Đang tải... (xem toàn văn)
Hợp chất BHT có tác dụng bảo quản dầu mỡ thực phẩm. Hãy trình bày những biết về hợp chất trên (như công thức phân tử, công thức cấu tạo, tên gọi hoá học, phương pháp tổng hơp, tính chất hoá học đặc trưng, cơ chế bảo quản, ứng dụng khác, tác hại...). Tương tự tìm hiểu thêm một số hợp chất hữu cơ dùng trong bảo quản thực phẩm, nông sản?
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN CƠNG NGHỆ HĨA SINH – MƠI TRƯỜNG TIỂU LUẬN HỌC PHẦN HĨA HỮU CƠ Đề tài số 1: TRÌNH BÀY NHỮNG HIỂU BIẾT VỀ HỢP CHẤT BHT VÀ MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ KHÁC DÙNG TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM, NÔNG SẢN Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Chung Sinh viên thực : Ngô Thị Mến MSSV : 19575401010005 Nghệ An MỤC LỤCY Contents YLỜI MỞ Đ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA 1.1 Giới thiệu Bảng 1.1 Mô tả chất phụ gia chống oxy hóa 1.2 Cơ chế q trình oxy hóa chất béo 1.3 Cơ chế chất oxy hóa CHƯƠNG 2: BUTYLATED HYDROXYTOLEN ( BHT ) .7 2.1 Khái niệm 2.2 Tính chất 2.3 Cấu tạo .7 2.4 Cơ chế chống oxy hóa .7 2.5 Phương pháp tổng hợp 2.6 Độc tố - liều lượng cho phép sử dụng .8 2.7 Ứng dụng 10 CHƯƠNG 3: BUTYLATED HYDROXYANISOLE ( BHA ) 11 3.1 Khái niệm 11 3.2 Cấu tạo .11 3.3 Tính chất 11 3.4 Cơ chế chống oxy hóa .12 3.5 Độc tố - liều lượng cho phép sử dụng .12 3.6 Ứng dụng 13 CHƯƠNG 4: TERTIARY BUTYLHYDROQUINONE ( TBHQ ) 14 4.1 Khái niệm 14 4.2 Tính chất 14 4.3 Cấu tạo .14 4.4 Cơ chế chống oxy hóa .14 4.5 Phương pháp tổng hợp 15 4.6 Độc tố - liều lượng cho phép sử dụng .15 4.7 Ứng dụng 15 4.8 TBHQ sản phẩm thực phẩm 16 KẾT LUẬN 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 LỜI MỞ ĐẦU Ngành cơng nghiệp phụ gia chống oxy hóa phát triển nhanh chóng thị trường Việt Nam, nên vấn đề đặt sử dụng phụ gia liệu có cải tiến sản phẩm thực phẩm hay khơng, có ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng liều lượng sử dụng loại phụ gia hợp lí? Và em chọn đề tài số để tìm hiểu số hợp chất hữu dùng bảo quản thực phẩm, nông sản làm tiểu luận kết thúc học phần Hóa hữu Chất chống oxi hóa chất dinh dưỡng làm gốc tự cách đưa lên electron Khi phân tử gốc tự nhận thêm electron từ phân tử chống oxi hóa, gốc tự trở lên ổn định khơng cịn khả gây hại.Ngồi ra, chất chống oxi hóa cịn giúp hạn chế phân hủy hydroperoxide Q trình chống oxi hóa chất béo phụ thuộc vào yếu tố: hoạt tính chất chống oxi hóa, nồng độ chất chống oxi hóa, nhiệt độ, ánh sáng, kim loại… Tác dụng hợp chất phenolic việc kìm hãm tự oxy hóa gốc tự do: phenol (đóng vai trị chất cho điện tử) có khả ngăn cản hình thành gốc tự ban đầu làm cản trở tiến trình oxy hóa dầu mỡ Phụ gia chống oxi hóa có chất acid tạo mơi trường pH thấp làm