Khảo sát khả năng chống oxi hoá lipit của chè xanh, tỏi và chitosan.

ipaza là một globulin. Nó xúc tác không những phản ứng thuỷ phân mà cả phản ứng tổng hợp nữa. Do đó cân bằng phản ứng thuỷ phân phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể mà có thể chuyển dịch vế phải cũng như vế trái. Theo Cretovich thì khi hàm ẩm cao thì sự thuỷ phân ưu thế hơn sự tổng hợp. 1.3.1.2. Ôi hoá do phản ứng oxy hoá Ôi hoá theo kiểu này là dạng phổ biến nhất trong bảo quản các lipit. Thường người ta phân biệt hai loại: ôi hoá hoá học và ôi hoá sinh học. * Ôi hoá hoá học Ôi hoá hóa học là quá trình tự oxy hoá. Khi đó xảy ra sự tấn công các gốc axit béo tự do cũng như kết hợp bởi oxy phân tử. áp suất của oxy và lượng nối đôi trong phân tử axit béo có ảnh hưởng đến tiến trình phản ứng. Sản phẩm đầu tiên là hydroperoxyt. Từ đó tạo nên aldehit no và không no, xeton, axit mono và dicacboxylic, aldehit, xetoaxit, epoxyt,... Ngoài ra còn có thể trùng hợp hoá các sản phẩm oxy hoá nữa. Đa số những chất này có vai trò quyết định trong việc phát triển mùi vị. * Ôi hóa sinh học Ôi hoá sinh học: gồm sự ôi hoá do enzim lipoxygenaza và sự ôi hoá xeton Kiểu ôi hoá sinh học thường đặc trưng đối với lipit có chứa axit béo no với phân tử lượng trung bình và thấy, khi có hàm ẩm đáng kể. Khi đó axit béo bị b - oxy hoá và decacboxyl hoá, kết quả sẽ là tích tụ các alkylmetylxeton có mùi khó chịu. Khi lipit bị ôi hoá, thường bị mất hoạt tính vitamin. Vì lẽ khi đó các axit béo không no cao phân tử cũng như các vitamin đều bị phá huỷ bởi các sản phẩm oxy hoá tích tụ trong lipit. Các sản phẩm oxy hoá của lipit thường làm vô hoạt enzim và đặc biệt làm giảm hoạt độ của sucxinoxidaza,, xitocromoxydaza và cholinoxydaza. Sản phẩm oxy hoá còn có khả năng phản ứng cao với protein. Hợp chất tạo thành này bền vững, không hoà tan trong nước cũng như trong dung môi hữu cơ và cũng không bị phân ly bởi enzim. Người ta còn cho rằng sự phát triển của bệnh sơ vữa động mạch là do sự tạo thành phức giữa sản phẩm oxy hoá của lipit với protein có trong thành phần của thành huyết quản. Lipit bị oxy hoá còn kìm hãm sự phát triển của động vật. Cơ chế của quá trình ôi hoá hoá học Quá trình ôi hoá hoá học là phản ứng chuỗi nên thường có ba thời kỳ sau Phát sinh: Phản ứng được khơi mào bằng việc một vài phân tử lipit (RH) bị oxy hoá để tạo thành gốc tự do RH R· + (H·) (1) R· – là gốc của axit béo no hoặc không no tự do hoặc gốc của axit béo trong phân tử glyxerol. H· – nguyên tử H ở Ca so với nối đôi, hoặc nguyên tử H của nhóm metylen bất kỳ trong axit béo no. Để tạo thành gốc, nghĩa là để cắt đứt liên kết C – H trong phản ứng (1) cần năng lượng 70 ¸ 100kcal/mol. Khi có mặt oxy hoà tan thì tương tác giữa RH ban đầu với oxy sẽ xảy ra một cách mạnh mẽ hơn. Vì sự tạo thành gốc theo phản ứng lưỡng phân (2) đòi hỏi năng lượng chỉ là 47 kcal/mol. RH + O2 ® R· + HO2· (2) Khi nồng độ RH cao thì có thể xảy ra phản ứng tam phân RH + O2 + HR1 ® R· + H2O2 + R1· (3) Phản ứng đòi hỏi năng lượng bé hơn phản ứng lưỡng phân. Gốc tự do cũng có thể phát sinh khi có ion kim loại chuyển tiếp. M3+ + RH ® M2+ + R· + H· (4) M2+ + ROOH ® M3+ + RO· + OH· (5) Phát triển: Gốc tự do R. hoặc RO. được tạo thành do quá trình khơi mào sẽ bắt đầu chuỗi chuyển hoá oxy hoá. R· + O2 ® RO2· (6) RO2· + RH ® ROOH + R· (7) Phản ứng (6) đặc biệt nhanh, thực tế không cần năng lượng hoạt hoá. Còn phản ứng (7) cần năng lượng hoạt hoá là 4 ¸ 12kcal/mol. Từ đó ta thấy gốc RO2. là gốc chủ đạo trong mạch oxy hoá. Và phản ứng có ý nghĩa quyết định vận tốc phát triển của quá trình tự oxy hoá là phản ứng tương tác giữa gốc RO2. với phân tử lipit (phản ứng (7)). Từ hydroperoxyt sẽ phân mạch để cho những gốc tự do khác theo đường hướng sau: ROOH ® RO· + ·OH (8) Hoặc: 2ROOH ® RO2· + H2O + RO· (9) Hoặc: ROOH + RH ® RO· + H2O + R· (10) Việc đứt liên kết O – O để tạo thành hai gốc tự do theo phản ứng (8) đòi hỏi năng lượng hoạt hoá 30 ¸ 35kcal/mol. Sự liên hợp các hydroperoxyt thành dime (phản ứng(9)) sẽ thuận lợi khi nồng độ hydroperoxyt 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. Hydroperoxyt có thể phân giải theo phản ứng (10) đòi hỏi năng lượng hoạt hoá bé hơn phản ứng đơn phân [phản ứng(8)] Chú ý: Gốc peroxyt có xu hướng phản ứng với sản phẩm đã bị oxy hoá hơn là với phân tử chưa bị oxy hoá do chỗ trong sản phẩm đã bị oxy hoá thường chứa các liên kết C – H có khả năng phản ứng hơn. Gốc peroxyt cũng có thể đứt nguyên tử – H đặc biệt ở vị trí b, do quá trình nội phân và cũng có thể kết hợp với nối đôi olefin. Vì vậy chuyển hoá các gốc peroxyt sẽ đưa tới việc tạo nên không những hydroperoxyt mà cả peroxyt và polime, peroxyt vòng, aldehit... Do quá trình phát triển của chuỗi phản ứng oxy hoá với các phản ứng phân mạch (8), (9), (10) nên tích tụ gốc alcocxyl RO., peroxyt RO2. và hydroxyl ·OH. Từ gốc alcocxyl có thể tạo nên những sản phẩm thứ cấp như rượu, xeton, aldehit. RO· + R’H ® ROH + R· Rượu gốc tự do Tương tác của hai gốc alcocxyl: Rượu Xeton Tương tác của gốc alcocxyl với gốc alkyl: Xeton Hoặc: Aldehit Hoặc, từ hydroperoxyt và gốc alkyl cũng tạo ra xeton: Xeton Aldehit cũng có thể được tạo thành từ xeton bằng cách oxy hoá chúng đến a-xetohydroperoxyt rồi đến aldehit và axit: Axit Xeton Ngoài ra trong lipit bị oxy hoá còn có thể tạo thành các sản phẩm trùng hợp cao phân tử: Hoặc: Kết thúc: Việc đứt mạch (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· + RO2· ® Sản phẩm phân tử RO2· + RO2· ® Năng lượng hoạt hoá của các phản ứng này không đáng kể (1 ¸ 2kcal/mol) do đó vận tốc phản ứng rất lớn. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc oxy hoá * Các yếu tố kích thích: - Ảnh hưởng của các axit béo tự do: axit béo tự do có tác dụng xúc tác quá trình oxy hoá, làm tăng nhanh sự phân giải hydroperoxyt thành các gốc - Ảnh hưởng của oxy: vận tốc tự oxy hoá phụ thuộc vào lượng oxy trong môi trường . Vì sự phát sinh chuỗi phản ứng chủ yếu phụ thuộc vào phản ứng RH + O2 - Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến vận tốc phản ứng hoá học. Tăng nhiệt độ, lượng peroxyt tạo thành tăng. ở nhiệt độ 40 ¸ 45oC và cao hơn, sự phân giải hydroperoxyt sẽ tăng. - Ảnh hưởng của trạng thái lipit: bề mặt tiếp xúc của chất béo với không khí càng lớn thì vận tốc oxy hoá càng cao. vận tốc tự oxy hoá còn phụ thuộc vào chiều dày của lớp. Khi lớp dày thì oxy xâm nhập khó. Giảm nhiệt độ đến lúc chất béo chuyển sang trạng thái rắn thì vận tốc oxy hoá cũng giảm. - Ảnh hưởng của ion kim loại chuyển tiếp: các ion cũng như các hợp chất của kim loại chuyển tiếp có tác dụng xúc tác sự oxy hoá lipit. Thực nghiệm cho thấy rằng khi có mặt sắt ở trong dầu với lượng 0,2 ¸ 1,0 mg/kg sắt sẽ làm giảm độ bền của dầu đối với oxy hoá 20 ¸ 50%. Với đồng chỉ cần 0,05 ¸ 0,2mg/kg sẽ làm tăng sự oxy hoá dầu lên 20 ¸ 50%. Ion kim loại chuyển tiếp có các eletron độc thân và thực chất là gốc. Nhưng tính chất “gốc” ở chúng thể hiện yếu do đó chúng có thể tồn tại trong dung dịch với nồng độ lớn. Tuy nhiên chúng có thể chuyển hoặc lấy electron từ một hạt bão hoà hoá trị nào đó để tạo thành gốc tự do hoạt động hoặc gốc ion Mn+ + RO· ® M(n+1)+ + RO- Mn+ + RO2· ® M(n+1)+ + RO·2 M(n+1)+ + RO·2 ® Mn+ + R. + O2 - Ảnh hưởng của năng lượng mặt trời và tia ion: năng lượng ánh sáng, đặc biệt là tia cực tím và tia ngắn của quang phổ nhìn thấy có tác dụng xúc tác quá trình oxy hoá lipit. Có lẽ năng lượng ánh sáng sẽ quang phân hydroperoxyt thành các gốc tự do. - Ảnh hưởng của nước: nước có tác dụng làm tăng tính ổn định của chất béo sữa đối với sự oxy hoá ở nhiệt độ 95oC và người ta cũng nhận thấy khi ở 50oC, nước không có ảnh hưởng gì đến mỡ lợn. * Các yếu tố kìm hãm Kìm hãm sự oxy hoá bằng cách làm đứt mạch. Cơ chế tác dụng của những chất chống oxy hoá loại này (như phenol, amin) có thể như sau: RO2· + InH2 ® ROOH + InH· InH· + InH· ® In· + InH2 Gốc không hoạt động Hoặc: RO2· + InH2 ® [RO2InH2] [RO2InH2] + RO· ® sản phẩm không bền Hoặc: RO· + InH2 ® In·H + ROOH In·H + RO·2 ® sản phẩm bền Kìm hãm sự oxy hoá bằng cách làm giảm vận tốc phát sinh mạch Các sunfua có khả năng phá huỷ hydroperoxyt: ROOH + R1SR2 ® ROH + R1SOR2 ROOH + R1SOR2 ® R1OH + RSO2R2 Các sunfua kiểu này như tiuran (tetrationA, tetrametyltiuramdisunfua): Vô hoạt các hợp chất chứa kim loại có hoạt động xúc tác Các kim loại chuyển tiếp có thể tương tác với hydroperoxyt để tạo thành gốc tự do, đồng thời kim loại chuyển sang hoá trị khác: Fe2+ + ROOH ® Fe3+ + RO. + .OH Fe3+ + ROOH ® Fe2+ + RO2. + H+ Vì vậy phải chọn chất chống oxy hoá có khả năng tạo phức với ion kim loại qua đó mà “phong toả” được sự chuyển electron từ mức (n+)+ tới mức (n+1)+OO , nghĩa là loại trừ được khả năng chuyển hoá trị. Những chất chống oxy hoá loại này như axit xitric, axit maleic, axit fitinic... Trong bảo quản lipit, người ta có thể dùng cộng tính của hai chất để làm tăng hiệu quả của chất chống oxy hoá. Các chất như tocoferol, xemazol, phosphatit, gossipol, quecxetin,... là những chất chống oxy hoá tự nhiên, vì thường chứa trong các nguồn lipit tự nhiên. Hiện nay người ta còn sử dụng nhiều chất chống oxy hoá tổng hợp như butyloxyanizol, butyloxytoluen, dodexigalat,... trong bảo quản dầu mỡ. Cơ chế của quá trình ôi hoá sinh hoá học * Ôi hoá do enzim lipoxydaza Lipit có thể bị oxy hoá dưới tác dụng xúc tác của enzim lipoxydaza để tạo thành những sản phẩm khác. Lipoxydaza hay lipoxygenaza là enzim oxy hoá khử, thường có tên gọi hệ thống là linobat: O2 – oxydoreductaza. Enzim lipoxygenaza xúc tác sự oxy hoá các axit béo không no chứa 2 – 3 nối kép (hoặc nhiều hơn) như axit linoleic, axit arachidic. Điểm đặc biệt là lipoxygenaza chỉ oxy hoá dạng cis - cis còn dạng cis – trans hoặc trans – trans thì hoàn toàn không tác dụng. Cả ba axit này đều bị oxy hoá với vận tốc như nhau. Điểm khác là các hydroperoxyt được tạo thành ở đây có hình thể cis–trans và có hoạt động quang học. Tapel và Boyer cho rằng mỗi một phân tử linoleat đều bị oxy hoá trực tiếp dưới tác dụng của enzim. Đầu tiên là sự tạo thành phức hợp giữa linoleat, oxy và lipoxygenza. Tiếp đó gốc kép được tạo thành do kết quả của sự chuyển hydro từ linoleat tới oxy. Một nối đôi bị chuyển chỗ để tạo nên một hệ thống nối đôi liên hợp. Phức hợp bị phân ly giải phóng ra enzim lipoxydaza và hydroperoxyt có dạng cis – trans. Từ hydroperoxyt sẽ chuyển hoá một cách bình thường để tạo ra epoxyt, aldehit, xeton,... * Ôi hoá xeton: Ôi hoá xeton thường đặc trưng đối với lipit có chứa axit béo no, phân tử lượng trung bình và thấp. Dưới tác dụng của các enzim của các enzim của vi sinh vật, axit béo bị b - oxy hoá và decacboxyl hoá mà kết quả là tạo ra các alkylmetylxeton có mùi khó chịu. Sơ đồ phản ứng như sau: Chương 2: QUÁ TRÌNH CHỐNG OXI HOÁ LIPIT Các chất chống oxi hoá trong thực phẩm làm chậm hoạt động của quá trình oxi hoá bằng cách phản ứng với gốc tự do ở giai đoạn phát sinh. Hàm lượng chất chống oxi hoá đưa vào thực phẩm phải nhỏ hơn hàm lượng cho phép mà vẫn có tác dụng tốt. Việc bổ sung chất chống oxi hoá sẽ không có ý nghĩa nếu thực phẩm đã bị oxi hoá mạnh, nồng độ các gốc hoạt động đã quá cao. Tác dụng chống oxi hoá được giới hạn bởi thời gian mà các chất chống oxi hoá chưa bị phân huỷ. Tác dụng chống oxi hoá phụ thuộc vào: Cấu trúc phân tử. Khả năng tham gia phản ứng của các chất chống oxi hoá vào các phản ứng phụ. Loại thực phảm bảo quản. Điều kiện oxi hoá (nhiệt độ, bức xạ, kim loại,...). Sự ổn định của chất chống oxi hoá trong thực phẩm được bảo quản. 2.1. Cơ chế chống oxi hoá[1] Ta thấy rằng: Phản ứng: R. + O2 RO2. xảy ra tức thời, do đó quá trình chống oxi hoá do nồng độ RO.2 quyết định. Có thể giảm vận tốc phản ứng RO.2+ + RH bằng cách hướng các phản ứng của gốc peroxyt theo chiều khác.Điều đó đạt dược bằng cách đưa vào trong lipit chất chống oxi hoá InH2, nghĩa là chất có khả năng phản ứng với gốc RO.2 dễ dàng hơn Kết quả là thay gốc RO.2 bằng gốc của chất chống oxi hoá HIn. Là gốc yếu không thể tương tác với phân tử lipit. Các gốc HIn. Sẽ bị vô hoạt do sự tổ hợp: RO.2 + InH ROOH + In. In. + In. In – In RO.2 + In. ROOIn Điều kiện đó thoả mãn được bằng cách đưa vào những chất chống oxi hoá có bản chất phenol hoặc amin...Phenol có năng lượng liên kết của nguyên tử hidro trong nhóm hydroxyl rất bé (60 – 70 kcal) so với năng lượng liên kết của nguyên tử hidro trong nhóm metylen của mạch cacbon (80 –90 kcal). Một cách khác để giảm nồng độ RO.2 là giảm vận ốc sinh ra chúng. 