yl am id e (u g/ kg ) Thời gian phạn ứng (phút) A cr yl am id e (u g/ kg ) Thời gian phạn ứng (phút)
Hình 2.26: ạnh hưởng cụa dung dịch lysine (A), glysine (B) và cystein (C) đên hàm lượng acrylamide có trong mău chip khoai tađy chieđn ở 1800C
Từ đoă thị tređn ta thây raỉng ạnh hưởng cụa các acid amine leđn hàm lượng acrylamide phú thuoơc vào noăng đoơ cụa các acid amine này và thời gian quá trình chê biên. Cú theơ đôi với lysine (A) ở 0.5 phút đaău quá trình chieđn thì lượng acrylamide giạm đên 70% ở các noăng đoơ lysine từ 0.1 – 3%. Khi thời gian chieđn càng taíng thì lượng acrylamide giạm càng ít hơn so với giai đốn đaău quá trình nguyeđn nhađn là do ở nhieơt đoơ cao thì thời gian càng taíng thì các acid amine bị phađn hụy bởi nhieơt đoơ càng taíng. Khi taíng thời gian chieđn leđn 3 phút thì lượng acrylamide chư giạm 3% khi sử dúng 0.1% lysine. Kêt quạ thu được tương tự đôi với trường hợp cụa L- Lysine (B) và L - cysteine (C) trong đó L- cysteine (C) có tác dúng nhỏ nhât so với L- glycine và L- Lysine do nó có đoơ hòa tan trong nước là thâp nhât [104].
Ở các lối thực phaơm dáng snack cođng nghieơp được chieđn ở 1800C, 25 phút thì ạnh hưởng cụa acid amine L- glycine, L- Lysine và L- cysteine được cho ở bạng sau:
Bạng 2.18: Ạnh hưởng cụa dung dịch lysine, glysine và cystein leđn hàm lượng acrylamide trong quá trình chê biên bánh snack Dung dịch xử lý Acrylamide
(µg/kg) Hàm lượng acrylamide giạm (%)
Mău ban đaău 1154 ± 79
Lysine 0.1% 657 ± 4 43 ± 4 0.5% 353 ± 10 69 ± 2 A cr yl am id e (u g/ kg ) Thời gian phạn ứng (phút)
Glysine 0.1% 795 ± 14 31 ± 4
0.5% 543 ± 9 53 ± 3
Cystein 0.1% 935 ± 6 19 ± 5
0.5% 1008 ± 39 13 ± 8
Từ bạng tređn ta thây khi dùng L- glycine, L- Lysine ở noăng đoơ 0.5% thì có theơ giạm lượng acrylamide nhieău nhât 69 và 53%. Đieău này có theơ giại thích là do các acid amine này đã cánh tranh với các tác nhađn táo acrylamide và giạm sự táo thành acrylamide trong quá trình chê biên(ngaín cạn hốt đoơng cụa các nhóm hóa trị táo acrylamide).
Do vaơy đađy là moơt phương pháp rât hữu hieơu đeơ giạm hàm lượng acrylamide trong thực phaơm chê biên cođng nghieơp đaịc bieơt là sạn phaơm snack, nó có ưu đieơm hơn phương pháp boơ sung acid citric là khođng gađy ạnh hưởng đên mùi vị và chât lượng cụa sạn phaơm. [104]
b) Giạm nhieơt đoơ và thời gian cụa quá trình chê biên :
Há thâp nhieơt đoơ trong quá trình nướng, sử dúng phương pháp chieđn chađn khođng đeơ há thâp nhieơt đoơ chieđn, tránh dùng các hợp chât cụa silicone đeơ phá bĩt trong quá trình chieđn sađu vì có theơ làm lượng acrylamide taíng gâp đođi [24].
