Tài liệu Sử dụng dịch trích từ thực vật để hạn chế quá trình oxy hóa chất béo trong sản phẩm mayonnaise

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ----oOo---- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SỬ DỤNG DỊCH TRÍCH TỪ THỰC VẬT ĐỂ HẠN CHẾ QUÁ TRÌNH OXY HÓA CHẤT BÉO TRONG SẢN PHẨM MAYONNAISE GVHD: Th.S. TRẦN THỊ HỒNG HẠNH PGS.TS. TÔN NỮ MINH NGUYỆT TP. HỒ CHÍ MINH, 06/2018 Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ..... ...................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... TP. Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2018 CÁN BỘ NHẬN XÉT Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ..... ...................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... TP. Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2018 CÁN BỘ NHẬN XÉT Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Còn nhớ năm nào, chúng em còn bỡ ngỡ khi bước chân vào trường đại học Bách Khoa. Bên cạnh sự hứng thú là những cảm giác mơ hồ, cái cảm giác mà dường như chưa có định hướng thật sự cho tương lai. Và rồi việc gì đến cũng đến, công nghệ thực phẩm đã trở thành một phần trong cuộc sống của chúng em. Những lúc học bài thâu đêm, những buổi họp nhóm bàn luận đề tài, những tuần thi căng thẳng không ngơi, những chuyến đi thực tập nơi xa nhà… tất cả đều là những kỷ niệm đáng nhớ của thời sinh viên khi bước chân vào ngành thực phẩm. Đối mặt với nhiều khó khăn, trắc trở, chúng em đã không thể hoàn thành được chặng đường này nếu không có sự hướng dẫn, chỉ dạy tận tình của quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa nói chung và quý thầy cô trong bộ môn thực phẩm nói riêng. Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, vì không những truyền đạt các kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm thực tiễn cho chúng em mà còn giúp đỡ chúng em cực kỳ tận tình trong khoảng thời gian vừa qua. Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S. Trần Thị Hồng Hạnh và PGS.TS. Tôn Nữ Minh Nguyệt. Cả hai cô đã không ngần ngại thời gian, công sức để hỗ trợ và hướng dẫn chúng em để hoàn thành đề tài luận văn này một cách tốt nhất. Chúng em cũng muốn gửi lời cảm ơn tới GS.TS. Lê Văn Việt Mẫn, là chủ nhiệm bộ môn cũng như chủ nhiệm lớp chúng em. Thầy đã giúp đỡ chúng em từ những ngày đầu tiếp xúc với bộ môn thực phẩm, là người luôn lắng nghe và giải quyết các vấn đề chúng em mắc phải trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, chúng em xin trân trọng cảm ơn gia đình và những người bạn đã đồng hành với chúng em trong suốt thời gian học tập và làm việc tại trường Đại học Bách Khoa. Chính họ là chỗ dựa tinh thần và vật chất vững chắc giúp chúng em có thể tự tin hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 6 năm 2018 Nhóm sinh viên thực hiện i Luận văn tốt nghiệp TÓM TẮT LUẬN VĂN Nghiên cứu này được thực hiện với mục đích khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của các dịch trích có nguồn gốc tự nhiên khi bổ sung vào sản phẩm thực phẩm. Cụ thể là khảo sát, đánh giá khả năng kháng oxy hóa của dịch trích lá trà xanh, lá ổi, lá diếp cá và lá rau om trên sản phẩm mayonnaise.  Nội dung nghiên cứu: chia thành 2 phần chính. Phần 1: Thu nhận các dịch trích theo từng điều kiện đã được công bố. Kiểm tra hoạt tính kháng oxy hóa của các dịch trích. Phần 2: Tạo mẫu mayonnaise ở quy mô phòng thí nghiệm. Bổ sung các dịch trích vào sản phẩm và khảo sát mức độ hư hỏng của sản phẩm theo thời gian bảo quản trong điều kiện gia tốc 50oC.  Kết quả nghiên cứu: Phần 1: Hàm lượng phenolic tổng của dịch trích lá trà xanh, lá ổi, lá diếp cá và lá rau om lần lượt là 194.48±1.03, 496.43±29.07, 132.33±4.44, 56.44±0.94 mg GAE/g chất khô dịch trích. Hoạt tính kháng oxy hóa của BHT dịch trích lá trà xanh, lá ổi, lá diếp cá và lá rau om theo FRAP lần lượt là 1783±58, 1638±20, 2479±95, 677±20, 441±22 μmol TE/g chất khô dịch trích. Hoạt tính kháng oxy hóa của BHT, dịch trích lá trà xanh, lá ổi, lá diếp cá và lá rau om theo giá trị IC 50 lần lượt là 0.63±0.04, 0.50±0.00, 0.26±0.01, 1.38±0.02, 2.12±0.07 mg chất khô/ml. Như vậy hoạt tính kháng oxy hóa của các dịch trích sẽ được sắp xếp theo giá trị tăng dần như sau dịch trích lá diếp cá, dịch trích lá rau om, dịch trích lá trà xanh, dịch trích lá ổi. Phần 2: Kết quả nghiên cứu cho thấy các dịch trích lá trà xanh, lá ổi, lá diếp cá, lá rau om có tiềm năng thay thế phụ gia tổng hợp BHT. Các mẫu bổ sung 40 ppm dịch trích lá trà xanh và 380 ppm dịch trích lá rau om là cho kết quả kháng oxy hóa trong mayonnaise gần giống với mẫu BHT nhất. Hoạt tính kháng oxy hóa của các dịch trích trong sản phẩm mayonnaise tăng dần khi tăng hàm lượng dịch trích bổ sung. Màu sắc của sản phẩm có bị biến đổi sau khi bổ sung dịch trích, các mẫu bổ sung dịch trích lá diếp cá và lá rau om làm thay đổi đáng kể màu sắc của sản phẩm mayonnaise sau 20 ngày bảo quản trong điều kiện gia tốc ở nhiệt độ 50 oC. Các mẫu bổ sung dịch trích lá trà xanh và dịch trích lá ổi thể hiện khả năng hạn chế sự thay đổi màu của sản phẩm, ii vượt trội hơn cả là mẫu bổ sung 80 ppm dịch trích lá ổi, kết quả thậm chí còn tốt hơn mẫu bổ sung BHT thương mại. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. i TÓM TẮT LUẬN VĂN................................................................................................ ii MỤC LỤC.................................................................................................................... iv DANH MỤC HÌNH...................................................................................................... vi DANH MỤC BẢNG.................................................................................................. viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.............................................................................. ix CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU............................................................................................ 1 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN.......................................................................................... 3 2.1. Tổng quan về quá trình oxy hóa chất béo........................................................... 3 2.1.1. Quá trình oxy hóa chất béo.......................................................................... 3 2.1.2. Chất kháng oxy hóa và các cơ chế kháng oxy hóa......................................5 2.1.3. Phương pháp xác định khả năng kháng oxy hóa của các chất kháng oxy hóa 9 2.2. Nhóm thực vật giàu chất kháng oxy hóa........................................................... 11 2.2.1. Lá diếp cá.................................................................................................. 13 2.2.2. Lá rau om.................................................................................................. 14 2.2.3. Lá ổi.......................................................................................................... 16 2.2.4. Lá trà xanh................................................................................................. 17 2.3. Những bài báo nghiên cứu trên những nguyên liệu thực vật đã được công bố .18 2.4. Sản phẩm mayonnaise...................................................................................... 20 2.5. Những bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của các dịch trích từ thực vật đến quá trình oxy hóa chất béo trong sản phẩm mayonnaise đã được công bố.....................23 CHƯƠNG 3. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................26 3.1. Nguyên liệu...................................................................................................... 26 3.1.1. Nguyên liệu thu dịch trích......................................................................... 26 3.1.2. Nguyên liệu tạo sản phẩm......................................................................... 27 3.2. Hóa chất – thiết bị............................................................................................. 30 3.2.1. Hóa chất.................................................................................................... 30 3.2.2. Thiết bị...................................................................................................... 31 3.3. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 33 3.3.1. Quy trình thu nhận dịch trích từ bột lá....................................................... 33 3.3.2. Quy trình tạo mẫu mayonnaise.................................................................. 34 3.4. Nội dung nghiên cứu........................................................................................ 36 3.4.1. Mục đích nghiên cứu................................................................................. 36 3.4.2. Sơ đồ nghiên cứu....................................................................................... 36 3.5. Kế hoạch thí nghiệm......................................................................................... 36 3.5.1. Thí nghiệm 1: Xác định hoạt tính kháng oxy hóa...................................... 36 3.5.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng và loại dịch trích trong quá trình bảo quản mayonnaise........................................................................... 38 3.6. Các phương pháp phân tích.............................................................................. 39 3.6.1. Các phương pháp xác định hàm lượng và hoạt tính của chất kháng oxy hoá trong dịch trích.................................................................................................... 39 3.6.2. Phương pháp trích ly chất béo từ mẫu mayonnaise...................................40 3.6.3. Các phương pháp xác định chỉ tiêu chất lượng của mẫu mayonnaise........40 3.7. Phương pháp xử lí số liệu................................................................................. 42 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.................................................................. 44 4.1. Xác định hoạt tính kháng oxy hóa của các dịch trích........................................ 44 4.2. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng và loại dịch trích trong quá trình bảo quản mayonnaise.............................................................................................................. 47 4.2.1. Giá trị AV – Chỉ số acid............................................................................ 49 4.2.2. Lượng nối đôi liên hợp (CD)..................................................................... 52 4.2.3. Giá trị PoV – Chỉ số peroxide................................................................... 56 4.2.4. Giá trị TBARS........................................................................................... 59 4.2.5. Màu sắc..................................................................................................... 62 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................... 73 5.1. Kết luận............................................................................................................ 73 5.2. Kiến nghị.......................................................................................................... 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 75 PHỤ LỤC.................................................................................................................... 84 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Cấu trúc phức hình thành giữa EDTA và ion kim loại...................................6 Hình 2.2. Công thức cấu tạo của ascorbic acid.............................................................. 7 Hình 2.3. Cơ chế kháng oxy hóa của ascorbic acid........................................................ 7 Hình 2.4. Công thức cấu tạo α-tocopherol..................................................................... 7 Hình 2.5. Cơ chế kháng oxy hóa của tocopherol........................................................... 8 Hình 2.6. Công thức của BHA (a) và BHT (b).............................................................. 