Nghiên cứu sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa của tỏi (allium sativum) phan rang theo thời gian lên men

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐÀO THỊ TRÚC GIANG NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI HOẠT TÍNH CHỐNG ÔXY HÓA CỦA TỎI ALLIUM SATIVUM PHAN RANG THEO THỜI GIAN LÊN MEN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ng

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐÀO THỊ TRÚC GIANG

NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI HOẠT TÍNH CHỐNG ÔXY HÓA CỦA TỎI

(ALLIUM SATIVUM) PHAN RANG THEO THỜI GIAN LÊN MEN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

NHA TRANG – NĂM 2015

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐÀO THỊ TRÚC GIANG

NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI HOẠT TÍNH CHỐNG ÔXY HÓA CỦA TỎI

(ALLIUM SATIVUM) PHAN RANG THEO THỜI GIAN LÊN MEN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:

TS NGUYỄN THẾ HÂN

NHA TRANG – NĂM 2015

LỜI CẢM ƠN

Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến TS Nguyễn Thế Hân và

TS Nguyễn Văn Minh đã tận tình hướng dẫn và góp ý cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Công nghệ thực phẩm đã tận tình truyền đạt kiến thức cho em trong suốt khóa học

Em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể cán bộ Trung tâm thí nghiệm thực hành, Trường Đại học Nha Trang đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực hiện đề tài

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã luôn quan tâm và hỗ trợ tốt về tinh thần, vật chất để em có thể thực hiện tốt đề tài

Nha Trang, ngày 21 tháng 06 năm 2015

Sinh viên Đào Thị Trúc Giang

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Đào Thị Trúc Giang Lớp: 53CNTP3

Ngành: Công nghệ thực phẩm Khoa: Công nghệ thực phẩm

Tên chuyên đề: Nghiên cứu sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa của tỏi Phan

Rang (Allium Sativum) theo thời gian lên men

Số trang: 55 Số chương: 04 Số tài liệu kham khảo: 50 Hiện vật: 01 quyển đồ án + 01 đĩa CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Khánh Hòa, ngày ……tháng……năm 2015

Bằng số Bằng chữ (Ký và ghi rõ họ tên)

TS Nguyễn Thế Hân

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan về tỏi 4

1.1.1 Nguồn gốc, tên gọi 4

1.1.2 Thành phần trong tỏi 6

1.1.3 Một số công dụng của tỏi 8

1.1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ tỏi 9

1.2 Khái quát về lên men tỏi 10

1.3 Giới thiệu về tỏi đen 10

1.3.1 Tỏi đen là gì 10

1.3.2 Những biến đổi của tỏi sau khi lên men 11

1.3.3 Một số tác dụng sinh học của tỏi đen 13

1.3.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ tỏi đen 16

1.4 Tình hình nghiên cứu về tỏi đen 17

1.4.1 Nghiên cứu ngoài nước 17

1.4.2 Nghiên cứu trong nước 18

1.5 Khái quát về gốc tự do và chất chống oxy hóa 19

1.5.1 Gốc tự do 19

1.5.2 Chất chống oxy hóa 19

1.5.2.1 Cơ chế hoạt động của các chất chống oxy hóa 19

1.5.2.2 Một số chất chống oxy hóa 23

1.5.3 Một số phương pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa 27

1.5.3.1 Phương pháp dựa vào tổng năng lực khử 27

1.5.3.2 Phương pháp khử gốc tự do DPPH 27

1.5.3.3 Phương pháp TEAC 28

1.5.3.4 Phương pháp ORAC 28

1.5.3.5 Phương pháp TRAP 29

1.5.3.6 Phương pháp FRAP 29

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1 Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu 30

2.2 Vật liệu, hóa chất nghiên cứu 30

2.2.1 Nguyên liệu tỏi 30

2.2.2 Hóa chất 30

2.3 Phương pháp nghiên cứu 31

2.3.1 Quy trình lên men sản xuất tỏi đen 31

2.3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu 32

2.3.3 Phương pháp phân tích 33

2.3.3.1 Phương pháp xác định hàm lượng nước 33

2.3.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng tro 34

2.3.3.3 Phương pháp xác định hàm lượng acid tổng 34

2.3.3.4 Phương pháp xác định hàm lượng polyphenol tổng số 34

2.3.3.5 Phương pháp xác định khả năng khử gốc tự do DPPH 34

2.3.3.6 Phương pháp xác định tổng năng lực khử 34

2.3.4 Phương pháp xử lí số liệu 35

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36

3.1 Sự thay đổi màu sắc của tỏi theo thời gian lên men 36

3.2 Sự thay đổi hàm lượng nước của tỏi theo thời gian lên men 37

3.3 Sự thay đổi hàm lượng tro của tỏi theo thời gian lên men 39

3.4 Sự thay đổi hàm lượng acid tổng của tỏi theo thời gian lên men 40

3.5 Sự thay đổi hàm lượng polyphenol tổng số của tỏi theo thời gian lên men 42

3.6 Sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa của tỏi theo thời gian lên men 45

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

PHỤ LỤC 1

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

SAC: S-allyl cysteine

GAE: Garlic acid equivalents

GSAC: g-glutamyl-S-allyl cysteine

SOD: Superoxid dismutase

CAT: catalase

GPx: Glutathione peroxidase

DPPH: 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazine

TEAC: Trolex equivalent antioxidant capacity

ABTS+: [2,2-azinobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)] ORAC: Oxygen radical-trapping absorbance capacity

TRAP: Total radical-trapping antioxidant potential

FRAP: Ferric reducing-antioxidant power

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Phân loại khoa học của tỏi 4

Bảng 1.2 Giá trị dinh dưỡng của tỏi 7

Bảng 1.3 Tổng hàm lượng acid amin của tỏi tươi và tỏi đen 12

Bảng 1.4 Hàm lượng polyphenol của một số loại trái cây và rau 25

Bảng 1.5 Sự thay đổi hàm lượng polyphenol tổng số của tỏi theo thời gian lên men 26

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Củ tỏi 5

Hình 1.2 Cây tỏi 5

Hình 1.3 Sự hình thành allicin từ alliin 8

Hình 1.4 Sự thay đổi chỉ số TBARS của chuột khi sử dụng tỏi và tỏi đen 16

Hình 1.3 Một số sản phẩm từ tỏi đen 17

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình lên men sản xuất tỏi đen 31

