radicals)
Phương pháp bắt gốc tự do 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) được
phát minh bởi Blois (1958) 19. DPPH là một gốc tự do bền, có màu tía và có độ
hấp thu cực đại ở bước sóng 517 nm. Khi có mặt chất chống oxy hóa, nó sẽ bị khử thành 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazine (DPPH-H), có màu vàng (hình 1.2). Đo độ giảm độ hấp thu ở bước sóng 517 nm để xác định khả năng khử gốc DPPH của chất chống oxy hóa.
Hình 1.2. Phản ứng giữa gốc tự do DPPH và một chất chống oxy hóa 1.4.3. Phương pháp ORAC (oxygen radical absorbance capacity)
Phương pháp ORAC xác định khả năng hấp thụ gốc tự do chứa oxy hoạt
động 49. Phương pháp này đo mức độ phân hủy do bị oxy hóa của fluorescein khi
phản ứng trong sự hiện diện của chất chuẩn Trolox (hay vitamin E) và trong hiện diện của mẫu chứa chất chống oxy hóa cần xác định hoạt tính. Khi fluorescein bị oxy hóa, cường độ phát huỳnh quang sẽ giảm đi. Tiến hành đo độ giảm cường độ phát quang này liên tục trong 35 phút sau khi thêm chất oxy hóa vào. Khi có mặt chất chống oxy hóa, sự phân rã fluorescein sẽ chậm hơn. Xây dựng đường cong biểu diễn sự phụ thuộc độ giảm phát huỳnh quang theo thời gian và vùng dưới đường cong dùng để tính toán. Kết quả tính toán là mmol Trolox/g mẫu. Ưu điểm của phương pháp ORAC là xác định được có hoặc không có sự trễ pha trong mẫu chứa các chất chống oxy hóa. Đây là một điều rất thuận lợi khi đo các mẫu thực phẩm chứa cả những hợp chất chống oxy hóa có tốc độ phản ứng khác nhau nhiều.
Hình 1.3. Đồ thị mô tả độ giảm phát huỳnh quang theo thời gian
1.4.4. Phương pháp TRAP (total radical-trapping antioxidant potential)
Khả năng chống oxy hóa bằng cách bẫy các gốc tự do (TRAP) là một trong những phương pháp đầu tiên sử dụng để xác định tổng công suất chống oxy hóa của
huyết tương hoặc huyết thanh (Wayner và cộng sự, 1985) 61. Phương pháp TRAP
sử dụng gốc peroxyl được tạo thành từ 2,2’-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH). Khi cho AAPH vào môi trường plasma, các chất khử sẽ
bị oxy hóa. Quá trình oxy hóa này được đo đạt thông qua hàm lượng oxy tiêu thụ bằng một điện cực. Khi có mặt chất chống oxy hóa trong môi trường plasma, quá trình oxy hóa sẽ xảy ra chậm hơn. Giá trị TRAP của mẫu thí nghiệm được tính toán dựa vào độ dài pha lag của mẫu so với độ dài pha lag của mẫu trắng và độ dài pha lag của chất chuẩn là dung dịch Trolox. Kết quả tính toán là mmol Trolox/kg mẫu rắn hoặc mmol Trolox/l mẫu lỏng.
1.4.5. Phương pháp FRAP (ferric reducing-antioxidant power)
Nguyên tắc xác định hoạt tính chống oxy hóa của phương pháp này là dựa
trên khả năng của các chất chống oxy hoá trong việc khử phức Fe3+-TPTZ [2,4,6-
tripyridyl-s-triazine (TPTZ)] (màu tía) thành phức Fe2+-TPTZ (màu xanh) trong môi
trường acid 49, 57. Khi đó, độ tăng cường độ màu xanh tỷ lệ với hàm lượng chất
chống oxy hóa có trong nguyên liệu. Mức độ tăng cường độ màu này được đo ở
bước sóng 593 nm trong sự so sánh với chất chuẩn là dung dịch FeSO4 hay BHT
(Butylated Hydroxy Toluene) (Strain và Benzie, 1996) 57.
