Khảo sát tình trạng sử dụng chất chống oxy hóa trong sản xuất thực phẩm

DANH SÁCH SINH VIÊN3I.KHÁI QUÁT CHUNG VỀ GỐC TỰ DO VÀ CHẤT CHỐNG OXY HÓA41.Gốc tự do42.Ảnh hưởng của gốc tự do:43.Sự oxy hóa chất béo5a.Lipit trong thực phẩm5b.Các sản phẩm của sự oxy hóa6c.Quá trình oxy hóa chất béo6d.Cơ chế của sự tự oxy hóa8a.Sự oxy hóa do ánh sáng (photo-oxidation)11b.Sự oxy hóa chất béo có xúc tác của kim loại124.Cơ chế chống oxy hóa chất béo12a.Ức chế quá trình tự oxy hóa12b.Ức chế sự oxy hóa do ánh sáng13c.Ức chế sự oxy hóa trong rau quả145.Chất chống oxy hóa15II.CÁC CHẤT CHỐNG OXY HÓA TRONG THỰC PHẨM161.Chất chống oxy hóa tự nhiên16a.Acid ascorbic (Vitamin C)16Lịch sử16Nguồn gốc17Thông tin tổng quát17Tính chất18b.Cơ chế tác dụng18c.Acid citric hoặc acid limonic.21Lịch sử21Nguồn gốc22Thông tin tổng quát22Liều lượng và phạm vi sử dụng:23d.Tocopherol (Vitamin E)23e.Một số chất chống oxy hoá tự nhiên khác25Carotenoids25Flavanone và flavonol26Vanilin262.Chất chống oxy hóa tổng hợp27a.BHA27•Tính chất27•Ứng dụng trong thực phẩm28•Độc tính:30•Cơ chế tác dụng31b.BHT32•Tính chất32•BHT trong các sản phẩm thực phẩm34•Độc tố – Liều lượng cho phép sử dụng35•Cơ chế chống oxy hóa36c.TBHQ( Tertbytyl hydroquinone):38•Khái niệm – Bản chất38•Tính chất – Đặc điểm38•Công thức cấu tạo39•Cơ chế tác dụng39•Độc tố – Liều lượng cho phép39•TBHQ trong sản phẩm thực phẩm40d.PG (propyl gallate)41•Tính chất vật lý:41•Ứng dụng trong thực phẩm41•Độc tính42e.Dilauryl thiodipropionate ( Thiodippropionic acid)42•Tính chất42•Ứng dụng trong thực phẩm:43f.AlphaTocopherol( vitamin E) tổng hợp:44•Ứng dụng trong thực phẩm:44•Độc tính:45III.ỨNG DỤNG CỦA CHẤT CHỐNG OXY HÓA TRONG THỰC PHẨM.451.Ứng dụng trong dầu thực vật452.Ứng dụng trong sản phẩm hệ nhũ463.Ứng dụng trong dầu chiên và các sản phẩm chiên464.Ứng dụng trong sản phẩm ngũ cốc475.Ứng dụng trong các sản phẩm từ hạt có dầu.48TÀI LIỆU THAM KHẢO49