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu sự biến đổi của một số thành phần hóa lý và hoạt tính chống oxy hóa của tỏi theo thời gian lên men .32

Hình 3.1 Sự thay đổi màu sắc của tỏi theo thời gian lên men 36

Hình 3.2 Sự thay đổi hàm lượng nước của tỏi theo thời gian lên men 38

Hình 3.3 Sự thay đổi hàm lượng tro của tỏi theo thời gian lên men 40

Hình 3.4 Sự thay đổi hàm lượng acid tổng của tỏi theo thời gian lên men 41

Hình 3.5 Sự thay đổi hàm lượng polyphenol tổng số theo thời gian lên men 42

Hình 3.6 Sự thay đổi khả năng khử gốc tự do DPPH (A) và tổng năng lực khử (B) của tỏi theo thời gian lên men 45

Hình 3.7 Mối tương quan giữa hàm lượng polyphenol tổng số với khả năng khử gốc tự do DPPH (A) và tổng năng lực khử (B) 48

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ở Việt Nam, tỏi được trồng khá phổ biến trải dài khắp các tỉnh trên cả nước với sản lượng tỏi hàng năm ước đạt hàng nghìn tấn Một số loài tỏi có chất lượng cao như tỏi Lý Sơn, tỏi Hà Nội, tỏi Phan Rang, đã khẳng định được vị trí trên thị trường trong nước, được người tiêu dùng ưa chuộng và đánh giá cao Tỏi Việt Nam cũng đã được xuất bán ra một số thị trường nước ngoài như Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, tuy nhiên với sản lượng chưa cao và chủ yếu ở dạng tươi hoặc phơi khô,

do vậy giá bán không cao, làm giảm giá trị kinh tế của tỏi Hơn nữa, việc bảo quản sản phẩm tỏi tươi cũng gặp nhiều khó khăn, tổn thất trong quá trình bảo quản khá lớn gây nhiều thiệt hại về kinh tế cho người trồng cũng như người chế biến Bên cạnh đó, tỏi tươi có mùi và vị đặc trưng (khó chịu), không thích hợp với nhiều người tiêu dùng cũng làm giảm lượng tiêu thụ tỏi, mặc dù khoa học đã chứng minh tỏi có rất nhiều tác dụng tốt đối với sức khỏe con người Xuất phát từ những lý do trên, việc nghiên cứu sản xuất ra các sản phẩm mới từ tỏi nhằm nâng cao giá trị cho cây tỏi, sản phẩm có thể sử dụng rộng rãi bởi đa số đối tượng người tiêu dùng (không có mùi và vị khó chịu) là một yêu cầu cấp bách Sản phẩm tỏi đen được coi

là một trong những sản phẩm có giá trị kinh tế và giá trị dược học cao được sản xuất

từ tỏi tươi nhờ quá trình lên men trong điều kiện có sự kiểm soát về nhiệt độ và độ

ẩm Sản phẩm tỏi đen đã được nghiên cứu sản xuất và sử dụng rộng rãi trên thế giới như tại Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc Tác dụng của tỏi đen đã được khoa học chứng minh và được kiểm chứng trong thực tế Tuy nhiên, các công bố của các nhà khoa học ngoài nước về các chỉ tiêu hóa lý và hoạt tính chống oxy hóa của tỏi đen chỉ thích hợp cho đối tượng tỏi nguyên liệu được trồng tại những nước này với những điều kiện lên men khác nhau Tại Việt Nam, tỏi đen đã bước đầu được nghiên cứu bởi TS Vũ Bình Dương và các học viên của Học viện Quân y trên đối tượng tỏi Lý Sơn Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu vẫn chưa được công bố rộng rãi trên các tạp chí khoa học Hơn nữa, với mỗi loài tỏi khác nhau chúng có thành phần hóa lý và hoạt tính chống oxy hóa khác nhau, đòi hỏi phải có nghiên cứu riêng

phù hợp Trong nghiên cứu này lựa chọn tỏi Phan Rang để tiến hành nghiên cứu, vì đây là loài tỏi có chất lượng cao và được người tiêu dùng ưa chuộng; đặc biệt chưa

có một công bố nào về hoạt tính chống oxy hóa của tỏi đen từ nguồn nguyên liệu này

Xuất phát từ những vấn đề trên, trong nghiên cứu này tiến hành “Nghiên

cứu sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa của tỏi (Allium sativum) Phan Rang

theo thời gian lên men”

2 Mục tiêu đề tài

Xác định được sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa của tỏi theo thời gian lên men

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Tỏi Phan Rang được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu trong đề tài này:

- Tên khoa học: Allium sativum

- Tên Tiếng Việt: Tỏi

- Tên Tiếng Anh: Garlic

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Xác định sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa của tỏi theo thời gian lên men thông qua việc đánh giá sự thay đổi một số thành phần hóa lý và hoạt tính chống oxy hóa của tỏi ở từng ngày lên men

4 Nội dung nghiên cứu

- Nguyên liệu tỏi tươi được tiến hành xác định một số thành phần hóa học và hoạt tính chống oxy hóa, đây là yếu tố nghiên cứu đầu vào làm căn cứ để so sánh với sản phẩm đầu ra

- Xác định sự thay đổi hàm lượng nước của tỏi theo thời gian lên men

- Xác định sự thay đổi hàm lượng tro của tỏi theo thời gian lên men

- Xác định sự thay đổi hàm lượng acid tổng của tỏi theo thời gian lên men

- Xác định sự thay đổi hàm lượng polyphenol tổng số của tỏi theo thời gian lên men

- Xác định sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa của tỏi theo thời gian lên men

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về tỏi

1.1.1 Nguồn gốc, tên gọi

Tỏi (Allium sativum) là một loài trong chi Hành tây (Allium) có nguồn gốc ở

Trung Á sau đó lây lan sang Trung Quốc, Cận Đông và khu vực Địa Trung Hải và hiện nay đang được trồng khắp nơi ở Châu Á, Châu Âu [15]