Khi cho phức Fe3+-TPTZ vào môi trường chứa chất chống oxy hóa, các chất
chống oxy hóa sẽ nhường điện tử cho phức này và sinh ra Fe2+-TPTZ. Kết quả tính
toán là mmol Fe2+/ g chất khô. Do đó, khi kết quả tính toán ra lớn thì chúng ta có
thể suy đoán rằng trong môi trường phản ứng đó, số lượng các phân tử có thể nhường điện tử là cao. Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn đúng vì một phân tử
chất chống oxy hóa có thể khử nhiều phức Fe3+-TPTZ cùng lúc. Đây là một hạn chế
của phương pháp FRAP. 1.4.6. Lipid assay
Phương pháp này đánh giá sự khác biệt trong tốc độ oxy hóa acid linoleic bởi gốc
ABAP trong mối quan hệ với chất chuẩn là tocopherol 49. Trước và trong suốt quá
trình xảy ra phản ứng, nhiệt độ của hỗn hợp {[70 µl của linoleic acid (2,3 mmol/l)]; 100 ml đệm phosphate 0,05 M (Natri phosphate hòa tan trong nước; 2.88 g SDS; pH 7.4)}
được điều chỉnh và duy trì ở 40oC. Lấy 2 µl của dung dịch này cho vào 0,01 ml ABAP
(0,04 M). Sau 2-5 phút phản ứng, lấy 0,02 ml dịch chiết cho vào hỗn hợp này. Đo độ hấp thu của hỗn hợp ở 236 nm. Xây dựng đường chuẩn là tocopherol.
1.4.7. Phương pháp FTC (ferric thiocyanat )
Mục đích của phương pháp này là khảo sát khả năng làm giảm sự peroxide
hóa lipid của chất kháng oxy hóa 49. Thông thường, các gốc oxy tự do sẽ peroxide
hóa lipid, tạo thành peroxide. Peroxide sẽ oxy hóa Fe2+ thành Fe3+, phức của Fe3+
với SCN- có giá trị hấp thu tối đa tại 500 nm. Giá trị hấp thu cao đồng nghĩa với sự
peroxide hóa lipid cao trong suốt quá trình ủ dung dịch. Mẫu dung dịch có chứa chất kháng oxy hóa sẽ cho giá trị độ hấp thu thấp hơn mẫu trắng không có chất kháng oxy hóa.
1.4.8. Tổng năng lực khử (reducing power)
Nguyên tắc xác định hoạt tính chống oxy hóa của phương pháp này là dựa
trên khả năng của các chất chống oxy hoá trong việc khử phức K3Fe(CN)6 thành
phức K4Fe(CN)6, phức này tác dụng với FeCl3 thành KFe[Fe(CN)6] (xanh Pruss)
49. Khi đó, độ tăng cường độ màu xanh tỷ lệ với hàm lượng chất chống oxy hóa
có trong nguyên liệu. Mức độ tăng cường độ màu này được đo ở bước sóng 690 nm trong sự so sánh với chất chuẩn là dung dịch acid ascorbic.
1.5. Giới thiệu về cá thu Scomberomorus commerson Tên khoa học: Scomberomorus commerson Tên khoa học: Scomberomorus commerson
Tên tiếng Anh: Narrow barred Spanish Mackerel Tên tiếng Việt: Cá thu vạch
Cá thu vạch thường được gọi ngắn gọn là cá thu-là một loài cá thuộc:
Giới: Animalia Ngành: Chordata Lớp: Actinopterygii Bộ: Perciformes Họ: Scombridae Chi: Scomberomorus
Loài: Scomberomorus commerson
Hình 1.4. Cá thu Scomberomorus commerson 1.5.1. Đặc điểm sinh học và phân bố
Cá thu có thân thuôn dài, mình dẹt hai bên. Gồm 5 loài thuộc hai giống khác nhau, trong đó loài thường thấy là cá thu vạch, cá thu chấm và cá thu Nhật, cá thu vạch có sản lượng cao sau đó là cá thu chấm. Gồm hai họ cá thu là họ cá thu ngừ và
họ cá thu rắn, trong đó cá thu vạch thuộc họ cá thu ngừ 4, 14.