2.2. Cơ chế quá trình chống oxi hoá của một số phụ gia [3] 2.2.1. Họ phenol Tính chống oxi hoá của các ankylphenol thể hiện ơr chỗ chúng có khả năng vô hiệu hoá các gốc peroxit, bằng cách đó cắt mạch oxi hoá. Sản phẩm đầu tiên xuất hiện là các gốc phenol tạo thành do ngưyểnt hidro của nhóm hydroxyl được nhường cho gốc peroxit: Các gốc phenol (sự tạo thành chúng được chứng minh bằng phương pháp cộng hưởng điện từ) rất ổn định, kém hoạt tính, nhờ vậy chúng không có khả năng sinh mạch oxi hoá tiếp theo. Hoạt tính chống oxi hoá của các hợp chất ankylphenol được tăng lên bằng cách hidroxyl hoá vào phân tử phenol, vì các hợp chất poliphenol có hoạt tính tốt hơn monophenol. Chúng có một số tính chất sau: Dạng khử của chúng có thể phản ứng với các gốc tự do, chuyển thành dạng oxi hoá: Dạng hidroquinon Dạng quinon (dạng khử) (dạng oxi hoá) - Dạng oxi hoá của chúng có thể chuyển thành dạng lưỡng gốc và như vậy chúng có khả năng phản ứng với hai gốc tự do nữa, nhưng sự chuyển dạng theo khuynh hướng này nếu: Đặc biệt dạng oxi hoá và dạng khử của chúng có thể tương tác với nhau thuận nghịch tạo gốc Semiquinon: 2.2.2. Họ amin Gần đây xuất hiện giả thiết khác không nằm trong khuôn khổ cơ chế hoạt động đã dẫn ra ở trên của ankylphenol (cắt trực tiếp hidro của nhóm bằng các gốc peroxit. Ở đây cơ chế tác dụng giữa ROO. với phân tử ức chế là phản ứng thuận nghịch, sau đó gốc phức tạo thành sẽ tác dụng với gốc peroxit tiếp theo: ROO·. + InH « ROO·.. . .InH ROOH + ROOIn InH: Chất ức chế phản ứng oxi hoá. Đối với amin bậc một và bậc hai (có nguyên tử H linh động trong nhóm amin), cơ chế hoạt động kìm hãm là cắt mạch do tạo thành các gốc amin. ROO. + R’NHR” R’N.R” + ROOH Cơ chế trên được khẳng định bởi sự có mặt của các gốc amin cũng như bởi cấu trúc của sản phẩm cuối cùng của quá trùnh oxi hoá: ROO. + R’NR” RO. + ONR’R” Để nghiên cứu khả năng ức chế của các chất chống oxi hoá họ amin với các gốc peroxit, người ta đã theo dõi tác dụng của anilin cũng như a và b-naphtyl – amin. Với hidroperoxit chúng tạo thành hợp chất (I) với liên kêt hidro còn với a và b naphtyl cho sản phẩm (II). Trong đó proton của hidroperoxit đính với nhóm N của nhóm amin. 2.2.3. Nhóm các hợp chất của lưu huỳnh và phospho. Khi quá trình oxi hoá xảy ra ở nhiệt độ cao hoặc có sự có mặt của kim loại, người ta thường sử dụng nhóm các hợp chất của S và P. Các hợp chất chứa S thông thường là các hợp chất parafin, olefin, tecpen, sunfua... Các hợp chất loại này ngoài khả năng chống oxi hoá, chúng phân huỷ các peroxit và bị mất hoạt tính ở giai đoạn cuối cùng. Các hợp chất chứa nhóm thiol có khả năng chống oxi hoá ở những mặt sau: Làm trung hoà gốc .OH và tạo gốc thiol: RSH + .·OH RS· + H2O Các thiol kết hợp với nhau để tạo ra hợp chất diunfua (RSSH) hoặc trung hoà gốc tự do có tính chống oxi hoá. Có thể kết hợp với oxi để tạo ra gốc sunfoxyl cũng là một dạng oxi hoá 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 Các hợp chất của phospho cũng có những tính chất tương tự: ROOH + R’3P ROH + R’3PO ROOH + (R’O)3P ROH + (R’O)3PO 2.3. Các chất đồng tác dụng chống oxi hoá[4] Hiện tượng đồng tác dụng xảy ra khi một hỗn hợp các chất có tác dụng chống oxi hoá tốt hơn tổng tác dụng của từng chất riêng rẽ. Có hai loại đồng tác dụng: - Một là tác dụng của các chất nhận gốc tự do. - Hai là sự kết hợp của chất nhận gốc tự do và tác nhân tạo phức kim loại. 2.3.1. Hỗn hợp các chất nhận gốc tự do. Một hỗn hợp đồng tác dụng chống oxi hoá gồm hai chất là AH và BH, giả thiết rằng năng lượng liên kết của B – H lớn hơn của A – H, nghĩa là BH phản ứng với gốc ROO. châm hơn. Phản ứng có thể xảy ra như sau: ROO. + AH A. + ROOH A. + BH B. + AH Vì vậy sự có mặt của BH có tác dụng tái sinh lại chất chống oxi hoá AH. Ví dụ hỗn hợp chất chống oxi hoá gồm hợp chất phenol và axit ascobic. Hợp chất phenol tác dụng mạnh hơn nên nó là chất chống oxi hoá chính và axit ascobic là chất đồng tác dụng. Tương tự như vậy có thể sử dụng hỗn hợp chất đồng tác dụng chống oxi hoá là hai hợp chất phenol khác nhau. . . 2.3.2. Chất tạo phức kim loại. Chất tạo phức kim loại có khả năng làm mất hoạt tính của kim loại, chúng thường tồn tại ở dạng muối của axit béo. Tác dụng chống oxi hoá của chất nhận gốc tự do tăng lên bới sự có mặt của tác nhân phức kim loại, như vậy thì hiện tượng đồng tác dụng mới xảy ra. 2.4. Sự lựa chọn các chất chống oxi hoá trong thực phẩm[4,5,6] Với cấu trúc phân tử khác nhau, các chất chống oxi hoá nên khi ứng dụng chúng vào các dạng dầu mỡ hay thực phẩm khác nhau chúng sẽ có những tính chất khác nhau. Do đó cần phải chú ý tới một số ảnh hưởng như pH, màu sắc, mùi vị, lợi ích, nguồn cung cấp, giá cả, . . . Vấn đề lựa chọn chất chống oxi hoá hoặc sự kết hợp của các chất chống oxi hoá là rất phức tạp, vì có tính chất đồng tác dụng nên khi thêm chất chống oxi hoá sẽ làm tăng vai trò của các chất tiền chống oxi hoá và chất chống oxi hoá có sẵn trong thực phẩm. Có hai dạng chất nền: Một là các chất có diện tích bề mặt lớn như dầu ăn (chỉ có ranh giới giữa pha khí và dầu), trong trường hợp này chất chống oxi hoá hiếu nước có tác dụng tốt hơn, bởi vì chúng tập chung trên bề mặt dầu nơi diễn ra các phản ứng giữa dầu và oxi. - Hai là dạng chất có diện tích bề mặt lớn như ở trong thực phẩm chưa chế biến, các màng Lipit phân cực, các mô giữa các tế bào của các Lipit trung tính và các mô của dầu đã nhũ tương hoá. Đây là hệ thống thường có nhiều ranh giới pha, trong đó hàm lượng nước cao và dầu ở dạng nhũ tương. Với hệ thống này các chất chống oxi hoá kị nước như BHT, BHA, tocopherol có tác dụng tốt hơn. 2.4.1. Các chất chống oxi hoá tổng hợp. Sử dụng chất chống oxi hoá đã kéo dài chu kỳ phân huỷ của rất nhiều quá trình trong thực phẩm, ngăn ngừa sự xuất hiện không mong muốn của mùi và vị. Cho đến nay, những chất chống oxi hoá tổng hợp chính được sử dụng là BHA, BHT, TBHQ và galat. Cả BHA và BHT đều có tác dụng yếu trong dầu thực vật, đặc biệt trong những loại dầu đã có sẵn chất chống oxi hoá tự nhiên. Tuy nhiên, sử dụng các chất chống oxi hoá tổng hợp cũng có sự bất lợi, đặc biệt là sự bay hơi