Các nhà thực vật học gọi tỏi là Allium sativum L hoặc Allium sativum Ở mỗi

quốc gia, vùng miền khác nhau có cách gọi tỏi khác nhau, như Đại toán (Trung Quốc), Ail (Pháp), Garlic (Anh),…Ngoài ra, tiếng Latinh gọi tỏi là Olere – có nghĩa

là ngửi thấy, tiếng Hy Lạp là “halesstai” là “nhảy vọt ra” để mô tả sự tăng trưởng nhanh chóng các tép tỏi trong một củ Năm 1877, Picter dùng từ “Celtic all” có nghĩa là “ấm áp, làm nóng, đốt nóng” để nói về cây tỏi [12]

Tỏi đã được sử dụng hàng ngàn năm cho mục đích ẩm thực và làm thuốc Theo lịch sử ghi lại, tỏi được sử dụng như chất khử trùng để ngăn chặn hoại tử trong Thế chiến I, Thế chiến II [15] Tỏi còn được dùng cho những người xây Kim

tự tháp để tăng cường sức khỏe, người Hy Lạp cổ đại và vận động viên La Mã được

sử dụng tỏi trước những sự kiện thể thao

Phân loại khoa học

Tỏi được phân loại khoa học như sau:

Bảng 1.1 Phân loại khoa học của tỏi [51]

(Nguồn: Trung tâm dữ liệu thực vật Việt Nam)

Hình 1.1 Củ tỏi

Trong loài A sativum, có 2 phân loài (giống):

Tỏi ta: A sativum var sativum

Tỏi tây: A sativum var ophioscorodon

Đặc tính thực vật học

Hình 1.2 Cây tỏi

Tỏi là loài cây thân thảo, có căn hành (thân rễ) [11]

Thân thật của tỏi rất ngắn, đã thoái hóa, nằm sát ngay dưới thân giả (thân củ) Trên thân thật có mầm sinh dưỡng và sinh thực Những mầm này được che phủ

bởi những bẹ lá dày mọng nước Thân củ cây tỏi gồm một số nhánh (Tép) được liên kết với nhau bởi những màng mỏng

Lá thật đầu tiên của tỏi là một lá mầm, sau khi nảy mầm được 10-15 ngày tùy theo điều kiện thời tiết mà lá tỏi có dạng hình bản bằng phẳng Phần dưới là bẹ

ôm sát chồi bên trong (Tép tỏi); phần phiến lá bên trên cứng, thẳng, dài 15-50cm, rộng 1-2,5cm, có rãnh khía, mép lá hơi ráp Ở mỗi nách lá phía gốc có một chồi nhỏ sau này phát triển thành một Tép tỏi, các Tép này nằm chung trong một cái bao (do các bẹ lá trước tạo ra) thành một củ tỏi tức là thân hành của tỏi

Tỏi có hoa mọc thành cụm trên đầu một trục hình trụ từ thân củ kéo dài ra Hoa tỏi thuộc hoa đầu trạng, hoa có 6 lá dài, 6 nhụy và 6 nhị Hoa có màu trắng xám hoặc đôi khi phớt tím hoặc hồng Vòi nhụy rất bé, bầu thượng có 3 ngăn nếu được thụ phấn đủ thì sẽ cho 6 hạt Hoa xếp thành tán ở ngọn thân trên một cán hoa dài 55 cm hay hơn Hoa lưỡng tính, thụ phấn nhờ côn trùng Hoa nở vào tháng 5-7

Rễ tỏi thuộc loại rễ chùm, phát triển kém tập trung chủ yếu ở lớp đất mặt, khả năng chịu hạn kém Rễ tỏi có nhiều sợi dài phân nhánh yếu, chúng được bao phủ bởi một lượng lớn lông hút

Tỏi có 1 hạt, quả ra tháng 9-10

1.1.2 Thành phần trong tỏi

Thành phần dinh dưỡng của tỏi gồm có carbohydrat, protein, chất béo, chất

xơ, các vitamin như B1, B2, B3, B5, B6, C,…và các nguyên tố khoáng như Ca, Mg,…Trong đó, hàm lượng carbohydrat chiếm khoảng 33% trong 100g tỏi Bên cạnh đó, tỏi còn chứa các hợp chất lưu huỳnh như: alliin, allicin, ajoene, polysulfides diallyl, vinyldithiins, S- allylcystein,…có hoạt tính sinh học cao

Bảng 1.2 Giá trị dinh dưỡng của tỏi [15]

Theo phân tích của Bộ Nông nghiệp Hoa Kì

Tỏi tươi Giá trị dinh dưỡng 100g Năng lượng 623 kJ (149 kcal)

Tỉ lệ phần trăm theo lượng hấp thụ của người lớn

(Nguồn: Cơ sở dữ liệu USDA)

Theo một số phân tích khác, thành phần trong củ tỏi có khoảng 65% là nước,

28% cacbohydrat, 2% protein, 1,5% chất xơ và 0,15% lipid [42]

1.1.3 Một số công dụng của tỏi

Lá và cụm hoa tỏi được dùng làm rau Ở châu Âu và Trung Đông, lá và cụm hoa đôi khi được dùng làm rau ăn sống hay xào nấu, có hương vị như hành, ít cay nồng so với củ tỏi

Củ tỏi được dùng làm rau gia vị nhờ hương vị đặc trưng cay nồng của nó Tỏi được dùng làm thuốc:

Theo Đông y: củ tỏi có vị cay, tính ôn, hơi độc, vào hai kinh Can, Vị, có tác

dụng thanh nhiệt, giải độc, sát khuẩn, giải phong, sát trùng, chữa khí hư, tiểu tiện khó, bụng trướng đầy, tiêu nhọt, đờm và hạch ở phổi,…Mỗi ngày ăn 1-2 nhánh tỏi rất tốt cho sức khỏe

Theo Tây y:

Tác dụng kháng khuẩn:

Vào năm 1944, Chester J.Cavallito đã phát hiện trong tỏi có chứa allicin, là một hợp chất kháng sinh và kháng nấm (phitoncide) Trong quá trình bảo quản, enzym alliinase có sẵn trong tỏi sẽ chuyển hóa alliin thành allicin Allicin dễ bị mất khi đun nấu, là 1 chất kháng sinh tự nhiên rất mạnh, mạnh hơn cả penicillin [26]

Hình 1.3 Sự hình thành allicin từ alliin [31]

