Đang tải... (xem toàn văn)
Độ bền oxi hóa của dầu là khả năng chông lại sự oxi hóa suốt trong quá trình sản xuất và bảo quản. Khả năng chông lại sự oxi hóa được diễn tả như khoảng thời gian cần thiết để đạt đến điểm tới hạn của sự oxi hóa dù cho có sự thay đổi về cảm quan hoặc biến đổi đột ngột trong quá trình oxi hóa hay không. Độ bền của dầu là một giá trị quan trọng để xác định chất lượng cũng như khả năng bảo quản dầu. sự oxi hóa dầu làm sinh ra các hợp chất lạ cũng như phá hủy các acid béo thiết yếu có trong dầu.Sự oxi hóa dầu xảy ra theo hai cơ chế: tự oxi hóa và sự oxi hóa quang học. cả hai loại oxy đều có thể phản ứng với dầu. Oxy khí quyển ở trạng thái tam bội 302, còn một dạng khác là oxy đơn bội dạng singlet 02. 302 phản ứng với các gốc tự do và là nguyên nhân của sự tự oxi hóa. Tính chất hóa học của 302để có thể phản ứng gốc lipid có thể giải thích theo orbital phân tử
PHẨN Ị: LÝ THUYẾT VỀ sự OXI HÓA DAU MỠ THựC PHAM I. Sự OXI HÓA DẦU [8] 1. Các dạng oxy Độ bền oxi hóa của dầu là khả năng chông lại sự oxi hóa suốt trong quá trình sản xuất và bảo quản. Khả năng chông lại sự oxi hóa được diễn tả như khoảng thời gian cần thiết để đạt đến điểm tới hạn của sự oxi hóa dù cho có sự thay đổi về cảm quan hoặc biến đổi đột ngột trong quá trình oxi hóa hay không. Độ bền của dầu là một giá trị quan trọng để xác định chất lượng cũng như khả năng bảo quản dầu. sự oxi hóa dầu làm sinh ra các hợp chất lạ cũng như phá hủy các acid béo thiết yếu có trong dầu. Sự oxi hóa dầu xảy ra theo hai cơ chế: tự oxi hóa và sự oxi hóa quang học. cả hai loại oxy đều có thể phản ứng với dầu. Oxy khí quyển ở trạng thái tam bội 3 0 2 , còn một dạng khác là oxy đơn bội dạng singlet '0 2 . 3 0 2 phản ứng với các gốc tự do và là nguyên nhân của sự tự oxi hóa. Tính chất hóa học của 3 0 2 để có thể phản ứng gốc lipid có thể giải thích theo orbital phân tử (hình 1 ). 3 0 2 ở trạng thái nền, với 2 electron không cặp đôi trong orbital 2np. 3 0 2 có moment từ tính cô" định với 3 mức trạng thái năng lượng dưới từ trường. Vì vậy, 3 0 2 được gọi là trạng thái tam bội. 3 0 2 là một gốc với 2 orbital không cặp đôi trong phân tử. Nó có thể phản ứng với các hợp chất có gốc tự do trong điều kiện bình thường theo nguyên tắc trao đổi spin. Sự oxi hóa quang học chỉ xảy ra trong điều kiện có ánh sáng, chất nhạy ánh sáng và oxy dạng đơn bội '0 2 . Cấu hình electron lớp 2np của '0 2 như hình 2. Vì một orbital trong lớp 2np được cặp đôi, còn orbital còn lại hoàn toàn trông nên '0 2 có một mức năng lượng dưới từ trường và nó có ái lực điện tử. '0 2 phản ứng dễ dàng với các hợp chất có mật độ điện tử cao như các liên kết đôi của acid béo không bão. '0 2 có mức năng lượng 93,6 kJ, trên mức năng lượng cơ bản của 3 0 2 . Trong dung môi, ] 0 2 bị vô hoạt do năng lượng của nó bị vận chuyển vào dung môi. Thời gian tồn tại của nó trong dung môi nước, hexane, carbon tetrachloride lần lượt là 2, 17, 700 |as (Merkel 1972; Kearn 1975) ạ CTƠ 7 JM ẤP* (3)0© 2p* 2p y 2p, 00 ® 2p» 2p y 2p x <s> <s> < S ) Ố é a < s > !"#$%# &#' !(" )"*%# !"#$ +$ 2np , Sự tự oxi hóa dầu cần acid béo hay acylglycerol ở dạng gốc tự do. Các acid béo và acylglycerol thì ở trạng thái đơn bội không gốc tự do nên khó có thể phản ứng với 3 Ơ. Khi acid béo hoặc acylglycerol mất đi một nguyên tử hydro nó sẽ tạo thành các gốc tự do trong bước khởi mạch. Nhiệt độ, ánh sáng và kim loại xúc tác có thể thúc đẩy phản ứng này xảy ra nhanh hơn. Năng lượng cần thiết để loại bỏ một nguyên tử hydro ra khỏi phân tử acid béo hoặc acylglycerol tùy thuộc vào vị trí của nguyên tử hydro. Các nguyên tử hydro gần liên kết đôi, đặt biệt là các nguyên tử H gần kề hai