Chất chống oxi hóa trong thực phẩm

Thứ năm - 22/03/2018 06:32
In ra
Đóng cửa sổ này

Các phụ gia thực phẩm là các chất được bổ xung thêm vào thực phẩm để bảo quản hay cải thiện hương vị và bề ngoài của chúng. Chất chống oxi hóa là một phụ gia giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxi hóa chất khác. Chất chống oxi hóa làm giảm tác dụng của các quá trình oxi hóa nguy hiểm bằng cách liên kết với nhau với các phân tử có hại, giảm sức mạnh hủy diệt của chúng.

Cơ chế hoạt động của chất chống oxi hóa.

Chất chống oxi hóa là chất dinh dưỡng có thể làm sạch các gốc tự do bằng cách đưa lên một electron, Khi một phân tử gốc tự do nhận thêm một electron từ một phân tử chống oxi hóa, các gốc tự do trở lên ổn định và không còn khả năng gây hại.Ngoài ra, chất chống oxi hóa còn giúp hạn chế sự phân hủy các hydroperoxide.

Chất chóng oxi hóa trong thực phẩm chia thành hai nhóm chính: Chất chống oxi hóa tự nhiên và chất chống oxi hóa tổng hợp.

Chất chống oxi hóa tự nhiên: Các chất béo không no trong mô sinh học tương đối bền. Nguyên nhân là do trong mô sinh học có chứa các chất chống oxi hóa cũng như các ezim ngăn ngừa hiện tượng oxi hóa.

Acid ascorbic ( Vitamin C)

Vitamin C hay ascorbic acid là chất dinh dưỡng chủ yếu cho động vật bậc cao và các loài khác. Sự hiện diện của ascorbate có vai trò quan trọng cho những phản ứng trao đổi chất cho động vật, cây trồng và hoạt động bên trong của cơ quan con người. Nó được biết đến như vitamin mà sự thiếu hụt của nó là nguyên nhân gây ra bệnh scorbus ( do thiếu vitamin C trong cuộc sống hằng ngày).

Công thức cấu tạo vitamin C

Vitamin C có hoạt chất chống oxi hóa khi nó làm giảm oxi hóa chất như hidrogen peroxide. Ngoài ra, nó cũng sẽ làm giảm các ion kim loại tạo ra các gốc tự do thông qua các phản ứng Fenton.

2Fe³⁺ + ascorbate 2Fe²⁺ + Dehidroascorbate

2Fe^{2 +} + 2H₂O₂ 2Fe³⁺ + 2OH^. + 2OH^-

Tocopherol (Vitamin E)

Vitamin E là tên gọi chung cho một bộ tám tocopherols liên quan và là vitamin tan trong chất béo có tính chất chống oxi hóa. Trong đó, hình thức α – tocopherol là các chất chống oxi hóa quan trọng nhất hòa tan trong chất béo, nó có khả năng bảo vệ màng tế bào khỏi quá trình oxi hóa bằng các phản ứng với các gốc lipid được sản sinh trong phản ứng dây truyền. Từ đó loại bỏ các gốc tự do trung gian và ngăn ngừa các phản ứng lan truyền liên tục diễn ra.

Công thức cấu tạo của vitamin E

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

Một số chất chống oxy hóa tự nhiên khác.

Carctenoids: cũng thể hiện hoạt tính chống oxy hóa. Trong đó, caroten thể hiện hoạt tính chống oxy hóa mạnh nhất.
Flavanone và flavonol: là các chất có hoạt tính chống oxy hóa cao có thể tìm thấy trong thực vật như trong lá trà xanh, dược thảo, gỗ...
Vanilin: ngoài có vai trò tạo mùi, nó cũng đóng vai trò là chất chống oxi hóa tốt
Ngoài ra, các phản ứng tạo thành trong phản ứng Maillard cũng là các chất chống oxi hóa hình thành trong thực phẩm.

Chất chống oxi hóa tổng hợp.

