Tài liệu Nghiên cứu khả năng chống oxy hóa và ức chế phản ứng melanosis của dịch chiết nấm rơm

i LỜI CẢM ƠN Trong thời gian 3 tháng thực tập tại phòng thí nghiệm nhờ sự giúp đỡ và tạo điện kiện của các thầy cô trong khoa chế biến và các cán bộ phòng thí nghiêm em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp của mình. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô, cán bộ trong khoa chế biến đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án của mình. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Huỳnh Nguyễn Duy Bảo, người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tận tình để em có thể hoàn thành đồ án của mình. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị cao học và bạn bè đã góp ý, động viên em trong thời gian qua. Nha Trang, ngày 25/06/2011 Sinh viên Hoàng Thị Thương ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................i MỤC LỤC ..............................................................................................................ii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ..........................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG .....................................................................................vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT...............................................vii LỜI MỞ ĐẦU .........................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................2 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NẤM ..................................................................2 1.1.1. Nấm và công dụng của nấm ...................................................................2 1.1.1.1. Các loài nấm ....................................................................................2 1.1.1.2. Công dụng của các loài nấm.............................................................6 1.1.1.3. Sản lượng nấm và tình hình xuất khẩu nấm ở nước ta ......................7 1.1.1.4. Các nghiên cứu về nấm ....................................................................7 1.1.2. Giới thiệu về nấm rơm............................................................................8 1.1.2.1. Đặc điểm của nấm rơm ....................................................................8 1.1.2.2. Phân loại nấm rơm ...........................................................................9 1.1.2.3. Thành phần hóa học của nấm rơm ....................................................9 1.1.2.4. Tác dụng của nấm rơm.....................................................................9 1.2. SỰ OXY HÓA VÀ CHẤT CHỐNG OXY HÓA ........................................10 1.2.1. Sự oxy hóa............................................................................................ 10 1.2.2.Chất chống oxy hóa ...............................................................................10 1.3. HIỆN TƯỢNG BIẾN ĐEN.........................................................................11 1.3.1. Nguyên nhân và cơ chế của biến đen ....................................................11 1.3.1.1. Nguyên nhân ..................................................................................11 1.3.1.2. Cơ chế............................................................................................ 12 1.3.2. Các nghiên cứu liên quan đến hiện tượng biến đen ............................... 