KHẢO SÁT TÌNH TRẠNG SỬ DỤNG CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỔNG HỢP TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM

Môn : PHỤ GIA THỰC PHẨM

Đề tài:
KHẢO SÁT TÌNH TRẠNG SỬ DỤNG CHẤT CHỐNG OXI
HÓA TỔNG HỢP TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM



GVHD: NGUYỄN PHÚ ĐỨC
Sinh viên thực hiện:





TP.Hồ Chí Minh, Tháng 6 năm

2015


Mục lục
Chương 1: TỔNG QUAN 4

1.1.

Khái niệm chất chống oxy hóa 4

1.2.

Sự oxy hóa chất béo 4

1.2.1

Lipid trong thực phẩm 4

1.2.2

Gốc tự do và sự oxy hoá. 5

1.2.3

Cơ chế phản ứng oxy tự hoá chất béo 6

1.3.

Các sản phẩm của sự oxy hóa 10

Chương 2: CƠ CHẾ ỨC CHẾ CỦA CHẤT CHỐNG OXI HÓA 12

2.1.

Ức chế quá trình tự oxy hóa 12

2.2.

Ức chế sự oxy hóa do ánh sáng 13

2.3.

Ức chế và vô hoạt enzyme 13

Chương 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ OXI HÓA 14

Chương 4: PHÂN LOẠI CHẤT CHỐNG OXI HÓA 16

4.1.

Chất chống oxy hoá tự nhiên 16

4.1.1. Acid ascorbic (Vitamin C) 16

4.1.2. Tocopherol (Vitamin E) 17

4.1.3. Một số chất chống oxy hoá tự nhiên khác 18

4.2.

Các chất chống oxy hóa tổng hợp 20

4.2.1. BHT (Butylated hydroxytoluen) 20

4.2.2. BHA (Butylate hydroxyanisole) 20

4.2.3.

Các chất ức chế oxy hóa thuộc nhóm ngăn ngừa 22

Chương 5: TÁC HẠI CỦA CHẤT CHỐNG CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỔNG HỢP 26

Chương 6: ỨNG DỤNG CHẤT CHỐNG OXY HÓA TỔNG HỢP/NHÂN TẠO 28

6.1.

Dầu đậu nành 28

6.2.

Ứng dụng trong sản phẩm hệ nhũ 28

6.3.

Margarine 29

6.4.

Mayonnaire 29

6.5.

Nước trộn salad (salad dressing) 30

6.6.

Ứng dụng trong dầu chiên và các sản phẩm chiên 30

6.7.

Bánh bông lan, cracker, cookie và các sản phẩm nướng tương tự 31

6.8.

Sản phẩn ép đùn 32

6.9.

Ứng dụng trong các sản phẩm từ hạt có dầu 32

Chương 7: XU HƯỚNG SỬ DỤNG CHẤT CHỐNG OXI HÓA 34



Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Khái niệm chất chống oxy hóa
Các phụ gia thực phẩm là các chất được bổ sung thêm vào thực phẩmđể bảo quản hay
cải thiện hương vị và bề ngoài của chúng. Một số phụ gia thực phẩm đã được sử dụng trong
nhiều thế kỷ; ví dụ bảo quản bằng làm dưa chua(với dấm), ướp muối- chẳng hạn như
với thịt ướp muối xông khói, hay sử dụng điôxít lưu huỳnh như trong một số loại rượu vang.
Với sự ra đời và phát triển của công nghiệp chế biến thực phẩm trong nửa sau thế kỷ 20 thì
có thêm nhiều phụ gia thực phẩm đã được giới thiệu, cả tự nhiên lẫn nhân tạo.
Chất chống oxi hóa là một loại phụ gia giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxi
hóa chất khác. Chất chống oxi hóa ngăn quá trình phá hủy này bằng cách khử đi các gốc tự
do, kìm hãm sự oxi hóa bằng cách oxi hóa chính chúng.
 Chất chống oxy hóa, chống oxy hóa, làm giảm tác dụng của các quá trình oxy hóa
nguy hiểm bằng cách liên kết với nhau với các phân tử có hại, giảm sức mạnh huỷ diệt của
chúng.
Bất kỳ chất nào ngăn ngừa hay làm chậm sự oxy hóa đều được gọi là chất chống
oxy hóa.
Dầu, mỡ và các thực phẩm chứa chất béo bị hư hỏng thông qua một số phản ứng phân

hủy khi trải qua sự gia nhiệt và tồn trữ thời gian dài. Quá trình hư hỏng chủ yếu là do các
phản ứng oxy hóa và sự phân hủy của các sản phẩm oxy hóa làm giảm giá trị dinh dưỡng và
chất lượng cảm quan của thực phẩm. Việc làm chậm quá trình oxy hóa là quan trọng cho
các nhà sản xuất cũng như cho toàn bộ mọi người tham gia vào chuỗi thực phẩm từ nhà máy
sản xuất đến người tiêu dung. Sự ức chế quá trình oxy hóa bao gồm các phương pháp khác
nhau như ngăn cản hoạt động của oxy, sử dụng nhiệt độ thấp, bất hoạt các enzyme xúc tác
quá trình oxy hóa, làm giảm áp suất oxy và sử dụng bao bì thích hợp.

