Nghiên cứu khả năng chống oxy hóa của dịch chiết lá ca cao (theobroma cacao) in vitro và ứng dụng để hạn chế sự oxy hóa lipid trên cơ thịt cá bớp (rachycentron canadum)

Với quá trình cắt tỉa cành diễn ra thường xuyên thì lá ca cao chính là một nguồn nguyên liệu dồi dào, việc nghiên cứu chiết các hợp chất có hoạt tính sinh học như polyphenol vừa tận dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

- o0o -

NGUYỄN THỊ HUYỀN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA DỊCH CHIẾT LÁ

CACAO ( Theobroma cacao) IN VITRO VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ HẠN CHẾ SỰ

OXY HÓA LIPID TRÊN CƠ THỊT CÁ BỚP (Rachycentron canadum)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD: TS NGUYỄN THẾ HÂN

KHÁNH HÒA -07/ 2015

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Đồ án này,

Trước hết em xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm, Phòng Đào tạo niềm kính trọng, sự tự hào được học tập tại trường trong bốn năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất em xin được dành cho thầy: TS Nguyễn Thế Hân đã tài trợ kinh phí, tận tình hướng dẫn và động viên em trong suốt quá trình thực hiện đồ

án tốt nghiệp này

Đặc biệt, em xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: các thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ Thực phẩm và tập thể cán bộ trong các Phòng thí nghiệm- Trung tâm Thực hành Thí nghiệm- Trường Đại học Nha Trang đã giúp đỡ nhiệt tình

và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian em thực hiện đồ án này

Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã tạo điều kiện, động viên khích lệ để em vượt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập vừa qua

Khánh Hòa, ngày 28 tháng 06 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Huyền

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG ix

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Giới thiệu về cây ca cao Theobroma cacao 5

1.1.1 Cây ca cao 5

1.1.2 Thành phần hóa học của lá ca cao 8

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu khả năng chống oxy hóa của lá ca cao 10

1.2.1 Nghiên cứu trong nước 10

1.2.2 Nghiên cứu ngoài nước 10

1.3 Các phương pháp tách chiết 11

1.3.1 Cơ sở của quá trình tách chiết 11

1.3.2 Các phương pháp tách chiết bằng dung môi 11

1.3.3 Một số phương pháp tách chiết khác 13

1.3.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết 14

1.4 Giới thiệu về cá bớp Rachycentron canadum 15

1.4.1 Cá bớp 15

1.4.2 Thành phần hóa học và dinh dưỡng 17

1.5 Quá trình oxy hóa lipid 18

1.5.1 Lipid và acid béo trong thủy sản 18

1.5.2 Cơ chế của quá trình oxy hóa lipid 20

1.6.3 Tác hại của quá trình oxy hóa lipid 23

1.6 Các phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa 23

1.6.1 Phương pháp TEAC (Trolox equivalent antioxidant capacity) 23

1.6.2 Phương pháp khử gốc tự do DPPH (Scavenging ability towards DPPH radicals) 24

1.6.3 Phương pháp ORAC (oxygen radical absorbance capacity) 24

1.6.4 Phương pháp TRAP (total radical-trapping antioxidant potential) 25

1.6.5 Phương pháp FRAP (ferric reducing-antioxidant power) 26

1.6.6 Lipid assay 26

1.6.7 Phương pháp FTC (ferric thiocyanat ) 27

1.6.8 Tổng năng lực khử (reducing power) 27

1.7 Các chất chống oxy hóa 27

1.7.1 Một số chất chống oxy hóa tự nhiên 27

1.7.2 Một số chất chống oxy hóa nhân tạo 29

1.7.3 Cơ chế chống oxy hóa của hợp chất polyphenol 30

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 Đối tượng nghiên cứu 34

2.1.1 Nguyên liệu lá ca cao 34

2.1.2 Nguyên liệu cá bớp 34

2.2 Hóa chất 34

2.3 Phương pháp nghiên cứu 35

2.3.1 Quy trình bố trí thí nghiệm tổng quát 35

2.3.2 Thí nghiệm xác định độ ẩm của lá ca cao khô 37

2.3.3 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết từ lá ca cao 37

2.3.4 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết lá ca cao 38

2.3.5 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết lá ca cao 39

2.3.6 Thí nghiệm ảnh hưởng của sóng siêu âm đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết từ lá ca cao 40

40

2.3.7 Thí nghiệm sử dụng dịch chiết từ lá ca cao để hạn chế sự oxy hóa lipid trên thịt cá bớp trong quá trình bảo quản lạnh 41

2.4 Phương pháp phân tích 43

2.4.1 Xác định hàm ẩm 43

2.4.2 Xác định hàm lượng polyphenol tổng số 43

2.4.3 Xác định khả năng khử gốc tự do 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

(DPPH) 43

2.4.4 Xác định tổng năng lực khử 44

2.4.5 Xác định chỉ số Peroxide (PV) 44

2.4.6 Xác định chỉ số TBARS 44

2.4.7 Phương pháp xử lý số liệu 45

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46

3.1 Độ ẩm của lá ca cao khô 46

3.2 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết từ lá ca cao 46

3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết từ lá ca cao 51

3.4 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng polyphenol, khả năng chống oxy hóa của dịch chiết từ lá ca cao 56

3.5 Mối tương quan giữa hàm lượng poylphenol tổng số với năng lực khử và khả năng khử gốc tự do DPPH 61

3.6 Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết từ lá ca cao 63

3.7 Khả năng hạn chế sự oxy hóa lipid trên cơ thịt cá bớp trong quá trình bảo quản lạnh của dịch chiết từ lá ca cao 66

3.7.1 Sự thay đổi chỉ số peroxide (PV) 66

3.7.2 Sự thay đổi chỉ số TBARS 68

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

PHỤ LỤC 82

DANH MEF _Toc42327727

BHA: Butylated hydroxyl anisole

BHT: Butylated hydroxyl toluene

DHA: Docosahexaenoic acid

DPPH: 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl

EDA: Eicosapetanenoic acid

FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ

chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) FRAP: Ferric reducing- antioxidant power

ORAC: Oxygen radical absorbance capacity

MAD: Malonaldehyde

ORAC: Oxygen radical absorbance capacity

PA: Polyamide

PV: Proxide value

TBARS: Thiobarbituric acid-reactive substances

TBHQ: Tert- butyl hydroquinon

TEAC: Trolex equivalent antioxidant capacity

TRAP: Total radical- trapping antioxidant potential

VCC: Vietnam Cocoa Committee (Ban điều phối phát triển ca cao Việt Nam)

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây ca cao Theobroma cacao 5

Hình 1.2 Qủa ca cao thuộc nhóm Criollo 6

Hình 1.3 Qủa ca cao thuộc nhóm Forastero 7

Hình 1.4 Qủa ca cao thuộc nhóm Trinitario 7

Hình 1.5 Cá bớp Rachycentron canadum 16

Hình 1.6 Phản ứng giữa gốc tự do DPPH và một chất chống oxy hóa 24

Hình 1.7 Đồ thị mô tả độ giảm phát huỳnh quang theo thời gian 25

Hình 1.8 Công thức cấu tạo của BHA và BHT 30

Hình 1.9 Vô hoạt các gốc tự do bởi flavonoid 31

Hình 1.10 Cơ chế tạo phức giữa các flavonoid và các ion kim loại 32

Hình 1.11 Các vùng cấu trúc đảm bảo khả năng chống oxy hóa của phenol 33

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 35

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết lá ca cao 37

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết lá ca cao 38

Hình 2.4 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết lá ca cao 39

Hình 2.5 Thí nghiệm ảnh hưởng của sóng siêu âm đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết lá ca cao 40

Hình 2.6 Bố trí thí nghiệm ứng dụng dịch chiết lá ca cao để hạn chế sự oxy hóa lipid thịt cá bớp trong quá trình bảo quản lạnh ở 4C 42

Hình 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hàm lượng polyphenol tổng số Các chữ cái khác nhau trên các cột chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 48

Hình 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến khả năng chống oxy hóa của

dịch chiết từ lá ca cao xác định bằng tổng năng lực khử (A) và khả năng

khử gốc tự do DPPH (B) Tại cùng một nồng độ dịch chiết, các chữ cái

trên các điểm khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê

(p<0,05) 51 Hình 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số Các

chữ cái khác nhau trên cột chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<0,05) .53 Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến khả năng chống oxy hóa của dịch

chiết lá ca cao xác định bằng tổng năng lực khử (A) và khả năng khử gốc

tự do DPPH (B) Tại cùng một nồng độ dịch chiết, các chữ cái trên các

điểm khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 56 Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số Các chữ cái khác nhau trên cột chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê

(p<0,05) .58 Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến khả năng chống oxy hóa của dịch

chiết từ lá ca cao xác định bằng tổng năng lực khử (A) và khả năng khử

gốc tự do DPPH (B) Tại cùng một nồng độ dịch chiết, các chữ cái trên

các điểm khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 60 Hình 3.7 Tương quan giữa hàm lượng polyphenol với năng lực khử (A) và

khả năng khử gốc tự do DPPH (B) 63 Hình 3.8 Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến hàm lượng polyphenol tổng số (Các

chữ cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p<0,05) .64 Hình 3.9 Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến khả năng chống oxy hóa của dịch

chiết trà giảo cổ lam xác định bằng tổng năng lực khử (A) và khả năng

khử gốc tự do DPPH (B) Tại cùng một nồng độ dịch chiết, các chữ cái

trên các điểm khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê

(p<0,05) 66

Hình 3.10 Sự thay đổi chỉ số peroxide (PV) của thịt cá bớp trong thời gian bảo quản lạnh (t=40C) Tại cùng 1 ngày bảo quản, các chữ cái khác nhau trên đồ thị thể hiên sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 67 Hình 3.11 Sự thay đổi chỉ số TBARS của thịt cá bớp trong thời gian bảo quản lạnh (t=40C) Tại cùng 1 ngày bảo quản, các chữ cái khác nhau trên đồ thị thể hiên sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) 69

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học cơ bản của lá ca cao tươi 8 Bảng 1.2 Thành phần hóa học cơ bản của thịt cá bớp nuôi (Rachycentron

canadum) 18 Bảng 3.1 Độ ẩm của lá ca cao khô 46 Bảng 3.2 Gía trị EC50 của dịch chiết lá ca cao ở các điều kiện chiết khác nhau 61

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cây ca cao, tên khoa học Theobroma cacao, thuộc họ Malvaceae là cây thân

gỗ, có tán thuộc tầng trung bình và sống dưới tán những cây cổ thụ Cây ca cao được trồng ở nhiều nơi trên thế giới và ở Việt Nam thì Tây Nguyên vẫn đang là vùng có sản lượng cây ca cao lớn nhất cả nước [1], [18] Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra tác dụng của các sản phẩm từ cây ca cao đối với sức khỏe con người Chiết xuất phenolic từ hạt ca cao có khả năng ức chế sự oxy hóa lipid trên mô hình ống nghiệm [51] Các hợp chất monome flavanol (epicatechin và catechin) và oligome procyanidin trong hạt ca cao có tác dụng chống lão hóa, chống ung thư và một số tác dụng khác [40] Vỏ của quả ca cao cũng được nghiên cứu để chiết xuất ra Theobromine có khả năng làm tăng sức chịu đựng của tim, điều hoà huyết áp, kiềm chế hoạt động của dây thần kinh phế vị làm giảm các cơ ho kéo dài [15] Ngoài ra các bộ phận khác của cây ca cao như rễ, lá, vỏ cây đều là thành phần có mặt trong đơn thuốc và ẩm thực Trung Mỹ Ở Việt Nam, đánh giá một số dòng ca cao triển vọng tại Cần Thơ đã được nghiên cứu [9] Thành phần hóa học cơ bản và một số hợp chất có hoạt tính sinh học trong lá ca cao cũng ban đầu được xác định [10] Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, cây ca cao thường xuyên được cắt cành, tỉa tán để đảm bảo độ râm cần thiết [1] Lượng lá cây được tỉa đó thường bị thải loại lãng phí

mà không được tận dụng vào bất cứ việc gì [55] Với quá trình cắt tỉa cành diễn ra thường xuyên thì lá ca cao chính là một nguồn nguyên liệu dồi dào, việc nghiên cứu chiết các hợp chất có hoạt tính sinh học như polyphenol vừa tận dụng được nguồn phế thải thực vật và áp dụng dịch chiết này khi đã được tinh sạch trong bảo quản thực phẩm sẽ là xu hướng trong tương lai Ossman và cộng sự (2003) đã nghiên cứu chiết xuất hợp chất phenolic từ lá ca cao bằng dung môi methanol ở một điều kiện chiết cố định và tiềm năng chống oxy hóa của hợp chất này [56] Tuy nhiên cho đến nay, vẫn chưa có nghiên cứu nào được công bố về điều kiện chiết phù hợp để chiết hợp chất giàu polyphenol từ lá ca cao; khả năng chống oxy hóa của dịch chiết giàu polyphenol

từ lá ca cao và ứng dụng dịch chiết từ lá ca cao để hạn chế sự oxy hóa lipid thịt cá

Hiện nay, để chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật, theo Spigno và cộng sự (2007), dung môi ethanol và methanol được sử dụng phổ biến nhất [62] Tuy nhiên, methanol là một dung môi độc tính, ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của người sử dụng nên việc áp dụng các hợp chất có hoạt tính sinh học từ dịch chiết thực vật vào thực phẩm là không an toàn Do đó, việc nghiên cứu chiết xuất hợp chất giàu polyphenol từ lá ca cao bằng dung môi thân thiện là ethanol- một dung môi

có tính chất hóa học tương tự với methanol mà lại ít độc hại là rất cần thiết

Trong nhiều năm qua, thủy sản luôn là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam Tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản của nước ta năm 2014 là 7,8 tỷ USD [69] Hàng thủy sản Việt Nam đã có mặt trên 145 quốc gia và vùng lãnh thổ, sản phẩm xuất khẩu ngày càng đa dạng hơn về chủng loại Riêng tổng sản lượng

cá bớp nuôi tại Việt Nam trong năm 2009 ước tính đạt 1.600 tấn và là nước có sản lượng cá bớp lớn thứ ba trên thế giới sau Trung Quốc và Đài Loan [17] Đây là một loại cá có giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt có chứa nhiều acid béo không no omega 3 (eicosapetanenoic acid, EDA; docosahexaenoic acid, DHA) và omega 6, có tác dụng rất tốt đối với sức khỏe con người Cũng chính vì những đặc điểm này, mà chất lượng của cá bớp bị giảm nhanh chóng sau khi đánh bắt Một trong những nguyên nhân làm giảm chất lượng của cá bớp trong quá trình vận chuyển và bảo quản là sự oxy hóa lipid Oxy hóa lipid làm giảm giá trị cảm quan và dinh dưỡng, dẫn đến giảm giá trị kinh tế của nguyên liệu sau thu hoạch Vì vậy, nhiều giải pháp đã được các nhà sản xuất, nhà nghiên cứu đưa ra nhằm hạn chế tác hại tiêu cực của vấn đề trên Biện pháp được sử dụng phổ biến là dùng các chất chống oxy hóa tổng hợp như butylated hydroxyl anisole (BHA), butylated hydroxyl toluene (BHT) để hạn chế quá trình oxy hóa lipid Tuy nhiên, đã có một số nghiên cứu chỉ ra rằng những chất chống oxy hóa tổng hợp này có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và gây lo ngại cho người tiêu dùng (Kahl và Kappus, 1993) [42] Chính vì thế mà việc nghiên cứu các hợp chất chống oxy hóa lipid có nguồn gốc từ tự nhiên, không độc hại đối với con người, đang được nhiều nhà khoa học và nhà sản xuất quan tâm

Xuất phát từ những vấn đề trên, trong nghiên cứu này tiến hành “Nghiên cứu

khả năng chống oxy hóa của dịch chiết lá cacao ( Theobroma cacao) in vitro và

ứng dụng để hạn chế sự oxy hóa lipid trên cơ thịt cá bớp (Rachycentron

canadum)”.

2 Mục tiêu của đề tài

- Xác định được điều kiện chiết thích hợp để thu dịch chiết giàu polyphenol

từ lá ca cao Theobroma cacao;

- Đánh giá khả năng sử dụng dịch chiết lá ca cao trong việc ngăn ngừa sự oxi

hóa lipid trên cơ thịt cá bớp Rachycentron canadum

3 Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện các mục tiêu ở trên, đề tài thực hiện các nội dung nghiên cứu sau đây:

Mục tiêu 1: Xác định được điều kiện chiết thích hợp để thu dịch chiết giàu

polyphenol từ lá ca cao Theobroma cacao:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện chiết (loại dung môi, nhiệt độ, thời gian chiết) đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch

chiết lá cacao;

- Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp chiết bằng sóng siêu âm đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết lá cacao

Mục tiêu 2: Đánh giá khả năng sử dụng dịch chiết lá ca cao trong việc

ngăn ngừa sự oxi hóa lipid trên cơ thịt cá bớp Rachycentron canadum

- Nghiên cứu khả năng hạn chế sự oxy hóa lipid của dịch chiết lá cacao và

chất chống oxy hóa EGCG đến hàm lượng TBARS trên cơ thịt cá bớp bảo quản lạnh

- Nghiên cứu khả năng hạn chế sự oxy hóa lipid của dịch chiết lá cacao và

chất chống oxy hóa EGCG đến hàm lượng peroxide trên cơ thịt cá bớp bảo quản lạnh

4 Đối tượng nghiên cứu

- Lá ca cao Theobroma cacao được hái từ tỉnh Gia Lai

- Cá bớp Rachycentron canadum được mua tại cảng Hòn Rớ, Thành phố

Nha Trang – Khánh Hòa

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

 Ý nghĩa khoa học:

- Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp dữ liệu khoa học về điều kiện chiết thích hợp để chiết lá ca cao, nhằm thu được dịch chiết có hàm lượng các hợp chất polyphenol và khả năng chống oxy hóa mạnh;

- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu tham khảo tốt cho nhà khoa học

và nhà sản xuất; là cơ sở quan trọng cho những nghiên cứu tiếp theo trong việc tách chiết các chất có khả năng chống oxy hóa từ lá ca cao