và xu hướng phân huỷ của chúng ở nhiệt độ cao. Hơn nữa các chất chống oxi hoá tổng hợp có thể có các ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ của người tiêu dùng nên đã có nhiều nghiên cứu xác định độc tính của các phụ gia tổng hợp. Vì vậy việc sử dụng chất chống oxi hoá tổng hợp đã được hạn chế ở nhiều quốc gia bởi vì chúng có những tác động có hại tới nhiều enzim trong cơ thể sống. Mặt khác những chất chống oxi hoá tổng hợp là những chất không có sẵn, do đó giá thành của nó tương đối cao. 2.4.2. Một số chất chống oxi hoá tự nhiên. Hợp chất chống oxi hoá tự nhiên là những hợp chất có hoạt tính chống oxi hoá có nguồn gốc từ tự nhiên. Do có những nghi ngại khi sử dụng chất chống oxi hoá tổng hợp nên xu hướng sử dụng chất chống oxi hoá tự nhiên ngày càng tăng. Bên cạnh các chất chống oxi hoá nội sinh như: vitamin A, C, D, E, K, axit ủic, bilỉubin, cảnozin và ubiquinol, các axit amin như cystein, metionin, tyrozin, tryptophan, lyzin; peptit như glutation. . . cũng là hợp chất chống oxi hoá.Còn có một số hợp chất được lấy từ các cây gia vị khác như: - Tocopherol: có trong nhiều loại cây thực vật. Trong tự nhiên, người ta đã tìm thấy bốn dạng đồng phân: a - tocopherol (có tính hoạt độngnhư vitamin E), b, g và d - tocopherol. Chức năng hoạt động của tocopherol cũng giống như BHA và BHT tức là sự kết hợp với những gốc tự do, nhưng có điểm khác là chúng bền ở nhiệt độ cao và khó bay hơi. Hỗn hợp của hợp chất tocopherol và peptit cũng là những chất đồng tác dụng chống oxi hoá trong mỡ và dầu. Axit ascobic (vitamin C): là chất chống oxi hoá bền trong hệ nước.Nếu như được kết hợp với dung dịch propylenglycol thì tính chóng oxi hoá của nó sẽ được tăng lên rất nhiều. Một số chât khác như axit cỉtic, EDTA, phospholipit và hợp chất amino axit cũng làm tăng khả năng chống oxi hoá của chất chống oxi hoá tự nhiên. Carotenoit: Trong thực phẩm, bên cạnh chức năng tạo màu các hợp chất caroten có khả năng ức chế những phản ứng làm giảm giá trị thực phẩm trong quá trình bảo quản, đặc biệt là sự ức chế phản ứng oxi hoá Lipit. Một trong những chất đó là vitamin A, nhưng không phải tất cả các hợp chất caroten đều có khả năng đó. Các hợp chất caroten thuộc nhóm chất chống oxi hoá có khả năng loại gốc tự do. Có thể giải thích rằng b - caroten đã loại gốc peroxit bằng cách tạo ra sản phẩm cộng giữa b - caroten và gốc peroxit. Các hợp chất cảoten chỉ tạo sản phẩm cộnglà những gốc caroten bền chứ không cho đi một nguyên tử H như những hợp chát phenol. Trong thực phẩm, dưới một số điều kiện các hợp chất caroten hoạt động như những chất chống oxi hoá, điều đó phụ thuộc vào nồng độ của chúng,sự cân bằng động giữa tiền oxi hoá và chống oxi hoá là vô cùng nhạy cảm. Flavonoit: Là một nhóm hợp chât mang màu lớn của thực vật và được hấp thụ thường xuyên qua thức ăn. Nhờ có cấu trúc poliphenol nên nhóm này có tính chống oxi hoá tốt bởi nó có thể khử các gốc tự do và liên kết với các ion kim loại. Các flavonoit có nhóm cacbonyl ở vị trí C4 và nhóm hydroxyl ở vị trí C3 hoặc C5 đều dễ tạo phức với kim loại. Flavonoit có hai nhóm hydroxyl ở vị trí C3’ và C4’ cũng tạo phức với kim loại. Các kim loại có thể là Al, Zn, Cr, Cu,. . . đây là những kim loại làm khơi mào quá trình oxi hoá trong thực phẩm. Hiện nay, người ta đang tập trung nghiên cứu để lấy các hợp chất chống oxi hoá có trong các cây thực vật như cây chè, cây ớt, cây chay, cây trầu không, cây quế, cây gừng, cây nghệ, cây tỏi, . . . Việc sử dụng các chất chống oxi hoá trong tự nhiên có một số ưu điểm như: Không độc, dễ kiếm (vì có sẵn trong tự nhiên), giá thành rẻ và đặc biệt là được người tiêu dùng tin cậy, . . . những ưu điểm này thường không có trong chất chống oxi hoá tổng hợp. Chương 3: MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA TỎI, CHÈ XANH, CHITOSAN 3.1. Tỏi[7,8,9] 3.1.1. Giới thiệu về tỏi Tỏi (tên khoa học là Allium sativum L) là loài thực vật thân thảo, họ bách hợp có nguồn gốc từ sa mạc Kigirs, là một loại gia vị được ưa thích và không thể thiếu trong một số món ăn của dân tộc Việt Nam cũng như của rất nhiều dân tộc khác trên thế giới. Không chỉ vậy, ăn tỏi còn có tác dụng phòng và chữa một số loại bệnh nhất định theo kinh nghiệm của y học dân gian. Gần đây nhờ những công trình nghiên cứu của các nhà khoa học mà chúng ta hiều biết sâu sắc về công dụng và hoạt tính sinh học của tỏi. 3.1.2. Thành phần Trong tỏi bao gồm một số chất chính sau: Tinh dầu: chủ yếu bao gồm các hợp chất chứa lưu huỳnh như allicin, điallyldisulfide, diallyltrisulfide, allypropyldysulfide... Khi nghiên cứu về tính bền vững của từng thiosulfinat người ta thấy rằng: allyl – sthosulfinal (allicin), allyl methane – thiosulfinat và allyl – 1 – propen thiosulfinat, allyl – 1- propenthisulfinat là kém bền nhất bởi chúng hình thành thioacrobin ( CH2=CH – CH=S) Ngược lại, các hợp chất diallyl disulfide bền nhất và hoạt tính chống oxy hoá của chúng tăng lên khi thêm a - tocopherol và L – ascorbyl palmital trong mỡ lợn. Các vitamin A, B1, B2, C, E... Khoáng vi lượng: I, Se, Ge, Zn... Các cacbohydrat: đường, frutan, pectin Các sắc tố flavonoid và các phenol Các chất hỗn hợp: acid phytic, hocmon, thực vật, lectin... Các enzim như alliinase, peroxiadaza, nyroxidaza, scordinin, S – allylsystein, g - glutamin 3.1.3. Tính chất sinh học và công dụng Tác dụng kháng khuẩn: Tỏi là một chất kháng sinh đa năng với phổ kháng 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 cảm cúm, một số bệnh đường ruột, đường hô hấp. Tác dụng của tỏi đối với tim và hệ tuần hoàn: Allicin (được tạo ra khi men alliinase chuyển hoá alliin có trong tỏi) có tác dụng ngăn ngừa cao huyết áp, làm giảm cholesterol, điều hoà 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 loại hoặc từng nhóm thực phẩm đã kết luận tỏi có thể làm giảm đáng kể nguy cơ mắc bệnh ung thư, nhất là ung thư ở đường dạ dày – ruột. Do trong tỏi có hàm lượng selen nên tỏi có khả năng chống lại bệnh ung thư, ngăn chặn sự phát triển của các khối u và các tế bào ung thư. Tác dụng chống oxy hoá:[8,9] Tác dụng chống oxy hoá 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 ADN, tác động lên quá trình tổng hợp protein và chức