Chất chống ôxy hóa là một loại phụ gia giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình ôxy hóa chất khác bằng cách khử đi các gốc tự do và ôxy hóa chính chúng. Phản ứng ôxy hóa lipid có thể xảy ra theo 2 con đường:
Ôxy hoá lipid có enzyme tham gia: Chất xúc tác cho quá trình này là lipôxydase. Trong trường hợp này, chất phụ gia ngăn ngừa ôxy hóa lipid là những chất/ tác nhân gây ức chế hoặc làm mất hoạt tính của enzyme.
Ôxy hoá lipid phi enzyme (ôi hoá hoá học): Tác nhân gây ra phản ứng là ôxy của không khí, quá trình là một chuỗi phản ứng rất phức tạp. Trong trường hợp này, chất phụ gia ngăn ngừa ôxy hóa lipid là những chất có tác dụng làm giảm các yếu tố kích thích, làm tăng các yếu tố kìm hãm chuỗi phản ứng. Để ngăn ngừa hiện tượng ôxy hóa hóa học, cần phải cho thêm một chất tái ôxygene đặc biệt. Chất này sẽ phản ứng trước hết với ôxy trong môi trường thực phẩm, như vậy lipid và các chất nhạy cảm với ôxy bên trong thực phẩm sẽ được bảo vệ. Tuy nhiên, các chất chống ôxy hoá cũng bị ôxy hoá. Những thành phần bị ôxy hoá của chúng cần phải không có mùi vị, không độc hại, không ảnh hưởng đến giá trị cảm quan và dinh dưỡng của thực phẩm. Mặt khác tỷ lệ cho vào thực phẩm cũng phải rất ít (dưới 1%) [3].
Có nhiều loại chất chống ôxy hóa đã được sử dụng trong chế biến thực phẩm để ức chế quá trình ôxy hóa lipid. Trước đây người ta thường sử dụng các chất chống ôxy hóa tổng hợp, trong đó một số chất được cho là có nguy cơ gây ung thư và các bệnh về tim mạch. Ngày nay người ta hướng đến việc sử dụng các chất
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 26
chống ôxy hóa có nguồn gốc từ tự nhiên, các chất này an toàn hơn so với chất chống ôxy hóa tổng hợp. Một số chất chống ôxy hóa lipid được sử dụng khá phổ biến trong chế biến thực phẩm hiện nay như vitamin E, acid ascorbic, polyphosphates,...[19]. Việc sử dụng các chất chống ôxy hóa trong quá trình chế biến thực phẩm không chỉ kéo dài thời gian sử dụng cho sản phẩm mà còn làm giảm sự tổn thất các giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Chất chống ôxy hóa được sử dụng trong thực phẩm phụ thuộc vào loại thực phẩm và hướng dẫn sử dụng. Thông thường, chất chống ôxy hóa được sử dụng trong các quá trình chế biến thực phẩm được phân loại dựa trên cơ chế hoạt động của chúng gồm chất chống ôxy hóa sơ cấp (TypeI) và chất chống ôxy hóa thứ cấp (TypeII).
Chất chống ôxy hóa sơ cấp là chất nhận gốc tự do có tác dụng trì hoãn, ngăn cản bước khởi đầu hoặc làm gián đoạn các bước lan truyền của quá trình tự ôxy hóa [48]. Các chất chống ôxy hóa chính bao gồm vitamin A và E, các chất tổng hợp BHA và BHT và polyphenolic... Chất chống ôxy hóa thứ cấp có tác dụng như chất ức chế làm chậm tốc độ của quá trình ôxy hóa do các tác nhân ảnh hưởng khác nhau mà không cần chuyển đổi các gốc tự do đối với sản phẩm ổn định hơn [39]. Các chất chống ôxy hóa thứ cấp bao gồm polyphosphate, EDTA, acidcitric, acid ascorbic, sulphites, ascorbylpalmitate, β-carotene, lycopene, lutein,... Ngoài ra, chất chống ôxy hóa thứ cấp được gọi là chất hỗ trợ cho chất chống ôxy hóa sơ cấp vì chúng thúc đẩy tăng cường các hoạt động chống ôxy hóa của chất chống ôxy hóa sơ cấp.