liên kết đôi rất dễ loại đi. Năng lượng để loại bỏ nguyên tử H ở vị trí C-8, C-ll, C-14 của acid linoleic lần lượt là 75, 50, 75 kCal/mol (Min và Boff, 2002). Các gốc alkyl (R*) phản ứng với 3 Ơ để hình thành gốc peroxy(ROO*). Phản ứng giữa alkyl và 3 0 2 xảy ra rất nhanh trong điều kiện khí quyển. Do đó, nồng độ của lipid alkyl rất thấp so với gốc peroxy. Gốc peroxy hấp thu điện tử từ các phân tử lipid khác và phản ứng với điện tử này để tạo thành hydroperoxide (ROOR) và một gốc peroxy khác. Những phản ứng này xúc tác cho các phản ứng khác và sự tự oxi hóa lipid được gọi là phản ứng mạch gốc tự do. Tốc độ hình thành peroxy và hydroperoxide chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và oxy. Khi các gốc tự do phản ứng với nhau, các sản phẩm không gốc tự do sẽ tạo thành và phản ứng kết thúc. -./ $0 &"/0 1-- &"2#%##"/" 0" Hydroperide là sản phẩm bậc 1 của sự oxi hóa dầu . Chất này bền ở nhiệt độ phòng và khi không có mặt của kim loại xúc tác. Tuy nhiên, khi có mặt kim loại và ở nhiệt độ cao, nó bị phân hủy thành các gốc alkoxy để sau đó hình thành nên aldehyde, ketone, acid, ester, alcolhol và các hydro carbon mạch ngắn. Con đường phân hủy hydroperoxide là bẽ gãy liên kết giữa oxy-oxy để tạo ra gốc alkoxy và gốc hydroxy. Năng lượng hoạt hóa để bẽ gãy liên kết này là 46 kcal/mol, thấp hơn năng lượng cần thiết để bẽ gãy liên kết oxy-hydro. Sau đó, alkoxy sẽ trải qua sự phân chia ß hóa của liên kết C-C để tạo ra các hợp chất và gốc alkyl không no. Sau khi tái sắp xếp điện tử, thêm gốc hydroxy hay vận chuyển hydro, sản phẩm oxy hóa bậc hai cuối cùng là aldehyde, ketone, alcolhol và hydro carbon mạch ngắn. 345$%/ $0 &"/0)67 .18$9' &"2#!: Thời gian cần thiết để hình thành sản phẩm bậc hai tùy thuộc vào loại dầu. Các sản phẩm oxi hóa bậc hai hình thành ngay lập tức sau khi hydroperoxide hình thành đôi với dầu olive và dầu bông. Tuy nhiên, dầu hướng dương và dầu rum, sản phẩm oxi hóa bậc hai chỉ tạo thành khi nồng độ hydroperoxide là đáng kể. 2.2. Sự oxi hóa quang học. Sự oxi hóa dầu có thể dược thiíc dẩy bởi ánh sáng, dặc biệt là khi có mặt của chất nhạy ánh sáng như chlorophyll. Các chất nhạy ánh sáng(Sen), ở trạng thái đơn bội, hấp thu ánh sáng rất nhanh và chúng trở nên cực kỳ hoạt động. Các chất dạng hoạt động này có thể quay trở về trạng thái nền bằng các phát ra ánh sáng hay chuyển đổi nội năng (hình 5). Sự phát huỳnh quang và nhiệt là kết quả của hai quá trình tương ứng đó. ;<7=" 7)(>.>? 7%#@7=1= Các chất nhạy ánh sáng dạng tam bội ( 3 Sen*) có thể nhận điện tử từ tác chất để hình thành nên các gốc (loại I-hình 6). Các chất nhạy quanghọc dạng triplet này cũng phản ứng với để hình thành nên anion Superoxide. anionSuperoxide này sẽ bị phân hủy cho ra hydroperoxide và hydroperoxide này phản ứng với Superoxide để cho ra oxy đơn bội '0 2 , trong sự hiện hiện của kim loại như sắt và đồng. OY + OY + 2H + -> H 2 0 2 + 0 2 H 2 0 2 + OY -> HO* + OH - + Năng lượng kích thích của 3 Sen* có thể được vận chuyển lên trên 3 CA gần kề để hình thành nên '0 2 và chất nhạy ánh sáng này sẽ quay trở về trạng thái nền, dạng đơn bội 'Sen (loại II). Một phân tử 'Sen* có thể sản sinh 10 5 phân tử 1 0 2 trước khi bị vô hoạt. Tốc độ của phản ứng loại I và loại II phụ thuộc vào loại chất nhạy ánh sáng, tác chất và phụ thuộc vào nồng độ của tác chất và oxi. Các chất đã bị oxi hóa như phenol, amine hay những chất có tính khử như quinon thường phản ứng theo loại I. Trong khi đó, các chất chưa bị oxi hóa hay bị khử như olefin, diene, các hợp chất thơm thường phản ứng theo loại TT. Sự oxi hóa của chất nhạy ánh sáng là nguyên nhân gây ra sự oxi hóa dầu theo sự khởi mạch của oxy đơn bội 1 0 2 . '0 2 có thể phản ứng hóa học với các phân tử khác hay vận chuyển năng lượng vào chúng. Khi '0 2 phản ứng với các acid không bão hòa, phần lớn các 0 BC D 2/6 (< v=v '02 B C D EE CH^CHàig D8%#@7=1=>+"=@ C D EE B F C G EE EE V-V \ ử O B C D EE EE CH 5 (CH 2 ) ỉ I (< ’0, B C D EE : V H I-.