13 1.3.2.1. Các nghiên cứu về hiện tượng biến đen ở rau quả ..........................13 iii 1.3.2.2. Các nghiên cứu về hiện tượng biến đen ở tôm. ............................... 13 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................16 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.....................................................................16 2.1.1. Nấn rơm ............................................................................................... 16 2.1.2. Tôm nguyên liệu...................................................................................16 2.1.3. Chuối tiêu............................................................................................. 16 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................... 16 2.2.1. Chuẩn bị dịch chiết nấm rơm ................................................................ 16 2.2.2. Xác định hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm. ..................17 2.2.2.1.Xâu dựng đường chuẩn DPPH ........................................................17 2.2.2.2. Phân tích khả năng khử gốc tự do DPPH của dịch chiết nấm rơm .............................................................................................................18 2.2.2.3. Phân tích tổng năng lực khử của dịch chiết nấm rơm......................18 2.2.3. Đánh giá ảnh hưởng của quá trình bảo quản đông hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm .....................................................................19 2.2.4. Đánh giá khả năng ức chế phản ứng melanosis gây biến đen trên tôm và chuối của dịch chiết nấm rơm ............................................................. 19 2.2.4.1. Bố trí thí nghiệm xác định khả năng ức chế phản ứng melanosis ngăn chặn biến đen ở tôm ...........................................................................20 2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm xác định khả năng ức chế phản ứng melanosis ngăn chặn biến đen của dịch chiết nấm rơm trên chuối .............................. 22 2.2.5. Phương pháp xử lí số liệu. ....................................................................23 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 24 3.1. KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA DỊCH CHIẾT NẤM RƠM. ........24 3.1.1. Đường chuẩn DPPH .............................................................................24 3.1.2. Khả năng khử gốc tự do DPPH của dịch chiết nấm rơm........................25 3.1.3.Tổng năng lực khử của dịch chiết nấm rơm ...........................................26 3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN ĐÔNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA DỊCH CHIẾT NẤM RƠM ..........................27 iv 3.3. KHẢ NĂNG ỨC CHẾ PHẢN ỨNG MELONOSIS NGĂN CHẶN BIẾN ĐEN CỦA DỊCH CHIẾT NẤM RƠM.....................................................29 3.3.1. Khả năng ức chế phản ứng melanosis ngăn chặn biến đen ở tôm của dịch chiết nấm rơm.........................................................................................29 3.3.2. Khả năng ức chế phản ứng melanosis ngăn chặn biến đen ở chuối bằng dịch chiết nấm rơm. ...............................................................................33 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN...............................................36 4.1. KẾT LUẬN ................................................................................................ 