MỤC LỤC

DANH SÁCH SINH VIÊN 3

I KHÁI QUÁT CHUNG VỀ GỐC TỰ DO VÀ CHẤT CHỐNG OXY HÓA 4

1 Gốc tự do 4

2 Ảnh hưởng của gốc tự do: 4

3 Sự oxy hóa chất béo 5

a Lipit trong thực phẩm 5

b Các sản phẩm của sự oxy hóa 6

c Quá trình oxy hóa chất béo 6

d Cơ chế của sự tự oxy hóa 8

a Sự oxy hóa do ánh sáng (photo-oxidation) 11

b Sự oxy hóa chất béo có xúc tác của kim loại 12

4 Cơ chế chống oxy hóa chất béo 12

a Ức chế quá trình tự oxy hóa 12

b Ức chế sự oxy hóa do ánh sáng 13

c Ức chế sự oxy hóa trong rau quả 14

5 Chất chống oxy hóa 15

II CÁC CHẤT CHỐNG OXY HÓA TRONG THỰC PHẨM 16

1 Chất chống oxy hóa tự nhiên 16

a Acid ascorbic (Vitamin C) 16

 Lịch sử 16

 Nguồn gốc 17

 Thông tin tổng quát 17

 Tính chất 18

b Cơ chế tác dụng 18

c Acid citric hoặc acid limonic 21

 Lịch sử 21

 Nguồn gốc 22

 Thông tin tổng quát 22

 Liều lượng và phạm vi sử dụng: 23

d Tocopherol (Vitamin E) 23

e Một số chất chống oxy hoá tự nhiên khác 25

 Carotenoids 25

 Flavanone và flavonol 26

 Vanilin 26

2 Chất chống oxy hóa tổng hợp 27

a BHA 27

 Tính chất 27

 Ứng dụng trong thực phẩm 28

 Độc tính: 30

 Cơ chế tác dụng 31

b BHT 32

 Tính chất 32

 BHT trong các sản phẩm thực phẩm 34

 Độc tố – Liều lượng cho phép sử dụng 35

 Cơ chế chống oxy hóa 36

c TBHQ( Tertbytyl hydroquinone): 38

 Khái niệm – Bản chất 38

 Tính chất – Đặc điểm 38

 Công thức cấu tạo 39

 Cơ chế tác dụng 39

 Độc tố – Liều lượng cho phép 39

 TBHQ trong sản phẩm thực phẩm 40

d PG (propyl gallate) 41

 Tính chất vật lý: 41

 Ứng dụng trong thực phẩm 41

 Độc tính 42

e Dilauryl thiodipropionate ( Thiodippropionic acid) 42

 Tính chất 42

 Ứng dụng trong thực phẩm: 43

f AlphaTocopherol( vitamin E) tổng hợp: 44

 Ứng dụng trong thực phẩm: 44

 Độc tính: 45

III ỨNG DỤNG CỦA CHẤT CHỐNG OXY HÓA TRONG THỰC PHẨM 45

1 Ứng dụng trong dầu thực vật 45

2 Ứng dụng trong sản phẩm hệ nhũ 46

3 Ứng dụng trong dầu chiên và các sản phẩm chiên 46

4 Ứng dụng trong sản phẩm ngũ cốc 47

5 Ứng dụng trong các sản phẩm từ hạt có dầu 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

I KHÁI QUÁT CHUNG VỀ GỐC TỰ DO VÀ CHẤT CHỐNG OXY HÓA

1 Gốc tự do

Là thành phần cơ bản nhất và nhỏ nhất cấu tạo nên vật chất.Một nguyên tử bao gồm một hạt nhân và các Nơ-tron Thông thường, một cặp electron bay trên một quỹ đạo quanh hạt nhân, giống như các hành tinh quay quanh Mặt trời Phân tử bao gồm các nhóm nguyên tử gắn kết với nhau bởi hoạt động của các cặp electron này Đôi khi trong quá trình phản ứng hóa học, một electron bị kéo ra khỏi chỗ cố hữu của nó trong phân tử,

và tạo thành một gốc tự do Về bản chất, gốc tự do là một electron độc thân Các gốc tự

do rất không ổn định và nhạy cảm Chúng tìm kiếm những electron khác để hình thành một cặp electron mới Các gốc tự do gây hại khi chúng kéo những electron từ các tế bào bình thường

2 Ảnh hưởng của gốc tự do:

 Các gốc tự do có thể dẫn đến giảm chất lượng dinh dưỡng do phản ứng với vitamin, đặc biệt là vitamin E, mà bị mất từ các loại thực phẩm trong quá trình hoạt động như một chất chống oxy hóa Khi có quá nhiều các gốc tự do chúng sẽ tạo ra các nhị

trùng, điều này làm tăng độ nhớt của dầu Hình thành các axit béo tự do, làm dầu bị sẫmmàu và tăng chất tạo bọt và tạo ra khói trong khi chiên.

 Gốc tự do có thể là thủ phạm gây ra tới trên 60 bệnh, đáng kể nhất gồm có:bệnh vữa xơ động mạch, ung thư, Alzheimer, Parkinson, đục thuỷ tinh thể, bệnh tiểuđường, cao huyết áp không nguyên nhân, xơ gan Trong cơ thể có rất nhiều loại gốc tự

do, mà các gốc nguy hiểm hơn cả là superoxide, ozone, hydrogen peroxide, lipid peroxynhất là hydroxyl radical, một gốc rất phản ứng và gây ra nhiều tổn thương

 Các gốc tự do có thể gây tổn hại cho các acid nucleic cơ bản

của việc xây dựng thực phẩm Các chất béo thêm vào là một thành phần chính của nhiềuloại thực phẩm bao gồm bơ thực vật, mayonnaise, và các loại dầu chiên.

Những chất béo này gần như hoàn toàn chất béo trung tính, và đó là những thànhphần mà có ý nghĩa nhất như là nguồn có khả năng oxy hóa các mùi vị lạ trong nhữngthực phẩm Trong các mô thực vật hay động vật sử dụng như thực phẩm, cácphospholipid hiện diện trong tất cả các màng sinh học có thể là một chất quan trọng đốivới sự suy giảm do oxy hoá

b Các sản phẩm của sự oxy hóa

Các thành phần được hình thành trong giai đoạn ban đầu của quá trình tự oxy hóa

là hydroperoxides, và đây cũng là những sản phẩm hình thành trong phản ứng oxy hóa do

sự xúc tác của lipoxygenase Mặc dù các hydroperoxide không mùi và không bay hơi,chúng là những hợp chất tương đối không ổn định và chúng bị phân hủy, hoặc tự pháthoặc trong các phản ứng xúc tác để tạo hợp chất thơm dễ bay hơi, được coi là các vị lạ.Bản chất của vị lạ này được phát hiện phụ thuộc chủ yếu vào các thành phần acid béo của

bề mặt và mức độ oxy hóa, mặc dù điều kiện oxy hóa cũng có thể ảnh hưởng đến chất dễbay hơi được tạo ra và các đặc tính cảm quan của dầu ô xi hoá

