KHẢO SÁT TÌNH TRẠNG SỬ DỤNG CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỔNG HỢP TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM

Các phụ gia thực phẩm là các chất được bổ sung thêm vào thực phẩmđể bảo quản hay cải thiện hương vị và bề ngoài của chúng. Một số phụ gia thực phẩm đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ; ví dụ bảo quản bằng làm dưa chua(với dấm), ướp muối chẳng hạn như với thịt ướp muối xông khói, hay sử dụng điôxít lưu huỳnh như trong một số loại rượu vang. Với sự ra đời và phát triển của công nghiệp chế biến thực phẩm trong nửa sau thế kỷ 20 thì có thêm nhiều phụ gia thực phẩm đã được giới thiệu, cả tự nhiên lẫn nhân tạo.Chất chống oxi hóa là một loại phụ gia giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxi hóa chất khác. Chất chống oxi hóa ngăn quá trình phá hủy này bằng cách khử đi các gốc tự do, kìm hãm sự oxi hóa bằng cách oxi hóa chính chúng. Chất chống oxy hóa, chống oxy hóa, làm giảm tác dụng của các quá trình oxy hóa nguy hiểm bằng cách liên kết với nhau với các phân tử có hại, giảm sức mạnh huỷ diệt của chúng.Bất kỳ chất nào ngăn ngừa hay làm chậm sự oxy hóa đều được gọi là chất chống oxy hóa.Dầu, mỡ và các thực phẩm chứa chất béo bị hư hỏng thông qua một số phản ứng phân hủy khi trải qua sự gia nhiệt và tồn trữ thời gian dài. Quá trình hư hỏng chủ yếu là do các phản ứng oxy hóa và sự phân hủy của các sản phẩm oxy hóa làm giảm giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan của thực phẩm. Việc làm chậm quá trình oxy hóa là quan trọng cho các nhà sản xuất cũng như cho toàn bộ mọi người tham gia vào chuỗi thực phẩm từ nhà máy sản xuất đến người tiêu dung. Sự ức chế quá trình oxy hóa bao gồm các phương pháp khác nhau như ngăn cản hoạt động của oxy, sử dụng nhiệt độ thấp, bất hoạt các enzyme xúc tác quá trình oxy hóa, làm giảm áp suất oxy và sử dụng bao bì thích hợp.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

Môn : PHỤ GIA THỰC PHẨM

Đề tài:

KHẢO SÁT TÌNH TRẠNG SỬ DỤNG CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỔNG HỢP TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM

GVHD: NGUYỄN PHÚ ĐỨC Sinh viên thực hiện:

TP.Hồ Chí Minh, Tháng 6 năm2015

Mục lục

Chương 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Khái niệm chất chống oxy hóa 4

1.2 Sự oxy hóa chất béo 4

1.2.1 Lipid trong thực phẩm 4

1.2.2 Gốc tự do và sự oxy hoá 5

1.2.3 Cơ chế phản ứng oxy tự hoá chất béo 6

1.3 Các sản phẩm của sự oxy hóa 10

Chương 2: CƠ CHẾ ỨC CHẾ CỦA CHẤT CHỐNG OXI HÓA 12

2.1 Ức chế quá trình tự oxy hóa 12

2.2 Ức chế sự oxy hóa do ánh sáng 13

2.3 Ức chế và vô hoạt enzyme 13

Chương 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ OXI HÓA 14

Chương 4: PHÂN LOẠI CHẤT CHỐNG OXI HÓA 16

4.1 Chất chống oxy hoá tự nhiên 16

4.1.1 Acid ascorbic (Vitamin C) 16

4.1.2 Tocopherol (Vitamin E) 17

4.1.3 Một số chất chống oxy hoá tự nhiên khác 18

4.2 Các chất chống oxy hóa tổng hợp 20

4.2.1 BHT (Butylated hydroxytoluen) 20

4.2.2 BHA (Butylate hydroxyanisole) 20

4.2.3 Các chất ức chế oxy hóa thuộc nhóm ngăn ngừa 22

Chương 5: TÁC HẠI CỦA CHẤT CHỐNG CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỔNG HỢP 26

