Nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa của các phụ phẩm rau quả việt nam và ứng dụng trong bảo quản tôm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA
CỦA CÁC PHỤ PHẨM RAU QUẢ VIỆT NAM
VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN TÔM

GVHD: ThS. PHAN THỊ ANH ĐÀO
SVTH: NGUYỄN THÁI HOÀNG AN
MSSV: 11116001

SKL 0 0 3 9 0 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
MÃ SỐ KHÓA LUẬN: 2015 - 11116001

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA
CỦA CÁC PHỤ PHẨM RAU QUẢ VIỆT NAM
VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN TÔM

GVHD: ThS. PHAN THỊ ANH ĐÀO
SVTH: NGUYỄN THÁI HOÀNG AN
MSSV: 11116001

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2015

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thái Hoàng An
Ngành: Công nghệ Thực phẩm
1. Tên khóa luận: Nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa của các phụ phẩm rau quả
Việt Nam và ứng dụng trong bảo quản tôm.
2. Nhiệm vụ của khóa luận:
-

Tổng quan cơ sở lý thuyết về gốc tự do, chất kháng oxy hoá, quá trình oxy hóakhử trong thực phẩm và các phương pháp thử hoạt tính kháng oxy hóa.

-

Điều chế cao ethanol từ các phụ phẩm rau quả từ ba vùng Tây Nguyên, Tây
Nam Bộ, Ninh Thuận-Bình Thuận, Tây Nam Bộ bằng phương pháp trích nóng
trong dung môi ethanol, ở nhiệt độ 600C

-

Sàng lọc hoạt tính kháng oxy hoá của 44 mẫu cao ethanol trích ly từ 44 mẫu phụ
phẩm rau quả Việt Nam bằng hai phương pháp xác định tổng hàm lượng
flavonoid.

-

Tìm hiểu những nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của
mẫu phụ phẩm có hoạt tính mạnh.

-

Ứng dụng bảo quản tôm ở nhiệt độ 2oC.

-

Đánh giá cảm quan sự thay đổi điểm biến đen của tôm.

-

Đánh giá khả năng ức chế quá trình peroxide hóa lipid

3. Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: …. /…. /2015
4. Ngày hoàn thành khóa luận: …. /…. /2015
5. Họ tên người hướng dẫn: ThS. Phan Thị Anh Đào
Phần hướng dẫn: toàn bộ khóa luận
Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi
Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm
Tp.HCM, ngày

tháng

năm 2015

Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

ii


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian khóa luận, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ
bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Phan Thị Anh Đào, giảng viên Bộ môn
Công nghệ Hóa học và Thực phẩm – trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM. Cô đã tận
tâm hướng dẫn, chỉ bảo em rất nhiệt tình trong suốt quá trình làm khóa luận.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật
TpHCM nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Hóa học và Thực phẩm nói riêng
đã dạy dỗ cho em kiến thức về đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có
được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo mọi điều kiên thuận lợi về trang thiết bị, dụng cụ thí
nghiệm để em hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp này.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đã luôn tạo mọi điều kiện,
quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp.

iii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của
riêng tôi. Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã
được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định.

Ngày

tháng
Ký tên

iv

năm 2015


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP .......................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................... iii
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. iv
MỤC LỤC ............................................................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................. vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................ viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................................ ix
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ..................................................................................................... x
LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... xi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................... 1
1.1.

Qúa trình oxy hóa thực phẩm .................................................................................. 1

1.1.1. Gốc tự do ............................................................................................................... 1
1.1.2. Sự oxy hóa chất béo trong thực phẩm ................................................................... 5
1.2.

Sự hình thành biến đen ở tôm .................................................................................. 6

1.3.

Các phương pháp bảo quản tôm sau thu hoạch ....................................................... 8

1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước........................................................................ 8
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ....................................................................... 9
1.4.

Định hướng nghiên cứu ........................................................................................... 9

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................................................. 12
2.1. Sàng lọc hoạt tính kháng oxy hóa của các phụ phẩm rau quả Việt Nam ............... 12
2.1.1. Hóa chất và thiết bị........................................................................................... 12
2.1.2. Nguyên liệu ....................................................................................................... 12
2.1.3. Phương pháp điều chế cao ethanol .................................................................... 18
2.1.4. Phương pháp xác định tổng hàm lượng flavonoid ............................................. 19
2.2. Nghiên cứu và ứng dụng phụ gia kháng oxy hóa trong bảo quản tôm ................... 22
2.2.1. Quy trình điều chế phụ gia ................................................................................ 22
2.2.2. Phương pháp cảm quan điểm biến đen ở tôm .................................................... 23

v

2.2.3. Phương pháp oxy hóa chất béo (TBARS) .......................................................... 25
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................... 28
3.1. Kết quả điều chế cao ethanol từ các phụ phẩm rau quả ba vùng Việt Nam........... 28
3.1.1. Kết quả điều chế cao ethanol từ các phụ phẩm rau quả .................................... 28
3.1.2. Kết quả thử hoạt tính kháng oxy hóa bằng phương pháp xác định tổng hàm
lượng flavonoid ............................................................................................................. 30
3.2. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng hoạt tính chống oxy hóa từ các loại phụ phẩm
thử hoạt tính kháng oxy hóa bằng phương pháp xác định tổng hàm lượng flavonoid... 36
3.2.1. Kết quả thử nghiệm bảo quản tôm ..................................................................... 37
3.2.2. Kết quả khả năng ức chế quá trình peroxide hóa lipid .................................... 39
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 42
4.1. Kết luận .................................................................................................................... 42
4.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo ............................................................................. 43
4.3. Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm ..................................................................... 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 44
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... xiii