9 Hình 2.7. Công thức của TBHQ.................................................................................... 9 Hình 2.8. Cơ chế phương pháp DPPH......................................................................... 10 Hình 2.9. Cơ chế phương pháp FRAP......................................................................... 11 Hình 2.10. Lá diếp cá................................................................................................... 13 Hình 2.11. Lá rau om................................................................................................... 14 Hình 2.12. Lá ổi........................................................................................................... 16 Hình 2.13. Lá trà xanh................................................................................................. 17 Hình 2.14. Mayonnaise................................................................................................ 20 Hình 3.1. Bột lá diếp cá (trái) và rau om (phải)........................................................... 26 Hình 3.2. Bột lá ổi (trái) và trà xanh (phải).................................................................. 26 Hình 3.3. Quy trình thu nhận dịch trích từ bột lá......................................................... 33 Hình 3.4. Quy trình tạo mẫu mayonnaise..................................................................... 34 Hình 3.5. Sơ đồ nghiên cứu......................................................................................... 36 Hình 4.1. Ảnh hưởng của dịch trích lá trà xanh (A) và lá ổi (B) đến giá trị AV (mg KOH/g) của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50C trong 20 ngày.................................... 49 Hình 4.2. Ảnh hưởng của dịch trích lá diếp cá (C) và lá rau om (D) đến giá trị AV (mg KOH/g) của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50C trong 20 ngày.................................... 50 Hình 4.3. Ảnh hưởng của dịch trích lá trà xanh (A) và lá ổi (B) đến giá trị CD (µmol/ mg mẫu) của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50C trong 20 ngày...................................52 Hình 4.4. Ảnh hưởng của dịch trích lá diếp cá (C) và lá rau om (D) đến giá trị CD (µmol/ mg mẫu) của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50C trong 20 ngày.......................53 Hình 4.5. Ảnh hưởng của dịch trích lá trà xanh (A) và lá ổi (B) đến giá trị PoV (meq oxy hoạt hóa/ kg mẫu) của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50C trong 20 ngày.............56 Hình 4.6. Ảnh hưởng của dịch trích lá diếp cá (C) và lá rau om (D) đến giá trị PoV (meq oxy hoạt hóa/ kg mẫu) của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50C trong 20 ngày....57 Hình 4.7. Ảnh hưởng của dịch trích lá trà xanh (A) và lá ổi (B) đến giá trị TBARS (mg MA/ kg mẫu) của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50C trong 20 ngày...........................59 Hình 4.8. Ảnh hưởng của dịch trích lá diếp cá (C) và lá rau om (D) đến giá trị TBARS (mg MA/ kg mẫu) của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50C trong 20 ngày....................60 Hình 4.9. Ảnh hưởng của dịch trích lá trà xanh và lá ổi đến giá trị L của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50oC trong 20 ngày................................................................ 65 Hình 4.10. Ảnh hưởng của dịch trích lá diếp cá và lá rau om đến giá trị L của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50oC trong 20 ngày................................................................ 65 Hình 4.11. Ảnh hưởng của dịch trích lá trà xanh và lá ổi đến giá trị a của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50oC trong 20 ngày................................................................ 67 Hình 4.12. Ảnh hưởng của dịch trích lá diếp cá và lá rau om đến giá trị a của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50oC trong 20 ngày................................................................ 67 Hình 4.13. Ảnh hưởng của dịch trích lá trà xanh và lá ổi đến giá trị b của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50oC trong 20 ngày................................................................ 68 Hình 4.14. Ảnh hưởng của dịch trích lá diếp cá và lá rau om đến giá trị b của mẫu mayonnaise bảo quản ở 50oC trong 20 ngày................................................................ 68 Hình 4.15. Đồ thị thể