Chương 6: ỨNG DỤNG CHẤT CHỐNG OXY HÓA TỔNG HỢP/NHÂN TẠO 28

6.1 Dầu đậu nành 28

6.2 Ứng dụng trong sản phẩm hệ nhũ 28

6.3 Margarine 29

6.4 Mayonnaire 29

6.5 Nước trộn salad (salad dressing) 30

6.6 Ứng dụng trong dầu chiên và các sản phẩm chiên 30

6.7 Bánh bông lan, cracker, cookie và các sản phẩm nướng tương tự 31

6.8 Sản phẩn ép đùn 32

6.9 Ứng dụng trong các sản phẩm từ hạt có dầu 32

Chương 7: XU HƯỚNG SỬ DỤNG CHẤT CHỐNG OXI HÓA 34

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Khái niệm chất chống oxy hóa

Các phụ gia thực phẩm là các chất được bổ sung thêm vào thực phẩmđể bảo quản hay cải thiện hương vị và bề ngoài của chúng Một số phụ gia thực phẩm đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ; ví dụ bảo quản bằng làm dưa chua(với dấm), ướp muối- chẳng hạn như với thịt ướp muối xông khói, hay sử dụng điôxít lưu huỳnh như trong một số loại rượu vang Với sự ra đời và phát triển của công nghiệp chế biến thực phẩm trong nửa sau thế kỷ 20 thì

có thêm nhiều phụ gia thực phẩm đã được giới thiệu, cả tự nhiên lẫn nhân tạo

Chất chống oxi hóa là một loại phụ gia giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxi hóa chất khác Chất chống oxi hóa ngăn quá trình phá hủy này bằng cách khử đi các gốc tự

do, kìm hãm sự oxi hóa bằng cách oxi hóa chính chúng

 Chất chống oxy hóa, chống oxy hóa, làm giảm tác dụng của các quá trình oxy hóa nguy hiểm bằng cách liên kết với nhau với các phân tử có hại, giảm sức mạnh huỷ diệt của chúng

Bất kỳ chất nào ngăn ngừa hay làm chậm sự oxy hóa đều được gọi là chất chống oxy hóa

Dầu, mỡ và các thực phẩm chứa chất béo bị hư hỏng thông qua một số phản ứng phân hủy khi trải qua sự gia nhiệt và tồn trữ thời gian dài Quá trình hư hỏng chủ yếu là do các phản ứng oxy hóa và sự phân hủy của các sản phẩm oxy hóa làm giảm giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan của thực phẩm Việc làm chậm quá trình oxy hóa là quan trọng cho các nhà sản xuất cũng như cho toàn bộ mọi người tham gia vào chuỗi thực phẩm từ nhà máy sản xuất đến người tiêu dung Sự ức chế quá trình oxy hóa bao gồm các phương pháp khác nhau như ngăn cản hoạt động của oxy, sử dụng nhiệt độ thấp, bất hoạt các enzyme xúc tác quá trình oxy hóa, làm giảm áp suất oxy và sử dụng bao bì thích hợp

Một phương pháp khác là sử dụng các phụ gia đặc trưng để ức chế sự oxy hóa Những chất này được gọi đúng nghĩa là “chất ức chế sự oxy hóa”, nhưng hiện nay nó được gọi phổ thông là “chất chống oxy hóa”

1.2 Sự oxy hóa chất béo

1.2.1 Lipid trong thực phẩm

Chất béo có mặt hầu hết trong các nguyên liệu thực phẩm với chủ yếu là triglyceride,

có trong các tế bào dự trữ chất béo của động vật, thực vật và phospholipid, có trong các màng sinh học Trong chế biến thực phẩm, chất béo được thêm vào như một thành phần của công thức sản phẩm

Chất béo được thêm vào là một thành phần chính của các thực phẩm bao gồm mayonnaire, margarine, và dầu chiên Các chất béo này gần như hoàn toàn là triglyceride và

là thành phần có ý nghĩa như một nguồn các chất tạo hương vị xấu do oxy hóa

Khi sữ dụng các mô động vật hoặc thực vật làm nguyên liệu thực phẩm, các phospholipid có trong màng sinh học có thể là một nguồn cơ chất quan trọng cho quá trình

hư hỏng do oxy hóa

1.2.2 Gốc tự do và sự oxy hoá

 Gốc tự do

Nguyên tử là thành phần cơ bản nhất và nhỏ nhất cấu tạo nên vật chất Một nguyên tử bao gồm một hạt nhân và các Nơ-tron Thông thường, một cặp electron bay trên một quỹ đạo quanh hạt nhân, giống như các hành tinh quay quanh Mặt trời

