Theo Bùi Hữu Thuận, 2000:
Hiện tƣợng hóa nâu này xảy ra trong nhiều loại rau trái nhƣ khoai, táo, chuối,…khi mô bị hƣ, dập, cắt, tách vỏ, bệnh hay tiếp xúc với điều kiện không bình thƣờng. Khi đó mô tổn thƣơng nhanh chóng, hóa sậm màu ngoài không khí do sự biến đổi hợp chất phenol đến chất melamin màu nâu.
Enzyme chịu trách nhiệm khởi đầu phản ứng hóa nâu là polyphenol oxydase hay phenolase.
2.4.2.1 Enzyme phenolase (1.10.3.1)
Theo Bùi Hữu Thuận, 2000:
Phenolase là enzyme hiện diện trong thực vật, xúc tác các phản ứng oxy hóa các hợp chất phenol. Enzyme đƣợc xếp loại trong nhóm oxydoreductase và chức năng của oxy tác động nhƣ chất tiếp nhận hydro. Đây là enzyme 2 cấu tử, trong
16
phân tử có sự hiện diện của nhóm ngoại đông. Đồng có hóa trị I (phenolase của nấm), hay hóa trị II (phenolase ở khoai tây). Phenolase xúc tác thực hiện hai kiểu phản ứng: phenol hydroxyase (cresolase) và polyphenol oxydase (catecholase). Tùy theo từng loại cơ chất và nguồn enzyme mà phenolase có thể có hoạt tính khác nhau.
Ở mô thực vật, chƣa bị dập, phenolase không hoạt động vì chúng nằm ở các bào quan đặc biệt. Khi mô bị dập, phenolase đƣợc giải phóng có điều kiện tiếp xúc với cơ chất và phản ứng hóa nâu mới có thể xảy ra.
Cơ chất của enzyme phenolase là các hợp chất phenol (Bảng 2.5), là những chất trong phân tử có chứa vòng benzene liên kết với một, hai hay nhiều hơn 2 nhóm hydroxy. Cơ chất dồi dào nhất của enzyme này là o-diphenol và mono phenol, các hợp chất dạng p–diphenol cũng có thể tham gia phản ứng hóa nâu.
Bảng 2.5 Một số cơ chất cho phản ứng hóa nâu tìm thấy ở thực vật.
Loại thực phẩm Hợp chất
Khoai tây Tyrosine, acid chlorogenic, flavonol
Nấm, rau diếp Tyrosine
Táo Catechin, acid chlorogenic
Lê, khoai lang Acid chlorogenic
Chuối 3,4-dihydroxyphenylethylamin
Đậu 3,4-dihydroxyphenylalanin
Hạt cà phê Hạt ca cao Lá trà
Acid chlorogenic, caffeic acid Catechin
Catechin, flavonol
2.4.2.2 Phương pháp khống chế sự hóa nâu do enzyme
a. Sử dụng nhiệt
Tác dụng nhiệt độ trên thực phẩm một thời gian đủ sẽ vô hoạt phenolase và nhiều enzyme khác. Nhiệt đƣợc sử dụng trong quá trình nhƣ chần, thanh trùng, bảo quản lạnh… Tuy nhiên có rất nhiều vấn đề xảy ra do sử dụng nhiệt. Rau trái ở nhiệt độ cao thƣờng bị biến đổi mùi vị, cấu trúc không thích hợp (Bùi Hữu Thuận, 2000).
b. Dùng SO2 và sulfit
Sulfur dioxide và các sulfit nhƣ là sodium sulfit, sodium bisulfit, sodium metabisulfit là những chất ức chế mạnh của phenolase. Các chất này có thể đƣợc dùng nếu nhƣ nhiệt làm biến đổi cấu trúc và tạo mùi vị xấu cho sản phẩm. Chúng có tính sát trùng và bảo vệ vitamin C. Tuy nhiên khi dùng sulfit trong
17
thực phẩm có thể tạo mùi lạ, làm trắng màu tự nhiên của thực phẩm hay có thể ăn mòn nhanh chóng hộp. Nếu nồng độ sulfit cao làm phá vỡ vitamin C (Bùi Hữu Thuận, 2000).
Đối với khoai langvới 0,05 mM hàm lƣợng sodium bisulfit có thể ngăn cản khoảng 97% hàm lƣợng polyphenol gây hóa nâu (Deepaa và Wong, 2012).
c. Loại trừ oxy
Theo Bùi Hữu Thuận, 2000: Một số biện pháp loại trừ oxy:
- Nhúng ngâm nguyên liệu trong nƣớc.
