaø döôøng nhö noù lieân keát chaët cheõ vôùi caùc nhaän ñònh vaø quan saùt thôøi kyø tröôùc ñoù [45]. 2.2.2.1.Moâ taû vaø cô cheá: Shallenberger vaø Acree cho raèng taát caû caùc chaát taïo ra vò ngoït ñeàu phaûi coù heä thoáng AH-B. Trong ñoù, A laø moät trung taâm mang ñieän aâm, coù theå laø oxi hoaëc nitô. Nguyeân töû hydro lieân keát vôùi A thoâng qua lieân keát coäng hoùa trò. Nhö vaäy, AH coù theå laø nhoùm hydroxyl (-OH), imine (-NH), amine (-NH 2) hay methine (-CH)… Nhoùm AH coù khaû naêng cho proton hay nhaän ñieän töû. Trung taâm ñieän tích aâm B naèm caùch nguyeân töû hydro cuûa AH khoaûng 2.5-4 A0, tính trung bình laø 3A0. B coù theå laø nguyeân töû oxi, nitô, hoaëc thaäm chí laø moät heä thoáng orbital pi giaøu ñieän töû (nhö laø: nguyeân töû clorine hay moät trung taâm khoâng baõo hoøa). B coù khaû naêng nhaän proton. Heä thoáng AHB töông töï nhö moät caùi phích caém ñieän phaân cöïc vôùi 3A 0 laø khoaûng caùch giöõa hai maáu cuûa phích [1,22]. 11 Chöông 2: Vò ngoït Hình 2.2: Hình moâ taû heä thoáng AH-B [1]. Coù theå lieân heä deã daøng raèng, saporous units cuûa Cohn laø moät heä thoáng AH-B. Glucophore vaø auxogluc cuûa Oertly vaø Myers töông öùng laø B vaø AH [45]. Vò trí caûm nhaän vò ngoït cuõng ñöôïc moâ taû laø coù heä thoáng AH-B moät caùch töông töï. Tín hieäu ngoït seõ ñöôïc baét ñaàu ngay khi coù söï hình thaønh lieân keát hydro giöõa teá baøo vò giaùc vaø chaát taïo vò [1]. Hình 2.3: Cô cheá hình thaønh vò ngoït. II.2.2.2. Vò trí cuûa AH-B treân moät soá hôïp chaát: a) -D-Fructopyranose: Hình 2.4: Heä thoáng AH-B cuûa β-D-Fructopyranose [48]. Coù theå noùi baát kyø hai nhoùm OH naøo cuõng ñeàu coù khaû naêng hình thaønh neân heä AH-B. Tuy nhieân, nhoùm OH anomeric (nhoùm OH cuûa cacbon ôû vò trí coù theå môû voøng) sôû höõu moät hydro linh ñoäng nhaát, do ñoù noù thích hôïp nhaát ñeå laø AH, vaø nhö vaäy B taát yeáu seõ laø nhoùm OH methylene gaàn ñoù [48]. b) Alanine: Hình 2.5: Heä thoáng AH-B cuûa Alanine [48]. 12 Chöông 2: Vò ngoït Alanine daïng D hay L ñeàu coù vò ngoït. Trong dung dòch, nhoùm NH3+ vaø COO- roõ raøng phaûi laø AH vaø B moät caùch töông öùng. Caùc amino acids khaùc coù möùc ñoä ngoït khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo kích côõ cuûa noù vaø caáu hình khoâng gian cuûa nguyeân töû cacbon ôû vò trí  [48]. c) Saccharine: Hình 2.6: Heä thoáng AH-B cuûa Saccharine [48]. Saccharine laø moät chaát taïo ngoït toång hôïp. Trong phaân töû saccharine, AH chaéc chaén laø NH. Ñoái vôùi B, coù hai khaû naêng hoaëc laø carbonyl oxygen hoaëc laø sulphoxide oxygen. Tuy nhieân, sulphoxide oxygen thích hôïp hôn bôûi vì hôïp chaát pseudosaccharine (enol-sacharine) ñöôïc nhaän thaáy laø khoâng ngoït [40]. d) 2-Amino-4-Nitrobenzens: Hình 2.7: Heä thoáng AH-B cuûa 2-Amino-4-Nitrobenzens [48, 55]. Shallenberger