Phân tử bao gồm các nhóm nguyên tử gắn kết với nhau bởi hoạt động của các cặp electron này Đôi khi trong quá trình phản ứng hóa học, một electron bị kéo ra khỏi chỗ

cố hữu của nó trong phân tử, và tạo thành một gốc tự do

Về bản chất, gốc tự do là một electron độc thân Các gốc tự do rất không ổn định và nhạy cảm Chúng tìm kiếm những electron khác để hình thành một cặp electron mới Các gốc tự do gây hại khi chúng kéo những electron từ các tế bào bình thường

Ảnh hưởng của gốc tự do:

– Chúng có thể gây ra tổn thương cho tất cả các chất liệu và mô trong cơ thể Mô mỡ là nơi bị tổn thương sớm nhất và thường gặp nhất, vì đó là loại mô có xu hướng đặc biệt dễ bị oxy hóa Gốc tự do gây ra một chuỗi phản ứng liên tục xảy ra trên các chất mỡ và chúng chỉ

có thể bị chặn đứng bởi chất chống oxy hóa

– Gốc tự do còn làm tổn thương protein

– Các gốc tự do có thể gây tổn hại cho các acid nucleic cơ bản

Hình 1.1 Gốc tự do và sự oxi hóa

 Sự oxy hoá

Sự oxy hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron được chuyển sang chất oxi hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền phá hủy tế bào sinh vật Trong sản xuất, bảo quản và chế biến thực phẩm, sự oxy hoá chất béo là nguyên nhân hạn chế thời gian bảo quản thực phẩm

Các chất béo chứa nhiều acid béo không no như oleic, linoleic, linolenic,… trong phân tử chúa nhiều nối đôi nên rất dễ bị oxy hóa tạo thành các hydroperoxide, hợp chat này tiếp tục phân giải thành các sản phẩm có mùi khó chịu (mùi ôi, tanh, mùi kim loại, mùi thực phẩm cũ,…) Do đó chất béo không no được xem là hợp chất không bền

Hình 1.2 Hydroperoxide

Dù phản ứng oxi hóa thuộc loại cơ bản trong đời sống nhưng có thể ngăn chận nó, chẳng hạn động thực vật duy trì hệ thống rất nhiều loại chất chống oxi hóa như glutathione, vitamin C, Vitamin E, enzime catalase, superoxide dismutase Chất chống oxi hóa yếu hay còn gọi là chất ức chế có thể phá hủy tế bào

Có hai kiểu phản ứng oxy hóa không no:

 Phản ứng tự oxy hóa

 Phản ứng oxy hóa dưới tác dụng của enzyme lipoxygenase: một số enzyme có khả năng xúc tác phản ứng tạo sản phẩm trung gian, góp phần thúc đẩy quá trình oxy hóa chất béo diễn ra nhanh hơn

1.2.3 Cơ chế phản ứng oxy tự hoá chất béo

Bao gồm 3 gian đoạn: khởi tạo, lan truyền, kết thúc

 Khởi tạo: sự tạo thành các gốc tự do như peroxy, alkoxy, alkyl

RH R.+H

RCOOH + M3+ ROO + H. + M2+

RCOOH + M2+ RO. + .OH + M3+

2RCOOH RO. + ROO + H2O

 Sự khởi động chuỗi phản ứng của các gốc tự do

Có hai nhóm phản ứng cơ bản lien quan đến việc khởi động quá trình oxy hóa: Các phản ứng vươt qua rào cản năng lượng ngăn cản phản ứng giữa oxy và chất béo, phản ứng chuyển các hydroperoxide thành các gốc tự do Ngoài ra, các enzyme xúc tác phản ứng tạo