1.3.2. Cơ chế chống ôxy hóa
Chất chống ôxy hóa có thể làm sạch các gốc tự do bằng cách cho một electron. Khi một phân tử gốc tự do nhận thêm một electron từ một phân tử chống ôxy hóa, các gốc tự do trở nên ổn định và không còn khả năng gây hại [6]. Ngoài ra chất chống ôxy hóa còn giúp hạn chế sự phân hủy các hydroperoxide (Hình 1.6).
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 27 Hình 1.6. Cơ chế chống ôxy hóa [5]
Trước hết, chất chống ôxy hóasơ cấp (AH) phản ứng với peroxy(ROO*), alkôxyl (RO*) và gốc lipid tự do (R*) và chuyển đổi chúng sang các sản phẩm ổn định hơn [40]. Chúng nhường một nguyên tử hydro cho gốc lipid và sản sinh ra các dẫn xuất lipid (ROO*, RO*) và gốc của chất chống ôxy hóa (A*). Sau đó, các gốc của chất chống ôxy hóa (A*) phản ứngvới các gốc peroxide (ROO*) làm ngừng thời kỳ phát triển trong quá trình ôxy hóa; từ đó làm ức chế sự hình thành peroxide. Đồng thời gốc A*cũng phản ứng với các gốc alkôxyl (RO*), làm cho quá trình phân hủy hydroperoxide giảm dần. Hơn nữa, chúng cũng có thể tương tác với các gốc của chất chống ôxy khác để hình thành các chất không bị ôxy hóa [39], [48].
Phản ứng của chất chống ôxy hóa với gốc tự do: ROO* + AH ROOH + A* RO* + AH ROH + A* R* + AH RH + A* ROO* + A* ROOA RO* + A* ROA A* + A* AA
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 28
Đối với chất chống ôxy hóa thứ cấp, chúng ức chế quá trình ôxy hóa lipid thông qua các cơ chế khác nhau tùy thuộc vào các chất chống ôxy hóa. Tuy nhiên, chúng được chia thành ba cơ chế chính: (i) các chất chống ôxy hóa có khả năng khóa chặt các chất gây tổn thương ôxy hóa (prooxidants) hoặc các kim loại xúc tác quá trình ôxy hóa lipid. Chúng thúc đẩy khả năng chống ôxy hóa bằng cách ngăn ngừa chu trình ôxy hóa khử kim loại, tạo phức kim loại không tan và ngăn cản tương tác giữa các kim loại với chất béo hoặc chất ôxy hóa chất trung gian (ví dụ như peroxide). Chúng cũng có thể ngăn chặn sự hình thành của phức hydroperoxide kim loại; (ii) các chất chống ôxy hóa đóng vai trò là chất bắt các phân tử ôxy và đóng vai trò như là chất khử bằng cách nhường nguyên tử hydro; (iii) các chất chống ôxy hóa đóng vai trò ngăn chặn ôxy mức đơn ở mức năng lượng cao bằng việc giải phóng năng lượng của chúng dưới dạng nhiệt [39].
Hiện nay, con người đã cố gắng sử dụng chất chống ôxy hóa tự nhiên hay các chất hóa học thay cho chất chống ôxy hóa tổng hợp để bảo quản thịt, cá…Hiện có nhiều chất có khả năng chống ôxy hóa hiệu quả và được dùng phổ biến như:
•Anhydrit sulffurơ và sulfit (SO2, SO32- ) •Acid L-ascorbic (vitamin C) và muối ascorbat
•Chất chống ôxy hoá nguồn gốc phenol (các chất tổng hợp BHA và BHT) •Tocopherol: α-tocopherol, γ-tocopherol, δ-tocopherol (tổng hợp). Ngoài ra, vào năm 1985, Manuel Pazos, Jose Manuel Gallardo, Josep Lluis Torres và Isabel Medina đã nghiên cứu về tác dụng của nhóm polyphosphate trong việc ức chế sự ôxy hóa lipid. Trong nghiên cứu này các nhà khoa học đã thí nghiệm trên các mẫu dầu cá, nhũ tương dầu và nước cùng với loại cá có nhiều chất béo như cá thu trong thời gian trữ đông. Kết quả của thí nghiệm này cho thấy nhóm polyphosphate có tác dụng rất tốt trên các mẫu khác nhau, đặc biệt là trên cơ thịt cá [26]. Đến năm 2012, Nguyễn Văn Minh và các cộng sự [36] đã nghiên cứu tác dụng chống ôxy hóa của hỗn hợp mono-, di- và triphosphate đối với sản phẩm cá tuyết muối, khi thêm hợp chất phosphate vào thì làm chậm đáng kể quá trình ôxy
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 29
hóa lipid. Như vậy, hợp chất phosphate có thể được sử dụng như một chất chống ôxy hóa để tăng thời hạn sử dụng thực phẩm.