Dịch chiết thô của tỏi có khả năng chống lại cả vi khuẩn Gram (-) và Gram

Helicobactor pilory ở nồng độ 2-5 mg/ml [39] Tuy nhiên, tác dụng này sẽ bị giảm

khi xử lý nhiệt tỏi Ngoài ra, theo Nguyễn Thanh Hải và Bùi Thị Tho (2013), sử dụng cả 7 loại dung môi để chiết tỏi (gồm nước cất, acid acetic 5%, ethanol 35%, ethanol 70%, methanol 70%, axeton 70%, axetonitrile 70%) đều cho kết quả diệt vi khuẩn E coli 044 (phân lập từ phân gia cầm bị tiêu chảy),… [5]

1.1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ tỏi

Hiện nay, tỏi được trồng phổ biến trên 90 quốc gia ở châu Á, châu Mĩ, châu

Á và châu Đại Dương Tuy nhiên, diện tích tập trung nhiều nhất ở các quốc gia: Trung Quốc, Ấn Độ, Banglades, Nga và Hàn Quốc Những năm gần đây, diện tích, năng suất và sản lượng tỏi liên tục tăng, trong đó diện tích trồng tỏi ở châu Á là lớn nhất

Theo thống kê của tổ chức FAO (2007), diện tích trồng tỏi trên toàn thế giới

là 1.072.000 ha và sản lượng đạt 11,8 triệu tấn, trong đó sản lượng ở khu vực châu

Á là 10,4 triệu tấn, chiếm 88,1% so với tổng sản lượng trên thế giới Đến năm 2010, diện tích trồng tỏi trên toàn thế giới đã tăng lên 1.199.929 ha, với tổng sản lượng 17.674.893 tấn/năm Trong đó, Trung Quốc là nước sản xuất tỏi với sản lượng khoảng 13.664.069 tấn/năm (chiếm hơn 77,3% sản lượng trên toàn thế giới), tiếp đến là Ấn Độ và Hàn Quốc

Tại Việt Nam, tỏi thường được trồng ở các tỉnh phía Bắc và Duyên hải miền trung Riêng ở tỉnh Ninh Thuận, tỏi là sản phẩm nổi tiếng được người dân cả nước biết đến Tỏi được trồng tập trung tại các xã Vĩnh Hải, Thanh Hải, Nhơn Hải của huyện Ninh Hải; phường Mỹ Hải, Văn Hải, Mỹ Bình của thành phố Phan Rang-

Tháp Chàm và một số vùng của huyện Thuận Bắc Tổng diện tích trồng tỏi toàn tỉnh hiện nay là 216 hecta cho sản lượng tỏi tươi hằng năm trên 1500 tấn/năm Tuy nhiên, trong tỉnh chưa có cơ sở sản xuất tỏi, do đó tỏi sau khi thu hoạch được bán dưới dạng tỏi tươi hoặc tỏi đã phơi khô Bên cạnh đó, thực hiện chương trình hỗ trợ doanh nghiệp về khoa học và công nghệ giai đoạn 2011-2015 đã được UBND tỉnh ban hành tại Quyết định số 1323/QĐ-UBND ngày 15/06/2011 Ngày 19/09/2013, Cục sở hữu trí tuệ đã có Quyết định số 51716/QĐ-SHTT, cấp giấy chứng nhận đăng

kí nhãn hiệu số 212580 cho tỏi Phan Rang Ngoài ra, tỏi còn được trồng ở các vùng nổi tiếng như Lý Sơn (Quảng Ngãi), Kim Môn (Hải Dương), Gia Lâm (Hà Nội),…

1.2 Khái quát về lên men tỏi

Lên men là quá trình trao đổi chất, qua đó các chất hữu cơ bị biến đổi dưới tác dụng của enzym vi sinh vật Bản chất của quá trình lên men là quá trình oxy hóa khử sinh học [9]

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình lên men:

Nhiệt độ ảnh hưởng đến cấu trúc protein, enzym do đó ảnh hưởng đến hoạt động của enzym và hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật Ngoài ra, nhiệt độ môi trường lên men còn có tác dụng trên các phương diện sau:

- Tốc độ tạo thành và giải phóng sản phẩm

- Trạng thái vật lí của hệ thống

- Đảm bảo lọc chất lỏng khỏi sinh khối dễ dàng hơn [9]

Lên men tỏi là quá trình trao đổi chất, xảy ra các biến đổi về thành phần hóa

lý và các hoạt tính sinh học trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát chặt chẽ Trong một thời gian nhất định cho ra sản phẩm tỏi đen có giá trị về mặt dinh dưỡng và y tế

1.3 Giới thiệu về tỏi đen

1.3.1 Tỏi đen là gì

Tỏi đen là sản phẩm lên men tự nhiên từ tỏi tươi hay còn gọi là tỏi trắng, trong điều kiện kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ và độ ẩm, không sử dụng hóa chất, phụ gia và các nguyên liệu khác Tỏi đen có giá trị dinh dưỡng và sinh học rất cao

Hàn Quốc là nước đầu tiên làm ra tỏi đen nhờ vào kinh nghiệm dân gian Nhật Bản là nước tiêu thụ tỏi đen hàng đầu thế giới Tỏi đen có ở Việt Nam cách đây vài năm, đầu tiên do TS Vũ Bình Dương (Học viện Quân Y) nghiên cứu đề tài

về ứng dụng tại Việt Nam và được sản xuất thử nghiệm thành công Sau đó, được các trung tâm nghiên cứu, các doanh nghiệp sản xuất và bán rộng rãi trên khắp cả nước

1.3.2 Những biến đổi của tỏi sau khi lên men

Sự biến đổi một số thành phần hóa học của tỏi

Hàm lượng carbohydrat, lipit, protein ở trạng thái cân bằng, dễ hấp thụ, có đầy đủ 18 acid amin

