Tiểu luận môn hóa sinh thực phẩm tìm hiểu chất chống oxy hóa và cơ chế chống oxy hóa của những sản phẩm giầu chất béo

2 Phân loại:- Chất chống oxy hóa sơ cấp: là những chất cho electron và kết thúc quá trình phản ứng chuỗi như: tocopherol, butylhydroxyl anisol, butylhydroxyttoluen, tert-butyl hydroquino

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - THỰC PHẨM

KHÓA: 2015-2016

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN HỌC:

NHÓM: 19

Tp Hồ Chí Minh, 9/2015

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

MỤC LỤC Lời mở đầu Phần mở đầu I) KHÁI NIỆM CHẤT CHỐNG OXY HÓA………

1)Khái niệm 2)Phân loại………

3)Phản ứng, cơ chế của sự oxy hóa

3.1 Nguyên nhân gây ra phản ứng oxy hóa………

3.2 Sự oxy hóa hóa học………

3.3 Sự oxy hóa sinh học………

4)Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa………

5)Yêu cầu đối với chất chông oxy hóa trong thực phẩm chứa lipid……

II) CÁC CHẤT CHỐNG OXY HÓA VÀ CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA CỦA CHÚNG TRONG SẢN PHẨM-THỰC PHẨM CHỨA LIPID……….

A.Tert-Butyhydroquinon(THBQ)………

1 Khái niệm………

E Tocophenol (vitamin E)………

1 Khái niệm………

2 Cấu tạo………

3 Tính chất………

4 Cơ chế chống oxy hóa trong sản phẩm chứa lipit………

5 Ứng dụng………

F Acid CITRIC 1 Khái niệm………

2 Cấu tạo………

3 Tính chất………

4 Ứng dụng của Acid Citric………

G Etylendiamintetraaxetic (EDTA) 1 Khái niệm………

2 Cấu tạo

3 Tính chất

4 Cơ chế chông oxy hóa trong sản phẩm chứa lipid

5 Ứng dụng

H Enzyme catalase

1 Khái niệm

2 Cấu tạo

3 Cơ chế chống oxy hóa của Enzyme catalase trong sản phẩm chứa lipid

4 Ứng dụng của enzyme catalase

I.Các tác nhân chống oxy hóa đa phần

J.Chất chông oxy hóa thứ cấp

ta sẽ tìm hiểu các chất oxy hóa thông qua đề tài: “Các chất oxy hóa và cơ chế

chống oxy hóa trong sản phẩm thực phẩm chứa lipid”.

2) Phân loại:

- Chất chống oxy hóa sơ cấp: là những chất cho electron và kết thúc quá trình phản ứng chuỗi như: tocopherol, butylhydroxyl anisol, butylhydroxyttoluen, tert-butyl hydroquinon,…

- Chất hấp thụ oxy: Phản ứng với oxy và loại oxy ra khỏi hệ thống như: ascorbic, acid, ascobyl palmitate,…

- Chất chống oxy hóa thứ cấp: phân hủy các hidroperoxyt bằng cách tạo ra sản phẩm cuối bền như: dirlauryl thiopropionat và thiodipropionic acid

- Các enzim chống oxy hóa: loại các oxygen hoặc loại các chất có tính oxy hóa như glucooxydase, superoxyde dimutase, catslase,…

- Các tác nhân tạo phức: tạo phức vòng với ion kim loại như đồng, sắt ví dụ như: acidcitric, aminoacid, ethylendiamintetra acetic acid (EDTA).

- Các tác nhân chống oxy hóa đa thành phần làm tăng hoạt tính chống oxy hóa như hệ tocopherol với acid citric hoặc acid ascorbic

3) Phản ứng cơ chế của sự oxy hóa:

3.1 Nguyên nhân xảy ra phản ứng oxy hóa:

- Sự oxy hóa xảy ra phổ biến trong các sản phẩm có chứa lipid Thường người ta phân biệt ra làm 2 loại: sự oxy hóa hóa học và sự oxy hóa sinh học

- Quá trình oxy hóa chất béo là một quá trình phức tạp do enzim và các yếu tố lý hóa khác xúc tác gây ra Đó là ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, oxy trong không khí.Lipid thực phẩm và những biến đổi trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm kim loại Dầu mỡ bị oxy hóa có mùi ôi khé do hình thành một số chất như peroxyd, aldehyd, xeton,… rồi sau cùng hình thành acid

3.2 Sự oxy hóa hóa học

Sự oxy hóa hóa học thường được gọi là sự tự oxy hóa Khi các phân tử acid béo không no tiếp xúc với oxy, kim loại hay ánh sáng thì sẽ xảy ra phản ứng này Khi