Bên cạnh sự phát triển của mùi vị ôi, sự hư hỏng do oxy hóa chất béo có thể làmmất màu các loại thực phẩm do phản ứng của các sắc tố, đặc biệt là carotenoids, với cácphản ứng trung gian, số lượng các gốc tự do được hình thành trong quá trình oxy hóalipid

Quá nhiều lượng hydroperoxides của lipid có thể ảnh hưởng bất lợi đến sức khỏe.Nếu hydroperoxides được hấp thu chúng là một nguồn tiềm năng của các gốc tự do, cóthể gây ảnh hưởng có hại trong cơ thể Các gốc tự do sản xuất bằng cách phân hủyhydroperoxide có thể gây thiệt hại cho các protein, bao gồm các enzyme, hoặc DNA vàcũng có thể tạo ra các chất gây ung thư

Dù phản ứng oxi hóa thuộc loại cơ bản trong đời sống nhưng có thể ngăn chận nó,chẳng hạn động thực vật duy trì hệ thống rất nhiều loại chất chống oxi hóa nhưglutathione, vitamin C, Vitamin E, enzime catalase, superoxide dismutase Chất chốngoxi hóa yếu hay còn gọi là chất ức chế có thể phá hủy tế bào.

c Quá trình oxy hóa chất béo

Oxy có vai trò rất quan trọng và nó là chất OXH các chất hữu cơ, các phenol,OXH các axit béo, giúp chuyển hóa lipid, OXH hóa các nhân thơm và các squalen để tạo

ra sterol…

Bên cạnh các phản ứng hữu ích do sự OXH các chất hữu cơ cung cấp năng lượng.Oxy hóa là phản ứng giữa một phân tử với oxy, hoặc bất cứ khi nào một phân tử mất mộtđiện tử trong phản ứng hóa học Những phản ứng oxy hóa có thể sản sinh các gốc tự do

và khởi động những phản ứng liên hoàn gây tổn hại tế bào

Quá trình oxy hóa thường được coi là hình thức diễn ra thường xuyên nhất của suy

hư hỏng dầu mỡ, dẫn đến sự phát triển của mùi ôi, ngoài các hợp chất hương vị, sự trùnghợp, sự tái lưu hóa, và các phản ứng khác gây giảm thời hạn sử dụng và giá trị dinhdưỡng của sản phẩm thực phẩm Dầu mỡ xuất hiện ở hầu hết các thực phẩm, và hầu hếttrong số đó (hơn 90%) là ở dạng triacylglycerol, đó là este của axit béo và glycerol Haithành phần chính tham gia vào quá trình oxy hóa lipid là axit béo không no và oxy.Quátrình oxy hóa phân hủy chất béo có thể được bắt đầu bởi oxy hoạt động và các dạng liênquan, oxy hoạt động này hoạt động hơn so với các phân tử oxy ba (3O2) trong không khí,cũng như của các tác nhân ngoại sinh (tia cực tím, bức xạ ion hóa, nhiệt)

Sự oxy hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron được chuyển sang chất oxyhóa, 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 hoá chất béo là nguyênnhân hạn chế thời gian bảo quản thực phẩm

Các chất béo chứa nhiều acid béo không no như oleic, linoleic, linolenic,… trongphân tử chúa nhiều nối đôi nên rất dễ bị oxy hóa tạo thành các hydroperoxide, hợp chấtnày tiếp tục phân giải thành các sản phẩm có 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.

d Cơ chế của sự tự oxy hóa

Quá trình xảy ra trong sản xuất, bảo quản và chế biến thực phẩm có sự hiện diệncủa chất béo.Sự oxy hóa chất béo là nguyên nhân hạn chế thời gian bảo quản của các sảnphẩm

Sự oxy hóa chất béo không no được khởi tạo bằng việc tạo thành các gốc tự dodưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, ion kim loại và oxy Thông thường phản ứng xảy ratrên nhóm metyl cận kề với nối đôi của C=C

Cơ chế phản ứng oxy hóa chất béo xảy ra phức tạp, có thể chia thành 3 giai đoạnlà: Khởi tạo, lan truyền – tạo các sản phẩm trung gian và kết thúc phản ứng

- Khởi tạo

- Lan truyền - tạo các sản phẩm trung gian

- Kết thúc phản ứng.

Sơ đồ 2.1: Ảnh hưởng của các sản phẩm từ sự oxy hóa chất béo đến thực phẩm

Các biểu hiện thường thấy của sự oxy hóa chất béo là: phát sinh mùi-vị xấu, thayđổi màu sắc, làm mất mùi tự nhiên của các loại tinh dầu, thay đổi độ nhớt của sản phẩm

Sự oxy hóa chất béo chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: độ no của chất béo,ionkim loại, chất xúc tác sinh học, nhiệt độ, không khí, các chất chống oxy hóa chất béo,chất trợ chống oxy hóa chất béo…

Để nắm rỏ các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng oxy hóa chất béo cần tìm hiểu cácvấn đề sau:

* Thành phần acid béo

Chất béo là hỗn hợp ester của các acide béo no và không no với glycerin.Sự hiệndiện của các nối đôi, các acide béo không no dễ bị oxy hóa hơn các chất béo no Phảnứng sẽ gia tăng khi tỉ lệ nối đôi càng cao.