chậm vận tốc phản ứng oxi hóa gây sẫm màu Môi trường pH thấp ức chế hoạt động enzyme oxi hóa khử CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA 1.1 Giới thiệu Phụ gia chống oxy hóa chất cho vào sản phẩm thực phẩm nhằm ngăn chặn hay kìm hãm gốc oxy hóa tự chất béo nguyên nhân dẫn đến thay đổi mùi vị sản phẩm Khi chế biến đặc biệt bảo quản sản phẩm thực phẩm thường xảy trình loại phản ứng oxy hóa khác làm biến đổi phẩm chất giảm giá trị thực phẩm Các biểu thường thấy oxy hóa chất béo phát sinh mùi vị xấu, thay đổi màu sắc, thay đổi độ nhớt sản phẩm, làm chất dinh dưỡng… Biện pháp ngăn ngừa oxy hóa thực phẩm: - Sử dụng bao bì đặc biệt để cách ly sản phẩm giàu chất béo tác nhân làm tăng trình oxy hóa - Rót đầy hút chân khơng, làm đầy khơng gian tự cách sử dụng khí trơ - Đặc biệt, biện pháp sử dụng hiệu cho vào thực phẩm chất kìm hãm trình oxy hóa thực phẩm, gọi phụ gia chống oxy hóa Phụ gia chống oxy hóa có loại: - Có chất acid (acid citric, acid ascorbic, acid malic ) - Có chất phenolic (BHA, BHT, TBHQ…) + BHT (Butylated hydroxytoluen) + BHA (Butylated hydroxyanisole) + TBHQ (Tertiary butyhydroquinone) Tên Butylated hydroxyanisole (BHA) Butylated hydroxytoluen (BHT) Mơ tả Tính tan Là tinh thể Dầu, mỡ, màu trắng, etanol, eter, propan 1.2 – vàng, có mùi diol… thoảng đặc Khơng tan trưng Là tinh thể nước Dầu, mỡ, màu trắng, rượu hình sợi, Không tan không vị, nước thoảng mùi propan 1.2- đặc trưng diol Tan tốt Butylated Là tinh thể hydroxytoluen trắng, có mùi (TBHQ) đặc trưng Nhiệt độ nóng chảy Liều lượng sử dụng 60 – 65 C 69 - 72 C etanol, không 126.5 – tan hồn tồn 128.5C nước Bảng 1.1 Mơ tả chất phụ gia chống oxy hóa Tác dụng chất chống oxy hóa: - Chất chống oxy hóa tác dụng với chất xúc tác phản ứng oxy hóa nên phản ứng xảy ra, chất béo không bị oxy hóa Ví dụ: acid citric, Polyphenol - Chất chống oxy hóa tác dụng với chất cần bảo vệ, tạo phức chất bền vững khó bị oxy hóa - Tác dụng với oxy khơng khí: Oxy phản ứng với chất chống oxy hóa khơng phản ứng với chất béo nên chất béo không bị hư hỏng oxy hóa - Phạm vi thí nghiệm xác định số acid, số peroxit, số iod mẫu chất béo có bổ sung phụ gia mẫu đối chứng Nguyên liệu: - Mẫu rau quả: bổ sung phụ gia acid citric, acid ascorbic, sulfit… - Mẫu chất béo (dầu, mỡ…): Bổ sung phụ gia BHT, BHA, Vitamin E, acid citric… 1.2 Cơ chế q trình oxy hóa chất béo Sự tự oxy hóa chất béo phản ứng dây chuyền châm ngòi tạo thành gốc tự từ phân tử acid béo - Giai đoạn đầu: RH + R + OOH RH R + H Bước khởi đầu tăng cường nguồn lượng gia nhiệt chiếu sáng Ngoài hợp chất hữu cơ, vơ (thường tìm thấy dạng Fe Cu) chất xúc tác có ảnh hưởng mạnh, kích thích q trình oxy hóa xảy - Giai đoạn lan truyền: R + ROO (gốc peroxide) ROO + R’H - R’ + ROOH (hydroperoxide) Giai đoạn kết thúc: ROO + ROO ROOR + ROO + R ROOR R + R R-R Các gốc Alkyl R phản ứng với oxy để hình thành gốc peroxit ROO Phản ứng alkyl xảy nhanh điều kiện khí Do đó, nồng độ alkyl thấp so với peroxide Gốc peroxit hấp thu điện tử từ phân tử lipid khác phản ứng với điện tử để tạo thành hydroperoxide ROOH peroxit khác Những phản ứng xúc tác cho phản ứng khác Sự tự oxy hóa lipid gọi phản ứng gốc tự Khi gốc tự phản ứng với nhau, sản phẩm không gốc tự tạo thành phản ứng kết thúc Ngồi tượng tự oxy hóa, lipid cịn tự oxy hóa enzyme lipoxygenase 1.3 Cơ chế chất oxy hóa Những chất chống oxy hóa ngăn chặn hình thành gốc tự (những chất có electron riêng lẻ) cách cho nguyên tử hydro Khi cho nguyên tử hydro thân chất chống oxy hóa trở thành chất tự gốc hoạt tính Sau gốc tự lipid (R ) kết hợp với gốc tự chất chống oxy hóa (A) tạo thành hợp chất bền - Phản ứng chất chống oxy hóa với gốc tự do: R + AH RH + A RO + AH ROH + A ROO + AH ROOH + A R + A RA RO + A ROA ROO + A ROOA CHƯƠNG 2: BUTYLATED HYDROXYTOLEN ( BHT ) 2.1 Khái niệm Chất chống oxy hóa BHT cịn gọi 2,6-bis (1,1-dimethylethyl)-4methylphenol; 2,6-di-tert-butyl-p-cresol; 2,6-di-tert-butyl-4-methylpheno BHT tạo thành phản ứng para – cresol (4-methylphenol) với isobutylen (2methylpropene) xúc tác acd sulfuric, có cơng thức phân tử C15H24O 2.2 Tính chất Tên thương mại Chất chống oxy hóa bht: Cao-3, Embanox BHT,…có khối lượng phân tử 220.39, gọi butylhydroxytoluene, chất tan mỡ (tan chất béo) hợp chất hữu chủ yếu sử dụng chất chống oxy hóa phụ gia thực phẩm phụ gia chống oxy hóa mỹ phẩm, dược phẩm… Chất chống oxy hóa bht tạo hợp chất có màu vàng Chất chống oxy hóa bht dạng sử dụng tinh thể trắng, hình sợi, khơng vị, khơng mùi hay có mùi đặc trưng khó chịu vịng thơm, bị tổn thất tác động nhiệt (sấy, ) Tan nước, tan vô hạn etanol, toluen, xeton, axeton, dễ bốc chưng cất, nhiệt độ sơi 265oC 760mmHg, nhiệt độ nóng chảy 69 – 72oC Có hoạt tính chống oxy hóa thấp, với có mặt sắt số sản phẩm thực phẩm hay bao bì, BHT tạo hợp chât có màu vàng Chất chống oxy hóa bht có tính chất tương tự BHA có tính bền nhiệt Tuy nhiên, BHT có tác dụng chống oxy hóa BHA cấu trúc không gian BHT cồng kềnh BHA ( phân tử BHT có nhóm tert – butyl xung quanh nhóm – OH) 2.3 Cấu tạo Hình 2.1 Cơng thức cấu tạo BHT 2.4 Cơ chế chống oxy hóa Chất hoạt động tương tự vitamin E tổng hợp, chủ yếu hoạt động chất ngăn chặn q trình oxy hố, q trình khơng bão hịa hợp chất hữu bị cơng ơxy khí BHT chống oxy hoá xúc tác phản ứng cách chuyển đổi gốc tự peroxy liên kết hydroperoxides Điều tác động đến chức chống oxi hố cách qun góp ngun tử hydro: RO2 + ArOH → ROOH + ARO RO2 + ArO → nonradical sản phẩm R alkyl aryl, nơi ArOH phenolic BHT có liên quan