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơ chế hình thành biến đen ở tôm ........................................................................ 7
Hình 1.2. Hình ảnh tôm trước và sau khi bảo quản lạnh 2oC ............................................... 7
Hình 1.3. Phụ phẩm vùng Tây Nguyên ............................................................................. 10
Hình 1.4. Phụ phẩm vùng Tây Nam Bộ ............................................................................. 10
Hình 1.5. Phụ phẩm vùng Ninh Thuận – Bình Thuận ........................................................ 11
Hình 2.1. Quy trình điều chế cao ethanol ............................................................................ 18
Hình 2.2. Công thức hóa học của quercetin ......................................................................... 20
hình 2.3. Quy trình xác định đường chuẩn theo phương pháp xác định tổng hàm lượng

flavonoid .............................................................................................................................. 21
Hình 2.4. Quy trình xác định tổng hàm lượng flavonoid..................................................... 21
Hình 2.5. Quy trình điều chế phụ gia ................................................................................... 22
Hình 2.6. Một số hình ảnh mẫu phụ gia............................................................................... 23
Hình 2.7. Quy trình ngâm tôm trong dịch chết .................................................................... 24
Hình 2.8. Phản ứng tạo phức giữa malonyldialdehyde và acid thiobarbituric.................... 25
Hình 2.9. Quy trình ngâm tôm trong TBA .......................................................................... 26
Hình 2.10. Quy trình xác định độ hấp thụ quang ................................................................. 27
Hình 3.1. Hình ảnh các mẫu cao ethanol trích ly từ phụ phẩm rau quả ............................. 30
Hình 3.2. Đường chuẩn quercetin ........................................................................................ 31
Hình 3.3 Chín mẫu có hàm lượng flavonoid cao của ba vùng............................................. 34
Hình 3.4. Sự thay đổi điểm cảm quan tôm sau thời gian bảo quản lạnh 2oC ..................... 36
Hình 3.5. Mẫu tôm trong quá trình bảo quản....................................................................... 38
Hình 3.6. Đường cong chuẩn MAD ..................................................................................... 39
Hình 3.7. Sự thay đổi giá trị TBARS của thịt tôm trong quá trình bảo quản 2oC ............... 40

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các dạng hoạt động của nitrogen ......................................................................... 1
Bảng 1.2. Các dạng hoạt động của oxygen ........................................................................... 2
Bảng 2.1. Danh mục 44 mẫu phụ phẩm rau quả ba vùng .................................................. 13
Bảng 2.2. Kết quả đo bước sóng hấp thu cực đại ................................................................ 20
Bảng 3.1. Kết quả thu suất ly trích cao ethanol .................................................................. 28
Bảng 3.2. Kết quả đo độ hấp thu quercetin qua các nồng độ .............................................. 31
Bảng 3.3. Kết quả hàm lượng flavonoid của 44 mẫu phụ phẩm rau quả của ba vùng ...... 32
Bảng 3.4. Năm mẫu cao có hoạt tính kháng oxy hóa mạnh .............................................. 35
Bảng 3.5. Kết quả đo độ hấp thu của dung dịch MAD qua các nồng độ ............................. 39

viii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ANOVA

: Analysis of variance (phân tích phương sai)

BHA

: Butylated hydroxyanisole

BHT

: Butylated hydroxytoluen

CTCT

: Công thức cấu tạo

CTPT

: Công thức phân tử

NADPH

: Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate

PG

: Propyl gallate

RNS

: Reactive nitrogen species (các dạng hoạt động của nitrogen)

ROS

: Reactive oxygen species (các dạng hoạt động của oxygen)

TBA

: Acid thiobarbituric

TBARS

: Thiobarbituric acid reactive substance

TBHQ

: Tert-butylhydroquinone

TCA

: Acid trichloracetic

TN

: Tây Nguyên

TNB

: Tây Nam Bộ

NTBT

: Ninh Thuận BìnhThuận

UV

: Ultraviolet (tử ngoại)

