Quá trình oxy lipid luôn xảy ra trong sản xuất, bảo quản và chế biến thực phẩm khi cósự hiện diện của chất béo. Sự oxy hóa chất béo là nguyên nhân hạn chế thời gian bảo quản của các sảnphẩm.
Phản ứng oxy hóa lipid có enzyme tham gia hay còn gọi là oxy hóa sinh học [13]:
- Oxy hóa do xúc tác của lipoxydase
Chất xúc tác cho quá trình này là lipoxydase. Lipoxydase thường là xúc tác oxy hoá mạnh các acid béo không no (có 2, 3 nối đôi trở lên) thành peroxide và hydroperoxide.
Acid béo Epoxid, aldehyd, ceton, rượu bậc cao, sản phẩm oxyhoákhác.
- Lipoxydase có 881 gốc acid amin, phần protein là globulin.
Ngoài ra phản ứng oxy hóa lipid có enzyme tham gia còn có ở hai dạng kiểu α và kiểu βoxy hóa acid béo.
Phản ứng oxy hóa lipid phi enzyme [13]
Ảnh hưởng của phản ứng oxy hóa hóa học đến chất lượng của sản phẩm thực
sản phẩm oxy hoá lipid có khả năng phản ứng cao với protein tạo thành hợp chất bền vững, không tan trong nước cũng như trong dung môi hữu cơ và cũng không bị thuỷ phân bởienzyme.
Quá trình oxy hóa học gây ảnh hưởng xấu đến giá trị dinh dưỡng, chất lượng cảm quan. Giảm khả năng tiêu hóa hấp thu. Có khả năng gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người tiêu dùng. Mất vệ sinh an toàn thực phẩm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa chất béo [15]
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa chất béo bao gồm: Hàm lượng acid béo tự do, độ no của chất béo, nồng độ oxy, chất xúc tác sinh học, không khí, các chất chống oxy hóa chất béo, chất trợ chống oxy hóa chất béo, nhiệt độ, trạng thái lipid, ion kim loại chuyển giao, nước, năng lượng mặt trời và tiaion.
Hạn chế quá trình oxy hóa chất béo trong bảo quản sản phẩm [15]
Để hạn chế quá trình tự oxy hóa chất béo diễn ra, sản phẩm cần được bao gói để tránh tiếp xúc với oxy cũng như ngăn không cho tiếp xúc với ánh sáng. Cơ chế của quá trình quang oxy hóa là do sự tương tác giữa acid béo không no với nguyên tử oxy để tạo thành hợp chất hydroperoxyde không thông qua con đường tạo thành các gốc tự do. Thêm vào đó sự có mặt của ánh sáng và đặc biệt là tia cực tím sẽ thúc đẩy quá trình quang oxy hóa chất béo. Do đó, việc bao gói thực phẩm nhằm tránh cho thực phẩm tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và các nguồn phát sáng khác sẽ hạn chế được quá trình oxy hóa diễn ra.
Một số enzyme có khả năng thúc đẩy quá trình oxy hóa chất béo, đặc biệt là họ enzyme lipoxygenases. Đây là các enzyme có chứa ion sắt và chúng có khả năng gây xúc tác giữa phân tử oxy và acid béo không no có chứa các nhóm cis, cis-1,4- pentadiene trong cấu trúc phân tử để tạo thành các hợp chấthydroperoxydes.
Nhiệt độ và thời gian là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ oxy hóa acid béo và chất béo. Cường độ oxy hóa chất béo tăng khi nhiệt độ và thời gian tăng. Một số nghiên cứu cho thấy quá trình oxy hóa chất béo vẫn tiếp tục diễn ra khi các sản phẩm thủy sản được bảo quản đông lạnh. Nhiệt độ bảo quản càng thấp sẽ hạn chế được sự oxy hóa lipid, kéo dài thời gian bảo quản. Tuy nhiên, khi giảm nhiệt độ bảo quản xuống sẽ làm tăng chi phí sản xuất, tăng giá thành sản phẩm. Do đó, cần phải nghiên cứu để chọn nhiệt độ bảo quản thích hợp, thõa mãn được đồng thời hai yêu cầu là đảm bảo về mặt chất lượng và chấp nhận được về mặt chi phí sản xuất.