đến chất chống oxy hóa Người ta thấy BHT liên kết với hai gốc tự peroxy Ngồi ra, cịn chất thuộc nhóm chất chống oxi hóa có hiệu sử dụng rộng rãi sản phẩm có nhiều chất béo Do có tác dụng bảo quản thực phẩm, ngăn ngừa hư hỏng khét hương liệu Ngồi cịn có tác dụng ổn định nhũ hóa cho shortening Sử dụng đơn lẻ kết hợp với BHA, Propyl galat (PG) axit citric, sử dụng shortening, dầu thực vật, thức ăn động vật, mỡ lát, ngũ cốc, sử dụng rộng rãi cơng nghiệp rẻ tiền 2.5 Phương pháp tổng hợp BHT điều chế phản ứng p-cresol (4-methylphenol) với isobutylene (2-methylpropene) xúc tác axit sulfuric : CH3(C6H4)OH + 2CH2 = C(CH3)2 → (CH3)3C2CH3C6H2OHCH3(C6H4)OH ((CH3)3C)2CH3C6H2OHCH3(C6H4)OH + 2CH2 = C(CH3)2 → H3)3C)2CH3C6H2OH Ngoài ra, BHT lấy từ 2,6-di-tert-butylphenol hydroxymethylation aminomethylation phản ứng thuỷ phân Approximately M kg/y sản phẩm Nó sử dụng để bảo quản thực phẩm mùi, màu sắc hương vị Nó bổ sung trực tiếp vào thực phẩm, ngũ cốc, loại thực phẩm khác có chứa chất béo dầu 2.6 Độc tố - liều lượng cho phép sử dụng Chất chống oxy hóa bht thử nghiệm loài gặm nhắm, chuột người cho thấy BHT vào thể qua đường miệng hấp thụ nhanh chóng qua dày, ruột, sau thải ngồi theo nước tiểu phân Ở người, tiết BHT thông qua thận thử nghiệm cho ăn với phần có chứa 40mg/kg thể trọng Nghiên cứu cho thấy 50% liều lượng tiết 24 đầu, 25% liều lượng lại tiết 10 ngày Sự chuyển hóa thơng qua đường oxy hóa; oxy hóa nhóm methyl trội lồi gặm nhắm, thỏ khỉ, cịn oxy hóa nhóm tert – butyl trội người BHT có khả gây độc cấp tính Giá trị LD50 lên đến 1000mg/kg thể trọng tất loài thử nghiệm Thử nghiệm động vật cho thấy, liều lượng BHT cao đưa vào thể 40 ngày gây độc cho quan Ví dụ: cho chuột ăn phần có 0, 58% Chất chống oxy hóa bht 40 ngày gây xuất huyết nhiều quan Tuy nhiên, ảnh hửơng khơng xảy tất lồi, xuất huyết ăn liều lượng lớn BHT xảy vài giống chuột, heo; chuột đồng, chó, thỏ chim cút khơng thấy có tượng Đó nhạy cảm khác lồi Liều lượng Chất chống oxy hóa bht cao loài vật thử nghiệm gây ảnh huởng sau: BHT không bị xem chất độc sinh sản phát triển Làm tăng hấp thu iod tuyến giáp, tăng trọng lượng tuyến thận, giảm khối lượng lách, làm chậm trình vận chuyển acid hữu cơ, gây tổn thương thận Một số lượng lớn nghiên cứu tiến hành vài lồi để xác định độc tính sinh sản phát triển Tổ chức sức khỏe giới (WHO) xem xét thử nghiệm kết luận với liều lượng ăn vào 50mg/kg thể trọng khơng gây độc tính cấp độ BHT không bị xem chất độc sinh sản phát triển Các thử nghiệm số loài động vật cho thấy BHT khơng chất độc có khả di truyền Những nghiên cứu chất sinh ung thư tiến hành chuột Kết cho thấy, BHT tác nhân xúc tiến cho vài chất sinh ung thư hóa học; nhiên, tính xác đáng cho ảnh hưởng người khơng rõ ràng