H2O2 cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình oxy hóa chấtbéo

Hình 1.3 Chuỗi phản ứng các gốc tự do

Quang oxy hóa là quá trình oxy hóa vượt rào cản năng lượng Người ta nhận thấy độ bền của thực phẩm chứa chất béo giảm khi có mặt áng sáng Áng sáng là nguyên nhân gây

ra quá trình oxy hóa theo một trong hai cách sau:

 Các chất “nhạy cảm” (sensitizer) có mặt trong thực phẩm được kích hoạt bởi ánh sáng sẽ phản ứng với cơ chất tạo các gốc tự do, các gốc này sẽ khởi động quá trình oxy hóa chất béo

 Một dạng chất nhạy cảm khác có khả năng chuyển oxy từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích Oxy được hoạt hóa sẽ phản ứng với acid béo không no theo cơ chế “cyclo – addition” tạo hydroperoxide:

Các kim loại nặng góp phần khởi động quá trình oxy hóa chất béo do chúng tham gia vào phản ứng phân hủy các hydroperoxide tạo thành các gốc tự do Trong dầu mỡ và thực phẩm nói chung luôn chứa một lượng vết các ion kim loại nặng (Fe,Cu,Co,…), chúng có thể

là thành phần của nguyên liệu thực phẩm hoặc xâm nhập vào thực phẩm từ thiết bị chế biến, bao bì thực phẩm Các ion kim loại ở trạng thái oxy hóa thấp sẽ phân hủy hdroperoxide dễ hơn các kim loại ở thái oxy hóa cao hơn

Protein chứa heme có mặt trong thực phẩm như hemoglobin, myoglobin, cytochrom C thường làm tăng quá trình oxy hóa chấ béo ở động vật, tạo nên mùi khó chịu Đối với các chất béo thực vật, quá trình này diễn ra khi có mặt các enzyme catalase, peroxidase Các hợp chất heme phân hủy hydroperoxide với tốc độ cao hơn so với ion Fe, do đó chúng làm tốc độ phản ứng diễn ra nhanh hơn

 Lan truyền: tạo các sản phẩm trung gian là các monohydroxyperoxide không

mùi, không vị

R. + O2ROO

ROO + RH RCOOH + R.

RO. + RH ROH + R.

 Kết thúc phản ứng: tạo thành các hợp chất alkan và alken phân tử lượng

thấp,dễ bay hơi như elthan, pentan; các hợp chất carbonyl (aldehyde, ceton) gây mùi cho thực phẩm

R. + R.2R

R. + ROO ROOR

ROO + ROO ROOR _+ O2

Tự oxy hóa chất béo là quá trình biến đổi acid béo không no khi có mặt oxy Quá trình này đươc khởi tạo bằng việc tạo thành các gốc tự do Thông thường phản ứng xảy ra trên nhóm Mêtyl cận kề nối đôi của C =C Sản phẩm đầu tiên của quá trình oxy hóa là các hydroperoxide (ROOH)

Hình 1 : Chuỗi phản ứng của quá trình tự oxi hóa chất béo

Tốc độ phản ứng oxy hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

 Số nối đôi có trong chất béo

 Hàm lường chất béo có trong thực phẩm

 Trạng thái chất béo: bề mặt tiếp xúc giữa không khí và chất béo càng lớn thì vận tốc oxy hóa càng cao

 Sự có mặt của chất chống oxy hóa: có tác dụng kìm hãm hoặc làm chấm dứt các phản ứng oxy hóa chất béo

 Áp suất riêng phần của oxy, vận tốc phản ứng tự oxy hóa phụ thuộc vào lượng oxy trong môi trường

 Nhiệt độ: khi tăng nhiệt độ, lượng peroxide tạo thành tăng, ở nhiệt độ cao hơn 450C tốc độ phân giải hydroperoxide tăng

