Chất béo (chất béo) là những hợp chất hữu cơ tự nhiên rất phổbiến trong tế bào động vật và thực vật. Chất béo là hợp chất rất cần thiết và có chức năng quan trọng trong cơthể sống mà chúng tồn tại.
Chất béo là ester của glycerine và a xít béo cao phân tử (C1–C36) trong mạch có ít hoặc nhiều nối đôi liên kết với nhau. Chất béo là hợp chất không phân cực, không tan trong nước mà tan trong các dung môi phân cực như: benzen, cloroform, ete, toluen….Thành phần quan trọng và quyếtđịnhđến tính chất của chất béo là các axít béo no hoặc không no và sốnối đôi, vị trí nốiđôi trong các a xít béo không no có ảnh hưởng lớnđến màu sắc mùi vịcủa chất béo,đặc biệt trong phân tử chất béo mà các a xít béo không no có nhiều nối đôi thì làm cho quá trình oxi hóa chất béo rất dễ xảy ra.
Phân loại chất béo: hiện nay có nhiều cáchđểphân loại chất béo khác nhau, dựa vào thành phần, tính chất,đặc điểm, cấu tạo mà người ta chia ra nhiều loại chất béo khác nhau. Theo Plenikolop thì chất béo chia làm hai nhóm (dựa vàođặcđiểm gốc alkyl):
Chất béo đơn giản (không có khả năng xà phòng hóa): este của rượu và a xít béo nhóm này gồm có glycerid, sáp, stearid.
Chất béo phức tạp (có khả năng xà phòng hóa): ngoài rượu và a xít béo thì còn có một sốnhóm chức khác như: bazo nito, glucid, acipphotphoric.
Còn nếu được vào tính phân cực thì chất béo cũng chia làm hai loại:
Chất béo trung tính: A xít béo có sốCacbon lớn hơn 12C, mono-, di- triacyl- , glycerol. Các hợp chất Stearol, strearol ester, sáp, carotenoid, tocopherol.
Chất béo phân cực: Glycero-phosphochất béo, Glycero-glycochất béo, Sphingo phosphochất béo, Sphingo-glycochất béo.
1.3.2. Cơ chếcủa quá trình oxi hóa chất béo
Quá trình oxi hóa chất béo là một chuỗi phảnứng xảy ra nối tiếp nhau, gồm ba giai đoạn chính như sau:
Giaiđoạn 1:
Các phân tử chất béo bịphân mạch dưới tác dụng của oxi, nhiệt độ, ánh sáng mạnh và tạo thành peroxit
RH ─> R• + H• ( 1 )
R• : Là gốc a xít béo no, không no tựdo hoặc a xít béo trong phân tửGlycerit H• : Là nguyên tử hydro ở C nối đôi, hạt nguyên tử hydro của nhóm Methylen (=CH2) bất kỳtrong a xít béo no.
Ðể tạo thành các gốc tự do thì phải có năng lượng, năng lượngở đây được cung cấp từ hơi nóng của nguồn nhiệt độvì vậy trong điều kiện gia nhiệt thì phản ứng xảy ra dễdàng.
Khi có oxi thì phảnứng xảy ra mạnh mẽ hơn RH + O2 ─> R•+ H (2)
Nếu nồng độRH cao thì xảy ra phảnứng tam phân
RH + O2+ R1H ─> R• + H2O2 + H• (3) Gốc tự dođược tạo ra khi tồn tại các gốc kim loại
M3+ + RH ─> M2+ + R• + H• (4)
M3+ + ROOH ─> M2+ +RO• +HO• (5) Giaiđoạn 2:
Giai đoạn phát triển các gốc tự do alkyl R• hoặc alcolxyl RO• tạo thành chuỗi oxi hóa.