Liều lượng gây chết chuột LD 50 = 1000mg/kg thể trọng, liều lượng 50mg/kg thể trọng khơng có ảnh hưởng người Khi sử dụng nồng độ cho phép không gây ngộ độc cho thể Liều dùng cho sữa bột, bột kèm kem 100 ML, với thức ăn tráng miệng có sữa 90 ML 10 2.7 Ứng dụng BHT thường dùng để bảo quản thực phẩm có mùi, màu sắc hương vị - Sản phẩm thịt gia cầm nguyên miếng cắt nhỏ qua chế biến - BHT chất thuộc nhóm chất chống oxi hóa có hiệu sử dụng rộng rãi sản phẩm có nhiều chất béo - Kem lạnh thực phẩm bao gồm nước hoa ướp lạnh trái - BHT chất chống oxy hóa thực phẩm tốt sử dụng rộng rãi nhiên liệu máy bay, cao su - Nước giải khát có hương liệu - Tảo biển, hạch - BHT bổ sung trực tiếp để rút ngắn trình oxy hóa ngũ cốc, sữa sản phẩm từ sữa - Quả hạch qua chế biến bao gồm hạch phủ hỗn hợp hạnh nhân Chất chống oxy hóa BHT sử dụng nhiều ngành sản xuất, từ thực phẩm, dược phẩm, công nghệ sơn, công nghệ chế biến gỗ Tùy vào ngành nghề sản xuất cụ thể mà việc sử dụng chất bảo quản phải tuân thủ quy định thành phần, liều lượng quan chức cho phép : - Các thí nghiệm ghi nhận tác dụng loại muối actat natri, kali canxi muối sử dụng nhằm kéo dài thời gian sử dụng gia tăng mùi vị sản phẩm - Những chất Axít sobic muối sorbat natri, kali, canxi có đặc tính kháng khuẩn, diệt nấm mốc tương đối hiệu quả, kìm hãm tăng trưởng vi khuẩn chịu lạnh kéo dài thời gian sử dụng thực phẩm Lợi ích sử dụng chất bảo quản BHT thực phẩm giúp cho đảm bảo hương vị, bề sản phẩm tồn thời gian quy định nhà sản xuất mà khơng bị biến đổi thành phần, tính chất tác động điều kiện mơi trường bên ngồi 11 CHƯƠNG 3: BUTYLATED HYDROXYANISOLE ( BHA ) 3.1 Khái niệm Tên thương mại: Embanox BHA, lowinox BHA BHA hỗn hợp gồm 3- Tetiary-butyl-4-hydroxyanisole 2– tertiarybuty-4-hydroxyanisole, có tên BOA Trong dạng đồng phần thử chiếm ưu (>= 90%) Có cơng thức phần tử Crisez BHA hỗn hợp hai đồng phân Trong phân tử BHA, nhóm tert — butyl vị trí ortho hay meta cần trở nhóm – OH nên hạn chế hoạt tính chống oxy hóa vài trường hợp hiệu ứng không gian lại bảo vệ nhóm — CH 3.2 Cấu tạo Hình 3.1 Cơng thức cấu tạo BHA 3.3 Tính chất Khối lượng phân tử:180,25 g/mol Độ tan: tan tốt dầu, mỡ, etanol dung môi hữu khác propylen glycol, ete, xăng tan 50% rượu, khơng tan nước Nhiệt độ nóng chảy: 60 đến 65%, nhiệt độ sôi 264 đến 2700C(730mmHg) Phản ứng Các kim loại kiềm tạo sản phẩm có màu hồng Đặc điểm: dễ bay hơi, dạng rắn (điểm nóng chảy thấp) đơi vàng, có mùi thơm thoảng đặc trưng (hương phenol) Mùi hầu hết trường hợp sử dụng, nhận biết nhiệt độ cao nướng sấy BHA dễ cháy 12 Chống oxy hóa hiệu cao chất béo động vật Cơ chế tác dụng tương tự BHT, chất ngăn ngừa phản ứng dây chuyền q trình hóa chất béo BHT hoạt động theo chế cho điển tử để khống