Việc nghiên cứu áp dụng các phương pháp bao gói mới trong chế biến vàbảo quản các sản phẩm thủy sản cũng được nghiên cứu ứng dụng nhiều trên thế giới. Mục đích là hạn chế những biến đổi không có lợi diễn ra trong quá trình chế biến và bảo quản, từ đó kéo dài thời hạn bảo quản của sản phẩm. Hai phương pháp hiện đang áp dụng rộng rãi trong sản xuất là bao gói hút chân không và bao gói có sự điều chỉnh thành phần khí quyển. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng khi sử dụng hai phương pháp bao gói này kết hợp với bảo quản ở nhiệt độ thấp sẽ giữ được chất lượng của sản phẩm thủy sản tốt hơn và thời gian bảo quản dài hơn.
Ngoài ra, để hạn chế sự oxy hóa acid béo và chất béo diễn ra trong quá trình chế biến và bảo quản các sản phẩm thủy sản, các chất chống oxy hóa thường được sử dụng. Các chất chống oxy hóa bao gồm các chất chống oxy hóa tự nhiên và các hợp chất hóa học như acid ascorbic, vitamine E, BHA, BHT và các hợp chất phosphate. Các chất chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên thường là các hợp chất phenol, được tách chiết từ thực vật, các loại rau, củ, quả…được chứng minh có hiệu quả rất tốt trong việc hạn chế sự oxy hóa chất béo của các sản phẩm thủy sản.
1.5.3. Một số nghiên cứu ứng dụng khả năng chống oxy hóa của acid phytic trong thực phẩm
Park và cộng sự [49] đã nghiên cứu ảnh hưởng của chiếu xạ acid phytic đến khả năng chống oxy hóa và bền màu trong hệ thịt. Oxy hóa lipid và ổn định màu sắc của các loại thịt được xử lý bằng axit phytic chiếu xạ đã được nghiên cứu trong thời gian bảo quản 2 tuần ở 4°C. Các tác dụng chống oxy hóa của chiếu xạ acid phytic cao hơn của axit ascorbic, chất chống oxy hóa thương mại được sử dụng thương mại. Kết quả cũng cho thấy các mẫu thịt xử lý bằng axit phytic có một giá trị cao hơn so với các mẫu đối chứng và mẫu sử dụng acid ascorbic, nhưng không thấy có sự khác biệt đáng kể. Ngoài ra, acid phytic chiếu xạ có hiệu quả trong việc ức chế sự làm giảm heme sắt và metmyoglobin trong quá trình bảo quản. Kết quả đã khẳng định acid phytic có khả năng chống oxy hóa lipid và giữ màu sắc cho thịt bò và thịt lợn trong quá trình bảo quản lạnh.
Stodolak và cộng sự [58] đã nghiên cứu ảnh hưởng của acid phytic đến sự ổn định oxy hóa của thịt sống và chín. Tác giả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ acid phytic (0,1, 1 và 5 mM) đến thịt lợn và thịt bò theo phương pháp TBARS và mức metmyoglobin trong
ngày bảo quản ở nhiệt độ 4°C. Kết quả cho thấy acid phytc có hiệu quả giảm sự hình thành TBARS trong thịt sống và nấu chín. Sự hình thành metmyoglobin cũng bị ức chế trong thịt bò sống và phụ thuộc và nồng độ acid phytic. Ngoài ra, hiệu quả của acid phytic đến sự ổn định oxy hóa trong thịt nấu chín rõ hơn trong nguyên liệu và trong thịt bò nấu chín hơn thịt lợn.