R•+ O2 ─> RO2• (6)
RO2•+ RH ─> ROOH + R• (7)
Phảnứng (6) xảy ra không cần năng lượng hoạt hóa. Phảnứng (7) thì cần mộtnăng lượng nhỏ vì vậy gốc RO2• là gốc chủ đạo trong mạch oxi hóa và phản ứng có ý nghĩa quyết định là phản ứng tương tác giữa gốc RO2•với phân tử chất béo từ gốc hydroperoxit sẽ phân mạch cho gốc tựdo khác theođường hướng sau:
ROOH ─> RO• + HO•(8)
2ROOH ─> RO2•+ RO• + HOH (9)
Khi nồngđộhydroperoxit tăng thì phảnứng (8) xảy ra thuận lợi. Sựtạo thành gốc tự do theo phảnứng (9) ít tồn tại năng lượng so với phản ứng (8). Gốc peroxit cũng có thể cắt đứt nguyên tử hydro đặc biệt là ở vị trí cacbon và do quá trình nội phân tác dụng nối đôi olephin nên không chỉ tạo thành hydroperoxit mà còn tạo thành cảperoxit vòng, oxit, aldehyt và các sản phẩm khác nữa. Quá trình phát triển của chuỗi oxi hóa cho kết quảmà tích tụgốc alcolxyl RO•, peroxit RO2•và hydroxit HO• từ đó tạo thành các sản phẩm thứ cấp như: rượu,ceton, aldehyl, a xít….
Gốc alcolxyl tác dụng với gốc hydrocacbon tạo thành rượu và ankyl tự do. RO• + R1H ─> ROH + R1
Tương tác của hai gốc alcolxyl tạo thành ceton và rượu R - CH - R + R’O• ─> R’OH + R- C - R
॥ ॥
Hoặc từgốc hydroperoxit tác dụng với gốc ankyl cũng tạo ra xeton, andehyt. Cũng có thểtạo ra xeton bằng cách oxi hóa chúngđến cetonhydroxit rồiđến andehyt và a xít.
Tương tác của gốc ancoxil với gốc ankyl
R –CH - R + R• ─> R’H + R - C - R (10) ॥ ॥ O O Hoặc: R –CH - R’ ─> R• + R - C - H (11) ॥ O Sựoxi hóa các ceton cho ra các andehyt và a xít :
CO R1 OH OH । R1- CH2- R2 ─> R1– CH–R2 CO ॥ R2 O OH
Ngoài ra chất béo bịoxi hóa còn tạo ra các sản phẩm trùng hợp hóa cao phân tửmà tạo thành màu tối sẫm. Ở giaiđoạn này phảnứng oxi hóa chất béo xảy ra theo phản ứng dây chuyền vô tận.
Giaiđoạn 3:
Giai đoạn cắt mạch, làm mất gốc tự do, chủ yếu là tương tác giữa các gốc theo cơ chếluỡng phân
R•+ R• ─> R + R1 R• + RO ─> 2R
RO2 + R1O2 ─> R’O2 + R’O2H
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình oxi hóa chất béo
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxi hóa chất béo bao gồm các yếu tố kích thích và kìm hãm như:
- Yếu tốkích thích:
Ảnh hưởng của hàm lượng và thành phần các a xít béo: Chất béo là hỗn hợp ester của các a xít béo no và không no với glycerin. Sựhiện diện của các nối đôi, các a xít béo không no dễ bị oxi hóa hon các chất béo no. Phản ứng sẽ gia tăng khi tỉ lệ nối đôi càng cao.
Ví dụ: tốc độ oxi hóa (tương đối) của một sốchất béo tỉlệ như sau: Arachidonic : Linolenic : Linoleic : Oleic
40 : 20 : 10 : 1
Vịtrí nối đôi cũng như vịtrí hình học của nối đôi cũng có tác dụng đến tốc độphản ứng. Các a xítởdạng cis bị oxi hóa nhanh hơn dạng trans. Mạch a xít béo có các nối đôi cộng hưởng cũng làm tăng tốc độ phảnứng. A xít béo tự do (FFA) bịoxi hóa rất nhanh so với các ester - glycerin. Khi nghiên cứu chất béo hiện diện trong thực phẩm ở giai đoạn đầu tiên, hầu hết dều có sự hiện diện của các chất chống oxi hóa thiên nhiên.
