Tiểu luận môn công nghệ thực phẩm oxy hóa chất béo cơ chế oxy hóa chất béo, chất oxy hóa

là thành phần của nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao, là yếu tốcần thiết để cấu tạo màng tế bào, các tổ chức liên kết, tổ chức thần kinh.. Chất béo Chất béo hay còn gọi là lipit l

Bộ Công Thương TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



TIỂU LUẬN OXY HÓA CHẤT BÉO

( CƠ CHẾ OXY HÓA CHẤT BÉO, CHẤT CHỐNG OXY

Bộ Công Thương TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



TIỂU LUẬN OXY HÓA CHẤT BÉO

( CƠ CHẾ OXY HÓA CHẤT BÉO, CHẤT CHỐNG OXY HÓA)

Tên thành viên : Nguyễn Thị Tuyết Nhung 14066341

Nguyễn Duy Thiên Ý 14057241

Võ Thị Thuỳ Dương 14032941

Nguyễn Thị Nga 14088591

Thành Phố Hồ Chí Minh 2015

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cám ơn toàn thể thầy cô Viện CN Sinh Học

Và Thực Phẩm Trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM đã truyền thụ nhữngkiến thức cơ bản, giúp em hoàn thành đề tài này

Xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Trang-giảng viên

bộ môn hóa sinh thực phẩm 1 của lớp ĐHTP10B đã hướng dẫn và tạo điềukiện thuận lợi cho chúng em trong quá trình hoàn thành đề tài

Mặc dù đã hoàn thành đề tài tuy nhiên vẫn không tránh khỏi nhữngthiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự nhận xét, góp ý của cô để có thểrút kinh nghiệm cho những lần học tập sắp tới

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn

Nhóm 5

Mục lục

A Khái quát chung về chất béo, sự oxy hóa chất béo 4

1 Sự cần thiết của chất béo đối với đời sống 4

2 Khái niệm 5

2.1 Chất béo 5

2.2 Sự oxi hóa chất béo 6

3 Phân loại lipit 9

3.1 Lipit đơn giản 9

3.1.1 Triaxylglixerin 9

3.1.2 Sáp 10

3.1.3 Sterit 10

3.2 Lipit phức tạp 11

3.2.1 Photpholipit 11

3.2.2 Glicolipit 12

B Cơ chế oxi hóa chất béo và chất chống oxi hóa 12

1 Cơ chế của phản ứng oxi hóa chất béo 10

1.1 Oxi hóa do phản ứng thủy phân 10

1.2 Sự oxy hóa do phản ứng oxy hóa - khử 13

1.2.1 Cơ chế của quá trình oxy hóa hóa học 14

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc oxy hóa 14

1.3.3 Cơ chế của quá trình oxy hóa sinh học 19

1.2.4 Sự oxy hóa các axit béo trong cơ thể sinh vật 20

2 Chất chống oxy hóa 21

2.1 Các gốc tự do 21

2.2 Khái niệm chất chống oxy hóa 22

2.2 Cơ chế của chất chống oxy hóa 22

2.3 Phân loại chất chống oxi hóa 23

2.3.1 Chất chống oxy hoá tự nhiên 23

2.3.1.1 Acid ascorbic (Vitamin C) 24

2.3.2 Chất chống oxy hoá tổng hợp 25

2.3.2.1 BHT (Butylated hydroxytoluen) 25

2.3.2.2 BHA (Butylate hydroxyanisole) 25

2.3.2.3 TBHQ (Tertbutyl hydroquinone) 26

2.3.3 Thực phẩm giàu chất chống oxi hóa 26

C Ứng dụng thực tiễn 27

Tài liệu tham khảo 28

A Khái quát chung về chất béo, sự oxy hóa chất béo

1 Sự cần thiết của chất béo đối với đời sống

Chất béo (Lipid) là một nhóm chất dinh dưỡng chính trong khẩu phầnthức ăn hàng ngày Lipid được coi là cần thiết cho sự sống, trước hết bởi đó lànguồn cung cấp năng lượng quan trọng (1 gam lipid khi đốt cháy trong cơ thể

có thể cho 9 kcal - bằng hơn 2 lần gluxit hoặc protein), do khả năng sinhnhiệt của lipid là tuỳ thuộc lượng oxy chứa trong phân tử chất béo Chất béocòn là nguồn cung cấp nhiều chất cần thiết khác đối với cơ thể như lecitin, cácaxit béo chưa no linoleic, arachidonic và linolenic