Sorour và cộng sự [57] nghiên cứu về ảnh hưởng của acid phytic như là một chất chống oxy hóa tự nhiên trong việc ngăn ngừa sự oxy hóa dầu cá. Tác giả nghiên cứu ảnh hưởng ức chế của các mẫu acid phytic chiết xuất từ cám lúa mì (PAE), acid phytic tinh khiết bên ngoài (PA 4mM) và acid ascorbic cho sự ổn định oxy hóa của 10% (o/w) dầu gan cá tuyết. Việc đánh giá hiệu quả của các chất chống oxy hóa dầu gan cá được xác định dựa vào giá trị TBARS độ hấp thụ oxy, tổng hàm lượng lipid bị oxy hóa. Kết quả nghiên cứu cho thấy PAE và PA 4mM ức chế sự hình thành TBARS trong gan cá tuyết tính theo o/w lần lượt gấp 67% và 72% so với mẫu đối chứng sau 2 tuần bảo quản ở 400C. PA 4 mM là có hiệu quả cao trong việc giảm giá trị TBARS và ngăn ngừa quá trình oxy hóa lipid so với acid ascorbic. Kết luận cho thấyphytic acid chiết xuất từ cám lúa mì có thể được khuyến cáo như là một chất chống oxy hóa thực phẩm kéo dài sự ổn định chất béo của cá hoặc thịt cá. Hơn nữa, sự ức chế peoroxy hóa lipid bởi PAE và PA 4 mM, trong nghiên cứu này là hiệu quả hơn axit ascorbic.
Sakac và cộng sự [54] đã nghiên cứu hoạt động chống oxy hóa của acid phytic trong hệ thống lipid mẫu. Tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ acid phytic trong dải 0,076÷0,3mM đến khả năng ức chế sự hình thành hydroperoxyt trong dầu đậu tương (HESO) trong quá trình oxy hóa bởi nhiệt và chất xúc tác. Kết quả nghiên cứu cho thấy, acid phytic không ức chế quả trình oxy hóa nhiệt của HESO nhưng lại có hiệu quả cao trong việc chống oxy hóa cho HESO gây ra bởi chất xúc tác. Cơ chế của hoạt động chống oxy hóa của acid phytic đã được khẳng định bằng kết quả của hoạt động chelating đếnFe 2+trong hệ Fe2+ferrozine được kiểm tra.
Norhaizan và cộng sự [48] tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của acid phytic từ cám gạo đến tác dụng chống oxy hóa và độc tế bào như là một chất chống ung thư đến một số tế bào ung thư chọn lọc. Kết quả nghiên cứu cho thấy acid phytic chiết xuất từ cám gạo có thể ức chế sự tăng trưởng của một số dòng tế bào ung thư với IC50 ức chế tế bào ung thư buồng trứng, vú và tế bào gan lần lượt là 3,45; 3,78 và 1,66 mM và không có ảnh hưởng đến tế bào bình thường. Qua đó, tác giả khẳng định acid phytic
chiết xuất từ cám gạo thể hiện tính chống ung thư an toàn và đầy hứa hẹn trong các dòng tế bào ung thư được lựa chọn và khả năng chống oxy hóa của acid phytic là sự đóng góp khả năng quan sát đặc tính chống ung thư.
Canan và cộng sự [28] tiếp tục nghiên cứu khả năng chống oxy hóa của acid phytic tinh sạch từ cám gạo qua ba phương pháp FRAP, BPS, và phương pháp deoxyribose. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả làm giảm hoạt động Fe2+ của acid phytic không được phát hiện trong phương pháp FRAP, nhưng với phương pháp BPS, khả năng liên kết với Fe2+ phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc và cho giá trị IC50 của acid phytic chuẩn với acid phytic chiết xuất từ cám gạo lần lượt là 4,39mg/ml; 7,54mg/ml. Đối với phương pháp deoxyribose, acd phytic chuẩn ức chế các gốc hydroxyl với IC50 là 0,70mg/ml trong khi acid phytic chiết từ cám gạo cho thấy hoạt động ức chế tối đa 40% nhờ khả năng tạo phức. Kết quả nghiên cứu chứng mình acid phytic chiết xuất từ cám gạo có khả năng chống oxy hóa.
