Tác động của các quá trình chế biến đến độ bền của các chất chống oxy hóa tự nhiên

“Trong suốt quá trình chế biến, quá trình oxy hóa luôn xẩy ra làm biến đổi các chất trong thực phẩm. Trong bài này đề cập chủ yếu đến những biến đổi trong suốt quá trình chế biến, ngoại trừ những biến đổi của tác nhân sinh học. Hầu hết các nghiên cứu này đều được dựa trên những sản phẩm có sẵn các các chất chống oxy hóa tự nhiên”

          Các qúa trình chế biến ở đây là các quá trình có sử dụng lớn một lượng nhiệt, và có sự có mặt của nước như quá trình thanh trùng, tiệt trùng, quá trình tẩy trắng, quá trình cô đặc bằng phương pháp bay hơi, sấy. Và các quá trình nướng, ninh, hầm hay rán.. Các phương pháp chế biến ở trên đều có thể dẫn tới những biến đổi trong các sản phẩm và sự ổn định của các chất chống oxy hóa.
       Những biến đổi trong thực phẩm như biến đổi về Lipit, Protein … do tác nhân là các phản ứng oxy hóa. Các phản ứng này trở nên mạnh và nhanh hơn khi sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng và có mặt của oxy. Quá trình oxy hóa là quá trình tạo ra các gốc tự do. Quá trình oxy hóa và những biến đổi về mặt  chất lượng cảm quan là điều không mong muốn trong sản xuất. Quá trình oxy hóa xảy ra với những hợp chất hoà tan trong nước và trong chất béo. Các quá trình oxy hóa chất béo là quá trình được bắt đầu bằng một loạt phản ứng do các gốc tự do hình thành  RO^*, ROO^*…..  sự biến đổi phenol trong các hợp chất quinons.
          Điều quan trọng là làm sao tránh sự tác động của oxy đến sản phẩm của mình để hạn chế quá trình oxy hóa. Các kỹ thuật công nghệ ngày nay, cho phép thực phẩm được chế biến trong các điều kiện hạn chế thấp lượng oxy hoặc ngăn cản sự có mặt của oxy như : Sấy, cô đặc chân không , sấy khô trong điều kiện sử dụng khí trơ, bổ xung các hợp chất chống oxy trong quá trình đóng gói.
Sấy khô.
          Quá trình sấy khô thường được tiến hành ở nhiệt độ ( 60 – 110⁰C) trong 2- 10h với tốc độ không khí 0,5 – 2 m/s . Các sản phẩm có độ ẩm <15%. Quá trình sấy dài và có sự có mặt của oxi là nguyên nhân xảy ra qúa trình oxy hóa. Phản ứng Maillar xảy ra ở mức độ nào phụ thuộc vào độ ẩm nguyên liệu và thành phần hoá học trong đó. Một vài trường hợp là có lợi nhưng hầu như nó làm biến đổi các chất chống oxi hoá trong đó. Sự biến đổi các chất chống oxi hoá thường xảy ra trên bề mặt của sản phẩm. Quá trình sấy làm cho quá trình oxy hóa chất béo diễn ra nhanh hơn. Các qúa trình sấy tiến hành ở nhiệt độ thấp và trong thời gian ngắn thì giữ lại được các chất chống oxy hoá nhiều hơn. Chỉ tiêu vitamine C được xem là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tác động nhiệt của quá trình sấy. 1999 Zanoin đã nghiên cứu tác động của nhiệt độ đến lượng lycopen và vitamine C trong sản phẩm cà chua bổ đôi. Họ thấy rằng lương vitamine C mất mát phụ thuộc vào  nhiệt độ của quá trình.
          Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng quá trình sấy đông lạnh có khả năng giữ lại được các chất chống oxy hoá nhiều hơn ( nó chỉ mất khoảng 8 – 10%) , so với sấy bằng không khí nóng đối lưu thì lượng mất của nó lên tới 56 – 61%. Tuy nhiên, sấy bằng phương pháp đông lạnh hay sấy đối lưu thì đều tổn thất flavonoid, fenolic đều xác định là lớn hơn so với nguyên liệu tươi ban đầu. Tuy nhiên, đối với hàm lượng Lycopen thì lại có khác: nếu tiến hành sấy đông lạnh thì hàm lượng Lycopen giảm 33- 48% nếu sấy bằng không khí nóng thì hàm lượng lycopen lại tăng lên 152 – 197%  điều này có thể là do qúa trình phá vỡ thành tế bào thì lực liên kết giữa lycopen và mô tế bào bị yếu đi.