Một phương pháp khác là sử dụng các phụ gia đặc trưng để ức chế sự oxy hóa. Những
chất này được gọi đúng nghĩa là “chất ức chế sự oxy hóa”, nhưng hiện nay nó được gọi phổ
thông là “chất chống oxy hóa”.
1.2. Sự oxy hóa chất béo
1.2.1 Lipid trong thực phẩm
Chất béo có mặt hầu hết trong các nguyên liệu thực phẩm với chủ yếu là triglyceride,
có trong các tế bào dự trữ chất béo của động vật, thực vật và phospholipid, có trong các
màng sinh học. Trong chế biến thực phẩm, chất béo được thêm vào như một thành phần của
công thức sản phẩm.
Chất béo được thêm vào là một thành phần chính của các thực phẩm bao gồm
mayonnaire, margarine, và dầu chiên. Các chất béo này gần như hoàn toàn là triglyceride và
là thành phần có ý nghĩa như một nguồn các chất tạo hương vị xấu do oxy hóa.
Khi sữ dụng các mô động vật hoặc thực vật làm nguyên liệu thực phẩm, các
phospholipid có trong màng sinh học có thể là một nguồn cơ chất quan trọng cho quá trình
hư hỏng do oxy hóa.
1.2.2 Gốc tự do và sự oxy hoá.
 Gốc tự do
Nguyên tử 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.
Ảnh hưởng của gốc tự do:
– Chúng có thể gây ra tổn thương cho tất cả các chất liệu và mô trong cơ thể. Mô mỡ là
nơi bị tổn thương sớm nhất và thường gặp nhất, vì đó là loại mô có xu hướng đặc biệt dễ bị
oxy hóa. Gốc tự do gây ra một chuỗi phản ứng liên tục xảy ra trên các chất mỡ và chúng chỉ
có thể bị chặn đứng bởi chất chống oxy hóa.
– Gốc tự do còn làm tổn thương protein.
– Các gốc tự do có thể gây tổn hại cho các acid nucleic cơ bản
Hình 1.1 Gốc tự do và sự oxi hóa
 Sự oxy hoá
Sự oxy hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron được chuyển sang chất
oxi hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền phá hủy tế bào sinh vật.
Trong sản xuất, bảo quản và chế biến thực phẩm, sự oxy hoá chất béo là nguyên nhân
hạn chế thời gian bảo quản thực phẩm.
Các chất béo chứa nhiều acid béo không no như oleic, linoleic, linolenic,… trong
phân tử chúa nhiều nối đôi nên rất dễ bị oxy hóa tạo thành các hydroperoxide, hợp chat này
tiếp tục phân giải thành các sản phẩm có mùi khó chịu (mùi ôi, tanh, mùi kim loại, mùi thực
phẩm cũ,…). Do đó chất béo không no được xem là hợp chất không bền.
Hình 1.2 Hydroperoxide

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.
Có hai kiểu phản ứng oxy hóa không no:
 Phản ứng tự oxy hóa
 Phản ứng oxy hóa dưới tác dụng của enzyme lipoxygenase: một số enzyme có khả

năng xúc tác phản ứng tạo sản phẩm trung gian, góp phần thúc đẩy quá trình oxy hóa chất
béo diễn ra nhanh hơn.


1.2.3 Cơ chế phản ứng oxy tự hoá chất béo
Bao gồm 3 gian đoạn: khởi tạo, lan truyền, kết thúc.
 Khởi tạo: sự tạo thành các gốc tự do như peroxy, alkoxy, alkyl.

RH R
.
+H
.
RCOOH + M
3+
ROO
.
+ H
.
+ M
2+
RCOOH + M
2+
RO
.
+
.
OH + M
3+
2RCOOH RO
.

+ ROO
.
+ H
2
O
 Sự khởi động chuỗi phản ứng của các gốc tự do
Có hai nhóm phản ứng cơ bản lien quan đến việc khởi động quá trình oxy hóa: Các
phản ứng vươt qua rào cản năng lượng ngăn cản phản ứng giữa oxy và chất béo, phản ứng
chuyển các hydroperoxide thành các gốc tự do. Ngoài ra, các enzyme xúc tác phản ứng tạo
H
2
O
2
cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình oxy hóa chấtbéo.
Hình 1.3 Chuỗi phản ứng các gốc tự do
Quang oxy hóa là quá trình oxy hóa vượt rào cản năng lượng. Người ta nhận thấy độ
bền của thực phẩm chứa chất béo giảm khi có mặt áng sáng. Áng sáng là nguyên nhân gây
ra quá trình oxy hóa theo một trong hai cách sau:
 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:
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.

Protein chứa heme có mặt trong thực phẩm như hemoglobin, myoglobin, cytochrom C
thường làm tăng quá trình oxy hóa chấ béo ở động vật, tạo nên mùi khó chịu. Đối với các
chất béo thực vật, quá trình này diễn ra khi có mặt các enzyme catalase, peroxidase. Các
hợp chất heme phân hủy hydroperoxide với tốc độ cao hơn so với ion Fe, do đó chúng làm
tốc độ phản ứng diễn ra nhanh hơn.
 Lan truyền: tạo các sản phẩm trung gian là các monohydroxyperoxide không
mùi, không vị.
R
.
+ O
2
ROO
.

ROO
.
+ RH RCOOH + R
.

RO
.
+ RH ROH + R
.

 Kết thúc phản ứng: tạo thành các hợp chất alkan và alken phân tử lượng
thấp,dễ bay hơi như elthan, pentan; các hợp chất carbonyl (aldehyde, ceton) gây mùi cho
thực phẩm.
R
.
+ R

.
2R
R
.
+ ROO
.
ROOR
ROO
.
+ ROO
.
ROOR
_
+ O
2

Tự oxy hóa chất béo là quá trình biến đổi acid béo không no khi có mặt oxy. Quá trình
này đươc khởi tạo bằng việc tạo thành các gốc tự do. Thông thường phản ứng xảy ra trên
nhóm Mêtyl cận kề nối đôi của C =C. Sản phẩm đầu tiên của quá trình oxy hóa là các
hydroperoxide (ROOH).
Hình 1. : Chuỗi phản ứng của quá trình tự oxi hóa chất béo
Tốc độ phản ứng oxy hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
 Số nối đôi có trong chất béo
 Hàm lường chất béo có trong thực phẩm
 Trạng thái chất béo: bề mặt tiếp xúc giữa không khí và chất béo càng lớn thì vận tốc
oxy hóa càng cao.
 Sự có mặt của chất chống oxy hóa: có tác dụng kìm hãm hoặc làm chấm dứt các phản
ứng oxy hóa chất béo.
 Áp suất riêng phần của oxy, vận tốc phản ứng tự oxy hóa phụ thuộc vào lượng oxy
trong môi trường.

 Nhiệt độ: khi tăng nhiệt độ, lượng peroxide tạo thành tăng, ở nhiệt độ cao hơn 45
0
C
tốc độ phân giải hydroperoxide tăng.
 Áng sáng
 Độ ẩm
 Các ion kim loại : sự hiện diện của ion kim loại sẽ xúc tác quá trình oxy hóa chất
béo.
Các xúc tác sinh học
1.3. Các sản phẩm của sự oxy hóa
Các thành phần được hình thành ở bước đầu tiên của quá trình tự oxy hóa là các
hydroperoxide và đây cũng là các sản phẩm được hình thành do quá trình oxy hóa có xúc
tác của lipoxygenase. Mặc dù các hydroperoxide là các hợp chất không bay hơi, không mùi,
nhưng chúng không bền và có thể phân hủy một cách tự phát hoặc bằng các phản ứng có
xúc tác để hình thành các hợp chất có mùi, bay hơi mà được xem là các chất gây mùi vị xấu.
Bản chất của chất tạo mùi vị xấu được phát hiện tùy thuộc chủ yếu vào thành phần acid béo
của cơ chất (nguyên liệu) và mức độ oxy hóa, mặc dù điều kiện của sự oxy hóa cũng có thể
ảnh hưởng đến các hợp chất bay hơi và tính chất cảm quan của chất béo bị oxy hóa. Ví dụ
về các chất tạo mùi vị xấu là “mùi đậu” được tạo ra rất phổ biến trong dầu đậu nành; “mùi
cá” tạo ra trong dầu cá; “mùi kem” hoặc “mùi kim loại” được tạo ra trong bơ sữa . Các hợp
chất aldehyde đóng góp phổ biến vào các chất tạo mùi vị xấu mà chúng được tạo ra trong
quá trình oxy hóa chất béo.
Ngoài việc tạo ra các mùi vị chua, sự hư hỏng do oxy hóa chất béo có thể gây ra sự tẩy
màu thực phẩm do phản ứng của các chất tạo màu, đặc biệt là carotenoids, với các hợp chất
trung gian hình thành trong quá trình oxy hóa. Gốc tự do cũng có thể làm giảm chất lượng
dinh dưỡng do chúng phản ứng với các vitamin, đặc biệt vitamin E, làm cho vitamin này bị
thất thoát do nó hoạt động như một chất chống oxy hóa.
Trong dầu chiên, nồng độ của các gốc tự do tăng ở mức độ cao hơn rất nhiều so với
các loại thực phẩm được tồn trữ hoặc chế biến ở nhiệt độ trung bình, thường là khoảng
180°C, các gốc tự do đạt đến nồng độ mà có thể hình thành một lượng đáng kể các phân tử

đôi (dimer). Điều này làm tăng độ nhớt của dầu. Quá trình chiên cũng tạo ra các acid béo tự
do, làm sậm màu dầu và làm tăng sự tạo bọt và tạo khói. Theo khuyến cáo của Hội nghiên
cứu chất béo Đức (German Society for Fat Research), một loại chất béo chiên bị xem là đã
hư hỏng nếu nó có chứa hơn 24% thành phần phân cực hoặc 12% các thành phần trùng
ngưng (nghĩa là bị polymer hóa). Lúc này, một lượng đáng kể vitamin E cùng với một phần
các acid béo không no nhiều nối đôi có trong dầu ăn trước đó cũng sẽ bị mất.
Chất tạo mùi vị xấu được tạo ra khi chất béo bị oxy hóa có thể xem là một cảnh báo
cho biết thực phẩm đó không còn ăn được nữa. Có một số lo ngại rằng nếu sử dụng quá mức
lượng hydroperoxide có thể dẫn đến sự ảnh hưởng có hại cho sức khỏe. Về lý thuyết, nếu
các hợp chất hydroperoxide được cơ thể hấp thu, nó sẽ là một nguồn tiềm tàng sinh ra các
gốc tự do, gây ra các hư hại cho cơ thể. Gốc tự do sinh ra từ sự phân hủy hydroperoxide có
thể làm hư hại protein, bao gồm cả các enzyme hoặc hư hại DNA và có thể dẫn tới ung thư.
Tuy nhiên, nhiều nguồn gốc tự do tạo ra trong điều kiện in vivo (trong cơ thể) và sự hiện
diện của các chất chống oxy hóa nội sinh hoặc được cung cấp từ thực phẩm một cách thông
thường sẽ bảo đảm rằng các mô cơ thể vẫn khỏe mạnh.

Chương 2: CƠ CHẾ ỨC CHẾ CỦA CHẤT CHỐNG OXI HÓA

2.1. Ức chế quá trình tự oxy hóa
Phản ứng của chuỗi gốc tự do có thể bị chậm lại do 02 nhóm chất ức chế: nhóm bẻ gãy
chuỗi phản ứng (còn được gọi là chất chống oxy hóa thực sự) và nhóm ngăn ngừa.