Hàm lượng carbohydrat của tỏi có xu hướng tăng trong thời gian lên men Sự thay đổi này là do trong quá trình lên men, đường saccarose thủy phân thành các đường đơn glucose và fructose dưới ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ cao, đồng thời lượng acid tổng tăng trong thời gian lên men làm cho pH giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng thủy phân xảy ra Theo Choi và cộng sự (2014) cho thấy hàm lượng carbohydrat của tỏi tăng khoảng 6 lần trong thời gian lên men, từ 2,73 g/kg (ở ngày lên men thứ 7) đến 16,07 g/kg (ở ngày lên men thứ 35) và nhiều số liệu cao hơn so với hàm lượng carbohydrat của tỏi tươi là 1,52 g/kg [28] Theo nghiên cứu khác của Wang và cộng sự (2010), hàm lượng cacbohydrat trong tỏi tươi là 28,7%, sau khi tỏi được lên men trong điều kiện nhiệt độ 65-80 ºC và độ ẩm 70-80% thì hàm lượng này trong tỏi ở ngày thứ 40 là 47,0% [50] Kết quả này cho thấy hàm lượng carbohydrat (glucose, fructose, sucrose và maltose) trong tỏi đen tăng cao hơn so với tỏi tươi và nó liên quan đến vị ngọt của tỏi đen

Hàm lượng lipid của tỏi sau khi lên men thấp hơn so với tỏi tươi Lên men ở nhiệt độ cao và thời gian kéo dài đã làm tăng tốc độ oxy hóa lipid trong tỏi, do đó hàm lượng lipid giảm dần theo thời gian lên men

Thành phần acid amin trong tỏi đen có sự thay đổi đáng kể Theo Kim và cộng sự (2012), sau khi lên men trong 40 ngày ở điều kiện 60-70 ºC và độ ẩm 85-95%, kết quả thu được như bảng sau (Bảng 1.3)

Bảng 1.3 Tổng hàm lượng acid amin của tỏi tươi và tỏi đen [37]

(Nguồn: Theo Kim và cộng sự, 2012)

Hàm lượng chất chống oxy hóa cao hơn tỏi tươi nhiều lần, đặc biệt là polyphenol, S-allyl cysteine (SAC),…và có giá trị dinh dưỡng gấp 3-5 lần tỏi tươi SAC là 1 acid amin chứa lưu huỳnh được hình thành bởi các dị hóa của g-glutamylcysteine và chúng có tác dụng chống oxy hóa Theo Bae và cộng sự (2013), mẫu tỏi được lên men 45 ngày, sự biến đổi hàm lượng SAC trong quá trình lên men ở các nhiệt độ khác nhau thì khác nhau, mẫu tỏi lên men ở nhiệt độ thấp hơn sẽ có hàm lượng SAC cao hơn: hàm lượng SAC của mẫu tỏi lên men ở 40 ºC là

124,67 mg/g, trong khi mẫu tỏi lên men ở 85 ºC chỉ có 85,46 mg/g Theo đó, cho thấy nhiệt độ lên men góp phần làm tăng hàm lượng SAC ban đầu, sau đó, sự biến đổi hàm lượng SAC có thể do các yếu tố khác như do sự giảm của alliin đã được

chứng minh ở các nghiên cứu khác [24]…Theo Wang và cộng sự (2010), tỏi sau khi

lên men 40 ngày ở nhiệt độ 65-80 ºC và độ ẩm 70-80%, hàm lượng SAC tăng gấp 8 lần so với tỏi tươi [50]

Sự biến đổi về cảm quan của tỏi sau khi lên men

Màu sắc: màu đen Sự biến đổi cường độ màu nâu của tỏi theo thời gian lên men có liên quan chặt chẽ đến phản ứng biến nâu phi enzym dưới tác dụng của nhiệt như phản ứng Maillard, phản ứng oxy hóa polyphenol

Vị: có vị ngọt chua dịu của hoa quả Do hàm lượng carbohydrat tăng dần theo thời gian lên men

Mùi: không còn mùi hăng cay của tỏi, có hương thơm Ở tỏi tươi có mùi hăng cay khó chịu là do các hợp chất sunfur gây ra và xử lý nhiệt là phương pháp phổ biến để loại bỏ chúng Qúa trình lên men xảy ra đã chuyển hóa các hợp chất này thành các hợp chất chống oxy hóa tan trong nước như S-allyl cysteine, tetrahydro-β -carbolines, alkaloid,… [28] Bên cạnh đó, mùi thơm đặc trưng của tỏi đen còn được tạo ra nhờ aldehyt sinh ra từ phản ứng Maillard

Trạng thái: mềm dẻo Hàm lượng ẩm của tỏi giảm dần trong thời gian lên men nên tỏi đen có trạng thái mềm dẻo

Tỏi đen có thời gian bảo quản dài

1.3.3 Một số tác dụng sinh học của tỏi đen

Bảo vệ cơ thể chống ung thư và giảm cholesterol trong máu: Sau quá trình lên men, hợp chất S-allylcysteine và một dẫn xuất của amino acid cysteine (hợp chất trong tỏi tươi) đã tăng lên rất nhiều lần Hai hợp chất này có thể làm giảm cholesterol và giảm nguy cơ bệnh ung thư.SAC được hình thành từ quá trình thủy phân g-glutamyl-S-allyl cysteine (GSAC) bởi enzyme g-glutamyl transpeptidase (Amagase và cộng sự, 2001; Bae và cộng sự, 2014) [19] [24], là một trong những hợp chất acid amin chứa lưu huỳnh chính được cho là có nhiều tác dụng tốt đối với

sức khỏe Bên cạnh đó, tỏi đen chứa etan acid sunfonic Thio ethyl este và diallyl trisufide có thể ngăn chặn sự hình thành nitrosamine trong dạ dày Ngoài ra, tỏi đen

có chứa các chất xơ hòa tan, có thể thúc đẩy nhu động đường ruột, hấp thụ những chất gây ung thư, có khả năng làm giảm tỷ lệ mắc ung thư trực tràng,…

Bảo vệ cơ thể chống nhiễm trùng: Allicin trong tỏi đen có tác dụng chống vi khuẩn, virus và hàng loạt các vi sinh vật gây bệnh Một số chất bay hơi trong tỏi đen cũng có vai trò quan trọng trong việc ức chế hoặc tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh Ngoài ra, ở tỏi đen, hợp chất S-allyl cysteine có tác dụng hỗ trợ sự hấp thụ allicin, giúp cho sự hấp thụ và chuyển hóa allicin dễ dàng hơn, do đó thúc đẩy khả năng tự bảo vệ cơ thể chống lại vi khuẩn, virus xâm nhập và nhiễm trùng