          Khi tiến hành sấy khô ớt ở điều môi trường ngoài thì có thể giữ lại đuợc màu sắc của sản phẩm tốt hơn nhưng hàm lượng vitamine C và Tocoferon thì bị giảm một cách đột ngột, trong đó lượng Caroten thì giảm ít hơn. Phương pháp sấy bằng không khí bên ngoài thì lượng vitamine C và tocoferol giữ lại ít hơn so với sử dụng khí nóng nhân tạo. Hàm lượng anfa tocoferol biến đổi trong suốt quá trình sấy và giảm mạnh ở cuối quá trình sấy. Sự biến đổi lượng vitamine C và tocoferol phụ thuộc nhiều vào giống nguyên liệu. Phương pháp sấy bằng không khí nóng thì lượng B- carotene bị tổn thất nhiều hơn khi sấy bằng khí tự nhiên. Trong phương pháp sấy phun thì nhiệt độ của tác nhân sấy lên tới >200⁰C, nhiệt độ của dịch đạt tới 80 – 100⁰C thì hàm lượng caroten bị mất mát là rất lớn. Phương pháp sấy phun là phương pháp làm giảm lượng lycopen , Bcaroten và làm tăng quá trình oxy hoá mạnh nhất.
Quá trình chế biến thuỷ nhiệt.
         Các quá trình chần, thanh trùng, tiệt trùng, nấu hấp đều được gọi là chế biến thuỷ nhiệt.Môi trường nước được gia nhiệt nhanh chóng bao quanh toàn bộ khối sp, khối sp cũng được tăng nhiệt theo để cân bằng với nhiệt của môi trường. Đây là điều kiện xẩy ra phản ứng Mail lard. Trong giai đoạn đầu của pứng thì ta có thể thấy sự giảm khả năng chống oxi hoá và khi gia nhiệt lâu hơn thì khả năng này càng tăng nhanh chóng. Điều này có thể giải thích do sự hình thành các tiền chất oxy hoá, các chất này hình thành ở giữa qúa trình gia nhiệt và rất chậm. Khi tiến hành sử lý ở nhiệt độ cao thì tiền chất này bị giảm dần. Do vậy, khi tiến hành gia nhiệt và thanh trùng ở thời gian dài thì các chất chống oxy hóa bị phá huỷ. Khi nhiệt của qúa trình tăng làm tăng cao sự mất các chất chông oxy hóa do nó bị hoà tan vào trong dịch. Sự mất mát một lượng lớn các chất chống oxy hóa là các vitamine có khả năng hoà tan vào trong nước.
         Các qúa trình xử lý nhiệt trong thời gian dài thường có tác động không tốt đến các hợp chất chống oxy hóa, điều này có thế thấy rõ rằng trong việc cô đặc dung dịch bằng bay hơi nước. Trong quá trình gia nhiệt đó thì các vitamine sẽ bị phá huỷ và xuất hiện các phản ứng  oxy hóa.  Để hạn chế tổn thất thì oxy cần phải được loại bỏ do vậy phương pháp cô đặc chân không đã ra đời.
         Các nghiên cứu về hoạt động của các chất chống oxy hóa trên các loại rau quả tươi đông lạnh đóng hộp đều chỉ ra rằng tất cả các phương pháp đều ít nhiều làm mất các chất chống oxy hóa, ngay cả khi được bảo quoản ở nhiệt độ thường hay làm lạnh thì luợng chất chống oxy hóa vẫn bị tổn thất. Khi tiến hành chần và làm lạnh đông sản phẩm đậu quả thì chất lượng chất chống oxy hóa bị hoà tan trong nước khoảng 30- 50% tuy nhiên nếu được bảo quản ở - 20 độ thì lượng chất oxy hóa gần như không thay đổi.