c) Lối bỏ acrylamide ra khỏi sạn phaơm sau quá trình chê biên:
Hieơn nay các nhà nghieđn cứu đang tìm phương pháp đeơ lối acrylamide ra khỏi sạn phaơm sau quá trình chê biên: Người ta đã thử nhieău phương pháp như là: sử dúng phương pháp trích ly sieđu tới hán với dung mođi là CO2 lỏng và phương pháp chiêu tia tử ngối nhưng văn chưa thu được kêt quạ mong muôn. Phương pháp trích ly sieđu tới hán với dung mođi là CO2 lỏng có theơ lối bỏ mĩi đoơc tô nhưng lái phá hụy thực phaơm, phương pháp chiêu tia tử ngối khođng có khạ naíng lối acrylamide ra khỏi thực phaơm ở nhieău bước sóng keơ cạ bước sóng khạ kiên [91].
Ngoài ra người ta có theơ giạm hàm lượng acrylamide sinh ra trong quá trình chê biên baỉng cách tác đoơng leđn các yêu tô khách quan cụa nguyeđn lieơu thođ như:
Chê đoơ bạo quạn: Đôi với khoai tađy thì nhieơt đoơ bạo quạn khođng neđn há xuông thâp hơn 80C. Khi nhieơt đoơ xuông thâp khoạng 40C thì lượng fructose taíng nhanh do đó là taíng lượng acrylamide sinh ra trong quá trình chê biên (nướng hoaịc chieđn).
Chĩn lựa nguyeđn lieơu thođ: Sử dúng những giông khoai tađy mới mà sinh ra lượng acrylamide thâp [125]
Kêt luaơn:
Acrylamide là moơt táp chât hóa hĩc xuât hieơn chụ yêu trong quá trình chê biên các thực phaơm chieđn nướng ... thođng qua con đường phạn ứng Maillard với hai tác nhađn chính là asparagine và nguoăn carbonyl (đường khử).
Tác hái: Acrylamide có khạ naíng gađy ung thư, gađy toơn hái heơ thaăn kinh và các nguyeđn lieơu di truyeăn khi thí nghieơm tređn đoơng vaơt.
Các yêu tô ạnh hưởng đên hàm lượng acrylamide sinh ra trong quá trình chê biên goăm: những yêu tô khođng thuoơc bạn chât beđn trong nguyeđn lieơu (quá trình xử lý nođng
nghieơp, lối đât troăng, đieău kieơn chaím sóc, bạo quạn..), những yêu tô thuoơc bạn chât beđn trong nguyeđn lieơu (thành phaăn hóa hĩc cụa nguyeđn lieơu đaịc bieơt là hàm lượng acid amine (asparagine) và đường khử) và các thođng sô cođng ngheơ cụa quá trình chê biên: nhieơt đoơ, thời gian, đoơ aơm, áp suât, pH ...
Đeơ phađn tích hàm lượng acrylamide trong thực phaơm chụ yêu dùng hai phương pháp là phương pháp saĩc ký lỏng cao áp (với coơt saĩc ký pha đạo) kêt hợp với khôi phoơ hoaịc phương pháp saĩc ký khí kêt hợp với khôi phoơ với đoơ nháy có theơ đát là 0.2 ppb.
Moơt sô phương pháp được dùng đeơ giạm hàm lượng acrylamide trong quá trình chê biên: lối bỏ hoaịc giạm các tác nhađn cụa phạn ứng goăm asparagine và đường khử (baỉng các dung mođi khác nhau như nước, acid, kieăm, dung dịch acid amine ...), dùng các chât ức chê phạn ứng (acid amine, acid citric, chât chông oxy hóa, chât táo nhũ hoaịc enzyme asparaginase...) hoaịc giạm nhieơt đoơ và thời gian cụa quá trình chê biên (chê biên trong đieău kieơn áp suât chađn khođng).