36 4.2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN.....................................................................................36 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................37 PHỤ LỤC..............................................................................................................40 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Hình ảnh về nấm hương ..........................................................................2 Hình 1.2. Hình ảnh về nấm rơm ..............................................................................3 Hình 1.3. Hình ảnh về nấm mỡ ...............................................................................3 Hình 1.4. Hình ảnh về nấm ngân nhĩ.......................................................................4 Hình 1.5. Hình ảnh về mộc nhĩ đen.........................................................................4 Hình 1.6. Hình ảnh về nấm linh chi.........................................................................5 Hình 1.7. Hình ảnh về nấm kim châm .....................................................................5 Hình 2.1. Cơ chế biến đen ở tôm...........................................................................12 Hình 2.2. Cơ chế chống biến đen của hợp chất sunfit. ...........................................14 Hình 3.1. Đường chuẩn DPPH. .............................................................................24 Hình 3.2. Khả năng khử gốc tự do DPPH của dịch chiết nấm rơm ở các nồng độ khác nhau. .............................................................................................................25 Hình 3.3. Tổng năng lực khử của dich chiết nấm rơm ở các nồng độ khác nhau....26 Hình 3.4. Khả năng khử gốc tự do của dịch chiết nấm rơm trước và sau khi bảo quản đông..............................................................................................................27 Hình 3.5. Tổng năng lực khử của dịch chiết nấm rơm trước và sau khi bảo quản đông. .....................................................................................................................28 Hình 3.6. Sự biến đen ở tôm đối chứng (không qua xử lý với dịch chiết nấm rơm) và tôm đã qua xử lý với dịch chiết nấm rơm sau 12 giờ bảo quản ở 28oC......29 Hình 3.7. Mức độ biến đen ở chuối đối chứng (không qua xử lý với dịch chiết nấm rơm) và chuối đã qua xử lý với dịch chiết nấm rơm sau 12 giờ bảo quản ở 28oC.....30 Hình 3.8. Sự biến đen của chuối đối chứng (không qua xử lý với dịch chiết nấm rơm) và chuối đã qua xử lý với dịch chiết nấm rơm sau 3 giờ bảo quản ở 28 oC. ...33 Hình 3.9. Mức độ biến đen ở chuối đối chứng (không qua xử lý với dịch chiết nấm rơm) và chuối đã qua xử lý với dịch chiết nấm rơm sau 12 giờ bảo quản ở 28oC. ...34 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Đường chuẩn DPPH ................................................................................ 40 Bảng 2: Khả năng khử gốc tự do DPPH của dịch chiết nấm rơm........................... 40 Bảng 3: Tổng năng lực khử của dịch chiết nấm rơm ............................................. 