Tài liệu Nghiên cứu hạn chế sự oxy hóa lipid trên sản phẩm cá nục khô bằng chất chống oxy hóa tự nhiên chiết xuất từ lá vối (cleistocalyx operculatus).

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ----o0o---- NGUYỄN THỊ HUỆ NGHIÊN CỨU HẠN CHẾ SỰ OXY HÓA LIPID TRÊN SẢN PHẨM CÁ NỤC KHÔ BẰNG CHẤT CHỐNG OXY HÓA TỰ NHIÊN CHIẾT XUẤT TỪ LÁ VỐI (Cleistocalyx operculatus) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN Nha Trang, tháng 07 năm 2015 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ----o0o---- NGUYỄN THỊ HUỆ NGHIÊN CỨU HẠN CHẾ SỰ OXY HÓA LIPID TRÊN SẢN PHẨM CÁ NỤC KHÔ BẰNG CHẤT CHỐNG OXY HÓA TỰ NHIÊN CHIẾT XUẤT TỪ LÁ VỐI (Cleistocalyx operculatus) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN GVHD: PGS.TS. NGUYỄN ANH TUẤN Nha Trang, tháng 07 năm 2015 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu Trường Đại Học Nha Trang, toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa công nghệ thực phẩm, Trung tâm phòng thí nghiệm và thực hành Trường Đại Học Nha Trang, các bạn cùng chuyên ngành đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành bài luận văn của mình. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập trong trường. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Thầy, PGS. TS Nguyễn Anh Tuấn đã định hướng, giúp đỡ, tận tình hướng dẫn và động viên em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thành viên trong gia đình, các bạn đồng môn đã động viên và giúp đỡ để em có thể thực hiện tốt đề tài này. Mặc dù đã cố gắng hết sức cho việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp, nhưng do kiến thức còn hạn chế, chưa có kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong quý thầy cô chỉ bảo để giúp em củng cố thêm về kiến thức và hoàn thiện hơn nữa kiến thức chuyên môn, giúp em vững tin trên con đường sự nghiệp. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Khánh Hòa, ngày 26 tháng 06 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Huệ ii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... i MỤC LỤC .............................................................................................................. ii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... v DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................viii LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 3 1.1. OXY HÓA LIPID ......................................................................................... 3 1.1.1. Khái niệm về sự oxy hóa lipid ................................................................. 3 1.1.2. Cơ chế của quá trình oxy hóa lipid .......................................................... 3 1.1.3. Ảnh hưởng của sự oxy hóa lipid đến chất lượng thực phẩm .................... 5 1.1.4. Ngăn chặn sự oxy hóa lipid ..................................................................... 5 1.2. SỰ OXY HÓA LIPID TRONG CƠ THỊT CÁ .............................................. 7 1.2.1. Thành phần hóa học của cơ thịt cá........................................................... 7 1.2.2 Sự oxy hóa lipid trong cơ thịt cá............................................................... 8 1.2.3. Sự oxy hóa lipid trong sản phẩm cá nục khô.......................................... 10 1.3. TỔNG QUAN VỀ LÁ VỐI ......................................................................... 11 1.3.1. Đặc điểm, phân loại, phân bố ................................................................ 11 1.3.2. Chất chống oxy hóa từ lá vối ................................................................. 12 1.3.3. Thu nhận chất chống oxy hóa từ lá vối .................................................. 