vaø Acree choïn nguyeân töû hydro ôû vò trí ortho cuûa voøng benzen laø AH vaø moät trong nhöõng nguyeân töû oxy cuûa nhoùm nitro laø B. Maëc duø, nguyeân töû hydro cuûa voøng benzen khoâng phaûi laø öùng cöû vieân thích hôïp nhaát cho vieäc taïo lieân keát hydro, nhöng söï thaät laø chính baûn thaân nitrobenzen coù vò ngoït (gaáp 95 laàn so vôùi sucrose). Tuy nhieân, Crosby vaø coäng söï [23] laïi choïn nhoùm amino ôû vò trí ortho laø AH vaø alkoxy oxygen laø B. Van der Heijden ñaõ khoâng ñoàng yù vôùi quan ñieåm naøy bôûi vì coù nhieàu hôïp chaát nitro khaùc cuõng ngoït maëc duø chuùng khoâng coù nhoùm alkoxy [48,55]. 13 Chöông 2: Vò ngoït e) Röôïu khoâng baõo hoøa: Hình 2.8: Heä thoáng AH-B cuûa röôïu khoâng baõo hoøa [48]. Nhoùm OH ôû vò trí cacbon  sôû höõu moät hydro coù ñoä linh ñoäng cao, neân noù thích hôïp laø AH. Noái ñoâi laø moät nôi toát ñeå nhaän proton [48]. f) Oximes: Hình 2.9: Heä thoáng AH-B cuûa Oximes [55]. Ñoái vôùi Oximes, coù moät soá khaû naêng cho söï choïn löïa AH-B [55]: Shallenberger vaø Acree (1971) [49] ñaõ choïn nhoùm chöùc hydroxyl laø AH vaø ñaùm maây orbital  cuûa voøng benzen laø B (xem hình 2.9, I). Döïa treân moät soá tính toaùn veà noái keát phaân töû, söï phaân boá tónh ñieän… Kier (1980) [29] ñaõ choïn nguyeân töû hydro ôû vò trí ortho so vôùi nhoùm oxime (-CH=N-OH) laø AH vaø oxy cuûa nhoùm hydroxyl laø B (xem hình 2.9, II). Beets (1978) [4] ñaõ ñeà nghò coù söï hydrat hoùa leân nhoùm chöùc oxime vaø chæ ra raèng: hai nhoùm hydroxyl taïo neân heä thoáng AH-B. Tuy nhieân, khaû naêng hydrat hoaù vaãn chöa ñöôïc xaùc nhaän neân heä thoáng AH-B naøy bò nghi ngôø (xem hình 2.9, III). Van der Heijden vaø coäng sö (1985)ï [57] cho raèng nhoùm methine (-CH) cuûa oxime laø AH vaø oxy cuûa nhoùm hydroxyl laø B (xem hình 2.9, IV). Ñieàu naøy ñöôïc khaúng ñònh laø do hôïp chaát acetaldehyde oxime ( CH 3CH=N-OH) ñöôïc nhaän thaáy laø khaù ngoït. 14 Chöông 2: Vò ngoït g) Chloroform: Hình 2.10: Heä thoáng AH-B cuûa Chloroform. Chloroform laø hôïp chaát coù vò khaù ngoït. Trong chloroform, caùc nguyeân töû chlorine coù ñoä aâm ñieän lôùn neân coù khaû naêng huùt ñieän töû khieán cho nguyeân töû hydro trôû neân linh ñoäng. Vì vaäy, coù theå xem nhoùm –CH laø AH vaø nguyeân töû chlorine laø B ñeå taïo neân heä thoáng chöùc naêng AH-B [1]. 2.2.2.3. ÖÙng duïng thuyeát AH-B ñeå giaûi thích moät soá tröôøng hôïp chuyeån vò: Chæ moät söï thay ñoåi nhoû veà thaønh phaàn caáu taïo, moät söï di chuyeån vò trí caùc nhoùm theá treân phaân töû, hay söï thay ñoåi caáu hình cuûa moät chaát… cuõng laøm cho hôïp chaát ñoù töø coù vò ngoït thaønh vò ñaéng hoaëc khoâng vò [23]. a) Nitrotoluidine: Ngoït Khoâng vò Hình 2.11: Caùc ñoàng phaân veà vò trí cuûa Nitrotoluidine [22]. Hôïp chaát 5-nitro-o-toluidine thì ngoït, trong khi ñoù ñoàng