41 Bảng 4: Ảnh hưởng của quá trình bảo quản đông đến khả năng khử gốc tự do DPPH của dịch chiết nấm rơm............................................................................... 41 Bảng 5: Ảnh hưởng của quá trình bảo quản đông đến tổng năng lực khử của dịch chiết nấm rơm................................................................................................ 42 Bảng 6: Sự biến đen của tôm đối chứng (không qua xử lý với dịch chiết nấm rơm) và tôm đã qua xử lý với dịch chiết nấm rơm sau 3 giờ bảo quản ở 28oC........ 42 Bảng 7: Sự biến đen của chuối đối chứng (không qua xử lý với dịch chiết nấm rơm) và chuối đã qua xử lý với dịch chiết nấm rơm sau 3 giờ bảo quản ở 28oC. .... 43 vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DPPH : 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl PPO : Polyphenoloxudaza BHA : Butylated hydroxyanisole BHT : Butulated hydroxytoluen FAO : Food and Agriculture Oganization UV – VIS : Ultraviolet – visible spectroscopy 1 LỜI MỞ ĐẦU Trong cuộc sống hằng ngày và trong quá trình sản xuất chúng ta thường thấy những hiện tượng như một quả táo tươi, chuối xanh, quả lê hay củ khoai tây khi cắt ra sau một thời gian chuyển thành màu nâu. Ở các loài động vật như tôm, cua, ghẹ sau khi chết một thời gian sẽ xảy ra hiện tượng biến đen do phản ứng melonosis. Hiện tượng này cũng xuất hiện kể cả khi thực phẩm được để trong tủ lạnh. Chúng ta nghĩ đó là sự hư hỏng và vứt đi.Thực chất hiện tượng biến đen không làm giảm chất lượng thực phẩm tuy nhiên sẽ làm giảm giá trị cảm quản của chúng dẫn đến làm giảm giá trị về mặt kinh tế bởi chúng bị hạ loại. Đây là điều mà các nhà sản xuất không mong muốn. Quá trình dẫn tới sự biến đen kể trên đó là quá trình oxy hóa. Vì vậy việc sử dụng các biện pháp nhằm hạn chế sự oxy hóa, ngăn chặn hiện tượng biến đen của thực phẩm là rất quan trọng. Hiện nay trong quá trình sản xuất đã sử dụng các chất chống oxy hóa tổng hợp như: BHA, BHT, Propyl gallate…tuy vậy các chất chống oxy hóa tổng hợp có ảnh hưởng, gây hại tới sức khỏe con người. Bởi vậy tìm kiếm và sử dụng chất chống oxy hóa từ tự nhiên để hạn chế sự biến đen đối với thực phẩm là cần thiết. Theo công bố của các nhà khoa học tại cuộc họp thường niên ở Washington cho thấy nấm là nguồn dưỡng chất tự nhiên quan trọng chống oxy hoá cao. Ở nước ta có điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nấm vì vậy nấm được trồng hầu hấu trên các tỉnh của cả nước. Năm 2010 sản lượng nấm của nước ta đạt trên 1 triệu tấn/ năm. Loài nấm được trồng phổ biến nhất là nấm rơm. Chính vì vậy “ Nghiên cứu khả năng chống oxy hóa và ức chế phản ứng melanosis của dịch chiết nấm rơm ” nhằm ngăn chặn biến đen để hạn chế tổn hại trong quá trình sản xuất là cần thiết. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NẤM 1.1.1. Nấm và công dụng của nấm 1.1.1.1. Các loài nấm Từ nhiều năm nay nghề trồng nấm trên thế giới đã được hình thành và phát triển ở quy mô công nghiệp hiện đại, cũng như quy mô hộ gia đình ở nhiều nước như: Hà Lan, Pháp, ý, Mỹ, Nhật, Đài Loan, Trung Quốc, Hàn Quốc… Hiện nay có hơn 100 loài nấm có thể ăn được hoặc dùng làm thuốc. Một số loài phổ biến như nấm hương, nấm rơm, nấm mỡ, nấm ngân nhĩ, mộc nhĩ đen, nấm linh chi, nấm kim châm… Hình 1.1. Hình ảnh về nấm hương 3 Hình 1. 