12 1.3.4. Ứng dụng chất chống oxy hóa từ lá vối trong lĩnh vực thực phẩm ......... 13 CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 14 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU ................................................................................. 14 2.1.1. Nguyên liệu lá vối ................................................................................. 14 2.1.2. Nguyên liệu cá nục................................................................................ 14 2.1.3. Hóa chất ................................................................................................ 15 2.1.4. Thiết bị, dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu ........................................... 15 iii 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................ 16 2.2.1. Bố trí thí nghiệm ................................................................................... 16 2.2.1.1. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát ............................................................. 16 2.2.1.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm thu nhận dịch chiết từ lá vối ....................... 17 2.2.1.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm sử dụng dịch chiết lá vối để xử lý các miếng cá nục phi lê ...................................................................................... 19 2.2.2. Các phương pháp phân tích ................................................................... 21 2.2.2.1. Xác định thành phần hóa học cơ bản ............................................... 21 2.2.2.2. Xác định hiệu suất thu hồi dịch chiết từ lá Vối ................................ 22 2.2.2.3. Xác định sự có mặt của các nhóm hợp chất có trong dịch chiết thô............ 23 2.2.2.4. Định lượng polyphenol có trong dịch chiết lá vối ............................ 23 2.2.2.5. Định lượng flavonoid có trong dịch chiết lá vối .............................. 24 2.2.2.6. Xác định hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết lá vối ................... 24 2.2.2.7. Xác định hàm lượng a xít béo tự do trong cơ thịt cá nục khô ........... 25 2.2.2.8. Xác định các chỉ tiêu liên quan đến sự oxy hóa lipid trong cơ thịt cá nục .................................................................................................... 25 2.2.2.9. Xác định các chỉ tiêu vi sinh vật ...................................................... 26 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................... 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 28 3.1. XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN CHIẾT ................................................................ 28 3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi chiết đến hàm lượng polyohenol tổng........ 28 3.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi chiết so với nguyên liệu đến hàm lượng polyphenol tổng .................................................................................... 30 3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng polyohenol tổng ............. 31 3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng polyphenol tổng ............ 32 3.2. TINH SẠCH MỘT PHẦN DỊCH CHIẾT THÔ THU ĐƯỢC TỪ LÁ VỐI ......... 34 3.2.1. Định danh một số nhóm chất có trong dịch chiết ................................... 34 3.2.2. Tinh sạch một phần dịch chiết thô thu được từ lá vối............................. 35 iv 3.3. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH THU NHẬN DỊCH CHIẾT CHỨA POLYOPHENOL TỪ LÁ VỐI .......................................................................... 36 3.4. ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA CỦA DỊCH CHIẾT LÁ VỐI .............................................................................................................. 39 3.4.1. Hoạt tính khử gốc tự do ABTS .............................................................. 39 3.4.2. Hoạt tính khử ion kim loại sắt ............................................................... 40 3.4.3. Khả năng ức chế sự oxy hóa lipid trong mô hình dầu – nước................. 41 3.5. THỬ NGHIỆM HẠN CHẾ SỰ OXY HÓA LIPID TRONG SẢN PHẨM CÁ NỤC KHÔ BẰNG DỊCH CHIẾT LÁ VỐI CHỨA CHẤT CHỐNG OXY HÓA TỰ NHIÊN POLYPHENOL............................................. 42 3.5.1. Thành phần hóa học cơ bản của thịt cá nục thuôn .................................. 42 3.5.2. Sự biến đổi chất lượng của thịt cá nục dựa vào các chỉ tiêu hóa học ...... 43 3.5.2.1. Sự thay đổi hàm lượng a xít béo tự do trong cơ thịt cá nục khô trong quá trình bảo quản .............................................................................. 43 3.5.2.2. Sự thay đổi của chỉ số đánh giá sự chuyển dịch của nối đôi liên hợp trong cơ thịt cá nục khô trong quá trình bảo quản ................................. 45 3.5.2.3. Sự thay đổi của chỉ số peroxide trong cơ thịt cá nục khô trong quá trình bảo quản ....................................................................................... 46 3.5.2.4. Sự thay đổi của chỉ số TBARS trong cơ thịt cá nục khô trong quá trình bảo quản ....................................................................................... 47 3.5.3. Đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm cá nục khô....................... 48 3.5.4. Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm cá nục khô .......................... 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 51 1. KẾT LUẬN.................................................................................................... 51 2. KIẾN NGHỊ ................................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 52 PHỤ LỤC.............................................................................................................. 55 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của thịt cá. ................................................... 8 Bảng 3.1. Xác định sự có mặt của một số nhóm chất chính có trong dịch chiết lá vối. ...... 34 Bảng 3.2. Thành phần hóa học cơ bản của thịt cá nục thuôn. ................................. 43 Bảng 3.3. Chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm cá nục khô ......................................... 50 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cơ chế chống oxy hóa dựa vào gốc tự do ................................................ 6 Hình 1.2. Quá trình tự oxy hóa của lipid cao không no ............................................ 9 Hình 1.3. Lá vối..................................................................................................... 11 Hình 2.1. Cá nục nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu. ....................................... 14 Hình 2.2. Các miếng phi lê cá nục đã được xử lý làm sạch. ................................... 15 Hình 2.3. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát. ................................................................... 17 Hình 2.4. Sơ đồ nghiên cứu thu nhận dịch chiết từ lá vối. ...................................... 19 Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm sử dụng dịch chiết lá vối để xử lý các miếng cá nục phi lê. ......................................................................................................... 