đó các acid béo kết hợp các phần tử gây oxi hóa (như phân tử oxy) sản phẩm đầu tiên của quá trình này là các hidro peroxit Từ đó tiếp tục hình thành aldehit no

và không no, xeton acid mono và dicacbonxylic, aldeaxit,…ngoài ra còn có thể trùng hợp hóa các sản phẩm oxy hóa nữa

3.3 Sự oxy hóa sinh học

Là bao gồm sự oxy hóa do enzyme lipoxygenaza và sự oxy hóa xeton

* Oxy hóa do enzym lypoxygenaza

Trong quá trình khai thác cũng như bảo quản, lipid mà đặc biệt là dầu mỡ có thể

bị oxy hóa dưới tác dụng xúc tác của enzym lypoxygenaza để tạo những sản phẩm khác nhau

Lypoxygenaza là enzym oxy hóa khử, xúc tác sự oxy hóa các axid béo không no chứa 2, 3 nối kép (hoặc nhiều hơn) như acid linoleic và arachidic điểm đặc biệt

là lypoxygenaza chỉ oxy hóa dạng cis-cis còn dạng cis-trans thì hoàn toàn không

có tác dụng

* Oxy hóa ceton

Thường đặc trưng đối với lipid có chứa acid béo no, phân tử lượng trung bình và thấp chẳng hạn, trong bảo quản bơ và margarin khi bị nhiễm nầm mốc thường xảy ra kiểu oxy hóa này dưới tác dụng của enzym của VSV, acid béo bị oxy hóa

và decarboxyl hóa mà kết quả là tạo các alkylmetylceton có mùi khó chịu

4.Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa

a) Sự hình thành các gốc tự do

b) Sự chống oxy hóa

- Có nhiều chỉ tiêu để đánh giá quá trình chống oxy hóa, trong đó mỗi chỉ tiêu thể hiện 1 khía cạnh cúa hoạt động chống oxy hóa Như vậy nhiều chỉ tiêu sẻ phản ánh 1 quá trình chống oxy hóa tổng thể.Sau đây là 1 số chỉ tiêu:

+) Hoạt động quét gốc tự do DPPH

Cơ chế quét gốc tự do của DPPH là sự ghép đôi hiđro va đình chỉ quá trình oxy hóa băng sự chuyển các gốc tự do sang trạng thái ổn định hơn.Như vậy sẻ khử gốc tự do DPPH và làm cho dung dịch bị giảm màu sắc, do đó độ hấp thụ sẻ giảm đi

Z + AH = ZH + A

Trong đó: Z là gốc tự do DPPH

AH là gốc chất chống oxy hóa

+) Hoạt động khử ion Fe3+

Cơ chế hoạt động khư ion Fe3+ là sự ghép đôi electron và đình chỉ phản ứng oxh dây chuyền bằng sự khử dạng oxh thành dạng tự do nguồn gốc chính của gốc tự

do hydroxyl là phản ứng Haber - Weiss trong đó gốc tự do superoxyt khử Fe3+ > Fe2+ Sau đó xúc tác cho phản ứng Fenton giữa Fe2+ và H2O2 Như vậy khi

có mặt của chất chống oxy hóa nó sẽ khử gốc tự do nên hạn chế sự khử Fe3+ >Fe2+ và làm cho dung dịch giữ màu sắc do độ hấp thu của dung dich tăng lên

Nói chung, gốc A tạo ra trong phản ứng (1),(2) – khác với các gốc RO2 , RO* và

R* – không có khả năng lấy H từ các acid béo không no nên không tạo ra các gốc

tự do mới để tiếp tục khởi động quá trình oxy hóa chất béo Các sản phẩm tạo ra trong phản ứng (3) và (4) là những sản phẩm khá bền và kết quả là chuỗi phản ứng của các gốc tự do sẽ kết thúc sớm hơn

Các chất chống oxy hóa, ngoài khả năng loại bỏ các gốc tự do còn giúp hạn chế đáng kể sự phân hủy hidroperoxide thành các sản phẩm thứ cấp khác

Các hợp chất phenol là những chất chống oxy hóa thực phẩm quan trọng nhất

5) Yêu cầu đối với chất chống oxy hóa trong thực phẩm chứa lipid.