2. Hình ảnh về nấm rơm . Hình 1.3. Hình ảnh về nấm mỡ 4 Hình 1.4. Hình ảnh về nấm ngân nhĩ Hình 1.5. Hình ảnh về mộc nhĩ đen 5 Hình 1.6. Hình ảnh về nấm linh chi . Hình 1.7. Hình ảnh về nấm kim châm 6 1.1.1.2. Công dụng của các loài nấm Nấm là thực phẩm chứa nhiều chất dinh dưỡng, đặc biệt nấm chứa hàm lượng protein cao hơn so với các loài rau, củ tươi khác.Trong 100g nấm tươi chứa khoảng 50% hàm lượng protein.Ngoài ra nấm còn chứa nhiều vitamin như B2, B12, C, D, E… và chất khoáng như canxi, magie, đặc biệt là có đầy đủ các axit amin không thay thế. Ngoài giá trị cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể, nấm ăn còn có nhiều tác dụng với một số bệnh [19] - Kháng ung thư và kháng virus: Một loài nấm như nấm mỡ, nấm linh chi, nấm kim châm, nấm vân chi..có chứa các polysaccharide có khả năng hoạt hóa miễn dịch tế bào, thúc đẩy quá trình sinh trưởng và phát triển của tế bào lympho, kích hoạt tế bào lympho T và lympho B vì vậy nấm khả năng ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư. Nhiều loài nấm còn có khẳ năng kích thích cơ thể sản sinh interferon nhờ đó mà ức chế quá trình sinh trưởng và lưu chuyển của virus. - Phòng và trị các bệnh tim mạch: Nấm làm tăng lượng máu động mạch, hạ thấp oxy tiêu thụ và cải thiện tình trạng thiếu máu cơ tim. Một số loài nấm như mộc nhĩ trắng, mộc nhĩ đen, nấm đầu khỉ, nấm hương…có tác dụng hạ cholesterol, triglyceride trong huyết thanh. Ngoài ra một số loài nấm như nấm linh chi, nấm rơm, nấm mỡ, nấm kim châm, mộc nhĩ đen có tác dụng hạ huyết áp. - Giải độc và bảo vệ gan: Nhiều loại nấm ăn như nấm hương, nấm linh chi có khả năng làm giảm thiểu đối với tế bào gan của các chất như carbon tetrachloride, thioacetamide và làm tăng hàm lượng glucogen trong gan, hạ thấp men gan. - Hạ lượng đường trong máu: Một số loài nấm như ngân nhĩ, linh chi..có tác dụng hạ đường trong máu nhờ làm giảm đường huyết, kích thích tuyến tụy tiết insulin. - Khử các gốc gốc tự do và chống lão hóa: 7 Các gốc tự do là sản phẩm có hại được sinh ra trong quá trình chuyển hóa tế bào. Một số loài nấm như linh chi, mộc nhĩ đen, ngân nhỉ , nấm rơm… có tác dụng thanh trừ các sản phẩm này làm giảm lượng mỡ trong cỏ thể từ đó làm chậm quá trình lão hóa và kéo dài tuổi thọ. Chính những lợi ích to lớn của nấm như vậy nên nhiều nhà khoa học cho rằng, nấm sẽ là một trong những thực phẩm rất quan trọng và thông dụng của con người trong tương lai. 1.1.1.3. Sản lượng nấm và tình hình xuất khẩu nấm ở nước ta Nước ta bắt đầu xuất khẩu nấm từ cuối những năm 80 thế kỷ trước, sản lượng ban đầu chỉ đạt 2.500 tấn/năm. Do điều kiện nước ta thuận lợi cho sự phát triển của các loài nấm nên nghề trồng nấm ngày càng được chú trọng và pháp triển ,sản lượng nấm ngày càng được nâng cao. Đến năm 2010, nước ta đã xuất khoảng 1 triệu tấn nấm các loại với tổng doanh thu 7.000 tỷ đồng, trong đó nấm chế biến xuất khẩu chiếm 50% và kim ngạch xuất khẩu khoảng 200 triệu USD/năm. Thị trường tiêu thụ cao nhất là Mỹ, Nhật, Đài Loan và các nước EU [20]. 1.1.1.4. Các nghiên cứu về nấm Nấm là một trong những thực phẩm đang được các nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm bởi những tác dụng của nó. Một số nghiên cứu đã cho thấy vai trò hữu ích của nấm trong cuộc sống và trong sản xuất. - Nghiên cứu của Chen Shiu-Nan Ph.D cho thấy trong các chất chiết xuất từ nấm của loài như nấm linh chi, nấm mỡ, nấm kim châm, nấm vân chi, nấm thượng hoàng có chứa các pholysaccharid và globin có khả năng phòng chống ung thư và bệnh tim mạch [7] - Nghiên cứu của Bao và cộng sự cho thấy chất chiết từ nấm (Flammulina velutipes) có khả năng chống oxy hóa, ổn đình màu sắc của cỏ thịt cá ngừ [5]. - Một nghiên cứu khác của Bảo và cộng sự cho thấy khi sử dụng chất chiết từ nấm bổ xung vào thức ăn cho cá yellow tail (Seriola quinqueradiata) có khả năng ổn định màu sắc cỏ thịt cá và hạn chế sự oxy hóa lipit trong quá trình bảo quản lạnh [4]. 