Trong thí nghiệm nếu thêm vào 0,1% FFA thì hiệu quảchống oxi hóa của tocopherol giảm rõ rệt vì a xít béo tựdo có tác dụng xúc tác quá trình oxi hóa.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: Sự oxi hóa các chất béo no xảy ra rất chậm tại nhiệt độ thường, tại nhiệt độ cao (chiên, xào…) sự oxi hóa chất béo no mới có thểxảy ra.
Thông thường thì sự oxi hóa chất béo gia tăng theo nhiệt độ. Do sự hòa tan của oxi phụ thuộc vào nhiệt độ vì vậy tác động của yếu tố oxi trong quá trình oxi hóa tại nhiệt độ cao là rất ít.Ởnhiệt độ thấp từ 27–500C tốc độ oxi hóa ít thay đổi. Nhưng ở nhiệt độ cao hơn tốc độphảnứng gia tăng đáng kể.
Ảnh hưởng của oxi: Tại áp suất cao (cung cấp oxi không hạn chế) tốc độoxi hóa của chất béo tùy thuộc vào áp suất O2. Tại áp suất thấp tốc độ oxi hóa tỉ lệ với áp suất O2.
Diện tích bề mặt: Tốc độ oxi hóa chất béo tỉ lệ với diện tích bề mặt tiếp xúc của thực phẩm với không khí. Trong trường hợp các sản phẩm nhũtương Dầu/Nuớc thì tốc độ oxi hóa chất béo được tính toán trên cơ sở sự khuếch tán oxigen qua pha chất béo.
Ảnh hưởng của ion kim loại giao chuyển: Ion kim loại giao chuyển thúcđẩy quá trình oxi hóa chất béo, cũng có khả năng lấy electron từ một gốc nào đó để chuyển thành gốc tự do hoạtđộng hoặc gốc ion.
Ảnh hưởng của năng lượng mặt trời và tia ion: Năng lượng ánh sáng mặt trời, các tia cực tím có tác dụng xúc tiến quá trình oxi hóa chất béo, tham gia vào quá trình phân giải hydroperoxid thành các gốc tựdo.
Ảnh hưởng của hàm lượng nước: Nước là yếu tốxúc tiến quá trình oxi hóa khử khi chất béo đểtrong điều kiệnẩm uớt.
- Yếu tốkìm hãm
Kìm hãm sự oxi hóa bằng cách làm đứt mạch oxi hóa.
Kìm hãm sự oxi hóa bằng cách làm giảm tốc độphát triển mạch.
Kìm hãm quá trình oxi hóa bằng cách làm vô hoạt các ion kim loại có hoạt tính xúc tác.
1.3.4. Tác hại của quá trình oxi hóa chất béo trong thực phẩm
Sản phẩm oxi hóa chất béo thường làm vô hoạt enzyme,đặc biệt là các enzyme tiêu hóa. Các sản phẩm oxi hóa của chất béo cũng có thể tương tác với các protein làm thay dổi cấu trúc, tính chất của protein tạo thành các hợp chất bền vững, không tan trong nước cũng như trong các dung môi hữu cơ và cũng không bị phân hủy bởi enzyme.
Quá trình oxi hóa chất béo sinh các hợp chất độc hại, ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và mắc một sốbệnh như: tim mạch, gan, thận….
Khi bị oxi hóa chất béo, thực phẩm sẽ thay đổi màu sắc và kết cấu, tạo ra các mùi vị xấu có mùi ôi khét và mất đi các a xít béo thiết yếu như: A xít oleic, A xít linoleic, A xít palmitoleic,… (Pryor và cộng sự, 1998), các Vitamin tan trong dầu như: A, D, E, carotenoids bịphá hủy làm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm bịgiảm. Do đó, các thực phẩm bịoxi hóa chất béo sẽ tổn thất giá trị dinh dưỡng rất lớn, khó tiêu hóa, có hại cho sức khỏe nguời tiêu dùng, đặc biệt là gây thiệt hại vềkinh tếcho nhà sản xuất.