        Tuy nhiên cũng nhiều quá trình chế biến thuỷ nhiệt đã hạn chế đựoc hoạt động của các enzyme bất lợi. Ví dụ: hạn chế hđộng của enzyme Lipase, lipoxidase giảm oxi hoá lipit trong các sản phẩm ngũ cốc. Trong điều kiện bình thường các hạt ngũ cốc chưa nảy mầm ít bị tác động bởi enzyme, tuy nhiên khi tiến hành xay và nghiền thì hoạt động của các enzyme này mạnh lên Lipit bị oxi hoá làm tác động xấu đến cảm quan của sản phẩm. Để khắc phục hiện tượng này thì các khối hạt được tiến hành gia nhiệt bằng cách sục hơi. Ví dụ: lúa mì được sục hơi đến 90 - 100⁰C làm giảm enzim thuỷ phân Lipid xuống 6 lần.
        Trong qúa trình sản xuất nước quả luôn có sự kết hợp nhiều qúa trình xử lý nhiệt, enzyme, và các quy trình sản xuất. Các loại quả thường được tiến hành nghiền và ép các qt đó thường được bổ xung các enzyme để nhằm mục đích phá vỡ màng tế bà tăng hiệu suất tách chiết dịch quả.
 Quá trình nướng và rán.
        Pháp nướng và rán cũng làm biến đổi các chat chống oxy hóa. pp rán đã được sdụng khăp nơi trong gia đình ngay từ những năm 60 trước công nguyên. Tuy nhiên đây là pp đựoc coi là không tốt về mặt dinh dưỡng vì các đặc tính của tp bị biến đổi trong dầu ở nhiệt độ  ( 160 – 180 ). Nếu sản phẩm có chứa độ ẩm thì nhiệt độ không vượt qúa 100 nhưng trong suốt qúa trình rán nước trong sản phẩm bốc hơi làm tăng quá trình truyền nhiệt .  Dầu và thực phẩm tiếp xúc với nhau làm tăng nhanh quá trình oxy hóa, lipit bị oxy hóa. Nó phá huỷ các hợp chất dễ bay hơi như vitamine E . Sự giảm các lượng vitamine E dẫn tới sự oxi hoá 1 loạt các vitamine A, C catechin do vậy lượng các chất chống oxi hoá bị giảm đi một cách nhanh chóng.
        Các nghiên cứu về sự di động của các quá trình như nấu, rán, nướng sản phẩm cà chua làm giảm đi một lượng đáng kể các chất chống oxy hoá như vitamin, fenolic tổng số và lượng lycopence. Quá trình rán là nguyên nhân dẫn đến sự mất mát về dinh dưỡng và các chất chống oxy hoá lớn nhất do quá trình này được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ cao lượng vitamine C mất mát có thể lên tới 60%. Trong quá trình luộc và nướng thì lượng mất mát về vitamine C và dinh dưỡng là như nhau nhưng ở mức độ thấp hơn so với phương pháp rán.
        Trong nghiên cứu sản phẩm miếng carot rán thì các quá trình xử lý nhằm duy trì tốt hàm lượng carotenoid. Cà rốt sau khi được bóc vỏ được thái ra thành các mẩu nhỏ và được tiến hành cho lên men bằng chủng Lactobacillus. Sau đó rán ngập trong dầu cọ ở nhiệt độ 170⁰C kết quả lượng carotenoid giữ lại được 86% so với lượng ban đầu và 20% trong số đó ở dạng cis.
          Để làm chậm lại quá trình biến đổi trong dầu và trong các sản phẩm thì ở nhiều đất nước và trong các nhà máy sản xuất dầu, họ thường tiến hành bổ sung các chất có khả năng chống oxy hoá vào. Nó ngăn chặn sự biến đổi chất béo khi tiếp xúc ở nhiệt độ cao. Các chất chống oxy hoá fenolic phản ứng với các gốc lipid nên sản phẩm được ổn định. Do nó làm gián đoạn chuỗi phản ứng oxy hoá. Các chất có khả năng chống oxy hoá tổng hợp hay được sử dụng như BHT, BHA. Tuy nhiên ngày nay càng phát triển xu hướng dùng các chất chống oxy hoá tự nhiên trong các loại gia vị. Tocoferol là hợp chất chống oxy hoá có sẵn trong chất béo và dầu. Dịch chiết của cây lương thảo có thể làm chậm quá trình mất mát của tocoferol trong suốt quá trình rán. Tuy nhiên các quá trình rán vẫn được coi là làm giảm lượng các chất chống oxy hóa có trong dầu. Có nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra rằng có quá trình rán sử dụng bằng dầu hướng dương thì nó có nhiều biến đổi các hợp chất hoá học trong đó hơn so với khi sử dụng dầu olive nguyên chất. Khả năng chống oxy hoá của các dầu được nhắc tới là do khả năng kết hợp của các thành phần có cực. Trong dầu lượng vitamine E và oxy hoá là cao nhất.