1.3 Các sản phẩm của sự oxy hóa

Các thành phần được hình thành ở bước đầu tiên của quá trình tự oxy hóa là các hydroperoxide và đây cũng là các sản phẩm được hình thành do quá trình oxy hóa có xúc tác của lipoxygenase Mặc dù các hydroperoxide là các hợp chất không bay hơi, không mùi, nhưng chúng không bền và có thể phân hủy một cách tự phát hoặc bằng các phản ứng có xúc tác để hình thành các hợp chất có mùi, bay hơi mà được xem là các chất gây mùi vị xấu Bản chất của chất tạo mùi vị xấu được phát hiện tùy thuộc chủ yếu vào thành phần acid béo của cơ chất (nguyên liệu) và mức độ oxy hóa, mặc dù điều kiện của sự oxy hóa cũng có thể ảnh hưởng đến các hợp chất bay hơi và tính chất cảm quan của chất béo bị oxy hóa Ví dụ

về các chất tạo mùi vị xấu là “mùi đậu” được tạo ra rất phổ biến trong dầu đậu nành; “mùi cá” tạo ra trong dầu cá; “mùi kem” hoặc “mùi kim loại” được tạo ra trong bơ sữa Các hợp chất aldehyde đóng góp phổ biến vào các chất tạo mùi vị xấu mà chúng được tạo ra trong quá trình oxy hóa chất béo

Ngoài việc tạo ra các mùi vị chua, sự hư hỏng do oxy hóa chất béo có thể gây ra sự tẩy màu thực phẩm do phản ứng của các chất tạo màu, đặc biệt là carotenoids, với các hợp chất trung gian hình thành trong quá trình oxy hóa Gốc tự do cũng có thể làm giảm chất lượng dinh dưỡng do chúng phản ứng với các vitamin, đặc biệt vitamin E, làm cho vitamin này bị thất thoát do nó hoạt động như một chất chống oxy hóa

Trong dầu chiên, nồng độ của các gốc tự do tăng ở mức độ cao hơn rất nhiều so với các loại thực phẩm được tồn trữ hoặc chế biến ở nhiệt độ trung bình, thường là khoảng 180°C, các gốc tự do đạt đến nồng độ mà có thể hình thành một lượng đáng kể các phân tử đôi (dimer) Điều này làm tăng độ nhớt của dầu Quá trình chiên cũng tạo ra các acid béo tự

do, làm sậm màu dầu và làm tăng sự tạo bọt và tạo khói Theo khuyến cáo của Hội nghiên cứu chất béo Đức (German Society for Fat Research), một loại chất béo chiên bị xem là đã

hư hỏng nếu nó có chứa hơn 24% thành phần phân cực hoặc 12% các thành phần trùng ngưng (nghĩa là bị polymer hóa) Lúc này, một lượng đáng kể vitamin E cùng với một phần các acid béo không no nhiều nối đôi có trong dầu ăn trước đó cũng sẽ bị mất

Chất tạo mùi vị xấu được tạo ra khi chất béo bị oxy hóa có thể xem là một cảnh báo cho biết thực phẩm đó không còn ăn được nữa Có một số lo ngại rằng nếu sử dụng quá mức

lượng hydroperoxide có thể dẫn đến sự ảnh hưởng có hại cho sức khỏe Về lý thuyết, nếu các hợp chất hydroperoxide được cơ thể hấp thu, nó sẽ là một nguồn tiềm tàng sinh ra các gốc tự do, gây ra các hư hại cho cơ thể Gốc tự do sinh ra từ sự phân hủy hydroperoxide có thể làm hư hại protein, bao gồm cả các enzyme hoặc hư hại DNA và có thể dẫn tới ung thư Tuy nhiên, nhiều nguồn gốc tự do tạo ra trong điều kiện in vivo (trong cơ thể) và sự hiện diện của các chất chống oxy hóa nội sinh hoặc được cung cấp từ thực phẩm một cách thông thường sẽ bảo đảm rằng các mô cơ thể vẫn khỏe mạnh

Chương 2: CƠ CHẾ ỨC CHẾ CỦA CHẤT CHỐNG OXI HÓA

2.1 Ức chế quá trình tự oxy hóa

Phản ứng của chuỗi gốc tự do có thể bị chậm lại do 02 nhóm chất ức chế: nhóm bẻ gãy chuỗi phản ứng (còn được gọi là chất chống oxy hóa thực sự) và nhóm ngăn ngừa

