CHẤT CHỐNG OXY HOÁ TRONG THỰC PHẨM

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ



Báo cáo

CHẤT CHỐNG OXY HOÁ TRONG

THỰC PHẨM

Môn: Hoá Môi Trường Giáo Viên: Nguyễn Thị Diệp Chi

Nhóm thực hiện:

Nguyễn Thị Ngọc Nhân 3093456 Nguyễn Thị Ngọc Hà 3093435 Thái Hồng Cúc 3093427 Nguyễn Thị Hồng Xuyến3093485

I Khái quát chung về gốc tự do và chất chống oxy hoá.

1 Gốc tự do, và sự oxy hoá.

a 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

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

– Gốc tự do còn làm tổn thương protein

Quá trình gây hại của gốc tự do

b 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

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

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 chất béo

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. + O 2 ROO

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)

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

• Áng sáng

• Độ ẩm

• Các ion kim loại : sự hiện diện của ion kim loại sẽ xúc tác quá trình oxy hóa chất béo

• Các xúc tác sinh học

2 Khái niệm chất chống oxy hoá (COH)

Các phụ gia thực phẩm là các chất được bổ sung thêm vào thực

phẩm để 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

Cho đến cách đây 10 – 15 năm vẫn chưa có nhiều nhà nghiên cứu khảo sát về gốc tự do và chất chống oxy hóa Năm 1959, chỉ có vài

chuyên gia nghiên cứu về vai trò của các dưỡng chất chống oxy hóa trên tuổi tác, ung thư, bệnh tim mạch và đối với sức khỏe nói chung Ngày nay

có đến hàng nghìn nhà khoa học nghiên cứu về vấn đề này, và chúng ta thật khó trải qua một ngày mà không đọc hay nghe nói về các chất chống oxy hóa

Để có được thành tựu như ngày hôm nay, các nhà khoa học đã phải trải qua một quá trình lao động khó khăn và vất vả trong việc thông dụng hóa

và chuyên dụng hóa vai trò và lợi ích của các dưỡng chất chống oxy hóa

Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hoá:

Chất chống oxy hóa là chất dinh dưỡng, có thể làm sạch các gốc tự do bằng cách đưa lên một electron Khi một phân tử gốc tự do nhận thêm một electron từ một phân tử chống oxy hóa, các gốc tự do trở nên ổn định và không còn khả năng gây ra hại

Ngoài ra, chất chống oxy hoá còn giúp hạn chế sự phân huỷ các

hydroperoxide

II Phân loại chất chống oxy hoá trong thực phẩm

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

 Chất chống oxy hoá tự nhiên

 Chất chống oxy hoá tổng hợp

1 Chất chống oxy hoá tự nhiên

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

a 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-Quá trình hoạt động của vitamin

b Tocopherol (Vitamin E)

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 δ-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

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

c 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

 Flavanone và flavonol là các chất có hoạt tính chống oxy hoá cao

có thể tìm thấy trong thực vật như trong lá trà xanh, dược thảo, gỗ,

…

flavonol

 Vanilin ngoài có vai trò tạo mùi, nó cũng đóng vai trò là chất

chống oxy hoá tốt

Vainilin

Ngoài ra, các reduction tạo thành trong phản ứng Maillard cũng là các chất chống oxy hoá hình thành trong thực phẩm

Phản ứng Maillard

2 Chất chống oxy hoá tổng hợp

 Các chất chống oxy hoá tổng hợp phải thoả mãn các yêu cầu sau:

− Không độc

− Có hoạt tính chống oxy hoá cao ở nồng độ thấp

− Có thể tập trung được trên bề mặt pha dầu

− Bền trong các điều kiện kỹ thuật của quá trình chế biến thực phẩm

Các chất chống oxy hóa tổng hợp thường được sử dụng là: BHT (Butylated hydroxytoluen), BHA (Butylate hydroxyanisole), tocopherol tổng hợp, TBHQ (Tertbutyl hydroquinone), dodecyl gallate, propyl

gallate, ascorbyl palmitate,…

BHT (Butylated hydroxytoluen)