Chất béo bao gồm dầu, mỡ thuộc nhóm chất dinh dưỡng chính Dầu mỡ làdung môi tốt để hòa tan các vitamin A, D, E, K là những vitamin có nhiềuchức năng quan trọng trong cơ thể Cơ thể muốn hấp thu và sử dụng tốt cácvitamin này phải cần có dầu mỡ

Chất béo là thành phần quan trọng của nhiều chất cần thiết đối với cơ thể.Các cấu trúc của chất béo như phôtphatit (đặc biệt là lexithin), xerebrozit tham gia cấu tạo các tế bào và dịch thể của các tổ chức, đặc biệt là tổ chứcnão Các acid béo không no như acid linoleic, acid linolenic, acid arachidonic,DHA là thành phần của nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao, là yếu tốcần thiết để cấu tạo màng tế bào, các tổ chức liên kết, tổ chức thần kinh

Vừng chứa nhiều acid béo không no cần thiết cho cơ thể

2 Khái niệm

2.1 Chất béo

Chất béo hay còn gọi là lipit là hợp chất hữa cơ tự nhiên rất phổ biếntrong tế bào động thực vật, có thành phẩm hóa học và cấu tạo khác nhaunhưng cùng có tính chất chung là không hòa tan trong nước mà hóa tan trongcác dung môi hữu cơ như :ete,cloroform,benzen,ete petrol,toluen,…Lipit làthành phần cấu tạo quan trọng của các màng sinh học, là nguồn cung cấpnăng lượng, vtamin A,D,E,K,F cho cơ thể

Dựa và phản ứng xà phòng hóa người ta chia lipit làm 2 nhóm :

Lipit xà phòng hóa được, nhóm này bao gồm các glixerit,glixerophospholipit, và sáp là những lipit mà trong phân tử có chứa este củaaxit béo cao phân tử

Lipit không xà phòng hóa được, tức là những lipit trong phân tử khôngchứa este,nhóm này gồm các hydrocacbon, các chất màu ,và các sterol

 Nếu dựa vào thành phần cấu tạo có thể coi lipit làm 2 nhóm :

 Lipit đơn giản ,là esete của rượu và axit béo ,gồm có :sáp và sterit

 Lipit phức tạp ,là trong phân tử ngoài các axit béo và rượu còn có cácthành phần khác như axitphotphoric, bazo nito, đường Nhóm này gồm cácnhóm nhỏ sau :

* Glixerophospholipit trong phân tử có glixerin , axit béo và axitphosphoric

* Glixeroglucolipit ,trong phân tử ngoài glixerin và axit béo còn cómono hoặc oligosacarit kết hợp với glixerin qua liên kết glucozit

* Sphingophospholipit phân tử được cấu tạo từ aminalcol sphingozin,axit béo và axit phosphoric

* Shingoglucolipit phân tử được cấu tạo từ Sphingozin , axit béo vàđường

2.2 Sự oxy hóa chất béo

Sự oxy hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron được chuyển sangchất oxi hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền pháhủy tế bào sinh vật

Trong sản xuất, bảo quản và chế biến thực phẩm, sự oxy hoá chất béo lànguyên nhân hạn chế thời gian bảo quản thực phẩm

Quá trình xảy ra trong sản xuất, bảo quản và chế biến thực phẩm có sựhiện diện của chất béo Sự oxy hóa chất béo là nguyên nhân hạn chế thời gianbảo quản của các sản phẩm

Sự oxy hóa chất béo không no được khởi tạo bằng việc tạo thành các gốc

tự do dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, ion kim loại và oxy Thôngthường phản ứng xảy ra trên nhóm metyl cận kề với nối đôi của C=C

Cơ chế phản ứng oxy hóa chất béo xảy ra phức tạp, có thể chia thành 3giai đoạn là: Khởi tạo, lan truyền – tạo các sản phẩm trung gian và kết thúcphản ứng

Khởi tạo

Lan truyền - tạo các sản phẩm trung gian

Sự oxy hóa chất béo chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: độ no của chấtbéo, ion kim loại, chất xúc tác sinh học, nhiệt độ, không khí, các chất chốngoxy hóa chất béo, chất trợ chống oxy hóa chất béo… Để nắm rỏ các yếu tốảnh hưởng đến khả năng oxy hóa chất béo cần tìm hiểu các vấn đề sau:

* Thành phần acid béo

Chất béo là hỗn hợp ester của các acide béo no và không no với glycerin

Sự hiện diện của các nối đôi, các acid béo không no dễ bị oxy hóa hơn cácchất béo no Phản ứng sẽ gia tăng khi tỉ lệ nối đôi càng cao

Ví dụ: tốc độ oxy hóa (tương đối) của một số chất béo tỉ lệ như sau:

Arachidonic : Linolenic : Linoleic : Oleic

40 : 20 : 10 : 1

Vị trí nối đôi cũng như vị trí hình học của nối đôi cũng có tác dụng đếntốc độ phản ứng Các acid ở dạng cis bị oxy hóa nhanh hơn dạng trans Mạchacide béo có các nối đôi cộng hưởng cũng làm tăng tốc độ phản ứng Sự oxyhóa các chất béo no xảy ra rất chậm tại nhiệt độ thường, tại nhiệt độ cao(chiên, xào…) sự oxy hóa chất béo no mới có thể xảy ra

* Acide béo tự do

Acide béo tự do (FFA) bị oxy hóa rất nhanh so với các ester - glycerin.Khi nghiên cứu chất béo hiện diện trong thực phẩm ở giai đoạn đầu ti ên, hầuhết đều có sự hiện diện của các chất chống oxy hóa thiên nhiên

Trong thí nghiệm nếu thêm vào 0,1% FFA thì hiệu quả chống oxy hóa củatocopherol giảm rõ rệt vì acide béo tự do có tác dụng xúc tác quá trình oxyhóa

* Độ ẩm

Tốc độ phản ứng oxy hóa chất béo phụ thuộc rất nhiều vào độ ẩm (Aw)của sản phẩm Oxy hóa chất béo có thể xảy ra tại Aw rất nhỏ (Aw < 0.1 trongsữa bột), Aw càng cao thì tốc độ oxy hóa chất béo càng cao

3 Phân loại lipit

3.1.Lipit đơn giản

+ phản ứng hydro hóa: là phản ứng gắn hydro vào nối đôi của axit béokhông no trong các glixerit.

+ là chất vô định hình, dễ bị mềm ra khi đun nóng 40 – 900C

+ không bị mềm bởi nước, không thấm nước, không dẫnn điện, cháy được+ không hòa tan trong nước và trong rượu lạnh, hòa tan tốt trong benzen,cloroform, ete

+ không hòa tan trong nước nhưng hòa tan dễ dàng trog các dung môithông thường của chất béo và trong rượu nóng

 Cấu tạo: là những este của các rượu đa chức với các axit béo cao và

có gốc axit phosphoric và những bazơ chứa nitơ đóng vai trò là các nhómphụ bổ sung

Chia thành 3 nhóm: glixerophospholipit, inozitphos-pholipit vàsphingophospholipit

Axitphotphoric

 Tính chất:

- Chất rắn vô sắc nhưng hóa thành màu tối sẫm rất nhanh ở không khí

- Có khả năng tương tác khác nhau với các phân tử của dung môi

- Gốc hydro cacbon của các axit béo cao tạo thành vùng kỵ nước, còn cácgốc của axit phosphoric và của bazơ nitơ vốn có khả năng ion hóa tạo thànhvùng ưa nước

Axit béo cao(1-2 gốc)

Rượu

đa

nguyên

=> Đảm bảo tính thấm 1 chiều của các màng cấu trúc dưới tế bào, có thểxúc tiến việc hấp thụ các hợp chất không phân cực hòa tan trong chất béo.

3.2.2 Glicolipit

- Glicolipit là những lipit phức tạp không có phospho, thường là galactozahoặc là các dẫn xuất của galactoza

- Glicolipit chia làm 2 nhóm là xerebrozit và gangliozit

 Xerebrozit: được tạo nên từ amin rượu hai nguyên tử chưa nosphingozin, axit béo và galactoza

 Gangliozit: là những glicolipit cao phân tử gồm có axit béo ,sphingozit, galactozamin và axit nơraminic

B Cơ chế oxy hóa chất béo và chất chống oxy hóa

1 Cơ chế của phản ứng oxy hóa chất béo

1.1 Oxy hóa do phản ứng thủy phân

Phản ứng thủy phân của chất béo cũng có thể xảy ra khi có enzim cũngnhư không có enzim xúc tác

