Đề tài Allicin chất chống oxi hóa tự nhiên trong tỏi

(1) TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI GVHD: Ths. Lý Thị Minh Hiền Báo cáo seminar nhóm 15: 1. Nguyễn Viết Đại 2. Nguyễn Thị Ngọc Tú 3. Mai Ngọc Bảo 4. Nguyễn Hoàng Tuyết Mai 5. Nguyễn Thị Kim Trang Năm học: 2012-2013 MỤC LỤC I. TỔNG QUAN VỀ ALLICIN ....................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu khái quát tỏi và allicin trong tỏi ............................................................ 1 1.1.1. Khái quát tỏi................................................................................................... 1 1.2. Khái quát chức năng của allicin trong tỏi .............................................................. 3 1.2.1. Hoạt tính kháng khuẩn của allicin .................................................................. 3 1.2.2. Hiệu quả làm giảm cholesteron và lipid của allicin ......................................... 4 1.3. Quá trình sinh tổng hợp của allicin ........................................................................ 5 1.4. Tổng hợp allicin .................................................................................................... 6 II. CHỨC NĂNG ALLICIN TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM.................................. 7 2.1. Chức năng tạo mùi tạo vị ...................................................................................... 7 2.2. chức năng kháng khuẩn của allicin ........................................................................ 7 2.3. chức năng kháng nấm của allicin........................................................................... 8 2.4. chức năng kháng kí sinh trùng ............................................................................... 8 2.5. chức năng chống oxi hóa ....................................................................................... 9 III. CƠ CHẾ CHỐNG OXI HÓA CỦA ALLICIN ........................................................... 9 3.1. Quá trình oxi hóa .................................................................................................. 9 3.2. Chất chống oxi hóa ............................................................................................. 11 3.3. Cơ chế chống oxi hóa của allicin: ........................................................................ 12 3.4. Các yếu tố ảnh hưởng.......................................................................................... 13 3.5. Các biến đổi trong của allicin trong cơ thể. ......................................................... 13 IV. ỨNG DỤNG ALLICIN TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM ................................ 13 4.1 Ứng dụng làm tăng mùi vị : ................................................................................. 13 4.1.1 Tỏi sống: ....................................................................................................... 13 4.1.2 Tỏi đặc chế:................................................................................................... 14 4.1.3 Tinh dầu tỏi ................................................................................................... 14 4.1.4.Tỏi bột .......................................................................................................... 14 4.1.5.Tỏi không mùi ............................................................................................... 14 4.2 Ứng dụng của allicin trong bảo quản thực phẩm .................................................. 15 4.3 Ứng dụng trong y dược của tỏi: ............................................................................ 15 4.4. Sản xuất thực phẩm chức năng ............................................................................ 16 4.4.1 Galicin (Bột tỏi) ............................................................................................ 17 4.4.2. Tỏi đen: ........................................................................................................ 17 V. HẠN CHẾ KHI SỬ DỤNG ALLICIN ...................................................................... 19 5.1. Allicin bị phân hủy bởi nhiệt độ cao .................................................................... 19 VI. KẾT LUẬN ............................................................................................................. 