hiện sự khác biệt về màu sắc của các mẫu có bổ sung dịch trích lá trà xanh hoặc BHT so với mẫu ĐC.......................................................................... 69 Hình 4.16. Đồ thị thể hiện sự khác biệt về màu sắc của các mẫu có bổ sung dịch trích lá ổi hoặc BHT so với mẫu ĐC.................................................................................... 70 Hình 4.17. Đồ thị thể hiện sự khác biệt về màu sắc của các mẫu có bổ sung dịch trích lá diếp cá hoặc BHT so với mẫu ĐC............................................................................ 70 Hình 4.18. Đồ thị thể hiện sự khác biệt về màu sắc của các mẫu có bổ sung dịch trích lá rau om hoặc BHT so với mẫu ĐC............................................................................ 71 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Một số thực vật giàu chất kháng oxy hóa.................................................... 12 Bảng 2.2. Hàm lượng của một số thành phần kháng oxy hóa trong lá diếp cá.............19 Bảng 3.1. Chất lượng dầu thực vật Tường An theo CODEX STAN 210 – 2005.........27 Bảng 3.2. Chất lượng trứng gà Ba Huân theo TCVN 1858:1986................................. 27 Bảng 3.3. Chất lượng muối Sosal theo TCVN 3974:2015........................................... 28 Bảng 3.4. Chất lượng đường Biên Hòa theo TCVN 7270:2003................................... 28 Bảng 3.5. Chất lượng giấm gạo Ajinomoto theo TCVN 3215_79............................... 29 Bảng 3.6. Chất lượng nước Danisa theo QCVN 02: 2009/BYT..................................29 Bảng 3.7. Hóa chất dùng trong nghiên cứu.................................................................. 30 Bảng 3.8. Thiết bị dùng trong nghiên cứu.................................................................... 31 Bảng 3.9. Điều kiện trích ly các loại bột lá.................................................................. 33 Bảng 3.10. Thành phần nguyên liệu tạo mẫu mayonnaise........................................... 34 Bảng 4.1. Hàm lượng phenolic tổng của dịch trích lá trà xanh, lá ổi, lá diếp cá, lá rau om (mg GAE/g chất khô dịch trích)............................................................................. 44 Bảng 4.2. Các giá trị hoạt tính kháng oxy hóa của BHT, dịch trích lá trà xanh, lá ổi, lá diếp cá, lá rau om......................................................................................................... 44 Bảng 4.3. Nồng độ chất khô dịch trích lá trà xanh, lá ổi, lá diếp cá, lá rau om............45 Bảng 4.4. Nồng độ BHT và dịch trích được bổ sung vào mayonnise..........................48 Bảng 4.5. Sự gia tăng giá trị AV theo % của các mẫu mayonnaise ở ngày 20 so với ngày 0 trong quá trình bảo quản................................................................................... 51 Bảng 4.6. Sự gia tăng giá trị PoV theo % của các mẫu mayonnaise ở ngày 20 so với ngày 0 trong quá trình bảo quản................................................................................... 58 Bảng 4.7. Sự thay đổi màu của các mẫu mayonnaise................................................... 62 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ANOVA: Analysis Of Variance – Phân tích sự khác biệt AOAC: Association Of Analytical Communities AV: Acid value – Chỉ số acid BHA: butylate hydroxyanisole BHT: Butylate hydroxytoluene BYT: Bộ y tế CAR: Carotenoid CD: Conjugated diene – Nối đôi liên hợp CIE: Commission International de I’Eclairage DPPH: 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl EDTA: Ethylenediamine tetraacetic acid FRAP: Ferric ion Reducing Antioxidant Power – Khả năng kháng oxy hóa được thể hiện qua sự khử ion Fe3+ GAE: Gallic acid equivalent HAT: Hydrogen atom transfer HLB: Hydrophile-lipophile balance MA: Malondialdehyde PoV: Peroxide value – Chỉ số peroxide QCVN: Quy chuẩn Việt Nam SET: Single electron transfer SOD: Superoxide dimustase TBARS: Thiobarbituric Acid Reactive Substances TBHQ: Tert-butyl hydroquinone TCA: Trichloroacetic acid TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TE: Trolox equivalent TMP: 1,1,3,3 – tetramethoxypropane TPTZ: 2,4,6 -tri(2-pyridyl-s-triazine) USDA: United States Department of Agriculture - Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU Ngày nay, đời sống của con người ngày càng phát triển hơn, kèm theo đó, họ quan tâm nhiều hơn về vấn đề ăn uống - không chỉ là ăn no mà thực phẩm còn phải đảm bảo chất lượng về cảm quan, vệ sinh và tiện dụng. Đó cũng là lý do mà ngành công nghệ thực phẩm phát triển ngày một mạnh mẽ hơn nhằm đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng. Nhiều loại sản phẩm đã được tạo ra để làm đa dạng các loại thực phẩm cho người tiêu dùng lựa chọn và góp phần cải tiến chất lượng cũng như hương vị của bữa ăn. Trong đó, mayonnaise là sản phẩm đang rất được ưa chuộng. Theo số liệu từ Euromonitor, khi so sánh giữa các loại gia vị phổ biến ở Mỹ, lượng chi phí mà người Mỹ chi trả cho sản phẩm mayonnaise là vào khoảng 2 tỷ đô la Mỹ ở năm 2013, gần như gấp đôi so với tương cà, nước tương đen và lớn hơn rất nhiều lần so với các loại gia vị khác. Hiện nay, mayonnaise có thể được dùng kèm với rất nhiều thực phẩm khác nhau nhằm tăng giá trị cảm quan lên đáng kể như bánh mì kẹp, salad, thức ăn chiên nên không thể phủ nhận sự phổ biến của nó. Vì chỉ là một loại gia vị nên lượng mayonnaise sử dụng mỗi lần là không nhiều; vì vậy nó cần được dự trữ trong thời gian dài. Tuy nhiên, mayonnaise có hàm lượng béo rất cao do thành phần nguyên liệu chiếm chủ yếu là dầu - chứa nhiều acid béo không no - nên rất dễ bị oxy hóa. Do đó các nhà sản xuất mayonnaise phải bổ sung thêm các chất kháng oxy hóa vào sản phẩm để có thể kéo dài thời gian sử dụng, hạn chế sự ôi thiu, hư hỏng của sản phẩm. Hiện nay, họ đã và đang sử dụng các chất kháng oxy hóa tổng hợp bổ sung vào mayonnaise, mà phổ biến nhất chính là butylated hydroxy toluen (BHT) hoặc butylated hydroxy anisol (BHA) để kéo dài thời gian sử dụng, duy trì chất lượng của sản phẩm. Tuy nhiên, nhiều người tiêu dùng cũng như các chuyên gia đang lo lắng về những ảnh hưởng xấu của các chất kháng oxy hóa tổng hợp đến sức khỏe con người. Từ đó mà việc sử dụng các chất kháng oxy hóa có nguồn gốc từ thiên nhiên đang ngày được quan tâm và được dùng làm đề tài nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới. Các nghiên cứu của N. Nuengchamnong và cộng sự (2009), M. L. Bui và cộng sự (2004), H. Y. Chen và cộng sự (2007), D. H. Bastos và cộng sự (2007) đã cho thấy các loại thực vật gồm lá diếp cá (Houttuynia cordata L.), lá rau om (Limnophila aromatica L.), lá ổi (Psidium guajava L.) và lá trà xanh (Camellia sinensis L.) có chứa nhiều chất có khả năng kháng oxy hóa [1-4]. 1 Việc bổ sung chất kháng oxy hóa tự nhiên vào mayonnaise đã được nghiên cứu bởi rất nhiều các nhà khoa học trên thế giới [5]. Nhưng đến nay vẫn chưa có bài báo cáo nào về việc sử dụng dịch trích từ các loại thực vật kể trên cho sản phẩm mayonnaise. Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài nghiên cứu “Sử dụng dịch trích từ thực vật để hạn chế quá trình oxy hóa chất béo trong sản phẩm mayonnaise”. Mục đích của nghiên cứu là khảo sát hoạt tính kháng oxy hoá của dịch trích từ các loại thực vật kể trên và khảo sát tác động của việc sử dụng dịch trích đó đối với sự oxy hóa chất béo trong mayonnaise. . CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN 2.1. Tổng quan về quá trình oxy hóa chất béo 2.1.1. Quá trình oxy hóa chất béo Trong thực phẩm, chất béo là nguồn cung cấp năng lượng cao. Tuy nhiên, chất béo không no trong thực phẩm dễ bị oxy hóa tạo thành sản phẩm bậc nhất là hydroperoxide và các sản phẩm bậc hai như là aldehytes, ketones, acids, alcohols gây bất lợi cho mùi, vị và làm giảm chất lượng dinh dưỡng của thực phẩm [6]. Tương tự như các sản phẩm giàu chất béo khác, mayonnaise rất dễ bị hư hỏng bởi sự tự oxy hóa các chất béo không no có sẵn trong dầu và phospholipid trong lòng đỏ trứng nguyên liệu [7]. Quá trình oxy hóa chất béo được xúc tác bởi các gốc tự do [6]. Cơ chế oxy hóa chất béo của các gốc tự do có thể được chia thành 4 giai đoạn: khởi đầu (initiation), lan truyền (propagation), phân nhánh (branching) và cuối cùng là giai đoạn kết thúc (termination). Sự khởi đầu của quá trình có thể được kích