Phản ứng hóa nâu diễn ra trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm là hiện tượng phổ biến và rất quan trọng về sự thay đổi ngoại hình, hương vị và giá trị dinh dưỡng.
Phản ứng này được coi là cần thiết nếu nó tạo ra hương vị của một số sản phẩm thực phẩm (được người tiêu dung chấp nhận) như cà phê, trà, snack, bia và bánh mì nướng. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp khác, chẳng hạn như trái cây, rau quả, thực phẩm đông lạnh và thực phẩm sấy, phản ứng hóa nâu là không mong muốn vì nó dẫn đến thay đổi hương vị và màu sắc không tốt.
Có hai cơ chế chính của phản ứng hóa nâu:
- Phản ứng hóa nâu phi enzyme (phản ứng Maillard, caramel hóa và oxy hóa acid ascobic).
- Phản ứng hóa nâu do enzyme. Đây là thứ chúng ta sẽ tìm hiểu trong bài viết này.
Phản ứng hóa nâu do enzyme là gì? Cơ chế của quá trình hóa nâu do enzyme
Màu nâu của trái cây và rau quả do tác động cơ học hoặc sinh lý trong quá trình bảo quản sau thu hoạch hoặc xử lý được cho là một trong những nguyên nhân chính gây giảm chất lượng. Nó được tạo ra bởi quá trình oxy hóa enzyme của phenol (điển hình là PPO – Polyphenol Oxidase) thành quinon với sự có mặt của oxy. Những quinon này là những chất có khả năng phản ứng cao, thường phản ứng với các chất khác như axit amin hoặc protein, dẫn đến sự hình thành các sắc tố màu sẫm.[1-5]
Phương pháp để giảm hóa nâu do enzyme?
Các cơ chế và kỹ thuật khác nhau đã được nghiên cứu qua nhiều năm và hầu hết các nghiên cứu đều cố gắng loại bỏ một hoặc nhiều các thành phần thiết yếu (oxy, enzyme, đồng hoặc cơ chất) từ phản ứng. Sau đây là một số phương pháp đang được áp dụng hiện nay.
1. Xử lý nhiệt
- Nguyên lý tác động: dùng nhiệt độ để bất hoạt enzyme PPO.
- Ưu điểm: vừa có thể bất hoạt enzyme vừa có thể tiêu diệt vi sinh để tăng tính an toàn cho sản phẩm. Đơn giản, an toàn, dễ thực hiện.
- Nhược điểm: làm thay đổi giá trị cảm quan (cấu trúc, mùi vị) và dinh dưỡng của thực phẩm. Không phù hợp với những loại rau quả cắt tươi.
Tùy vào từng loại quả chúng ta phải lựa chọn nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt cho phù hợp để đạt được hiệu quả bất hoạt enzyme nhưng vẫn giữ được các đặc tính của sản phẩm.
2. Sử dụng tác nhân hoá học
a. Các hợp chất có chứa Sulfit
- Nguyên lý tác động: Việc sử dụng các tác nhân sunfua, như sulfur dioxide và Natri bisulfite, để làm bất hoạt enzyme đã được biết đến trong ngành công nghiệp từ lâu. Sulfite được sử dụng là là phụ gia hóa học hiệu quả nhất được sử dụng để ngăn chặn sự đổi màu do enzyme trong hầu hết các sản phẩm. Tuy nhiên, FDA đã giới hạn việc sử dụng của chúng chỉ trong một vài ứng dụng vì những tác động xấu đến sức khỏe[6].
- Ưu điểm: giá thành thấp, dễ sử dụng, hiệu quả cao, có thể kháng vi sinh vật.
- Nhược điểm: có ảnh hưởng đến sức khỏe.
b. Acid hữu cơ và dẫn xuất của nó
- Nguyên lý tác động: các chất acid làm chất bảo quản được sử dụng rộng rãi để kiểm soát quá trình hóa nâu enzyme. Thường được sử dụng nhất là acid citric, acid malic và phosphoric có sẵn trong các mô tự nhiên. Nói chung, chúng có tác động là làm giảm độ pH của mô từ đó làm giảm tốc độ hóa nâu của enzyme. Các loại acid từ lâu đã được sử dụng để ngăn chặn sự hóa nâu của enzyme do tác dụng ức chế kép của nó trong việc hạ thấp độ pH của môi trường và chelate đồng trong enzyme.
- Ưu điểm: An toàn, dễ thực hiện. Không làm thay đổi cấu trúc và tạo vị đặc trưng ở một số sản phẩm. Phù hợp cho cả sản phẩm cắt tươi và sản phẩm chế biến.