       Quá trình nướng là quá trình được thực hiện ở trong lò ở nhiệt độ cao (180 – 220^oC). Do vậy nguyên nhân dẫn tới sự biến đổi là do quá trình oxy hoá trong thực phẩm. Có nhiều biến đổi không mong muốn và là nguyên nhân dẫn tới làm giảm giá trị dinh dưỡng trong thực phẩm như là quá trình oxy hoá các lipid có khả năng sinh colesteron. Có nhiều nghiên cứu cho thấy quá trình nướng làm tăng các chất có khả năng chống oxy hoá cũng như tăng các nhân tố có lợi cho sức khoẻ.
          Quá trình nướng các loại hạt để sản xuất dầu thực vật.  Quá trình nướng sử lý các loại hạt làm cải thiện nâng cao chất lượng cảm quan của sản phẩm dầu như hương vị. Quá trình sản xuất dầu thực vật từ hạt gồm các bước làm sạch hạt và ép. Và quá trình quan trọng nhất là nướng vì nó tạo ra giá trị cảm quan của sản phẩm như màu sắc hương vị. Trong quá trình sản xuất dầu thực vật từ cây rum các hạ của nó được rang ở 140 -180⁰C nhưng trong quá trình xử lý nhiệt độ thì các axit béo hầu như không biến đổi chủ yếu là axit linolic ( khoảng 80%). Trong dầu rum thì anpha – tocoferol sẽ tăng dần dần lên xấp xỉ 20% khi nhiệt độ tăng tử 140 -180⁰ C. Quá trình xử lý nhiệt độ khi rang hạt tăng lên thì làm ổn định các chất oxy hoá trong dầu rum cũng tăng lên .
Kết luận
         Những nghiên cứu về sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa trong chuỗi sản phẩm thực phẩm thì chưa được hoàn thiện. Cho đến nay, hầu hết thông tin tập trung vào sự thay đổi Vitamin C, tocopherol và carotenoid. Những nghiên cứu về polyphenol thậm chí rất ít, nhưng trong vài năm trở lại đây, lĩnh vực này đã được chú ý hơn. Hầu hết các nghiên cứu nhắm hướng tới kiểm tra sự oxi hóa chất béo và các thí nghiệm điển hình với các chống oxy hóa tinh khiết. Người tiêu dùng cho thấy họ đang giảm niềm tin vào các chất phụ gia thực phẩm và họ rất thích những thực phẩm mà có các chất chống oxi hóa có nguồn gốc tự nhiên. Duy trì các hợp chất này trong môi trường hóa học phức tạp như thực phẩm đòi hỏi nghiên cứu sâu về tương tác của các hợp chất này với các thành phần khác trong thực phẩm, và các phân tích sâu về sự oxy hóa và phân tách enzym. Sự ổn định oxy hóa của thực phẩm là một vấn đề rất phức tạp bởi vì nó đòi hởi sự kiểm soát các hợp chất tiền oxy hóa và các hợp chất  chống oxy hóa. Điều này thường là khó để chọn ra một quá trình công nghệ tốt nhất. Việc sử dụng công nghệ  chế biến bằng nhiệt làm bất hoạt enzym tiền oxy hóa và protein. Sẽ là khó khăn cho kỹ sư công nghệ bảo vệ sản phẩm thực phẩm, trừ phi tất cả các nhân tố mà ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa của các hợp chất thực phẩm đặc trưng được biết. Từ quan điểm dinh dưỡng, các phương pháp chế biến thực phẩm nên được cho phép duy trì mức tối đa các chất chống oxy hóa trong thực phẩm. Mở rộng kiến thức trong lĩnh vực này dẫn đến những cải tiến trong về phương pháp công nghệ chế biến theo cách để tạo ra sản phẩm thực phẩm có chất lượng cao với hoạt tính sinh học có tác dụng hiệu quả.