Về nguyên tắc, tất cả các chất có vai trò bảo vệ thực phẩm từ sự tự oxy hóa nên được gọi là chất ức chế và chỉ có những chất ức chế sự oxy hóa bằng các phản ứng với gốc tự do mới nên gọi là chất chống oxy hóa (thực sự) Có thể mô tả các chất ức chế kiểu ngăn ngừa hoạt động ở “phòng tuyến đầu tiên” để ức chế sự hình thành các gốc tự do và các hợp chất oxygen dạng hoạt tính Các chất chống oxy hóa làm sạch gốc tự do hoạt động ở “phòng tuyến thứ hai” và có vai trò ức chế bước khởi tạo và/hoặc bẻ gãy các phản ứng chuỗi trong bước lan truyền

Tuy nhiên, cần lưu ý là theo cách phân loại hiện nay của Codex, tất cả các chất bảo vệ thực phẩm từ sự oxy hóa thuộc cả 02 nhóm nói trên đều thuộc loại “chất chống oxy hóa (antioxidant)”

Các chống chống oxy hóa thuộc nhóm bẻ gãy chuỗi phản ứng, gọi là AH, sẽ làm sạch gốc tự do, làm gián đoạn phản ứng ở bước lan truyền (phản ứng) và hình thành gốc chống oxy hóa A có hoạt tính thấp nên sẽ không phản ứng tiếp với phân tử chất béo

Nhóm ức chế kiểu ngăn ngừa có thể khử hoạt các hợp chất dạng hoạt tính (active species) và các tiền chất của gốc tự do và do đó ức chế sự sản sinh các gốc tự do và làm giảm tốc độ oxy hóa Các chất phân hủy peroxide chẳng hạn như thioether, methionin, acid thiodipropionic và các ester của nó giúp ngăn ngừa sự hình thành các gốc tự do cho bước

khởi tạo các phản ứng của chuỗi mới Các hợp chất đặc trưng có thể hóa vòng ion kim loại

và làm giảm tốc độ phản ứng ( [3.1], [3.2]) cũng được xem là các chất chống oxy hóa thuộc nhóm ngăn ngừa Ví dụ, transfrrin và albumin kết hợp với Fe và Cu Ceruloplasmin oxy hóa Fe2+ thành Fe3+, là loại có hoạt tính thấp hơn Glutathione peroxidase và catalase có thể phân hủy hydroperoxide và hydrogen peroxide mà không tạo ra gốc tự do và vì vậy làm giảm sự sinh sản gốc tự do Các hợp chất catechin và theaflavin có hoạt tính làm sạch tuyệt vời các gốc superoxide Các hợp chất “dập tắt” phân tử 1O2 như β-carotene cũng có chức năng của chất ức chế kiểu ngăn ngừa

2.2 Ức chế sự oxy hóa do ánh sáng

Sự chuyển dịch năng lượng từ phân tử bị kích thích ban đầu đến hợp chất “dập tắt” sẽ đem lại sự tiêu tán năng lượng do sự phát xạ ánh sáng hoặc như một nguồn nhiệt và vì vậy ngăn ngừa được phản ứng chuyển dịch electron đơn lẻ của phân tử bị kích thích ban dầu Tocopherol và các carotenoid là những chất dập tắt các trạng thái kích thích của các phân tử chất tạo màu cũng như1O2

2.3 Ức chế và vô hoạt enzyme

Các hợp chất flavonoid, các acid phenolic và các gallate thể hiện tính chất ức chế lipoxygenase Theaflavin monogallate B và theaflavin digallate dường như cũng có hoạt tính ức chế lipoxygenase của đậu nành Lipoxygenase có thể bị vô hoạt ớ nhiệt độ > 60°C

và làm tăng hạn sử dụng của sản phẩm Tuy nhiên, việc gia nhiệt cũng làm tăng sự oxy hóa

“không enzyme” và vì vậy có thể làm tăng sự oxy hóa cao hơn so với khi có lipoxygenase

hình 2.1 Vô hoạt enzyme

Chương 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ OXI HÓA

Mức độ oxy hóa của acid béo và các ester của nó trong thực phẩm chủ yếu phụ thuộc vào 02 nhóm yếu tố

Nhóm thứ nhất là cấu trúc hóa học của acid béo, ví dụ như acid béo càng không no, tốc