Ổn định lượng đường trong máu: Tỏi đen có tác dụng điều chỉnh lượng đường trong máu Tỏi đen có chứa glycine có tác dụng làm giảm lượng đường huyết trong máu, phòng ngừa và điều trị bệnh tiểu đường Bên cạnh đó, tỏi đen cũng chứa các S-metyl cysteine sulfoxid và S-allyl cysteine sulfoxid, sunfua này có khả năng ức chế G-6-P enzym NADPH để ngăn chặn sự tàn phá insulin, có tác dụng làm giảm đường huyết Ngoài ra, allicin và vitamin B1 trong tỏi kết hợp với nhau tạo thành Thiamine, một acid amin chống mỏi mệt, thúc đẩy sự phân hủy của đường, kiểm soát sự gia tăng lượng đường trong máu Theo Miao và cộng sự (2014), tỏi đen có tác dụng chống chứng tăng huyết áp và hạn chế sự hình thành gốc

tự do [43]

Chống oxy hóa, cải thiện làn da: Tác dụng chống oxy hóa của tỏi đen rất cao nhờ các chất chống oxy hóa Dẫn xuất Tetrahydro-β-carboline trong tỏi đen được xem như chất có khả năng chống ôxy hóa cao [28]

Bên cạnh đó, tỏi đen còn có các công dụng khác như: bảo vệ gan, chống các bệnh đường hô hấp, tăng cường khả năng sinh lý,…

Theo TS Vũ Bình Dương và cộng sự (2015) nghiên cứu về tính an toàn của dịch chiết tỏi đen Lý Sơn trên thực nghiệm với mục tiêu đánh giá độc tính cấp (ĐTC) và độc tính bán trường diễn (ĐTBTD) của dịch chiết tỏi Lý Sơn lần lượt trên chuột nhắt và thỏ Tiến hành đánh giá ĐTC của dịch chiết tỏi đen Lý Sơn trên chuột

nhắt dùng đường uống theo phương pháp của Abrham WB, Turner A; đánh giá ĐTBTD trên thỏ, thỏ được uống dịch chiết tỏi đen hằng ngày liều 2 g/kg/24 giờ và

4 g/kg/24 giờ trong 42 ngày Kết quả chưa tìm thấy LD50, với liều uống tối đa mà chuột có thể uống được (10 g/kg thể trọng cơ thể (TLCT)); trên thỏ, dịch chiết tỏi đen Lý Sơn ở các mức liều 2 g và 4 g/kg/24 giờ uống hằng ngày trong 42 ngày không ảnh hưởng đến sự phát triển TLCT, các chỉ số điện tim, huyết học, sinh hóa

và mô bệnh học gan, lách, thận thỏ Từ đó cho thấy dịch chiết tỏi đen Lý Sơn có

tính an toàn cao trên động vật thực nghiệm [3]

Theo Hồ Anh Sơn và cộng sự (2014), nghiên cứu tác dụng bảo vệ của dịch chiết tỏi đen Lý Sơn đối với một số cơ quan lympho trên chuột bị chiếu xạ Tiến hành chia chuột nghiên cứu thành 4 nhóm: nhóm chứng sinh học không chiếu xạ (CG) , nhóm chiếu xạ (RG), nhóm chiếu xạ - tỏi tươi (RFGG) và nhóm chiếu xạ - tỏi đen (RBGG); chuột được chiếu xạ một liều duy nhất 7 Gy Kết quả cho thấy sau

7 ngày sử dụng tỏi, quần thể tế bào lympho và tế bào tủy xương của nhóm RBGG tương đương với nhóm CG; các nhóm khác có mật độ tế bào miễn dịch thấp hơn [18]

Theo Kim và cộng sự (2011), nghiên cứu về tác dụng của tỏi đen đối với chuột béo phì được cho ăn ở chế độ nhiều chất béo, chuột được cho ăn ở hai chế độ riêng biệt: chế độ ăn bình thường và chế độ ăn có nhiều chất béo trong 5 tuần Sau

đó, nhóm ăn với chế độ có nhiều chất béo được chia thành 5 nhóm và được ăn với chế độ khác nhau, trong đó có nhóm được bổ sung dịch chiết tỏi đen (100, 250 và

500 mg/ kg trọng lượng cơ thể) thêm 5 tuần nữa Kết quả cho thấy ở nhóm chuột này hàm lượng mô mỡ giảm đáng kể Dựa vào kết quả có thể kết luận rằng dịch

chiết tỏi đen có khả năng cải thiện cân nặng cơ thể [36]

Theo Lee và cộng sự (2009), nghiên cứu về tác dụng chống oxy hóa của tỏi

và tỏi đen đối với động vật bị bệnh tiểu đường type 2 và nghiên cứu được tiến hành trên chuột Theo Hình 1.4, chỉ số TBARS của chuột được sử dụng tỏi đen thấp hơn

so với chuột đang bị bệnh tiểu đường type 2 và chuột được sử dụng tỏi Kết quả này cho thấy dịch chiết tỏi đen có khả năng ngăn ngừa các biến chứng của bệnh tiểu đường [38]

Mẫu control Tỏi Tỏi đen

Hình 1.4 Sự thay đổi chỉ số TBARS của chuột khi sử dụng tỏi và tỏi đen

1.3.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ tỏi đen

Tỏi đen là sản phẩm đang rất được ưa chuộng, đặc biệt là Nhật Bản và Hàn Quốc Tuy nhiên, việc sản xuất tỏi đen ở Nhật Bản không nhiều do bị hạn chế bởi thời tiết, thổ nhưỡng,…do đó phải nhập tỏi đen từ các nước khác, nhất là Trung Quốc và các nước Châu Âu Hàn Quốc là đất nước có ngành công nghiệp sản xuất tỏi đen phát triển mạnh, tổng doanh thu từ tỏi đen lên tới 100 triệu USD/năm Tại Nhật Bản, tỏi đen được bán trong hầu hết các siêu thị và được người dân sử dụng như là một thực phẩm chức năng hàng ngày Giá của tỏi đen trên thị trường Nhật và Hàn Quốc khá cao, ước khoảng 400-500 USD/kg sản phẩm Tỏi đen được sản xuất với nhiều loại sản phẩm như: nước giải khát, viên nang tỏi đen, cao tỏi đen,…