Các chất chống oxi hóa tổng phải thỏa mãn các yêu cầu sau: Không độc, có hoạt tính oxi hóa cao ở nồng độ thấp, có thể tập trung được trên bề mặt pha dầu, bền trong các điều kiện kĩ thuật của quá trình chế biến thực phẩm.
Các chất oxi hóa tổng hợp thường dùng là: BTH (Butylated hydroxyltoluen), BHA ( Butylate hydroxyanisole), tocopherol tổng hợp, TBHQ (Tertbutyl hydroquinone), dodecyl gallate, propyl gallate, ascorbyl palmitate...

BHT (Butylated Hydroxytoluene)

BHT còn được gọi là 2,6-bis (1,1-dimethylethyl)-4-methylphenol; 2,6-di-tert-butyl-p-cresol; 2,6-di-tert-butyl-4-methylpheno. BHT được tạo thành phản ứng của para – cresol (4-methylphenol) với isobutylen (2-methylpropene) xúc tác bởi acid sulfuric, có công thức phân tử là C₁₅H₂₄O.

Công thức cấu tạo của BHT

Tên thương mại: Cao-3, Embanox BHT,…có khối lượng phân tử là 220.39, còn được gọi là butylhydroxytoluene, là một chất tan trong mỡ (tan trong chất béo) hợp chất hữu cơ chủ yếu được sử dụng như một chất chống oxy hóa phụ gia thực phẩm cũng như một phụ gia chống oxy hóa trong mỹ phẩm, dược phẩm…
BHT ở dạng sử dụng là tinh thể trắng, hình sợi, không vị, không mùi hay có mùi đặc trưng khó chịu của vòng thơm, cũng bị tổn thất dưới tác động của nhiệt (sấy,..). Tan kém trong nước, tan vô hạn trong etanol, toluen, xeton, axeton, dễ bốc hơi và có thể chưng cất, nhiệt độ sôi 265^oC ở 760mmHg, nhiệt độ nóng chảy 69 – 72^oC. Có hoạt tính chống oxy hóa thấp, với sự có mặt của sắt trong một số sản phẩm thực phẩm hay bao bì, BHT có thể tạo ra hợp chât có màu vàng.
BHT có tính chất tương tự như BHA nhưng có tính bền nhiệt hơn. Tuy nhiên, BHT có tác dụng chống oxy hóa kém hơn BHA vì cấu trúc không gian của BHT cồng kềnh hơn BHA ( do trong phân tử của BHT có 2 nhóm tert – butyl xung quanh nhóm – OH).
Chất này hoạt động tương tự như là một vitamin E tổng hợp, chủ yếu hoạt động như một chất ngăn chặn quá trình oxy hoá, một quá trình không bão hòa trong đó (thường là) các hợp chất hữu cơ bị tấn công bởi ôxy trong khí quyển. BHT chống oxy hoá xúc tác phản ứng bằng cách chuyển đổi các gốc tự do peroxy trong liên kết hydroperoxides. Điều này tác động đến chức năng chống oxi hoá bằng cách nó sẽ quyên góp một nguyên tử hydro:

RO₂ + ArOH → ROOH + ARO
RO₂ + ArO → nonradical sản phẩm

R là alkyl hoặc aryl, và nơi ArOH là phenolic của BHT hoặc có liên quan đến chất chống oxy hóa. Người ta thấy rằng BHT liên kết với hai gốc tự do peroxy. Ngoài ra, nó còn là chất thuộc nhóm chất chống oxi hóa có hiệu quả và được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm có nhiều chất béo. Do đó có tác dụng bảo quản thực phẩm, ngăn ngừa sự hư hỏng và ôi khét của hương liệu. Ngoài ra nó còn có tác dụng ổn định và nhũ hóa cho shortening. Sử dụng đơn lẻ một mình hoặc kết hợp với BHA, Propyl galat (PG) và axit citric, sử dụng trong shortening, dầu thực vật, thức ăn động vật, mỡ lát, ngũ cốc, sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì rẻ tiền.