1.3.3. Tổng quan hợp chất phosphate
Trước đây, hợp chất phosphate được biết đến là một chất phụ gia khi cho vào thực phẩm tạo cảm giác dòn, dai cho thực phẩm, và ngày nay nó được dùng để thay thế hàn the. Không chỉ vậy, mới đây đã có nhiều nghiên cứu về tác dụng chống ôxy hóa của hợp chất này như đã nêu ở mục 1.3.2.
Hiện nay, trong ngành thực phẩm người ta chú trọng đến việc sử dụng một số phụ gia có gốc phosphate như: Brisol 512, Sodium tripolyphosphate (STPP), Sodium hexametaphosphate (SHMP). Ngoài ra, có thể sử dụng các hợp chất có phối trộn một số hợp chất phosphate với nhau, nhằm bổ sung các đặc tính với nhau, khi đó chỉ cần sử dụng hỗn hợp này vẫn đáp ứng được nhiều yêu cầu đặt ra như khả năng giữ nước, tăng trọng hay chống ôxy hóa… , hỗn hợp này được gọi là mixed- phosphate.
Theo thông tin từ Công ty cổ phần hóa chất Quốc Thắng: mixed-phosphate (MP), xuất sứ Thái Lan là hỗn hợp muối thực phẩm phosphate dùng trong chế biến thủy sản, dùng để cải thiện chất lượng thủy hải sản. Đặc biệt dùng cho tôm tươi (HISO, NOBASHI, PTO, PD, PUD…), tôm hấp và cá tra, cá basa. MP làm tăng khả năng giữ nước trong thủy hải sản qua đó làm tăng lợi nhuận trong quá trình chế biến thủy hải sản. Hạn chế sự mất nước và bảo vệ protein thủy hải sản khỏi sự biến chất trong quá trình trữ đông. Hạn chế sự ôxy hóa lipid, cải thiện cảm quan, mùi vị và độ săn chắc của thủy hải sản [2].
Việc sử dụng phụ gia trong chế biến cá tra phù hợp với quy định tại thông tư 27/2012/TT-BYT của Bộ Y Tế và Quy định 1333/2008 của Liên Minh Châu Âu.
Thành phần của mixed-phosphate
• Sodium tripolyphosphate (STPP):
Kí hiệu quốc tế: E451(i). Công thức hóa học: Na5P3O10 Công thức cấu tạo:
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 30
Tính chất: STPP là loại bột màu trắng, không mùi, dễ hòa tan trong nước, nhiệt độ tan chảy 622 0C, có khả năng tạo phức với các ion kim loại nổi bật như Ca2+ và Mg2+, có thể làm mềm nước cứng, có tính kiềm nhẹ, không có tính chất ăn mòn da, có tính hoặt động bề mặt cao…
Ứng dụng: STPP được sử dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau như: chất bảo quản trong hải sản, thịt, gia cầm, thức ăn chăn nuôi. Nó cũng được sử dụng trong kem đánh răng, xà phòng và chất tẩy rửa. STPP được sử dụng rộng rãi như là một chất tẩy rửa, dùng trong sản xuất gốm sứ, thức ăn chăn nuôi...Trong thực phẩm, STPP được sử dụng để duy trì độ ẩm, làm tăng đáng kể trọng lượng của thủy hải sản.