21 Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi chiết đến hàm lượng polyphenol tổng......... 29 Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi chiết so với nguyên liệu đến hàm lượng polyphenol tổng. .......................................................................................... 31 Hình 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng polyphenol tổng. ............. 32 Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng polyphenol tổng. ............ 33 Hình 3.5. Hiệu suất thu dịch chiết của các phân đoạn dung môi khác nhau. ........... 36 Hình 3.6. Hàm lượng polyphenol tổng của các phân đoạn dung môi chiết khác nhau....... 36 Hình 3.7. Sơ đồ quy trình để xuất thu nhận dịch chiết chứa chất chống oxy hóa polyphenol từ lá vối. .............................................................................................. 38 Hình 3.8. So sánh khả năng khử gốc tự do ABTS của dịch chiết lá vối với các chất chống oxy hóa thương mại. ............................................................................ 40 Hình 3.9. So sánh khả năng khử ion sắt của dịch chiết lá vối với các chất chống oxy hóa thương mại. ................................................................................... 41 Hình 3.10. Khả năng ức chế sự oxy hóa lipid trong mô hình dầu – nước của dịch chiết lá vối ở nồng độ 200 ppm so với Vitamin C ở nồng độ 200 ppm. .......... 42 Hình 3.11. Sự thay đổi hàm lượng a xít béo tự do (FFA) trong cơ thịt cá nục trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ phòng. ............................................................ 44 vii Hình 3.12. Sự thay đổi chỉ số CD trong cơ thịt cá nục trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ phòng. ................................................................................................... 46 Hình 3.13. Sự thay đổi chỉ số PV trong cơ thịt cá nục trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ phòng. ................................................................................................... 47 Hình 3.14. Sự thay đổi chỉ số TBARS trong cơ thịt cá nục trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ phòng. .......................................................................................... 48 Hình 3.15. So sánh chất lượng cảm quan của các mẫu cá nục khô bán thành phẩm. ......... 49 Hình 3.16. So sánh chất lượng cảm quan của các mẫu cá nục khô thành phẩm. ..... 49 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DPPH : 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl GAE : Gallic Acid Equivalent TPC : Total polyphenol content MAD : Malonaldehyde QUE : Quercetin Equivalent TCA : Acid Trichloracetic 1 LỜI MỞ ĐẦU Dưới cái khí hậu khắc nhiệt gần như mọi vật chất đều bị ảnh hưởng không chỉ riêng con người, đối với thực phẩm việc hư hỏng xảy đến nhanh hơn, đặc biệt là sự oxy hóa lipid. Trong khi bảo quản và chế biến lipid rất dễ xảy ra hiện tượng oxy hóa, đặc biệt là trong quá trình làm khô. Quá trình oxy hóa lipid xảy ra nhanh chóng khi lipid tiếp xúc với không khí và nhiệt độ cao. Các lipid có nhiều acid béo không no sẽ bị oxy hóa nhanh chóng. Lipid bị oxy hóa sẽ tạo ra hydroperoxid, từ đó tạo nên các aldehyd no và không no, các ceton, acid mono và dicarbocylic, aldeacid, cetoacid, epocid, … làm cho sản phẩm có mùi ôi thối, đắng khét, … làm giảm giá trị thực phẩm. Để ngăn chặn sự biến đổi bất lợi này chúng ta chỉ có thể tăng cường hệ thống bảo vệ, chống oxy hóa của nó. Hệ thống này gồm 2 nhóm chất chống oxy hóa: các chất nội sinh (bao gồm enzyme chống oxy hóa) và các chất chống oxy hóa được bổ sung vào từ bên ngoài (tocophenol, vitamin C & E, Polyphenol, BHT, BHA…). Việc tăng cường các chất chống oxy hóa từ bên ngoài là đơn giản nhất. Chất chống oxy hóa bổ sung từ bên ngoài lại được chia làm 2 loại là chất chống oxy hóa tự nhiên và tổng hợp. Theo nghiên cứu khi sử các chất phụ gia chống oxy hóa như BHT, BHA với hàm lượng cao sẽ gây hại cho cơ thể. Cụ thể BHT ít có khả năng gây độc cấp tính, giá trị LD50 lên đến 1000mg/kg thể trọng ở tất cả các loài được thử nghiệm. Thử nghiệm trên động vật cho thấy, liều lượng BHT cao khi đưa vào cơ thể trong 40 ngày hoặc hơn sẽ gây độc cho các cơ quan. Hiện nay việc lựa chọn và bổ sung các chất có hoạt tính sinh học có nguồn gốc thực vật vào thực phẩm ngày càng được chú trọng bởi nó ít ảnh hưởng tới sức khỏe con người; đặc biệt hơn là sự hướng tới sử dụng các loại nguyên liệu tái sinh, nguyên liệu xanh trong các ngành công nghiệp. Rất phổ biến trong thực vật Polyphenol là một trong các nhóm hợp chất tự nhiên, nó có trong lá, thân, quả của nhiều loài thực vật như: cây chè, trầu không, ổi …. với hàm lượng cao. Hiện nay polyphenol được quan tâm nhiều do chúng có đặc 2 tính chống oxy hóa và khả năng kháng khuẩn mạnh có thể ứng dụng nhiều trong thực phẩm cũng như dược phẩm. Thấy rõ vai trò tác dụng của polyphenol như là một chất chống oxy hóa trong quá trình bảo quản các loại thực phẩm, việc tìm ra tỷ lệ, chế độ xử lý bảo quản thực phẩm với polyphenol từ các nguyên liệu tiềm năng là cần thiết. Xuất phát từ nhu cần thực tiễn hiện nay đó là hạn chế sử dụng các chất phụ gia có nguồn gốc tổng hợp, thay vào đó là những chất có nguồn gốc tự nhiên, an toàn cho người sử dụng. Em chọn hướng đề tài nghiên cứu đó là: Nghiên cứu hạn chế sự oxy hóa lipid trong sản phẩm cá nục khô bằng chất chống oxy hóa tự nhiên chiết suất từ lá vối (Cleistocalyx operculatus). Những nội dung chính của đề tài bao gồm: (1) Nghiên cứu quy trình thu nhận dịch chiết thô chứa polyphenol từ lá vối (2) Nghiên cứu tinh sạch dịch chiết thô chứa polyphenol từ lá vối (3) Xác định hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết lá vối đã được tinh sạch (4) Nghiên cứu thử nghiệm sử dụng dịch chiết tinh sạch từ lá vối để hạn chế sự oxy hóa lipid trong sản phẩm cá nục khô. Mục tiêu của nghiên cứu: (1) Xây dựng được quy trình thu nhận dịch chiết từ lá vối (2) Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết lá vối (3) Hạn chế sự oxy hóa lipid trong sản phẩm cá nục khô bằng dịch chiết lá vối Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu bổ sung lý thuyết về sự chống oxy hóa trên các sản phẩm thủy sản khô, là tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo về sự oxy hóa lipid trên thủy sản khô. Ý nghĩa thực tiễn Khi thu nhận được các chất chống oxy hóa từ lá Vối ta hoàn toàn có thể sử dụng để bảo quản, chống oxy hóa lipid cho các loại thực phẩm, đặc biệt là thực phẩm khô giàu lipid giúp kéo dài thời hạn bảo quản. Bên cạnh đó việc ứng dụng chất chống oxy hóa từ lá vối vào bảo quản trong thực tiễn còn làm tăng giá trị kinh tế cho lá vối, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người trồng Vối. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. OXY HÓA LIPID 1.1.1. Khái niệm về sự oxy hóa lipid Sự oxy hóa là loại phản ứng hóa học trong đó có electron được lan truyền sang chất oxy hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền phá hủy tế bào sinh vật. Trong sản xuất, bảo quản và chế biến thực phẩm, sự oxy hóa chất béo là nguyên nhân hạn chế thời gian bảo bảo quản thực phẩm. Các chất béo chứa nhiều acid béo không no như oleic, linoleic, linolenic,… trong các phân tử chứa nhiều nối đôi nên rất dễ bị oxy hóa tạo thành các hydoperoxyt, hợp chất này tiếp tục phân giải thành các sản phẩm cso mùi khó chịu (mùi ôi, tanh, mùi kim loại, mùi thực phẩm cũ…..). Do