Zajdel và cộng sự [64] nghiên cứu khả năng ức chế peroxy hóa lipid invitro của acid phytic. Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ acid phytic ở 100µM và 500µM có hiệu quả ức chế sự phân hủy acid linoleic trong cả hai trường hợp có hoặc không có chất xúc tác Fe(II)/ascorbate. Từ đó, tác giả khẳng định acid phytic hoạt động như một chất chống oxy hóa có thể giúp ngăn ngừa các bệnh đường ruột gây ra bởi các gốc oxy và các sản phẩm peroxy hoa lipid.
Như vậy, các tài liệu tham khảo trên cho thấy acid phytic được ứng dụng rất nhiều trong việc chống oxy hóa lipid cho thực phẩm trong thời gian bảo quản. Nhưng những nghiên cứu thu nhận và ứng dụng acid phytic ở Việt Nam còn rất ít. Do đó, việc nghiên cứu chiết tách acid phytic từ cám gạo và đánh giá hoạt tính chống oxy hóacủa acid phytic không những góp phần làm tăng giá trị sử dụng của cám gạo mà còn thu được một chất chống oxy hóa tự nhiên có thể ứng dụng trong thực phẩm, y học và một số ngành công nghiệp khác. Mặt khác, cá tra là một nguồn nguyên liệu thủy sản có sản lượng lớn, giá trị dinh dưỡng cao. Tuy nhiên, chất lượng cá tra thường giảm xuống trong những quá trình sau thu hoạch, nhất là những biến đổi về mặt hóa học như biến đổi lipid do hàm lượng chất béo trong cá nhiều. Chính vì thế, cần có những chất chống oxy hóa tự nhiên bổ sung vào cá trong quá trình lưu trữ và bảo quản. Việc ứng dụng acid phytic chiết tách được vào bảo quản thịt cá tra xay như là một thử
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.Nguyên liệu và hóa chất sử dụng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.1.1. Nguyên liệu
Cám gạo tám (Oryza sativa) được mua từ Công ty CPSX & TM Tâm Phượng. Địa chỉ: Xóm 13, Hải Ninh - Hải Hậu - Nam Định. Cám gạo được đóng gói vào túi màu tối không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời và bảo quản ở nhiệt độ 200C.
Hình 2.1. Cám gạo tám
Cá tra được mua tại chợ Vĩnh Hải- Nha Trang. Chọn cá tra còn sống, sau đó mang về phòng thí nghiệm .
Hình 2.2. Hình ảnh cá tra 2.1.2. Hóa chất sử dụng
Axit sunfuric (H2SO4), axit tricloaxetic (TCA),axit clohydric (HCl), nước cất,
ethanol, methanol, Thuốc thử Wade và nhiều hóa chất khác nữa được sản xuất bởi công ty Guangdong Guanghua Chemical factory Co., Ltd.