8 - Theo nghiên cứu của Trương Thị Mỹ Chi cho thấy rằng nấm linh chi( Ganoderma lucidum) có khả năng chống oxy hóa và tăng cường miễn dịch được thử nghiệm trên chuột [21]. - Theo nghiên cứu của Fu và cộng sự cho thấy các loài nấm như nấm mỡ (Agaricus bisporus), nấm rơm (Volvariella volvacea), nấm ngọc châm (Hypsizigus marmoreus), nấm kim châm (Flammulina velutipes), nấm đùi gà (Pleurotus eryngii), nấm sò (Pleurotus ostreatus) chứa các hợp chất phenol có khả năng chống oxy hóa và tính chống oxy hóa được sắp xếp theo thứ tự: Agaricus bisporus > Hypsizigus marmoreus > Volvariella volvacea > Flammulina velutipes > Pleurotus eryngii > Pleurotus ostreatus [8]. 1.1.2. Giới thiệu về nấm rơm 1.1.2.1. Đặc điểm của nấm rơm  Đặc tính sinh học. Nấm rơm có tên khoa học Volvariella volvacea gồm nhiều loài khác nhau, có loại màu xám trắng, xám, xám đen… kích thước đường kính cây nấm lớn, nhỏ tùy thuộc từng loại. Ở các quốc gia vùng nhiệt đới rất thích hợp về nhiệt độ để nấm rơm sinh trưởng và phát triển. Nhiệt độ thích hợp để nấm phát triển từ 30-32 oC; độ ẩm nguyên liệu (cơ chất) 65-70%, độ ẩm không khí 80%, pH = 7, thoáng khí [22]. Nấm rơm sử dụng dinh dưỡng cellulose trực tiếp từ nguyên liệu trồng.  Đặc điểm hình thái. Nấm rơm gồm có 3 phần: - Bao gốc (volva): Dài và cao lúc nhỏ, bao lấy tai nấm. Khi tai nấm trưởng thành, nó chỉ còn lại phần trùm lấy phần gốc chân cuống nấm, bao nấm là hệ sợi tơ nấm chứa sắc tố melanin tạo ra màu đen ở bao gốc. Độ đậm nhạt tùy thuộc vào ánh sáng. Ánh sáng càng nhiều thì bao gốc càng đen. - Cuống nấm: Là bó hệ sợi xốp, xếp theo kiểu vòng tròn đồng tâm. Khi còn non thì mềm và giòn. Nhưng khi già xơ cứng và khó bẻ gãy. - Mũ nấm: Hình nón, cũng có melanin, nhưng nhạt dần từ trung tâm ra rìa mép. Chu kỳ sống của nấm rơm gồm 6 giai đoạn: 9 - Giai đoạn đầu đinh ghim . - Giai đoạn hình nút nhỏ . - Giai đoạn hình nút . - Giai đoạn hình trứng . - Giai đoạn hình chuông . - Giai đoạn trưởng thành . Chu kỳ sinh trưởng và phát triển của nấm rơm rất nhanh chóng. Từ lúc trồng đến khi thu hoạch chỉ sau 10-12 ngày. Những ngày đầu chúng nhỏ như hạt tấm có màu trắng (giai đoạn đinh ghim), 2-3 ngày sau lớn rất nhanh bằng hạt ngô, quả táo, quả trứng (giai đoạn hình trứng), lúc trưởng thành (giai đoạn phát tán bào tử) trông giống như một chiếc ô dù, có cấu tạo thành các phần hoàn chỉnh. 1.1.2.2. Phân loại nấm rơm Nấm volvariella có nhiều loại nhưng phổ biến là: Volvariella esculenta, Volvariella volvacea, ngoài ra còn có : Volvariella bombycina,Volvariella speciosa. - Volvariella volvacea Mũ nấm màu nâu sẫm có hình elip, đường kính 5-20 cm. Cuống nấm màu trắng. Vỏ bọc rộng và có nhiều thịt, màu nâu hoặc xám, nhỏ gọn, cò mùi của củ cải.Thường sống hoại sinh trên chất thải nhà máy.Trồng nhiều ở các nước Châu Á. - Volvariella esculenta Được trồng nhiều ở Thái Lan, Trung Quốc, Việt Nam…Hình dạng tương tự Volvariella volvacea nhưng mũ có màu trắng hơi vàng. 1.1.2.3. Thành phần hóa học của nấm rơm Trong 100g nấm rơm tươi chứa 90% nước, 3,6% đạm, 0,3% chất béo, 