#/ &"/0J#"/ 0"!K"$800 II. LMNO<PQRST1-EUVWXYXOZG[ Sự oxi hóa lipid chịu ảnh hưởng bởi thành phần acid béo, quá trình xử lý dầu, năng lượng nhiệt hay ánh sáng, nồng độ và loại oxy, acid béo tự do, mono- và diacylglycerol, kim loại, peroxide, các hợp chất bị oxi hóa nhiệt động, chất màu và chất chông oxi hóa. 1. Thành phần acid béo tự do trong dầu Dầu càng ít bão hòa thì càng dễ bị oxi hóa hơn dầu bão hòa nhiều hơn. Khi mức độ không bão hòa gia tăng, cả tốc độ ôi hóa và sô' lượng sản phẩm oxi hóa cơ bản sau thời gian khởi mạch sẽ tăng lên. Dầu nành, dầu hướng dương, dầu rum (IV>130) bảo quản trong bóng tối có khoảng thời gian khởi mạch ngắn đáng kể so với dầu dừa và dầu cọ (IV<20). Dầu có chứa nhiều acid oleic hoặc stearic hoặc dầu được hydrogen hóa thường có độ bền oxi hóa cao. Tốc độ tự oxi hóa dầu phụ thuộc đáng kể vào sự hình thành các acid béo và các gốc alkyl acylglycerol. Mặc khác, tốc độ hình thành các gốc này phụ thuộc vào loại acid béo hay aculglycerol. Tốc độ tự oxi hóa tương đôi của acid oleic, linoleic, linolenic theo tỉ lệ 1:40-50:100 dựa trên sự hấp thu oxi (Min and Bradley 1992) Sự khác biệt trong tốc độ oxi hóa dạng ‘0 2 giữa các acid béo thì thấp hơn so với tốc độ tự oxi hóa. Tốc độ phản ứng giữa ‘0 2 với acid stearic, oleic, linoleic, linolenic lần lượt là 1,2.10 4 ; 5,3.10 4 ; 7,3.10 4 ; 10.10 4 M'V (Vever Bizet, 1989). Dầu nành phản ứng với '0 2 với tốc độ 1,4.10 5 M"'s‘' trong methylene chloride ở 20 w c (Lee và Min, 1991). Loại acid béo không bão hòa, các dien liên hợp hoặc không liên hợp, triene có ít ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng giữa lipid và '. 2. Quá trình xử lý dầu Phương pháp xử lý dầu có ảnh hưởng đến độ bền oxi hóa của dầu. Độ bền oxi hóa của dầu nành giảm dần theo quá trình xử lý tẩy mùi, tách sáp, tinh luyện và tẩy màu. Đôi với dầu bông trích ly bằng hexane, thời gian khởi mạch ở 90°c là 10,5±l,9h thấp hơn so với dầu vừng là 8,l±0,7h. Độ bền oxi hóa của dầu thu được từ quả óc chó trích ly bằng phương pháp chất lỏng siêu tới hạn giảm đi đáng kể so với phương pháp ép. Quá trình rang hạt rum và hạt vừng làm tăng độ bền oxi hóa của dầu do có sự hình thành các sản phẩm Maillard. Các chất này đóng vai trò như những chất chông oxi hóa tự nhiên. 3. Nhiệt độ và ánh sáng Sự tự oxi hóa dầu và sự phân hủy hydroperoxide tăng lên khi nhiệt độ tăng. Sự hình thành các sản phẩm tự oxi hóa trong giai đoạn khởi mạch giảm xuống ở nhiệt độ thấp. Nồng độ hydroperoxide tăng lên cho đến bước phát triển mạch. Tốc độ phân hủy hydroperoxide của dầu cá trích ở 50°c trong tối thì cao hơn tốc độ hình thành hydroperoxide. Nhiệt độ ít ảnh hưởng đến sự oxi hóa '0 2 do năng lượng hoạt hóa thấp (từ 0-6 kcal/mol). Yếu tô" ảnh hưởng nhiều hơn là ánh sáng. Anh sáng có bước sóng càng ngắn càng ảnh hưởng sự ôi hóa dầu. Khi nhiệt độ gia tăng thì ảnh hưởng của ánh sáng đôi với sự ôi hóa lipid giảm. 4. Oxy Sự oxi hóa dầu có thể xảy ra khi có sự tiếp xúc giữa dầu, oxy và chất xúc tác. Nồng độ và loại oxy cũng ảnh hưởng đến sự oxi hóa dầu. Nồng độ oxy trong dầu phụ thuộc vào áp suất riêng phần trên mặt thoáng của nó. Khi lượng oxi trong dầu càng nhiều thì sự oxi hóa càng nhiều. Oxi hòa tan trong dầu nhiều hơn trong nước và trong dầu thô nhiều hơn trong dầu tinh luyện. Ấnh hưởng của nồng độ oxy đến sự oxi hóa dầu tăng ở nhiệt độ cao và có sự hiện diện