năng màng do đó gây xơ 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 hoá. Allicin làm tăng enzim quan trọng chống oxy hoá trong máu là catalase và glutathion peroxydase. * Tính ổn định của Allicin trong tỏi Allicin, một este thiosulphinate, là thành phần chính tạo nên tính chất dược lý của dịch chiết tỏi, cũng như tạo nên mùi đặc trưng của tỏi tươi. Allicin được tạo ra từ alliin do tác dụng của enzim Alliinase. Công thức của alliin và allicin như sau: Phương trình chuyển hoá: 2RSOCH2CH(NH2)CO + H2O 2NH3 + 2CH3COCOOH + RSSOR Alliin pyruvicacid allicin R: nhóm CH2 = CH – CH2 – Allicin là một chất không bền, dễ bị phân huỷ thành hỗn hợp của mono, di-tri- và polysulphides như sau: Lượng allicin trong tỏi được định lượng bằng cách xác định lượng hợp chất sulphur dễ bay hơi hoặc lượng axit pyruvic; để xác định được lượng hợp chất sulphua dễ bay hơi, hoặc xác định lượng axit pyruvic người ta sử dụng phương pháp phân tích trọng lượng, dùng phổ quang kế và phương pháp sắc ký. Người ta nhận thấy rằng allicin có trạng thái kém bền, khả năng phản ứng cao cùng với liên kết S – S yếu (năng lượng liên kết 46 kcal hoặc ít hơn) và có nhiều con đường để phân huỷ nó. Do vậy mà alliin và allicin đã được nhiều nhà hoá học chú ý và nghiên cứu. Tính chất của allicin mất đi nhanh chóng khi ở nhiệt độ cao hoặc khi có mặt kim loại kiềm. Cấu trúc hoá học của alliin là khác so với các chất chống oxy hoá thông thường như các hợp chất của phenol hay amin. Bởi vậy người ta hy vọng trong tỏi có khả năng chống oxy hoá mạnh hơn. Một trong những điểm khác đó là tính chất của các hợp chất sunfua, chúng có khả năng khử các hydroperoxyt (sản phẩm của quá trình oxy hoá lipit) thành các dẫn xuất hydrolytic. 3. 2. Chè xanh[10 ¸14} 3.2.1. Giới thiệu về chè xanh Cây chè thuộc ngành Ngọc Lan hạt kín (Agiospermae), thuộc lớp Ngọc Lan hai lá mầm (Đicctyleneae); thuộc họ Camelliaceae, thuộc giống Thea, thuộc chủng Thea Wethamica. Chè có nhiều giống khác nhau, các giống chè phổ biến hiện nay là: Thea Jiunnanica, Thea Assamica, Thea Ainensis, có nguồn gốc từ Trung Quốc và miền Bắc nước ta. Ngày nay thì ở hầu hết các tỉnh nước ta đều trồng chè, song ba vùng trồng chè lớn nhất là: vùng thượng du (miền núi phía Bắc) 25%, vùng trung du (Thái Nguyên, Bắc Cạn) 75%, vùng Tây Nguyên (Gia Lai, Kontum). 3.2.2. Thành phần Thành phần chính của chè xanh được xác định là: Cafein, proten, dầu thơm (b, g - hexinol, n – hexanol và a, b - hexanol). Men: amilase, b - glucosidase và proxidase, poliphenolxidase. Sắc tố: Clorofin, caroten, xantofin, antoxianidion... Pectin. Vitamin (đặc biệt là vitamin C). Các axit hữu cơ. Các chất khoáng. Tanin. 3.2.3. Hoạt tính chống oxy hoá của chè xanh Nhiều công trình nghiên cứu đã khẳng định hoạt tính chống oxi hoá chính của chẽ là các catechin chè, chúng thuộc họ flavonoit. Tác dụng chống oxi hoá của chúng là do chúng có khả năng vô hiệu hoá các gốc peroxit để cắt mạch oxi hoá. Cấu trúc hoá học của các catechin chè là các hợp chất polyphenol. Công thức hoá học của các catechin chè: Ngoài ra người ta cũng đã chứng minh được tác dụng chống oxi hoá của các phân đoạn không trùng hợp phenol có trong chè xanh, chúng có khả năng ức chế sự tự oxi hoá của các axit béo. 3.3. Chitosan Chitosan được điều chế từ chitin bằng phương pháp deaxyl hoá chitin trong môi trường kiềm Phản ứng thuỷ phân các amit trong môi trường kiềm: Như vậy cấu trúc polyme của chitosan không khác so với chitin, chúng đều là các polysacarit có mạch không phân nhánh. Vì trên nguyên tử của mạng chitosan đã mất di nhóm axetyl nên mật độ điện tử trên nguyên tử –N của mạng chitosan tăng lên dẫn đến làm tăng tính bazơ của nhóm chitosan. Chitosan có màu trắng ngà, tan trong dung dịch axit loãng, không tan trong kiềm. Trông phân tử chitosan có chứa các dị tố như N, O chúng có những đôi điện tử chưa bị chia sẻ do đó chúng có khả năng tạo phức phối tử cao với hầu hết các kim loại chuyển tiếp như: Cu(II), Fe(II), Cd(II)... Cơ chế tạo phức giữa các ion kim loại và chitosan được đưa ra là: M2+ + 2HL ® ML2 + 2H+ Người ta đã xác định được phức của Cu(II) với chitosan có cấu trúc tứ diện, với số phối trí là bốn. Cấu trúc phức của Cu(II) với chitosan như sau : PHẦN THỰC NGHIỆM Chương 4: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1.Mục đích của thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành nhằm xác định hoạt tính chống oxi hoá của chè xanh, tỏi và chitosan trong mỡ lợn. Bên cạnh đó chúng tôi còn nghiên cứu, tìm hiểu tác dụng của chitosan khi sử dụng kết hợp với chè xanh và tỏi. 4.2. Hoá chất và dụng cụ 4.2.1. Hoá chất Trong quá trình thí nghiệm đã sử dụng các hoá chất sau: Dung môi để chiết gia vị: Etanol, Etylaxetat, Axeton, n – hexan Các hoá chất khác: + KI 30% - 30 g KI hoà tan trong 70 ml nước cất (dung dịch phải trong và không màu) +K2Cr2O7 0,01M – 2,94 g K2 Cr2O7 hoà tan trong1000 ml nước cất. + Na2S2O3 0,01M – 2,5 g Na2S2O3.5H2O hoà tan trong 1000 ml nước cất. + Hồ tinh bột – 0,25 g tinh bột hoà tan trong 100ml nước cất đun sôi trong 2 phút + Hỗn hợp axit axetic và clorofom tỷ lệ 3:2. + H2SO4 25% - 14,2 ml H2SO4 96% (d = 1,84 g/ml) pha trong 74 ml nước cất. 4.2.2. Dụng cụ Cân phân tích, cân kỹ thuật, cốc cân. Buret 25ml, 10ml. Bình nón 100ml, 250ml. Tủ sấy. Pipet: 1ml, 5ml, 250ml. Bình định mức: 1000ml. Ống đong: 5ml, 100ml. Cốc thuỷ tinh: 50ml, 200ml. Và một số dụng cụ khác. 4.3. Phương pháp phân tích Hoạt tính chống oxi hoá của gia vị có tác dụng như thế nào đối với thực phẩm có thể xác định bằng nhiều cách như: đo chỉ số peroxit (PV – peroxide value), chỉ số axit thiobabituric (TBAV – thiobabituric acide value), xác định hàm lượng n– hexan (hoặc heptan) bằng GC, xác định hàm lượng các sản phẩm oxi hoá phân cực bằng HPLC... Tính chống oxi hoá của gia vị được xác định trên cơ sở so sánh mẫu trắng và các mẫu có thêm chất chống oxi hoá. Trong khoá luận này chúng tôi theo dõi tính chống oxi hoá của gia vị bằng cách đo chỉ số peroxit. 