chế gốc R tự Được sử dụng rộng rãi sản phẩm giàu chất béo, khơng có tác dụng với dầu thực vật khơng bão hòa Thường sử dụng kết hợp với chất chống oxi hóa khác 3.4 Cơ chế chống oxy hóa Chất hoạt động tương tự vitamin E tổng hợp, chủ yếu hoạt động chất ngăn chặn q trình oxy hố, q trình khơng bão hịa hợp chất hữu bị cơng ơxy khí BHT chống oxy hoá xúc tác phản ứng cách chuyển đổi gốc tự peroxy liên kết hydroperoxides Điều tác động đến chức chống oxi hoá cách quyên góp nguyên tử hydro: RO2 + ArOH → ROOH + ARO RO2 + ArO → nonradical sản phẩm R alkyl aryl, nơi ArOH phenolic BHT có liên quan đến chất chống oxy hóa Người ta thấy BHT liên kết với hai gốc tự peroxy Ngồi ra, cịn chất thuộc nhóm chất chống oxi hóa có hiệu sử dụng rộng rãi sản phẩm có nhiều chất béo Do có tác dụng bảo quản thực phẩm, ngăn ngừa hư hỏng khét hương liệu Ngồi cịn có tác dụng ổn định nhũ hóa cho shortening Sử dụng đơn lẻ kết hợp với BHA, Propyl galat (PG) axit citric, sử dụng shortening, dầu thực vật, thức ăn động vật, mỡ lát, ngũ cốc, sử dụng rộng rãi cơng nghiệp rẻ tiền 3.5 Độc tố - liều lượng cho phép sử dụng BHA với liều lượng 50 – 100 mg/kg thể trọng chuyển hóa đưa khỏi thể dạng nước tiểu, dạng glucuronit hay sulfat Là chấy nghi nghờ gây ung thư, dị ứng, ngộ độc…Gây rối loạn thể loạt động vật thí nghiệm khỉ, chó, chuột, mèo… Thử nghiệm tiến hành chuột, thỏ người BHA chuyển hóa phản ứng kết hợp Thử nghiệm cho thấy BHA có độc tính thấp Liều lượng: sữa bột, bột kem (nguyên chất) 200ML LD50=2000mg/kg thể trọng gây rối loạn động vật thí nghiệm 13 LD50=50 – 100mg/kg thể trọng gây rối loạn người 3.6 Ứng dụng BHA thường sử dụng để giữ chất béo khỏi oxi hố, sử dụng tác nhân tạo bọt de-men Mức sử dụng shortening kết hợp với BHT 0.02%, bảo quản mỡ 0.01% Được ứng dụng từ 1940, an tồn sử dụng Có hiệu mỡ động vật khơng có tác dụng với dầu thực vật khơng bảo hịa - BHA thường sử dụng để giữ chất béo khỏi oxi hố, sử dụng tác nhân tạo bọt de-men - Mức sử dụng shortening kết hợp với BHT 0.02%, bảo quản mỡ 0.01% Được ứng dụng từ 1940, an toàn sử dụng Có hiệu mỡ động vật khơng có tác dụng với dầu thực vật khơng bảo hịa - Là chât chống oxy hóa sản phẩm nhiều chất béo - BHA có hiệu mỡ động vật khơng có tác dụng với dầu thực vật khơng bão hồ, thường sử dụng kết hợp với chất chống oxy hóa khác - BHA kháng virus kháng khuẩn 14 15 CHƯƠNG 4: TERTIARY BUTYLHYDROQUINONE ( TBHQ ) 4.1 Khái niệm Là hỗn hợp gồm Mono – tert – butylhydroquinone, t – butylhydroquinone, – (1,1 – dimethylethy) – 1,4 – benzenediol Có cơng thức phân tử C10H14O2 4.2 Tính chất Tên thương mại Embanox TBHQ, Sustane TBHQ…có khối lượng phân tử 166,22 Là chất rắn dạng tinh thể màu trắng, trắng kem, đơi có màu vàng nâu nhạt, có mùi đặc trưng Tan nước (