Về nguyên tắc, tất cả các chất có vai trò bảo vệ thực phẩm từ sự tự oxy hóa nên được
gọi là chất ức chế và chỉ có những chất ức chế sự oxy hóa bằng các phản ứng với gốc tự do
mới nên gọi là chất chống oxy hóa (thực sự). Có thể mô tả các chất ức chế kiểu ngăn ngừa
hoạt động ở “phòng tuyến đầu tiên” để ức chế sự hình thành các gốc tự do và các hợp chất
oxygen dạng hoạt tính. Các chất chống oxy hóa làm sạch gốc tự do hoạt động ở “phòng
tuyến thứ hai” và có vai trò ức chế bước khởi tạo và/hoặc bẻ gãy các phản ứng chuỗi trong
bước lan truyền.

Tuy nhiên, cần lưu ý là theo cách phân loại hiện nay của Codex, tất cả các chất bảo vệ
thực phẩm từ sự oxy hóa thuộc cả 02 nhóm nói trên đều thuộc loại “chất chống oxy hóa
(antioxidant)”.
Các chống chống oxy hóa thuộc nhóm bẻ gãy chuỗi phản ứng, gọi là AH, sẽ làm sạch
gốc tự do, làm gián đoạn phản ứng ở bước lan truyền (phản ứng) và hình thành gốc chống
oxy hóa A. có hoạt tính thấp nên sẽ không phản ứng tiếp với phân tử chất béo.

[3.1]
[3.2]

Chất làm sạch gốc tự do thường cho gốc tự do 01 electron và vì vậy khử chúng.
Polyphenol có hoạt tính cao về tính chất này và hoạt tính làm sạch gốc tự do của các gallate
và flavonoid cũng xuất phát từ quá trình này. Các hợp chất amin thơm ức chế sự tự oxy hóa
thông qua cơ chế chuyển dịch electron tương tự.
Các quinine (vitamin K 1, ubiquinone 2, α-tocopheryl quinine 3) cũng là những chất
chống oxy hóa thuộc nhóm bẻ gãy chuỗi phản ứng. Chúng hoạt động như một chất nhận
electron bằng việc cạnh tranh các gốc alkyl với oxygen. Tuy nhiên, phản ứng cạnh tranh này
chỉ trở nên hiệu quả ở áp suất oxygen thấp (ví dụ khi nhiệt độ tăng) vì ở điều kiện áp suất
khí quyển bình thường, gốc alkyl phản ứng rất nhanh với oxygen.
Nhóm ức chế kiểu ngăn ngừa có thể khử hoạt các hợp chất dạng hoạt tính (active
species) và các tiền chất của gốc tự do và do đó ức chế sự sản sinh các gốc tự do và làm
giảm tốc độ oxy hóa. Các chất phân hủy peroxide chẳng hạn như thioether, methionin, acid
thiodipropionic và các ester của nó giúp ngăn ngừa sự hình thành các gốc tự do cho bước
khởi tạo các phản ứng của chuỗi mới. Các hợp chất đặc trưng có thể hóa vòng ion kim loại
và làm giảm tốc độ phản ứng ( [3.1], [3.2]) cũng được xem là các chất chống oxy hóa thuộc
nhóm ngăn ngừa. Ví dụ, transfrrin và albumin kết hợp với Fe và Cu. Ceruloplasmin oxy hóa
Fe2+ thành Fe3+, là loại có hoạt tính thấp hơn. Glutathione peroxidase và catalase có thể
phân hủy hydroperoxide và hydrogen peroxide mà không tạo ra gốc tự do và vì vậy làm
giảm sự sinh sản gốc tự do. Các hợp chất catechin và theaflavin có hoạt tính làm sạch tuyệt
vời các gốc superoxide. Các hợp chất “dập tắt” phân tử 1O2 như β-carotene cũng có chức

năng của chất ức chế kiểu ngăn ngừa.

2.2. Ức chế sự oxy hóa do ánh sáng
Sự chuyển dịch năng lượng từ phân tử bị kích thích ban đầu đến hợp chất “dập tắt” sẽ
đem lại sự tiêu tán năng lượng do sự phát xạ ánh sáng hoặc như một nguồn nhiệt và vì vậy
ngăn ngừa được phản ứng chuyển dịch electron đơn lẻ của phân tử bị kích thích ban dầu.
Tocopherol và các carotenoid là những chất dập tắt các trạng thái kích thích của các phân tử
chất tạo màu cũng như
1
O
2.

2.3. Ức chế và vô hoạt enzyme
Các hợp chất flavonoid, các acid phenolic và các gallate thể hiện tính chất ức chế
lipoxygenase. Theaflavin monogallate B và theaflavin digallate dường như cũng có hoạt
tính ức chế lipoxygenase của đậu nành. Lipoxygenase có thể bị vô hoạt ớ nhiệt độ > 60°C
và làm tăng hạn sử dụng của sản phẩm. Tuy nhiên, việc gia nhiệt cũng làm tăng sự oxy hóa
“không enzyme” và vì vậy có thể làm tăng sự oxy hóa cao hơn so với khi có lipoxygenase.