Tại Việt Nam, thị trường tiêu thụ tỏi đen nhiều nhất là Hà Nội và TP Hồ Chí Minh Việc sản xuất tỏi đen ở nước ta còn hạn chế do chi phí đầu tư vào công nghệ sản xuất và máy móc cao, tỏi xuất khẩu qua nước ngoài chủ yếu ở dạng tươi, việc xúc tiến xuất khẩu tỏi đen qua thị trường Nhật Bản đang được thực hiện

Cao tỏi đen Viên nang tỏi đen

Rượu tỏi đen Nước giải khát

Hình 1.3 Một số sản phẩm từ tỏi đen

1.4 Tình hình nghiên cứu về tỏi đen

1.4.1 Nghiên cứu ngoài nước

Hiện nay, trên thế giới tỏi đen đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, đặc biệt là các nước Châu Á bởi các hoạt tính y dược của nó, trong đó

có thể kể đến các hoạt chất chống oxy hóa, hoạt chất kháng khuẩn và hoạt chất chống ung thư Tỏi tươi có rất nhiều công dụng, tuy nhiên có nhược điểm là mùi khó chịu; ngoài ra, trong một số trường hợp việc ăn tỏi tươi còn làm rối loạn chức

năng dạ dày, do đó, để khắc phục nhược điểm này, các nhà khoa học Nhật Bản, Hàn Quốc đã tiến hành lên men tỏi tươi thành tỏi đen Khi tỏi trải qua quá trình lên men, các quá trình thay đổi hóa lý xảy ra như thay đổi về màu sắc, thành phần hóa học và các hoạt tính y dược Đặc biệt, xử lý nhiệt dẫn đến phản ứng hóa nâu phi enzym như các phản ứng Maillard, caramen hóa và quá trình oxy hóa các hợp chất

polyphenol

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng, tỏi đen chứa nhiều hoạt chất sinh học và

có hoạt tính y dược cao hơn so với tỏi tươi như tác dụng chống oxy hóa, phòng ngừa hội chứng chuyển hóa và nhiễm độc gan do rượu, phòng chống sự phát triển của tế bào ung thư (Ide và Lau, 1996; Bae và cộng sự, 2014) [24], [32] Kết quả của nhiều nghiên cứu cho thấy sự tăng hoạt chất S-allyl cysteine (SAC) là sự thay đổi quan trọng nhất trong quá trình lên men tỏi đen Hàm lượng SAC trong tỏi tươi khoảng 20-30 µg/g, sau khi lên men hàm lượng này của tỏi đen cao gấp 5-6 lần so với tỏi tươi (Bae và cộng sự, 2014; Wang và cộng sự, 2010) [24], [50].Theo nghiên cứu của Purev và cộng sự (2012) đã chỉ ra rằng, hoạt chất SAC trong tỏi đen có tác

dụng làm tăng khả năng miễn dịch cho cơ thể [45] Ngoài ra, trong tỏi đen còn chứa

nhiều hoạt chất như polyphenol, hợp chất sulfur hữu cơ,…có tác dụng ngăn ngừa gốc tự do, chống lão hóa

Sản phẩm tỏi đen được tiêu thụ phổ biến trên thị trường Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ, Trung Quốc…với nhiều dạng sản phẩm khác nhau như: viên nang, cao tỏi đen, nước giải khát,…

1.4.2 Nghiên cứu trong nước

Tỏi đen được sử dụng khá phổ biến không chỉ làm thức ăn, mà còn được nghiên cứu sử dụng trong ngành công nghệ dược phẩm do có hoạt tính y dược cao Tuy nhiên, đây là sản phẩm tương đối mới trên thị trường Việt Nam Ở Việt Nam, người tiêu dùng sử dụng tỏi đen với một số mục đích như: bồi bồ sức khỏe, tăng cường thể trạng sau ốm; phòng chống xơ vữa động mạch, phòng và hỗ trợ điều trị tai biến mạch máu não; bảo vệ gan; phòng ngừa biến chứng bệnh tiểu đường; chống oxy hóa, phòng ngừa lão hóa,…Mặc dù tỏi đen có nhiều công dụng rất tốt cho sức

khỏe con người, nhưng mới chỉ có một công trình nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Học viện Quân y trong việc nghiên cứu tỏi đen được lên men trên đối tượng tỏi Lý Sơn Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu vẫn chưa được các nhà khoa học công bố

ở các tạp chí khoa học Vì vậy, việc nghiên cứu các chỉ tiêu hóa lý và hoạt tính chống oxy hóa của tỏi đen là hết sức cần thiết, nhằm cung cấp cơ sở khoa học về hoạt tính y dược của tỏi đen, góp phần tạo niềm tin đối với tỏi đen của người tiêu

dùng, từ đó nâng cao giá trị của tỏi đen

1.5 Khái quát về gốc tự do và chất chống oxy hóa

1.5.1 Gốc tự do

Các gốc tự do hay nói chính xác hơn là các chất hoạt động chứa oxy và nito (Reactive Oxygen Species-ROS và Reactive Nitrogen Species-RNS) là các dẫn xuất dạng khử của oxy và nito phân tử, chúng được chia thành 2 nhóm lớn là các gốc tự do

và các dẫn xuất không phải gốc tự do Các gốc tự do là các nguyên tử hoặc phân tử có một hoặc nhiều điện tử độc thân Các dẫn xuất không phải gốc tự do như oxy đơn, hydroperoxide, nitroperoxide là tiền chất của các gốc tự do Các ROS VÀ RNS được tạo ra một cách tất yếu trong quá trình trao đổi chất và tùy thuộc vào nồng độ mà chúng

có tác dụng tốt hay xấu đến cơ thể Sự phá hủy các đại phân tử sinh học bởi ROS và RNS là nguyên nhân của rất nhiều bệnh nguy hiểm Để bảo vệ cơ thể khỏi tác động xấu của ROS và RNS, tế bào được trang bị một hệ thống bảo vệ bao gồm các chất chống

oxy hóa [4]

1.5.2 Chất chống oxy hóa

Chất chống oxy hóa là các hợp chất có khả năng làm chậm lại, ngăn cản hoặc đảo ngược các quá trình oxy hóa các hợp chất có trong cơ thể [4] Dựa trên nguyên tắc hoạt động, các chất chống oxy hóa được phân thành 2 loại: các chất chống oxy hóa bậc