 Ý nghĩa thực tiễn:

- Thành công của đề tài sẽ giúp các nhà chế biến thực phẩm có thêm những lựa chọn về các chất chống oxy hóa từ tự nhiên, sử dụng để bảo quản nguyên liệu sau thu hoạch;

- Kết quả nghiên cứu cũng sẽ là cơ sở để sản xuất một số sản phẩm mới như thực phẩm chức năng và nước uống giàu chất chống oxy hóa từ lá ca cao

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về cây ca cao Theobroma cacao

1.1.1 Cây ca cao

Hình 1.1 Cây ca cao Theobroma cacao

Cây ca cao có tên khoa học: Theobroma ca cao, Giới: Plantae; Bộ: Malvales; Họ: Malvaceae; Chi: Thebroma; Loài: Theobroma cacao Cây ca cao là loại cây có

tán thuộc tầng trung bình, sống dưới tán những cây cổ thụ, chiều cao của cây có thể cao tới 11m, rễ ca cao thuộc loại rễ chùm nên không ăn sâu vào lòng đất Loại đất thích hợp nhất cho cây ca cao là mùn xốp Cây có thể sống tới 15- 20 năm, sau 3 năm bắt đầu ra hoa, kết trái và cho trái quanh năm Trái ca cao đâm ra trực tiếp từ thân hoặc những cành lớn Cây cho sản lượng cao nhất khi cây khoảng 9- 10 tuổi, cây mang lại khoảng 20- 30 trái/năm, năm được màu có thể lên đến 50 trái/năm Trái ca cao khi chưa chín có màu xanh hoặc tím, khi trái chín có màu vàng hoặc màu cam tùy loại giống; dáng bầu dục thuôn dài, có chiều dài khoảng 15 tới 25cm và đường kính khoảng 7- 10cm Trong mỗi trái có 5 dãy hạt, mỗi dãy khoảng 15 tới 50 hạt Lá

ca cao có hình oval thon dài, khi non có màu xanh tím, xanh nhạt hay đỏ sáng tùy theo giống cây [12], [18]

Hiện nay người ta chia ca cao làm 3 nhóm lớn: Criollo, Forastero và Trinitario

 Nhóm Criollo

Gồm những đặc điểm sau:

- Nhị lép có màu hồng nhạt

- Trái có màu đỏ hoặc xanh trước khi chín

- Trái có dạng dài và đỉnh nhọn rất rõ ở cuối trái, 10 rãnh đều nhau

- Vỏ thường sần sùi, mỏng, dễ cắt, lớp trong mỏng và ít mô gỗ

- Hạt có tiết diện gần tròn, tử diệp màu trắng, ít đắng

Chiếm 5% sản lượng ca cao thế giới và là giống ca cao làm ra loại Chocolate ngon nhất, tuy nhiên giống này có năng suất thấp và khả năng kháng bệnh kém nên ít trồng

Hình 1.2 Qủa ca cao thuộc nhóm Criollo

 Nhóm Forastero

- Nhị lép có màu tím

- Trái màu xanh hay oliu, khi chín có màu vàng

- Trái ít hoặc không có rãnh, bề mặt trơn, đỉnh tròn

- Vỏ dày và khó cắt ra vì trong có nhiều chất gỗ

- Hạt hơi lép, tứ diệp có màu tím đậm, lúc tươi có vị chat hay đắng

Nhóm này chiếm phần lớn sản lượng ca cao của thế giới (khoảng 80%)

Hình 1.3 Qủa ca cao thuộc nhóm Forastero

 Nhóm Trinitari

Là dạng lai giữa Criollo và Foraster, xuất xứ từ Trinidat Đặc điểm của

Trinitario rất khó quy định vì nó mang những đặc điểm trung gian của hai giống kia như: Phôi nhũ màu tím nhạt, quả dẹp, quả có rãnh sâu không có rõ nét, chứa nhiều hơn 40 hạt/quả Chúng chiếm khoảng 10- 15% sản lượng ca cao trên thế giới Do năng suất cao và kháng bệnh tốt nên giống này được trồng phổ biến

Hình 1.4 Qủa ca cao thuộc nhóm Trinitario

Cây ca cao có nguồn gốc từ Trung Mỹ và Mexico, ngày nay thì hầu hết những nước nhiệt đới đều có thể trồng cây này Trên thế giới phổ biến ở Brazil, Venezuela, các nước Tây Phi, Malaysia… Ở Việt Nam diện tích trồng ca cao ngày càng tăng Theo Ban điều phối phát triển ca cao Việt Nam (VCC), nước ta hiện có khoảng 20.500ha ca cao, trong đó gần 7000ha đã cho thu hoạch, sản lượng trên 4800

tấn/năm Có 15 tỉnh trồng ca cao tập trung chủ yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long, Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và 1 số tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ

Cây ca cao thích hợp với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều; nhiệt độ thích hợp

250C, độ ẩm 85%, lượng mưa trung bình trên 1500 mm/năm Cây ca cao thích hợp với khí hậu có mùa khô không kéo dài qúa 3 tháng, không có gió mạnh thường xuyên Cây

ca cao là cây ưa ánh sáng tán xạ (50-60% cường độ ánh sáng tự nhiên) nên thích hợp trồng dưới tán cây ăn trái hoặc cây che bóng Cây ca cao thích hợp với nhiều loại đất khác nhau: đất đỏ, đất xám, đất phù sa cổ, song thích hợp nhất với đất có thành phần

cơ giới trung bình đến nhẹ, pH từ 5,5- 5,8; tầng canh tác dày 1,0-1,5 m, dễ thoát nước,

có khả năng giữ nước cao, giàu chất hữu cơ

1.1.2 Thành phần hóa học của lá ca cao

1.1.2.1 Thành phần hóa học cơ bản

Thành phần hóa học cơ bản của lá ca cao tươi được trình bày trong Bảng 1.1 Kết quả phân tích cho thấy nước là thành phần chiếm tỉ lệ cao nhất với 80,10% Những thành phần còn lại chiếm tỉ lệ thấp hơn nhiều Hàm lượng tro, protein, glucid

và lipid lần lượt là 0,96%; 1,85%; 6,17 và 2,29% [10] Các thành phần hóa học cơ bản còn lại thường ít được quan tâm chắc có lẽ bởi vì hàm lượng chúng thấp

Bảng 1.1 Thành phần hóa học cơ bản của lá ca cao tươi Thành phần Hàm lượng (%) so với khối lượng tươi

1.1.2.2 Một số hợp chất có hoạt tính sinh học

Các hợp chất flavonoid

Flavonoid là cũng là hợp chất có tính sinh học quan trọng được tìm thấy trong

lá ca cao Flavonoid là hợp chất chống oxy hóa, kháng khuẩn, giảm sự béo phì, chống đột biến, và các hoạt động chống lão hóa khác Nguyễn Thị Quỳnh Hoa (2012) đã định lượng được hàm lượng một số flavonoid trong lá ca cao Theo đó, hàm lượng rutin khoảng 1,92-23,03 mg/g, quercetin khoảng 0,25-12,1 mg/g tùy thuộc vào dung môi chiết [10]

Các hợp chất carotenoid

Carotenoid là một nhóm các hợp chất thứ sinh được tìm thấy phổ biến trong thực vật Chúng được biết đến là hợp chất có khả năng chống oxy hóa mạnh và tác dụng trong phòng ngừa một số bệnh bệnh như lão hóa, tim mạch và ung thư Nguyễn Thị Quỳnh Hoa (2012) đã xác định một số carotenoid trong lá ca cao trồng ở Cần Thơ, bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Theo đó, trans-lutein có hàm lượng cao nhất (72-376 g/g chất khô), tiếp theo là cis-lutein (0-72 g/g), neochrome (13-65 g/g), neoxanthin (0-41 g/g), all-trans-α-caroten (0-27 g/g), auroxanthin (7-23 g/g), violaxanthin (3-22 g/g), luteoxanthin (4-19 g/g), all-trans-β-carotene (0-7,6 g/g), β-cryptoxanthin (0-6,7 g/g), các đồng phân cis của trans-β-caroten (0-1,9 g/g) [10]

Chlorophyll

Chlorophyll là sắc tố màu xanh lá cây được tìm thấy trong hầu hết các loài thực vật Nó là thành phần quan trọng trong quá trình quang hợp của thực vật Chlorophyll cũng có một số tác dụng y dược như khả năng chống oxy hóa, kháng tế bào ung thư và chống viêm [44] Cấu trúc cơ bản của chlorophyll bao gồm một porphyrine với một ion magie ở trung tâm và mạch bên là một nhóm phytol Có hai loại chlorophyll a và b tồn tại trong thực vật, với tỷ lệ của chlorophyll a và chlorophyll b là 3:1

Đã có 15 hợp chất chlorophyll và các dẫn xuất đã được phân lập trong lá ca cao Hàm lượng của 15 hợp chất này cũng đã được xác định Theo đó, pheophytin a

có hàm lượng cao nhất (2508,3 g/g), tiếp theo là pheophytin a' (111,2 g/g), chlorophyll a (113,8 µg/g), chlorophyll a' (11,0 µg/g), hydroxypheophytin a (88,6 µg/g), hydroxypheophytin a' (66,5 µg/g), pyropheophytin a (76,0 µg/g), hydroxychlorophyll a (23,8 µg/g), pheophytin b (319,6 µg/g), pheophytin b' (13,2 µg/g), chlorophyll b (287,9 µg/g), chlorophyll b' (11,1 µg/g), hydroxychlorophyll b (15,0 µg/g), hydroxypheophytin b (11,2 µg/g) và hydroxypheophytin b' (8,5 µg/g) [10]