Đặc điểm hình thái: Thân hình thoi rất dài, dẹt hai bên. Phần trên kéo dài đến ria dưới mắt hoặc gần sau mắt. Răng trên và hàm rất nhọn và chắc. Có hai vây lưng, vây lưng thứ nhất có 14-17 gai cứng và vây lưng thứ hai có 14-19 tia mềm, sau đó là 8-10 vây phụ, vây hậu môn bắt đầu từ dưới điểm giữa của vây thứ hai và có 14- 18 tia, sau đó 8-10 vây phụ. Đường bên gấp khúc xuống phía dưới ngay sau góc vây lưng thứ hai. Lưng màu xám hoặc xanh thẫm, hai bên thân trắng bạc có ánh nâu, có
nhiều vạch thẳng đứng (20-65 vạch) 4.
Phân bố: Ấn Độ Dương-Tây Thái Bình Dương, Đông Phi và Ấn Độ, Xrilanca, Oxtraylia, Indonexia, Malaixia, Philippin, Thái Lan, Nhật Bản, Trung
Quốc, Việt Nam: Vịnh Bắc Bộ, Miền Trung, Đông và Tây Nam Bộ 4, 14.
Mùa vụ: Ở Việt Nam, cá thu vạch được khai thác hầu như quanh năm, chính vụ Bắc vào các tháng từ tháng 4 đến tháng 7, chính vụ Nam vào các tháng từ tháng 9 đến tháng 4. Vùng khai thác ở Vịnh bắc Bộ, Trung, Đông và Tây nam Bộ. Ngư cụ đánh bắt bằng lưới 4, 14.
Cá thu vạch sinh sản theo mùa và tập trung ở vùng khơi nơi có dòng nước ấm, gần các rạn san hô hay đá ngầm. Khi còn nhỏ chúng sống thành đàn cùng loài,
nhưng khi lớn lên có thể sống lẫn với các loài cá khác cùng họ. Cá thu vạch trưởng thành sau 2 năm, chiều dài trung bình thường là 80 cm, nặng 5 kg. Có cá thể dài tới
240 cm và nặng 70 kg. Cá thu vạch là loài cá săn mồi,chủ yếu là cá nhỏ 14.
1.5.2. Thành phần hóa học và dinh dưỡng
Thành phần hóa học của thịt cá thu gồm có nước, protein, lipid, gluxit,
khoáng chất và vitamin 4, 12. Thành phần hóa học phụ thuộc giống loài, độ
thành thục sinh lý, ngư trường, mùa vụ khai thác. Thành phần hóa học ảnh hưởng
rất lớn đến giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm 4.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của cá thu4
Thành phần Nước Protein Lipid Gluxit Khoáng
Cá thu 75,2% 23,3% 12,2% <0,5% 2,5%
1.5.3. Hư hỏng thường gặp của thịt cá thu trong quá trình bảo quản lạnh
Đặc tính của động vật thủy sản là dễ ươn hỏng, biến chất. Nguyên liệu thủy sản sau khi chết xảy ra các biến đổi làm giảm chất lượng, giảm giá trị của nguyên liệu. Do đó, nguyên liệu thủy sản sau khi thu hoạch cần phải được bảo quản nhanh chóng để kéo dài thời gian sử dụng. Tuy nhiên, thời gian bảo quản cũng có hạn, đặc biệt là bảo quản lạnh chỉ giữ tươi nguyên liệu được trong thời gian ngắn. Bảo quản lạnh cá thu sẽ làm giảm sự phát triển của vi sinh vật, enzyme gây hư hỏng thịt cá. Mặc dù bảo quản ở nhiệt độ thấp nhưng các biến đổi về cảm quan, hóa lý và vi sinh vẫn xảy ra ở tốc độ thấp. Đây chính là nguyên nhân gây hư hỏng ở động vật thủy
sản trong quá trình bảo quản lạnh mà cá thu có hàm lượng lipid cao (12,2%) 4,
trong đó hàm lượng acid béo chưa bão hòa cao gấp ba lần hàm lượng acid béo bão hòa. Các acid béo tập trung chủ yếu ở phần da, phần cơ thịt màu sáng, phần đầu, bụng và gan. Vì vậy thịt cá thu rất dễ hư hỏng, nhanh bị phân hủy, nhất là trong môi trường nhiệt đới nóng ẩm. Trong quá trình bảo quản lạnh đông các axit béo tự do được sinh ra từ photpholipid và triglyxerit, có ảnh hưởng xấu đến chất lượng của cá. Axit béo tự do gây ra mùi vị xấu, ảnh hưởng đến cấu trúc và khả năng giữ nước của protein cơ thịt.