phaân cuûa noù laø 3-nitrop-toluidine khoâng coù vò [22]. Trong hôïp chaát nitroaniline, Shallenberger vaø Acree choïn nguyeân töû hydro ôû vò trí ortho cuûa voøng benzen laø AH vaø moät trong nhöõng nguyeân töû oxy cuûa nhoùm nitro laø B (xem 2.2.2.2d). Hôïp chaát 5-nitro-o-toluidine coù caáu hình AH-B thoûa maõn neân coù vò ngoït. Trong khi ñoù, hôïp chaát 2-nitro-4-aminobenzens khoâng vò do coù nguyeân töû hydro ôû vò trí ortho so vôùi nhoùm nitro keùm linh ñoäng hôn so vôùi tröôøng hôïp cuûa 2-amino-4aminobenzens. Söï keùm linh ñoäng cuûa nguyeân töû hydro naøy laø do nhoùm –NH 2, nhoùm 15 Chöông 2: Vò ngoït naøy coù khaû naêng laøm giaøu ñieän töû cho voøng benzen do khaû naêng taïo caûm öùng lieân hôïp döông cuûa noù [62]. b) Aminonitropropoxybenzene: Ngoït Khoâng vò Hình 2.12: Caùc ñoàng phaân veà vò trí cuûa aminonitropropoxybenzene [22]. Hôïp chaát 2-amino-4-nitro-propoxybenzene thì coù ñoä ngoït gaáp 4000 laàn so vôùi ñöôøng sucrose, trong khi ñoù 2-nitro-4-amino-propoxybenzene thì khoâng vò [22]. Tröôøng hôïp naøy ñuôïc giaûi thích töông töï nhö tröôøng hôïp treân (2.2.2.3a). c) Anisaldehyde Oxime: Ngoït Khoâng vò Hình 2.13: Ñoàng phaân anti (traùi) vaø syn (phaûi) cuûa Anisaldehyde Oxime [22]. AH ñöôïc choïn laø nhoùm hydroxyl vaø B laø ñaùm maây orbital  cuûa voøng benzen. Hôïp chaát anti- Anisaldehyde Oxime, coù caáu hình AH-B vôùi khoaûng caùch 3A 0 giöõa B vaø H neân coù vò ngoït. Hôïp chaát syn- Anisaldehyde Oxime, B caùch H moät khoaûng caùch lôùn hôn 3A0 neân khoâng thoûa maõn ñieàu kieän daãn ñeán laø hôïp chaát naøy khoâng ngoït [22]. 16 Chöông 2: Vò ngoït d) Manopyranose: Ñaéng Ngoït Hình 2.14: Ñoàng phaân  vaø  cuûa D-manopyranose [1]. Neáu ñaùnh soá theo chieàu kim ñoàng hoà treân caùc nguyeân töû cacbon vaø ñaùnh soá moät treân cacbon anomeric (cacbon coù khaû naêng môû voøng) thì hai nhoùm hydroxyl ôû cacbon soá moät vaø hai ñöôïc choïn laø AH vaø B (xem 2.2.2.2a). Tröôøng hôïp hôïp chaát D-manopyranose khoâng ngoït laø do hai nhoùm hydroyl ñöôïc choïn coù khaû naêng taïo lieân keát hydro noäi phaân töû vôùi nhau neân seõ laøm giaûm ñi khaû naêng lieân keát hydro vôùi teá baøo vò giaùc, keát quaû laø vò ngoït khoâng ñöôïc taïo thaønh. e) Saccharine vaø caùc hôïp chaát cuûa noù: Beidler (1966) khaùm nghieäm treân saccharine vaø caùc hôïp chaát ñöôïc taïo thaønh töø moät soá thay ñoåi nhoû veà thaønh phaàn caáu taïo treân saccharine ñaõ thu ñöôïc keát quaû sau ñaây: Ngoït Khoâng vò Khoâng vò Khoâng vò Hình 2.15: Saccharine vaø caùc hôïp chaát cuûa noù. Saccharine coù ñoä ngoït gaáp 500 laàn so vôùi ñöôøng sucrose. Söï thay theá nguyeân töû hydro cuûa nhoùm imino bôûi nhoùm metyl, ethyl hoaëc bromoethyl daãn ñeán söï maát vò, nghóa laø caùc hôïp chaát taïo thaønh seõ khoâng coù vò. Trong phaàn 2.2.2.2, AH ñöôïc choïn laø nhoùm –NH, coøn B laø nguyeân töû oxi cuûa nhoùm sulphoxide oxygen. Söï thay theá nguyeân töû hydro cuûa nhoùm –NH baèng caùc nhoùm phi hydro laøm maát caáu truùc chöùc naêng AH-B, keát quaû daãn ñeán laø maát vò ngoït. 