độ oxy hóa càng cao; acid béo dạng tự do có tốc độ oxy hóa cao hơn dạng liên kết trong triglyceride và một lượng nhỏ các cơ chất có mặt trong thực phẩm 02 loại phụ thuộc này thuộc nhóm yếu tố cơ chất

Nhóm thứ 2 thuộc nhóm yếu tố vật lý là điều kiện chế biến, tồn trữ thực phẩm như áp suất oxygen, bề mặt tiếp xúc với oxygen, nhiệt độ và sự chiếu xạ

Khi nói về sự oxy hóa, điều căn bản là phải thảo luận về nồng độ oxygen tác động đến hệ thống Nếu áp lực oxygen cao, cho dù diện tích bề mặt tiếp xúc với tác nhân oxy hóa

là nhỏ chăng nữa thì tốc độ khuếch tán oxygen cũng là đáng kể cho sự oxy hóa Điều này có nghĩa là thực phẩm chứa chất béo có kích thước càng mỏng hoặc bề mặt tiếp xúc với oxygen càng rộng thì tốc độ oxy hóa càng cao

Khi nhiệt độ tăng lên, se thúc đẩy lên từng bước của chuỗi oxy hóa chất béo Đây là lý

do mà thực phẩm được khuyến cáo tồn trữ ở nhiệt độ thấp Tuy nhiên, có một nguy cơ khi đông lạnh một số thực phẩm Ở điều kiện lạnh đông, tất cả nước bị đông đặc nên lớp protein hydrate hóa (trạng thái hấp thu nước) nhằm mục đích bảo vệ hệ nhũ sẽ bị phá hủy và chất béo thoát ra khỏi hệ nhũ tự nhiên và vì vậy chúng có thể tiếp xúc với oxygen

Sự chiếu xạ làm tăng tốc độ của bước khởi tạo trong chuỗi oxy hóa (hình thành các gốc tự do) Điều này là do năng lượng cao của các lượng tử ánh sáng α, β, γ và tia X Chiều dài bước sóng càng ngắn, năng lượng càng cao và sự chiếu xạ gây hại càng nhiều Tốc độ của bước khởi tạo Ri là tỷ lệ trực tiếp với cường độ chiếu xạ I và tốc độ của sự tự oxy hóa

W là tỷ lệ với căn bậc 2 của I, nghĩa là W= I1/2

Có vô số vi chất có thể ảnh hưởng đến tốc độ và sản phẩm của quá trình oxy hóa chất béo Hydroperoxide là các sản phẩm oxy hóa đầu tiên và là chất khởi tạo cho chuỗi phản ứng Sự có mặt của chúng trong hệ thống chất béo sẽ thúc đẩy sự oxy hóa

Các ion kim loại có hóa trị chuyển tiếp xúc tác sự phân hủy hydroperoxide tạo ra các gốc tự do, giúp bắt đầu các chuỗi oxy hóa sâu hơn Vì vậy, một lượng vết rất nhỏ Cu, Fe và

với một mức độ ảnh hưởng thấp hơn của Mn, Co là những chất thúc đẩy quan trọng cho quá trình oxy hóa chất béo

Hình 3.1 Sự tham gia của các acid béo tự do trong chuỗi oxy hóa

Mối quan hệ giữa tốc độ oxy hóa và nước là phức tạp Lượng nước, hoạt độ nước và trạng thái của nước trong thực phẩm, cùng với các yếu tố khác, phải được xem xét Chất tạo màu có ảnh hưởng mạnh đến tốc độ oxy hóa chất béo Trong số các chất tạo màu này, chlorophyll và pheophytin là những chất tạo nhạy với ánh sáng của quá trình oxy hóa trong điều kiện có ánh sáng, trong khi chúng lại thể hiện được hoạt tính chống oxy hóa trong bóng tối Tùy thuộc vào điều kiện, các carotenoid có thể thúc đẩy sự oxy hóa trong các loại dầu khi có ánh sáng hoặc ức chế quá trình oxy hóa Các hợp chất không phải lipid có trong thực phẩm, chẳng hạn như protein, đường, chất khoáng và hầu hết là có mặt của nước, cũng có thể có ảnh hưởng mạnh đến tốc độ và cơ chế oxy hóa chất béo Có các thông tin mâu thuẫn nhau về vai trò của đường trong quá trình tự oxy hóa của chất béo tùy thuộc vào loại hệ thống oxy hóa Có kết quả nghiên cứu dẫn ra rằng thêm đường saccharose và đường polyol vào hệ nhũ chứa dầu hướng dương sẽ làm bền đối với sự oxy hóa của hệ nhũ