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu khả năng chống oxy hóa của lá ca cao 1.2.1 Nghiên cứu trong nước

Cho đến hiện nay, số lượng đề tài nghiên cứu về chiết xuất các hợp chất

polyphenol, hoạt tính chống oxy hóa từ lá ca cao ở Việt Nam còn rất hạn chế

Nguyễn Thị Quỳnh Hoa (2012) đã nghiên cứu thành phần hóa học và

xác định một số hợp chất có hoạt tính sinh học từ một số loài thực vật ở Việt

Nam trong đó có cây ca cao Trần Văn Hậu và cộng sự (2008) đã tiến hành

đánh giá một số dòng ca cao triển vọng tại Cần Thơ [9] Hiện tại chưa có

nghiên cứu nào công bố về điều kiện chiết thích hợp để chiết xuất hợp chất

giàu polyphenol từ lá ca cao cũng như sử dụng dịch chiết này để bảo quản

thực phẩm nói chung và thủy sản nói riêng

Do đó, việc nghiên cứu sử dụng dịch chiết giàu polyphenol từ lá ca cao

để bảo quản cá bớp là một vấn đề mới

1.2.2 Nghiên cứu ngoài nước

Nghiên cứu khảo sát khả năng chống oxy hóa và tổng hàm lượng phenolic của hạt ca cao từ các nước khác nhau, cụ thể là Malaysia, Ghana, Bờ Biển Ngà và Sulawesi đã được Azizah và cộng sự nghiên cứu [22]

Cádiz Gurrea M L (2014) đã tiến hành cô lập, mô tả và định lượng các hợp chất phenolic của T chiết xuất cacao bằng HPLC-MSESI-QTOF Tổng cộng có 61 hợp chất đã được xác định và định lượng trong chiết xuất cacao T và các thành phần thuộc các lớp cấu trúc khác nhau như flavan3-ol và các dẫn xuất (bao gồm cả procyanidins), flavonol, axit N-phenylpropenoyl-L-amino và các hợp chất khác [31]

Ismail và Yee (2006), nghiên cứu khả năng chống oxy hóa lipid của dịch chiết

vỏ và hạt ca cao trên thịt bò [40] Osman và Fan (2004) đã nghiên cứu khả năng chống oxy hóa của chiết xuất polyphenol từ ca cao lá trên thịt gà cho thấy ở nồng độ thấp hơn 200 mg/kg, khả năng chống oxy hóa của chiết xuất polyphenol đạt khoảng 80% so với chất chống oxy hóa tổng hợp BHT [55] Ossman và cộng sự (2003) đã nghiên cứu tiềm năng chống oxy hóa của chiết xuất từ lá ca cao thử nghiệm trên dầu

cọ và kết quả cho thấy ở nồng độ 50 ppm hiệu quả hoạt động chống oxy hóa của chất chiết xuất polyphenol là tốt hơn so với BHA [56] Số lượng những nghiên cứu trong

và ngoài nước về polyphenol từ lá ca cao còn rất ít và hạn chế Những nghiên cứu trên tập trung chiết xuất, phân tích thành phần polyphenol và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của chúng nhưng chưa có nghiên cứu nào khảo sát các điều kiện chiết phù hợp để chiết xuất hợp chất này Mặc dù tất cả nghiên cứu đều đánh giá cao hoạt tính của polyphenol từ lá ca cao nhưng chưa có nghiên cứu phát triển tiếp tục nhằm ứng dụng nguồn polyphenol tự nhiên này để hạn chế quá trình oxy hóa chất béo trên thủy sản

1.3 Các phương pháp tách chiết

1.3.1 Cơ sở của quá trình tách chiết

Chiết là phương pháp thu lấy một hay nhiều chất từ hỗn hợp đã tách biệt, cô lập và tinh chế các cấu tử có trong hỗn hợp thành những cấu tử riêng

Quá trình chiết gồm hai giai đoạn, giai đoạn 1: Dung môi thấm ướt lên bề mặt nguyên liệu, sau đó thấm sâu vào bên trong do quá trình thẩm thấu tạo ra dung dịch chứa các hoạt chất Sau đó dung môi tiếp tục hòa tan các chất trên bề mặt bằng cách đẩy các bọt khí chiếm đầy trong các khe vách trống của tế bào Giai đoạn 2: giai đoạn tiếp tục hòa tan các hợp chất trong các ống mao dẫn của nguyên liệu nhờ vào dung môi đã thấm sâu vào các lớp bên trong 8

1.3.2 Các phương pháp tách chiết bằng dung môi

Tách chiết bằng dung môi là quá trình tách và phân ly các chất dựa vào quá trình chuyển một chất tan trong một pha lỏng vào trong một pha lỏng khác không hòa tan với nó, nhằm chuyển một lượng nhỏ chất nghiên cứu trong một thể tích lớn dung

môi này vào một thể tích nhỏ dung môi khác, nhằm nâng cao nồng độ của chất cần nghiên cứu và được gọi là chiết làm giàu Bên cạnh đó việc chiết thành cao dịch thô

là vô cùng quan trọng vì khi đó giữ lại được hoạt chất tốt hơn và dễ dàng cho những công đoạn sau 8

1.3.2.1 Chiết bằng phương pháp ngấm kiệt (Percolation)

Phương pháp ngấm kiệt là một trong những phương pháp trích ly được sử dụng phổ biến nhất không đòi hỏi nhiều thao tác cũng như thời gian 8

Đây là quá trình chiết liên tục, dung môi đã bão hòa hoạt chất sẽ được liên tục thay thế bằng dung môi mới Tuy vậy, ta không thực hiện liên tục mà mẫu được ngâm trong dung môi khoảng 12 giờ, cho dung môi bão hòa chảy ra rồi thay thế bằng dung môi mới và tiếp tục quá trình trích ly

1.3.2.2 Chiết bằng phương pháp ngâm dầm (Maceration)

Phương pháp ngâm dầm không hiệu quả gì hơn so với phương pháp ngấm kiệt Ngâm nguyên liệu vào trong bình chứa thủy tinh có nắp đậy Rót dung môi phủ lớp mẫu, để ở điều kiện nhiệt độ theo yêu cầu, dung môi sẽ thấm vào nguyên liệu và hòa tan các chất tự nhiên Sau một thời gian dung môi trong bình được đổ ra và rót dung môi mới vào [8

1.3.2.3 Tách chiết bằng phương pháp chiết hồi lưu

Chiết hồi lưu là một trong những phương pháp chiết truyền thống Sự đun hồi lưu là sự chuyển chất trở lại môi trường phản ứng thông qua hệ thống ngưng tụ, cơ sở của phương pháp này là sự tách các chất có nhiệt độ sôi khác nhau ra khỏi hỗn hợp của chúng [8

Phương pháp này có ưu điểm là sử dụng một lượng ít dung môi mà vẫn có thể chiết kiệt được hoạt chất Sự chiết suất tự động liên tục nên nhanh chóng Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là không chiết xuất được một lượng lớn mẫu nên chỉ thích hợp cho việc nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

1.3.2.4 Chiết bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước

Đây là phương pháp đặc biệt để trích ly tinh dầu và những hợp chất dễ bay hơi

có trong nguyên liệu Dụng cụ gồm một bình cầu lớn để cung cấp hơi nước, hơi nước

sẽ được dẫn sục vào bình chứa có mẫu, hơi nước xuyên thấm qua màng tế bào nguyên liệu và lôi theo những cấu tử dễ bay hơi, hơi nước tiếp tục bay hơi và ngưng

tụ bởi một ống sinh hàn, ta thu được hợp chất tinh dầu Dùng ete dầu hỏa hoặc ether

ethylic để trích ly tinh dầu ra khỏi hỗn hợp trên hoặc để yên một thời gian trong bình

sẽ có sự phân tách giữa hai pha tinh dầu và nước 8

1.3.3 Một số phương pháp tách chiết khác

1.3.3.1 Chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn (Supercritical fluid extraction)

Chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn (SFE) được xem như là một phương pháp chiết hữu hiệu để thay thế các phương pháp thông thường sử dụng dung môi hữu cơ (King và cộng sự, 2002) 44 Phương pháp SFE xảy ra nhanh chóng, tự động, có chọn lọc, không gây cháy nổ và tránh việc sử dụng một số lượng lớn các dung môi độc hại [50

Siêu chất lỏng dễ dàng tách các chất cần thiết do dung môi thay đổi thuộc tính nhanh chóng chỉ với các biến đổi áp lực nhẹ Chất lỏng siêu tới hạn (SCF) đang ngày càng thay thế dung môi hữu cơ như n-hexane, dichloromethane, chloroform và những dung môi khác thường sử dụng trong chiết công nghiệp, lọc, vì quy định và sức ép môi trường về các hợp chất hữu cơ và khí thải