Ví dụ: tốc độ oxy hóa (tương đối) của một số chất béo tỉ lệ như sau:

Arachidonic : Linolenic : Linoleic : Oleic

40 : 20 : 10 : 1

Vị trí nối đôi cũng như vị trí hình học của nối đôi cũng có tác dụng đến tốc độphản ứng Các acid ở dạng cis bị oxy hóa nhanh hơn dạng trans Mạch acide béo có cácnối đôi cộng hưởng cũng làm tăng tốc độ phản ứng Sự oxy hóa các chất béo no xảy ra rấtchậm tại nhiệt độ thường, tại nhiệt độ cao (chiên, xào…) sự oxy hóa chất béo no mới cóthể xảy ra

* Acide béo tự do

Acide béo tự do (FFA) bị oxy hóa rất nhanh so với các ester - glycerin Khi nghiêncứu chất béo hiện diện trong thực phẩm ở giai đoạn đầu ti ên, hầu hết đều có sự hiện diệncủa các chất chống oxy hóa thiên nhiên

Trong thí nghiệm nếu thêm vào 0,1% FFA thì hiệu quả chống oxy hóa củatocopherol giảm rõ rệt vì acide béo tự do có tác dụng xúc tác quá trình oxy hóa

* Nồng độ oxy

Tại áp suất cao (cung cấp oxy không hạn chế) tốc độ oxy hóa của chất béo tùythuộc vào áp suất O2.Tại áp suất thấp tốc độ oxy hóa tỉ lệ với áp suất O2

* Diện tích bề mặt

Tốc độ oxy hóa chất béo tỉ lệ với diện tích bề mặt tiếp xúc của thực phẩm vớikhông khí Trong trường hợp các sản phẩm nhủ tương D/N thì tốc độ oxy hóa chất béođược tính toán trên cơ sở sự khuếch tán oxygen qua pha chất béo.

* Nhiệt độ

Thông thường thì sự oxy hóa chất béo gia tăng theo nhiệt độ Do sự hòa tan củaoxy phụ thuộc vào nhiệt độ vì vậy tác động của yếu tố oxy trong quá tr ình oxy hóa tạinhiệt độ cao là rất ít

Sự phụ thuộc của nhiệt độ trên quá trình oxy hóa chất béo được biểu thị bằng côngthức:

Trong đó:

K: hằng số tốc độ phản ứng

A: hằng số Entropy (không phụ thuộc vào nhiệt độ)

Ea: năng lượng hoạt hóa

e Sự oxy hóa do ánh sáng (photo-oxidation)

Quang oxy hóa là quá trình oxy hóa vượt rào cản năng lượng Người ta nhận thấy

độ bền của thực phẩm chứa chất béo giảm khi có mặt áng sáng Áng sáng là nguyên nhângây ra quá trình oxy hóa theo một trong hai cách sau:

• Các chất “nhạy cảm” (sensitizer) có mặt trong thực phẩm được kích hoạtbởi ánh sáng sẽ phản ứng với cơ chất tạo các gốc tự do, các gốc này sẽ khởi động quátrình oxy hóa chất béo

• Một dạng chất nhạy cảm khác có khả năng chuyển oxy từ trạng thái cơ bảnsang trạng thái kích thích Oxy được hoạt hóa sẽ phản ứng với acid béo không no theo cơchế “cyclo – addition” tạo hydroperoxide

f Sự oxy hóa chất béo có xúc tác của kim loại

Các kim loại nặng góp phần khởi động quá trình oxy hóa chất béo do chúng thamgia vào phản ứng phân hủy các hydroperoxide tạo thành các gốc tự do Trong dầu mỡ vàthực phẩm nói chung luôn chứa một lượng vết các ion kim loại nặng (Fe,Cu,Co,…),chúng có thể là thành phần của nguyên liệu thực phẩm hoặc xâm nhập vào thực phẩm từthiết bị chế biến, bao bì thực phẩm Các ion kim loại ở trạng thái oxy hóa thấp sẽ phânhủy hdroperoxide dễ hơn các kim loại ở thái oxy hóa cao hơn.i

4 Cơ chế chống oxy hóa chất béo

a Ức chế quá trình tự oxy hóa

Gọi AH là chất chống oxy hóa chất béo Phản ứng chống oxy hóa chất béo xảy ratheo sơ đồ sau:

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 và ascorbyl palmitat.