21 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: tỏi……………………………………………………………………………...1 Hình 1.2: cấu trúc allicin………………………………………………………………….2 Hình 1.3: quá trình mất nước của phức hợp alliin- alliinase……………………………5 Hình 1.4: phản ứng tạo nên allicin………………………………………………………5 Hình 1.5: phương trình tổng hợp allicin bằng tác nhân hydrogen peroxide……………6 Hình 1.6: cơ chế của phản ứng tổng hợp allicin bằng hydrogen peroxide………………6 Hình 3.1: quá trình khởi tạo phản ứng oxi hóa…………………………………………9 Hình 3.2: quá trình lan truyền phản ứng oxi hóa………………………………………10 Hình 3.3: quá trình kết thúc phản ứng oxi hóa…………………………………………10 Hình 3.4 : Các sản phẩm và biến đổi của quá trình oxi hóa trong thực phẩm………..10 Hình 3.5: cơ chế chống oxi hóa……………………………………………………..…11 Hình 4.1: sản phẩm bột tỏi……………………………………………………..………16 Hình 4.2: tỏi đen……………………………………………………………………..…16 Hình 4.3 : hoạt lực của allicin giảm ở 70 và 80 độ C……………………………………18 Hình 4.4: Sự biến đổi allicin thành đồng phân (E) Ajoene và (Z) Ajoene………………19 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: các tính năng của allicin…………………………………………………..…..3 Bảng 1.2: sự nhạy cảm của các loài vi khuẩn với dịch chiết chứa allicin………………4 ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 1 I. TỔNG QUAN VỀ ALLICIN 1.1. Giới thiệu khái quát tỏi và allicin trong tỏi 1.1.1. Khái quát tỏi Tỏi (danh pháp : Allium sativum) là một loài thực vật thuộc họ Hành, nghĩa là có họ hàng với hành tây, hành ta, hành tím, tỏi tây, v.v... và cũng được con người sử dụng làm gia vị, thuốc, rau như những loài họ hàng của nó. Hình 1.1: tỏi Phần hay được sử dụng nhất của cả cây tỏi là củ tỏi. Củ tỏi có nhiều tép. Từng tép tỏi cũng như cả củ tỏi đều có lớp vỏ mỏng bảo vệ. Tỏi sinh trưởng tốt trong môi trường nóng và ẩm. Nếu muốn bảo quản tỏi dùng trong nấu nướng, cần cất tỏi ở chỗ khô ráo thì sẽ không mọc mầm. Khi nấu nướng cần bỏ lớp vỏ bảo vệ và vứt bỏ phần mầm tỏi thường màu xanh có thể nằm sâu trong tép tỏi. Tỏi được cho là có tính chất kháng sinh và tăng khả năng phòng ngừa ung thư, chống huyết áp cao, mỡ máu ở con người. Tuy nhiên cần bóc vỏ tỏi và để trong không khi một lát rồi ăn sống thì sẽ có hiệu quả chống ung thư cao hơn. Một số dân tộc trên thế giới tin rằng tỏi giúp họ chống lại ma, quỷ, ma cà rồng. Tại Việt Nam có nhiều vùng đất trồng tỏi nổi tiếng như: Tỏi Lý sơn, Tỏi phan Giang ... Và gần đây nhất là Tỏi Bắc Giang. 1.1.1.2. Thành phần của tỏi và allicin Tỏi có chứa 0.1-0.36% các hợp chất dầu dễ bay hơi quy định cho các tính chất dược lí của Tỏi. Tỏi có chứa ít nhất 33 hợp chất sulfur như aliin, allicin, ajoene, ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 2 allylpropl, diallyl, trisulfide, sallylcysteine, vinyldithiines, S-allylmercaptocystein, và các hợp chất khác. Bên cạnh các hợp chất sulfur còn có chứa 17 amino acid, đường , arginine và các chất khác. Khoáng chất như selenium và enzymes như allinase, peroxidases, myrosinase, và một vài enzyme khác. Tỏi chứa hàm lượng cao hợp chất sulfur hơn bất kì cây họ hành nào. Hợp chất lưu huỳnh quyết định cả mùi hăng của tỏi và nhiều dược tính khác. Mùi được hình thành bởi phản ứng của enzyme allinase với hợp chất sulfur alliin. Enzyme này bất hoạt bởi nhiệt độ là nguyên nhân tỏi nấu chín không có mùi mạnh như tỏi sống và hoạt tính sinh học cũng ít hơn. Tuy nhiên một hợp chất sinh học cao nhất là allicin không tồn tại trong tỏi cho đến khi tỏi bị đập nát kích thích sự hoạt động của enzyme allinase, chất chuyển hóa alliin thành allicin. Thêm vào đó allicin lại tiếp tục chuyển hóa thành vinyldithiines. Quá trình này xảy ra trong vòng vài giờ ở nhiệt độ phòng và vài phút khi đun nóng. Allilcin được phân lập lần đầu tiên những năm 1940 có tác dụng kháng khuẩn chống lại được nhiều viruse, vi khuẩn, nấm và kí sinh trùng. Allicin được mô tả với các khái niệm khác nhau như diallyl thiosulphinate, allylsuiphide hay S-(2-Propenyl) 2-propene-1-sulfinothioate. Phần hoạt động mạnh nhất của phân tử allicin là liên kết đôi S=S với phân tử. Đây là một liên kết rất hoạt động nó mang đến cho allicin đặc tính tuyệt vời là kháng sinh. Trước khi kháng sinh thương mại được sản xuất dịch chiết tỏi được dùng để chữa các bệnh lây nhiễm rộng như kiết lỵ, sốt phát ban, dịch tả, bệnh đầu mùa và bệnh lao. Lớp kháng sinh đầu tiên là sulphonamides. Được phát minh đầu tiên những năm 1930 và lí do nó thành công rực rỡ vì nó chứa nhóm Sulfer hoạt động giống như nhóm Sulfer của allicin. Hình 1.2: cấu trúc allicin ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 3 1.2. Khái quát chức năng của allicin trong tỏi Các hoạt động sinh học của allicin chiết xuất từ tỏi tự nhiên là sự kết hợp của nhiều yếu tố: + Hoạt động chống oxi hóa + Biến đổi protein và enzyme bằng cách tấn công vào nhóm SH Chống đông Tác động làm loãng máu Hạ huyết áp Tác động làm giảm áp lực máu Kháng sinh Giết vi sinh vật gây độc Kháng kí sinh trùng Tiêu diệt kí sinh trùng Kháng nấm Tiêu diệt nấm nhiễm Kháng vi rút Giết chết vi rút Giảm mỡ máu Giảm cholesteron trong máu Giải độc kim loại nặng Loại bỏ chì, thủy ngân và các chất gây độc