QE

: Quercetin

MDA

: Malonaldehyde

ix


TÓM TẮT KHÓA LUẬN
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA CỦA CÁC PHỤ PHẨM
RAU QUẢ VIỆT NAM VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN TÔM.
Trong nhiều năm qua, tôm và các sản phẩm từ tôm luôn chiếm một tỷ trọng lớn nhất
trong cơ cấu các mặt hàng thủy sản xuất khẩu của Việt Nam. Biến đen và quá trình oxy
hóa chất béo ở tôm thường xuất hiện trong quá trình bảo quản lạnh, là một vấn đề nghiêm
trọng làm giảm giá trị cảm quan, dinh dưỡng và giá trị kinh tế của tôm sau thu hoạch. Ngày

nay xu hướng sử dụng phụ gia kháng oxy hóa đang được quan tâm nghiên cứu do tính thân
thiện an toàn với con người và môi trường, vì thế chúng tôi đã sử dụng các phụ phẩm rau
quả từ ba vùng Tây Nguyên, Tây Nam Bộ, Ninh Thuận-Bình Thuận để nghiên cứu và tìm
giải pháp bảo quản tôm bằng các phụ phẩm kháng oxy hóa tự nhiên.
Kết quả nghiên cứu:
Trong 44 mẫu cao ethanol được trích ly từ phụ phẩm rau quả cuả ba vùng đã được
nghiên cứu về hoạt tính kháng oxy hóa bằng phương pháp xác định hàm lượng flavonoid,
nhận thấy có năm mẫu cao có hoạt tính kháng oxy hóa mạnh, trong đó hạt bơ có hàm
lượng flavonoid cao nhất (f = 956,80 mgQE/g), thấp nhất là vỏ bơ (f =372,83 mgQE/g),
các mẫu còn lại có hàm lượng flavonoid như sau: hạt thanh trà (f = 709,80 mgQE/g), hạt
nho (f =655,95 mgQE/g), vỏ măng cụt (f = 422,97 mgQE/g). Do có hoạt tính kháng oxy
hóa mạnh, năm mẫu cao này được ứng dụng trong việc bảo quản tôm, kết quả sau bảy ngày
bảo quản ở 2oC thì nhận thấy hạt bơ có khả năng bảo quản tôm tốt nhất, khoảng 20-40%
diện tích bề mặt tôm bị biến đen, ngược lại vỏ măng cụt lại có khả năng bảo quản tôm kém
nhất, khoảng 40-60% diện tích bề mặt tôm bị biến đen. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu về
khả năng peroxide hóa lipid của các mẫu cao trong thịt tôm nhận thấy hạt nho có giá trị
TBARS cao nhất trong năm ngày bảo quản, do đó nó có khả năng kháng oxy hóa chất béo
thấp nhất, bên cạnh đó hạt thanh trà có giá trị TBARS thấp nhất nên nó có khả năng hạn
chế oxy hóa chất béo tốt nhất.
Điểm mới của khóa luận:
- Sàng lọc hoạt tính kháng oxy hoá của 44 mẫu cao ethanol trích ly từ 44 mẫu phụ
phẩm rau quả Việt Nam bằng phương pháp xác định tổng hàm lượng flavonoid.
- Nghiên cứu phụ gia chống oxy hóa tự nhiên từ phụ phẩm rau quả.
- Ứng dụng trong bảo quản tôm.

x


LỜI MỞ ĐẦU
Tôm và các sản phẩm từ tôm luôn chiếm một tỷ trọng lớn nhất trong cơ cấu các mặt