hoạt bởi nhiệt, bức xạ ion hóa, ánh sáng hoặc các tác nhân hóa học như các metalloprotein và các ion kim loại. Sự khởi đầu: LH + R  L + RH Trong đó: LH là chất béo không bão hòa tương tác với gốc tự do R  như khởi đầu quá trình oxy hóa gốc tự do. Tương tác này tạo ra gốc allyl có khả năng phản ứng cao (biểu hiện là L), gốc này có khuynh hướng tương tác với oxy để tạo thành gốc peroxyl (biểu hiện là LOO) như là bước bắt đầu quá trình lan truyền. Sự lan truyền: L + O2  LOO LOO + LH  L + LOOH Các gốc peroxyl tạo nên chuỗi phản ứng có thể làm oxy hóa chất béo, sản sinh ra các hydroperoxyde (LOOH), sau đó phá vỡ thành một số hợp chất như alcohol, ketone, aldehyde và các hydrocarbon khác cũng như các gốc alkoxyl (LO). Sự phân nhánh: LOOH  LO + HO 2LOOH  LOO + LO + H2O Sự phân hủy của các hydroperoxide thường liên quan đến quá trình xúc tác ion kim loại chuyển tiếp, trong các phản ứng tương tự với hydrogen peroxide, tạo ra peroxyl và các gốc alkoxyl. LOOH + Mn+ + H+  LO + M(n+1)+ + H2O LOOH + Mn+ + OH-  LOO + Mn+ + H2O Một ví dụ của xúc tác kim loại, sự tự oxy hóa chất béo có thể là do sự phân hủy các hydroperoxide bởi các sắt và các ion sắt để tạo ra các gốc peroxyl và alkoxyl khởi đầu phản ứng chuỗi gốc tự do: LOOH + Fe3+  LOO + Fe2+ + H+ LOOH + Fe2+  LO + Fe3+ + HO- [8] Nếu các gốc tự do đáp ứng và tạo thành các hợp chất không phân cực (non – radical), quá trình được gọi là sự kết thúc [9]. LO + LO  LOO + LOO  Các sản phẩm không phân cực LO + LOO  Ngoài việc bị oxy hóa bởi các gốc tự do, chất béo không no trong thực phẩm còn có thể bị oxy hóa nhờ sự xúc tác của enzyme lipoxygenase khi có mặt của oxy. Enzyme lipoxygenase có thể được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm tự nhiên như đậu nành, cám gạo, thịt, cá, trái cây và rau củ [10]. Quá trình oxy hóa chất béo là biến đổi quan trọng trong chế biến và bảo quản thực phẩm. Đã có nhiều công bố khoa học về các vấn đề liên quan như sự oxy hóa chất béo không no trong thủy sản [11, 12], sự oxy hóa chất béo trong thịt [12-14], sự oxy hóa chất béo trong sữa bột [15], sự oxy hóa chất béo trong hệ nhũ tương dầu, nước [16], ảnh hưởng của các phản ứng oxy hóa đến chất lượng cảm quan thực phẩm [17]. Bên cạnh đó, đã có những bằng chứng cho thấy các gốc tự do sinh ra trong quá trình oxy hóa chất béo có thể gây các bệnh lý cho cơ thể người như ung thư, xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim, thấp khớp và nhiều loại bệnh lão hóa khác [18]. Chất kháng oxy hóa có thể ngăn ngừa hoặc làm chậm các phản ứng oxy hóa và có thể tìm trong nhiều nguồn nguyên liệu tự nhiên hoặc được tổng hợp bằng phương pháp hóa học [19]. 2.1.2. Chất kháng oxy hóa và các cơ chế kháng oxy hóa Chất kháng oxy hóa là những chất khi hiện diện ở nồng độ thấp so với mẫu thực phẩm, có khả năng ngăn chặn hoặc làm giảm tốc độ các phản ứng oxy hóa diễn ra trong các mẫu thực phẩm [20]. Chất kháng oxy hóa được cho vào thực phẩm, đặc biệt là các thực phẩm chứa dầu béo để hạn chế sự oxy hóa chất béo, giúp ngăn ngừa những biến đổi dinh dưỡng, cảm quan và sự hình thành các độc tố trong thực phẩm. Chất kháng oxy hóa cũng có tác dụng bảo vệ cấu trúc của các đại phân tử như protein và tế bào khỏi các gốc tự do [21]. Các chất kháng oxy hóa hoạt động dựa trên cơ chế quét gốc tự do, tạo phức với các kim loại để kìm hãm quá trình oxy hóa, dập tắt oxy nguyên tử cũng như các tác nhân nhạy cảm với ánh sáng và bất hoạt enzyme lipoxygenase [22]. Chất kháng oxy hóa có thể được chia thành các nhóm sau:  Chất ức chế phản ứng oxy hóa gốc tự do (ức chế sự hình thành của các gốc tự do)  Chất ức chế làm gián đoạn sự lan truyền của sự tự oxy hóa  Chất dập tắt oxy đơn nguyên tử  Chất kháng oxy hóa hỗ trợ (những chất này không thể hiện tác dụng kháng oxy hóa khi sử dụng một mình nhưng sẽ tăng hoạt tính của chất kháng oxy hóa khi sử dụng cùng nhau)  Chất khử (biến đổi hydroperoxide thành những dạng ổn định hơn)  Metal chalator (biến đổi những ion kim loại thành những dạng ổn định hơn) [23]  Từ các cơ chế trên, chất kháng oxy hóa có thể được phân thành hai nhóm chính: phá vỡ chuỗi phản ứng (chain breaking) và ngăn chặn (preventing). Nhóm