của loại. Tốc độ oxi hóa dầu thì không phụ thuộc vào nồng độ oxi khi nồng độ oxi này cao. Khi nồng độ oxy giảm xuống, tốc độ oxi hóa lipid phụ thuộc vào nồng độ oxi nhưng không phụ thuộc vào nồng độ lipid. Khi hàm lượng oxi trên mặt thoáng dầu trên 4-5% thì tốc độ tự oxi hóa của dầu sẽ không phụ thuộc vào nồng độ oxi mà phụ thuộc trực tiếp vào nồng độ lipid. Ngược lại, khi hàm lượng oxi trên mặt thoáng dầu thấp hơn 4%, tốc độ tự oxi hóa dầu phụ thuộc vào hàm lượng oxi và không phụ thuộc vào nồng độ lipid. Sự oxi hóa dầu bông ở 50°c trong tối được xác định bằng phương pháp độ hấp thu oxy và chỉ sô" peroxide sẽ càng lớn khi nồng độ oxy trên mặt thoáng ít nhất là 0,5%, còn khi hàm lượng oxi nhiều hơn 1 % thì sự oxi hóa dầu giảm. Oxi và dầu có thể dễ phản ứng với nhau hơn khi lượng dầu mẫu ít hoặc tỷ lệ giữa diện tích bề mặơ thể tích(S/V) chứa dầu lớn. Khi tỷ lệ s/v tăng và với hàm lượng oxi thấp, tốc độ oxi hóa dầu ít phụ thuộc vào hàm lượng oxi. Bề mặt của vật chứa dầu có thể đóng vai trò như chất xúc tác khử. Sự tương tác giữa nhiệt độ và nồng độ oxi ảnh hưởng đến sự tạo thành các hợp chất bay hơi trong dầu bông ở điều kiện trong tốì. Sự tạo thành 2-pentenal và l-pentene-3-one có thể xảy ra ở 50°c nhưng ở 35°c thì không có. Tốc độ phản ứng giữa dầu và oxy tùy thuộc vào loại oxy. Tô"c độ phản ứng của oxy singlet 0 2 thì cao hơn so với 3 0 2 bởi vì '0 2 có thể phản ứng trực tiếp với lipid. 3 0 2 chỉ phản ứng với lipid ở trạng thái gốc tự do. Linoleate phản ứng với 2 nhanh hơn 1430 lần so với 3 Ơ. 5. Các thành phần phụ hiện diện trong dầu Thành phần chính của dầu là TAG, ngoài ra còn có các thành phần phụ khác như acid béo tự do, mono-và diacylglyceride, kim loại, phospholipd, peroxide, chlorophyll, carotenoid, hợp chất phenolic và tocopherol. Một vài trong sô" chúng làm tăng tốc độ oxi hóa, một sô" đóng vai trò như những chất chông oxi hóa. 5.1. Acid béo tự do(FFA), nomo-và diacylglyceride Dầu thô chứa nhiều các acid béo tự do và quá trình tinh luyện dầu làm giảm hàm lượng các acid béo tự do này. Dầu nành thô chứa khoảng 0,7% acid béo tự do, còn trong dầu tinh luyện chỉ chứa khoảng 0,02% FFA. Dầu vừng thô chứa 0, 72% FFA nhưng sau khi tẩy màu chỉ còn khoảng 0,56% FFA (Kim và Choe, 2005). Các acid béo tự do dễ bị oxi hóa hơn các acid béo được ester hóa. Các acid béo đóng vai trò như những chất kích thích sự oxi hóa dầu. Chúng có những nhóm chức ưa nước và ưa dầu. Các nhóm carbonyl của FFA thường hòa tan kém trong dầu vì thế các FFA có khung hướng tập trung ở trên bề mặt. Điều này lànguyên nhân làm giảm ứng suất bề mặt của dầu và kết quả là làm tăng tốc độ khuyếch tán của oxi vào dầu, thúc đẩy sự oxi hóa dầu. Thông thường, mono- và diacylglyceride có hàm lượng từ 0,07 -0,11 và 1,05 - 1,2% KL dầu nành. Chúng đóng vai trò như những chất hỗ trợ sự oxi hóa dầu. Chúng cũng làm giảm ứng suất bề mặt dầu và do đó làm tăng tốc độ oxi hóa dầu. 5.2. Kim loại Dầu thô chứa các kim loại chuyển tiếp như sắt và đồng. Kim loại làm tăng sự oxi hóa dầu do chúng làm giảm năng lượng hoạt hóa trong bước khởi mạch của sự tự oxi hóa xuống khoảng 60- 104 kJ/mol. Kim loại phản ứng trực tiếp với lipid để hình thành nên các gốc alkyl lipid. Chúng cũng sản sinh ra các loại oxi hoạt động như '0 2 , gốc hydroxy từ 3 0 2 và hydrogen peroxide. Gô"c alkyl lipid và oxy hoạt động thúc đẩy sự oxi hóa dầu. Đồng thúc đẩy sự phân hủy hydroperoxide nhanh gấp 50 lần so với, còn Fe 2+ thì thúc đẩy sự phân hủy này nhanh gấp 100 lần so với Fe 3+ . Phản ứng giữa kim loại và lipid xảy ra theo sơ đồ sau: Fe 3+ + RH -> Fe 2+ + R“+ H + \0 ] ] -> \0 ] ]EM EM]EM] ] ^A ] _ H 2 0 2 + 0~2 — > HO*+OH + 1 0 2 Fe 2+ + H 