Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ôxy hóa lipid như hàm lượng lipid và mức độ không bão hòa của lipid, thành phần acid béo, hoạt độ của nước, ánh sáng, nồng độ muối, hàm lượng myoglobin và hemoglobin trong cơ thịt cá, cũng như các điều kiện trong chế biến và bảo quản như nhiệt độ, áp suất, thời gian, phương pháp bảo quản và sự nhiễm các ion kim loại từ thiết bị máy móc trong quá trình chế biến [29, 78].
1.2.3.1 Các yếu tố kích thích quá trình ôxy hóa lipid
Hàm lượng acid béo tự do có tác dụng xúc tác quá trình ôxy hóa, làm tăng nhanh sự phân giải hydroperoxyde thành các gốc tự do. Acid béo tự do (FFA) bị ôxy 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 đều có sự hiện diện của các chất chống ôxy hóa thiên nhiên. Trong thí nghiệm nếu thêm vào 0,1% FFA thì hiệu quả chống ôxy hóa của tocopherol giảm rõ rệt vì acide béo tự do có tác dụng xúc tác quá trình ôxy hóa [9].
Hàm lượng lipid trong cơ thịt cá cũng như mức độ không bão hòa của lipid có ảnh hưởng lớn đến quá trình ôxy hóa. Phospholipid dễ bị ôxy hóa hơn so với các acid béo không no có trong cơ thịt cá. Chất béo là hỗn hợp ester của các acide béo no và không no với glycerin. Sự hiện diện của các nối đôi, các acide béo không no dễ bị ôxy hóa hơn các chất béo no. Phản ứng sẽ gia tăng khi tỉ lệ nối đôi càng cao.
Vị trí nối đôi cũng như vị trí hình học của nối đôi cũng có tác dụng đến tốc độ phản ứng. Các acid ở dạng cis bị ôxy hóa nhanh hơn dạng trans. Mạch acide béo có các nối đôi cộng hưởng cũng làm tăng tốc độ phản ứng. Sự ôxy hóa các chất béo no xảy ra rất chậm tại nhiệt độ thường, tại nhiệt độ cao (chiên, xào…) sự ôxy hóa chất béo no mới có thể xảy ra [9].
Độ pH trong cơ thịt cá có ảnh hưởng lớn đến quá trình ôxy hóa lipid và acid béo. Tại giá trị pH thấp (môi trường acid), myoglobin và hemoglobin rất dễ bị biến tính, làm tăng khả năng tương tác giữa lipid và các tác nhân ôxy hóa từ đó thúc đẩy quá trình ôxy hóa lipid.
Muối ăn (NaCl) được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, tuy nhiên muối ăn cũng đóng vai trò là tác nhân ôxy hóa làm thúc đẩy quá trình ôxy hóa lipid. Cơ chế do muối ăn phá vỡ cấu trúc tế bào làm tăng khả năng tiếp xúc giữa các chất xúc tác cho quá trình ôxy hóa lipid, thúc đẩy quá trình ôxy hóa. Mặt khác các ion kim
loại có trong muối, đặc biệt là sắt, đồng, góp phần vào việc thúc đẩy quá trình ôxy hóa lipid. Cơ chế của quá trình này là do các ion kim loại tham gia vào phản ứng khử một electron của các acid béo tạo thành các gốc tự do [14].
Ôxy tham gia vào quá trình phát sinh và phát triển của quá trình ôxy hóa. Cơ chế của quá trình này là do sự tương tác giữa các acid béo không no với tác nhân là ôxy tạo thành các gốc tự do. Tại áp suất cao (cung cấp ôxy không hạn chế) tốc độ ôxy hóa lipid tùy thuộc vào áp suất O2. Tại áp suất thấp tốc độ ôxy hóa tỉ lệ với áp suất O2. Vận tốc ôxy hóa phụ thuộc vào lượng ôxy trong môi trường. Vì sự phát sinh chuỗi phản ứng chủ yếu phụ thuộc vào RH + O2 [9].
Năng lượng ánh sáng, đặc biệt là tia cực tím và tia sáng có bước sóng ngắn của quang phổ nhìn thấy có tác dụng xúc tiến quá trình ôxy hóa lipid. Năng lượng ánh sáng tham gia vào quá trình quang phân ly hydroperoxyde thành các gốc tự do. Kết quả nghiên cứu của Zbigniew và cộng sự [87] cho thấy quá trình xử lý sóng siêu âm (UT) gây ra sự phá vỡ vi cấu trúc, làm cơ thịt mềm hơn nhưng kích thích sự thay đổi tính chất vật lý và hóa học thông qua các cơ chế liên quan đến sự xâm nhập của ánh sáng, nhiệt độ vào bên trong và hình thành các gốc tự do. Đồng thời, sóng siêu âm giải phóng nhiều protein thô hơn các hợp chất nitơ. Điều này có thể làm tăng hàm lượng tổng nitơ dễ bay hơi (TVB-N) và trimethylamine (TMA), sinh ra các hợp chất dễ bay hơi thúc đẩy quá trình ôxy hóa lipid trên thực phẩn thủy sản. Chemat và cộng sự [15] cho rằng quá trình thực hiện sóng siêu âm hình thành các gốc tự do và ôxy hóa lipid trong quá trình nhũ hóa. Sóng siêu âm tần số thấp không chỉ tạo ra lực để thay đổi vi cấu trúc của các đối tượng mà nó còn hình thành các gốc tự do làm biến đổi các phản ứng hóa học. Chia Chang và cộng sự [30] đã nghiên cứu hiệu ứng siêu âm tendesation (UT) trên cá bớp shasimi. Kết quả cho thấy UT làm tăng tốc độ sinh hóa các chỉ số tổng nitơ dễ bay hơi (TVB-N), trimethylamine (TMA), thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS).
Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến vận tốc phản ứng hóa học [9]. Thông thường các phản ứng của thời kỳ phát sinh và phát triển cần năng lượng, do vậy nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy quá trình ôxy hóa, lượng peroxyde tạo thành tăng. Ở nhiệt độ 40-45 ºC và cao hơn, sự phân giải hydroperoxyde sẽ tăng. Ngược lại nhiệt độ thấp có tác dụng hạn chế quá trình ôxy hóa lipid.
Nước có thể là yếu tố xúc tiến quá trình ôxy hóa khử khi để bơ, mỡ trong điều kiện ẩm ướt. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, nước lại làm tăng tính ổn định của chất béo khi gia nhiệt. Chẳng hạn khi gia nhiệt để chiết dầu từ gan cá, nếu gia nhiệt khô lipid sẽ ôxy hóa mạnh hơn là gia nhiệt trong môi trường nước. Các sản phẩm chứa lipid ở dạng khan (hàm ẩm thấp) lipid thường được phân bố ở bề mặt các vi lỗ. Ôxy có thể xâm nhập tự do vào đây, do đó sự ôxy hóa lipid xảy ra dễ dàng ngay cả khi áp suất của ôxy bên ngoài thấp. Trong điều kiện này nếu có một lượng nước nhỏ trong sản phẩm sẽ kìm hãm một cách đáng kể quá trình ôxy hóa. Tác dụng kìm hãm của nước đối với sự ôxy hóa lipid có lẽ do tạo ra lớp nước hấp phụ bảo vệ bề mặt sản phẩm do đó hạn chế được sự xâm nhập của ôxy khí quyển. Tác dụng kìm hãm của nước còn quan hệ với việc nước làm vô hoạt các hợp chất chứa kim loại có hoạt tính xúc tác. Trong trường hợp này nước đóng vai trò tác nhân tạo phức với các ion kim loại có hóa trị thay đổi nhờ đó mà ổn định một trong các trạng thái hóa trị của chúng. Kết quả là phản ứng trao đổi điện tử của kim loại bị ức chế và tác dụng xúc tác phản ứng ôxy hóa cũng không còn nữa. Khi hàm lượng nước tăng sự ôxy hóa tăng lên do ở mức ẩm này các kim loại khuếch tán dễ dàng hơn đến các miền ôxy hóa [9].
Một số ion kim loại chuyển tiếp, đặc biệt là sắt và đồng, đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình tự ôxy hóa lipid. Cơ chế của quá trình này là do các ion kim loại tham gia vào phản ứng khử một electron của các acid béo tạo thành các gốc tự do [14]. Thực nghiệm cho thấy, khi có mặt sắt ở trong dầu với lượng 0,2-1,0 mg/kg, sắt sẽ làm giảm độ bền của dầu đối với ôxy hóa 20-50%. Với đồng (Cu) chỉ cần 0,05- 0,2 mg/kg sẽ làm giảm độ bền của dầu đối với ôxy hóa 20-50% [9].
Men+ + ROOH RO* + Me(n+1)+ + OH- Me(n+1)+ + ROOH ROO* + Men+ + H+
Các gốc tự do alkoxy (RO*) và peroxy (ROO*) tạo thành sẽ thúc đẩy chuỗi phản ứng trong quá trình tự ôxy hóa.
1.2.3.2 Các yếu tố kìm hãm phản ứng ôxy hóa lipid
Phản ứng: R + O2 RO2
Phản ứng xảy ra tức thời, do đó vận tốc quá trình ôxy hóa do nồng độ RO2 quyết định. Trị số của nồng độ đó được xác định bằng tỉ lệ vận tốc tạo thành và mất đi của gốc tự do. Có thể giảm vận tốc RO2 + RH bằng cách hướng các phản ứng của gốc peroxyde
theo chiều khác. Điều đó đạt được bằng cách đưa vào trong lipid các chất chống ôxy hóa InH2, nghĩa là chất có khả năng phản ứng dễ dàng với gốc RO2 hơn.
Kìm hãm sự ôxy hoá bằng cách làm đứt mạch ôxy hoá
Có thể giảm tốc độ phản ứng này theo chiều hướng đưa vào phản ứng chất chống ôxy hoá InH, có mức năng lượng liên kết nhỏ, có khả năng dễ dàng xảy ra phản ứng với RO
2 hơn, khi đó: RO
2 + InH → ROOH + In*
Gốc In* là gốc kém hoạt động, không thể tương tác với phân tử lipid. Sau đó gốc In sẽ bị vô hoạt bởi tổ hợp.
RO
2 + InH → ROOH + In* In* + In* → In – In RO* + In → ROOIn
Các chất chống ôxy hoá có thể là những chất có bản chất phenol hoặc amin.
Kìm hãm ôxy hoá bằng cách làm giảm tốc độ phát triển mạch
Ví dụ: sulfua có khả năng phá huỷ hydroperoxyde ROOH + R1SR2 → ROH + R1SOR2 ROOH + R1SOR2 → ROH + R1SO2R2
Kìm hãm phản ứng ôxy hoá bằng cách vô hoạt các hợp chất chứa kim loại có hoạt động xúc tác
Các ion kim loại giao chuyển là yếu tố xúc tiến quá trình ôxy hoá trong các phản ứng: Fe2+ + ROOH → Fe3+ + RO* + OH*
Fe3+ + ROOH → Fe2+ + RO2* + H*
Vì vậy có thể chọn các chất có khả năng tạo phức với kim loại qua đó loại trừ được khả năng chuyển hoá trị của kim loại. Các chất chống ôxy hoá dạng này như acid citric, acid malic, acid fitinic…