- DPPH, Tween 40, myoglobin, acid phytic chuẩn (Được sản xuất bởi Sigma- Aldrich, St. Louis, MO. Tất cả các hóa chất đều có độ tinh khiết trên 99%.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp thu mẫu và xử lý mẫu
Nguyên liệu cám gạo tám được thu nhận, yêu cầu cám gạo tám phải sáng, có mùi thơm đặc trưng, không lẫn sạn.. và được đóng gói trong túi nhựa 5kg/túi mang về phòng thí nghiệm. Tại phòng thí nghiệm, cám gạo được sấy bằng lò vi sóng trong 1
phút để làm giảm hàm lượng nước, sau đó làm nguội và đóng gói trong túi tối màu và bảo quản ở nhiệt độ 2÷4oC để sử dụng cho các thí nghiệm tách chiết acid phytic từ cám gạo tám. Trước khi làm thí nghiệm, cần xử lý loại bỏ lipid trong cám gạo bằng cách ngâm cám trong dung môi hexan với tỷ lệ 4/1 (v/w) qua đêm. Sau đó, ly tâm hỗn hợp ở 10000 vòng/phút trong 10 phút. Tách bỏ dung môi bằng cách lọc quá giấy lọc whatman số 1 thu được cám gạo, để khô và chuẩn bị cho các thí nghiệm tách chiết acid phytic từ cám gạo.
Nguyên liệu cá tra được thu mua còn sống, khối lượng khoảng 1,2÷1,5 kg/con và được mang về phòng thí nghiệm tiến hành phi lê, loại bỏ da, xương, nội tạng, mỡ bụng. Thịt cá được cắt thành miếng có kích thước nhỏ, trộn đều và được xay nhỏ bằng máy xay thịt (TA 57D, Ytalia). Thịt cá xay này được sử dụng trong nghiên cứu khả năng chống oxy hóa lipid trong thịt cá xay của acid phytic chiết từ cám gạo.
2.2.2. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát
Xác định thành phần hóa học cơ bản Cám gạo
Xử lý Tách lipid
Xác định điều kiện chiết thích hợp (tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nồng độ dung môi, nhiệt độ, thời gian đối với từng dung môi, phương pháp chiết) và lựa chọn điều kiện chiết với dung môi thích hợp nhất.
Chiết tách acid phytic
Phân ly
Dịch chiết
Bã
Xác định khả năng chống oxy hóa lipid trong thịt cá tra xay của dịch chiết acid phytic từ cám gạo.
Xác định hàm lượng acid phytic và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết acid phytic từ cám gạo
Ứng dụng dịch chiết acid phytic từ cám gạo tám. Thảo luận, đánh giá kết quả thực nghiệm - Kết luận
2.2.3.Xác định thành phần hóa học cơ bản của cám gạo
Cám gạo tám sau khi được đưa về phòng thí nghiệm được tiến hành sang lọc để loại bỏ tạp chất, trấu… Sau đó cám gạo được đem đi xác định thành phần hóa học cơ bản như xác định độ ẩm, hàm lượng tro, protein, lipid, glucid và khoáng photpho để đánh giá khả năng khai thác đối tượng nghiên cứu và làm nền cho các nghiên cứu tiếp theo.
2.2.4. Xác định loại dung môi và điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ cám gạo tám
2.2.4.1.Quy trình dự kiến chiết tách acid phytic từ cám gạo
Acid phytic là một chất acid yếu, phân cực nên hòa tan được trong những loại dung môi có tính phân cực, chúng tồn tại trong cám gạo dưới dạng muối phytin, có độ phân cực cao do chứa nhiều nhóm phosphate, nên dung môi chiết phải có độ phân cực cao và có đặc tính hòa tan chọn lọc để tăng hiệu quả chiết [63]. Do đó một số dung môi phù hợp cho chiết tách acid phytic nhưacid clohydric (HCl), acid tricloaxetic (TCA), acid sunfuric (H2SO4), acid nitric (HNO3) [21], [53].
Dựa vào nghiên cứu của Vincient M. Clemon [62], đề tài đưa ra quy trình chiết tách acid phytic từ cám gạo dự kiến được thể hiện trên hình 2.3. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tiến hành: Cân chính xác 2g cám gạo, đem xử lý loại bỏ lipid sau đó đem chiết bằng các dung môi theo điều kiện chiết thích hợp. Sau đó mang hỗn hợp chiết đi ly tâm ở 10000 vòng/phút trong 15 phút, tách lấy dịch ly tâm, lọc qua giấy lọc Whatman