Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
MỤC LỤC
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 sẫm màu 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 tiểu đường, cao huyết
áp không nguyên nhân, xơ gan. Trong cơ thể có rất nhiều loại gốc tự do, mà các gốc nguy
Phụ gia thực phẩm 1
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
hiểm hơn cả là superoxide, ozone, hydrogen peroxide, lipid peroxy nhất 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.
Gốc tự do còn làm tổn thương protein.
3. Sự oxy hóa chất béo
Nếu hydroperoxides được hấp thu chúng là một nguồn tiềm năng của các gốc tự do, có
thể gây ảnh hưởng có hại trong cơ thể. Các gốc tự do sản xuất bằng cách phân hủy
hydroperoxide có thể gây thiệt hại cho các protein, bao gồm các enzyme, hoặc DNA và
cũng 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 như
glutathione, vitamin C, Vitamin E, enzime catalase, superoxide dismutase. Chất chống
oxi hóa yếu hay còn gọi là chất ức chế có thể phá hủy tế bào.
Phụ gia thực phẩm 3
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
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 một
điện 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 trùng
hợp, sự tái lưu hóa, và các phản ứng khác gây giảm thời hạn sử dụng và giá trị dinh
dưỡng của sản phẩm thực phẩm. Dầu mỡ xuất hiện ở hầu hết các thực phẩm, và hầu hết
trong số đó (hơn 90%) là ở dạng triacylglycerol, đó là este của axit béo và glycerol. Hai
thành phần chính tham gia vào quá trình oxy hóa lipid là axit béo không no và oxy.Quá
trình oxy hóa phân hủy chất béo có thể được bắt đầu bởi oxy hoạt động và các dạng liên
quan, 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 oxy
hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền phá hủy tế bào sinh vật.
Để nắm rỏ các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng oxy hóa chất béo cần tìm hiểu các
vấn đề sau:
* Thành phần acid béo
Chất béo là hỗn hợp ester của các acide béo no và không no với glycerin.Sự hiện
diện của các nối đôi, các acide béo không no dễ bị oxy hóa hơn các chất béo no. Phản
ứng sẽ gia tăng khi tỉ lệ nối đôi càng cao.
Phụ gia thực phẩm 6
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
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 độ
phản ứng. Các acid ở dạng cis bị oxy hóa nhanh hơn dạng trans. Mạch acide béo có các
nối đôi cộng hưởng cũng làm tăng tốc độ phản ứng. Sự oxy hóa các chất béo no xảy ra rất
chậm tại nhiệt độ thường, tại nhiệt độ cao (chiên, xào…) sự oxy hóa chất béo no mới có
thể xảy ra.
* Acide béo tự do
Acide béo tự do (FFA) bị oxy hóa rất nhanh so với các ester - glycerin. Khi nghiên
cứu chất béo hiện diện trong thực phẩm ở giai đoạn đầu ti ên, hầu hết đều có sự hiện diện
của các chất chống oxy hóa thiên nhiên.
Trong thí nghiệm nếu thêm vào 0,1% FFA thì hiệu quả chống oxy hóa của
tocopherol 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 tùy
thuộc vào áp suất O
2
.Tại áp suất thấp tốc độ oxy hóa tỉ lệ với áp suất O
2
.
gây ra quá trình oxy hóa theo một trong hai cách sau:
Phụ gia thực phẩm 8
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
• Các chất “nhạy cảm” (sensitizer) có mặt trong thực phẩm được kích hoạt
bởi ánh sáng sẽ phản ứng với cơ chất tạo các gốc tự do, các gốc này sẽ khởi động quá
trình oxy hóa chất béo.
• Một dạng chất nhạy cảm khác có khả năng chuyển oxy từ trạng thái cơ bản
sang trạng thái kích thích. Oxy được hoạt hóa sẽ phản ứng với acid béo không no theo cơ
chế “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 tham
gia vào phản ứng phân hủy các hydroperoxide tạo thành các gốc tự do. Trong dầu mỡ và
thực 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 từ
thiết bị chế biến, bao bì thực phẩm. Các ion kim loại ở trạng thái oxy hóa thấp sẽ phân
hủy 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 ra
theo sơ đồ sau:
Phụ gia thực phẩm 9
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
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
hơn 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 động
vật thực vật, nấm mốc,
Phản ứng oxy hóa này còn gọi là phản ứng sẫm màu do enzym.Trong một số sản
phẩm thì nó cần phải hạn chế như chế biến rau củ quả nhưng trong chế biến chè đen lại
cần pải gia tăng để oxy hóa tanin thành hợp chất quinol tạo màu,hương vị đặc trưng cho
trà đen.