Chống oxi hóa Loại bỏ và giảm thiểu gốc tự do nguy hiểm Chống lão hóa Giảm thiểu thời gian lão hóa Điều hòa miễn dịch Sữa chữa hệ thống miễn dịch Miễn dịch dịch thể Giúp cho máu lưu thông bình thường Hủy fibrinogen Giảm fibrinogen trong máu Kháng tiểu cầu Giảm tiểu cầu máu vón cục Bảng 1.1: các tính năng của allicin 1.2.1. Hoạt tính kháng khuẩn của allicin Hoạt tính kháng khuẩn của allicin đã được biết trong một thời gian dài. Các mẫu tỏi khác nhau đã được chứng minh tính kháng khuẩn ở một phổ rộng vi khuẩn gram âm, gram dương bao gồm các loài Escherichia, Salmonella, Staphylococcus, Streptococcus, Klebsiella, Proteus, Bacillus, and Clostridium.Thậm chí cả vi khuẩn Mycobacterium tuberculosis cũng nhạy cảm với tỏi. Dịch chiết tỏi cũng có hiệu quả kháng Helicobacter pylori là nguyên nhân gây ung thư dạ dày. Cavalito and Bailey là những người đầu tiên đã chứng minh hoạt tính kháng khuẩn của tỏi chủ yếu là do allicin. Tính nhạy cảm của các chủng vi khuẩn khác nhau với mẫu thủ của allicin là rất quan trọng. Nó được thể hiện trong bảng 2. Hoạt tính kháng khuẩn của allicin hoạt động trong diện rộng. Hầu hết trường hợp liều lượng chết 50% hơi cao hơn các chất kháng sinh mới. Tuy nhiên điều đáng quan tâm là các chủng vi khuẩn khác nhau như kháng methicillin resistant Staphylococcus aureus hay như các loại đa kháng thuốc Escherichia coli, Enterococcus, Shigella dysenteriae, S. flexneni đều được nghiên cứu là nhạy cảm với allicin. ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 4 Bảng 1.2: sự nhạy cảm của các loài vi khuẩn với dịch chiết chứa allicin 1.2.2. Hiệu quả làm giảm cholesteron và lipid của allicin Các nghiên cứu dịch tễ học dài hạn tại nhiều vùng khác nhau cho thấy tỉ lệ mắc bệnh tim mạch vành ( xơ vữa động mạch) thấp nhất ở những nơi dùng nhiều tỏi trong thực phẩm. Người Italia, hy lạp, tây ban nha, và hầu hết dân số châu á và trung quốc có tỉ lệ mắc bệnh xơ vữa động mạch thấp nhất do họ dùng nhiều tỏi hơn người Anh hay Mỹ. Thêm một nghiêm cứu khi theo dõi 3 nhóm người an chay ở Ấn độ. 3 nhóm với chế độ ăn phù hợp với cuộc nghiên cứu. Nhóm 1 ăn nhiều hơn 50g tỏi và hành tây mỗi tuần trong chế độ ăn của họ. Nhóm 2 ăn nhiều hơn 10g tỏi và hành 1 tuần và nhóm 3 không ăn tỏi và hành. Khi phân tích lượng cholesteron trong máu của họ: + Nhóm 1 có mức cholesterol thấp 175 mg/dL. + Nhóm 2 có mức cholesterol trung bình ở Group 200/mgldL + NHóm 3 có mức cholesterol cao nhất 250mg/dL ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 5 1.3. Quá trình sinh tổng hợp của allicin Allicin là 2-propene-1-sulfinothioc axit S-2-propenyl este. Allicin được tạo ra bởi một phản ứng enzyme khi tỏi được nghiền nát . Allicin không tồn tại trong tỏi trong tự nhiên, thay vào đó tỏi chứa alliin amio acid. Enzyme alliinase được lưu giữ trong một ngăn riêng biệt, chỉ khi tỏi bị nghiền nát thì các phản ứng dây chuyền mới bắt đầu xảy ra. Phức hợp Alliin và alliinase enzyme được hình thành khi có sự hiện diện của nước. Phức hợp không bền vững này tiếp tục bị mất nước bởi tác động của pyridoxal phos-phate và chuyển thành allyl sulfenic acid, pyruvic acid and ammonia. Được miêu tả trong hình 2 Hình 1.3: quá trình mất nước của phức hợp alliin- alliinase Allyl sulfenic acid không bền vững và hoạt động rất mạnh ở nhiệt độ phòng. Tiếp tục loại bỏ nước và hai phân tử Allyl sulfenic acid kết hợp để tạo allicin. Hình 1.4: phản ứng tạo nên allicin Ở nhiệt độ phòng những biến đổi enzyme xảy ra trong 10-15 phút. Ph tối ưu là 6.5 và nhiệt độ là 330C . Năng lượng tác động để allicin phân hủy là 14.7kJ/mol. Enzyme alliinase cực kì nhạy cảm với acid. Bằng cách thêm retinol 10-5mol/L và dung dịch hydroxylamine sulfate 5*10-5mol/L. Hiệu xuất chuyển đổi alliin thành allicin có thể lên tới 90%. Người ta cho rằng retinol hoạt động bằng cách ngăn chặn thành phần Flavin của enzyme này Allicin là một chất không bền vững nó dễ dàng biến đổi thành các hợp chất khác vì thế nếu chúng ta không dùng các phương pháp đặc biệt để chế biến, xử lí thì allicin dễ dàng biến thành hợp chất khác trong 1 tới 6 ngày. ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 6 1.4. Tổng hợp allicin Allicin cô lập và tiêu chuẩn hóa khó thực hiện do độ biến động và bền vững cao. Phương pháp thường được sử dụng nhất là oxi hóa sunfide bằng hydro peroxide trong môi trường axid trung bình. Oxi hóa allyl disulfide với m-chloroperbenzoic acid trong chloroform và xử lí dung dịch dichloromethane của allyl disulfide bằng magnesium monoperoxy hydrate trong sự có mặt ammonium-butyl sulfate. Tất cả những phương pháp này được thực hiện ở nhiệt độ thấp và phụ thuộc vào phương pháp tổng hợp và quy trình tinh chế. Trong một nghiên cứu gần đây, allicin được tổng hợp từ allyl disulfide and hydrogen peroxide trong môi trường acid trung bình. Phương trình tổng quát của quá trình tổng hợp được thể hiện Hình 1.5: phương trình tổng hợp allicin bằng tác nhân hydrogen peroxide Cơ chế của phản ứng: ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 7 Hình 1.6: cơ chế của phản ứng tổng hợp allicin bằng hydrogen peroxide Vì năng lượng phân ly của liên kết O-O trong hydro peroxide ( 200KJ/mol) thấp hơn liên kết S-S trong disulfide (301.39 kJ/mol), nó hỗ trợ gốc hydroxyl tấn công phân tử allyl disulfide để tạo thành gốc thiyl và allyl sulfenic acid .Gốc thiyl có thể kết hợp với gốc hydroxyl để tạo allyl sulfenic acid không bền hay nó có thể tái phản ứng với hydrogen peroxide để tạo gốc hydroxyl mới and allyl sulfenic acid. Ngoài ra sự tái tổ hợp của 2 gốc thiyl với allyl sulfide (chất nền ban đầu để tổng hợp allicin) có thể xảy ra. Hai phân tử allyl sulfenic acid tái phản ứng tạo allicin và phân tử nước. II. CHỨC NĂNG ALLICIN TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM 2.1. Chức năng tạo mùi tạo vị Allicin là một dạng hợp chất sunfur vì thế ngoài việc Allicin quy định cho các tính chất dược lý của Tỏi, nó quyết định mùi hăng của tỏi.Mùi hăng của Tỏi được hình thành khi bị đập nát do sự tạo thành allicin của phản ứng enzyme allinase và hợp chất sunfur alliin. Enzyme này bất hoạt bởi nhiệt độ là nguyên nhân tỏi nấu chín không có mùi hăng mạnh như tỏi sống . Tuy Nhiên việc phân hủy allicin trong tỏi khi phi tỏi tạo ra các hợp chất tạo mùi thơm là một đặc tính được sử dụng thường xuyên để tăng giá trị cảm quan cho món ăn 2.2. chức năng kháng khuẩn của allicin Allicin có thể sử dụng như một chất phụ gia có khả năng kháng khuẩn cao hơn cả penicilin, có khả năng ức chế tới hơn 70 loại vi khuẩn ở các nồng độ khác nhau. Nồng độ 1 : 125.000 ức chế các vi khuẩn: Bacillus subtilis, Proteus morgani, Salmonella enteritidis, S. paratyphi, S. schottmuelleri, S. typhi, S. typhimurium, Shigella dysenteria, S. paradysenteriae, S. aureus, Streptococcus viridans, Vibrio cholerae. Nồng độ 1 : 85.000 ức chế Streptococcus haemolyticus. Nồng độ 1 : 48.000 ức chế Aerobacter aerogenes, E. coli, Mycobacterium phlei, M. tuberculosis hominis, Salmonella hirschfeldii. Nồng độ 1 : 25.000 ức chế Penicillium cyclopium, Aspergillus fumigatus. Nồng độ 1 : 10.000 ức chế Streptomyces griseus. ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 8 Người ta cho rằng cơ chế tác dụng kháng khuẩn là do allicin khóa nhóm SH của vi khuẩn. Độ độc của allicin: LD50 trên chuột thí nghiệm là 60 mg/kg khi tiêm tĩnh mạch và 120mg/kg khi tiêm dưới da. 2.3. chức năng kháng nấm của allicin Allicin được cho là tác nhân chính chịu trách nhiệm kiềm chế sự phát triển của nấm trong nước chiết của tỏi. Allicin nguyên chất được phát hiện có khả năng kháng nấm với nồng độ tối thiểu là 7 µg/mL. Nghiên cứu của Yamada và Azuma chỉ ra rằng allicin nguyên chất trong thử nghiệm in vitro có tác động chống lại các loài thuộc Candidal, Cryptococcus, Trichophyton, Epidermophyton, và Microsporum ở nồng độ thấp (mức nồng độ allcin thấp nhất nằm trong khoảng 1.57 - 6.25 µg/mL). Allicin ức chế cả sự nảy mầm của bào tử lẫn phát triển sợi nấm. Cơ chế tác động của allicin tới tế bào nấm vẫn chưa được làm sáng tỏ nhưng nó được đặt giả thuyết là do enzyme có nhóm thiol giống như trong các vi sinh vật khác. 2.4. chức năng kháng kí sinh trùng Vài năm trước đây người ta phát hiện ra rằng Entamoeba histolytica, một loài động vật nguyên sinh ký sinh trong ruột người, rất nhạy cảm với allicin, chỉ với nồng độ allicin là 30 µg/mL đã có thể ức chế hoàn toàn sự phát triển của amoeba. Mới đây nhất là phát hiện với nồng độ thấp hơn (5 µg/mL), allicin ức chế được tới 90% chất độc từ cá thể sinh dưỡng E. histolytica bằng cách làm bất hoạt khả năng phá hủy lớp mô tế bào thần kinh của động vật có vú trong thí nghiệm in vitro. Allicin (30 µg/mL) cũng có khả năng ức chế tốt đối với sự phát triển của một số ký sinh trùng khác như Giardia lamblia, Leishmania major, Leptomonas colosoma, và Crithidia fasciculata (Mirelman et al., kết quả chưa công bố). Độc tính của allcin với thành tế bào thần kinh của động vật có vú được quan sát ở nồng độ trên 100 µM. Kết quả đáng ngạc nhiên, tại nồng độ này không có sự phá hủy thành tế bào thần kinh xảy ra cho dù có sự xuất hiện của trùng amip và giai đoạn ủ bệnh đã hoàn thành, điều này đưa tới một giả thuyết về mối quan hệ giữa phân tử allicin đối với ký sinh trùng mục tiêu. Lý do khiến cho tế bào của vi sinh vật đối với allicin nhạy cảm hơn so với tế bào động vật có vú chủ yếu là do tế bào vi sinh vật không có, hoặc có hàm lượng rất ít, glutathione ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 9 (hoặc cá phân tử thiol tương tự như trypanothione) và cộng thêm sự thiếu khả năng phục hoạt của các SH-enzyme phân giải các nhóm thiol của allicin. 