17 Chöông 2: Vò ngoït II.2.2.4. Haïn cheá cuûa thuyeát AH-B: Thuyeát AH-B ra ñôøi goùp phaàn môû ra caùi nhìn roõ hôn vaøo beân trong moái quan heä caáu truùc phaân töû -vò. Tuy nhieân, thuyeát AH-B vaãn coøn nhieàu haïn cheá. Moät trong nhöõng haïn cheá quan troïng laø thuyeát AH-B khoâng giaûi thích ñöôïc tröôøng hôïp ñoàng phaân quang hoïc cuûa ñöôøng vaø amino acid, vaø tröôøng hôïp caùc chaát coù khaû naêng taïo ñöôïc ñoä ngoït coù cöôøng ñoä cao [51]. Nhö ñaõ trình baøy, -D-manopyranose thì ngoït vaø -D-manopyranose thì ñaéng (2.2.2.3d). Hai chaát naøy chæ khaùc nhau do vò trí cuûa nhoùm OH taïi moät nguyeân töû cacbon. Tuy nhieân, L-manosepyranose khaùc so vôùi ñoàng phaân quang hoïc D cuûa noù ôû caû naêm nguyeân töû cacbon nhöng hai chaát naøy laïi coù vò gioáng nhau. Kết quaû naøy cuõng töông töï ñoái vôùi baûy caëp ñoàng phaân quang hoïc ñöôøng khaùc: arabinose, xylose, glucose, rhamnose, galactose, glucoheptulose, vaø fructose [1]. Ngöôïc laïi vôùi ñaëc tính naøy cuûa ñöôøng, moät vaøi D-amino acids thì coù vò ngoït, nhöng ñoàng phaân L cuûa chuùng thì khoâng [1]. Baûng 2.1: Söï khaùc nhau veà vò giöõa daïng L vaø D cuûa amino acids [22]. Amino acids Asparagine Glutamic acid Phenylalanine Leucine Valine Serine Histidine Isoleucine Methionine Tryptophane Vò cuûa daïng L Laït Umami Ñaéng yeáu Nhaït, ñaéng yeáu Ngoït nheï, ñaéng Ngoït yeáu, haäu vò oâi thiu Khoâng vò ñeán ñaéng Ñaéng Khoâng vò Ñaéng Vò cuûa daïng D Ngoït Gaàn nhö laø khoâng vò Ngoït, haäu vò ñaéng Ngoït gaét Ngoït gaét Ngoït gaét Ngoït Ngoït Ngoït Raát ngoït Nghieân cöùu cho thaáy raèng, L-tryptophane coù vò ñaéng baèng moät nöûa vò ñaéng cuûa cafeine, trong khi ñoù daïng D-tryptophane ngoït gaáp 35 laàn so vôùi sucrose vaø gaáp 1.7 laàn so vôùi calcium cyclamate. L-phenylalanine coù vò ñaéng baèng moät phaàn tö so vôùi vò ñaéng cuûa cafeine, nhöng daïng D-phenylanine laïi coù vò ngoït gaáp baûy laàn so vôùi sucrose [22]. Döïa vaøo thuyeát AH-B cuõng chöa theå giaûi thích ñöôïc caùc chaát coù vò ngoït laïi coù moät söï bieán thieân roäng veà cöôøng ñoä vò, ñaëc bieät laø caùc hôïp chaát coù ñoä ngoït cao. 18 Chöông 2: Vò ngoït Treân taát caû, thuyeát AH-B thöïc söï laø neàn taûng cô baûn kích thích caùc noå löïc ñeå caûi tieán hôn nöõa söï hieåu bieát veà theá giôùi caáu truùc phaân töû - vò cuûa caùc chaát ngoït. 