Ví dụ: trong khoai tây có pirocatechol và dẫn xuất tạo từ thyrozyl bị oxy hóa thành
dopaquinon 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
Phụ gia thực phẩm 11
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
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 phản
ứng oxy hóa gây sẫm màu. Môi trường pH thấp cũng ức chễ hoạt động của enzym oxy
hóa khử.
Enzym oxy hóa khử là nhóm các enzym, mỗi enzym sẽ có pH tối ưu, nhiệt độ tối
ưu, 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 khoảng
này sẽ ức chế hoạt động của enym này. Tuy nhiên, nếu hạ thấp quá cũng không tốt, pH sẽ
ảnh hưởng không tốt đến sản phẩm thực phẩm, làm biến đổi vị (làm chua), biến tính
protein, 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 quá
trình oxy hóa chất khác. Sự oxi hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron được
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 huyết
như là một chất hóa học tinh khiết đặc biệt duy nhất. Szent-Györgyi đã bị cô lập acid
hexuronic 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 thí
nghiệm tại Đại học Pittsburgh, đã làm việc về vấn đề này trong nhiều năm vua. Cuối
Phụ gia thực phẩm 13
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
1931, phòng thí nghiệm của vua thu được axit hexuronic thượng thận gián tiếp từ Szent-
Györgyi và chứng minh rằng đó là vitamin C vào đầu năm 1932. Đây là cuối cùng của
các hợp chất từ nguồn động vật nhưng năm sau đó, nhóm Szent-Györgyi của phát hiện ra
rằng ớt bột hạt tiêu, một gia vị phổ biến trong các chế độ ăn uống Hungary, là một nguồn
giàu axit hexuronic, và ông đã gửi một số việc tại hơn có sẵn hóa học Walter Norman
Haworth, một nhà hóa học đường của Anh.
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 các
thuộc 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 công
việc 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 thưởng
của năm đó, Y học đã đi đến Albert Szent-Györgyi cho nghiên cứu của ông về các chức
năng 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 acid
Haworth và Szent-Györgyi khi cấu trúc của nó cuối cùng đã được chứng minh bằng tổng
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.
Phụ gia thực phẩm 15
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
Tham gia xúc tác oxy hóa thuốc qua microsom (cytochrom P450) gan giúp
dopamin 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 phần hữu 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 hiệp đồng 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 hại trong 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 nước
hay trong 30ml ethanol, không tan trong dầu mỡ. Sau khi được hút ẩm bởi acid sulfuric
trong 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
Phụ gia thực phẩm 16
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
quả của chúng (1,38-1,44 gam trên mỗi aoxơ nước quả). Hàm lượng của acid citric trong
Phụ gia thực phẩm 18
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
quả cam, chanh nằm trong khoảng từ 0,005 mol/L đối với các loài cam và bưởi chùm tới
0,030 mol/L trong các loài chanh.Các giá trị này cũng phụ thuộc vào các điều kiện môi
trường gieo trồng.
Thông tin tổng quát
Ở nhiệt độ phòng, acid citric là chất bột kết tinh màu trắng.Nó có thể tồn tại dưới
dạng khan (không chứa nước) hay dưới dạng ngậm một phân tử nước (monohydrat).Dạng
khan 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 tới
trên 74 °C. Axít citric cũng hòa tan trong etanol khan tuyệt đối (76 phần acid citric trên
mỗi 100 phần etanol) ở 15 °C.
Về cấu trúc hóa học, acid citric chia sẻ các tính chất của các acid cacboxylic
khác.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, 1g
acid citric tan trong 0, 5ml nước hoặc trong 2ml ethanol.