hình 2.1 Vô hoạt enzyme

Chương 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ OXI HÓA
Mức độ oxy hóa của acid béo và các ester của nó trong thực phẩm chủ yếu phụ thuộc
vào 02 nhóm yếu tố.
Nhóm thứ nhất là cấu trúc hóa học của acid béo, ví dụ như acid béo càng không no, tốc
độ oxy hóa càng cao; acid béo dạng tự do có tốc độ oxy hóa cao hơn dạng liên kết trong
triglyceride và một lượng nhỏ các cơ chất có mặt trong thực phẩm. 02 loại phụ thuộc này
thuộc nhóm yếu tố cơ chất.
Nhóm thứ 2 thuộc nhóm yếu tố vật lý là điều kiện chế biến, tồn trữ thực phẩm như áp

suất oxygen, bề mặt tiếp xúc với oxygen, nhiệt độ và sự chiếu xạ
Khi nói về sự oxy hóa, điều căn bản là phải thảo luận về nồng độ oxygen tác động
đến hệ thống. Nếu áp lực oxygen cao, cho dù diện tích bề mặt tiếp xúc với tác nhân oxy hóa
là nhỏ chăng nữa thì tốc độ khuếch tán oxygen cũng là đáng kể cho sự oxy hóa. Điều này có
nghĩa là thực phẩm chứa chất béo có kích thước càng mỏng hoặc bề mặt tiếp xúc với
oxygen càng rộng thì tốc độ oxy hóa càng cao.

Khi nhiệt độ tăng lên, se thúc đẩy lên từng bước của chuỗi oxy hóa chất béo. Đây là lý
do mà thực phẩm được khuyến cáo tồn trữ ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, có một nguy cơ khi
đông lạnh một số thực phẩm. Ở điều kiện lạnh đông, tất cả nước bị đông đặc nên lớp protein
hydrate hóa (trạng thái hấp thu nước) nhằm mục đích bảo vệ hệ nhũ sẽ bị phá hủy và chất
béo thoát ra khỏi hệ nhũ tự nhiên và vì vậy chúng có thể tiếp xúc với oxygen.

Sự chiếu xạ làm tăng tốc độ của bước khởi tạo trong chuỗi oxy hóa (hình thành các
gốc tự do). Điều này là do năng lượng cao của các lượng tử ánh sáng α, β, γ và tia X. Chiều
dài bước sóng càng ngắn, năng lượng càng cao và sự chiếu xạ gây hại càng nhiều. Tốc độ
của bước khởi tạo Ri là tỷ lệ trực tiếp với cường độ chiếu xạ I và tốc độ của sự tự oxy hóa
W là tỷ lệ với căn bậc 2 của I, nghĩa là W= I
1/2
.
Có vô số vi chất có thể ảnh hưởng đến tốc độ và sản phẩm của quá trình oxy hóa chất
béo. Hydroperoxide là các sản phẩm oxy hóa đầu tiên và là chất khởi tạo cho chuỗi phản
ứng. Sự có mặt của chúng trong hệ thống chất béo sẽ thúc đẩy sự oxy hóa.

Các ion kim loại có hóa trị chuyển tiếp xúc tác sự phân hủy hydroperoxide tạo ra các
gốc tự do, giúp bắt đầu các chuỗi oxy hóa sâu hơn. Vì vậy, một lượng vết rất nhỏ Cu, Fe và
với một mức độ ảnh hưởng thấp hơn của Mn, Co là những chất thúc đẩy quan trọng cho quá
trình oxy hóa chất béo.

Hình 3.1 Sự tham gia của các acid béo tự do trong chuỗi oxy hóa

Mối quan hệ giữa tốc độ oxy hóa và nước là phức tạp. Lượng nước, hoạt độ nước và
trạng thái của nước trong thực phẩm, cùng với các yếu tố khác, phải được xem xét. Chất tạo
màu có ảnh hưởng mạnh đến tốc độ oxy hóa chất béo. Trong số các chất tạo màu này,
chlorophyll và pheophytin là những chất tạo nhạy với ánh sáng của quá trình oxy hóa trong
điều kiện có ánh sáng, trong khi chúng lại thể hiện được hoạt tính chống oxy hóa trong bóng
tối. Tùy thuộc vào điều kiện, các carotenoid có thể thúc đẩy sự oxy hóa trong các loại dầu
khi có ánh sáng hoặc ức chế quá trình oxy hóa. Các hợp chất không phải lipid có trong thực
phẩm, chẳng hạn như protein, đường, chất khoáng và hầu hết là có mặt của nước, cũng có
thể có ảnh hưởng mạnh đến tốc độ và cơ chế oxy hóa chất béo. Có các thông tin mâu thuẫn
nhau về vai trò của đường trong quá trình tự oxy hóa của chất béo tùy thuộc vào loại hệ
thống oxy hóa. Có kết quả nghiên cứu dẫn ra rằng thêm đường saccharose và đường polyol
vào hệ nhũ chứa dầu hướng dương sẽ làm bền đối với sự oxy hóa của hệ nhũ.


Chương 4: PHÂN LOẠI CHẤT CHỐNG OXI HÓA
Chất chống oxy hóa trong thực phẩm bao gồm hai nhóm chính:
– Chất chống oxy hoá tự nhiên.
– Chất chống oxy hoá tổng hợp.
4.1. Chất chống oxy hoá tự nhiên
Việc sử dụng chất chống oxy hóa tự nhiên trong thực phẩm đã có từ rất lâu đời.
Phương pháp xông khói, ướp gia vị cho sản phẩm thịt, cá, phô mai và các thực phẩm giàu
chất béo khác có thể đóng góp một phần để làm chậm sự ôi hóa của chúng. Nói chung,

thuật ngữ “chất chống oxy hóa tự nhiên” để chỉ những hợp chất có trong tự nhiên và
có thể chiết xuất chúng từ các mô động và thực vật và những chất đó có thể được hình thành
do sự nấu nướng hoặc chế biến các thành phần của động vật và thực vật dùng cho thực
phẩm. Chất chống oxy hóa tự nhiên được tìm thấy trong hầu như tất cả các loại thực vật, vi
sinh vật, nấm và trong mô động vật. Phần lớn các chất chống oxy hóa tự nhiên là các hợp