1.3.3.2 Phương pháp chiết sử dụng sóng siêu âm

Đây là kỹ thuật chiết thay thế rẻ tiền, đơn giản và hiệu quả Sóng siêu âm thường được sử dụng để cải thiện việc chiết lipid, protein và các hợp chất phenolic từ

thực vật, quá trình chiết các hợp chất phenol từ Folium eucommiae có sử dụng sóng

siêu âm thu được hiệu quả cao hơn so với khi chiết bằng cách gia nhiệt hoặc bổ sung enzyme hỗ trợ chiết tách Sóng siêu âm có khả năng phá vỡ màng tế bào của nguyên liệu, do đó giúp cho sự xâm nhập của dung môi vào bên trong tế bào dễ dàng hơn Ngoài ra siêu âm còn có tác dụng khuấy trộn mạnh dung môi làm tăng diện tích tiếp xúc của dung môi và cải thiện đáng kể hiệu suất chiết 50

1.3.3.3 Phương pháp chiết sử dụng năng lượng lò vi sóng

Đây là một mảng lớn chưa được khai thác, mặc dù bằng cách sử dụng lò vi sóng để làm trung gian trong quá trình chiết có thể duy trì các điều kiện nhẹ và đạt

được hiệu quả vượt trội khi chiết (Delazar và cộng sự, 2012) Dưới tác dụng của lò vi sóng nước trong thực vật bị nóng lên nhanh chóng, áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô chứa dịch chiết vỡ ra, dịch chiết thoát ra ngoài, lôi cuốn theo hơi nước sang hệ ngưng tụ Hiệu suất có thể bằng hoặc cao hơn những phương pháp khác nhưng thời gian chiết rất ngắn Dịch chiết thu được có mùi tự nhiên Sản phẩm phân hủy trong dịch chiết tự nhiên giảm đi, tiết kiệm thời gian, năng lượng, chi phí Tuy nhiên chỉ áp dụng được cho các nguyên liệu có tuyến dịch chiết nằm ngay sát bề mặt

lá Năng lượng chiếu xạ lớn sẽ làm cho một số cấu phần trong dịch chiết phân hủy 32]

1.3.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết

1.3.4.1 Dung môi chiết

Qua nhiều nghiên cứu cho rằng với mỗi dung môi khác nhau thì khả năng tách chiết không giống nhau Một số yếu tố của dung môi có ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất là độ phân cực, độ nhớt và sức căng bề mặt 3 Độ phân cực của dung môi: dung môi kém phân cực thì dễ hòa tan những chất không phân cực, dung môi càng phân cực mạnh càng dễ hòa tan các chất phân cực Độ nhớt và sức căng bề mặt:

độ nhớt càng thấp hoặc sức căng bề mặt càng nhỏ thì dung môi càng dễ thấm vào nguyên liệu, không cản trở quá trình khuếch tán chất cần thiết Độ nhớt cao sẽ cản trở quá trình khuếch tán của chất chiết làm giảm hiệu quả chiết

1.3.4.2 Nhiệt độ chiết

Theo công thức tính hệ số khuếch tán của Eintein, khi nhiệt độ tăng thì hệ số khuếch tán tăng, do đó theo định luật Fick, lượng chất khuếch tán cũng tăng lên 62 Hơn nữa, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt của dung môi giảm, do đó sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết xuất [3 Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng sẽ gây bất lợi cho

quá trình chiết xuất trong các trường hợp sau:

Đối với hợp chất kém bền nhiệt độ cao: nhiệt độ tăng cao sẽ gây phá hủy một

số hoạt chất như vitamine, glycoside, alkaloid

Đối với tạp: Khi nhiệt dộ tăng, không chỉ độ tan của chất tăng, mà độ tăng của tạp cũng tăng theo, khi đó dịch chiết sẽ lẫn nhiều tạp Nhất là đối với một số tạp như

gôm, chất nhầy khi nhiệt độ tăng sẽ bị trương nở, tinh bột bị hồ hóa, độ nhớt của dịch chiết sẽ bị tăng, gây khó khăn cho quá trình chiết xuất, tinh chế

Đối với dung môi dễ bay có nhiệt độ sôi thấp: khi tăng nhiệt độ thì dung môi

dễ bị hao hụt, khi đó thiết bị phải kín và phải có bộ phận hồi lưu dung môi

Đối với một số chất đặc biệt có quá trình hòa tan tỏa nhiệt: khi nhiệt độ tăng,

độ tan của chúng lại giảm Do đó để tăng độ tan thì cần phải làm giảm nhiệt độ

Từ những phân tích trên thấy tùy từng trường hợp cụ thể mà lựa chọn nhiệt độ chiết sao cho phù hợp (tùy thuộc vào các yếu tố như nguyên liệu chiết, dung môi, phương pháp chiết)

1.3.4.3 Thời gian chiết xuất

Khi bắt đầu chiết, các chất có khối lượng phân tử nhỏ thường là hoạt chất sẽ được hòa tan và khuếch tán vào dung môi trước, sau đó mới đến các chất có phân tử lượng lớn (thường là tạp, nhựa, keo) 62 Do đó nếu thời gian chiết ngắn sẽ không chiết hết hoạt chất trong dược liệu; nếu thời gian chiết quá dài, dịch chiết sẽ lẫn nhiều tạp, gây bất lợi cho quá trình tinh chế và bảo quản Tóm lại, cần lựa chọn thời gian chiết, thành phần dược liệu dung môi, phương pháp chiết phù hợp

1.4 Giới thiệu về cá bớp Rachycentron canadum

1.4.1 Cá bớp

Tên khoa học: Rachycentron canadum

Cá bớp biển thường được gọi ngắn gọn là cá bớp- là một loài cá thuộc:

Giới: Animalia ; ngành: Chordata; Lớp: Actinopteryg; Bộ: Carangiformes; Họ: Rachycentridae; Chi: Rachicentron; Loài: Rachycentron canadum

Hình 1.5 Cá bớp Rachycentron canadum

Cá bớp có thân hình thoi dài, lưng có màu nâu đậm, nhạt màu nâu sang hai bên và bụng màu trắng; từ mõm đến gốc vây đuôi có sọc màu đen Đầu rộng và hơi dẹp; miệng lớn Có 2 vây lưng, vây lưng thứ nhất có 7-9 (thường là 8) gai cứng và vây lưng thứ hai có 28-33 tia mềm Vây ngực nhọn, tương tự như vây lưng, nhưng ngắn hơn gồm 1-3 gai, 23-27 tia mềm Vây đuôi có hình lưỡi liềm, thùy trên dài hơn

dưới Cá bớp là loài cá phân bố rộng từ vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới đến các vùng

nước ấm của biển ôn đới (Hasler và ctv, 1975) Tây và Đông Đại Tây Dương, khắp Caribe và ở Ấn Độ-Thái Bình Dương trừ Ấn Độ, Úc và Nhật Bản Nó là sinh vật rộng nhiệt chịu đựng được một phạm vi nhiệt độ rộng, từ 1.6-32.2°C Đồng thời

cá bớp cũng là sinh vật chịu được khoảng muối rộng, nó có thể sống ở độ mặn 5 tới 44.5 ppt [70]

Cá bớp sinh sản theo mùa, từ mùa xuân tới mùa thu và đạt đỉnh điểm vào tháng 7; tập trung ở vùng khơi nơi có dòng nước ấm, gần các rạn san hô hay đá ngầm [70] Thức ăn chủ yếu dùng cho cá bớp là các loại cá tươi có giá trị kinh tế thấp như

cá mối, cá nục, cá trích, cá lẹp

Cá lớn rất nhanh và đạt 5-6 kg sau 1 năm nuôi và đạt 8-10 kg sau 16 háng nuôi Do đó cá bớp là loài cá tiềm năng cho phát triển ngành nuôi nước mặn và hiện đang được nuôi phổ biến ở Trung Quốc, Đài Loan và Việt Nam Việc nuôi cá bớp đang được mở rộng sang các nước thuộc Châu Âu, vùng Trung Đông và các nước

vùng Caribê Theo thống kê của FAO (2010), tổng sản lượng cá bớp toàn cầu tăng rất nhanh từ năm 2002 và đạt khoảng 12.000 tấn đến năm 2010 đạt 41.000 tấn

Tại Việt Nam, từ năm 1997-1999 Viện Nghiên Cứu Nuôi Trồng Thủy Sản I đã tiến hành nghiên cứu và cho sinh sản thành công cá bớp, sản xuất được được cá bớp giống tại trại ươm cá giống ở Cát Hải, Hải Phòng Đến năm 2002, một mẻ cá bớp giống đầu tiên với số lượng 20.000 con giống đã được đưa ra thị trường Đây là kết quả của đề tài nghiên cứu được thực hiện dưới sự hỗ trợ tài chính của Chính phủ Việt Nam và Chính phủ Nauy Từ năm 2001 đến nay, được sự tài trợ của Hợp phần SUMA và Dự án NORAD, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thuỷ sản I tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện quy trình tại các địa điểm Hải Phòng, Quảng Ninh, Nghệ An và đã thu được nhiều kết quả Hiện nay, quy trình sản xuất giống cá bớp đã ổn định và được đơn giản hoá để áp dụng rộng rãi, kể cả tại các cơ sở không có điều kiện đầu tư Trong năm 2008, hơn 400.000 con cá bớp giống đã được sản xuất tại Viện nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản I ở Cát Bà và tại các cơ sở tư nhân tại tỉnh Khánh Hòa Cá bớp thương phẩm thường được nuôi tại các eo, vịnh kín gió tại các tỉnh ven biển từ Bắc vào Nam nhưng tập trung chủ yếu ở Quảng Ninh, Hải Phòng, Nghệ An, Phú Yên, Khánh Hòa, Vũng Tàu, Kiên Giang và các huyện đảo thuộc tỉnh An Giang Tổng sản lượng cá bớp nuôi tại Việt Nam trong năm 2009 ước tính đạt 1.600 tấn và

là nước có sản lượng cá bớp lớn thứ ba trên thế giới sau Trung Quốc và Đài Loan Sản lượng cá bớp hiện đang tăng rất nhanh hàng năm do ngày càng có nhiều doanh nghiệp trong nước và nước ngoài tham gia nuôi cá và nuôi với qui mô công nghiệp ngày một lớn hơn