đó chất béo không no được xem là hợp chất không bền. Dù phản ứng oxy hóa thuộc loại cơ bản trong đời sống nhưng có thể ngăn chặn nó, chẳng hạn động thực vật duy trì hệ thống rất nhiều loại chất chống oxy hóa như glutathione, vitamin C, vitamin E, enzyme catalase, superoxide dismutase. Chất chống oxy hóa yếu này còn gọi là chất ức chế có thể phá hủy tế bào. Có 2 kiểu phản ứng oxy hóa không no: Phản ứng tự oxy hóa Phản ứng oxy hóa dưới tác dụng của enzyme lipoxygenase: một số enzyme có khả năng xúc tác phản ứng tạo sản phẩm trung gian, góp phần thúc đẩy quá trình oxy hóa chất béo diễn ra nhanh hơn. 1.1.2. Cơ chế của quá trình oxy hóa lipid Quá trình oxy hóa là phản ứng chuỗi nên thường có 3 thời kỳ sau: Khơi mào Đầu tiên phản ứng được khơi mào bằng việc một vài phân tử lipid bị oxy hóa để tạo thành gốc tự do: RH → R’ + (H*) (1.1) R – gốc của axit béo no hoặc không no tự do hoặc gốc của axit béo trong phân tử glixerit. 4 H – Nguyên tử hydro ở Cα so với nối đôi, hoặc nguyên tử H của nhóm metylen bất kỳ trong axit béo no. Để cắt đứt liên kết C-H trong phản ứng (1.1) đòi hỏi năng lượng là 70-100 kcal/mol. Tuy nhiên khi có oxy hòa tan thì tương tác giữa RH ban đầu với oxy sẽ diễn ra một cách mạnh mẽ hơn. Vì sự tạo thành gốc sau phản ứng lưỡng phân đòi hỏi năng lượng chỉ là 47 kcal/mol: RH + O2 → R* + HO2* (1.2) Trường hợp khi nồng độ RH cao thì có thể xảy ra phản ứng tam phân, phản ứng này đòi hỏi năng lượng bé hơn phản ứng phản ứng lưỡng phân. RH + O2 → R* + H2O2 + R*1 (1.3) Gốc tự do cũng có thể phát sinh khi có ion kim loại giao chuyển: M3+ + RH → M2+ + R* + H* (1.4) M2+ + RH → M3+ + RO* + OH* (1.5) Lan truyền Gốc tự do R* hoặc RO* được tạo thành do quá trình khơi mào sẽ bắt đầu chuỗi chuyển hóa oxy hóa : R* + O2 → RO*2 RO*2 + RH → ROOH + R* (1.6) (1.7) Từ hydro peroxyt sẽ phân mạch để cho những gốc tự do khác theo đường hướng sau: ROOH → RO* + *OH (1.8) 2ROOH → RO*2 + H2O + RO* (1.9) ROOH +RH → RO* + H2O + R* (1.10) Việc cắt đứt liên kết O-O để tạo thành 2 gốc tự do theo phản ứng (1.8) sẽ thuận lợi khi nồng độ hydro peroxyt lớn. Việc tạo nên dime (do liên kết hydro) sẽ làm yếu liên kết O-H và O-O, do đó làm giảm bớt năng lượng phân giải dime thành các gốc. Hydro peroxyt có thể phân giải theo phản ứng (1.10) đòi hỏi năng lượng hoạt hóa bé hơn phản ứng đơn phân (1.8) 5 Các gốc peroxyt cũng có thể đứt nguyên tử H- đặt biệt ở vị trí β do quá trình nội phân và cũng có thể kết hợp với nối đôi olefin. Vì vậy việc chuyển hóa các gốc peroxit sẽ tạo nên không những hydro peroxyt mà cả peroxyt polime, peroxyt vòng, oxyt, aldehit và các sản phẩm khác. Do quá trình phát triển của chuỗi phản ứng oxy hóa với các phản ứng phân mạch (1.8), (1.9), (1.10) nên tích tụ gốc alcocxyl RO*, peroxyt RO*2 và hydroxyl *OH. Từ gốc alcoxyl có thể tạo nên những sản phẩm thứ cấp như rượu, xeton, aldehit,… Kết thúc Việc đứt mạch, nghĩa là mất các gốc tự do xảy ra chủ yếu do kết quả tương tác của các gốc theo cơ chế lưỡng phân: R* + R* R* + RO*2 sản phẩm phân tử RO*2 + RO*2 Năng lượng hoạt hóa của các phản ứng này không đáng kể (1-2 kcal/mol) do đó vận tốc phản ứng rất lớn. 1.1.3. Ảnh hưởng của sự oxy hóa lipid đến chất lượng thực phẩm Trong thực phẩm có nhiều chất không bền, độ ẩm cao dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí, ví dụ như: các acid béo chưa no, các chất thơm, các sắc tố, các vitamin. Khi lipid bị oxy hóa sản phẩm trung gian đầu tiên là hydroperoxyt, sau đó tiếp tục bị oxy hóa để tạo thành các sản phẩm cấp thấp hơn như: peroxyt, hydroxyt, ancol, adehyt, ceton các chất này có mùi vị xấu: ôi khét khó chịu làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm. Nhiều trường hợp đây là nguyên nhân chính làm hết thời hạn bảo quản của sản phẩm. Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của thực phẩm làm cho chúng trở nên sẫm màu hơn. Như vậy khi sự oxy hóa lipid trong thực phẩm xảy ra thì nó là một biến đổi bất lợi cho thực phẩm. 1.1.4. Ngăn chặn sự oxy hóa lipid Để ngăn chặn sự oxy hóa lipid ta sử dụng các chất chống oxy hóa (tự nhiên hoặc tổng hợp) để ngăn chặn sự hình thành gốc tự do. 6 Sự khử gốc tự do của chất chống oxi hóa, trong đó các electron không ghép đôi của gốc tự do sẽ được nhận electron của chất chống ôxi hóa để tạo thành các electron ghép đôi bền vững. Hình 1.1. Cơ chế chống oxy hóa dựa vào gốc tự do (Nguồn Internet). Có nhiều chỉ tiêu để đánh giá quá trình chống ôxi-hóa, trong đó mỗi chỉ tiêu thể hiện một khía cạnh của hoạt động chống oxi hóa, như vậy nhiều chỉ tiêu sẽ phán ánh một quá trình chống oxi hóa tổng thể. Một số chỉ tiêu thường được sử dụng để đánh giá quá trình chống oxi hóa như sau: a. Hoạt động quét gốc tự do DPPH Cơ chế của hoạt động quét gốc tự do DPPH là sự ghép đôi hydro và đình chỉ quá trình oxi hóa bằng sự chuyển các gốc tự do sang trạng thái ổn định hơn. Như vậy, khi có mặt của chất chống ôxi hóa nó sẽ khử gốc tự do DPPH và làm cho dung dịch bị giảm màu sắc, do đó độ hấp thụ của dung dịch sẽ giảm đi. Z. + AH = ZH + A. (1) Trong đó: Z.: là gốc tự do DPPH, AH là chất chống ôxi hóa 7 b. Hoạt động khử ion sắt 3+ Cơ chế của hoạt động khử ion sắt 3 + là sự ghép đôi electron và đình chỉ phản ứng ôxi-hóa dây chuyền bằng sự khử dạng ôxi-hóa thành dạng tự do. Nguồn gốc chính của gốc tự do hydroxyl là phản ứng Haber-Weiss, trong đó gốc tự do superoxit khử Fe3+ thành Fe2+, sau đó nó xúc tác cho phản ứng Fenton giữa Fe2+ và H2O2. Như vậy, khi có mặt của chất chống ôxi hóa nó sẽ khử gốc tự do superoxit nên hạn chế sự khử Fe3+thành Fe2+ và làm cho dung dịch giữ màu sắc, do đó độ hấp thụ của dung dịch sẽ tăng lên. O2. – + Fe3+ = O2 + Fe2+ (2) Fe2+ + H2O2 = Fe3+ + OH– + .OH (3) c. Hoạt động quét gốc H2O2 Hydroperoxit có thể làm tăng sự hình thành gốc tự do hydroxyl trong tế bào và gây độc. Nguồn gốc của gốc tự do hydroxyl là phản ứng Fenton giữa Fe2+ và H2O2 Fe2+ + H2O2 = Fe3+ + OH– + .OH (4) d. Hoạt động chuyển ion sắt 2+ Nguồn gốc của các gốc tự do hydroxyl là phản ứng Fenton giữa Fe2+ và H2O2. Như vậy, khi có mặt của chất chống ôxi hóa sẽ hạn chế sự chuyển Fe2+thành Fe3+ nên màu của dung dịch phản ứng sẽ nhạt hơn, do đó độ hấp thụ sẽ giảm đi. Fe2+ + H2O2 = Fe3+ + OH– + .OH (5) 1.2. SỰ OXY HÓA LIPID TRONG CƠ THỊT CÁ 1.2.1. Thành phần hóa học của cơ thịt cá Thành phần hóa học của cơ thịt động vật thủy sản gồm có: nước, protein, lipid, glucid, muối vô cơ, vitamin, enzyme, hoocmon (kích thích tố). Những thành phần có lượng tương đối nhiều là: nước, protein, lipid, glucid, muối vô cơ, lượng glucid trong động vật thủy sản thường rất ít và tồn tại dưới dạng glycogen (Nguyễn Trọng Cẩn và cộng sự, 2006). Thành phần hóa học của động vật thủy sản thường khác nhau theo giống loài. Trong cùng loài nhưng hoàn cảnh sinh sống khác nhau, thành phần hóa học cũng khác nhau ngoài ra chúng còn phụ thuộc vào trạng thái sinh lý, đực cái, mùa vụ , thời tiết. 8 Theo tài liệu của viện nghiên cứu nghề cá Liên Xô cũ, thành phần hóa học của cá là: nước 48,0 – 85,1%, protein 10,3 – 24,4%, lipid 0,1 – 54,0% và muối vô cơ 0,5 – 5,6%. Theo tài liệu của Stansby (1962) và Love (1970) thì thành phần cơ bản của thịt cá fillet như Bảng 1.1. Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của thịt cá. Thịt cá fillet Thành phần Tối thiểu Trung bình Tối đa Protein 6 16 – 21 28 Lipid 0,1 0,2 – 25 67 Glucid - < 0,5 - Vô cơ 0,4 1,2 – 1,5 1,5 Nước 28 66 – 81 96 Từ những số liệu trên cho thấy sự biến đổ về hàm lượng protein và muối vô cơ không lớn lắm, nhưng sự biến đổi về lượng nước và chất béo tương đối lớn và sự biến đổi chất béo thường tỷ lệ nghịch với nước, thông thường chất béo và nước chiếm khoảng 80% thịt cá. 1.2.2 Sự oxy hóa lipid trong cơ thịt cá Trong lipid cá có một lượng lớn acid béo không no đa nối đôi nên chúng rất nhạy cảm với quá trình oxy hóa nhờ cơ chế tự xúc tác (Huss, 2004). Như mô tả dưới đây quá trình bắt đầu 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 Khác với phân tử nguyên thể, gốc lipid tự do (L*) phản ứng rất nhanh với oxy không khí tạo thành peroxy của gốc lipid 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 (L*) mới. Sự lan truyền của phản ứng dây chuyền 9 này sẽ tiếp tục mãi đến khi một gốc tự do được loại ra bằng cách phản ứng với một gốc tự do khác hoặc với chất chống oxy hóa (AH) mà phản ứng của chúng sẽ tạo thành gốc (A*) kém hoạt động hơn nhiều. Phản ứng dây chuyền hình thành một lượng tương đối lớn hydroperoxyt là chất không có vị nên “chỉ số peroxyt” thường ít liên quan đến các đặc tính cảm quan. Hình 1.2. Quá trình tự oxy hóa của lipid cao không no (H.H Huss, 2004) Với xác tác của các ion kim loại nặng, hydroxyt dễ dàng bị bẻ gãy thành các sản phẩm tự oxy hóa thứ cấp với mạnh carbon ngắn hơn. Các sản phẩm thứ cấp này phần lớn là các aldehyt, xêtôn, 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. Một số aldehyt có thể xem là “các chất có phản ứng với acid thiobarbituric”. 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. Tính phản ứng cao có thể giải thích tại sao các acid béo 10 tự do lại nhạy cảm với sự oxy hóa hơn các acid béo ở dạng liên kết. Điều đó có lẽ do lượng sắt trong pha nước nhiều hơn lượng sắt bao quanh bề mặt màng tế bào hoặc bao quanh các hạt lipid. Hydroperoxyt của acid béo cũng có thể được tạo thành dưới tác động của enzyme lipoxygenaza mà hàm lượng của loại enzyme này lại khác nhau ở các mô cơ cá lại khác nhau. Các enzyme có hoạt độ khá cao được tìm thấy trong mang và dưới da của nhiều loại cá. Enzyme này không bền và có lẽ chỉ quan trọng đối với sự oxy hóa lipid ở cá tươi. Nấu hoặc đông lạnh/rã đông là những phương thức khá hiệu quả để làm mất hoạt tính của enzyme này. Các tế bào sống có một vài cơ chế bảo vệ trực tiếp chống lại các sản phẩm của sự oxy hóa chất béo. Một loại enzyme là glutathione peroxidaza sẽ khử hydroperoxyt trong màng tế bào thành hợp chất hydroxyl tương ứng. Phản ứng này cần có glutathion dạng khử và do đó phản ứng sẽ chấm dứt sau khi cá chết vì cơ chất đó không còn. Trong màng còn chứa hợp chất thuộc nhóm phenol là αtocophenol (vitamin E) là chất chống oxy hóa tự nhiên quan trọng nhất. Tocopherol có thể nhường một nguyên tử hydro cho các gốc tự do (L*) hoặc (LOO*), thực hiện chức năng như phân tử AH ở hình 1.2. Nói chung, người ta thừa nhận rằng gốc tocopheryl được tạo thành sẽ phản ứng với acid ascorbic (vitamin C) tại mặt phân giới lipit/nước để tái tạo phân tử tocopherol. Các hợp chất khác, ví dụ carotenoid, cũng có thể đóng vai trò là chất chống oxy hóa. Các hợp chất phenol trong khói gỗ có thể xuyên qua bề mặt cá trong quá trình hun khói và nhờ đó có thể bảo vệ lipid khỏi quá trình oxy hóa. 1.2.3. Sự oxy hóa lipid trong sản phẩm cá nục khô Với hàm lượng lipid 5,0 – 10% sau khi được làm khô lượng lipid này là nguyên nhân gây hư hỏng chủ yếu cho dòng sản phẩm cá nục khô. Cá nục khô thường được bảo quản trong các bao PE hoặc được chứa đựng trong các thùng cactong để bày bán tại các cửa hàng. Khi đó sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với oxy không khí, nhiệt độ cao, tạo điều kiện cho phản ứng oxy hóa lipid xảy ra mạnh mẽ.