- Nhược điểm: Tạo vị chua không mong muốn cho một số sản phẩm.
c. Acid ascorbic
- Nguyên lý tác động: Acid ascorbic thường được sử dụng để ngăn chặn sự đổi màu do enzyme của trái cây bằng cách giảm o-quinone không màu thành diphenol[7]. Trong nghiên cứu về Rocha và Morais[8], việc ngâm khảo sát 3 loại axcid ascorbic (AA), acid citric (CA), và canxi clorua (CC) trên của táo được chế biến tối thiểu trong quá trình bảo quản lạnh cho thấy rằng việc nhúng acid ascobic (42,6mM) trong thời gian 5 phút là cách xử lý hóa học hiệu quả nhất trong việc giảm hoạt động PPO. Sự ức chế 92% đã đạt được sau 7 ngày bảo quản ở 4°C. Mặt khác, một sự kết hợp tương tự của các chất này (acid ascobic, acid citric và natri Clorua) đã được tìm thấy là rất hiệu quả trong việc kiểm soát màu nâu trong xay nhuyễn của trái cây cherimoya (thuộc họ trái na) trong quá trình đông lạnh, bảo quản và rã đông [9].
- Ưu điểm: An toàn, dễ sử dụng. Có thể áp dụng cho cả rau quả cắt tươi và chế biến.
- Nhược điểm: giá thành cao.
d. Chất chelate hóa
- Nguyên lý tác động: tác động đến nguyên tử đồng trong enzyme PPO và làm bất hoạt nó. Ngoài ra, nó còn tăng cường tác dụng chống oxy hóa của các chất chống oxy hóa tự nhiên như vitamin C, vitamin E.
- Nhược điểm: thường không có tác dụng khi sử dụng riêng lẻ, chỉ có tác dụng trong các điều kiện pH nhất định.
Để có hiệu quả tốt, thông thường các chelator phải sử dụng kết hợp với các chất khác. Một sự kết hợp điển hình của các chất chống nâu có thể bao gồm một chất khử hóa học (acid ascobic), một chất acid (acid citric) và một chất chelating (EDTA)[10].
Sử dụng các công nghệ khác
Ngoài những kĩ thuật được đề cập ở trên ra còn có một số phương pháp áp dụng máy móc công nghệ cao như Ultrafiltration, Chế biến áp suất thủy tĩnh cao (HHP), Phương pháp manothermosonication (MTS), Carbon dioxide siêu tới hạn (SCCO2),… Tuy nhiên, do quy trình phức tạp, chi phí đầu tư nghiên cứu cao nên vẫn chưa được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam.
FOODNK
Tài liệu tham khảo
[1] F.C. Richard-Forget et al. “Oxidation of chlorogenic acid, catechins, and 4-methylcatechol in model solutions by apple polyphenoloxidase,” J. Agric. Food Chem. V. 40, pp. 2114-2122, 1992.
[2] C.A. Weemaes et al. “Activity, electrophoretic characteristics and heat inactivation of polyphenoloxidases from apples, avocados, grapes, pears and plums, ” Food Science anh Technology. V. 31, no.1, pp 44-49, 1998.
[3] H. Özog˘lu, and A. Bayindirli. “Inhibition of enzymic browning in cloudy apple juice with selected antibrowning agents,” Food Control. Pp 213 – 221, 2002.
[4] S. Selles-Marchart et al. “Isolation of a latent polyphenoloxidase from loquat fruit (Eriobotrya japonica Lindl.): Kinetic characterization and comparison with the active form,” Arch. Biochem. Biophys. Pp 175 – 185, 2006.
[5] E. Nunez-Delicado et al. “Characterization of polyphenoloxidase from Napoleon grape,” Food Chemistry. Vol. 100, pp 108 – 114, 2007.
[6] G.M. Sapers. “Browning of foods: Control by sulfi tes, antioxidants, and other means”, Food Technol. Vol. 47, pp 75 – 84, 1993.
[7] A.J. McEvily et al. “Inhibition of enzymatic browning in foods and beverages”, Crit. Rev. Food Sci. Pp 253 – 273, 1992.
[8] A.M.C.N Rocha and A.M.M.B Morais. “Polyphenol oxidase activity of minimally processed “Jonagord” apples (Malus domestica),” J. Food Process. Preserv. Vol 29, no. 8, 2005.
[9] L. Manzocco et al. “Control of browning in frozen puree of cherimoya (Annona cherimola, Mill.) fruit,” Sci. Des Aliments. 1998.
[10] Marshall et al. “Enzymatic Browning in Fruits, Vegetables and Seafoods”, FAO, Rome, Italy, 2000, http://www.fao.org
[11] G. Yıldız . “Control of enzymatic browning in potato with calcium chloride and ascorbic acid coatings,” Food and Health. Pp 121-127, 2019.
[12] E. Zhongli Pan et al. “Feasibility of using infrared heating for blanching and dehydration of fruits and vegetables,” presentation at the ASAE Annual International Meeting Sponsored, Florida 17 – 20 July 2005.