- Không có độc tính, tác hại sinh lý

- Có khả năng hòa tan, hoặc phân tán đồng đều trong khối thực phẩm

- Tăng khả năng ổn định chất lượng sản phẩm khi hạn chế hay loại bỏ quá trình oxy hóa các chất dễ bị oxy hóa trong sản phẩm

- Các giá trị dinh dưỡng cơ bản trong thực phẩm phải được bảo tồn

- Bảo đảm các giá trị cảm quan về màu và mùi, trạng thái của dầu mỡ

- Bảo đảm việc tiêu thụ thuận lợi khi sử dụng các chất chống oxy hóa

- Hiệu quả trong nồng độ thấp

- Tan trong chất béo

- Bị loại bỏ khi chế biến

- Thông dụng, dễ tìm, có sẵn

CHƯƠNG II: CÁC CHẤT CHỐNG OXY HÓA VÀ CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA CỦA CHÚNG TRONG SẢN PHẨM-THỰC PHẨM CHỨA LIPID

A Tert-Butyhydroquinon(THBQ)

1 Khái niệm:

- Là một hỗn hợp gồm Mono – tert – butylhydroquinone, t – butylhydroquinone,

2 – (1,1 – dimethylethy) – 1,4 – benzenediol Có công thức phân tử là C10H14O2

2 Cấu tạo:

- Tên IUPAC: 2 - (1,1-Dimethylethyl) -1,4-benzenediol

- Là chất rắn dạng tinh thể màu trắng, trắng kem, đôi khi có màu vàng nâu nhạt,

có mùi đặc trưng Tan ít trong nước (<1%), tan vô hạn trong etanol, ether, axetat, axeton, ete và propane – 1,2 – diol, bị tổn thất dưới tác dụng của nhiệt Nhiệt độ sôi là 300oC ở 760mmHg, nhiệt độ nóng chảy khoảng 14 – 150oC sau khi làm khô

- Không tạo màu với ion kim loại ( Fe) là đặc điểm ưu việt, giúp cho quá trình chế biến được tiến hành dễ dàng Tuy nhiên, TBHQ lại tương tác với các amin tự

do tạo sản phẩm có màu đỏ, hạn chế khả năng ứng dụng của nó trong các sản phẩm có protein.

- Chống oxy hóa hiệu quả nhất đối với loại dầu thực vật và một số chất béo động vật

- Được dùng phổ biến nhất hiện nay vì ít độc hơn BHT và BHA

- Mức sử dụng trong dầu hoặc margarin là 0.02%, nếu kết hợp với BHA hay BHT thì 0.006%, 0.02% nếu kết hợp với BHA và BHT, trong bảo quản mỡ là 0.01%

- THBQ là một chất chống oxy hóa được dùng rộng rai trong thực phẩm, mỹ phẩm, cao su đặc biệt là dùng chống oxy hóa trong bảo quản dầu mỡ, trong bao gói thực phẩm có nhiều chất béo Với nồng độ 0.002% đủ để bảo quản tốt dầu

mỡ Tác dụng bảo quản tăng lên nếu kết hợp với chất chống oxy hóa khác Nó còm được sử dụng như một chất ổn định để hạn chế sự trùng hợp tự động của các peroxit hữu cơ

- Là chất chống oxy hóa rất tốt cho dầu mỡ, có khả năng làm giảm sự tổn thất chất dinh dưỡng, duy trì tốt chất lượng và phẩm chất ban đầu của dầu mỡ trong quá trình vận chuyển xa.

- Được sử sụng rộng rãi trong ngành chế biến thực phẩm

- Tác động hiệu quả đối với dầu mỡ, đặc biệt là dầu thực vật

- Có khả năng bảo vệ các sản phẩm chiên, giúp cải thiện thời gian bảo quản

6 Ưu điểm của THBQ :

- Khi ta cho nó trong sản phẩm thì nó không gây ra sự thay đổi màu hay hương vị của sản phẩm

7 Nhược điểm:

- Nếu ta sử dụng nhiều thì có thể gây hại đối với người tiêu dùng, cụ thể với 1 gam có thể gây buồn nôn, ù tai, mê sảng hoặc có cảm giác nghẹt thở Nhưng ở với liều cao TBHQ đã có tác động tiêu cực đối với sức khoẻ động vật thí nghiệm như có sự xuất hiện các khối u ở dạ dày và làm tổn thương AND và nếu sửng dụng nó với liệu lượng cao và dài thì có thể ung thư

- Hàm lượng tối đa cho phép đồi với TBHQ đối với dầu là 0,02g/100g dầu

B Acid Ascorbic(Vitamin C)

1 Khái niệm

- Là 1 vitamin hòa tan trong nước rất cần thiết cho cơ thể, giúp hình thành collagen trong xương, sụn, cơ và các mạch máu, cũng như hỗ trợ việc hấp thụ chất sắt

- Là chất chống oxy hóa, tham gia vào quá trình tổng hợp enzym, tăng sức đề kháng phục vụ sức khỏe

2 Cấu tạo

- Tên theo IUPAC: 2-oxo-L-threo-hexono-1,4-lactone-2,3-enediol

- Tên thông thường: axit ascorbic hay Vitamin C

- Tồn tại được ở 100 °C trong môi trường trung tính và acid.