Các ester lipophilic của acide citricm acid ascorbic có khả năng hòa tan trong dầu.Thông thường:

Citric + chất chống oxy hóa tổng hợp

Ascorbic + tocopherol

Chất trợ chống oxy hóa chất béo có các chức năng:

- Tạo môi trường acide ổn định để chống oxy hóa chất béo

- Loại bỏ hoạt tính các ion kim loại (tạo phức vô hại)

- Loại bỏ oxy (oxy hóa ascorbic)

- Phục hồi chống oxy hóa

Cơ chế phục hồi chất chống oxy hóa

SH + A → AH + S

Xét cho cùng chất chống oxy hóa chất béo bằng phụ gia thực chất là:

+ Ngăn chặn nguyên nhân gây ra phản ứng oxy hóa

+ Ngăn chặn các phản ứng lan truyền.

b Ức chế sự oxy hóa do ánh sáng

Sự chuyển dịch năng lượng từ phân tử bị kích thích ban đầu đến hợp chất “dập tắt”

sẽ đem lại sự tiêu tán năng lượng do sự phát xạ ánh sáng hoặc như một nguồn nhiệt và vìvậy ngăn ngừa sự phản ứng chuyển dịch electron đơn lẻ của phân tử bị kích thích banđầu Tocopherol và các cảotenoid là những chất dập tắt các trạng thái kích thích của cácphân tử chất tạo màu

c Ức chế sự oxy hóa trong rau quả

Pholyphenol lá một nhóm các hợp chất mà trong công thức cấu tạo chứa vòngbenzen và ít nhất hai nhóm –OH trở lên Lương Polyphenol có trong hầu hết các loại rau,

củ, quả ,tùy theo loại nguyên liệu mà hàm lượng Lypophenol khác nhau Cùng tồn tạitrong loại nguyên liệu rau quả là enzym polyphenoloxidase Khi tiếp xúc với oxy khôngkhí, hoạt động của enzym polyphenoloxydase sẽ được kích hoạt và trở thành xúc tác chophản ứng oxy hóa các hợp chất polyphenol thành những hợp chất mới gây sẫm màu vàtạo vị đắng cho rau quả

Hợp chất chứa Phenol rất dễ bị oxy hóa trong các điều kiện khác nhau.Chúng cóthể bị oxy hóa trong môi trường bình thường cò không khí ẩm, phản ứng trở nên mạnhhơn trong môi trường kiềm Enzym polyphenoloxydase ở thực vật có thể ở 2 dạng: tự do

và liên kết Polyphenoloxydase là nhóm enzym oxydoreductase có nhiều trong mô độngvật thực vật, nấm mốc,

Phản ứng oxy hóa này còn gọi là phản ứng sẫm màu do enzym.Trong một số sảnphẩm thì nó cần phải hạn chế như chế biến rau củ quả nhưng trong chế biến chè đen lạicần pải gia tăng để oxy hóa tanin thành hợp chất quinol tạo màu,hương vị đặc trưng chotrà đen

Ví dụ: trong khoai tây có pirocatechol và dẫn xuất tạo từ thyrozyl bị oxy hóa thànhdopaquinon gây sẫm màu khoai tây Sự biến đổi màu rơm trong bảo quản

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa rau quả:

• Nồng độ cơ chất polyphenol

• Nồng độ và trạng thái enzym oxy hóa khử polyphenol

• Nồng độ oxy

• pH

 Cơ chế tác động của các chất có bản chất acid lên rau, quả.

Chất chống oxy hóa có bản chất acid tạo ra môi trương pH thấp làm chậm phảnứng oxy hóa gây sẫm màu Môi trường pH thấp cũng ức chễ hoạt động của enzym oxyhóa khử

Enzym oxy hóa khử là nhóm các enzym, mỗi enzym sẽ có pH tối ưu, nhiệt độ tốiưu, Cho hoạt động tốt nhất vì vậy muốn điều chỉnh pH để ức chế hoạt động của enzym

ta cần biết pH tối ưu trong khoảng 6,0- 7,0 chúng ta cần hạ thấp pH xuống dưới khoảngnày sẽ ức chế hoạt động của enym này Tuy nhiên, nếu hạ thấp quá cũng không tốt, pH sẽảnh hưởng không tốt đến sản phẩm thực phẩm, làm biến đổi vị (làm chua), biến tínhprotein, ảnh hưởng không tốt đến quá trình tiêu hóa

5 Chất chống oxy hóa

Chất chống oxi hóa là một loại hóa chất giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quátrình oxy hóa chất khác Sự oxi hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron đượcchuyển sang chất oxi hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền pháhủy tế bào sinh vật Chất chống oxi hóa ngăn cản quá trình phá hủy này bằng cách khử đicác gốc tự do Kìm hãm sự oxi hóa bằng cách oxi hóa chính chúng (làm giảm tác dụngcủa các quá trình oxy hóa nguy hiểm bằng cách liên kết với nhau với các phân tử có hại,giảm sức mạnh huỷ diệt của chúng).Để làm vậy người ta hay dùng các chất khử (như

thiol hay polyphenol) làm chất chống oxi hóa.Bất kỳ chất nào ngăn ngừa hay làm chậm

sự oxy hóa đều được gọi là chất chống oxy hóa

Dù phản ứng oxi hóa thuộc loại cơ bản trong đời sống nhưng có thể ngăn chận nó,chẳng hạn động thực vật duy trì hệ hống rất nhiều loại chất chống oxi hóa nhưglutathione, vitamin C, vitamin E, enzyme catalase, superoxide dismutase, Axít citric.Chất chống oxi hóa yếu hay còn gọi là chất ức chế có thể phá hủy tế bào