1.4.2 Thành phần hóa học và dinh dưỡng

Thành phần hóa học của thịt cá bớp gồm có nước, protein, lipid, tro [17 Thành phần hóa học phụ thuộc giống loài, độ tuổi, ngư trường, mùa vụ khai thác Thành phần hóa học ảnh hưởng rất lớn đến giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm 2 Bảng 1.2 chỉ ra thành phần hóa học cơ bản của thịt cá bớp nuôi Theo

đó, nước là thành phần chiếm tỉ lệ cao nhất (61,03%), theo sau bởi protein (17,91%), lipid (13,70%) và tro (2,60%) Thịt cá bớp có hàm lượng chất béo lớn hơn 13% Điều

đó cho thấy đây là một loại cá béo đặc biệt hàm lượng các acid béo không no cao phân tử lượng như DHA và EPA cao hơn so với nhiều đối tượng thủy sản khác Một

số tác giả cũng đã công bố về thành phần hóa học cơ bản của thịt cá bớp Do hàm lượng lipid trong cơ thịt cá bớp cao, chứa nhiều acid béo không no cao phân tử lượng nên chúng dễ bị oxy hóa trong quá trình chế biến vào bảo quản Đây được coi là một trong những nguyên nhân chính làm giảm chất lượng của sản phẩm Quá trình oxy hóa lipid sẽ ảnh hưởng không có lợi đến màu sắc, mùi vị, trạng thái và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm thủy sản Oxy hóa lipid sẽ làm biến màu (màu vàng hoặc màu nâu sẫm), tạo cho sản phẩm có mùi khó chịu (ôi, khét) cũng như sinh ra các chất có tính độc làm cho sản phẩm không an toàn cho người sử dụng Sự biến sang màu vàng

và màu nâu sẫm của miếng cá phi lê làm giảm khả năng thương mại hóa của sản phẩm (sản phẩm không còn khả năng xuất khẩu hoặc xuất với giá thấp) trong khi nguồn nguyên liệu nuôi lại khá dồi dào Từ đó gây thiệt hại lớn về kinh tế cho người nuôi cũng như các nhà chế biến

Bảng 1.2 Thành phần hóa học cơ bản của thịt cá bớp nuôi (Rachycentron canadum)

1.5 Quá trình oxy hóa lipid

1.5.1 Lipid và acid béo trong thủy sản

Lipid là những hợp chất hữu cơ tự nhiên rất phổ biến trong tế bào động vật và thực vật Lipid là hợp chất rất cần thiết và có chức năng quan trọng trong cơ thể sống

mà chúng tồn tại 19

Lipid là ester của glycerine và acid béo cao phân tử (C1-C36) trong mạch có ít hay nhiều nối đôi liên kết với nhau Thành phần quan trọng và quyết định đến tính chất của lipid là các aicd béo no hoặc không no và số nối đôi, vị trí nối đôi trong các acid béo không no có ảnh hưởng đến màu sắc mùi vị của lipid, đặc biệt trong phân tử lipid mà các aicd béo không no có nhiều nối đôi thì làm cho quá trình oxy hóa lipid rất dễ xảy ra 19

Lipid trong cá xương được chia làm 2 nhóm chính: phospholipid và triglycerid Phospholipid tạo nên cấu trúc của màng tế bào Triglycerid là lipid dự trữ năng lượng có trong các nơi dự trữ chất béo, thường ở trong các tế bào mỡ đặc biệt được bao quanh bằng một màng phospholipid và mạng lưới collagen mỏng Lipid của cá khác với lipid của động vật có vú, chủ yếu do lipid của cá có tới 40% acid béo mạch dài (14-22 nguyên tử cacbon) và mức độ no không cao Trong lipid của động vật có vú, ít có acid béo với 2 nối đôi trở lên trong khi lipid của cá có nhiều acid béo với 5 hoặc 6 nối đôi Phần trăm acid béo không no với 4, 5 hoặc 6 nối đôi trong lipid của cá nước ngọt (khoảng 70%) ít hơn so với trong lipid của cá biển (khoảng 88%) Tuy nhiên, thành phần lipid trong cá không hoàn toàn cố định mà có thể biến đổi theo thành phần thức ăn và mùa vụ.Trong dinh dưỡng cho người, các acid béo như acid linoleic và linolenic được coi là quan trọng vì cơ thể không thể tổng hợp được Trong

cá biển, các acid béo này chỉ chiếm khoảng 2% lipid tổng số, một tỷ lệ nhỏ so với nhiều loại dầu thực vật Tuy nhiên dầu cá chứa nhiều acid béo không no khác cần thiết để phòng ngừa các bệnh ngoài da, giống như acid linoleic và arachidonic Đặc biêt trong cá có chứa các acid béo omega 3 rất cần thiết cho sức khỏe như: acid linolenic, DHA, EDA EDA có tác dụng làm giảm lượng cholesterol, ngăn ngừa bệnh

xơ vữa động mạch DHA có tác dụng tăng cường phát triển trí não Trong lipid của

cá chủ yếu là acid béo không no có hoạt tính sinh học cao Các acid này là yếu tố cần thiết cấu tạo màng tế bào, đặc biệt là màng myelin của tế bào thần kinh, kết hợp với cholesterol tạo thành các este cơ động không bền vững và dễ bài xuất khỏi cơ thể, do

đó ngăn ngừa xơ vữa động mạch, có tác dụng điều hòa ở các thành mạch máu, nâng cao tính đàn hồi và hạ thấp tính thấm giúp cho máu lưu thông tốt hơn, có vai trò trong

chuyển hóa các vitamin nhóm B và men gan (men Xito- cromoxidaza) Tuy nhiên trong quá trình chế biến và bảo quản cá thì lipid và các acid béo trong cá rất dễ bị

thủy phân, oxy hóa làm biến đổi giảm chất lượng sản phẩm [6], [13], [19]

1.5.2 Cơ chế của quá trình oxy hóa lipid

1.5.2.1 Oxy hóa lipid do xúc tác của enzyme:

Chất xúc tác trong quá trình này là lipoxydase, enzyme này thường xúa tác oxy hóa mạnh các acid béo không no (có 2,3 nối đôi trở lên) thành peroxide, hydroperoxide và một số sản phẩm khác Cơ chế tác dụng của enzyme này cho đến nay chưa được xác định rõ ràng Một số tác giả cho rằng sự oxy hóa chất béo bằng enzyme cũng tương tự sự oxy hóa cơ chế phản ứng mạch Lipoxydase phản ứng với oxy tạo thành phân tử peroxide và chuyển oxy hoạt động sang phân tử acid béo Sau

đó, nguyên tử H nhóm methylene - CH2 - được chuyển ra vị trí O2 (do vai trò của lipoxydase xúc tác khơi mào) tiếp theo diễn ra theo cơ chế phản ứng mạch không có

sự tham gia của enzyme [14]

Oxy hóa kiểu β oxy hóa: xảy ra với các acid bão hòa có số cacbon chẵn Dưới

tác dụng cuả enzyme các acid này sẽ bị cắt mạch dần từng mẫu 2 cacbon ở vị trí cacbon thứ β đối với nhóm cacboxyl oxy hóa Đối với các acid béo chưa bão hòa trước khi tham

gia quá trình oxy hóa này no được hydrogen hóa thành acid bão hòa [14]

Kiểu α oxy hóa acid béo: Quá trình này xảy ra với các acid béo no có số

cacbon lẻ, còn các acid béo không no trước khi oxy hóa phải xảy ra quá trình hydrogen hóa Bản chất của quá trình oxy hóa này là acid béo bị oxy hóa tại vị trí cacbon thứ α, có sự tham gia của hydroperoxide và hydroxydase xúc tác [14]

1.5.2.2 Cơ chế của phản ứng oxy hóa lipid phi enzyme

Ôi hóa hóa học là quá trình tự oxy hóa Khi đó oxy phân tử tương tác với các acid béo trong điều kiện nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm cho sản phẩm đầu tiên là hydroperoxide, sau đó tạo thành aldehyde no và không no, các aceton, các acid mono

và dicacboxylic, cetoacid, epoxide… gây ra mùi ôi khét, màu sắc xấu ảnh hưởng đến giá trị cảm quan và dinh dưỡng của sản phẩm