 Trường hợp thứ nhất :không có enzim xúc tác: Chỉ có hòa tan tronglipit.Khi trong lipit có mặt nước với một lượng đáng kể ,nhưng ở nhiệt độthường ,thì vận tốc cũng rất bé.Vì lẽ ở nhiệt độ thường vận tốc phnar ứngthủy ngân rất chậm Hơn nữa khả năng hòa tan của pha nước trong ‘pha béo’cũng ngăn cản sự tiếp xúc của chúng

 Trường hợp có enzim xúc tác :Thường xáy ra trên bề mặt tiếp xúc củanước và lipit Enzim lipazaxucs tác phản ứng thủy phân có thể có trongnguyên liệu hay do vi sinh vật mang vào

 Trường hợp đơn giản nhất của sự oxy hóa do phản ứng thủy phânthường thấy khi bảo quản bơ và margarin Khi đó sẽ giải phóng ra axitbutiric có mùi rất khó chịu

Trong chế biến lương thực và thực phẩm để bảo quản được hạt, bột có vaitrò quyết định là nhiệt độ và thủy phân Chẳng hạn bột khi ở nhiệt độ dưới

5oC vẫn bảo quản được tốt ngay cả khi có hàm ẩm cao Người ta nhận thấyrằng khi bảo quản bột có hàm ẩm cao hơn 15% thì phảm thủy phân chủ yếu

do enzim của nấm mốc Khi đó độ axit chung sẽ tăng lên do tích tụ các axithữu cơ do enzim hòa tan và bột sẽ có mùi rất khó chịu Người ta còn nhậnthấy đối với bột khô, nấm mốc không phát triển được Độ axit cũng tăngnhưng không có mùi vị axit, vì chủ yếu là tạo ra những axit béo không hòatan trong nước

 Một số enzim thủy phân chia làm 11 phân nhóm sau:

*Enzimthủy phân các liên kết este

*Enzim thủy phân các liên kết glicoside

*Enzim thủy phân các liên kết ete

*Enzim thủy phân các liên kết peptide

*Enzim thủy phân các liên kết C-N không phải peptide (các amide)

*Enzim thủy phân các liên kết anhidric acid

*Enzim thủy phân các liên kết C-C

*Enzim thủy phân các liên kết haloid-rượu

*Enzim thủy phân các liên kết P-N

*Enzim thủy phân các liên kết S-N

*Enzim thủy phân các liên kết C-P

1.2 Sự oxy hóa do phản ứng oxy hóa - khử

Oxy hóa do phản ứng oxy hóa - khử là dạng phổ biến nhất trong bảo quảncác Lipit Thường có 2 loại là oxy hóa hóa học và oxy hóa sinh học

Oxy hóa hóa học là quá trình tự oxy hóa, khi đó xảy ra sự tấn công cácgốc axit béo tự do cũng như kết hợp bởi oxy phân tử Sản phẩm đầu tiên làHydro peroxyt Từ đó tạo nên aldehit no và không no, xeton, axit mono vàdicacboxylic, aldeaxit, xetoaxit, epoxyt, Ngoài ra còn có thể trùng hợp hóacác sản phẩm oxy hóa

Oxy hóa sinh học sinh học lại bao gồm sự oxy hóa do ezim lipoxygenaza

và sự oxy hóa xeton Kiểu oxy hóa thứ hai này thường đặc trưng đối với lipit

có chứa axit béo no với phân tử lượng trung bình và thấp, khi có hàm lượng

ẩm đáng kể Khi đó axit béo bị oxi hóa và decacboxyl hóa, kết quả sẽ là tích

tụ các alkylmetylxeton có mùi khó chịu

Khi lipit bị oxy hóa, thường bị mất hoạt tính vitamin Vì khi đó các axitbéo không no cao phân tử cũng như các vitamin đều bị phá hủy bởi các phẩmvật oxy hóa tích tụ trong lipit

1.2.1 Cơ chế của quá trình oxy hóa hóa học

Trong mạch hydrocacbon của axit béo không no thì nguyên tử hydro ởcacbon có khả năng phản ứng cao hơn cả so với nối kép Vì Cα được quyếtđịnh bởi hiệu ứng liên hợp tĩnh của nối đơn và nối kép Điều đó có nghĩa lànguyên tử hydro ở nhóm metylen nằm giữa hoặc bên cạnh nối đôi có khảnăng phản ứng rất cao Ở nhóm β - metylen hiện tượng đó bé hơn do sự yếunhanh đi của hiệu ứng cảm ứng theo mạch cacbon

Cùng với việc đứt nguyên tử hydro khỏi Cα so với nối kép, sẽ tạo thành

hệ thống liên hợp từ electron của nối đôi và electron độc thân ở vị trí hóa trị

H• – nguyên tử H ở so với nối đôi, hoặc của nhóm metylen bất kì trongaxit béo no.