• Sodium hexametaphosphate (SHMP) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kí hiệu quốc tế: E452 (i). Công thức hóa học: (NaPO3)6 Công thức cấu tạo:
Tính chất: cũng như STPP, SHMP cũng là một dạng bột màu trắng, hòa tan trong nước, không màu, không mùi, có khả năng hút ẩm do đó khả năng giữ nước cao. Ngoài ra, theo Nguyễn Văn Minh và cộng sự, SHMP có khả năng chống ôxy hóa cao, nghiên cứu này đã được thử nghiệm trên thịt.
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 31
• Sodium chloride (muối NaCl):
Tính chất: muối NaCl là chất tạo vị quan trọng trong sản phẩm. Ngoài ra, nó còn có khả năng hút ẩm cho thực phẩm trong quá trình bảo quản (muối ăn làm tăng áp suất thẩm thấu làm cho vi khuẩn mất nước và bị ức chế hoạt động).
Tính chất chung của mixed-phosphate
Mixed-phosphate có dạng bột màu trắng, tan có hạn trong nước, khi hòa tan trong nước tạo thành dung dịch không màu, không mùi, có độ nhớt và có tính kiềm, bị phân ly tạo ra các ion âm nhiều điện tích. Do phối trộn nhiều thành phần nên mixed-phosphate được dùng trong thực phẩm với nhiều mục đích khác nhau, nhà sản xất có thể dùng mixed-phosphate để đáp ứng nhiều yêu cầu như: làm tăng trọng, tăng khả năng giữ nước, chống ôxy hóa…Trong giới hạn cho phép, mixed- phosphate không gây hại cho người tiêu dùng. Giới hạn cho phép sử dụng mixed- phosphate còn tùy thuộc vào loại sản phẩm hay thị trường nhập khẩu. Mỗi thị trường khác nhau thì đều có quy định khác nhau [36], theo quy định của sở nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA-United States Department of Agriculture) thì hàm lượng phosphate cho phép sử dụng trong chế biến thịt là 0,5%.
Hỗn hợp phosphate sử dụng trong chế biến thực phẩm nhằm mục đích hạn chế quá trình ôxy hóa lipid, tăng khả năng giữ nước và cải thiện màu sắc cho thực phẩm. Trên thị trường hiện có hai dòng phosphates được sử dụng đó là phosphates có tính acid và phosphates có tính kiềm. Nhóm phosphates có tính acid điển hình như sodium hexametaphosphate, sodium acid pyrophosphate và monosodium phosphate. Nhóm phosphates có tính kiềm như sodium tripolyphosphate, sodium pyrophosphate và disodium phosphate. Dòng phosphates có tính kiềm có tác dụng làm tăng khả năng giữ nước tốt hơn so với dòng phosphates có tính acid.
Cơ chế chống ôxy hóa lipid của mixed-phosphate
Cơ chế chống ôxy hóa của hợp chất phosphate có liên quan đến khả năng cô lập (khóa chặt) các cation kim loại, đặc biệt là các ion kim loại chuyển tiếp như Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mg2+... không cho chúng xúc tác quá trình ôxy hóa. Điều này giúp ngăn chặn sự phát triển của quá trình ôxy hóa [38]. Mạch phosphate càng dài thì
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 32
khả năng khóa các ion kim loại càng tăng, làm tăng khả năng hạn chế quá trình ôxy hóa lipid. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy sodium hexametaphosphate (SHMP) có khả năng khóa ion Ca2+ và Mg2+ tốt nhất, trong khi đó sodium trypholyphosphate (STPP) được cho rằng rất có hiệu quả trong việc làm sạch các ion Cu2+ và Fe2+. Khả năng khóa các ion kim loại của các chất phosphates có mạch ngắn sẽ giảm nếu pH tăng.