Thời kỳ phát sinh:

Đầu tiên phản ứng được khơi mào bằng việc một vài phân tử lipid (RH) bị oxy hóa tạo các gốc R tự do

- R* là gốc của acid béo no và không no tự do hoặc gốc cảu acid béo trong phân tử glycerid

- H* là nguyên tử H ở Cα so với nối đôi hoặc nguyên tử hydro của nhóm methylene bất kỳ trong acid béo no

RH R* + [H*] (1)

Năng lượng đòi hỏi cho phản ứng (1) là 70÷ 100 (Kcal/mol)

Sự tạo gốc R* có thể xảy ra theo phương trình (2) nếu có nhiều oxy, trong trường hợp này năng lượng chỉ cần cung cấp 47 Kcal/mol

R + R* Sản phẩm cao phân tử

R + R*

Năng lượng của các phản ứng này không đáng kể, chỉ đòi hỏi 1÷2 Kcal/mol,

do đó tốc độ phản ứng rất lớn [14]

1.6.3 Tác hại của quá trình oxy hóa lipid

Oxy hóa lipid là một trong những nguyên nhân chính gây suy giảm chất lượng trong cơ thịt cá Quá trình oxy hóa lipid xảy ra làm giảm hương vị, mùi, màu sắc, cấu trúc và sinh ra các hợp chất độc hại (Kanner, 1994) 43

Quá trình oxy hóa lipid tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau Sản phẩm cấp một chủ yếu của quá trình oxy hóa chất béo là hợp chất không mùi hydroperoxyde Tuy nhiên các hợp chất này thường không bền nên dễ dàng bị oxy hóa để tạo thành các sản phẩm cấp hai mà chủ yếu là malondialdehyde, alkanes, ketones, esters, rượu, acid

và các hydrocarbons Trong đó, các aldehydes được xem là thành phần chính làm cho sản phẩm có mùi ôi thiu Các sản phẩm cấp hai của quá trình oxy hóa lipid sẽ tiếp tục

bị oxy hóa để tạo thành các sản phẩm cấp ba, hoặc liên kết với các thành phần cấu thành nên protein như acid nucleic, acid amine, peptide để tạo thành các phức chất mang màu nâu sẫm như aldehyde, xeton, rượu và một phần nhỏ là các acid carboxylic và các alkan Vì vậy, quá trình oxy hóa lipid là một trong những nguyên nhân chính làm giảm chất lượng thực phẩm vì làm giảm giá trị dinh dưỡng và cảm

quan của sản phẩm

Khi bị oxy hóa lipid, thực phẩm sẽ thay đổi màu sắc và kết cấu, tạo ra các mùi

vị xấu có mùi ôi khét và mất đi các acid béo thiết yếu như: acid oleic, acid linoleic, acid palmitoleic, các vitamin tan trong dầu như A, D, E, carotenoids bị phá hủy làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm Do đó, các thực phẩm bị oxy hóa lipid sẽ tổn thất giá trị dinh dưỡng rất lớn, khó tiêu hóa, có hại cho sức khỏe của người tiêu dùng, đặc biệt là gây thiệt hại về kinh tế cho người sản xuất

1.6 Các phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa

1.6.1 Phương pháp TEAC (Trolox equivalent antioxidant capacity)

TEAC là phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa so sánh với khả năng chống oxy hóa của Trolox (Demirel và cộng sự, 2009) 33

Cation ABTS+ [2,2’-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)(ABTS)] là một gốc tự do bền Đây là một chất phát quang màu xanh, được đặc trưng ở độ hấp thu 734 nm Khi cho chất chống oxy hóa vào dung dịch chứa ABTS+, các chất chống oxy hóa sẽ khử ion này thành ABTS Đo độ giảm độ hấp thu của dung dịch ở bước sóng 734 nm để xác định hoạt tính của chất chống oxy hóa trong sự so sánh với chất chuẩn Trolox [6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid] Trong môi trường kali persulfate, gốc ABTS+ có thể bền 2 ngày ở nhiệt độ phòng trong tối 51

1.6.2 Phương pháp khử gốc tự do DPPH (Scavenging ability towards DPPH radicals)

Phương pháp bắt gốc tự do 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) được phát minh bởi Blois (1958) 25 DPPH là một gốc tự do bền, có màu tím và có độ hấp thu cực đại ở bước sóng 517 nm Khi có mặt chất chống oxy hóa, nó sẽ bị khử thành 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazine (DPPH-H), có màu vàng (hình 1.6) Đo độ giảm độ hấp thu ở bước sóng 517 nm để xác định khả năng khử gốc DPPH của chất chống oxy hóa

Hình 1.6 Phản ứng giữa gốc tự do DPPH và một chất chống oxy hóa

1.6.3 Phương pháp ORAC (oxygen radical absorbance capacity)

Phương pháp ORAC xác định khả năng hấp thụ gốc tự do chứa oxy hoạt động

52 Phương pháp này đo mức độ phân hủy do bị oxy hóa của fluorescein khi có sự

hiện diện của gốc peroxy Phản ứng trong điều kiện này được so sánh với phản ứng trong sự hiện diện của chất chuẩn Trolox (hay vitamin E) và trong hiện diện của mẫu chứa chất chống oxy hóa cần xác định hoạt tính Khi fluorescein bị oxy hóa, cường

độ phát huỳnh quang sẽ giảm đi Tiến hành đo độ giảm cường độ phát quang này liên tục trong 35 phút sau khi thêm chất oxy hóa vào Khi có mặt chất chống oxy hóa, sự phân rã fluorescein sẽ chậm hơn Xây dựng đường cong biểu diễn sự phụ thuộc độ giảm phát huỳnh quang theo thời gian và vùng dưới đường cong dùng để tính toán Kết quả tính toán là mmol Trolox/g mẫu (Hình 1.7) Ưu điểm của phương pháp ORAC là xác định được có hoặc không có sự trễ pha trong mẫu chứa các chất chống oxy hóa Đây là một điều rất thuận lợi khi đo các mẫu thực phẩm chứa cả những hợp chất chống oxy hóa có tốc độ phản ứng khác nhau nhiều

Hình 1.7 Đồ thị mô tả độ giảm phát huỳnh quang theo thời gian

1.6.4 Phương pháp TRAP (total radical-trapping antioxidant potential)

Khả năng chống oxy hóa bằng cách bẫy các gốc tự do (TRAP) là một trong những phương pháp đầu tiên sử dụng để xác định tổng công suất chống oxy hóa của huyết tương hoặc huyết thanh (Wayner và cộng sự, 1985) 68 Phương pháp TRAP

sử dụng gốc peroxyl được tạo thành từ 2,2’-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) Khi cho AAPH vào môi trường plasma, các chất khử sẽ bị oxy hóa Quá trình oxy hóa này được đo đạt thông qua hàm lượng oxy tiêu thụ bằng một điện cực Khi có mặt chất chống oxy hóa trong môi trường plasma, quá trình oxy hóa sẽ xảy ra chậm hơn Giá trị TRAP của mẫu thí nghiệm được tính toán dựa vào độ dài pha lag của mẫu so với độ dài pha lag của mẫu trắng và độ dài pha lag của chất chuẩn là dung dịch Trolox Kết quả tính toán là mmol Trolox/kg mẫu rắn hoặc mmol Trolox/l mẫu lỏng

1.6.5 Phương pháp FRAP (ferric reducing-antioxidant power)

Nguyên tắc xác định hoạt tính chống oxy hóa của phương pháp này là dựa trên khả năng của các chất chống oxy hoá trong việc khử phức Fe3+-TPTZ [2,4,6-tripyridyl-s-triazine (TPTZ)] (màu tía) thành phức Fe2+-TPTZ (màu xanh) trong môi trường acid 52 Khi đó, độ tăng cường độ màu xanh tỷ lệ với hàm lượng chất chống oxy hóa có trong nguyên liệu Mức độ tăng cường độ màu này được đo ở bước sóng

593 nm trong sự so sánh với chất chuẩn là dung dịch FeSO4 hay BHT (Butylated Hydroxy Toluene) (Strain và Benzie, 1996) 64

Khi cho phức Fe3+-TPTZ vào môi trường chứa chất chống oxy hóa, các chất chống oxy hóa sẽ nhường điện tử cho phức này và sinh ra Fe2+-TPTZ Kết quả tính toán là mmol Fe2+/g chất khô Do đó, khi kết quả tính toán ra lớn thì chúng ta có thể suy đoán rằng trong môi trường phản ứng đó, số lượng các phân tử có thể nhường điện tử là cao Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn đúng vì một phân tử chất chống oxy hóa có thể khử nhiều phức Fe3+-TPTZ cùng lúc Đây là một hạn chế của phương pháp FRAP

1.6.6 Lipid assay

Phương pháp này đánh giá sự khác biệt trong tốc độ oxy hóa acid linoleic bởi gốc ABAP trong mối quan hệ với chất chuẩn là tocopherol 52 Trước và trong suốt quá trình

xảy ra phản ứng, nhiệt độ của hỗn hợp {[70 µl của linoleic acid (2,3 mmol/l)]; 100 ml đệm phosphate 0,05 M (Natri phosphate hòa tan trong nước; 2.88 g SDS; pH 7.4)} được điều chỉnh và duy trì ở 40oC Lấy 2 µl của dung dịch này cho vào 0,01 ml ABAP (0,04 M) Sau 2-5 phút phản ứng, lấy 0,02 ml dịch chiết cho vào hỗn hợp này Đo độ hấp thu của hỗn hợp ở 236 nm Xây dựng đường chuẩn là tocopherol