thứ nhất: kháng oxy hóa bằng việc phản ứng với các gốc tự do tạo thành các sản phẩm bền hơn, từ đó làm giảm lượng gốc tự do – tác nhân gây ra phản ứng oxy hóa. Cơ chế này còn được gọi là cơ chế quét gốc tự do [24]. Chất kháng oxy hóa theo cơ chế quét gốc tự do bao gồm ascorbic acid, isoascorbic acid (erythorbic acid), vitamin E, butylated hydroxytoluene (BHT), butylated hydroxyanisole (BHA), gallates (propyl, octyl, dodecyl), tert- butylhydroquinone (TBHQ), propyl gallate một số hợp chất phenolic, carotenoid… Chúng trung hòa các gốc tự do bằng cách cho đi một hydro nguyên tử (HAT – hydrogen atom transfer) hoặc chuyển dịch một điện tử đơn (SET – single electron transfer) [25]. Cơ chế quét gốc tự do của chất kháng oxy hóa theo Gordon (1990): L +AH  LH + A LOO + AH  LOOH + A LO + AH  LOH + A Nhóm thứ hai: kháng oxy hóa bằng việc ngăn chặn các điều kiện của phản ứng oxy hóa diễn ra như cô lập các kim loại đa hóa trị, dập tắt các oxy đơn bội, phân hủy sản phẩm hydrogen peroxide thành nước và oxy bằng enzyme (superoxide dimustase – SOD), chất kháng oxy hóa với nhiều cơ chế (sản phẩm của phản ứng Mallaird) [24]. Chất kháng oxy hóa theo cơ chế tạo phức với kim loại là những chất như: citric acid, ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA), phosphoric acid, tartaric acid… [24, 26]. Chúng tạo thành phức kim loại không tan, tạo các trở ngại về không gian giữa kim loại và các thành phần trong thực phẩm hoặc các sản phẩm trung gian của quá trình oxy hóa [27]. Ví dụ: EDTA khi kết hợp với ion kim loại sẽ tạo thành phức có năm vòng với cấu trúc không gian phức tạp [26]. Hình 2.1. Cấu trúc phức hình thành giữa EDTA và ion kim loại [26]  Dựa vào nguồn gốc xuất xứ, các chất kháng oxy hóa dùng trong thực phẩm phân thành hai nhóm chính: chất kháng oxy hóa tự nhiên và chất kháng oxy hóa tổng hợp [28]: Chất kháng oxy hóa tự nhiên Acid ascorbic (Vitamin C) bao gồm hai hợp chất có hoạt tính kháng oxy hóa là L-ascorbic acid và L-dehydroascorbic acid. Ascorbic acid có khả năng quét các gốc anion superoxide, hydrogen peroxide, gốc hydroxyl, oxy nguyên tử và oxide nitơ phản ứng bằng cách cung cấp các hydro nguyên tử [29]. Hình 2.2. Công thức cấu tạo của ascorbic acid [29] Hình 2.3. Cơ chế kháng oxy hóa của ascorbic acid [29] Vitamin E là tên gọi chung của một bộ gồm bốn tocopherols (α-tocopherol, βtocopherol, -tocopherol và -tocopherol) và bốn tocotrienols (α-tocotrienol, βtocotrienol, -tocotrienol và -tocotrienol) [28]. Hình 2.4. Công thức cấu tạo α-tocopherol [28] Tocopherol có tác dụng kháng oxy hóa theo cơ chế quét gốc tự do bằng cách chuyển hydro tại gốc hydroxyl thứ 6 trên vòng chromanol cho gốc alkyl peroxy để tạo ra hydro alkyl hydroperoxide và gốc tự do tocopherol [28]. Hình 2.5. Cơ chế kháng oxy hóa của tocopherol [28] Một số chất kháng oxy hóa tự nhiên khác như flavonoid, phenolic acid, carotenoid. Flavonoid bao gồm flavonols, flavanols, anthocyanins, isoflavonoids, flavanones và flavones. Đặc tính kháng oxy hóa có được là nhờ cấu trúc nhóm -OH gắn trên vòng. Flavonoid đóng vai trò như một chất khử, cho hydro nguyên tử, dập tắt oxy nguyên tử, quét gốc tự do và thậm chí là tạo được phức với ion kim loại. Chúng còn hoạt hóa các enzyme kháng oxy hóa và ức chế enzyme oxidase [28]. Flavonoid phản ứng kháng oxy hóa theo cơ chế: F–OH + R  F–O + RH [30]. Phenolic acid được cấu thành từ hai thành phần quan trọng là hydroxycinnamic acid và hydroxybenzoic acid. Phenolic acid có khả năng quét các gốc tự do, đặc biệt là gốc hydroxyl, gốc peroxy, anion superoxide và peroxide nitrite [28]. Cơ chế kháng oxy hóa của phenolic acid tương tự như flavonoid và tocopherol. Carotenoid là một nhóm các sắc tố tự nhiên được tổng hợp bởi thực vật và vi sinh vật. Chúng được chia thành hai nhóm là hydrocarbon carotenoid (lycopene và βcarotene) và oxygenated carotenoid (zeaxanthin và lutein). Carotenoid có khả năng kháng oxy hóa theo cơ chế dập tắt oxy năng lượng cao [22], hoặc phản ứng với gốc tự do [28]. Cơ chế dập tắt oxy năng lượng cao: 1 O2 + CAR  3O2 + 3CAR* 3 CAR*  CAR + nhiệt Cơ chế quét gốc tự do: CAR + ROO  CAR+ + ROO- (SET) CAR + ROO  CAR + ROOH (HAT)