2.5. chức năng chống oxi hóa Tác dụng chống oxy hóa một cách tự nhiên của tỏi đáng được quan tâm nhiều trong thực tiễn, nhất là mối quan hệ với những tính chất chống xơ cứng động mạch, chống độc hại gan và chống ung thư. Các gốc tự do giữ một vai trò quan trọng trong việc làm đọng cholesterol vào thành mạch. Các gốc tự do còn có tác động lên tế bào ở mức AND, tác động lên quá trình tổng hợp protein và chức năng màng do đó gây xơ cứng động mạch. Trong tỏi chứa các hợp chất ức chế việc hình thành gốc tự do, bảo vệ LDL chống lại sự oxy hóa. Allicin làm tăng enzyme quan trọng chống oxy hóa trong máu là catalase và glutathione peroxidase. III. CƠ CHẾ CHỐNG OXI HÓA CỦA ALLICIN 3.1. Quá trình oxi hóa Quá trình oxy hóa thường được coi là hình thức diễn ra thường xuyên nhất của suy giảm lipid, dẫn đến sự phát triển của ôi, ngoài các hợp chất hương vị, sự trùng hợp, trao, và các phản ứng khác gây giảm thời hạn sử dụng và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm thực phẩm. Hay nó là quá trình chuyển hóa các hợp chất dưới tác dụng của chất oxi hóa. Quá trình xảy ra trong sản xuất, bảo quản và chế biến thực phẩm có sự hiện diện của chất béo.Sự oxy hóa chất béo là nguyên nhân hạn chế thời gian bảo quản của các sản phẩm. Sự oxy hóa chất béo không no được khởi tạo bằng việc tạo thành các gốc tự do dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, ion kim loại và oxy. Thông thường phản ứng xảy ra trên nhóm metyl cận kề với nối đôi của C=C. + Các giai đoạn của quá trình oxi hóa: Cơ chế phản ứng oxy hóa chất béo xảy ra phức tạp, có thể chia thành 3 giai đoạn là: Khởi tạo, lan truyền – tạo các sản phẩm trung gian và kết thúc phản ứng. - Khởi tạo. ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 10 Hình 3.1: quá trình khởi tạo phản ứng oxi hóa - Lan truyền - tạo các sản phẩm trung gian. Hình 3.2: quá trình lan truyền phản ứng oxi hóa - Kết thúc phản ứng. Hình 3.3: quá trình kết thúc phản ứng oxi hóa Sơ đồ thể hiện sự thay đổi của thực phẩm khi bị oxi hóa: ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 11 Hình 3.4 : Các sản phẩm và biến đổi của quá trình oxi hóa trong thực phẩm 3.2. Chất chống oxi hóa Quá trình chống oxi hóa là quá trình các chất oxi hóa nhường gốc oxi hóa cho chất tự do để hình thành hợp chất mới nhằm cắt đứt chuỗi oxi hóa đang diễn ra. Chất chống oxi hóa trong thực phẩm là chất làm chậm quá trình oxi hóa bằng cách tác dụng với gốc tự do ở giai đoạn phát sinh. Việc đưa những chất này vào thực phẩm phải có hàm lượng cho phép. Cơ chế chống oxi hóa diển ra theo sơ đồ sau ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 12 Hình 3.5: cơ chế chống oxi hóa Chất trợ chống oxy hóa chất béo được thêm vào để tăng hiệu quả chống oxy hóa. Các chất quan trọng thường được sử dụng là: acide citric và các ester monoglycerid citrat, acid ascorbic… 3.3. Cơ chế chống oxi hóa của allicin: Allicin là một hợp chất chứa nhóm thiol nên khả năng chống oxi sẽ diễn ra như sau: - Làm trung hòa gốc –OH tạo gốc thiol: RSH + - OH→ RS +H2O - Các thiol kết hợp với nhau để tạo ra hợp chất diunfua.Có thể kết họp với oxi để tạo ra gốc sunfoxyl cũng là một dạng oxi hóa hoạt động: RS- + O2 → RSO2- RSH + ROO- → RS- + ROOH ROOH + 2R’-SH → ROH +R’S-SR’ +H2O ROOH + R’-S- CH3 →ROH +R’-SO-CH3 Allicin có hoạt tính chống oxi hóa tăng khi thêm tocopherol và L-ascorbyl palmital trong mỡ lợn. ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 13 3.4. Các yếu tố ảnh hưởng. - Dễ bị nhiệt và ánh sáng phân hủy. Nhiệt độ càng cao, khả năng diệt khuẩn của tỏi càng giảm do allicin đã bị phân hủy thành các hợp chất thứ cấp -Tính tan trong nước không ổn định, dễ bị phân hủy trong môi trườn kiềm, acid nhẹ ít bị ảnh hưởng. - Allicin không bị PABA ( acid para amino benzoic) cạnh tranh, dùng tỏi điều trị rộng rãi các vết thương có mủ. 3.5. Các biến đổi trong của allicin trong cơ thể. - Allicin chuyển hóa nhanh ở gan thận và niêm mạc ruột non, sinh ra sản phảm thứ cấp dyallyl disulfide. - Allicin trong dịch vị (pH= 1,7) không bị mất hoạt lực trong vòng 24h, trong dich tụy (pH= 9,3) hoạt lực giảm dần về (0) sau 24h. Sự hiện diện của máu không ảnh hưởng đến hoạt tính chống vi sinh của một nồng độ cao allicin (6,6mg/ml). - Sự hấp thu alliin sau 10p bài tiết sau 6h, allicin hấp thụ hoàn toàn sau 30-60ph. Bài tiết toàn phần trung bình trong phân và nước tiểu sau 72h là 85,5% liều lượng đối với allicin. IV. ỨNG DỤNG ALLICIN TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM 4.1 Ứng dụng làm tăng mùi vị : Tỏi là gia vị được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm. Pha nước mắm, ướp thịt, cá, chiên, xào, nấu, …làm dậy mùi sản phẩm, ngon hơn. Các dạng tỏi trong chế biến thực phẩm: 4.1.1 Tỏi sống: Khi ăn sống, tỏi có mùi vị hôi cay đặc biệt do allicin gây ra. Như đã nói, ở trạng thái tự nhiên chất allicin chưa có mặt, chỉ khi tỏi bị cắt nhỏ, cắn hay đập nát thì allicin mới được tạo thành do men allinase tác dụng với alliin. Ăn tỏi tươi cũng tốt như nấu chín nhưng mùi vị nó quá cay có thể gây khó chịu cho miệng và dạ dày. Vì thế nên ăn kèm với các loại rau, hoặc có thể thêm tỏi sống vào trứng, súp, rau xà lách,…cho dễ ăn. ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 14 Cũng có người pha lẫn tổi đập nhỏ trong sữa, mật ong rồi uống hoặc uống nước tỏi với uống nước trái cây. Kinh nghiệm dân gian thường ăn cháo trắng thật nóng với tỏi tươi để giải cảm. 4.1.2 Tỏi đặc chế: Ở phương Tây, trong các hiệu thuốc hay quầy thực phẩm thường bày bán đủ các loại sản phẩm tỏi đặc chế như: viên tỏi, nước ép tỏi, dầu tỏi, tỏi có mùi, tỏi không mùi... Các sản phẩm này đặc biệt rất phổ biến ở các nước Đức, Nhật, Anh... Giới chức y tế ở Đức và Nhật chính thức công nhận sản phẩm tỏi trị được bệnh tim mạch. Tại Anh Quốc có tới 10% dân chúng dùng sản phẩm tỏi.Mức tiêu thụ tỏi ở Hoa Kỳ mỗi năm lên đến 100 triệu đô-la. 4.1.3 Tinh dầu tỏi Tinh dầu tỏi thường được bán ở dạng viên con nhộng, vỏ bọc là một chất gelatin. Dầu tỏi chứa đủ tất cả các hóa chất sulfide.Một phần củ tỏi nặng 2g cho khoảng2mg tinh dầu. Tinh dầu tỏi được chế biến ở Đức từ năm 1920 và hiện nay rất thông dụng ở Hoa Kỳ. Uống viên nhộng chứa tinh dầu tỏi không thấy hôi ở miệng, nhưng hơi thở vẫn nặng mùi khi dầu được tiêu hóa trong dạ dày. Tinh dầu tỏi có đủ mọi công hiệu của tỏi, ngoại trừ khả năng kháng sinh thì ít hơn. 4.1.4.Tỏi bột Tỏi được sấy khô, tán thành bột rồi bán dưới dạng viên, được bọc kín nên không thoát mùi hôi. Cách thức sấy tỏi để làm thức ăn và dược phẩm khác nhau. Khi dùng làm thức ăn, tỏi được sấy lâu hơn, ở nhiệt độ cao hơn khi làm thuốc, do đó còn lại rất ít allicin và các chất sulfide (dầu tỏi). 4.1.5.Tỏi không mùi Dạng tỏi này được người Nhật chế biến đầu tiên bằng cách thái nhỏ tỏi tươi, ngâm trong rượu vài tháng rồi tinh lọc lấy dịch chiết để làm thuốc viên. Thuốc không mùi vì một số thành phần hóa chất mất đi trong khi chế biến, tuy nhiên vẫngiữ được một số công dụng trị liệu. Đặc biệt là ngăn ngừa ung thư. ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 15 4.2 Ứng dụng của allicin trong bảo quản thực phẩm -Tác dụng kháng khuẩn giúp bảo quản thực phẩm: Tỏi là một chất kháng sinh đa năng với phổ kháng vi khuẩn rất rộng, có khả năng ức chế tới hơn 70 loại vi khuẩn tiêu biểu như Escheria Coli, Crynebacterium…Ngoài ra tỏi còn có tác dụng kháng nấm, kháng siêu vi, kháng kí sinh trùng và còn có thể ngăn ngừa một số bệnh đường ruột Ngoài ra, tỏi còn có thể giết chết nhiều loại ký sinh trùng, vì vậy người ta mới nói ăn tỏi sống là một biện pháp hữu hiệu để phòng chống cảm và phòng chống viêm nhiễm đường ruột. Tuy nhiên nên lưu ý allicin rất dễ bị phá hỏng ở nhiệt độ cao, từ đó sẽ mất đi tác dụng diệt khuẩn. Tỏi được sử dụng cho các sản phẩm muối chua, lên men như cà muối, dưa muối, muối kiệu, kim chi,… 4.3 Ứng dụng trong y dược của tỏi: -Tác dụng của tỏi đối với tim và hệ tuần hoàn: Allicin có tác dụng ngăn ngừa cao huyết áp, làm giảm cholesterol, điều hòa hàm lượng đường và mỡ trong máu. Do đó có hiệu quả rõ rệt trong việc phòng chống lại chứng tắc nghẽn mạch máu, đột quỵ và làm giảm nguy cơ đau tim. -Tác dụng chống ung thư: những nghiên cứu dịch tễ học so sánh tỷ lệ mắc bệnh ung thư với mức tiêu thụ từng loài hoặc từng nhóm thực phẩm đã kết luận tỏi có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư, nhất là ung thư ở đường dạ dày-ruột. -Tác dụng chống oxy hóa: tác dụng chống oxy hóa một cách tự nhiên cảu tỏi đáng được quan tâm nhiều trong thực tiễn, nhất là mối quan hệ với những tính chất chống sơ cứng động mạch, chống độc hại gan và chống ung thư. Các gốc tự do còn có tác động lên tế bào ở mức AND, tác động lên quá trình tổng hợp protein và chức năng màng do đó gây sơ cứng động mạch. Trong tỏi chứa các hợp phần ức chế việc hình thành các gốc tự do, bảo vệ LDL (Low density lipoprotein) chống lại sự oxy hóa. Allicin làm tăng enzyme quan trọng chống oxy trong máu là catalase và glutathione peroxidase. -Tác dụng chữa trị liệt dương:Có nghiên cứu cho biết, tỏi đích thực có tác dụng chữa trị liệt dương. Tỏi có lợi cho tuần hoàn máu, điều này rất quan trọng đối với chức năng ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 16 "đứng lên" của chú nhỏ, bởi vì tỏi có thể kích thích cơ thể sản sinh ra chất xúc tác hỗn hợp nitric oxide. -Chống lão hóa: Trong tỏi có một số thành phần tương tự như vitamin E và vitamin C, có tác dụng chống lại