1.6.7 Phương pháp FTC (ferric thiocyanat )

Mục đích của phương pháp này là khảo sát khả năng làm giảm sự peroxide hóa lipid của chất kháng oxy hóa 52 Thông thường, các gốc oxy tự do sẽ peroxide hóa lipid, tạo thành peroxide Peroxide sẽ oxy hóa Fe2+ thành Fe3+, phức của Fe3+ với SCN- có giá trị hấp thu tối đa tại 500 nm Giá trị hấp thu cao đồng nghĩa với sự peroxide hóa lipid cao trong suốt quá trình ủ dung dịch Mẫu dung dịch có chứa chất kháng oxy hóa sẽ cho giá trị độ hấp thu thấp hơn mẫu trắng không có chất kháng oxy hóa

1.6.8 Tổng năng lực khử (reducing power)

Nguyên tắc xác định hoạt tính chống oxy hóa của phương pháp này là dựa trên khả năng của các chất chống oxy hoá trong việc khử phức K3Fe(CN)6 thành phức

K4Fe(CN)6, phức này tác dụng với FeCl3 thành KFe[Fe(CN)6] (xanh Pruss)  52 Khi

đó, độ tăng cường độ màu xanh tỷ lệ với hàm lượng chất chống oxy hóa có trong nguyên liệu Mức độ tăng cường độ màu này được đo ở bước sóng 690 nm trong sự

so sánh với chất chuẩn là dung dịch acid ascorbic

1.7.1 Một số chất chống oxy hóa tự nhiên

1.7.1.1 Các hợp chất polyphenol

Các hợp chất polyphenol là một trong các nhóm sản phẩm trao đổi chất bậc hai chủ yếu của thực vật, rất đa dạng về cấu trúc và chức năng Ở thực vật, các hợp

chất phenol tạo màu cho thực vật (anthocyanin); bảo vệ thực vật trước tia cực tím,

chống lại sự oxy hóa; là hợp chất tín hiệu cho sự cộng sinh giữa thực vật và vi khuẩn nốt sần; bảo vệ thực vật trước sự tấn công của vi sinh vật gây hại (như vi khuẩn gây thối rễ ở khoai tây); là vật liệu góp phần vào độ bền chắc của thực vật và sự thấm của thành tế bào đối với nước và khí 7 Đối với các thực phẩm, các hợp chất phenol là những chất hoạt động giữ vai trò chủ đạo quyết định hương vị của nhiều loại sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật Chúng ảnh hưởng đến màu sắc và vị của hầu hết các sản phẩm thực phẩm và ở một mức độ nhất định chúng tham gia vào các quá trình tạo

ra các cấu tử thơm mới tạo nên hình thơm đặc biệt cho sản phẩm [16] Về mặt y học, việc sử dụng các thực phẩm giàu các hợp chất phenol như trà, rượu vang đỏ được chứng minh là có lợi cho sức khỏe Tác dụng tốt này có được là do khả năng kháng oxy hóa của các hợp chất phenol

1.7.1.2 Vitamin C

Vitamin C có khả năng vô hoạt các gốc tự do rất tốt do nó có thể chuyển cho các gốc tự do hai nguyên tử hydro của nó và khi đó nó trở thành dehydroascorbic acid [7 Ngoài ra, vitamin C còn có khả năng hoạt động hiệu lực với các chất chống oxy hóa khác trong cơ thể như vitamin E, carotenoid và flavonoid Khi có sự tiếp xúc giữa vitamin E và gốc tự do peroxide của acid béo, vitamin E chuyển điện tử của nó cho gốc tự do nhưng đồng thời nó trở thành gốc tự do tocopheryl (vitamin E ở dạng oxy hóa) Vitamin C tiến hành khử gốc tocopheryl thành vitamin E nguyên dạng, sẵn sàng vô hoạt các gốc tự do peroxide mới Các catotenoid và các flavonoid khi vô hoạt các gốc tự do cũng được hoàn nguyên với cơ chế tương tự bởi vitamin C Điều này góp phần hạn chế sự tự kích hoạt oxy hóa của các gốc vitamin E và flavonoid [7

1.7.1.3 Các carotenoid

Các carotenoid là các hợp chất màu hữu cơ có trong thực vật và một số sinh vật có khả năng quang hợp Đối với con người, các carotenoid là các chất chống oxy

hóa quan trọng vì nó có mặt trong rất nhiều loại thực phẩm đồng thời nó có khả năng hoạt động trong môi trường chất béo là nơi rất dễ xảy ra sự oxy hóa và gây hậu quả nghiêm trọng (màng tế bào)

Khác với vitamin C và polyphenol không được tích lũy trong cơ thể mà bị thải

ra ngoài qua con đường nước tiểu 7, các carotenoid với đặc điểm hòa tan trong chất béo được tích lũy trong cơ thể, xâm nhập dễ dàng vào các vị trí dễ bị oxy hóa như màng tế bào do đó hiệu quả chống oxy hóa của chúng cao hơn các chất oxy hóa hòa tan trong nước 7

1.7.1.4 Vitamin E

Vitamin E tồn tại ở tám dạng trong tự nhiên: bốn dạng tocopherol và tocotrienol Tính chất hòa tan trong chất béo của vitamin E giúp chúng có khả năng thâm nhập sâu vào các màng sinh học vốn chứa nhiều acid béo không no và ngăn cản chuỗi phản ứng oxy hóa lipid Các vitamin E sẽ chuyển hydro của nó cho các gốc tự

do peroxide Gốc tocopheryl tạo thành được khử về trạng thái ban đầu nhờ vitamin C 7 1.7.2 Một số chất chống oxy hóa nhân tạo

Các chất chống oxy hóa tự nhiên có ưu điểm là an toàn cho người sử dụng nhưng do đặc điểm kém bền, chi phí cao do quá trình tinh sạch khó khăn nên hiện nay một số chất chống oxy hóa nhân tạo vẫn đang được sử dụng Chất chống oxy hóa nhân tạo có đặc điểm bền lâu, chi phí rẻ nên việc sử dụng những chất này hiện nay vẫn khá phổ biến Tuy nhiên với những nghiên cứu gần đây cho thấy những độc tính của nó nguy hại tới sức khỏe người tiêu dùng thì việc sử dụng các chất oxy hóa tổng hợp đã hạn chế và sử dụng ở hàm lượng cho phép

1.7.2.1 Butylated hydroxyl anisole (BHA)

Là hỗn hợp của hai đồng phân 3- tert- 4 hydroxyanisole và 2- tert- 4-hydroxyanisole BHA là chất rắn màu trắng, giống sáp, tan dễ dàng trong chất béo, dung môi hữu cơ, không tan trong nước; có mùi phenol đặc trưng, mùi này không thể hiện trong hầu hết các trường hợp sử dụng, nhưng có thể được nhận biết ở nhiệt độ cao; là một hợp chất bay hơi dễ dàng và có thể chưng cất được nên nó có thể bị tổn

butyl-thất khỏi sản phẩm khi bị nung nóng ở nhiệt độ cao BHA có thể phản ứng với kim

loại kiềm tạo sản phẩm có màu hồng [4]

1.7.2.2 Butylated hydroxyl toluene (BHT)

Là chất rắn màu trắng, ở dạng tinh thể, không tan trong nước, tan trong chất béo, bị tổn thất dưới tác dụng của nhiệt BHT có tác dụng chống oxy hóa kém hơn BHA Điều này được giải thích là do cấu tạo của nó cồng kềnh hơn BHA Sự có mặt

của sắt trong một số sản phẩm thực phẩm hay bao bì, BHT có thể tạo ra màu vàng [4]

BHA và BHT là những phụ gia chống oxi hóa có bản chất phenolic, chúng

có khả năng ức chế hoặc ngăn ngừa phản ứng tự oxy hóa các glycerit bởi gốc tự do Khả năng này có liên quan đến cấu trúc phân tử hay cấu hình của phenolic (Hình 1.8), ngăn cản sự hình thành các gốc tự do ban đầu

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của BHA và BHT

1.7.2.3 Tert- butyl hydroquinon (TBHQ)

Là một tinh thể rắn màu trắng, có mùi đặc trưng Tan tốt trong chất béo (10%) nhưng ít tan trong nước (1%) Là một chất chống oxy hóa thường được dùng rộng rãi trong thực phẩm, mỹ phẩm, cao su, đặc biệt là trong bỏa quản các loại dầu và chất béo [4]

1.7.3 Cơ chế chống oxy hóa của hợp chất polyphenol

Cấu trúc của các hợp chất phenol quyết định cơ chế hoạt động

chống oxy hóa Cơ chế chống oxy hóa của các hợp chất phenol như sau: (1)

Khử và vô hoạt các gốc tự do nhờ thế oxy hóa khử thấp; (2) Tạo phức với các

ion Fe2+ và Cu+ và (3) Kìm hãm hoạt động của các enzyme có khả năng tạo ra