1.4. Các chất chống oxi hóa tự nhiên [1]
Chất chống oxi hóa là những chất có khả năng ngăn ngừa, chống lại và loại bỏ tác dụngđộc hại của các gốc tựdo một cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Chất chống oxi hóa có thểtrực tiếp phảnứng với các gốc tựdo hoạtđộngđểtạo ra những gốc tựdo mới kém hoạt động hơn, từ đó có thể ngăn cản chuỗi phản ứng dây chuyền được khơi mào bởi các gốc tự do.
Chất chống oxi hóa cũng có thểgián tiếp tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp trong phảnứng Fenton hoặc ức chếcác enzymee xúc tác cho các quá trình sinh ra gốc tự do nhằm ngăn cản sự hình thành gốc tự do trong cơ thể. Có nhiều cách phân loại chất chống oxi hóa dựa trên nguổn gốc, cấu trúc của chất chống oxi hóa, cụ thể ta có thể chia ra các nhóm chất chống oxi hóa dựa vào nguồn gốc của chúng như sau:
Hợp chất chống oxy hóa tự nhiên là những hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa có nguồn gốc từ tự nhiên.
hóa nội sinh như: vitamin A, C, D, E, K, acid uric, bilirubin, carnozin, và ubiquinol, các acic amin như cysteine, metionin, tyrozin, tryptophan, lyzin; peptit như glutation,… cũng là hợp chất chống oxy hóa. Còn có một số hợp chất được lấy từ các cây gia vị khác như:
- Tocopherol:
Có trong nhiều loại cây thực vật. Trong tự nhiên, người ta đã tìm thấy bốn dạng đồng phân: α – tocopherol ( có hoạt động như vitamin E), β, γ và δ – tocopherol. Chức năng hoạt động của tocopherol cũng giống như BHA và BHT tức là sự két hợp với những gốc tự do, nhưng có điểm khác là chúng bềnở nhiệt độ cao và khó bay hơi. Hỗn hợp của hợp chất tocopherol và peptit cũng là những chất đồng tác dụng chống oxy hóa trong mỡvà dầu.
- Acid ascorbic ( vitamin C):
Là chất chống oxy hóa bền trong hệ nước. Nếu như được kết hợp với dung dịch prropylenglycol thì tính chống oxy hóa của nó sẽ được tăng lên rất nhiều. Một số chất khác như acid citic, EDTA, phospholipid và hợp chất amino acid cũng làm tăng khả năng chống oxy hóa của chất chống oxy hóa tự nhiên.
- Carotenoit:
Trong thực phẩm, bên cạnh chức năng tạo màu, các hợp chất caroten có khả năng ức chế những phản ứng làm giảm giá trị thực phẩm trong quá trình bảo quản, đặc biệt là sự ức chế phản ứng oxy hóa lipit. Một trong những chất đó là vitamin A, nhưng không phải tất cả các hợp chất carotene đều có khả năng đó. Các hợp chất carotene thuộc nhóm chất chống oxy hóa có khả năng loại gốc tự do. Có thể giải thích rằng β – carotene đã loại gốc peroxit bằng cách tạo ra sản phẩm cộng giữa β – carotene và gốc peroxit. Các hợp chất carotene chỉtạo sản phẩm cộng là những gốc caroten bền chứ không cho đi một nguyên tử H như những hợp chất phenol. Trong
thực phẩm, dưới một số điều kiện các hợp chất caroten hoạt động như những chất chống oxy hóa, điều đó phụ thuộc vào nồng độ của chúng, sự cân bằng động giữa tiền oxy hóa và chống oxy hóa là vô cùng nhạy cảm.