2 0 2 -> Fe 3+ +OH~ + HO* Kim loại cũng thúc đẩy sự tự oxi hóa lipid bằng cách phân hủy các hydroperoxide theo phản ứng sau: ROOH + Fe 2+ (Cu + ) -> RO’ + Fe 3+ (Cu 2+ ) + OH~ `EE]\0 ] B ] C^A`EE]\0 ] B ] C] ] Fe 2+ có tính hoạt động cao hơn so với Fe 3+ trong sự phân hủy hydroperoxide. Fe 3+ cũng gây phân hủy các hợp chất phenolic như acid caffeic trong dầu olive và làm giảm độ bền oxi hóa của dầu này. Hoạt tính hỗ trợ oxi hóa của sắt có thể bị ngăn chặn bởi lactoferrin trong dầu cá hoặc dầu nành trong khoảng nhiệt độ từ 50-120°C. Lactoferrin có thể kết hợp với sắt làm giảm bề mặt hoạt động của sắt. Vì thế sự oxi hóa dầu giảm xuống. 5.3. Phospholipid Dầu thô có chứa phospholipid như phosphatidyl ethanolamine, phosphatidyl choline, phosphatidyl inositol, phsphatidyl serine và acid phosphatidic nhưng phần lớn chúng bị loại bỏ trong quá trình tinh luyện dầu. Phospholipid vừa đóng vai trò là chất chồng oxi hóa vừa là chất hỗ trợ sự oxi hóa dầu tùy thuộc vào hàm lượng phospholipid và kim loại xúc tác. Sự oxi hóa của docosahexaenoic acid giảm xuống khi phôi trôn nó với dầu theo tỷ lệ 1:1. Cơ chế chông oxi hóa dầu của phospholipid vẫn chưa được giải thích cụ thể nhưng những nhóm phân cực đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là các phospholipid chứa Nitơ như phosphatidylcholine và phosphatidylethanoỉamine có hiệu quả chông oxi hóa dưới mọi điều kiện. Phospholipid làm giảm sự oxi hóa bằng cách cô lập kim loại. Nồng độ thích hợp cho pohpholipid thể hiện hoạt tính chông oxi hóa là 3-60 ppm. Phophospholipid bổ sung vào dầu nành với nồng độ 5- 10 ppm sẽ làm giảm sự ôi hóa dầu, còn ở nồng độ cao hơn nó sẽ thể hiện vai trò như chất hỗ trợ sự ôi hóa dầu. Theo Yoon[8], phospholipid chỉ thể hiện hoạt tính chông oxi hóa khi có sự hiện diện của sắt bằng cách cô lập sắt. Trong dầu nành tinh luyện, khi hàm lượng kim loại rất thấp thì phospholipid lại thể hiện vai trò là chất hỗ trợ sự ôi hóa. Cơ chế của sự ôi hóa domphospholipid là do trong phospholipid có các nhóm ưa nước. Các nhóm này làm giảm ứng suất bề mặt dầu nen làm tăng tốc độ khuyếch tán oxi vào dầu. Vì thế, sự oxi hóa dầu được thúc đẩy nhanh hơn. 5.4. Chlorophyll Chlorophyll thường có mặt trong các loại dầu thực vật. Dầu olive, dầu hạt cải, dầu nành thô và dầu nanh tinh luyện có hàm lượng chlorophyll lần lượt là 10 ppm; 5-35 ppm; 0,3 ppm; 0,08 ppm (Salvador 2001, Psomiadou và Tsimidou 2002). Chlorophyll và các sản phẩm phân hủy của chúng như pheophytins và pheophorbides đóng vai trò như những chất làm tăng độ nhạy ánh sáng để sinh ra ,BA trong sự có mặt của ánh sáng và oxy khí quyển 3 0 2 và làm tăng sự ôi hóa dầu. Pheophytins vàpheophorbide đều có độ nhạy ánh sáng cao hơn chlorophyll. Dầu nành được tinh sạch bằng cột sắc ký silicagel sẽ không có chứa chlorophyll và dầu này không sinh ra các sản phẩm bay hơi (theo Lee và Min 1988). Còn dầu nành tinh luyện được bổ sung chlorophyll sẽ làm tăng hàm lượng chất bay hơi đáng kể. Tuy nhiên, sự ôi hóa do chlorophyll chỉ xảy ra trong điều kiện có ánh sáng chiếu vào dầu, còn trong tôi thì không. Ngược lại, trong điều kiện bóng tôi, chlorophyll lại có thể đóng trò là chất chông oxi hóa bằng cách chúng nhường điện tử cho các gốc tự do để hình thành nên các gốc bền (theo Endol985, Francis vàlsabel 1992). 