hàng thủy sản xuất khẩu của Việt Nam trong nhiều năm qua. Trong năm 2010, xuất khẩu
tôm của Việt Nam đem về hơn 2,1 tỉ USD, năm 2011 là 2,4 tỉ USD, năm 2012 là 2,25 tỉ
USD, năm 2013 là 2,4 USD và tăng mạnh trong năm 2014 là 7,84. Dự báo trong những
năm tiếp theo, tôm vẫn chiếm giữ vị trí dẫn đầu trong cơ cấu các mặt hàng xuất khẩu thủy
sản của đất nước. Tôm là loài thủy sản dễ bị ươn hỏng, quá trình ươn hỏng trong tôm xảy
ra rất nhanh do cơ thể bị các enzym tiêu hóa tấn công rất nhanh trong vài giờ sau khi chết.
Hiện nay việc xử lý tôm sau thu hoạch chưa được quan tâm nhiều. Biến đen ở tôm và oxy
hóa chất béo là hai trong những vấn đề nghiêm trọng làm giảm giá trị cảm quan, dinh
dưỡng và giá trị kinh tế của nguyên liệu sau thu hoạch. Nhiều nỗ lực đã được các nhà chế
biến, các nhà nghiên cứu thực hiện nhằm hạn chế các tác hại tiêu cực của hai vấn đề trên.
Đối với vấn đề biến đen, các nỗ lực chủ yếu được thực hiện bằng việc sử dụng hóa chất
metabisufite để hạn chế sự biến đen ở tôm. Tuy nhiên, hóa chất này ngày càng bị giới hạn
sử dụng trong bảo quản thủy sản theo các luật định. Trong khi đó, các giải pháp nhằm hạn
chế sự oxy hóa chất béo đối với thủy sản vẫn còn nhiều hạn chế. Biến đen ở tôm là một
trong những nguyên nhân làm giảm thời hạn sử dụng cũng như giá trị thương mại của tôm.
Tương tự như vậy, oxy hóa chất béo cũng gây ra những vấn đề nghiêm trọng làm giảm giá
trị cảm quan và dinh dưỡng đối với sản phẩm thủy sản. Nhận thấy, một giải pháp an toàn
cần được triển khai nghiên cứu nhằm hạn chế biến đen ở tôm và oxy hóa chất béo, nâng
cao giá trị của tôm mà không ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng.
Việt Nam là một đất nước nông nghiệp, trong đó, các vùng Tây Nguyên, Ninh Thuận
Bình Thuận và Tây Nam Bộ là một trong những vùng cung cấp nguồn nguyên liệu rau quả
dồi dào trong và ngoài nước cho các nhà máy sản xuất thực phẩm, nước giải khát…Các
loại rau quả đa chủng loại, dễ trồng, rẻ tiền và phổ biến. Hằng năm, khối lượng phụ phẩm
từ rau củ và trái cây tạo ra rất lớn, một phần được sử dụng làm phân bón, phần còn lại thải
ra môi trường gây ô nhiễm. Với quan điểm, “phụ phẩm không phải là phế thải”, nhóm
nghiên cứu đã hướng tới việc nghiên cứu phụ gia oxy hóa tự nhiên sử dụng trong thủy sản
từ nguồn phụ phẩm này. Điều này không chỉ có ý nghĩa lớn về mặt y học, dinh dưỡng thực
phẩm, kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
Do đó các nghiên cứu hiện nay chủ yếu tập trung vào các loại cây thuốc được sử dụng
chữa bệnh trong dân gian hoặc trên phần ăn được của rau củ, trái cây. Chúng tôi đã mở

xi


rộng hướng nghiên cứu trên nguồn nguyên liệu rau quả mà cụ thể là những phụ phẩm rau
quả - những chất thải bị bỏ đi trong sản xuất, chế biến. Do đó mục tiêu của khóa luận được
đưa ra như sau:
 Mục tiêu
- Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa của một số phụ phẩm trái cây vùng Ninh Thuận Bình Thuận, vùng Tây Nguyên và vùng Tây Nam Bộ bằng phương pháp phương pháp xác
định tổng hàm lượng flavonoid (Phương pháp AlCl3 ).
- Lựa chọn 5 mẫu phụ phẩm có hoạt tính chống oxy hóa mạnh phục vụ cho quá trình
nghiên cứu bảo quản tôm.
- So sánh, đánh giá kết quả đạt được, từ đó đề xuất hướng sử dụng phụ gia trong bảo
quản tôm sau thu hoạch.
 Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan cơ sở lý thuyết về gốc tự do, chất kháng oxy hoá, quá trình oxy hóakhử trong thực phẩm và các phương pháp thử hoạt tính kháng oxy hóa.
- Điều chế cao ethanol từ các phụ phẩm trái cây từ ba vùng bằng phương pháp trích
nóng trong dung môi ethanol, ở nhiệt độ 600C
- Sàng lọc hoạt tính kháng oxy hoá của 44 mẫu cao ethanol trích ly từ 44 mẫu phụ
phẩm rau củ quả Việt Nam bằng phương pháp xác định tổng hàm lượng flavonoid.
- Tìm hiểu những nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của mẫu
phụ phẩm có hoạt tính mạnh.
- Bảo quản tôm ở nhiệt độ 2oC.
- Đánh giá sự thay đổi điểm biến đen của tôm.

xii


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Qúa trình oxy hóa trong thực phẩm
1.1.1.

Gốc tự do

a. Khái niệm
Trong hóa học, gốc tự do là những nguyên tử, nhóm nguyên tử hoặc phân tử có
những electron không ghép cặp ở lớp ngoài cùng. Các electron này có năng lượng cao, rất
kém bền nên các gốc tự do dễ dàng tham gia vào nhiều phản ứng hóa học như phản ứng
oxy hóa – khử, phản ứng polymer hóa...để tạo ra một chuỗi những gốc tự do mới. Gốc tự
do có hoạt tính cao nên thời gian tồn tại của chúng thường rất ngắn, phụ thuộc nhiều yếu
tố: cấu hình không gian, đặc tính cộng hưởng, hiệu ứng liên hợp[9].
b. Phân loại
Có hai nhóm gốc tự do chủ yếu bao gồm: các dạng hoạt động của nitrogen
(reactivenitrogen species, RNS) và các dạng hoạt động của oxygen (reactive oxygen
species, ROS) (bảng 1.1 và 1.2)[3].
Bảng 1.1. Các dạng hoạt động của nitrogen [3],[22],[27]
Các dạng hoạt động

Ký hiệu

Thời gian
tồn tại

Nguồn gốc
Vai trò rất quan trọng trong hệ

Nitric oxide

NO●

thống thần kinh trung ương và

1s

ngoại biên.