1.6. Quá trình oxy hóa lipid và lipid trên cá thu 1.6.1. Khái quát chung về lipid ở cá thu 1.6.1. Khái quát chung về lipid ở cá thu
Lipid là những hợp chất hữu cơ tự nhiên rất phổ biến trong tế bào động vật và thực vật. Lipid là hợp chất rất cần thiết và có chức năng quan trọng trong cơ thể
sống mà chúng tồn tại 3.
Lipid là ester của glycerine và acid béo cao phân tử (C1-C36) trong mạch có ít
hay nhiều nối đôi liên kết với nhau. Thành phần quan trọng và quyết định đến tính chất của lipid là các aicd béo no hoặc không no và số nối đôi, vị trí nối đôi trong các acid béo không no có ảnh hưởng đến màu sắc mùi vị của lipid, đặc biệt trong phân tử lipid mà các aicd béo không no có nhiều nối đôi thì làm cho quá trình oxy hóa lipid rất dễ xảy ra 3.
Lipid trong cá xương như cá thu được chia làm hai nhóm chính: phospholipid và triglycerid. Phospholipid tạo nên cấu trúc của màng tế bào. Triglycerid là lipid dự trữ năng lượng có trong các nơi dự trữ chất béo, thường ở nơi các tế bào mỡ đặc biệt được bao quanh bằng một màng phospholipid và mạng lưới collagen mỏng hơn. Lipid của cá khác với lipid của động vật có vú, chủ yếu do lipid của cá có tới 40% acid mạch dài (14-22 nguyên tử carbon) và mức độ không no cao. Phần trăm acid béo không no với 4, 5 hoặc 6 nối kép trong lipid cá nước ngọt (khoảng 70%) ít hơn đôi chút so với
trong lipid của cá biển (khoảng 88%) (Stansbi và Hall, 1967) 3.
Trong dinh dưỡng cho người, các acid béo như acid linoleic và linolenic được coi là quan trọng vì cơ thể không thể tổng hợp được chúng. Trong cá biển, các acid béo này chỉ chiếm khoảng 2% lipid tổng số, một tỷ lệ nhỏ so với nhiều loại dầu thực vật. Tuy nhiên dầu cá có chứa nhiều acid béo không no khác cần thiết để phòng ngừa các bệnh ngoài da, giống như acid linoleic và arachidonic.
1.6.2. Cơ chế của quá trình oxy hóa lipid
Quá trình oxy hóa là quá trình phản ứng hóa học xảy ra, trong đó electron
được chuyển sang chất oxy hóa 3, 10.