Chất chống oxy hóa trong thực phẩm bao gồm hai nhóm chính:

• Chất chống oxy hoá tự nhiên

• Chất chống oxy hoá tổng hợp

II CÁC CHẤT CHỐNG OXY HÓA TRONG THỰC PHẨM

1 Chất chống oxy hóa tự nhiên

Chất chống oxy háo tự nhiên là những chất có khả năng chống oxy hóa sẵn cótrong các thực phẩm hoặc có nguồn gốc tự nhiên

Các chất béo không no trong mô sinh học tương đối bền Nguyên nhân là do trong

mô sinh học có chứa các chất chống oxy hóa cũng như có enzim ngăn ngừa hiện tượngoxy hóa

a Acid ascorbic (Vitamin C)

 Lịch sử

Việc phát hiện ra một hợp chất ngăn ngừa bệnh thiết yếu trong thực phẩm khác biệt từ một trong những ngăn cản beriberi đã được thực hiện vào năm 1907 bởi hai bác sĩ Na Uy trong khi điều tra bệnh thiếu chế độ ăn uống bằng cách sử dụng mô hình động vật mới của lợn guinea Khá bất ngờ, guinea lợn đã chứng minh là dễ bị bệnh còi khi cho ăn một

chế độ ăn tương tự như của thủy thủ đã phát triển bệnh còi, và thực phẩm yếu tố có tính chất hóa học không rõ rằng guinea lợn, cuối cùng đã được gọi là vitamin C.

Từ 1928 đến 1932, nhóm nghiên cứu Hungary dẫn đầu bởi Albert Szent-Györgyi

và của công nhân người Mỹ Charles Glen King, xác định các yếu tố trị bịnh bại huyếtnhư là một chất hóa học tinh khiết đặc biệt duy nhất Szent-Györgyi đã bị cô lập acidhexuronic hóa học từ các tuyến động vật thượng thận tại bệnh viện Mayo Ông nghi ngờ

nó sẽ được các yếu tố trị bịnh bại huyết, nhưng không thể chứng minh điều đó mà không

có một khảo nghiệm sinh học Điều này cuối cùng đã được thực hiện bởi phòng thínghiệm tại Đại học Pittsburgh, đã làm việc về vấn đề này trong nhiều năm vua Cuối

1931, phòng thí nghiệm của vua thu được axit hexuronic thượng thận gián tiếp từ Györgyi và chứng minh rằng đó là vitamin C vào đầu năm 1932 Đây là cuối cùng củacác hợp chất từ nguồn động vật nhưng năm sau đó, nhóm Szent-Györgyi của phát hiện rarằng ớt bột hạt tiêu, một gia vị phổ biến trong các chế độ ăn uống Hungary, là một nguồngiàu axit hexuronic, và ông đã gửi một số việc tại hơn có sẵn hóa học Walter NormanHaworth, một nhà hóa học đường của Anh

Szent-Trong năm 1933, làm việc với Trợ lý giám đốc nghiên cứu sau Sir Edmund Hirst

và các đội nghiên cứu của họ, Haworth suy luận đúng cấu trúc và tính chất quang học,đồng phân của vitamin C, và báo cáo tổng hợp đầu tiên của vitamin Trong danh dự cácthuộc tính trị bịnh bại huyết của hợp chất, Haworth và Szent-Györgyi đề xuất tên mới của

"một scorbic-acid" cho phân tử, với L-ascorbic acid là tên hóa học chính thức Năm 1937, giải thưởng Nobel hóa học đã được trao cho Norman Haworth cho côngviệc của mình trong việc xác định cấu trúc của acid ascorbic (chia sẻ với Paul Karrer,những người nhận được giải thưởng của mình cho công việc trên vitamin), và giải thưởngcủa năm đó, Y học đã đi đến Albert Szent-Györgyi cho nghiên cứu của ông về các chứcnăng sinh học của L-ascorbic acid Tại thời điểm phát hiện ra nó trong những năm 1920,

nó được gọi là hexuronic axit của một số nhà nghiên cứu, nhưng tên là L-ascorbic acidHaworth và Szent-Györgyi khi cấu trúc của nó cuối cùng đã được chứng minh bằng tổnghợp

 Nguồn gốc

Vitamin C có nhiều trong các loại rau quả tươi như nước cam, chanh, quít, và cóhàm lượng cao trong rau xanh, đặc biệt là bông cải xanh, tiêu, khoai tây, cải brussel, raucải, cà chua, cam, quýt, chanh, bưởi…

 Thông tin tổng quát

 Tên theo UIPAC: 2-oxo-L-threo-hexono-1,4- lactone-2,3-enediol

 Tên thông thường: Acid ascorbic, vitamin C

 Công thức phân tử: C6H8O6

 Có dạng bột màu trắng đến vàng nhạt (khan)