4.3.1. Phương pháp xác định chỉ số peroxit 4.3.1.1. Định nghĩa: Chỉ số peroxit (PV – peroxit value) được biểu diễn là số mg nguyên tử oxi liên kết có trong 1(g) mỡ. 4.3.1.2. Xác định chỉ số f cho dung dịch Na2S2O3 Thực chất của việc xác định chỉ số f của dung dịch Na2S2O3 là xác định lại nồng độ của dung dịch Na2S2O3 vì: Na2S2O3.5H2O rất dễ hút ẩm. Dung dịch Na2S2O3 để trong không khí sẽ bị vi khuẩn phân huỷ. Do vậy phải xác định lại nồng độ của dung dịch Na2S2O3 trong mỗi lần phân tích. Cách tiến hành: Dùng pipet lấy 5ml KI 30%, 5ml axit H2SO4 25% và 50ml nước cất vào bình nón 250ml, lắc đều, cho thêm 10ml K2Cr2O7 0,01M. Để yên bình nón 15 phút, sau đó lắc đều và cho 5ml hồ tinh bột, khi đó dung dịch có màu xanh tím đậm. Chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 0,01M đến khi mất màu xanh tím. Phương trình phản ứng: K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = 4K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3I2 + 7H2O 2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI Chỉ số f được xác định bằng công thức sau: 4.3.1.3. Chuẩn độ chỉ số peroxit Cân từ 1 đến 1,5 g mẫu nghiên cứu vào bình chuẩn độ, hoà tan trong 25 ml hỗn hợp axit axetic và clorofom (3:2). Sau đó thêm vào 1 ml dung dịch KI bão hoà mới được chuẩn bị và lắc đều. Bình chuẩn độ đem cất trong bóng tối khoảng 20 phút, sau đó lấy ra và thêm vào 50 ml nước cất, lắc đều để tắch pha I2). Cho thêm 5 ml hồ tinh bột, dung dịch có màu xanh tím, chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 0,01M đến khi mất màu tím. Mẫu trắng được thực hiện như trên chỉ không có nguyên liệu đầu là mỡ. Phương trình phản ứng: ROOH + 2KI + 2CH3COOH ® ROH + I2 + 2CH3COOK I2 + 2Na2S2O3 ® Na2S4O6 + 2NaI Chỉ số pero xit được xác định bằng công thức sau: a: Thể tích Na2S2O3 của mẫu thường (l). b: Thể tích Na2S2O3 của mẫu trắng (l). m: Khối lượng của mẫu được cân (g). 4.3.2. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu. Mỡ lợn được đun cách thuỷ để khử hoạt tính của enzim, sau đó ép để thu mỡ lỏng. Cân 20 (g) mỡ lỏng cho vào lọ đựng mẫu. Chè xanh, tỏi được sấy khô ở 600C trong 48h, sau đó nghiền nhỏ, cân mỗi loại 4 mẫu, mỗi mẫu 5 (g) để chiết trong 50 ml dung môi: Etanol, Etylaxetat, Axeton, n – hexan. Chiết gia vị trong 48h.Cho dịch chiết gia vị vào các mẫu với nồng độ là 1%, tính theo khối lượng nguyên liệu đầu. Mẫu được để trong tủ sấy ở nhiệt độ 600C với mục đích thúc đẩy quá trình oxi hoá lipit xảy ra nhanh hơn so với khi đặt ở nhiệt độ phòng. Mặt thoáng của tất cả các mẫu đều như nhau, như vậy việc so sánh hiệu quả chống oxi hoá giữa các mẫu mới chính xác. Quá trình nghiên cứu được tiến hành theo hai giai đoạn: Giai đoạn 1: Khảo sát ảnh hưởng của các dung môi. Mẫu phân tích gồm 9 mẫu sau: + Mẫu trắng. + Mẫu chứa dịch chiết chè xanh bằng etanol. + Mẫu chứa dịch chiết chè xanh bằng etylaxetat. + Mẫu chứa dịch chiết chè xanh bằng axeton. + Mẫu chứa dịch chiết chè xanh bằng n – hexan. + Mẫu chứa dịch chiết tỏi bằng etanol. + Mẫu chứa dịch chiết tỏi bằng etylaxetat. + Mẫu chứa dịch chiết tỏi bằng axeton. + Mẫu chứa dịch chiết tỏi bằng n – hexan. Mục đích của giai đoạn này là tìm ra dung môi tốt nhất cho mỗi loại gia vị. Giai đoạn 2: Khoả sát ảnh hưởng của các gia vị, so sánh với mẫu dùng gia vị kết hợp với chất tạo phức kim loại (ở đây dùng chitosan). Mẫu phân tích gồm 9 mẫu sau: + Mẫu 1: Chè xanh 1%. + Mẫu 2: Tỏi 1%. + Mẫu 3: Chitosan 0,01%. + Mẫu 4: Chitosan 0,05%. + Mẫu 5: Chè xanh (1%) + Chitosan (0,01%). + Mẫu 6: Chè xanh (1%) + Chitosan (0,05%). + Mẫu 7: Tỏi (1%) + Chitosan (0,01%). + Mẫu 8: Tỏi (1%) + Chitosan (0,05%). + Mẫu 9: Mẫu trắng, Trong giai đoạn này, dịch chiết gia vị cũng được chuẩn bị như ở giai đoạn 1, nhưng được cho bay hơi ở nhiệt độ thấp để loại bớt ảnh hưởng của dung môi. Dịch chiết thu được của mỗi loại là 10ml (tương ứng với 5 g chất khô), lấy 0,4 ml cho vào các mẫu mỡ đã được chuẩn bị sẵn (nồng độ gia vị là 1%). Chitosan ở dạng vảy, màu trắng ngà, được cân bằng cân phân tích. Chương 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Qua nghiên cứu các tài liệu tham khảo, chúng tôi thấy rằng hoạt tính chống oxi hoá của chè xanh là các catechin chè, bên cạnh đó các phân đoạn không trùng hợp phenol cũng có những tác dụng nhất định trong việc chống oxi hoá. Còn đối với tỏi thì các chất chứa lưu huỳnh, tiêu biểu là allicin đóng vai trò chính trong việc chống oxi hoá. 5.1. Khảo sát ảnh hưởng của các dung môi khác nhau 5.1.1. Tác dụng của chè xanh trong các dung môi chiết khác nhau Qua một thời gian theo dõi chỉ số peroxit (PV) của cá mẫu nghiên cứu, kết quả được ghi trong bảng sau: Bảng 1: Ảnh hưởng của các dung môi lên hoạt tính của chè xanh. Thời gian (Ngày) Chỉ số peroxit (mg O2/ g mỡ) của các mẫu phân tích Mẫu trắng Etanol Etylaxetat Axeton n - hexan 1 17,74 15,24 13,34 13,60 17,48 3 25,47 2,23 13,50 13,36 21,57 4 30,74 34,10 22,80 48,19 53,64 5 32,33 47,77 58,37 51,24 57,55 6 43,81 49,96 58,85 51,41 83,67 7 259,59 57,60 54,65 53,65 85,31 11 450,69 80,18 67,91 67,75 110,58 12 789,02 82,18 85,48 76,47 160,52 14 1965,33 105,66 96,00 80,00 199,67 17 2196 114,70 103,96 105,14 285,45 19 2359,03 135,38 265,66 163,10 355,23 21 2547,03 253,98 355,46 269,46 435,41 27 329,89 396,00 341,14 516,27 Hình1. Sự thay dổi chỉ số peroxit của các mẫu trong thời gian bảo quản bằng dịch chiết chè xanh (ngày). Trong phần đầu của nội dung khoá luận, chúng tôi đã tiến hành lựa chọn dung môi để chiết các hợp chất chống oxi hoá từ chè xanh và tỏi. Các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các dung môi lên hoạt tính chống oxi hoá của chè xanh được thể hiện trên bảng 1 và hình 1. Qua hình 1 chúng ta có thể nhận thấy rằng chỉ số peroxit của mẫu trắng tăng nhanh sau 6 ngày. Chỉ số peroxit biểu thị nồng độ hydroperoxit tích luỹ trong quá trình oxi hoá lipit. Khi chỉ số peroxit tăng nhanh theo hàm số mũ thì giai đoạn tiềm phát kết thúc và đó là thời điểm lipit đã bắt đầu bị hư hỏng mạnh. Như vậy với điều kiện bảo quản ở 600C, mẫu trắng chỉ có thể được 6 ngày. Từ hình 1 và bảng 1, chúng ta có thể thấy được ảnh hưởng của các dung môi lên khả năng chống oxi hoá của chè xanh. Với dịch chiết bằng dung môi etanol thì giai đoạn tiềm phát kết thúc ở ngày thứ 20, như vậy thời gian bảo quản kéo dài được 3,3 lần so với mẫu trắng. Còn khi sử dụng dịch chiết chè xanh bằng etylaxetat, chỉ số peroxit