- Flavonoid:
Là một nhóm hợp chất mang màu lớn của thực vật và được hấp thụ thường xuyên qua thức ăn. Nhờ có cấu trúc polyphenol nên nhóm này có tính chống oxy hóa tốt bởi nó có thể khử các gốc tự do và liên kết với các ion kim loại. Các flavonoid có nhóm cacbonylởvịtrí C4và nhóm hydroxylở vịtrí C3hoặc C5đều dễtạo phức với kim loại.
Flavonoid có hai nhóm hydroxyl ở vị trí C3và C4 cũng tạo phức với kim loại. Các kim loại có thể là Al, Zn, Cr, Cu,…đây là những kim loại làm khơi mào quá trình oxy hóa trong thực phẩm.
Hiện nay, người ta đang tập trung nghiên cứu để lấy các hợp chất chống oxy hóa có trong các cây thực vật như cây chè, cây ớt, cây sả, cây trầu không, cây tỏi, cây hành, cây nghệ,…
Việc sử dụng các chất chống oxy hóa trong tự nhiên có một số ưu điểm như: Không độc, dễkiếm (vì có sẵn trong tựnhiên), giá thành rẻ và đặc biệt là được người tiêu dùng tin cậy,…những ưu điểm này thường không có trong chất chống oxy hóa tổng hợp.
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu
2.1.1. Vỏhành tây
Vỏ hành tây sử dụng cho việc nghiên cứu là lớp vỏ ngoài đã khô, có màu vàng, không bịthối. Không sửdụng vỏhành tây non, có màu trắng. Vỏ hành tây được thu mua ở khu vực chợ Vĩnh Hải (Nha Trang), sau khi mang về được rửa sạch bằng nước và mang đi chiết lấy dịch.
2.1.2. Thịt gà
Thịt gà được mua tạixưởng giết mổ ở chợ Vĩnh Hải ( Nha Trang), tỉnh Khánh Hòa , thịt gàđược bảo quản lạnh trong thùng xốp và vận chuyển ngay vềphòng vềphòng thí nghiệm của Trường Ðại học Nha Trang đểtiến hành quá trình nghiên cứu.
2.2. Hóa chất, dụng cụ và các thiết bị đo đạc
Trong quá trình nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu hoạt tính chống oxi hóa của dịch chiết vỏhành tây vàứng dụng hạn chếsựoxi hóa chất béo thịt gà bảo quản lạnh” thì đã sử dụng một sốhóa chất, dụng cụvà thiết bịthí nghiệm sau:
Hóa chất:
Chloroform (CHCl3), Acid Acetic (CH3COOH), Acid Thiobarbituric (TBA), Trichloro Acetic Acid (TCA), 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), Kali iodua ( KI), Natri thiosunfat ( Na2S2O3), Hồ tinh bột.
Dụng cụ:
– Bình tam giác 500 ml, 250 ml, 100 ml, 50ml – Cốc thủy tinh 500 ml, 250 ml, 100 ml
– Micropippett 5 ml, 1 ml, 100 µl – Ống đong 100 ml, 10 ml
– Ống nghiệm thủy tinh,ống nghiệm nhựa PA Thiết bị đođạc:
– Máy do quang phổUV –VIS (Spectrophotometry, Carry 50, Varian, Australia). – Máy vortex
– Bể ổn nhiệt (Elma, S 300H, Elmasonic, Germany).
– Máy đồng hóa mẫu (IKA, T18B, Ultra –Turax, Germany)
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm quy trình thu dịch chiết từ vỏ hành tây
Quy trình thu dịch chiết từ vỏ hành tây được xây dựng dựa trên quy trình chiết các chất có hoạt tính sinh học từ vỏ hành tây theo nghiên cứu của tác giả Freddy A. Ramos và cộng sự (2006). Tuy nhiên, quy trìnhđề xuất có một số cải biến phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm và thực tế Việt Nam. Cụ thể sơ đồ quy trình được