 Khả năng hòa tan nước cao

 Tính chất

Axit ascorbic là một hợp chất hữu cơ tự nhiên với những đặc tính chống oxy hóa

Nó là một chất rắn màu trắng nhưng không trong sạch mẫu có thể xuất hiện màu vàng

Nó hòa tan trong nước để cung cấp cho các giải pháp có tính axit nhẹ Vitamin C kết tinh không màu hoặc hơi vàng, rất dễ tan trong nước (300g/lít) Dung dịchnước 5% có pH=3 Có khi dùng dạng muối natri dễ tan trong nước hơn (900g/lít)

b Cơ chế tác dụng

Acid ascorbic bị oxy hóa cho acid dehydroascorbic; đây là phản ứng oxy hóa khửthuận nghịch, qua đó vitamin C tác dụng như một đồng yếu tố (cofactor), tham gia vàonhiều phản ứng hóa sinh trong cơ thể, như:

 Hydroxyl hóa

 Amind hóa

Làm dễ dàng sự chuyển hóa prolin, lysin sang hydroxyprolin và hydroxylysin(trong tổng hợp collagen)

Giúp chuyển acid folic thành acid folinic trong tổng hợp carnitin

Tham gia xúc tác oxy hóa thuốc qua microsom (cytochrom P450) gan giúpdopamin hydroxyl hoá thành nor-adrenalin

Giúp dễ hấp thu sắt do khử Fe3+ thành Fe2+ ở dạ dày, để rồi dễ hấp thu ở ruột

- Ở mô, vitamin C giúp tổng hợp collagen, proteoglycan và các thành phầnhữu cơ khác ở răng, xương, nội mô mao mạch

- Trong thiên nhiên, vitamin C có mặt cùng vitamin P (vitamin C2) Vitamin

P lại có tính chống oxy hóa, nên bảo vệ được vitamin C; hơn nữa vitamin P còn hiệpđồng với vitamin C để làm bền vững thành mạch, tăng tạo collagen, ức chế hyaluronidase

và cùng vitamin C, vitamin E, β-caroten và selen, tham gia thanh thải gốc tự do có hạitrong cơ thể

 Liều lượng và phạm vi sử dụng:

Trong tự nhiên có nhiều trong các quả họ cam

Acid ascorbic dùng trong thực phẩm ở dạng tinh thể màu trắng, 1g tan trong 3, 5ml nướchay trong 30ml ethanol, không tan trong dầu mỡ Sau khi được hút ẩm bởi acid sulfurictrong 24 giờ không được chứa ít hơn 99% acid ascorbic

L – Acid ascorbic: INS: 300.

Liều lượng:

Sữa bột, bột kem (nguyên chất) ML: 300

Bơ và bơ cô đặc ML: GMP

 Một số sản phẩm sử dụng acid ascobic với vai trò là chất chống oxy hóa:

Nước mắm chay pha sẵn (nhất tâm) Sốt chanh Doxaco

Trà xanh C2 Trà Ô Lông

c Acid citric hoặc acid limonic.

 Lịch sử

Sự phát hiện ra acid citric được cho là của nhà giả kim thuật người Iran trong thế

kỷ 8 là Jabir Ibn Hayyan (Geber) Các học giả thời Trung cổ tại châu Âu cũng đã nhậnthức về bản chất acid của các loại nước cam, chanh; những kiến thức như thế được ghi lạitrong Bách khoa Toàn thư thế kỷ 13 Speculum Majus (Tấm gương Lớn), do Vincent ofBeauvais viết Acid citric lần đầu tiên được Carl Wilhelm Scheele, một nhà hóa họcngười Thụy Điển, cô lập năm 1784, trong đó ông kết tinh nó từ nước chanh.Sản xuất acidcitric quy mô công nghiệp bắt đầu từ năm 1860, dựa trên ngành công nghiệp sản xuất cácloại quả cam, chanh của Italia

Năm 1893, C Wehmer phát hiện ra rằng nấm mốc Penicillium cũng có thể sảnxuất ra acid citric từ đường.Tuy nhiên, sản xuất sinh học của acid citric đã không trởthành quan trọng về mặt công nghiệp cho tới tận khi Thế chiến I làm gián đoạn xuất khẩu

cam chanh của Italia Năm 1917, nhà hóa học thực phẩm người Mỹ là James Currie pháthiện ra rằng một số biến thể của nấm Aspergillus niger có thể là các nhà sản xuất acidcitric có hiệu quả và Pfizer bắt đầu sản xuất ở quy mô công nghiệp bằng kỹ thuật này sau

đó 2 năm, tiếp theo là Citrique Belge vào năm 1929

 Nguồn gốc

Acid citric là một acid hữu cơ yếu Nó là một chất bảo quản tự nhiên và cũng được

sử dụng để bổ sung vị chua cho thực phẩm hay các loại nước ngọt Trong hóa sinh học,

nó là tác nhân trung gian quan trọng trong chu trình acid citric và vì thế xuất hiện trongtrao đổi chất của gần như mọi sinh vật Nó cũng được coi là tác nhân làm sạch tốt về mặtmôi trường và đóng vai trò của chất chống ôxi hóa

