Sự nâu hóa do enzyme: Hiện tượng hóa nâu khi mô bị bầm dập, cắt, gọt, bị bệnh hay ở điều kiện bất thuận ở ngoài không khí. Bản chất: Sự biến đổi các hợp chất phenolic thành melanin màu nâu. Enzyme xúc tác: Monophenol monooxygenase hay tyrosinase (EC 1.14.18.1) khởi động phản ứng nâu hóa Diphenol oxidase hay catechol oxidase (EC 1.10.3.2) và laccase (EC 1.10.3.1) thực hiện
Chương 4: HÓA SINH CỦA SỰ HƯ HỎNG THỰC PHẨM 4.1 Sự nâu hóa enzyme (ENZYMATIC BROWNING) • Sự nâu hóa enzyme: Hiện tượng hóa nâu mô bị bầm dập, cắt, gọt, bị bệnh hay điều kiện bất thuận ngồi khơng khí Bản chất: Sự biến đổi hợp chất phenolic thành melanin màu nâu • Enzyme xúc tác: Monophenol monooxygenase hay tyrosinase (EC 1.14.18.1) khởi động phản ứng nâu hóa Diphenol oxidase hay catechol oxidase (EC 1.10.3.2) laccase (EC 1.10.3.1) thực • Catechol oxidase gọi polyphenol oxidase: Enzyme thành phần có Cu2+ nhóm prosthetic CƠ CHẾ: Polyphenol oxidase Hydroxylation of monophenol to o-diphenol Phenolic substrate O2 Polyphenol O2 Phenolicoxidase O2 substrate O2 O2 O2 O2 Dehydrogenation of o- diphenol to o-quinone Oxidation of tyrosine by Phenolase and the formation of melanin pigment Các hợp chất phenolic Chức phenolic thực vật: - Các hợp chất phenol tham gia vào phản ứng oxi hóa khử ubiquinon vận chuyển H+, e- chuỗi enzyme hô hấp, plastoquinon vận chuyển e- qúa trình quang phosphoryl hóa - Điều hồ sinh trưởng thực vật: + Kìm hãm nảy mầm hạt Ví dụ: Phenic acid dẫn xuất chúng chất kìm hãm nảy mầm hạt lúa mì, táo…hoặc cafeic acid kìm hãm enzyme oxidase indolacetic acid + p- Cumaric acid lại kích thích sinh trưởng - Đóng vai trò sinh thái quan trọng: quyến rũ côn trùng, chim việc thụ phấn phát tán hạt Các hợp chất phenol chống lại xâm nhập vi sinh vật, nấm bệnh phá hoại Ví dụ salisilic acid sồi tiết có tác dụng diệt khuẩn Phân loại Các hợp chất phenol thực vật phong phú, dựa vào số nguyên tử Carbon có phân tử, chia thành phân nhóm: -C6 - C6 – C1 - C6 – C3 - C6 – C4 - C6 – C1- C6 - C6 – C2- C6 - C6 – C3- C6 - (C6 – C3)n - (C6 – C3- C6)n • Phân nhóm C6 (phenol đơn giản) Gồm diphenol triphenol đơn giản như: OH OH OH OH OH Pyrocatechin Resocine OH OH HO OH OH HO Pyrogallol OH Hydroquinol OH Floroglucin OH OH Oxihydroquinol Trừ hydroquinol có lê, hợp chất khác gặp thực vật • Phân nhóm C6 – C1 Đại diện thường gặp: Galic acid, Vanilin, protocatechic acid, gentizic acid Galic acid digalic acid: có nhiều thực vật dạng tự kết hợp Vanilin: có mùi thơm đặc biệt, dạng glycosid có nhiều sử dụng rộng rãi cơng nghiệp xà phòng, cơng nghiệp thực phẩm với tư cách hợp chất thơm Protocatechic acid gentizic acid: Protocatechic acid có nhiều hành, gentizic acid có cacao OH OH O HOOC OH HOOC OH m- DiGalic acid Galic acid CHO COOH OH HO OH Vanilin OH OH OH O OH OC CH3 OH COOH OH OH Protocatechic acid Gentizic acid • Phân nhóm C6 – C3 Gồm hợp chất có vòng benzen kết hợp với mạch bên có nguyên tử carbon, dẫn xuất phenyl propan Chúng phổ biến nhiều loại thực vật, có mùi thơm Thường gặp phân nhóm có hợp chất sau: COOH COOH COOH COOH COOH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH OH O OH OH Cynnamic acid Cafeic acid O C CH3 OH OH Ferulic acid p- Cumaric acido- Cumaric acid COOH OH Trans-o-cumaric acid OH COOH Cis-o-cumaric acid O Cumarin O Cumarin tạo mùi thơm rơm rạ Cafeic acid tạo mùi thơm dễ chịu cho cà phê • Phân nhóm (C6 – C3)n Lignin: Lignin sản phẩm ngưng tụ nhiều phân tử Phenyl propan Cấu tử gỗ chất vơ định hình, bao gồm cellulose, hemicellulose lignin Khi xử lý acid vô cơ, cellulose hemicellulose bị hồ tan, lignin giữ cấu trúc điển hình vỏ tế bào, lignin khơng hòa tan dung mơi thơng thường mà bị hồ tan phần tác dụng kiềm đặc, natri bisulfit acid sulfure Trong thực vật, lignin không tham gia vào qúa trình trao đổi chất C C C Tất lignin chứa chất gần giống rượu coniferinic rượu sinapilic (Cây song tử diệp), rượu p-oxicynnamic (Cây hòa thảo) CH CH CH2 OH HO CH OCH3 Rỵu coniferilic CH CH2 OH HO HO OH CH CH CH2 OH HCO OH Rỵu P- oxicynnamic OCH3 OH Rỵu sinapilic Tanin OH HO Là hỗn hợp hợp chất C6 – C1 C6 – C1 – C6, galic acid digalic acid dạng tự dạng kết hợp với glucose Hợp chất tanin có phổ biến thực vật, chia thành hai nhóm: - Tanin dễ bị thuỷ phân tanin Trung Quốc (gallotanin) - Tanin không bị thuỷ phân OH OH HO OH OCH OH B OH O OH HO HO B B B OH OH OH OH OH OH OH HO OH OH OH HO OH OH CÁC CHẤT ỨC CHẾ POLYPHENOLOXIDASE • Các chất kìm hãm cạnh tranh: Các dẫn xuất methyl: guaiacol, ferulic acid Các m-diphenol: Resorcinol, phloroglucinol • Các chất tạo phức chelat: Sodium diethyldithiocarbamat (DIECA), sodium azide, potasium ethylxanthate ethylenediaminetetraacetate (EDTA) • Các chất gắn quinone: Sulfite, L-cysteine 4.2 Sự hương (off-flavor) sữa • • • • Mùi thủy phân (lipolyzed flavors) Mùi vi sinh vật (microbial flavors) Mùi oxy hóa (oxydized flavors) Mùi ánh sáng (light-induced flavors) 4.2.1 Mùi thủy phân (lipolyzed flavors) - Thủy phân triacylglycerol enzyme lipase Triacylglycerol Glycerol Acid béo tự dễ bay có mùi - Sản phẩm: acid béo có mạch C ngắn 4.2.2 Mùi vi sinh vật (microbial flavors) - Thủy phân lipid lipase vi sinh vật - Mùi hoa quả: ethyl butyrate ethyl hexanoate - Thủy phân protein protease vi sinh vật Protease Protein n Aminoacid Sau aminoacid bị: Chuyển amin hóa ketoacid Khử cacboxil hóa aldehyde Khử thành rượu Sản phẩm aldehyde rượu mùi Degradation of N- compounds Thủy phân protein (Proteolysis) Proteinases Proteins Peptidases Polypeptides Amino Acids Putrefaction Amino Acids Cysteine Methionine Tryptophan Lysine Arginine Histidine Bacterial Cell Cysteine desulfhydrase Methionine lyase Tryptophanase Decarboxylase Volatile products H2S Methyl mercaptans Indole Cadaverine Putrescine Histamine 26 Cơ chế: RCOCOOH Decacboxylase NADH,H+ R-CHO NAD+ R-CH2-OH R-CHO Dehydrogenase CO2 4.2.3 Mùi oxy hóa (oxidized flavors) Mùi oxy hóa kết oxy hóa acid béo khơng bão hòa Cho mùi giấy, kim loại, tông, mùi dầu, mùi cá Oxidative Rancidity 29 (Baysal and Demirdoven, 2006) 4.2.4 Mùi ánh sáng (lightinduced flavors) Formation of excited triplet sensitizer (3Sen*) and its reaction with substrate via Type I and Type II reactions Sensitizer 31 (Sharman et al., 2000) Singlet Oxygen and Ascorbic Acid Effects on Dimethyl Disulfide and Off-Flavor in Skim Milk Exposed to Light Methionine Dimethyl Disulfide Postulated mechanism of dimethyl disulfide formation by singlet oxygen oxidation of 32 methionine (Jung et al., 1998) ... gia vào phản ứng oxi hóa khử ubiquinon vận chuyển H+, e- chuỗi enzyme hơ hấp, plastoquinon vận chuyển e- qúa trình quang phosphoryl hóa - Điều hồ sinh trưởng thực vật: + Kìm hãm nảy mầm hạt Ví... Cumaric acid lại kích thích sinh trưởng - Đóng vai trò sinh thái quan trọng: quyến rũ côn trùng, chim việc thụ phấn phát tán hạt Các hợp chất phenol chống lại xâm nhập vi sinh vật, nấm bệnh phá hoại... mạch C ngắn 4.2.2 Mùi vi sinh vật (microbial flavors) - Thủy phân lipid lipase vi sinh vật - Mùi hoa quả: ethyl butyrate ethyl hexanoate - Thủy phân protein protease vi sinh vật Protease Protein