• Còn được gọi là 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxytoluene;

methyl-di-tertbutylphenol; 2,6-di-tert-butyl-para-cresol BHT được tạo thành

phản ứng của p-cresol (4-methylphenol) với isobutylen

(2-methylpropene) xúc tác bởi acid sulfuric

• Công thức phân tử: C15H24O

• Bột màu trắng

BHT ngăn ngừa oxy hóa chất béo Nó được sử dụng để bảo quản thực phẩm có mùi, màu sắc và hương vị Nhiều vật liệu đóng gói kết hợp BHT Nó cũng được bổ sung trực tiếp để rút ngắn, ngũ cốc, và các loại thực phẩm khác có chứa chất béo và dầu

BHA (Butylate hydroxyanisole)

• BHA là một hỗn hợp của các đồng phân 3

-tert-butyl-4-hydroxyanisole và 2 -tert-butyl-4 tert-butyl-4-hydroxyanisole

• Công thức phân tử C11H16O2

• Màu trắng hoặc hơi vàng

• Mùi thơm đặc trưng

• BHA thường được sử dụng để giữ chất béo khỏi bị ôi

• BHA được tìm thấy trong bơ, thịt, ngũ cốc, kẹo cao su, đồ nướng, thực phẩm snack, khoai tây khử nước, và bia Nó cũng được tìm thấy trong thức ăn động vật, bao bì thực phẩm, mỹ phẩm, sản phẩm cao su, và các sản phẩm dầu khí

BHT và BHA có gây hại hay không?

 Nghiên cứu cho thấy: Các tính chất hóa học làm cho BHA và BHT bảo quản tốt thực phẩm cũng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người Các đặc tính oxy hóa hoặc chất chuyển hóa của BHA và BHT có thể góp phần vào việc gây ung thư

 Tuy nhiên các phản ứng tương tự có thể có tác dụng chống oxy hóa Có bằng chứng cho thấy nếu như cơ thể một người nào đó gặp khó khăn trong chuyển hóa BHA và BHT, sẽ dẫn đến những thay đổi về sức khỏe và hành vi

 BHA và BHT cũng có thể kháng virus và kháng khuẩn Một

số nghiên cứu đang được tiến hành liên quan đến việc sử dụng BHT trong điều trị herpes simplex và AIDS

TBHQ (Tertbutyl hydroquinone)

Tertbutyl hydroquinone

• TBHQ là một chất chống oxy hóa được dùng rộng rãi trong thực

phẩm, mỹ phẩm, cao su, đặc biệt là trong bảo quản các loại dầu và chất béo Nó còn được sử dụng như một chất ổn định để hạn chế sự trùng hợp tự động của các peroxit hữu cơ

• TBHQ là một tinh thể rắn màu trắng có mùi đặc trưng, không tan

trong nước nhưng hòa tan trong rượu và ete

Các chất hố trợ chống oxy hóa: Những chất có khả năng tăng cường

hoạt tính chống oxy hóa gọi là chất hỗ trợ chống oxy hóa Các chất này

có thể cô lập hay loại bỏ các ion kim loại nặng, giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa chất béo: hoặc chúng có thể hoạt động như các tác nhân khử giúp khôi phục hoạt tính của cá chất chống oxy hóa

III Nguyên lý bảo quản thực phẩm bằng chất chống oxy hóa

Theo thực nghiệm cho thấy khi có sự phối hợp các chất chống oxy hóa sẽ có tác dụng tốt hơn trong bảo quản thực phẩm

 BHT và BHA là hai chất được sử dụng rộng rãi, có thể dùng riêng hoặc phối hợp theo tỉ lệ thích hợp hai chất này trong bảo quản thực phẩm

 BHA sử dụng với liều lượng: 0,01 – 0,02% so với hàm lượng chất béo

 BHT cũng sử dụng với liều lượng: 0,01 – 0,02% nhưng chủ yếu dùng trong quá trình chống oxy hóa sinh ra màu vàng làm giảm chất lượng sản phẩm

 Vitamin E được dùng với liều lượng là: 0,03 – 0,1% so với chất béo

Một số ứng dụng

– Thủy sản ướp muối phơi khô: cho 0,01% chất chống oxy hóa (so với nước muối) vào nước muối rồi đem ướp cá, phơi khô

– Thủy sản nấu chín phơi khô: cho chất chống oxy hóa vào trong nước luộc cùng với nguyên liệu, sau đó đem phơi khô

– Sản phẩm mì ăn liền: rất cần chất chống oxy hóa dầu, cho chất chống oxy hóa dầu vào dầu khi chiên