CHƯƠNG 3: HAAs
3.1. Cođng thức câu táo, tính chât:
3.1.1. Cođng thức câu táo:
HAAs (heterocyclic aromatic amines): là các hợp chât amine vòng thơm (nhóm amine gaĩn tređn vòng thơm), được táo thành trong quá trình chê biên các thực phaơm giàu protein. Teđn gĩi và viêt taĩt cụa moơt sô phađn tử HAAs được cho ở bạng sau:
Bạng sô 3.1: Teđn viêt taĩt và teđn đaăy đụ cụa moơt sô phađn tử HAAs phoơ biên [74]
Quinolines
IQ 2-amino-3-methylimdazo[4,5-f] quinoline
MeIQ 2-amino-3,4-dimethylimdazo[4,5-f] quinoline
Quinoxalines
IQx 2-amino-3-methylimdazo[4,5-f] quinoxaline
MeIQx 2-amino-3,8-dimethylimdazo[4,5-f] quinoxaline 4,8-DiMeIQx 2-amino-3,4,8-trimethylimdazo[4,5-f] quinoxaline 7,8-DiMeIQx 2-amino-3,7,8-trimethylimdazo[4,5-f] quinoxaline TriMeIQx 2-amino-3,4,7,8-tetramethylimdazo[4,5-f] quinoxaline 4-CH2OH-8-MeIQx 2-amino-4-hydroxymethyl-3,8-dimethylimidazo[4,5-f]
quinoxaline
7,9-DiMeIgQx 2-amino-1,7,9-trimethylimidazo[4,5-g] quinoxaline
Pyridines
PhIP 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b] pyridine 4′-OH-PhIP 2-amino-1-methyl-6-[4-hydroxyphenyl)imidazo[4,5-b]
pyridine
DMIP dimethylimidazopyridine
TMIP trimethylimidazopyridine
Pyrido-imidazoles and indoles
Trp-P-1 3-amino-1,4-dimethyl-5H-pyrido[4,3-b] indole Trp-P-2 3-amino-1-methyl-5H-pyrido[4,3-b] indole
Glu-P-1 2-amino-6-methyl-dipyrido[1,2-a:3',2'-d] imidazole Glu-P-2 2-amino-dipyrido[1,2-a:3',2'-d] imidazole
AαC 2-amino-9H-dipyrido[2,3-b] indole
MeAαC 2-amino-3-methyl-9H-dipyrido[2,3-b] indole Harman 1 – methyl – 9H pyrido[4,3 – b] indole Norharman 9H pyrido[4,3 – b] indole
Furopyridines
MeIFP 2-amino-3-methylimidazo[4,5-f]-4H-1, 4-benzoxazine Benzoxazines 2-amino-3,4-dimethylimidazo[4,5-f]-4H-1,
4benzoxazine
Câu trúc khác
Lys-P-1 3,4-cyclopentenopyrido-[3,2-a] carbazole
Orn-P-1 4-amino-6-methyl-1H-2,5,10,10btetraazafluoranthene
Phe-P-1 2-amino-5-phenylpyridine
3.1.2. Phađn lối, tính chât:
Cho đên nay hơn 20 lối HAAs được tìm thây trong các lối thực phaơm có xử lý nhieơt, dựa vào câu trúc cụa các phađn tử HAAs chúng được chia thành nhieău nhóm nhỏ như:
Nhóm amino – imidazo – quinoline hay còn gĩi là các hợp chât IQ goăm các chât như: 2 –amino –3– methylimidazol [4,5 – f] quinoline (IQ) và 2–amino–3,4–
dimethylimidazol [4,5 – f] quinoline (MeIQ) có cođng thức câu táo như sau:
Nhó
m amino – imidazo –
quinoxaline hay còn gĩi là các hợp chât IQx goăm các chât như: 2–amino–3–
methylimidazol [4,5 – f] quinoxaline(IQx), 2–amino–3,8– dimethylimidazol [4,5 – f] quinoline (MeIQx) và 2–amino–3,4,8 (hay 3,7,8) – trimethylimidazol [4,5 – f] quinoxaline (DiMeIQx) có cođng thức câu táo như sau:
Nhóm amino – imidazo – pyridines hay còn gĩi là các hợp chât IP goăm các chât như: 2 – amino – 1 – methyl – 6 phenylimidazo [4,5 – b] pyridine (PhIP) và DMIP có cođng thức câu táo như sau:
Nhóm amino – carbolines goăm các chât như: 1 – methyl – 9H pyrido[4,3 – b] indole (Harman), 9H pyrido[4,3 – b] indole (Norharman), 2 – amino –3 - methyl – 9H pyrido [2,3 – b] indole (MeAαC), AαC, Trp – P – 1, Trp – P – 2) có cođng thức câu táo như sau:
Nhìn chung haău hêt các phađn tử HAAs đeău có câu trúc phađn cực và có chứa 3 vòng thơm với ít nhât moơt phađn tử Nitơ naỉm tređn vòng thơm và moơt nhóm exocyclic amino, và từ moơt đên bôn nhóm thê methyl. Tuy nhieđn
văn có moơt vài ngối leơ như là nhóm PhIP và DMIP chư có hai vòng thơm trong khi đó thì Harman và Norharman khođng có moơt nhóm exocyclic amino nào còn nhóm IFP thì có theđm moơt phađn tử oxygen naỉm tređn vòng cụa phađn tử đó [60].
Nêu dựa
vào cơ chê táo thành trong quá trình xử lý nhieơt thì ta có theơ chia các hợp chât HAAs thành hai nhóm như:
Nhóm 1: Các hợp chât HAAs hình thành do sự phađn hụy nhieơt cụa các
protein, acid amine ở các thực phaơm giàu protein thođng qua cơ chê gôc tự do khi nhieơt đoơ quá trình leđn đên 3000C. Các hợp chât HAAs hình thành theo cơ
chê này còn được gĩi là tác nhađn gađy đoơt biên nhieơt phađn, goăm các chât thuoơc nhóm amino – carbolines (AαC, MeAαC, Harman, Norharman, Trp – P – 1, Trp – P – 2).
Tính chât: Tât cạ các phađn tử nhóm 1 đeău có nhóm amino gaĩn vào vòng pyridine, và khi xử lý với dung dịch nitrite 0.2mM trong mođi trường acid thì đoơc tính cụa chúng khođng còn.
Nhóm 2: Các hợp chât HAAs hình thành do phạn ứng giữa các tác nhađn như:
creatine (hoaịc creatinine), carbonhydrate và các acid amine ở nhieơt đoơ thâp hơn 3000C, thường là từ 1500C đên 2500C. Các hợp chât HAAs hình thành theo cơ chê này còn được gĩi là tác nhađn gađy đoơt biên nhieơt, goăm các chât thuoơc nhóm amino – imidazo – quinoline (IQ), amino – imidazo – quinoxaline (IQx) và amino – imidazo – pyridines (IP) [65].
Tính chât: Tât cạ các phađn tử nhóm 2 đeău có nhóm amino gaĩn vào vòng imidazole và đoơc tính cụa chúng văn khođng thay đoơi khi xử lý với dung dịch nitrite 0.2mM trong mođi trường acid [29].
Nêu phađn lối theo tính phađn cực cụa phađn tử thì ta chia HAAs ra làm hai nhóm: nhóm phađn cực goăm các chât thuoơc nhóm imidazoquinoline (IQ), imidazoquinoxaline (IQx), imidazopyridine (IP) và nhóm khođng phađn cực goăm các chât thuoơc nhóm pyridoindole, dipyridoimidazole hay nhóm amino – carbolines [74].
Tính ưa béo/ưa nước: Tính chât ưa béo hay ưa nước cụa các hợp chât HAAs phú thuoơc vào giá trị pH. Ở pH<3 đieơn tích dương cụa nhóm amino cụa các phađn tử HAAs chứng minh tính ưa nước, trong khi đó ở giá trị pH càng cao thì các phađn tử này theơ hieơn tính ưa béo càng cao [46].