Radicals
Nitrogen
dioxide
Acid
Nonradicals

peroxynitrous
Peroxynitrite

NO2●

Hình thành trong quá trình ô

1s

ONOOH
─

ONOO

nhiễm không khí

Khá
định
-3

10 s

1

ổn Được hình thành khi ONOO─
nhận thêm 1 proton.
Hoạt tính cao, hình thành từ NO●
và O2●─


Bảng 1.2. Các dạng hoạt động của oxygen [5],[22],[27]
Ký

Các dạng hoạt động

Superoxide
Gốc hydroxyl

hiệu
O2●─

Thời
Hoạt động

gian
tồn tại
10-6s

Tạo ra trong ty thể (mitochondria), hệ

thống tim mạch và các bộ phận khác
Hoạt tính cao, được tạo ra trong tình

●

HO

-9

10 s

trạng cơ thể dư chất sắt (phản ứng
Fenton)

Radical
Alkoxyl

RO●

1s

Hoạt tính cao, được hình thành khi

Gốc peroxyl

ROO●

1s

các đại phân tử bị gốc tự do tấn công

ROOH

Ổn định

Hydroperoxide
hữu cơ
Hydrogen
peroxide

Phản ứng với các ion kim loại chuyển
tiếp để tạo ra các dạng hoạt động.
Là tác nhân oxy hóa mạnh, dễ dàng

H2O2

Bền

nhận 1 electron để chuyển hóa thành
gốc tự do HO●
Hoạt tính cao, hình thành trong quá

Nonradical Singlet oxygen

1

O2

10-6s

trình quang học (photosensitization)
và phản ứng hóa học
Là 1 chất gây ô nhiễm trong khí

Ozon

O3

1s

quyển, có thể phản ứng với các phân
tử khác nhau để tạo ra O2.

Hai gốc tự do quan trọng chứa nitrogen là NO• và ONOO-, trong đó NO• là gốc tự do
được quan tâm nhiều nhất do nó có vai trò rất quan trọng trong hệ thống thần kinh trung
ương, ngoại biên và là tác nhân điều hòa huyết áp.Ngược lại, các dạng hoạt động của
oxygen là tác nhân nguy hiểm gây hơn 60 bệnh lý.Các dạng oxygen hoạt động này có năng
lượng cao, rất kém bền và dễ dàng phản ứng với những đại phân tử sinh học như protein,
lipid, DNA… gây rối loạn các quá trình sinh hóa trong cơ thể. Đồng thời khi một phân tử
sống bị các gốc tự do tấn công, nó sẽ mất điện tử và trở thành một gốc tự do mới, tiếp tục
phản ứng với những phân tử khác tạo thành một chuỗi phản ứng thường gọi là phản ứng
dây chuyền trong cơ thể, gây ra các biến đổi có tác hại đối với cơ thể[22].
2


c.

Nguồn gốc phát sinh gốc tự do

Gốc tự do được hình thành từ bên trong cơ thể (nguồn nội sinh) và từ môi trường

xung quanh (nguồn ngoại sinh).
 Nguồn nội sinh[27]
Các gốc tự do được chính cơ thể tạo ra bởi những quá trình sinh lý (quá trình hô hấp
ở tế bào), quá trình bệnh lý (quá trình viêm nhiễm), hoặc bởi hệ thống enzyme thân oxy
hóa và sự có mặt của các ion kim loại chuyển tiếp trong cơ thể.
+ Quá trình hô hấp của tế bào[24]
Một chuỗi những phản ứng oxy hóa–khử xảy ra trong quá trình hô hấp của tế bào, tạo
ra sản phẩm trung gian là các gốc tự do.
+ Hội chứng viêm nhiễm
Hội chứng viêm nhiễm là một phản ứng tự vệ của cơ thể sống nhằm chống lại sự tấn
công của các vi khuẩn hoặc các vi sinh vật lạ từ bên ngoài xâm nhập vào cơ thể hoặc sinh
ra ngay trong cơ thể. Khi các vi khuẩn hoặc các vi sinh vật xâm nhập vào cơ thể sẽ bị bạch
cầu đa nhân trung tính bao kín để làm nhiệm vụ thực bào. Lúc này enzyme NADPH
oxydase ở màng bạch cầu được hoạt hóa, xúc tác phản ứng giữa O2 và NADPH tạo nên
gốc tự do O2- , từ đó tạo nên nhiều gốc tự do khác nhau phân hủy các vi sinh vật lạ. Một
phần các gốc tự do bị thoát ra ngoài bạch cầu và gây nên những phản ứng viêm.
+ Các enzyme thân oxy hóa[24]
Một hệ thống các enzyme thân oxy hóa trong cơ thể có khả năng tạo gốc tự do như
xanthine oxydase (XO), NADPH oxydase, nitric oxide synthase.. Gốc O2- và NO là 2
gốc tự do chính được sinh ra dưới sự xúc tác của các enzyme thân oxy hóa này.
+ Các ion kim loại chuyển tiếp
Phản ứng giữa một ion kim loại chuyển tiếp và một hợp chất peroxide cũng góp phần
sản sinh ra gốc tự do trong cơ thể.
 Nguồn ngoại sinh
Ngoài những yếu tố nội sinh, gốc tự do còn được hình thành trong cơ thể bởi các yếu
tố ngoại sinh như sự ô nhiễm môi trường, bức xạ, khói thuốc, ozon..
+ Sự bức xạ
Dưới tác dụng của bức xạ, các gốc tự do như O2, HO, HOO được hình thành trong
cơ thể. Vì thành phần chủ yếu của cơ thể là nước, do đó khi bức xạ có năng lượng cao (tia
X, tia UV..) chiếu vào cơ thể sẽ phân hủy nước thành các gốc tự do. Điều này giải thích