- Bị oxi hóa bởi Oxi trong không khí và càng bị oxi hóa nhanh khi có sự hiện diện của Fe và Cu

- Dù trong CTCT có nhóm -COOH nhưng vitamin C vẫn có tính acid Nó có tính chất hóa học tương tự các acid thông thường , có khả năng bị oxh và phân hủy thành CO2 và nước ở 193oC

4 Cơ chế chống OXH của acid Ascorbic trong thực phẩm có lipid

Cơ chế chống oxh của acid Ascorbic trrong thịt:

- Khi acid ascorbic được bổ sug vào thịt đã qua xử lý, nó sẽ bị oxh thành

dehydroacid ascorbic xảy ra đồng thời với quá trình oxh này là sự khử

nitrosomet-myglobin thành nitrosomylglobin, từ đó giữ được màu của thịt

- Acid Ascorbic bị oxh trước tạo thành acid dehydroascorbic theo phương trình:

AA + 1/2 O2 > DAA + H2O

- Acid Ascorbic ngăn chặn sự hình thành nitrosamine bằng cách khử nitrate thành nitrogen oxide, hợp chất không thể tác dụng với amine để tạo thành nitrosamine

- Acid Ascorbic có thể ngăn chặn sự oxh chất béo ở cả thịt tươi và thịt đã qua xử

lý quá trình oxh chất béo gây ra sự ôi hóa, tạo mùi ôi

- Acid Ascorbic ngăn không cho oxi trong môi trường tiếp xúc với chất béo để tạo thành peroxide màu của thịt tươi và thịt đã xử lý rất dễ bị biến đổi trong quá trình oxi hóa myoglobin ở các mô ở đât, acid ascorbic ngăn sự oxh hóa

myoglobin thành metmyoglobin, do đó thịt không bị chuyển sang màu nâu

5 Ứng dụng

- Sản xuất collagen, 1 protein chính của cơ thể, đặc biệt giúp nối kết 1 phần của phân tử amino acid proline để hình thành hydro xylproline > làm cho cấu trúc collagen ổn định

- Giảm tỷ lệ ung thư, tăng cường khả năng miễn dịch, bảo vệ cơ thể chống ô nhiễm và thuốc lá, thúc đẩy quá trình hàn gắn vết thương, tăng tuổi thọ, giảm nguy cơ đục thủy tinh thể

- Vitamin C là một thành phần quan trọng không thể thiếu của hầu hết các chế phẩm bổ sung dinh dưỡng và mọi chương trình dinh dưỡng khác

- Tham gia sản xuất một số chất dẫn truyền xung thần kinh và hoocmon, tổng hợp carnetine hấp thụ và sử dụng các yếu tố dinh dưỡng khác

C BHA (butylated hydroxyl anisole)

1 Khái niệm

Là hỗn hợp gồm 3-tetiary-butyl-4-hydroxyanisole hoăc 3-và hydroxyanisole còn có tên là BOA Trong đó dạng đồng phân thứ nhất chiếm ưu thế (>=90%)

2-tetiary-butyl-4-2 Cấu tạo

- CTPT: C11H16O2

- CTCT: BHA là hỗn hợp của hai đồng phân Trong phân tử BHA, nhóm tert – butyl ở vị trí ortho hay meta cản trở nhóm – OH nên hạn chế hoạt tính chống oxy hóa nhưng trong vài trường hợp hiệu ứng không gian này lại bảo vệ được nhóm – OH

Tên thương mại: Embanox BHA, lowinox BHA, có khối lượng phân tử là 180,25

3 Tính chất

- Là hợp chất phenol dễ bay hơi khá dễ dàng nên được điều chế bằng phương pháp chưng cất

- Có cấu tạo dạng rắn như sáp (điểm nóng chảy thấp) đôi khi hơi vàng, có mùi thơm thoảng đặc trưng (hương phenol) Mùi này không thể hiện trong hầu hết các trường hợp sử dụng, nhưng có thể nhận biết ở nhiệt độ cao khi nướng hoặc sấy vì BHA rất dễ cháy.