5.5. Các hợp chất bị oxi hóa nhiệt động Quá trình tinh luyện dầu làm sản sinh ra hợp chất bị oxi hóa như cyclic và noncyclic carbon- to-carbon- dimer, trimer, hydroxy dimer và dimer, trimer chứa liên kết carbon-oxy. Các hợp chất này làm tăng tốc độ ôi hóa dầu ở 55°c và tốc độ ôi hóa tăng khi hàm lượng các chất này tăng. Lipid hydroperoxide cũng đóng vai trò như chất hỗ trợ sự ôi hóa. Sự phân hủy hydroperoxide làm sản sinh ra các chất bị oxi hóa nhiệt động. Chính các chất này có tác dụng như những chất nhũ hóa làm giảm ứng suất bề mặt của dầu và vì thế làm tăng tốc độ oxi hóa dầu. 5.6. Chất chông oxi hóa Dầu thô chứa các chất chông oxi hóa tự nhiên như tocopherol, tocotrienol, carotenoid, hợp chất phenolic và sterol. Chất chông oxi hóa là những chất làm giảm thời gian cảm ứng của sự oxi hóa hay làm chậm tốc độ oxi hóa. Các chất chông oxi hóa sàng lọc các gốc tự do như gốc alkyl lipid, gốc peroxy lipid, cô lập kim loại chuyển tiếp, dập tắt các oxy singlet 0 2 và vô hoạt các chất làm tăng độ nhạy quang học cho dầu. Chất chống oxi hóa có thể nhường điện tử cho các gốc tự do để chuyển chúng thành các chất không gốc tự do bền. Các chất chông oxi hóa theo kiểu này chính là các monohydroxy hoặc polyhydroxy phenolic. Bất kỳ chất nào có điện thế khử nhỏ hơn điện thế khử của gốc tự do đều có thể nhường điện tử cho gốc tự do nếu phản ứng động học thuận lợi. Điện thế khử chuẩn 1 điện tử của alkoxy, peroxy và gốc alkyl của các acid béo không bão hòa lần lượt là 1600, 1000 và 600 mV. Điện thế chuẩn của các chất chông oxi hóa thường khoảng 500mV hoặc thấp hơn. Vì thế, các chất chông oxi hóa sẽ phản ứng với gốc peroxy trước khi các gốc peroxy này kịp phản ứng với các phân tử lipid khác để hình thành nên gốc tự do. Bất kỳ gốc chông oxi hóa nào được tạo thành do sự kết hợp giữa chất chông oxi hóa và lipid đều có năng lượng thấp hơn peroxy do cấu trúc cộng hưởng của nó. G-!62#(K%#'(@a &"2# Các chất tạo phức với kim loại như acid phosphoric, acid citric, acid ascorbic và EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid) làm giảm sự o xi hóa dầu theo cùng một cách thức như nhau. Chúng có thể chuyển sắt, đồng thành phức không hòa tan hoặc gây cản trở không gian đôi với sự hình thành các phức kim loại- hydroperoxide. Hiệu quả chông oxi hóa của acid citric tăng khi hàm lượng của nó tăng và thường cần nhiều hơn 150ppm acid citric để vô hoạt lppm kim loại. Một vài chất chống oxi hóa dập tắt các '0 2 hoặc chất nhạy ánh sáng. '0 2 được dập tắt theo cả cơ chế vật lý và hóa học. Theo cơ chế vật lý, 0 2 bị chuyển thành 3 0 2 bởi sự vận chuyển năng lượng hay điện tích. Theo cơ chế hóa học, các chất chông oxi hóa phản ứng với '0 2 và tạo thành các chất chất oxi hóa bị oxi hóa. 5.7. Tocopherol Tocopherol là chất chông oxi hóa quan trọng trong dầu. Dầu hạt cải, dầu hướng dương và dầu ngũ cốc co chứa hàm lượng cao tocopherol, còn dầu cọ thì chứa ít hơn. Tuy nhiên trong dầu cọ có chứa a-, y ỗ-tocotrienol. Tocopherol cạnh tranh với các acid béo không bão hòa và với các gốc peroxy. Gốc peroxy phản ứng với tocopherol nhanh hơn nhiều(v=10 4 -10 9 M'V) so với lipid (v=10 -óOMrV). Một pahón tử tocopherol có thể bảo vệ 103-108 phân tử acid béo không bão hòa khi chỉ sô" peroxide thấp. Tocopherol có thể chuyển một điện tử ở vị trí hydroxy thứ 6 ở vòng chroman của nó sang gốc peroxy và dập tắt gốc peroxy này. Tocopherol(T) có điện thế khử khoảng 500 mV nhường điện tử cho gốc peroxy(ROO*)(có điện thế khử là 1000 mV) và hình thành nên hydroperoxide(ROOH) và gốc tocopheroxy(T*). Gốc tocopheroxy bền hơn gốc peroxy do cấu trúc cộng hưởng của nó. Vì thế, sự oxi hóa dầu giảm xuống trong bước phát triển mạch của quá trình tự ôi hóa dầu. Gô"c tocophroxy có thể phản ứng với nhau hay với các hợp chất khác tùy thuộc vào tốc độ oxi hóa dầu. Khi tốc độ oxi hóa dầu thấp, tocopheroxy phản ứng với nhau để hình thành tocopheryl quinone. Khi tốc độ oxi hóa dầu cao, tocopheroxy phản ứng với gốc peroxy để hình thành nên phức tocopherol-peroxy(T-OOR). Phức này có thể bị thủy