3


cho sự lão hóa da người tăng lên ở những vùng bị phơi bày dưới ánh sáng. Đó là do tia cực
tím đã làm sản sinh ra những gốc tự do có khả năng tham gia quá trình peroxide hóa lipid ở
các tế bào da.
+ Khói thuốc lá
Khói thuốc chứa một lượng lớn những hợp chất như aldehyde, expoxyde, peroxyde và
những gốc oxy hóa như nitric oxide, gốc peroxyl, gốc với trung tâm carbon hiện diện trong
pha khí. Theo ước tính, một làn hơi thuốc lá có khoảng 1015 gốc tự do. Chúng có khả năng
tồn tại trong thời gian dài cho đến khi chúng tấn công túi phổi. Bên cạnh đó, khói thuốc
còn chứa các gốc bền trong nhựa thuốc. Sự vi xuất huyết là nguyên nhân chủ yếu của sự
kết tủa sắt được tìm thấy ở mô phổi của những người hút thuốc. Sắt trong thể này dễ dàng
xúc tác cho phản ứng Fenton, sinh gốc HO● độc hại.
+ Ozon
Ozon là một trong những tác nhân độc hại tạo ra gốc tự do và sự ảnh hưởng của nó trên
cơ thể sống biểu hiện chủ yếu qua tổn thương ở phổi và máu. Ozon có thể phản ứng trực
tiếp với các hợp chất bất bão hòa như các acid béo trong lipid hoặc có thể tự sinh gốc O2,
từ đó gia tăng khả năng hình thành các gốc tự do trong cơ thể[23].
d.

Vai trò của gốc tự do

Theo ước tính, trung bình một ngày có khoảng 10 000-20 000 gốc tự do hoạt động
trong cơ thể con người. Xét về phương diện có lợi, gốc tự do rất cần thiết đối với các hoạt
động của cơ thể sống. Trong quá trình trao đổi chất, gốc tự do đóng vai trò trung gian di
chuyển các điện tử từ phân tử này sang phân tử khác nhằm tạo ra năng lượng. Gốc tự do
góp phần cùng với bạch cầu tiêu diệt các vi sinh vật có hại, tăng cường khả năng bảo vệ
cho hệ thống miễn dịch của cơ thể. Gốc tự do giúp tiêu diệt các vi sinh vật lạ, gốc tự do

còn góp phần quét dọn những tế bào già, chết trong cơ thể tạo điều kiện cho những tế bào
mới sinh sôi, phát triển và tiêu diệt những tế bào bất thường như tế bào ung thư. Ngoài ra,
gốc tự do còn tham gia vào nhiều quá trình có lợi khác cho cơ thể như đóng vai trò là chất
dẫn truyền thần kinh (NO•) và tác nhân điều hòa huyết áp.
Trong cơ thể sống luôn tồn tại sự cân bằng các dạng hoạt động và dạng kháng oxy hóa,
đó là một trạng thái cân bằng nội môi (homeostasis). Tuy nhiên, do ảnh hưởng của nhiều
yếu tố tác động ngoại sinh làm gia tăng nồng độ của các dạng hoạt động, vượt quá mức
kiểm soát của các hệ thống kháng oxy hóa trong cơ thể. Hiện tượng stress oxy hóa

4


(oxydative stress) xảy ra, mang lại nhiều nguy hại cho con người khi các gốc tự do bùng
phát và tấn công các phân tử sống như lipid, protein, DNA và có thể gây chết tế bào.[23]
Gốc tự do tấn công ở mức độ nhẹ sẽ gây rối loạn chức năng tế bào, nặng hơn gây nên
nhiều bệnh lý nguy hiểm và gây ung thư. Đặc biệt, khi gốc tự do tấn công lên não, sẽ gây
mất ngủ, đau nửa đầu, suy giảm trí nhớ.
1.1.2

Sự oxy hóa chất béo trong thực phẩm[20]

Trong sản xuất, bảo quản và chế biến thực phẩm, quá trình oxy hoá chất béo xảy ra
làm giảm thời gian bảo quản sản phẩm. Sự oxy hoá chất béo không no được khởi tạo bằng
việc tạo thành các gốc tự do dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, ion kim loại và oxy.
Thông thường, phản ứng xảy ra trên nhóm metyl cận kề với nối đôi C=C của mạch cacbon.
Hai quá trình oxy hoá chất béo chủ yếu là quá trình oxy hoá sinh học và oxy hoá hoá
học.
 Quá trình oxy hoá hoá học
Quá trình oxy hoá hoá học gồm 3 giai đoạn: giai đoạn khơi mào, giai đoạn tiếp diễn và
giai đoạn kết thúc.