tăng nhanh ở ngày thứ 18, có nghĩa là thời gian bảo quản được kéo dài khoảng 3 lần so với mẫu trắng. Đối với dịch chiết bằng axeton thì giai đoạn tiềm phát kéo dài khoảng 20 ngày, tương tự như mẫu có chứa dịch chiết chè xanh bằng etanol. Khi sử dụng dung môi không phân cực là n-hexan thì sau 16 ngày lipit đã bị hỏng, thời gian bảo quản được ngắn hơn so với các mẫu kể trên. Từ kết quả cho thấy rằng, các dung môi có độ phân cực cao có thể chiết được các hợp chất từ chè xanh có khả năng bảo quản mỡ tốt hơn so với các hợp chất trong dịch chiết bằng dung môi không phân cực. Điều này có thể giải thích là do các chất có hoạt tính chống oxi hoá của chè xanh là các chất phân cực nên nó có thể tan tốt hơn trong các dung môi phân cực. Từ các kết quả trên chúng tôi lựa chọn dung môi etanol để chiết chè xanh cho giai đoạn sau, vì etanol là một dung môi được dùng phổ biến trong việc chế biến, bảo quản thực phẩm, không gây cảm giác độc cho người tiêu dùng, và giá thành rẻ. 5.1.2. Tác dụng của tỏi trong các dung môi khác nhau Kết quả phân tích chỉ số peroxit như sau: Bảng 2: Ảnh hưởng của các dung môi lên hoạt tính của tỏi: Thời gian (ngày) Chỉ số peroxit (mg O2/ g mỡ) của các mẫu phân tích Mẫu trắng Etanol Etylaxetat Axeton n - hexan 1 17,74 26,82 32,00 21,71 32,00 3 25,47 44,51 39,84 32,00 41,98 4 30,74 55,69 54,09 55,92 37,65 5 32,33 59,07 72,19 63,62 58,92 6 43,81 62,45 82,29 100,20 65,92 7 259,59 78,60 103,84 124,20 70,02 11 450,69 83,60 111,37 170,93 98,62 12 789,02 125,95 131,43 251,73 125,05 14 1965,33 161,77 237,74 798,04 221,74 17 2196 252,23 473,77 886,45 753,27 19 2359,03 403,03 688,29 960,62 948,35 21 2547,03 682,43 980,00 1061,72 1087,48 27 665,83 1208,15 1291,80 1176,52 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các dung môi lên hoạt tính chống oxi hoá của tỏi được thể hiện trên bảng 2 và hình 2. Qua bảng 2 và hình 2 chúng ta thấy được ảnh hưởng của các dung môi lên khả năng chống oxi hoá lipit của tỏi như sau: Tất cả các dịch chiết của tỏi bằng các dung môi khác nhau của tỏi đã ức chế được sự hình thành và tích lũy hydroperoxit trong mỡ. Dịch chiết bằng n-hexan chỉ kéo dài được giai đoạn tiềm phát tới khoảng 13 ngày, như vậy thời gian bảo quản kéo dài khoảng 2,1 lần so với mẫu trắng. Đối với dịch chiết bằng axeton và etylaxetat giai đoạn tiềm phát của mỡ là khoảng 11 ngày và 13 ngày, trong khi dịch chiết bằng dung môi etanol thì thời kỳ tiềm phát là khoảng 16 ngày, như vậy có thể kéo dài thời gian bảo quản 2,6 lần so với mẫu trắng. Hình 2: Sự thay đổi chỉ số peroxit (PV- mg O2/ 1g mỡ) trong thời gian bảo quản bằng dịch chiết từ tỏi (ngày). Từ các kết quả trên chúng tôi cũng lựa chọn dung môi etanol để chiết tỏi cho thí nghiệm sau, vì bên cạnh những ưu điểm như không độc, được người tiêu dùng chấp nhận, giá thành rẻ.. thì etanol cũng là dung môi có khả năng chiết các chất có hoạt tính chống oxi hoá của tỏi là tốt nhất. Nhận xét: Qua giai đoạn này, chúng tôi có thể khẳng định là chè xanh và tỏi đều có khả năng chống oxi hoá trong mỡ. Tuy nhiên với các dịch chiết từ tỏi cho kết quả chống oxi hoá kém hơn, chúng tôi dự đoán có thể là do khi sấy, tỏi chưa thực sự khô nên hàm lượng nước còn lại trong tỏi ảnh hưởng đến khả năng chống oxi hoá của nó. 5.2. Khảo sát tác dụng chống oxi hoá của chè xanh, tỏi và chitosan Bảng 3: Khảo sát hoạt tính chống oxi hoá của chè xanh, tỏi và chitosan trong mỡ Thời gian (ngày) Chỉ số peroxit (mg O2/ g mỡ) của các mẫu phân tích Cx (1%) Cx:Cs (0,01) Cx:Cs (0,05) Cs (0,01) Cs (0,05) T (1%) T:Cs (0,01) T:Cs (0,05) MTr 1 15,48 15,48 15,48 15,48 15,48 15,48 15,48 15,48 15,48 3 22,38 18,65 30,43 18,96 19,82 24,22 20,77 28,26 17,74 5 24,00 27,49 32,60 30,24 29,94 28,26 25,66 33,45 30,74 8 34,22 35,03 38,88 31,04 30,73 30,73 33,90 34,22 176,54 10 52,00 62,81 54,96 52,15 69,38 48,92 41,57 46,17 259,59 11 64,00 64,57 61,44 53,70 68,88 48,00 43,88 46,77 489,45 16 67,80 90,40 92,15 66,13 73,88 47,35 51,17 51,66 789,67 17 96,54 124,08 110,96 66,47 73,33 56,50 58,18 54,24 1987,6 19 107,41 123,04 114,84 72,44 99,44 60,84 51,77 52,66 2196,0 22 108,74 124,43 124,85 125,40 107,52 68,57 57,10 62,10 2478,8 24 149,94 139,38 184,18 130,82 127,33 69,87 61,31 84,88 2689,1 26 151,01 150,81 191,38 131,76 158,67 73,14 66,02 89,60 3642,5 33 184,16 203,64 252,51 134,40 1487,4 181,00 162,91 110,03 38 374,69 325,02 378,48 137,29 1953,6 241,92 224,00 146,28 Cx: chè xanh; Cs: chitosan; T: tỏi; MTr: mẫu trắng. Hình3. Sự thay đổi chỉ số peroxit (PV- mgO2/g mỡ) trong thời gian bảo quản (ngày) Trong phần sau của khoá luận, chúng tôi đã tiến hành khảo sát khả năng chống oxi hoá của chè xanh, tỏi, chitosan và thử nghiệm dùng chitosan kết hợp với chè xanh và tỏi, hy vọng rằng giữa chè xanh, tỏi và chitosan có khả năng đồng tác dụng chống oxi hoá. Kết quả thu được của quá trình này biểu hiện ở bảng 3 và hình 3. Từ hình 3, chúng ta thấy rằng giai đoạn tiềm phát của mẫu trắng là 8 ngày, sau ngày thứ 8, chỉ số peroxit tăng nhanh theo hàm mũ, mẫu đã bị hư hỏng mạnh. Với mẫu chè xanh 1%, tỏi 1% thì giai đoạn tiềm phát khoảng 33 ngày, thời gian bảo quản của chúng kéo dài khoảng 4 lần so với mẫu trắng. Thời gian bảo quản của dịch chiết chè xanh và tỏi bằng etanol được tăng lên là do trong thí nghiệm sau, chúng tôi đã khắc phục được hạn chế trong khâu chuẩn bị mẫu, đã chuẩn bị được các vật liệu khô hơn và đồng hóa tốt hơn. So sánh khả năng chống oxy hóa của chè xanh và tỏi dùng đơn lẻ với chitosan 0.01% và 0.05% chúng tôi nhận thấy hiệu quả chống oxy hóa của các loại vật liệu này gần như nhau. Mẫu chitosan 0,01% kéo dài giai đoạn tiềm phát tới ngày thứ 38 , còn thời gian bảo quản của mẫu chitosan 0,05% là 26 ngày. Chitosan là các hợp chất có khả năng tạo phức kim loại quen thuộc, đặc biệt là sắt và đồng, các chất xúc tác phản ứng oxy hóa lipit mạnh. Như vậy hoạt tính của chitosan là hợp lý, tuy nhiên chitosan chỉ phát huy tác dụng tốt nhất khi sử dụng ở nồng độ hợp lý. Để hiểu rõ hơn cơ chế chống oxy hóa của chè xanh và tỏi, chúng tôi đã nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa của các mẫu mỡ có cho thêm chè xanh và tỏi kết hợp với chitosan ở nồng độ 0.01 và 0.05%. Mẫu chè