I, các chất chống oxy hóa bậc II

1.5.2.1 Cơ chế hoạt động của các chất chống oxy hóa

Các chất chống oxy hóa bậc 1: Vô hoạt các gốc tự do

Khử các gốc tự do:

O và trở thành dạng oxy hóa Me2+, còn •

Catalase (CAT)

Catalase là enzym xúc tác phản ứng phân hủy H2O2 và chỉ hoạt động khi

H2O2 ở nồng độ cao (lớn hơn 10-8 mmol/L), catalase không phân hủy được peroxide hữu cơ và H2O2 ở nồng độ thấp vì chúng chỉ được hoạt hóa khi H2O2 ở nồng độ cao

Catalase có mặt trong hầu hết các tế bào và các mô động vật nhưng hoạt tính mạnh nhất là ở gan và thận, ít nhất là ở mô, catalase có chủ yếu trong các ty thể và peroxisome

Peroxidase có coenzym là nhóm heme b Heme b là phức hợp tạo bởi phân

tử protoporphyrin IX và một ion Fe2+ hoặc Fe3+ ở trung tâm Một số peroxidae còn mang gốc amino acid chứa vòng thơm nằm song song với mặt phẳng imidazol và chúng tương tác với nhau bằng lực Vander Waals

Glutathione có bản chất là một tripeptide (L- γ-glutamyl cysteince), chính nhờ sự liên kết γ-peptide giữa glutamic acid và cysteine đó mà glutathione được bảo

vệ, tránh khởi sự phân hủy bởi amino peptidase Glutathione tồn tại ở 2 dạng; dạng khử (thiol GSH) và oxy hóa (disulfide GS-SG) Cơ chế phản ứng của glutathione tham gia vào quá trình phân giải hợp chất peroxide như sau:

Hệ thống glutathion peroxidase gồm: glutathion peroxidase, glutathion reductase, glucose-6-phosphat dehidrogenase Hoạt độ của GPx và catalase phụ thuộc vào nồng độ H2O2, khi nồng độ H2O2 cao ức chế GPx và hoạt hóa catalase hoạt động và ngược lại khi nồng độ H2O2 thấp chỉ có GPx hoạt động và catalase

bị ức chế, điều này rất quan trọng vì nó tiết kiệm glutathion dạng khử cho cơ thể

1.5.2.2 Một số chất chống oxy hóa

Vitamin C

Vitamin C hay acid ascorbic là chất có khả năng vô hoạt các gốc tự do rất tốt

do nó có thể chuyển cho các gốc tự do hai nguyên tử hydro của nó và khi đó nó trở

thành dehydroascorbic

Ngoài khả năng vô hoạt trực tiếp các gốc tự do, vitamin C còn có khả năng hoạt động hiệp lực với các chất chống oxy hóa khác trong cơ thể như vitamin E, carotenoid và flavonoid Khi có sự tiếp xúc giữa vitamin E và gốc tự do peroxide của acid béo, vitamin E chuyển điện tử của nó cho gốc tự do nhưng đồng thời nó trở thành gốc tự do tocopheryl (vitamin E ở dạng oxy hóa) Vitamin C tiến hành khử gốc tocopheryl thành vitamin E nguyên dạng, sẵn sàng vô hoạt các gốc tự do peroxide mới, các carotenoid và các flavonoid khi vô hoạt các gốc tự do cũng được hoàn nguyên với cơ chế tương tự bởi vitamin C, điều này góp phần hạn chế sự tự kích hoạt oxy hóa (pro-oxydante) của các gốc vitamin E và flavonoid [4]

Vitamin E

Vitamin E tồn tại ở tám dạng trong tự nhiên: 4 dạng tocopherol và 4 dạng tocotrienol Cả 8 dạng này đều chứa một vòng thơm và một chuỗi mạch thẳng 16 cacbon Các hợp chất tocotrienol khác với các tocopherol là có thêm ba nối đôi ở chuỗi mạch C thẳng Nhóm hydroxyl gắn với vòng thơm quyết định khả năng chống oxy hóa của vitamin E trong khi mạch cacbon đảm bảo khả năng hòa tan trong chất béo

Tính chất hòa tan trong chất béo của vitamin E giúp chúng có khả năng thâm nhập sâu vào các màng sinh học vốn chứa nhiều acid béo không no và ngăn cản chuỗi phản ứng oxy hóa lipid Các vitamin E có khả năng ngăn chặn phản ứng của các gốc tự do bằng cách nhường một nguyên tử hydro của nó cho gốc tự do peroxide

Tocopherol-OH + LOO Tocopherol-O+ LOOH

Với LOO là gốc tự do peroxide [4]

Carotenoid

Carotenoid là những hợp chất màu hữu cơ có trong thực vật và một số sinh vật có khả năng quang hợp Chúng đem lại màu vàng đến đỏ cho thực vật đồng thời tham gia quá trình quang hợp với vai trò là sắc tố phụ Các carotenoid thường có một mạch cacbon dài (35-40 C) mang nhiều nối đôi, kết thúc bởi một cấu trúc vòng hoặc không

Cơ chế hoạt động chống oxy hóa của các carotenoid:

- Vô hoạt oxy đơn

- Vô hoạt các gốc tự do

Oxy đơn là sản phẩm của quá trình oxy hóa sinh học và là một cấu tử có mặt trong không khí Trong số các chất chống oxy hóa tự nhiên, các carotenoid có khả năng vô hoạt oxy đơn mạnh nhất bởi một cơ chế vật lý Năng lượng dư của oxy đơn được chuyển giao cho carotenoid, oxy trở về trạng thái bình thường của nó trong khi carotenoid được chuyển lên trạng thí kích thích Các carotenoid này sau đó quay trở lại trạng thái bình thường của nó bằng cách phát ra môi trường năng lượng dư thừa mà nó nhận được từ oxy đơn Khả năng vô hoạt oxy đơn của carotenid phụ thuộc vào số liên kết đôi có trong mạch cacbon của nó Mỗi phân tử carotenoid có khả năng vô hoạt 1000 phân tử oxy đơn trước khi tham gia vào các phản ứng hóa học và bị biến đổi thành các hợp chất khác

Ngoài khả năng vô hoạt oxy đơn, các carotenoid còn vô hoạt các gốc tự do bằng cách kết hợp với các gốc này theo một trong các cơ chế sau: [4]