+ Trong giai đoạn khơi mào, các gốc tự do được hình thành dưới tác động của ánh
sáng, sự có mặt của oxy hoà tan và kim loại chuyển tiếp trong môi trường.
hv

RH
RH + O2

R• + H•

(1.1)

R• + HOO•

(1.2)

RH + M3+

M2+ + R• + H•

M2+ + ROOH

M3+ + RO• + OH•

(1.3)
(1.4)

+ Tiếp theo giai đoạn khơi mào là giai đoạn tiếp diễn, gốc tự do R• được hình thành
trong giai đoạn khơi mào sẽ kết hợp với oxy không khí tạo nên gốc tự do peroxyte.
R• + O2

ROO•

(1.5)

Gốc peroxyte được tạo thành sẽ kết hợp với những phân tử khác tạo ra hyroperoxyte
ROOH và hình thành một gốc tự do R• mới.
ROO• + RH

ROOH + R•

(1.6)

Hydroperoxyte kém bền dễ dàng phân mạch để cho những gốc tự do khác nhau như
gốc alcoxy RO•, peroxyte ROO•, hydroxyl •OH.
RO• + •OH

ROOH
2ROOH

ROO• + RO• + H2O

5

(1.7)
(1.8)


Từ RO• có thể tạo nên những sản phẩm thứ cấp như rượu, ceton và aldehyte. Mặt khác
từ hydroperoxyte và gốc ankyl cũng tạo ra ceton
+ Giai đoạn kết thúc: các gốc tự do kết hợp với nhau theo cơ chế lưỡng phân

R• + R•

R–R

(1.9)

ROO• + R•
ROO• + ROO•

ROOR

(1.10)

ROOR + O2

(1.11)

 Quá trình oxy hoá sinh học
Hai dạng oxy hoá sinh học chính là: oxy hoá do enzyme lipoxygenase và ôi hoá do
ceton.
Khi enzyme lipoxygenase ở dạng hoạt động, nó sẽ chứa một ion sắt tại trung tâm hoạt
động. Sản phẩm trung gian của quá trình ức chế các gốc tự do sẽ được trình bày dưới đây:
Enz(Fe2+) + LOO•
Enz(Fe3+)LOO• + H+
3+

Enz(Fe3+)LOO•

(1.12)

Enz(Fe3+) + LOOH

(1.13)

2+

+

Enz(Fe ) + LH

Enz(Fe )L• + H

(1.14)

Enz(Fe2+)L• + O2

Enz(Fe2+)LOO• hay Enz(Fe3+)LOO•

(1.15)

Enz(Fe2+)LOO•
LOO• + LH
L• + O2

Enz(Fe2+) + LOO•
LOOH + L•
LOO•

(1.16)
(1.16).

(1.17)

Theo như cơ chế trên, gốc tự do peroxyte được tạo thành từ hydroperoxyte sẽ hoạt hoá
enzyme lipoxygenase thành dạng hoạt động (phản ứng 1.13). Sau đó dạng hoạt động của
enzyme sẽ phản ứng với oxy phân tử tạo thành phức Enz(Fe2+)LOO• (phản ứng 1.16).
Phức Enz(Fe2+)LOO• có thể bị oxy hoá một lần nữa để tạo thành Enz(Fe3+)LOO•, hoàn tất
quá trình oxy hoá. Hoặc là phức Enz(Fe2+)LOO• phân tách ra tạo thành Enz(Fe2+) và
LOO•. Sau đó, LOO• hấp thu một hydrogen nguyên tử từ LH .
1.2. Sự hình thành biến đen ở tôm[21]
Hiện tượng biến đen là quá trình sinh hóa học tự nhiên xảy ra trong tôm sau khi tôm bị
chết, bắt đầu xuất hiện những tế bào riêng biệt bị phá hủy và bị phân chia thành những chất
đơn giản bởi enzyme trên những bộ phận nhất định trên cơ thể tôm. Hiện tượng biến đen sẽ
làm giảm giá trị của tôm do không đáp ứng được tiêu chuẩn để chế biến các sản phẩm xuất
khẩu.
Nguyên nhân gây ra hiện tượng biến đen ở tôm có thể là một trong những lý do sau:
+ Quá trình đánh bắt và vận chuyển tôm: tôm bị va chạm