Acid citric tồn tại trong một loạt các loại rau quả, chủ yếu là các loại quả của chiCitrus Các loài chanh có hàm lượng cao acid citric; có thể tới 8% khối lượng khô trongquả của chúng (1,38-1,44 gam trên mỗi aoxơ nước quả) Hàm lượng của acid citric trongquả cam, chanh nằm trong khoảng từ 0,005 mol/L đối với các loài cam và bưởi chùm tới0,030 mol/L trong các loài chanh.Các giá trị này cũng phụ thuộc vào các điều kiện môitrường gieo trồng

 Thông tin tổng quát

Ở nhiệt độ phòng, acid citric là chất bột kết tinh màu trắng.Nó có thể tồn tại dướidạng khan (không chứa nước) hay dưới dạng ngậm một phân tử nước (monohydrat).Dạngkhan kết tinh từ nước nóng, trong khi dạng monohydrat hình thành khi acid citric kết tinh

từ nước lạnh.Dạng monohydrat có thể chuyển hóa thành dạng khan khi nung nóng tớitrên 74 °C Axít citric cũng hòa tan trong etanol khan tuyệt đối (76 phần acid citric trênmỗi 100 phần etanol) ở 15 °C

Về cấu trúc hóa học, acid citric chia sẻ các tính chất của các acid cacboxylickhác.Khi bị nung nóng trên 175 °C, nó bị phân hủy để giải phóng dioxid cacbon và nước

 Liều lượng và phạm vi sử dụng:

Acid citric dùng trong thực phẩm phải ở dạng kết tinh khan hoặc ngậm một phân

tử nước, không màu, không mùi Loại khan phải chứa không ít hơn 99, 5% acid citric, 1gacid citric tan trong 0, 5ml nước hoặc trong 2ml ethanol

Ở liều lượng cao (1380mg/kg thể trọng) trên chó không thấy hiện tượng tổnthương thận Với chuột cống trắng, liều lượng 1, 2% trong thức ăn hàng ngày, không ảnhhưởng đến máu và tác động nguy hại gì đến các bộ phận trong cơ thể, khả năng sinh sản,

…mà chỉ hơi ảnh hưởng đến răng so với chuột đối chứng

Acid citric: INS: 330

Liều lượng: sữa lên men (nguyên kem) ML: 1500

sữa lên men (nguyên kem), có xử lý nhiệt sau lên men ML: GMP

d Tocopherol (Vitamin E)

Vai trò chính là chất chống oxy hóa vitamin e được tìm thấy đầu tiên vào năm

1922 bởi Evans và Bishop như một yếu tố cơ bản tron khẩu phần ăn thực vật, giúp cho sựsinh sản bình thường của chuột năm 1933 nó được xác định rõ là cần thiết cho người vàchất tocopherol và tocotrienol được xác định

Quá trình hoạt động của vitamin Tocopherol (Vitamin E) Vitamin E là tên gọichung cho một bộ tám tocopherols liên quan và tocotrienols, đó là vitamin tan trong chấtbéo có tính chất chống oxy hóa Trong đó, Hình thức δ-tocopherol là các chất chống oxyhóa quan trọng nhất hòa tan trong chất béo, Nó có khả năng bảo vệ màng tế bào khỏi quátrình oxy hóa bằng cách phản ứng với các gốc lipid được sản sinh trong phản ứng dâytruyền Từ đó, loại bỏ các gốc tự do trung gian và ngăn ngừa các phản ứng lan truyền liêntục diễn ra

Vitamin E được tách ra trong quá trình tinh luyện dầu Vitanim E có nhiều trongdầu đậu nành, ngũ cốc

Vitamin E được dùng với liều lượng là: 0,03 – 0,1% so với chất béo Được xácđịnh Vitamin E là tên gọi chung để chỉ hai lớp các phân tử (bao gồm các tocopherol vàcác tocotrienol) có tính hoạt động vitamin E trong dinh dưỡng Vitamin E không phải làtên gọi cho một chất hóa học cụ thể, mà chính xác hơn là cho bất kỳ chất nào có trong tựnhiên mà có tính năng vitamin E trong dinh dưỡng.

Chức năng chính của α-tocopherol trong cơ thể người dường như là của một chấtchống ôxi hóa.Nhiều phân tử được đề cập trong các bài chính về chúng như nói trên đây

có thể chuyển hóa lẫn nhau trong cơ thể Vitamin E tự nhiên tồn tại dưới 8 dạng khácnhau: trong đó có 4 tocopherol và 4 tocotrienol Tất cả đều có vòng chromanol, với nhómhydroxyl có thể cung cấp nguyên tử hiđrô để khử các gốc tự do và nhóm R (phần còn lạicủa phân tử) sợ nướcđể cho phép thâm nhập vào các màng sinh học

Các tocopherol và tocotrienol đều có dạng alpha, beta, gamma và delta, được xácđịnh theo số lượng và vị trí của các nhóm metyl trên vòng chromanol Mỗi dạng có hoạtđộng sinh học hơi khác nhau Chưc năng của vitamin E ở người thiếu vitamin e chỉ xuất