3.2. Nguoăn gôc:
Các hợp chât HAAs thường được tìm thây ở các sạn phaơm nướng, chieđn giàu protein như các lối sạn phaơm thịt, cá và cạ các lối nước ép thịt (bò...).
Bạng 3.2: Hàm lượng Quinolines và Quinoxalines ở các lối thực phaơm khác nhau [65] Teđn hợp chât Lối thực phaơm Hàm lượng (ng/g)
IQ Thịt bò chieđn (nác) 0.3 – 1.9
Thịt bò luoơc (hâp) 0.19
Thịt heo chieđn (nác) 0.04
Cá chieđn 0.16
Nước ép thịt 1.9 – 4.8
MeIQ Thịt heo chieđn (nác) 0.02
Cá chieđn 0.03
Thịt heo chieđn (nác) 1.4
Cá chieđn 6.44
Cá hoăi (áp chạo) 1.4 – 5
Cá hoăi (nướng lò) 1 – 4.6
Nước ép thịt 6.2 – 28.3
4 – MeIQx Thịt heo chieđn (nác) 0.01 – 0.02 4,8 –DiMeIQx Thịt bò chieđn (nác) 0.5 – 1.2 Thịt heo chieđn (nác) 0.6 Cá xođng khói 0.08 Cá chieđn 0.1 Nước ép thịt 2.9 – 3.6 7,8 – DiMeIQx Thịt bò chieđn (nác) 0.7
3.3. Cơ chê táo HAAs:
Cơ chê cụa quá trình táo HAAs trong quá trình xử lý nhieơt như sau:
Các hợp chât HAAs là tác nhađn gađy đoơt biên nhieơt phađn hình thành do sự phađn hụy nhieơt cụa các protein, acid amine ở các thực phaơm giàu protein thođng qua cơ chê gôc tự do khi nhieơt đoơ quá trình leđn đên 3000C hoaịc hơn nữa, tác nhađn chính cụa quá trình này thường là moơt sô các acid amine tự do như tryptophan, acid glutamic, phenylalanine, lysine và ornithine. Ví dú như Trp – P – 1 và Trp – P – 2 được táo thành là do sự đođng tú cụa tryptophan, AαC, MeAαC được táo thành do sự phađn hụy nhieơt cụa globulin đaơu nành.
Con đường thứ hai táo hợp chât HAAs là do phạn ứng giữa các tác nhađn như: creatine (hoaịc creatinine), carbonhydrate và các acid amine ở nhieơt đoơ thâp hơn 3000C, thường là từ 1500C đên 2500C. Các hợp chât HAAs hình thành theo cơ chê này còn được gĩi là tác nhađn gađy đoơt biên nhieơt, goăm các chât thuoơc nhóm amino – imidazo – quinoline (IQ), amino – imidazo – quinoxaline (IQx) và amino – imidazo – pyridines (IP) [65].
Trong đó thì nhóm amino – imidazo – quinoline (IQ) và nhóm amino – imidazo – quinoxaline (IQx) được táo thành thođng qua phạn ứng Maillard và phạn ứngï phađn hụy theo cơ chê Strecker từ creatine và các acid amine khi có hoaịc khođng có đường khử. Cơ chê này baĩt đaău với sự táo thành các hợp chât pyridines và pyrazin thođng qua phạn ứng Maillard và phạn ứngï phađn hụy Strecker. Đoăđøng thời là sự hình thành các gôc tự do trung gian như aldehyde, ketones, epoxide (cụa phạn ứng Maillard), nhieău gôc tự do alkyl khác từ quá
trình hydropeoxide các chât béo và sự phađn hụy tách hydro bởi nhieơt đoơ cao roăi đóng vòng cụa creatine táo thành phađn tử creatinine. Từ các pyridines và pyrazin, các gôc tự do và creatinine sẽ kêt hợp với nhau táo thành các hợp chât IQ và IQx. Cơ chê cụa các phạn ứng này được minh hĩa baỉng hình vẽ sau:
Hình 3.1: Cơ chê quá trình táo imidazo – quinoline và quinoxaline
Bạng sô 3.3: Tác nhađn và đieău kieơn thí nghieơm cụa các phạn ứng táo HAAs trong quá trình xử lý nhieơt giữa creati(ni)ne và acid amine có hoaịc khođng có sự tham gia cụa đường.