xanh 1% kết hợp với chitosan 0,01% kéo dài thời gian bảo quản khoảng 4 lần so với mẫu trắng, như vậy có thể nói rằng chè xanh có chứa các hợp chất chống oxy hóa cùng loại với chitosan, có nghĩa là các hợp chất có khả năng tạo phức với kim loại. Chính vì vậy khi cho thêm chitosan, hiệu quả chống oxy hóa không được nâng lên mà chỉ giữ nguyên. Ta có thể nhận thấy điều tương tự ở mẫu chè xanh 1% cho thêm chitosan 0,05%. Đối với mẫu tỏi 1%, khi cho thêm chitosan 0,01% khả năng bảo quản của mỡ cao hơn một chút so với mẫu có tỏi đơn, tuy nhiên khi cho thêm chitosan 0,05% khả năng chống oxy hóa của tỏi tăng lên rõ rệt. Trong trường hợp này chúng tôi dự đoán tỏi có chứa cả nhóm hợp chất chống oxy hóa cho hyđro và cả nhóm hợp chất chống oxy hóa theo cơ chế ức chế kim loại vì dùng tỏi đơn cho hoạt tính tốt hơn chitosan đơn và hoạt tính của tỏi không kém hơn nhiều so với hoạt tính của tỏi có cho thêm chitosan. Như vậy, với các kết quả trên, chúng tôi thấy rằng cả chè xanh, tỏi và chitosan đều có hoạt tính chống oxi hoá trong mỡ. Đối với chè xanh tác nhân chống oxi hoá chính là các catechin, chúng thuộc nhóm poliphenol nên có khả năng vô hiệu hoá các gốc peroxit, đồng thời có khả năng tạo phức với kim loại. Trong tỏi hợp chất chống oxy hóa chính có thể là allicin, có chứa nhóm nguyên tố lưu huỳnh, chúng có khả năng phân huỷ các peroxit, trung hoà gốc .OH, trung hoà các gốc tự do để cắt mạch oxi hoá. Còn chitosan là một tác nhân có khả năng hấp thụ các kim loại chuyển tiếp có trong lipit, qua đó làm giảm khả năng sinh ra các gốc tự do trong lipit. Mục đích của thí nghiệm này là kết hợp hai chất có bản chất chống oxi hoá khác nhau, một là nhóm chất có khả năng cho H và hai là nhóm chất có khả năng tạo phức với kim loại, với mong muốn chúng có tác dụng cộng hưởng lẫn nhau. Tuy nhiên kết quả thu được cho thất chè xanh và tỏi khi dùng riêng cũng có tác dụng tương đương với khi kết hợp thêm chitosan. Như vậy có thể nói rằng trong các thành phần của chè và tỏi cũng có thể có các tác nhân tạo phức với kim loại giống như chitosan, nên khi kết hợp thì tác dụng của chitosan không được thể hiện rõ. Mặt khác, khi dùng chitosan thì kết quả thu được cũng khá tốt, điều đó chứng tỏ chitosan đã hấp thụ các kim loại có trong mỡ để giảm bớt khả năng tạo gốc tự do, qua đó ức chế các phản ứng oxi hoá trong mỡ. Ở đây chúng tôi khảo sát chitosan ở 2 nồng độ khác nhau là 0,01%, 0,05% và thấy rằng với nồng độ thấp (0,01%) chitosan có khả năng bảo quản tốt hơn, tuy nhiên do thời gian không cho phép nên chúng tôi chưa có điều kiện khảo sát nồng độ tối ưu của chitosan. KẾT LUẬN Trong quá trình làm luận văn chúng tôi đã thực hiện được những nhiệm vụ chính như sau: Về lý thuyết: + Đã tìm hiểu về thành phần, tính chất của lipit và quá trình tự oxy hóa. + Tìm hiểu về thành phần, tính chất của các hợp phần của chè xanh, tỏi, chitosan. + Tìm hiểu về các chất chống oxi hoá dùng trong thực phẩm. Về thực nghiệm: + Khảo sát ảnh hưởng của các loại dung môi đến khả năng chống oxi hoá của chè xanh, tỏi, từ đó lựa chọn được dung môi thích hợp là etanol để chiết chúng. + Khảo sát, so sánh và đánh giá khả năng chống oxi hoá của chè xanh, tỏi, chitosan khi dùng riêng và khi kết hợp giữa chè xanh, tỏi với chitosan. Kết quả cho thấy các loại phụ gia trên đều có khả năng chống oxy hóa tốt, tuy nhiên chè xanh và tỏi chỉ nên sử dụng riêng vì khi sử dụng chung với chitosan khả năng chống oxy hóa không tăng lên. Điều này cũng chứng tỏ chè xanh và tỏi đều chứa cả hai nhóm chất chống oxy hóa: nhóm hợp chất cho hyđro và nhóm ức chế hoạt tính xúc tác của kim loại như đồng, sắt. TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Ngọc Tú (chủ biên), Đặng Thị Thu, Phạm Quốc Thăng, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Lê Doãn Diên: Hoá sinh công nghiệp, NXBKHKT, 2000. Nguyễn Xuân Giang: Gốc tự do (Freeradical) tính độc hại của gốc tự do các hệ thống chất chống oxi hoá làm chậm sự gìa hoá và phòng chống bệnh tật. Công trình nghiên cứu y học Quân sự, 2000, số 3, 3 - 12. Fenema O. R.: Food chemistry. Third Edition, New York 1986, pp 278 - 288. Decker, E. A. a Crum, A. D.: Inhibition of oxidative rancidity in salted ground pork by carnosine. J. Food Sci., 56, 1991, No. 5, s.1179-1181. Guevara, R.G. - Gonzalez, M. - Meseguer M.J. - Nieto, J.M.: Effect of adding natural antioxidants on colour statibility of paprika. Journal of the Science of Food and Agriculture, Vol. 2, 2002, 1061 – 1069. Nguyễn Tất Thắng (dịch): Tỏi - khoa học và tác dụng chữa bệnh, NXB Y học 2000. Mishra, R. - Upadhyay, S. K. & Maheshwari P.N.: Stability of allicin in garlic - A kinetic study. Indian Journal of chemical Technology, vol. 8, 2001, pp. 195 - 199. Runi H. - Setsuro M.: Reducing activity level of alliin. Biotechnology and Biochemistry, Vol. 60, 1996, No.3, pp 484 - 486. Baumann, D. - Adler, S. and Hamburger, M.: A simple Isolation Method for the Mayor Catchins Green Tea Using High - Speed counter current Chromatography. Journal of Natural products, vol. 64, 2001, No. 3, 353 - 355. Yokozawa, T. - Nakagawa, T. and Kitami, K.: Antioxidative activity of Green Tea polyphenol in cholesterol - Fed Rats. Agricultural and Food Chemistry, vol. 50, 2002, No. 12, 3549 - 3552. Hashimoto, R. - Yaita, M. - Tanaka, K.: Inhibition on radical rection of apolipoprotein B – 100 and a - tocopherol in human plasma by Green Tea Catechins. Agricutural and Food Chemistry, Vol. 48., 2000, No. 12, 6380 - 6383. Higashi - Okai, K. - Taniguchi, M. and Okai, Y.: Potent antioxidative activity of non – polyphenolic fraction of green tea (Camellia sinensis) – association with pheophytins a and b. Journal of the Science of Food and Agriaculture, vol. 80, 2000, 117 - 120. Chang, K.L.B. - Tai, M.C. and Cheng, F. H.: Kinetics and products of the Degradation of Chitosan by Hydrogen proxide. Agricultural and Food Chemistry, vol 49, 2001, No. 10, 4845 – 4851. Rong Huei Chen - Min Larng Tsaih Urea: Induced conformational changes of Chitosan Molecules and the shift of Break point of Mark – Houwink Equation by Increasing Urea Concentration. Journal of Applied Polymer Science, vol 75, 2000, 452 – 457.