phân thành tocopheryl quinone và hydroperoxide. <]`E<bc<]`EE <]<^c<]< $0d" 0<]`EE^cZ<bEE`[ —>< $0d" 0]`EE Hiệu quả chông oxi hóa của tocopherol phụ thược vào dạng đồng phân và nồng độ sử dụng. Khả năng dập tắt gốc tự do cao nhất ở ô-tocopherol, tiếp theo là y P-, and a-tocopherol. Hàm lượng tocopherol cần thiết để chông ôi hóa dầu tùy thuộc vào độ bền oxi hóa của chúng. Độ bền oxi hóa của tocopherol càng thấp thì hàm lượng tocopherol cần dùng càng thấp, a-tocopherol có độ bền thấp nhất trong sô" có đồng phân tocopherol, cần dùng với nồng độ 100 ppm thì thể hiện hoạt tính chông oxi hóa cao nhất của nó. Trong khi đó, y- và 5-tocopherol có độ bền oxi hóa cao hơn, cần nồng độ 250 và 500 ppm để thể hiện hoạt tính chông oxi hóa cao nhất. Tocopherol, đặc biệt là a-tocopherol, đóng vai trò như chất hỗ trợ sự oxi hóa khi nồng độ của chúng trong dầu cao. Khi nồng độ peroxy rất thấp, các gốc tocopheroxy lôi kéo điện tử từ lipid để tạo thành tocopherol và gốc alkyl lipid. Sự hình thành alkyl lipid sẽ làm tăng tốc độ ôi hóa dầu. Khả năng thúc đẩy sự oxi hóa thể hiện cao nhất ở a-tocopherol, tiếp theo là y- và ô-tocopherol. Giá trị ngưỡng để a-tocopherol thể hiện như chất hỗ trợ oxi hóa trong dầu nành là 60-70 ppm. Khi trong dầu càng ít a -tocopherol thì giá trị ngưỡng này càng thấp. Khả năng gây oxi hóa của a -tocopherol giảm khi nhiệt độ tăng, ngay cả ở nồng độ cao. Acid ascorbic có thể làm giảm các gốc tocopheroxy theo sơ đồ sau: ]`^A<]` `] bA`EE <]X1^c<]Y0/ #1 !"#"/Ngoài ra, tocopherol còn làm giảm sự oxi hóa dầu do ánh sáng theo cơ chế dập tắt ‘0 2 . Khả năng dập tắt '0 2 tùy thuộc vào hàm lượng và loại tocophetol. Ớ nồng độ 1.10‘ 3 M, hoạt tính triệt tiêu '0 2 giảm theo thứ tự sau a-> ->5- tocopherol. Tuy nhiên, ở nồng độ 4.10’ 3 M thì không có sự khác biệt. Tocopherol có thể hình thành một phức vận chuyển điện tích ([T + -0 2 ]|) với '0 2 bằng cách cho '0 2 điện tử. Phức [T + - 0 2 ]1Ở trạng thái đơn bội sẽ thông qua hệ thông vận chuyển nội phân tử sẽ hình thành nên phức ở trạng thái tam bội [T + -0 2 ]3 và sản phẩm chuyển hóa cuối cùng là tocopherol và oxy dạng ít hoạt động hơn 3 0 2 . Quá trình này không liên quan đến các phản ứng hóa học nên quá trình này gọi là dập tắt vật lý: <] Z< ] b [V bA Z< ] b [ bA <] e- &"2#%# &)4!(">+"#b $0 5.8. Carotenoid P-carotene có thể làm giảm sự oxi hóa lipid bằng cách lọc ánh sáng, dập tắt 2, vô hoạt chất nhạy ánh sáng và loại bỏ các gốc tự do. Theo Fakourelis, Ị3- carotene có thể làm giảm sự oxi hóa dầu olive trong điều kiện ánh sáng ở 25° bằng cách lọc bỏ các các ánh sáng [...]... bị oxi hóa bởi sắt Hình 10: Các acid phenolic hiện diện trong dầu PHẨN II: LÝ THUYẾT VE CÁC CHAT CHốNG OXI HÓA I Cơ CHẾ CHỐNG OXI HÓA [14] 1 ức chế sự tạo thành các nhóm chất chứa oxi hoạt động, triệt tiêu các gốc tự do bằng cách cô lập các ion kim loại, giảm hydroperoxide và hydrogen peroxide hoặc bằng cách kết hợp Superoxide và '02 2 Chọn lọc các gốc tự do: bắt giữa các gốc tự do, ức chế phản ứng oxi. .. hiếm gặp trong tự nhiên, có hoạt tính chông oxi hóa rất cao so với eugenol trong sự oxi hóa của methyl oleate, mỡ heo và dầu hướng dương Khả năng chữa bệnh của nhân sâm (Salvia miltiorrhiza Bunge) một phần liên quan đến khả năng chông oxi hóa mạnh của chúng Dịch trích nhân sâm trong hexane chông oxi hóa rất mạnh mỡ heo cả ở 100° và 180°c Các chất chông oxi hóa chính trong nhân sâm là tanshinone I 112,... hiện độc tính của chúng nên những chất này ngày càng ít sử dụng và được thay thế bởi các chất chông oxi hóa có nguồn gốc tự nhiên 2.2 Chất chổng oxi hóa tự nhiên Thành phần các nhóm chức, vị trí các nhóm chức trong phân tử chất chông oxi hóa có