- BHA tan tốt trong dầu, mỡ, etanol và các dung môi hữc cơ khác như propylen glycol, ete, xăng, tan hơn 50% trong rượu, không tan trong nước

- Có nhiệt độ nóng chảy từ 60 đến 65oC, nhiệt độ sôi từ 264 đến 2700C (730mmHg), phản ứng với các kim loại kiềm tạo sản phẩm có màu hồng Chống oxy hóa hiệu quả cao đối với chất béo động vật

4 Cơ chế tác dụng

Cơ chế tác dụng tương tự BHT, là chất ngăn ngừa phản ứng dây chuyền của quá trình ôi hóa của chất béo BHT hoạt động theo cơ chế cho điển tử để khống chế gốc R tự do

BHA hấp thụ qua thành ruột non, tham gia quá trình trao đổi chất, là chất nghi ngờ gây dị ứng hoặc ung thư Do tồn tại trong mô tế bào và tham gia một số quá trình trao đổi chất Đây là chất chống oxi hóa có hiệu quả đối với mỡ động vật và các sản phẩm bánh nướng, ổn định sản phẩm cuối cùng, và thường được sử dụng trong shortening, dầu thực vật, sản phẩm khoai tây, soup, chewing gum, ngũ cốc, được sử dụng rộng rãi nhất trong các sản phẩm giàu chất béo, không có tác dụng với dầu thực vật không bão hòa Thường được sử dụng kết hợp với các chất chống oxi hóa khác

5 Ứng dụng

- BHA là thường được sử dụng để giữ chất béo khỏi sự oxi hoá, nó cũng được sử dụng như một tác nhân tạo bọt de-men

- Mức sử dụng trong shortening nếu kết hợp với BHT là 0.02%, trong bảo quản

mỡ là 0.01% Được ứng dụng từ 1940, an toàn khi sử dụng Có hiệu quả trong

mỡ động vật và không có tác dụng với dầu thực vật không bảo hòa

- Là chât chống oxy hóa trong các sản phẩm nhiều chất béo.

- BHA có hiệu quả đối với mỡ động vật và không có tác dụng với dầu thực vật không bão hoà, thường được sử dụng kết hợp với các chất chống oxy hóa khác

- BHA cũng có thể kháng virus và kháng khuẩn

D BHT (butylated hydroxyl toluene)

- Là một chất tan trong mỡ (tan trong chất béo) hợp chất hữu cơ chủ yếu được sử dụng như một chất chống oxy hóa phụ gia thực phẩm cũng như một phụ gia chống oxy hóa trong mỹ phẩm, dược phẩm…

- BHT ở dạng sử dụng là tinh thể trắng, hình sợi, không vị, không mùi hay có mùi đặc trưng khó chịu của vòng thơm, cũng bị tổn thất dưới tác động của nhiệt (sấy, ) Tan kém trong nước, tan vô hạn trong etanol, toluen, xeton, axeton

- Dễ bốc hơi và có thể chưng cất, nhiệt độ sôi 265oC ở 760mmHg, nhiệt độ nóng chảy 69 – 72oC

- Có hoạt tính chống oxy hóa thấp, với sự có mặt của sắt trong một số sản phẩm thực phẩm hay bao bì, BHT có thể tạo ra hợp chât có màu vàng

- BHT có tính chất tương tự như BHA nhưng có tính bền nhiệt hơn Tuy nhiên, BHT có tác dụng chống oxy hóa kém hơn BHA vì cấu trúc không gian của BHT cồng kềnh hơn BHA ( do trong phân tử của BHT có 2 nhóm tert – butyl xung quanh nhóm – OH)

4 Cơ chế chống oxy hóa

Chất này hoạt động tương tự như là một vitamin E tổng hợp, chủ yếu hoạt động như một chất ngăn chặn quá trình oxy hoá, một quá trình không bão hòa trong đó (thường là) các hợp chất hữu cơ bị tấn công bởi oxy trong khí quyển BHT chống oxy hoá xúc tác phản ứng bằng cách chuyển đổi các gốc tự do peroxy trong liên kết hydroperoxides Điều này tác động đến chức năng chống oxi hoá bằng cách

nó sẽ quyên góp một nguyên tử hydro:

RO2 + ArOH → ROOH + ARO

RO2 + ArO → nonradical sản phẩm

R là alkyl hoặc aryl, và nơi ArOH là phenolic của BHT hoặc có liên quan đến chất chống oxy hóa Người ta thấy rằng BHT liên kết với hai gốc tự do peroxy Ngoài ra, nó còn là chất thuộc nhóm chất chống oxi hóa có hiệu quả và được sử