BHA (Butylated Hydroxyanisole)

BHA là một hỗn hợp gồm 3-Tetiary-butyl-4-hydroxyanisole hoặc 3-và 2-tertiary-buty-4-hydroxyanisole, còn có tên là BOA. Trong đó, dạng đồng phân thứ nhất chiếm ưu thế hơn (>= 90%). Có công thức phân tử là C₁₁H₁₆O₂.
BHA là hợp chất phenol dễ bay hơi khá dễ dàng nên được điều chế bằng phương pháp chưng cất. Có cấu tạo dạng rắn như sáp (điểm nóng chảy thấp) đôi khi hơi vàng, có mùi thơm thoảng đặc trưng (hương phenol). Mùi này không thể hiện trong hầu hết các trường hợp sử dụng, nhưng có thể nhận biết ở nhiệt độ cao khi nướng hoặc sấy vì BHA rất dễ cháy.
BHA tan tốt trong dầu, mỡ, etanol và các dung môi hữc cơ khác như propylen glycol, ete, xăng, tan hơn 50% trong rượu, không tan trong nước. Có nhiệt độ nóng chảy từ 60 đến 65^oC, nhiệt độ sôi từ 264 đến 270⁰C(730mmHg), phản ứng với các kim loại kiềm tạo sản phẩm có màu hồng. Chống oxy hóa hiệu quả cao đối với chất béo động vật.
Cơ chế tác dụng tương tự BHT, là chất ngăn ngừa phản ứng dây chuyền của quá trình ôi hóa của chất béo. BHT hoạt động theo cơ chế cho điển tử để khống chế gốc R tự do.
BHA hấp thụ qua thành ruột non, tham gia quá trình trao đổi chất, là chất nghi ngờ gây dị ứng hoặc ung thư. Do tồn tại trong mô tế bào và tham gia một số quá trình trao đổi chất. Đây là chất chống oxi hóa có hiệu quả đối với mỡ động vật và các sản phẩm bánh nướng, ổn định sản phẩm cuối cùng, và thường được sử dụng trong shortening, dầu thực vật, sản phẩm khoai tây, soup, chewing gum, ngũ cốc, được sử dụng rộng rãi nhất trong các sản phẩm giàu chất béo, không có tác dụng với dầu thực vật không bão hòa. Thường được sử dụng kết hợp với các chất chống oxi hóa khác.

TBHQ (Tertiary Btylhydroquinone)

Là một hỗn hợp gồm Mono – tert – butylhydroquinone, t – butylhydroquinone, 2 – (1,1 – dimethylethy) – 1,4 – benzenediol. Có công thức phân tử là C₁₀H₁₄O₂. Tên thương mại là Embanox TBHQ, Sustane TBHQ. Có khối lượng phân tử là 166,22.

Công thức cấu tạo TBHQ

Là chất rắn dạng tinh thể màu trắng, trắng kem, đôi khi có màu vàng nâu nhạt, có mùi đặc trưng. Tan ít trong nước (<1%), tan vô hạn trong etanol, ether, axetat, axeton, ete và propane – 1,2 – diol, bị tổn thất dưới tác dụng của nhiệt. Nhiệt độ sôi là 300^oC ở 760mmHg, nhiệt độ nóng chảy khoảng 14 – 150^oC sau khi làm khô. Không tạo màu với ion kim loại ( Fe) là đặc điểm ưu việt, giúp cho quá trình chế biến được tiến hành dễ dàng. Tuy nhiên, TBHQ lại tương tác với các amin tự do tạo sản phẩm có màu đỏ, hạn chế khả năng ứng dụng của nó trong các sản phẩm có protein.
Chống oxy hóa hiệu quả nhất đối với loại dầu thực vật và một số chất béo động vật.
Về cơ bản thì cơ chế của TBHQ cũng giống như các chất chống oxi hóa gốc phenol. Có tác dụng chống oxi hóa rất hiệu nghiệm, được sử dụng rất rộng rãi. Có tác động hiệu quả đối với dầu mỡ đặc biệt là dầu thực vật, sử dụng trong khoai tây chiên, dầu bông, thịt bò viên, ngũ cốc khô, pizza, nước sốt,…
Được dùng phổ biến nhất hiện nay vì ít độc hơn BHT và BHA. Mức sử dụng trong dầu hoặc margarin là 0.02%, nếu kết hợp với BHA hay BHT thì 0.006%, 0.02% nếu kết hợp với BHA và BHT, trong bảo quản mỡ là 0.01%.

Tác giả bài viết: Ths Dương Thị Thanh

Khoa Thực phẩm và Hóa học

Chất chống oxi hóa trong thực phẩm