ô-xy hóa, ngăn chặn lão hóa. -Chống mệt mỏi:Chuyên gia nghiên cứu phát hiện, thịt lợn là một trong những thực phẩm giàu vitamin B1, vitamin B1 sẽ kết hợp với chất allicin hàm chứa trong tỏi, từ đó có thể phát huy tác dụng tiêu trừ mệt mỏi, phục hồi thể lực. -Chống huyết khối:Nghiên cứu phát hiện tinh dầu trong tỏi có tác dụng chống sự kết dính tiểu cầu, đạt được hiệu quả phòng chống hình thành huyết khối. -Giảm mỡ máu:Kết quả nghiên cứu lâm sàng thể hiện, người thử nghiệm mỗi ngày ăn 50g tỏi, liên tục trong 6 ngày, sau đó kiểm tra cho thấy triglyceride và LDLcholesterol thấp hơn đáng kể so với hàm lượng trước khi thử nghiệm. -Giảm thấp độ dính kết của máu:Rất nhiều nghiên cứu cho biết, hút thuốc và nghiện rượu sẽ làm tăng thêm độ kết dính của máu, nhưng nếu đồng thời ăn cùng với tỏi sống thì sẽ phần nào đó giảm bớt đi được tác dụng không tốt này. -Giảm huyết áp:Người bị cao huyết áp mức độ nhẹ, nếu mỗi ngày ăn một ít tỏi ngâm dấm vào buổi sáng sớm, đồng thời uống hai thìa dấm, nửa tháng sau huyết áp của người bị bệnh sẽ giảm thấp. Ngoài ra, người bị huyết áp cao nếu thường xuyên ăn tỏi cũng có ích giảm thấp huyết áp. -Cải thiện trao đổi chất đường: Nghiên cứu chứng thực, ăn tỏi sống có tác dụng nâng cao sức chịu đựng chất đường glucose của người bình thường, đồng thời còn có thể thúc đẩy tuyến tụy bài tiết và tăng thêm mức độ lợi dụng của mô tế bào đối với glucose, từ đó giảm thấp đường huyết. -Chống dị ứng: Mỗi ngày ăn tỏi sống có thể giảm nhẹ mức độ phản ứng do dị ứng, đặc biệt là do nhiệt độ thay đổi gây ra dị ứng. Cách tốt nhất là ăn tỏi sống mấy tuần trước khi mùa dị ứng đến (mùa xuân và mùa đông). 4.4. Sản xuất thực phẩm chức năng Một số dòng sản phẩm chức năng: ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 17 4.4.1 Galicin (Bột tỏi) Galicin chiết xuất từ tỏi tươi đã và đang được FDA Hoa Kỳ cho phép được sử dụng trong các sản phẩm TPCN cũng như các sản phẩm dinh dưỡng điều trị khác với các tác dụng chủ yếu là giảm cholesterol huyết thanh, làm hạ huyết áp, chống ung thư, tiểu đường... Đặc biệt nhất là tác dụng giúp phòng ngừa và điều trị bệnh viêm xương khớp đặc biệt hiệu quả Garlic Oil Tuệ Linh – sản phẩm giúp phòng chống cúm hiệu quả và an toàn trong mùa đông Hình 4.1: sản phẩm bột tỏi 4.4.2. Tỏi đen: Hình 4.2: tỏi đen ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 18 Tác dụng sinh học vượt trội của tỏi đen: Ngoài các tác dụng giống như tỏi thông thường, tỏi đen còn có thêm những tác dụng rất quý. 4.4.2.1. Bảo vệ cơ thể chống ung thư và giảm cholesteron Quá trình lên men dài đã biến tỏi bình thường thành một loại "siêu tỏi" (super-garlic). Hợp chất S-allylcysteine (một thành phần tự nhiên có trong tỏi tươi) và một dẫn xuất của amino acid cysteine được thấy có hàm lượng lớn hơn nhiều trong tỏi đen so với tỏi tươi. Hai thành phần đó có thể làm giảm cholesteron và giảm nguy cơ bị ung thư. 4.4.2.2. Bảo vệ cơ thể chống nhiễm trùng Tỏi tươi chứa các tác nhân chống vi khuẩn, kháng sinh và chống các loại nấm trong thành phần hoạt động allicin của nó. Ở trong tỏi đen, S-allylcysteine hỗ trợ sự hấp thụ allicin, giúp cho sự hấp thụ, chuyển hóa allicin dễ dàng hơn, do đó thúc đẩy mạnh mẽ khả năng tự bảo vệ của cơ thể chống lại vi khuẩn, vi rút xâm nhập, nhiễm trùng. 4.4.2.3. Bảo vệ cơ thể chống bệnh tật Tỏi tươi là loại thực phẩm có tính chống ô-xy hóa rất cao.Tỏi đen được chứng minh có đặc điểm chống ô-xy hóa cao gấp 2 lần tỏi thông thường. Các chất chống ô-xy hóa bảo vệ tế bào khỏi bệnh tật, lão hóa, do đó được tin là có thể làm chậm lại quá trình lão hóa cơ thể. Khả năng chống ô xy hóa của tỏi đen rất cao giúp bảo vệ cơ thể khỏi các tổn hại do các gốc tự do mang lại. Vì thế tỏi đen trở thành loại thực phẩm lý tưởng để hỗ trợ điều trị cho các bệnh mãn tính (gây ra bởi các tế bào bị hư tổn do các gốc tự do) như bệnh tim, bệnh Alzheimer, các vấn đề về tuần hoàn, viêm khớp dạng thấp và nhiều loại bệnh mãn tính khác. 4.4.2.4. Phòng chống và hỗ trợ điều trị ung thư: Các nghiên cứu về tác dụng sinh học của tỏi đen cho thấy: Các hợp chất sulfur hữu cơ, dẫn chất của tetrahydro carboline được hình thành từ quá trình lên men có hoạt tính mạnh dọn gốc tự do và ức chế quá trình peroxy hóa lipid cao hơn tỏi thường. Ngoài ra dịch chiết tỏi đen có hiệu lực mạnh kháng lại các tế bào khối u do vậy có tác dụng phòng và hỗ trợ điều trị ung thư. Cơ chế tác dụng của tỏi đen không phải bằng cách trực tiếp gây độc tế bào mà thông qua con đường kích thích đáp ứng miễn dịch, loại trừ khả năng di căn của các tế bào khối u. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tỏi đen giàu S-allyl-L-cysteine (SAC) làm giảm sự phát sinh của khối u ruột kết và các tụ điểm ẩn khác thường, những dấu hiệu lâm sàng sớm nhất của ung thư ruột kết và tỏi đen có hiệu lực hóa liệu dự phòng đối với các tác nhân gây ung thư bằng cách ức chế sự nhân lên của tế bào khối u. ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 19 Như vậy, tỏi đen được tạo ra sau quá trình lên men có các tác dụng sinh học hơn hẳn so với tỏi thông thường. 4.4.2.5. Các tác dụng khác Sự lên men tỏi tươi để hình thành nên tỏi đen làm giảm mùi hăng cay của tỏi tươi, làm cho tép tỏi trở nên ngon miệng hơn, dễ ăn hơn, đồng thời làm biến mất mùi hôi ở miệng sau khi ăn tỏi. Tỏi đen có hương vị như hoa quả sấy khô, ngọt và hơi dai, thường được dùng ăn kèm và trang trí trong nhiều món ăn ở các nhà hàng lớn. Như vậy, tỏi đen vừa có tác dụng tốt với sức khỏe, vừa ăn ngon miệng. Vì thế nó ngày càng được sử dụng phổ biến hơn trong các nhà hàng chất lượng cao và trong nhiều món ăn trên thế giới. V. HẠN CHẾ KHI SỬ DỤNG ALLICIN 5.1. Allicin bị phân hủy bởi nhiệt độ cao Allicin là một chất lỏng dạng dầu, màu vàng tươi với mùi hăng của tỏi đặc trưng, không bền vững thậm chí ở nhiệt độ phòng. Allicin có thể bị phân hủy bằng nhiều tác nhân khác nhau. Trong các nghiên cứu trước đây, allicin bị phân hủy dưới tác động của nhiệt độ đã được theo dõi bằng máy quang phổ FTIR. Một dải trong phổ hồng ngoại từ nhóm S=O ở 1087 cm-1 ( biểu thị cho allicin) đã được lựa chọn để theo dõi sự phân hủy của allicin. Phụ thuộc vào vùng peak biến đổi thông thường với peak tối đa ở 1087 cm-1i.e.cA/cA0 vào thời gian mà allicin bị tác động bởi nhiệt độ 70 0 và 80 0 C được biểu thị bẳng sự giảm cấp số nhân và được biểu thị trong hình ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 20 Hình 4.3 : hoạt lực của allicin giảm ở 70 và 80 độ C + Sản phẩm chuyển đổi của allicin 2 đồng phân Ajoenes ((E)- và (Z)-4,5,9-trithiadodeca-1,6,11-triene-9-oxides) là các chất hóa học bền vững hơn allicin.Các sản phẩm thoái hóa của allicin thường được tìm thấy trong chloroform và dịch chiết dầu tỏi hay trong bột tỏi hòa trộn với nước. Nó được tìm thấy dưới dạng những chất đồng phân (E) hay (Z) . Cơ chế thoái hóa của allicin thành (E) và (Z)- ajoene đã được mô tả bỏi Block ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 21 Hình 4.4: Sự biến đổi allicin thành đồng phân (E) Ajoene và (Z) Ajoene Quá trình biến đổi allicin thành các đồng phân hình học của ajoene được khái quát trong 3 bước: 1. thioallyly hóa của trong môi trường acid ( a) 2. quá trình loại bỏ ( b) 3. Ngưng tụ (c) dẫn đến hai đồng phân (Z)- and (E)-ajoene VI. KẾT LUẬN Ngày nay con người đang hướng tới thay thế những phụ gia tổng hợp hóa học bằng các phụ gia có nguồn gốc tự nhiên bởi tính an toàn của nó. Không những thế các phụ gia có nguồn gốc tự nhiên còn có tác dụng như là một thực phẩm chức năng với các dược tính của nó. Tỏi là một ví dụ rõ ràng nhất cho việc phụ gia có nguồn gốc thiên nhiên hoàn toàn có thể thay thế phụ gia hóa học. Tỏi có tính chống oxi hóa cao bởi thành phần hóa học của tỏi dược chất quý đó là allicin.Tính năng chống oxi hóa của allicin là cơ chế cho hàng hoạt các tính năng khác của Allicin như tính năng chống ung thư, chống nhiễm trùng, làm giảm cholesteron…. Nhờ những tính năng tuyệt vời đó, các ứng dụng của tỏi ngày càng được phổ biến và sử dụng rộng rãi. Cuộc sống sẽ ngày càng tốt đẹp hơn nếu chúng ta biết sử dụng những hoạt chất từ thiên nhiên như thế ALLICIN CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỰ NHIÊN TRONG TỎI Nhóm 15 Page 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Peter josling (2005), “The heart of garlic”, I-IRC Publishing, USA. 2. Eduardo PADILLA CAMBEROS & Claudia PADILLA CAMBEROS (2011), “Antitumoral activity of allicin from garlic”, Guadalajara, Jalisco. México. 3. Dušica P. Ilić, Vesna D. Nikolić, Ljubiša B. Nikolić (2011), “allicin and related compounds”, Faculty of Technology, Bulevar oslobođenja 124, 16000 Leskovac, Univesity of Nis, Serbia . 4. Reena lawrence, Kapil lawrence (2011), “Antioxidant activity of garlic essential oil”, Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 5. Aruna Prakash, PhD, Fred Rigelhof and Eugene MIller, PhD (2000), “ antioxidant activity”, ANALYTICAL PROGRESS Medallion Laboratories. 6. Rahman, M. M., Fazlic, V. and Saad, N. W( 2012), “Antioxidant properties of raw garlic”, International Food Research Journal. 7. Siti Fairuz Che Othman, Syed Zahir Idid, Mustapha Suleiman Koya ,Aisyah Mohamed Rehan and Kamarul Rahim Kamarudin (2011), “Antioxidant Study of Garlic and Red Onion”, Universiti Putra Malaysia Press. 8. DUŠICA P. ILIĆ, VESNA D. NIKOLIĆ, LJUBIŠA B. NIKOLIĆ, MIHAJLO Z. STANKOVIĆ, LJILJANA P. STANOJEVIĆ( 2010), “ themal degradation, antioxidant and antimicrobial activity of the synthesized allicin”, Faculty of Technology, Leskovac, Serbia.