Ở liều lượng cao (1380mg/kg thể trọng) trên chó không thấy hiện tượng tổn
thương thận. Với chuột cống trắng, liều lượng 1, 2% trong thức ăn hàng ngày, không ảnh
hưởng 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
Phụ gia thực phẩm 19
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
Phụ gia thực phẩm 21
Chất chống oxy hóa thực phẩm
ễn Phú Đức
động sinh học hơi khác nhau. Chưc năng của vitamin E ở người thiếu vitamin e chỉ xuất
hiện ở trẻ đẻ non. Trẻ em hoặc người trưởng thành khi có những vấn đèn liên quan tới
việc kém hấp thu chất béo. Vitamin E là chất chống oxy hóa, chung có tác dụng bảo vệ
cơ thể khỏi tác nhân oxy hóa. Vitamin E là chất tan trong chất béo nên có khả năng trộn
lẫn với các phân tử lipid và bảo vệ chúng khỏi bị oxy hóa, chức năng này khiến vitamin e
bảo vệ tế bào khỏi các gốc tự do. Khi thiếu vitamin E cơ thể bị suy giảm khả năng chống
oxy hóa và các gốc tự do hòa tan trong lipid, kết quả là nhiều tb bị phá hủy nhưng tổn
thương tb do thiếu vitamin e có thể dẫn tới ung thư, khởi phát xơ vữa động mạch, lão hóa
sớm đục thủy tinh thể, viêm khớp. với trẻ em, thiếu vit e có thể dẫn tới thiếu máu, tổn
thương thần kinh và võng mạc. Nhu cầu vitamin E tăng khi các ax béo trong khẩu phần
ăn tăng, hệ quả của quá trình này là nhu cầu vit E dao động gấp 10 lần. khi lượng các ã
bóe không no tăng lượng vit E cần tăng để bảo vệ ax béo khỏi bị oxy hóa . tuy vậy nhưng
lượng ax béo không no trong khẩu phần ăn làm giảm hấp thu vit E trong ruột non nên
khó có thể đưa ra tỉ lệ giữa lượng axit béo và vit E . tỉ lệ 0.4-0.6mg vit E trong 1 g axit
chất béo không no trong khẩu phần ăn được khuyến cáo phụ thuộc vào khẩu phần ăn có
chứa axit béo chưa o cần thiết, nhu cầu vit E có thể dao động từ 5-20m g/ngày.
e. Một số chất chống oxy hoá tự nhiên khác
Carotenoids
Cũng thể hiện hoạt tính chống oxy hoá.
Trong đó, β-caroten thể hiện hoạt tính chống oxy hoá mạnh nhất.beta-carotene
được khám phá ra cách đây hơn 150 năm từ lớp mầu cam ở củ cà rốt, beta-carotene hiện
giờ là loại chống oxy hóa được tiêu thụ rất nhiều trên thị trường. Chất này cần cho sự
tăng trưởng và cho chức năng của các mô, của xương; tăng cường tính miễn dịch, giảm
nguy cơ gây ung thư, giúp thị lực tốt hơn. Nó có thể biến đổi thành sinh tố A. Beta-
carotene có trong củ cà rốt, khoai lang đỏ, bí ngô, đu đủ, cam, ớt. Phân lượng thông
thường là 50 IU mỗi ngày, tối đa có thể lên đến 10,000 IU/ ngày.
Phụ gia thực phẩm 22
4- hydroxyanisole
• CTPT: C
11
H
16
O
2
• Khối lượng phân tử: 180,24g/mol
• Tính chất vật lý:
Chất rắn dạng sáp
Độ tan: 48-55
0
C
Độ sôi: 264-270
0
C
BHA là bột màu trắng (điểm nóng chảy thấp). Chúng dễ dàng tan trong glyceride
và các dng môi hữu cơ khác. Chúng không tan trong nước, có mùi phenol.
Hoạt tính BHA có thể bị mất khi nhiệt độ cao trong trường hợp nướng hoặc sấy
BHA có thể tác dụng với kim loại kiềm và tạo màu hồng.
Ứng dụng trong thực phẩm
Số thứ tự phụ gia:37
INS: 320 ADI: 0-0,5 mg/kg trọng lượng cơ thể
STT NHÓM THỰC PHẨM ML(mg/kg GHI
Phụ gia thực phẩm 25
Copyright: Tài liệu đại học ©