Trong lipid cá có một lượng lớn acid béo không no đa nối đôi nên chúng rất
bằng sự giải phóng một nguyên tử hydro từ carbon trung tâm của cấu trúc pentadien là cấu trúc có trong hầu hết các nhánh acyl của acid béo chứa hơn một nối đôi:
-CH=CH-CH2-CH=CH- -CH=CH-C•H-CH=CH- + H•
Gốc tự do (L•) phản ứng rất nhanh với oxy không khí tạo thành peroxy của gốc tự do (LOO•), peroxy của gốc tự do lại có thể lấy một hydro từ một nhánh acyl khác để hình thành một lipid hydroperoxyt (LOOH) và một gốc lipid tự do mới (L•). Sự lan truyền của phản ứng dây chuyền này sẽ tiếp tục mãi đến khi một gốc tự do được loại ra bằng các phản ứng với gốc tự do khác mà phản ứng của chúng sẽ tạo thành gốc (A•) kém hoạt động hơn nhiều. Phản ứng dây chuyền sẽ tạo thành một lượng tương đối lớn hydroperoxyt. Với xúc tác của các ion kim loại nặng, hydroperoxyt dễ dàng bị bẻ gãy thành các sản phẩm tự oxy hóa thứ cấp với mạch carbon ngắn hơn. Các sản phẩm thứ cấp này phần lớn là các aldehyt, xeton, rượu và một phần nhỏ là các acid carboxylic và các alkan-gây nên những mùi rất khác nhau và
trong một số trường hợp còn gây mất màu làm cho sản phẩm có màu hơi vàng 3.
Các ion kim loại rất quan trọng trong bước đầu tiên của sự tự oxy hóa lipid- quá trình khởi đầu-trong việc xúc tác hình thành các gốc phản ứng với oxy, chẳng hạn như gốc hydroxyl (OH•). Gốc này lập tức phản ứng với lipid hoặc các phân tử khác tại nơi nó được tạo ra. Hydroperoxyt của acid béo cũng có thể được tạo thành dưới tác động của enzyme lipoxygenaze mà hàm lượng của loại enzyme này lại khác nhau ở các mô cơ cá khác nhau. Các enzyme có hoạt độ khá cao được tìm thấy trong mang và dưới da của nhiều loài cá. Enzyme này không bền và có lẽ chỉ quan
Hình 1.5. Quá trình tự oxy hóa của lipid không no 1.6.3. Tác hại của quá trình oxy hóa lipid
Oxy hóa lipid là một trong những nguyên nhân chính gây suy giảm chất lượng trong cơ thịt cá. Quá trình oxy hóa lipid xảy ra làm giảm hương vị, mùi, màu
sắc, cấu trúc và sinh ra các hợp chất độc hại (Kanner, 1994) 40.
Quá trình oxy hóa lipid tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau. Sản phẩm cấp một chủ yếu của quá trình oxy hóa chất béo là hợp chất không mùi hydroperoxyde. Tuy nhiên các hợp chất này thường không bền nên dễ dàng bị oxy hóa để tạo thành các sản phẩm cấp hai mà chủ yếu là malondialdehyde, alkanes, ketones, esters, rượu, acid và các hydrocarbons. Trong đó, các aldehydes được xem là thành phần chính làm cho sản phẩm có mùi ôi thiu. Các sản phẩm cấp hai của quá trình oxy hóa lipid sẽ tiếp tục bị oxy hóa để tạo thành các sản phẩm cấp ba, hoặc liên kết với các thành phần cấu thành nên protein như acid nucleic, acid amine, peptide để tạo thành các phức chất mang mùa nâu sẫm như aldehyde, xeton, rượu và một phần nhỏ là các acid carboxylic và các alkan. Vì vậy, quá trình oxy hóa lipid là một trong những nguyên nhân chính làm giảm chất lượng thực phẩm vì làm giảm giá trị dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm.
Khi bị oxy hóa lipid, thực phẩm sẽ thay đổi màu sắc và kết cấu, tạo ra các mùi vị xấu có mùi ôi khét và mất đi các acid béo thiết yếu như: acid oleic, acid
linoleic, acid palmitoleic, các vitamine tan trong dầu như A, D, E, carotenoids bị phá hủy làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Do đó, các thực phẩm bị oxy hóa lipid sẽ tổn thất giá trị dinh dưỡng rất lớn, khó tiêu hóa, có hại cho sức khỏe của người tiêu dùng, đặc biệt là gây thiệt hại về kinh tế cho người sản xuất.
1.6.4. Các chất chống oxy hóa
Các chất chống oxy hóa là các hợp chất có khả năng làm chậm lại, ngăn cản