3,2% chất đường, 1,1% chất xơ, 0,8% tro, 28mg%Ca, 80mg% P, 1,2mg% Fe và các vitamin A, B1, B2, C, D, E… 1.1.2.4. Tác dụng của nấm rơm Nấm rơm là thức ăn rất tốt cho những người bị cao hyết áp, rối loại lipid trong máu, xơ vữa động mạch, tiểu đường, ung thư và các bệnh tim mạch. 10 Nấm rơm không những là loại thực phẩm rất ngon và bổ mà nấm còn có khả năng chống oxy hóa.Theo các nhà nghiên cứu tại trường đại học bang Pennsylvania thì chỉ cần 1 nắm nấm rơm cũng có khả năng chống oxy hóa gấp 12 lần các dạng thực phẩm khác [23]. Hiện nay trên thị trường có nhiều sản phẩm chế biến từ nấm rơm được ưa chuộng trong cũng như ngoài nước như : - Nấm rơm muối: Nấm muối nguyên quả, sau đó phân loại theo kích cỡ đường kính nấm to, nấm nhỏ khác nhau. - Nấm sấy khô: Thái nấm thành lát mỏng (kiểu lát sắn) hoặc để nguyên quả nấm đã nứt bao đem phơi nắng (nếu trời nắng to) hoặc sấy ở nhiệt độ: 40-45oC đến khi nấm khô giòn. 1.2. SỰ OXY HÓA VÀ CHẤT CHỐNG OXY HÓA 1.2.1. Sự oxy hóa Sự oxy hóa là một qua trình sinh hóa xảy ra trong cơ thể sinh ra các gốc tự do khi có mặt của oxy phân tử. Gốc tự do là bất cứ phân tử hóa chất nào chỉ có một điện tử duy nhất (electron mang điện âm) hay một số lẻ điện tử. Chính do chứa điện độc thân mà gốc tự do có hoạt tính rất mạnh, nó luôn sẵn sàng thực hiện oxy hoá, cướp điện tử của chất mà nó tiếp xúc (để ghép đôi với điện tử độc thân của nó) và làm chất bị nó ôxy hoá bị huỷ hoại nặng nề. Theo các nhà nghiên cứu, gốc tự do hủy hoại tế bào theo diễn tiến sau đây: Trước hết, gốc tự do oxy hóa màng tế bào, gây trở ngại trong việc thải chất bã và tiếp nhận thức ăn, dưỡng khí, rồi gốc tự do tấn công các ty lập thể, phá vỡ nguồn cung cấp năng lượng. Sau cùng bằng cách oxy hóa gốc tự do làm suy yếu enzyme khiến cơ thể không tăng trưởng được. 1.2.2.Chất chống oxy hóa - Định nghĩa: Chất chống oxy hóa là những chất có khả năng trung hòa các gốc tự do. 11 - Cơ chế: Các chất chống oxy hóa sẽ cho các electron thừa của chúng cho các gốc tự do biến các gốc tự do thành những phân tử cân bằng, làm mất đi tính ổn định, tính dễ phản ứng với các phân tử khác của các gốc tự do. Chất chống oxy hóa từ tự nhiên phổ biến gồm có: sinh tố C, E, beta caroten, selen, bioflavonoids, lutein, lycopene, coenzyme Q10. Một số chất chống oxy hóa tổng hợp thường sử dụng như BHA, BHT, Propyl gallate. Hầu hết các chất chống oxy hóa tổng hợp hoặc tự nhiên đều có nhóm hydroxyphenol trong cấu trúc của chúng. 1.3. HIỆN TƯỢNG BIẾN ĐEN 1.3.1. Nguyên nhân và cơ chế của biến đen 1.3.1.1. Nguyên nhân Biến đen là một quá trình sinh hóa xảy ra do phản ứng melanosis. Nguyên nhân của hiện tượng này là do trong một số loài động, thực vật có tồn tại enzyme polyphenoloxydaza. Khi động, thực vật chết các emsyme này sẽ xúc tác cho phản ứng oxy hóa các hợp chất mang gốc phenol tạo ra các phức màu nâu gọi là melanin. Tuy nhiên sự biến đen này không đồng đều nó phụ thuộc vào sự phân bố các hợp chất phenol và độ đậm đặc của phenol. Đa số trái cây và rau quả thì độ đậm đặc của phenol ở lớp phía ngoài gần vỏ cao hơn ở trong ruột nên khi cắt trái cây ra thì phấn phía gần vỏ bị thâm đen nhanh hơn bên trong. Đối với tôm thì sự phân bố của emzyme PPO được đánh giá dựa vào lượng oxy tiêu tốn và kết quả đánh giá lượng oxy tiêu tốn của các phần trên tôm như sau: Phần đầu là 6,07, phần giữa là 1,92 và phần đuôi là 0,62 [2]. Ta thấy ở phần đầu enzyme