liên quan trực tiếp đến hoạt tính chông oxi hóa của các chất này Phần đầu đã trình bày hoạt động của một vài chất chông oxi hóa có sẩn trong dầu mỡ Đó là tocopherol,... phân tử của một phenol Nhóm methoxy (-OCH3) ở vị trí ortho so với nhóm hydroxy có thể làm yếu hoạt tính chồng oxi hóa do không tạo được liên kết hydro nội phân tử Các chất chông oxi hóa tự nhiên có thể tạo phức với ion kim loại Phức kim loại làm bền dạng oxi hóa của ion kim loại, làm mất khả năng xúc lác phản ứng oxi hóa khử của các ion này 2 Cấu tạo và cơ chế hoạt động của một vài chất chông oxi hóa 2.1... hiệu quả trong viêc kìm hãm quá trình peroxide hóa lipid Hoạt tính chông oxi hóa của các chất phụ thuộc vào hệ thông lipid, kim loại xúc tác, nhiệt độ, nồng độ chất chông oxi hóa, giai đoạn của quá trình oxi hóa và phương pháp đánh giá sự oxi hóa lipid Trong hệ thông P-caroten-linoleate, ECG có hoạt tính chông oxi hóa cao nhất, còn EGC là yếu nhất Trong mô hình oxi hóa lipoprotein, trật tự như sau:... chông oxi hóa của kinh giới có liên quan đến sự hiện diện của các đồng phân này Nhiều tác giả cho rằng mặc dù hai thành phần này có cơ chế chông oxi hóa khác nhau nhưng hiệu quả chông oxi hóa của chúng là như nhau đối với sự tự ôi hóa của mỡ heo ở 37°c Tuy nhiên, thymol là chất chông oxi hóa tốt hơn trong triacylglycerol của dầu hướng dương (TGSO) so với trong triacylglycerol của mỡ heo(TGL) Hình 20: Các... phân loại và cơ chế hoạt động của chất chông oxi hóa [14] Phân loại chất chông oxi hóa Cơ chế hoạt tính chông oxi hóa Ví dụ về chất chống oxi hóa Vô hoạt các gốc lipid tự do Hợp chất phenolic Ngăn chặn sự phân hủy hydroperoxide thành các gốc tự do Hợp chất phenolic Tăng hoạt tính cho chất chông oxi hóa Acid citric, acid Các chất chông oxi hóa đúng nghĩa Chất làm bền hydroperoxide Chất hỗ trợ chính Chất... Trong giai đoạn đầu tiên của quá trình oxi hóa, khôi lượng dầu tăng liên tục do phản ứng giữa các acid béo và oxy để hình thành nên hydroperoxide Vì thế, có thể đánh giá sự oxi hóa dầu bằng cách cân khôi lượng của nó 2.2 Chỉ sô" peroxide (PV) Chỉ sổ" peroxide vẫn là một phương pháp đo trực tiếp sự phân hủy dầu do oxi hóa Mặc dù các hydroperoxide bị phân hủy thành một hỗn hợp các sản phẩm bay hơi lẫn... equivalent antioxidant capacity): Xác định hoạt tính chông oxi hóa so với khả năng chông oxi hóa của Trolox - Phương pháp DPPH(Scavenging ability towards DPPH radicals): Khả năng khử gốc tự do DPPH Phương pháp ORAC(oxygen radical absorbance capacity): xác định khả hấp thụ gốc tự do chứa oxy hoạt động Phương pháp TRAP (total radical-trapping antioxidant potential): Khả năng chông oxi hóa bằng cách bẫy các gốc... chỉnh và duy trì ở 40°c Lấy 2|il của dung dịch này cho vào 0,01 ml ABAP(0,04M) Sau 2-5 phút phản ứng, lấy 0,02 ml dịch trích ly cho vào hỗn hợp này Đo độ hấp thu của hỗn hợp ở 236nm Xây dựng đường chuẩn là tocopherol 1 2 Phương pháp xác định gián tiếp hoạt tính chông oxi hóa Đánh giá khả năng chông oxi hóa của các thực vật thông qua khả năng chông oxi hóa của chúng cho dầu mỡ 2.1 Phương pháp cân khôi lượng . sự OXI HÓA DAU MỠ THựC PHAM I. Sự OXI HÓA DẦU [8] 1. Các dạng oxy Độ bền oxi hóa của dầu là khả năng chông lại sự oxi hóa suốt trong quá trình sản xuất và bảo quản. Khả năng chông lại sự oxi hóa. chất chông oxi hóa Cơ chế hoạt tính chông oxi hóa Ví dụ về chất chống oxi hóa Các chất chông oxi hóa đúng Vô hoạt các gốc lipid tự do Hợp chất phenolic nghĩa Chất làm bền hydroperoxide Ngăn. chất hỗ trợ sự oxi hóa do làm gia tăng độ hòa tan oxy trong dầu, vừa đóng vai trò là chất chống oxi hóa yếu bằng cách cạnh tranh sự oxi hóa với lipid. Dầu olive rất bền oxi hóa. Các hợp chất phenolic