chất phenolic, trong đó những nhóm quan trọng nhất là các hợp chất tocopherol, flavonoid
và các acid phenolic.
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 oxy hoá cũng như các enzim ngăn ngừa hiện tượng oxy
hoá.
4.1.1. 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 hàng ngày).
 Cấu trúc vitamin C
Vitamin C có hoạt chất chống oxy hóa khi nó làm giảm oxy hóa chất như hydrogen
peroxide. Ngoài ra, nó cũng sẽ làm giảm các ion kim loại tạo ra các gốc tự do thông qua các
phản ứng Fenton.
2 Fe3+ + ascorbate → 2 Fe2+ + Dehydroascorbate
2 Fe2+ + 2 H2O2 → 2 Fe3+ + 2OH • + 2 OH-

Hình 4.1 Vitamin C
4.1.2. Tocopherol (Vitamin E)
Vitamin E là tên gọi chung cho một bộ tám tocopherols liên quan và tocotrienols,
đó là vitamin tan trong chất béo có tính chất chống oxy hóa. Trong đó, Hình thức δ-
tocopherol là các chất chống oxy hóa quan trọng nhất hòa tan trong chất béo, Nó có khả
năng bảo vệ màng tế bào khỏi quá trình oxy hóa bằng cách 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.
Vitamin E được tách ra trong quá trình tinh luyện dầu. Vitanim E có nhiều trong dầu
đậu nành, ngũ cốc….

Hình 4.2 Vitamin E
4.1.3. Một số chất chống oxy hoá tự nhiên khác
 Carctenoids: cũng thể hiện hoạt tính chống oxy hoá. Trong đó, β-caroten thể
hiện hoạt tính chống oxy hoá mạnh nhất.












Hình 4.3 Carctenoids
 Flavanone và flavonol là các chất có hoạt tính chống oxy hoá cao có thể tìm
thấy trong thực vật như trong lá trà xanh, dược thảo, gỗ,…

Hình 4.4 flavonol
 Vanilin ngoài có vai trò tạo mùi, nó cũng đóng vai trò là chất chống oxy hoá
tốt.





Hình 4.5 Vainilin
Ngoài ra, các reduction tạo thành trong phản ứng Maillard cũng là các chất chống oxy
hoá hình thành trong thực phẩm.







Hình 4.6 Phản ứng Maillard
4.2. Các chất chống oxy hóa tổng hợp
Trong số các chất chống oxy hóa tổng hợp, các hợp chất phenolic là được sử dụng phổ
thông nhất. Chúng bao gồm 04 hợp chất (hình 6.8): Butylated hydroxyanisol (BHA),
butylated hydroxy-toluene (BHT), tertiary butylhydroquinone (TBHQ) và esters của acid
gallic acid, đó là propyl gallate (PG). 04 hợp chất này có cấu trúc tương tự nhau, trong đó có
vòng thơm không no với một nhóm amin hoặc hydroxyl để cung cấp một electron hoặc
nguyên tử hydrogen cho gốc tự do. Chất chống oxy hóa phenolic tổng hợp luôn luôn được
thay thế bằng nhóm alkyl để cải thiện độ hòa tan của chúng trong chất béo. Cả 04 loại này
đều phải tuân thủ nghiêm ngặt giới hạn sửdụng là 0,02% so với lượng chất béo của thực
phẩm.
4.2.1. BHT (Butylated hydroxytoluen)

• Còn được gọi là 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxytoluene; methyl-di-tertbutylphenol; 2,6-
di-tert-butyl-para-cresol. BHT được tạo thành phản ứng của p-cresol (4-methylphenol) với
isobutylen (2-methylpropene) xúc tác bởi acid sulfuric.
• Công thức phân tử: C15H24O
• Bột màu trắng
BHT ngăn ngừa oxy hóa chất béo. Nó được sử dụng để bảo quản thực phẩm có
mùi, màu sắc và hương vị. Nhiều vật liệu đóng gói kết hợp BHT. Nó cũng được bổ sung
trực tiếp để rút ngắn, ngũ cốc, và các loại thực phẩm khác có chứa chất béo và dầu.
4.2.2. BHA (Butylate hydroxyanisole)
• BHA là một hỗn hợp của các đồng phân 3 -tert-butyl-4-hydroxyanisole và 2 -tert-
butyl-4-hydroxyanisole.
• Công thức phân tử C11H16O2
• Màu trắng hoặc hơi vàng
• Mùi thơm đặc trưng
• BHA thường được sử dụng để giữ chất béo khỏi bị ôi.
• BHA được tìm thấy trong bơ, thịt, ngũ cốc, kẹo cao su, đồ nướng, thực phẩm snack,
khoai tây khử nước, và bia. Nó cũng được tìm thấy trong thức ăn động vật, bao bì thực
phẩm, mỹ phẩm, sản phẩm cao su, và các sản phẩm dầu khí.