6


+ Hệ vi sinh vật sống ký sinh trên tôm: sau khi tôm chết gặp điều kiện nhiệt độ, độ ẩm
thích hợp. hệ vi sinh vật sống ký sinh trên tôm sẽ phát triển nhanh từ một tế bào đến việc
tạo thành các khuẩn lạc có sắc tố màu đen.
+ Có hai acid amin đóng vai trò cơ bản trong quá trình hình thành biến đen là tyrozin
và phenylalanin. Enzyme polyphenoloxidase chứa trong lớp màng trong suốt dưới vỏ. Khi
tôm chết lớp màng này bị vỡ, giải phóng enzyme ra ngoài xúc tác cho phản ứng oxy hóa
tyrozin và phenylalanin trong môi trường có oxy không khí đã hình thành những vệt nâu
(hình 1.1). Những vệt này tập hợp lại tạo nên chất màu tối melanin, từ đây phát triển thành
các đốm đen. Quá trình này xảy ra rất nhanh đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao, một số
trường hợp đốm đen ở trên tôm còn sống, do tôm chịu sự va chạm trong môi trường sống.

Cơ chế của hiện tượng này như sau:

Hình 1.1: Cơ chế hình thành biến đen
Điều kiện để hình thành phản ứng melanin:


Hệ enzyme polyphenoloxidase



Oxy không khí



Các hợp chất chứa gốc phenol (tyrosin, phenylalanin)

Polyphenoloxydase

+ O2

Tôm tươi

Tôm bị biến đen
Hình 1.2: Tôm trước và sau khi bảo quản lạnh 2oC

7


1.3. Các phương pháp bảo quản tôm sau thu hoạch
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Phương pháp ướp nước đá gián tiếp

a.

Sử dụng đá xay hoặc đá vảy để bảo quản thủy sản trong các thùng cách nhiệt hoặc
thùng nhựa. Thủy sản được ngăn không cho tiếp xúc với nước đá bằng các tấm nhựa hoặc
thủy sản được đựng trong các túi PE. Phương pháp này có ưu điểm là hạn chế sự biến
dạng, dập nát do góc cạnh của nước đá gây ra, cho phí vận chuyển thấp, dễ thực hiện. Tuy
nhiên, bảo quản không cẩn thận sẽ gây ra hiện tượng nhiệt độ bảo quản không đều và sự
hình thành biến đen vẫn xuất hiện sau khoảng 1-2 ngày bảo quản[14].
b. Phương pháp ướp đá ướt
Thủy sản được làm lạnh trong hỗn hợp nước đá và nước. Phương pháp ướp đá và
nước có ưu điễm là làm lạnh nhanh và đồng đều, nguyên liệu không bị dập nát, dễ thực
hiện, giảm được tỷ lệ biến đen khi bảo quản tôm. Phương pháp này có nhược điểm là vận
chuyển khó khăn, chi phí vận chuyển tăng, tôm dễ bị trương nước, long đầu, dãn đốt.
c.

Phương pháp “ ngủ đông”

Tôm sú thương phẩm được rửa sạch rồi thả vào nước biển 20oC để tôm nghỉ
khoảng 12 giờ, sau đó cho tôm ngủ đông trong nước biển ở nhiệt độ 15oC (từ 90-150 phút
tôm sẽ ngủ hoàn toàn). Để vận chuyển đi xa hoặc bảo quản, vớt tôm ra khỏi nước, cho vào
thùng cách nhiệt, phủ kín tôm bằng trấu hoặc rong biển đã làm ẩm và làm lạnh đến 15oC.
Với cách làm này, thời gian bảo quản hoàn hảo (100%) để vận chuyển có thể kéo dài
từ 6-7 tiếng đồng hồ, tỉ lệ tôm sống sẽ giảm xuống khoảng 30% trong vòng 6 tiếng đồng hồ
tiếp theo. Muốn tôm thức dậy, chỉ lúc cần thả tôm vào nước có nhiệt độ ban đầu là 15oC,
sau đó cứ 15 phút nâng nhiệt lên 1oC, cho tới khi đạt 20oC và duy trì ở nhiệt độ này khoảng
từ 60-90 phút. Điều cần lưu ý là trong thời gian trước khi cho tôm ngủ đông và lúc đánh
thức tôm phải tiến hành sục khí định kỳ 5 phút/lần, mỗi lần cách nhau 15 phút.
Phương pháp này có kéo dài được thời gian bao quản nhưng cách làm phức tạp, tốn

nhiều công sức[15].
d. Phương pháp bảo quản tôm bằng axit ascorbic và hợp chất đường khử
Nobuyuki Higuchi đã nghiên cứu tạo chế phẩm bảo quản và phương pháp bảo quản
không làm giảm chất lượng của tôm, được cấp bằng sáng chế số 1-0008570, ngày
25/08/2010 tại Việt Nam.

8


S

K

L

0

0

2

1

5

4