Chương 4: PHÂN LOẠI CHẤT CHỐNG OXI HÓA

Chất chống oxy hóa trong thực phẩm bao gồm hai nhóm chính:

– Chất chống oxy hoá tự nhiên

– Chất chống oxy hoá tổng hợp

4.1 Chất chống oxy hoá tự nhiên

Việc sử dụng chất chống oxy hóa tự nhiên trong thực phẩm đã có từ rất lâu đời Phương pháp xông khói, ướp gia vị cho sản phẩm thịt, cá, phô mai và các thực phẩm giàu chất béo khác có thể đóng góp một phần để làm chậm sự ôi hóa của chúng Nói chung,

thuật ngữ “chất chống oxy hóa tự nhiên” để chỉ những hợp chất có trong tự nhiên và

có thể chiết xuất chúng từ các mô động và thực vật và những chất đó có thể được hình thành

do sự nấu nướng hoặc chế biến các thành phần của động vật và thực vật dùng cho thực phẩm Chất chống oxy hóa tự nhiên được tìm thấy trong hầu như tất cả các loại thực vật, vi sinh vật, nấm và trong mô động vật Phần lớn các chất chống oxy hóa tự nhiên là các hợp chất phenolic, trong đó những nhóm quan trọng nhất là các hợp chất tocopherol, flavonoid

và các acid phenolic

Các chất béo không no trong mô sinh học tương đối bền.Nguyên nhân là do trong mô sinh học có chứa các chất chống oxy hoá cũng như các enzim ngăn ngừa hiện tượng oxy hoá

4.1.1 Acid ascorbic (Vitamin C)

Vitamin C hay ascorbic acid là chất dinh dưỡng chủ yếu cho động vật bậc cao và các loài khác Sự hiện diện của ascorbate có vai trò quan trọng cho những phản ứng trao đổi chất cho động vật, cây trồng và hoạt động bên trong của cơ quan con người Nó được biết đến như vitamin mà sự thiếu hụt của nó là nguyên nhân gây ra bệnh scorbus (do thiếu vitamin C trong cuộc sống hàng ngày)

 Cấu trúc vitamin C

Vitamin C có hoạt chất chống oxy hóa khi nó làm giảm oxy hóa chất như hydrogen peroxide Ngoài ra, nó cũng sẽ làm giảm các ion kim loại tạo ra các gốc tự do thông qua các phản ứng Fenton

2 Fe3+ + ascorbate → 2 Fe2+ + Dehydroascorbate

2 Fe2+ + 2 H2O2 → 2 Fe3+ + 2OH • + 2 OH-

Hình 4.1 Vitamin C

Vitamin E là tên gọi chung cho một bộ tám tocopherols liên quan và tocotrienols,

đó là vitamin tan trong chất béo có tính chất chống oxy hóa Trong đó, Hình thức tocopherol là các chất chống oxy hóa quan trọng nhất hòa tan trong chất béo, Nó có khả năng bảo vệ màng tế bào khỏi quá trình oxy hóa bằng cách phản ứng với các gốc lipid được sản sinh trong phản ứng dây truyền Từ đó, loại bỏ các gốc tự do trung gian và ngăn ngừa các phản ứng lan truyền liên tục diễn ra

δ-Vitamin E được tách ra trong quá trình tinh luyện dầu Vitanim E có nhiều trong dầu đậu nành, ngũ cốc…

Hình 4.2 Vitamin E

4.1.3 Một số chất chống oxy hoá tự nhiên khác

 Carctenoids: cũng thể hiện hoạt tính chống oxy hoá Trong đó, β-caroten thể hiện hoạt tính chống oxy hoá mạnh nhất

Hình 4.3 Carctenoids