- Xử lý acid ascorbic trên bề mặt nguyên liệu. - Đóng gói chân không trong bao bì kín.
d. Ức chế bằng muối
Phƣơng pháp ức chế này đối với phenolase đƣợc sử dụng giới hạn đối với trái cây gọt vỏ để chế biến. Mô hình cho thấy ở nồng độ 0,1% NaCl cho thấy hiệu quả cho sự hóa nâu của táo khi kết hợp với acid chlorogenic ở pH = 5. Tuy nhiên vô hoạt hoàn toàn phenolase cần nồng độ NaCl cao. Khi sử dụng nồng độ NaCl cao sẽ bị ảnh hƣởng đến vị của thực phẩm, vì thế việc ngâm muối có một giá trị tới hạn (Bùi Hữu Thuận, 2000). Theo Deepaa và Wong (2012) thì sử dụng 100 mM có thể ức chế khoảng 56% phenolase trên khoai lang.
e.Sự methyl cơ chất của phenolase
Theo Bùi Hữu Thuận (2000):
Khi methyl hóa có enzyme các cơ chất có cấu tạo o–dihydroxy có thể ngăn chặn phản ứng hóa nâu do polyphenol.
Việc methy hóa đƣợc tiến hành bằng cách ngâm nguyên liệu trong một dung dịch có pH kiềm nhẹ chứa enzyme và chất cho methyl. Nguyên liệu thực phẩm đƣợc giữ trong điều kiện yếm khí ở 20–40 oC trong thời gian 3 phút đến 5 giờ để ổn định màu. Kế đó, ngƣời ta đem rửa và khôi phục pH tự nhiên. Phƣơng pháp này làm cho rau quả chống sự hóa nâu mà không ảnh hƣởng đến cấu trúc tự nhiên.
18
f. Sử dụng acid
Là một phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến để khống chế sự hóa nâu do enzyme. Một số acid thƣờng dùng là các acid tự nhiên trong mô nhƣ acid citric, acid ascorbic, acid malic và acid phosphoric. Các acid hạ thấp pH của mô và do đó giảm tốc độ phản ứng hóa nâu. pH tối thích của polyphenol là 6–7, khi hạ thấp pH xuống 3 thì enzyme hầu nhƣ không hoạt động (Bùi Hữu Thuận, 2000).
Acid ascorbic:
Tên thƣơng mại: Ascorbic acid. Khối lƣợng phân tử: 176,13 Công thức hóa học: C6H8O6.
Nhiệt độ nóng chảy: 193 oC (phân hủy), pH=3,2–6. Tan trong etanol, dễ tan trong nƣớc nóng, tan không đáng kể trong nƣớc lạnh, ít tan trong rƣợu etylic lạnh, tan tốt khi đun nóng.
Dạng bột hay viên màu trắng đến vàng nhạt, sử dụng cho thực phẩm phải ở dạng bột màu trắng, hầu nhƣ không có mùi, chỉ có vị acid. Khả năng hòa tan trong nƣớc cao.
Liều lƣợng sử dụng: không hạn chế, lƣợng sử dụng thƣờng là 0,03 đến 0,05% so với khối lƣợng sản phẩm.
Tính độc hại : Không độc
Acid Ascorbic còn đƣợc gọi là vitamin C đƣợc tìm thấy nhiều nhất trong trái cây là chất dinh dƣỡng cần thiết cho sự sống của vi sinh vật. Ở lĩnh vực hóa sinh, nó là chất chống oxy hóa, tham gia vào các quá trình tổng hợp enzyme, tăng sức đề kháng, phục hồi sức khỏe. Acid Ascorbic còn dùng làm chất bảo quản thực phẩm, tạo hƣơng vị cho một số nƣớc uống làm tăng giá trị dinh dƣỡng, chất chống oxy hóa các chất trong thực phẩm, chống sự thâm đen sản phẩm. Hiện nay ngƣời ta đã tổng hợp đƣợc Acid L-ascorbic vì thế nó vừa là chất chống oxy hóa dễ kiếm vừa có tác dụng làm tăng lƣợng vitamin C trong thực phẩm. Acid L-ascorbicđƣợc dùng trong công nghiệp chế biến rau quả bao gồm các sản phẩm đóng hộp và nƣớc giải khát, sản xuất thịt hộp, cá hộp, các sản phẩm đông lạnh, các loại mứt.
19
g. Các chất tạo phức
Enzyme pholyphenol oxydase hoạt động đƣợc là do sự hiện diện của ion kim loại Cu ở trung tâm hoạt động. Ion này khi bị tạo phức sẽ làm vô hoạt enzyme. Các chất tạo phức đƣợc dùng nhƣ acid citric, malic, oxalic… ATP và pyrophosphate, protein, acid ethylenediamin tetra acetic (ADTA).
20