Hình 4.7 Cấu trúc hóa học BHA và BHT


Hình 4.8 Tertbutyl hydroquinone (TBHQ)
• TBHQ là một chất chống oxy hóa được dùng rộng rãi trong thực phẩm, mỹ phẩm,
cao su, đặc biệt là trong bảo quản các loại dầu và chất béo. Nó còn được sử dụng như một
chất ổn định để hạn chế sự trùng hợp tự động của các peroxit hữu cơ.
• TBHQ là một tinh thể rắn màu trắng có mùi đặc trưng, không tan trong nước nhưng
hòa tan trong rượu và ete.
Các chất hố trợ chống oxy hóa: Những chất có khả năng tăng cường hoạt tính chống

oxy hóa gọi là chất hỗ trợ chống oxy hóa. Các chất này có thể cô lập hay loại bỏ các ion kim
loại nặng, giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa chất béo: hoặc chúng có thể hoạt động như các
tác nhân khử giúp khôi phục hoạt tính của cá chất chống oxy hóa.

4.2.3. Các chất ức chế oxy hóa thuộc nhóm ngăn ngừa

Các chất ức chế oxy hóa thuộc nhóm này còn được gọi là “các chất chống oxy hóa
phụ”. Các hợp chất phân hủy hydroperoxide ức chế sự oxy hóa do phân hủy hydroperoxide
tạo ra ở giai đoạn “dẫn nhập (induction)” và tạo ra các hợp chất alcohol bền hoặc các sản
phẩm vô hoạt bằng các quá trình “không phải gốc tự do (non-radical)”, ví dụ như sự khử
hoặc cho hydrogen.

 Các hợp chất sulphite và sulphur
Nguyên tố sulphur, các hợp chất thiol, sulphite và disulphite là các chất ức chế sự oxy
hóa. Hai nhóm hợp chất sau có hoạt tính cao hơn các polysulsite. Các thiol, chẳng hạn như
cystein và glutathione bị oxy hóa thành disulphite (phản ứng (a), hình 4.9). Các sulphite,
chẳng hạn như methionine và acid 3,3’-dithiopropionic bị oxy hóa thành sulphoxide (phản
ứng (b), hình 4.9). Các disulphite có thể bị oxy hóa xa hơn thành acid sulphinic (phản ứng
(c), hình 3.8) và các sulphoxide có thể phản ứng với các phân tử hydroperoxide để tạo ra các
sulphone tương ứng (phản ứng (d), hình 4.9). Hydroperoxide có thể phản ứng với các nhóm
amin tự do của protein để tạo thành các imine bằng sự khử hydrate tiếp theo.

Hình 4.9 Quá trình khử hoạt tính các hydroperoxide của các hợp chất sulphur và
nitrogen

 Selenium và các hợp chất seleniumSelenium và các hợp chất của của nó có
thể phá hủy các peroxide bằng cách thay đổi chúng thành các sản phẩm vô hoạt. Các hợp
chất selenium là những chất dinh dưỡng thiết yếu và có hoạt tính sinh học quan trọng.
Chúng là những chất ức chế mạnh, làm giảm đáng kể hàm lượng peroxide của chất béo làm
làm tăng thời gian tiếp cận (pha lag) của quá trình oxy hóa. Một số hợp chất chứa selenium

thể hiện năng lực chống oxy hóa do chúng xúc tác cho sự mất cân đối của các ion
superoxide. Selenium có tầm quan trọng hơn do nó tham gia vào enzyme selenoglutathione
oxidase, làm vô hoạt các gốc tự do và các chất oxy hóa khác, đặc biệt là các hydrogen
peroxide.

 Các hợp chất hóa vòng kim loại
Các tác nhân hóa vòng kim loại có hiệu quả nổi bật làm tăng độ bền do oxy hóa bằng
việc “khóa” các ion kim loại có khả năng oxy hóa và vì vậy hạn chế sự hình thành các chất
khởi tạo chuỗi phản ứng do sự phân đôi các phân tử hydroperoxide có sự trợ giúp của kim
loại. Nhiều hợp chất hóa vòng kim loại có trong thực phẩm, đặc biệt trong thực vật. Muối
của acid phytic, phospholipid và các hợp chất oxalate là những chất đại diện phổ thông nhất
cho nhóm này. Acid phosphoric, citric, tartaric, malic, ascorbic (vitamin C) cũng có hoạt
tính hóa vòng. Ví dụ, polyphosphate được thêm vào các sản phẩm thịt để vô hoạt Fe.
Acid amin và các peptide là các chất hóa vòng kim loại đặc trưng. Người ta đã chứng
minh rằng hiệu ứng ức chế của các peptide là do thứ tự đặc trưng của dãy acid amin. Hoạt
tính chống oxy hóa của các peptide chứa histidine được cho là do khả năng hóa vòng kim
loại của nó cũng như khả năng “bắt giữ” các gốc lipid trong vòng imidazole. Vai trò chống
oxy hóa của dipeptide chứa histidine như carnosine và anserine dường như không chỉ làm
sạch 1O2 mà còn do hóa vòng kim loại. Các đặc tính hóa vòng kim loại của các hợp chất
phenolic tự nhiên, chẳng hạn như các flavonoid cũng có một yếu tố quan trọng trong các
hoạt tính chống oxy hóa của chúng. Các chất hóa vòng hòa tan trong nước, chẳng hạn như
EDTA và các muối của nó, các hợp chất phosphate, acid ascorbic có hiệu quả cải thiện độ
bền của hệ nhũ như nước trộn salad, mayonnaire, magarine.
Ngày nay, các hệ thống thiết bị chế biến thực phẩm được thiết kế để có thể ngăn ngừa
sự ô nhiễm kim loại nặng vào thực phẩm. Tuy nhiên, lượng kim loại nặng có sẵn, tự nhiên
trong các nguyên liệu thực phẩm cũng đủ để xúc tác sự oxy hóa chất béo của thực phẩm. Vì
vậy, trong các sản phẩm chống oxy hóa thương mại dạng hỗn hợp, ngoài các chất chống oxy
hóa chính, hầu như luôn có mặt acid citric hoặc muối citrate hòa tan và có thể có các hợp
chất khác để chúng thực hiện vai trò là các chất hóa vòng kim loại.