Các hợp chất phosphate còn làm chậm quá trình ôxy hóa của myoglobin tạo thành metmyoglobin, từ đó làm giảm tỷ lệ metmyoglobin xúc tác quá trình ôxy hóa lipid, do đó hạn chế được quá trình ôxy hóa [38]. Ngoài ra hợp chất phosphate có tác dụng hạn chế quá trình ôxy hóa hemoglobin, hạn chế quá trình giải phóng ion sắt từ đó hạn chế quá trình ôxy hóa lipid.
Ngoài ra, các hợp chất phosphate còn hạn chế được hoạt tính của enzyme phosphatase từ đó hạn chế được quá trình ôxy hóa. Nguyên nhân do enzyme phosphatase sẽ thủy phân nhóm phosphate trong phân tử phospholipid từ đó làm cho phân tử phospholipid dễ dàng bị ôxy hóa hơn. Ngoài ra việc khóa chặt ion Ca2+, ion có khả năng thúc đẩy hoạt tính của enzyme phosphatase, từ đó làm giảm khả năng ảnh hưởng đến phân tử phospholipid, hạn chế quá trình ôxy hóa lipid.
Ngoài hạn chế quá trình ôxy hóa, các hợp chất phosphate còn làm tăng pH và làm tăng khả năng giữ nước của cơ thịt.
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 33
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là cá tra (Pangasius hypophthalmus) nuôi tại các ao nuôi cá ở tỉnh Tiền Giang. Cá tra đã phi lê được mua trực tiếp tại Công ty TNHH Chế biến Thủy sản Minh Quý, sau đó được vận chuyển về trường Đại học Nha Trang để tiến hành phân tích các chỉ tiêu theo yêu cầu của để tài.
Hình 2.1. Hình ảnh cá tra(Pangasius hypophthalmus) phi lê 2.2. Hóa chất và thiết bị nghiên cứu
Hóa chất sử dụng: chloroform, methanol, kali clorua, amonium thiocyanate, trichloroacetic acid, propyl galate,ethylanediaminetetraacetic acid, thiobarbituric acid, sắt (II) clorua, cylclohexan, đồng (II) sunfat, pyridine… Máy và thiết bị sử dụng:
- Máy đồng hóa mẫu. - Máy votex.
- Tủ sấy mẫu. - Máy ly tâm.
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 34
- Một số dụng cụ thí nghiệm: ống nghiệm, đũa thủy tinh, cốc thủy tinh, các loại ống đong, cốc sấy…
2.3. Phướng pháp nghiên cứu 2.3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2.3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất phụ gia mixed-phosphate đến khả năng hạn chế quá trình ôxy hóa lipid của cơ thịt cá tra được thể hiện trên Hình 2.2.
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 35 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nồng độ mixed-
phosphate đến khả năng hạn chế quá trình ôxy hóa của cơ thịt cá tra
Nguyên liệu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cân
Không ngâm mixed-phosphate (ĐC)
Xếp khay
Bảo quản (t=0-4 °C)
Phân tích chỉ tiêu ôxy hóa lipid Màng bao
Khay nhựa
Theo dõi 12 ngày. Định kì 2 ngày 1 lần lấy mẫu kiểm Ngâm mixed-phosphate (MP)
4% 2% 3%
Để ráo (5 phút)
Cân lại Tăng trọng Hàm lượng nước Hàm lượng lipid Hàm lượng phospholipid Hàm lượng FFA Chỉsố PV Chỉ số TBARS
SV. NGUYỄN THỊ KIM CHI 36 Thuyết minh quy trình:
Nguyên liệu:
Cá tra đã phi lê được vận chuyển từ miền Tây về trường Đại học Nha Trang, trong quá trình vận chuyển có ướp đá vảy nhằm hạn chế tối đa sự hoạt động của vi sinh vật, không làm ảnh hưởng tới kết quả nghiên cứu.
Pha hóa chất:
Hóa chất: thí nghiệm này sử dụng chất phụ gia là mixed-phosphate, thành phần phụ gia bao gồm: sodium tripolyphosphate (STPP), sodium hexametaphosphate (SHMP), sodium chloride (NaCl) như đã trình bày ở mục 1.3.3.
Khối lượng phụ gia dùng để pha thành dung dịch tùy thuộc vào khối lượng của