2.2.3.Thuyeát AH-B vaø raøo caûn khoâng gian: Naêm 1969, Shallenberger vaø coäng söï ñaõ thöïc hieän söï hieäu chænh ñaàu tieân treân thuyeát AH-B baèng caùch boå sung lyù thuyeát raøo caûn khoâng gian, muïc ñích laø ñeå giaûi thích cho tröôøng hôïp caùc ñoàng phaân quang hoïc cuûa ñöôøng vaø amino acids. Trong phaân töû ñöôøng, baát kyø nhoùm OH naøo cuõng coù khaû naêng ñoùng vai troø hoaëc laø AH hoaëc laø B. Do ñoù khi taïo lieân keát vôùi teá baøo vò giaùc, khoâng nhaát thieát phaûi xaùc ñònh roõ raøng nhoùm OH naøo laø AH, nhoùm OH naøo laø B. Töø ñieàu naøy coù theå thaáy raèng, haàu nhö khoâng coù söï khaùc bieät lôùn naøo trong khaû naêng taïo vò ngoït cuûa D vaø L ñöôøng. Tuy nhieân, ñoái vôùi amino acids thì khaùc, chæ coù moät nhoùm coù theå laø AH, ñoù laø nhoùm NH3+, vaø cuõng chæ coù moät nhoùm laø B, nhoùm COO-. Do ñoù, caùc mono amino acids chæ coù khaû naêng lieân keát vôùi teá baøo vò giaùc theo moät chieàu. Daïng D-amino acids deã daøng tieáp xuùc vôùi teá baøo vò giaùc neân noù coù vò ngoït. Ngöôïc laïi, ôû daïng L-amino acids vì nhoùm R gaây neân raøo caûn khoâng gian neân ngaên caûn khaû naêng tieáp xuùc cuûa noù vôùi teá baøo vò giaùc, keát quaû laø vò ngoït khoâng ñöôïc taïo thaønh. Moät ñieàu löu yù laø vì D, Lalanine vaø glycine ñeàu ngoït neân ñieàu kieän ñeå R coù khaû naêng gaây ra raøo caûn khoâng gian laø soá cacbon trong R phaûi lôùn hôn hai. Vôùi R: H2N-R-COOH. Ñeå hieåu roõ hôn veà raøo caûn khoâng gian xin neâu leân ví duï cuûa tröôøng hôïp leucine: Hình 2.16:D-leucine (traùi) vaø L-leucine (phaûi) [45]. 19 Chöông 2: Vò ngoït Trong hình beân traùi ta thaáy theo chieàu lieân keát töông öùng giöõa AH-B cuûa Dleucine vaø AH-B cuûa teá baøo vò giaùc, nhoùm iso-terbutyl khoâng bò raøo caûn neân lieân keát taïo vò deã daøng ñöôïc hình thaønh vaø do ñoù vò ngoït xuaát hieän. Ngöôïc laïi, trong hình beân phaûi, theo chieàu lieân keát töông öùng giöõa AH-B cuûa L-leucine vaø AH-B cuûa teá baøo vò giaùc, nhoùm iso-terbutyl bò raøo caûn laøm cho lieân keát taïo vò khoâng ñöôïc taïo thaønh, keát quaû daãn ñeán laø khoâng coù vò ñöôïc taïo thaønh. 2.2.4.Thuyeát AH-B-X: 2.2.4.1.Moâ taû vaø cô cheá: Naêm 1972, Kier ñaõ tieán theâm moät böôùc quan troïng trong vieäc giaûi thích moái quan heä caáu truùc phaân töû-vò. OÂng khaúng ñònh raèng phaûi coù theâm moät thaønh phaàn thöù ba nöõa trong heä thoáng saporous unit. Thaønh phaàn thöù ba naøy ñöôïc goïi laø X, sau naøy ñöôïc ñoåi thaønh , nghóa Hy Laïp laø C. Thaønh phaàn X coù ñaëc tính öa beùo vaø ñöôïc thieát keá ñeå giaûi thích cho vaán ñeà cöôøng ñoä cao cuûa vò ngoït. Heä thoáng AH, B vaø X taïo thaønh moät tam giaùc leäch, khoâng ñeàu, vôùi khoaûng caùch giöõa AH vaø X laø 3.5A0, B vaø X laø 5.5A0 (xem hình 2.11). Hình 2.17: Heä thoáng AH-B-X. Moät caùch töông öùng, vò trí caûm nhaän vò ngoït cuõng ñöôïc thieát keá ñeå phuø hôïp vôùi heä thoáng AH-B-X cuûa sapophoric unit (xem hình 2.12). Söï ñònh vò giöõa sapophoric unit vaø vò trí caûm nhaän ñeå taïo lieân keát ñöôïc thöïc hieän thoâng qua moät söï vaän haønh tröôït. 20