 Các hợp chất dập tắt
1
O
2


Các hợp chất carotenoids, chẳng hạn như β-carotene, lycopene, zeaxanthin, lutein và
canthaxanthin có hiệu quả dập tắt phân tử 1O2. Quá trình dập tắt này có thể diễn ra theo 02
con đường: hợp chất carotenoid không bị thay đổi về mặt hóa học (gọi là quá trình dập tắt
vật lý) hoặc bằng con đường mà có một phản ứng hóa học tạo ra các sản phẩm mới. Người
ta ước tính, một phân tử β-carotene có thể dập tắt 1000 phân tử
1
O
2
. Ngoài ra, các
carotenoid còn có thể làm sạch các gốc peroxyl ở nồng độ oxygen thấp. Tuy nhiên khi ở
điều kiện áp lực oxygen cao, các carotenoid lại hoạt động giống như chất có khả năng oxy
hóa.
Sự ức chế oxy hóa do nhạy cảm với ánh sáng bằng các hợp chất carotenoid là phức tạp
do chúng rất nhạy với quá trình tự oxy hóa và bị phá hủy nhanh chóng trong quá trình oxy
hóa bằng con đường gốc tự do. Để đạt hiệu quả trong các loại chất béo có tiếp xúc với sự
bức xạ ánh sáng, các carotenoid phải được bảo vệ bằng một chất chống oxy hóa. Nếu không
có sự bảo vệ này, ví dụ như trong dầu hạt cải và dầu hướng dương tinh khiết, thì các
carotenoid lại thể hiện hiệu ứng của chất có khả năng oxy hóa.
Các hợp chất tocopherol, flavonoid cũng có thể dập tắt sự oxy hóa do nhạy cảm với
ánh sáng. Tốc độ dập tắt bằng cơ chế vật lý cao hơn tốc độ theo cơ chế phản ứng hóa học.

 Sự cộng hưởng ức chế oxy hóa
Hiệu ứng hợp tác của các chất ức chế trong quá trình oxy hóa đem lại sự tăng cường

cho mỗi loại được gọi là sự cộng hưởng (synergism). Thông thường hiệu ứng cộng hưởng
được thể hiện bằng thông số S

Nói chung, sự cộng hưởng là đáng kể khi một chất chống oxy hóa loại bẻ gãy chuỗi
được sử dụng cùng với một chất ức chế, ví dụ như chất phân hủy hydroperoxide, chất hóa
vòng kim loại, chất dập tắt
1
O
2
. Hầu hết các chất cộng hưởng hoạt động theo vài cách khác
nhau.
Phospholipid làm tăng hoạt tính của các tocopherol. Cơ chế nào của hiệu ứng cộng
hưởng giữa vitamin E và phospholipid thì vẫn còn đang tranh cãi do chúng phụ thuộc vào
điều kiện phản ứng và các loại phospholipid: phân hủy hydroperoxide, tái tạo vitamin E từ
gốc của nó hoặc hóa vòng các ion kim loại có khả năng oxy hóa. Phospholipid cũng cộng
hưởng với các chất chống oxy hóa thuộc nhóm flavonoid.
Hiệu ứng cộng hưởng của acid citric là do sự hóa vòng kim loại. Các acid đa hóa trị
khác như tartaric, malic, gluconic, oxalic, succinic và acid hydroxyglutaric cũng như sodium
triphosphate và pyrophosphate cũng có tính chất cộng hưởng tương tự acid citric. Chất hóa
vòng acid phytic (inositol hexaphosphate), cũng được xem là một chất cộng hưởng trong
quá trình oxy hóa chất béo.
Acid ascorbic hoạt động với vai trò là chất cộng hưởng với các tocopherol bằng việc
tái sinh khả năng chống oxy hóa của tocopherol. Acid ascorbic và các dẫn xuất ester hóa của
nó cũng có chức năng của chất làm sạch oxygen. Người ta đã chứng minh acid ascorbic là
một chất làm sạch superoxide, hydrogen peroxide, hydrochlorite, gốc hydroxyl, gốc peroxyl
và 1O2. Acid ascorbic có thể bảo vệ để chống lại sự peroxide hóa chất béo bằng việc bắt giữ
các gốc peroxyl trong pha nước trước khi nó có thể đi vào màng lipid của lipoprotein.
Ascorbyl palmitate ưa béo đã được chứng minh là không chỉ là một chất cộng hưởng với α-
tocopherol mà còn hoạt động với vai trò là chất ức chế bắt giữ gốc tự do.
Một sự kết hợp của các carotenoid, ví dụ β-carotene với các tocopherol và các chất

chống oxy hóa phenolic khác chẳng hạn như TBHQ và quercitrin sẽ cộng hưởng ức chế sự
peroxide hóa chất béo. Khi khai thác sự cộng hưởng giữa các chất chống oxy hóa phenolic
và các carotenoid, phản ứng của các carotenoid với gốc phenoxyl là quan trọng. Trong mỡ
heo và dầu hạt cải, các carotenoid và vitamin C (acid ascorbic) có một hiệu ứng cộng hưởng
đáng kể.
Người ta cũng thấy hiệu ứng “cộng hưởng âm (hoặc sự đối kháng)” khi kết hợp BHT
và propyl gallate; acid ellagic và catechin. Cơ chế tương tác đối kháng này được cho là do
liên kết hydrogen giữa các nhóm carbonyl trong acid ellagic và ortho-dihydroxyl trong
catechin.