Hợp chât Hieơu suât
phạn ứng Acid amineTác nhađn phạn ứngĐường Chê đoơ xử lýnhieơt
IQ 0.3 pro - Dry
1.0 gly fru DEG – H2O
3.0 phe - Dry
13.5 phe glu Dry
3.7 ser - Dry
MeIQ - ala fru DEG – H2O
IQx 2.7 ser - Dry
- gly glu H2O
- thr glu H2O
MeIQx 4.4 gly glu DEG – H2O
0.9 ala glu DEG – H2O
1.8 ala rib DEG – H2O
4.2 lys rib DEG – H2O
Phạn ứng phađn hụy Strecker
- thr glu DEG – H2O
6 – 7 lys fru DEG – H2O
- ser - Dry
- ala - Dry
- tyr - Dry
4 lys glu DEG – H2O
- phe glu DEG – H2O
10 ala,thr glu DEG – H2O
8.8 – 17.9 lys glu H2O 7 – 10 lys glu H2O 9 thr glu H2O 4,8 - Di MeIQx - thr glu DEG – H2O
1.9 – 2.6 ala fru DEG – H2O
4.2 ala glu DEG – H2O
1.5 ala rib DEG – H2O
26.1 lys rib DEG – H2O
- gly glu DEG – H2O
- phe glu DEG – H2O
36 ala,thr glu DEG – H2O
30 thr glu H2O
- gly glu H2O
7,8 - Di MeIQx
1.1 gly glu DEG – H2O
- gly glu DEG – H2O
- gly glu H2O
4,7,8-Tri MeIQx
6 ala,thr glu DEG – H2O
PhIP 3.6 phe glu DEG – H2O
735 phe - Dry
560 phe glu Dry
- phe - Dry
- leu - Dry
20.9 phe glu DEG – H2O
6.4 phe - DEG – H2O
<0.058 phe glu DEG – H2O
Chú thích:
Hieơu suât phạn ứng được tính baỉng nmol HAAs/mmol creati(ni)ne.
Dry: xử lý nhieơt khođ ở 180 – 2000C trong vòng 1 giờ.
DEG – H2O: xử lý nhieơt baỉng hơi ngược dòng cụa hoên hợp diethylene glycol/nước (5:1) ở 125 – 1280C trong vòng 2 giờ.
H2O: xử lý nhieơt baỉng hơi nước trực tiêp trong ông kim lối kín ở 1800C trong vòng 10 – 30 phút.
Các acid amine: pro = proline, gly = glycine, phe = phenylalanine, ser = serine, ala = alanine, thr = threonine, lys =
lysine, tyr = tyrosine, leu = leucine.
Các lối đường: fru = fructose, glu = glucose, rib = ribose.
Nhìn vào bạng tređn ta thây haău như tât cạ các acid amine đeău có theơ tham gia vào quá trình táo HAAs, còn nguoăn carbonhydrate thì chư có glucose đóng vai trò chụ yêu. Haău hêt các phạn ứng đeău caăn nguoăn glucose trong khi đó chư có moơt vài phạn ứng là caăn tác nhađn fructose hoaịc ribose. Từ đó có theơ rút ra kêt luaơn là glucose là nguoăn carbonhydrate chụ yêu tham gia vào phạn ứng táo