Polyphenoloxydaza nhiều nhất điều này giải thích tại sao trong quá trình bảo quản tôm phần đầu thường bị biến đen trước rồi quá trình biến đen mới lan dần từ đầu xuống đuôi tôm. Sự hoạt động của enzyme Polyphenoloxydaza và sự đậm đặc của phenol phụ thuộc nhiều vào thời kì sinh trưởng, mùa vụ thu hoạch . Enzyme PPO không có tính đặc hiệu cỏ chất cao vì vậy chúng có thể xúc tác cho phản ứng oxy hóa các polyphenol khác nhau và ở mỗi loài khác nhau enzyme 12 PPO có thể xúc tác các cơ chất khác nhau để tạo thành sản phẩm màu nâu. Trong táo cơ chất là catechon, catechin, trong lá chè cơ chất chủ yếu là catechin, ở chuối xanh cơ chất là dopamin, ở tôm, ghẹ thì cơ chất chủ yếu là tyrozin. pH và nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn tớn hoạt tính của enzyme. Ở pH và nhiệt độ tối thích thì enzyme hoạt động mạnh. pH của enzyme PPO dao động trong khoảng rộng pH = 4÷ 7 và khoảng nhiệt độ tối thích 30 ÷ 45oC. Tuy nhiên nhiệt độ tối thích của enzyme không cố đình mà còn phụ thuộc vào pH của môi trường. Ở tôm thì khoảng pH tối thích cho enzyme PPO hoạt động là 6÷ 8 và khoảng nhiệt độ tối thích là 30÷45oC .Ở tôm thẻ và tôm chì pHopt = 8, toopt= 40oC.Ở tôm sú thì pHopt =6, toopt = 45oC [2]. 1.3.1.2. Cơ chế OH Monophenol (không màu) R polyphenoloxidaza + O2 O OH + 1/2O2 Polyphenoloxydaza R OH O2 O R Diphenol O-quinol (không màu) (có màu) Các axit amin +H2O Các protein Hình 2.1. Cơ chế biến đen ở tôm Phức hợp melanin 13 Vậy để hiện tượng biến đen xảy ra cần có cơ chất, emzyme, oxy không khí, vì vậy muốn ngăn chặn hiện tượng này cần tiêu diệt các yếu tố trên. Đối với các loài rau, củ, quả như táo, lê, chuối xanh…và động vật thủy sản như tôm, cua, ghẹ thì hiện tượng biến đen làm giảm giá trị cảm quản dẫn đến sản phẩm bị hạ loại nên đối với các loài kể trên cần ức chế hoạt động của enzyme PPO để ngăn chặn hiện tượng biến đen. Tuy nhiên người ta cũng lợi dụng nguồn enzyme PPO có sẵn trong nguyên liệu và tạo điều kiện cho hoạt động của chúng để đạt được mục đích. Như trong sản xuất chè đen người ta vò nát lá chè để tạo điều kiện cho enzyme PPO tiếp xúc với oxy không khí nhằm oxy hóa các catechin để tạo màu cho chè. Trong chế biến thuốc lá, ca cao người ta cũng ứng dụng hệ enzyme này. 1.3.2. Các nghiên cứu liên quan đến hiện tượng biến đen 1.3.2.1. Các nghiên cứu về hiện tượng biến đen ở rau quả - Theo Chaisakdanugull và cộng sự cho thấy rằng axit malic và axit citric đóng một vai trò quan trọng trong sự ức chế enzyme nâu của chuối [6]. - Theo nghiên cứu Almeida và Nogueira khi bổ xung axit ascorbic, axit citric, EDTA và xử lí nhiệt ở 70oC trong 2 phút có thể kiểm soát được hoạt động của enzym PPO trong lê, táo, khoai tây, chuối giảm màu nâu đen [13]. - Theo nghiên cứu của Theerakulkait và Saisung (2006) cũng cho thấy dịch chiết vỏ dứa có thể làm giảm màu nâu trong trái cây và rau [17]. 1.3.2.2. Các nghiên cứu về hiện tượng biến đen ở tôm. - Theo báo cáo của Cẩn và cộng sự cho thấy tôm thẻ bảo quản bằng nước đá kết hợp với BL- 7P nồng độ 0,5% sau 5 ngày bảo quản chỉ một số ít bị biến đen ở đầu sau 7 ngày bảo quản thân tôm vẫn chưa hề bị biến đen [1]. - Theo nghiên cứu của Matches và Layrisse đã tiến hành bảo quản tôm( pandalus platyceros) trong khí quyển 100% CO2 kết hợp với nước đá cho thấy 2 tuần tôm chỉ bị biến đen nhẹ, hoàn toàn không có mùi ươn thối trong khi mẫu đối chứng đã bị hỏng từ lâu [12].