Khi có oxy hòa tan thì RH ban đầu sẽ tương tác với oxy một cách mạnh

Từ hydro peroxyt sẽ phân mạch để cho những gốc tự do khác theo đườnghướng sau:

ROOH → RO• + •OH

Hoặc 2ROOH → RO•

2 + H2O + RO•

Hoặc ROOH + RH → RO• + H2O + R•

Sự liên hợp giữa hydro peroxyt thành dime sẽ thuận lợi khi nồng độ hydroperoxyt lớn Việc tạo nên dime sẽ làm yếu liên kết O – H và O – O, do đó làmgiảm bớt năng lượng phân giải dime thành các gốc.

Gốc peroxyt có thể đứt nguyên tử H – đặc biệt ở vị trí β và cũng có thểkết hợp với nối đôi olefin Vì vậy việc chuyển hoá các gốc peroxyt khôngnhững tạo hydro peroxyt mà còn tạo ra những sản phẩm khác

Quá trình phát triển trên tích tụ các gốc alcocxyl RO•; peroxyt RO•

2 vàhydrõyl •OH từ đó tạo nên các sản phẩm thứ cấp như rượu, xeton, aldehit

Việc đứt mạch nghĩa là mất các gốc tự do xảy ra chủ yếu do kết quả tươngtác của các gốc theo cơ chế lưỡng phân:

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc oxy hóa

Các yếu tố kích thích

 ảnh hưởng của axit béo tự do

 ảnh hưởng của oxy

 ảnh hưởng do nhiệt độ

 ảnh hưởng của trạng thái lipit

 ảnh hưởng của ion kim loại chuyển tiếp

 ảnh hưởng của năng lượng mặt trời và tia ion

 ảnh hưởng của nước

Ảnh hưởng của các yếu tố kìm hãm

 kìm hãm sự oxy hóa bằng cách làm đứt mạch

 kìm hãm sự oxy hóa bằng cách làm giảm vận tốc phát sinh mạch

 vô hoạt các hợp chất chứa kim loại có hoạt động xúc tác

1.2.3 Cơ chế của quá trình oxy hóa sinh học

Oxy hóa do enzim lipoxydaza

Lipoxydaza hay lipoxygenaza là enzim oxy hóa khử, có tên gọi hệ thống

là linoleat: O – oxydoreductaza Enzim xúc tác sự oxy hóa các axit béo không

no chứa 2 – 3 nối kép ( hoặc nhiều hơn) như axit linoleic, linolenic, axitarachidic Lipoxygenaza chỉ oxy hóa dạng cis – cis, các dạng còn lại khôngtác dụng Hydro peroxyt được tạo thành có dạng cis – trans và có hoạt độngquang học

Enzim oxy hóa trực tiếp mỗi phân tử linoleat tạo thành phức hợp giữalinoleat, oxy và lipoxy genaza, sau đó hydro được chuyển từ linoleat tạothành gốc kép Phức hợp bị phân ly giải phóng ra enzim lipoxidaza và hy droperoxyt có dạng cis – trans Từ hydro peroxyt sẽ chuyển hóa tạo epoxyt,aldehit, xeton và những sản phẩm oxy hóa khác

Propylgalat, diphenylamin, oxyquinoli là những chất kìm hãmlipoxygenaza làm giảm tốc độ oxy hóa linoleat và hấp thụ oxy

Oxy hóa xeton

axit β- xetonic alkyl metylxeton

Oxy hóa xeton thường đặc trưng đối với lipit có chứa axit béo no, phân tửlượng trung bình và thấp Thường xảy ra trong bảo quản bơ và margarin.Dưới tác dụng của các enzim của vi sinh vật, axit béo bị - oxy hóa vàdecacboxyl hóa mà kết quả là tạo ra các alkylmetylxeton có mùi khó chịu