Polyglycerol polyricinoleate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM & BÁO CÁO HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Đề tài: POLYGLYCEROL POLYRICINOLEATE VÀ ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC THỰC PHẨM GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH SVTH: NGUYỄN KIỀU NGOAN 18139113 Lớp: DH18HD Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2022 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH iii DANH SÁCH BẢNG iv LỜI MỞ ĐẦU v CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ POLYGLYCEROL POLYRICINOLEATE (PGPR) 1.1 Sơ lược chất phụ gia 1.2 Giới thiệu Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) 1.3 Tên gọi 1.4 Cấu trúc Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) 1.5 Tính chất vật lý hóa học Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) 1.6 Lợi ích Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) 1.7 Độc tính Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) 1.8 Tiêu chuẩn chất lượng Polyglycerol Polyricinoleate [4] 1.9 Mức giới hạn phép sử dụng CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYGLYCEROL POLYRICINOLEATE (PGPR) 10 2.1 Tổng hợp polyglycerol 10 2.2 Tổng hợp polyricinoleate [10] 11 2.3 Tổng hợp PGPR 12 2.3.1 Phương pháp hóa học 12 2.3.1.1 Chuẩn bị acid béo 13 2.3.1.2 Sự ngưng tụ Acid Ricinoleic để tạo Acid Polyricinoleic 13 2.3.1.3 Điều chế polyglycerol 13 2.3.1.4 Este hóa acid Polyricinoleic với Polyglycerol 14 i Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm 2.3.2 Tổng hợp enzym 14 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA POLYGLYCEROL POLYRICINILEATE (PGPR) TRONG THỰC PHẨM 17 3.1 Sô-cô-la sản phẩm từ sô-cô-la 17 3.2 Ứng dụng bánh quy 18 3.3 Ứng dụng kem 19 3.4 Chất phết 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 ii Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Cấu trúc hóa học Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) [1] Hình 2: Mẫu Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) khác [1] Hình 3: Tổng hợp polyglycerol [10] 10 Hình 4: Cấu trúc hóa học ricinoleic acid [1] 11 Hình 5: Cấu trúc hóa học polyricinoleic acid [1] 11 Hình 6: Tổng hợp Polyricinoleate 12 Hình 7: Chocolate 17 Hình 8: Ví dụ chất phết chất béo [7] 19 iii Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Tiêu chuẩn chất lượng Polyglycerol Polyricinoleate Bảng 2: Giới hạn tối đa PGPR thực phẩm [3] iv Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày phát triển, nhu cầu vật chất tinh thần ngày nâng cao Đặc biệt lĩnh vực công nghệ thực phẩm năm gần có nhiều thay đổi phát triển nhanh chóng Trong đó, yêu cầu dinh dưỡng trở thành yếu tố hàng đầu người tiêu dùng nhà sản xuất quan tâm Phụ gia thực phẩm chất chủ ý bổ sung vào thực phẩm để giải mục đích cơng nghệ sản xuất, chế biến, bao gói, bảo quản, vận chuyển thực phẩm, nhằm cải thiện kết cấu đặc tính kỹ thuật thực phẩm Phụ gia thực phẩm tồn thực phẩm với giới hạn tối đa cho phép quy định Hiện có nhiều chất phụ gia sử dụng cho mục đích khác Phụ gia thực phẩm polyglycerol polyricinoleate (PGPR, E476) tạo phản ứng este hóa acid béo dầu thầu dầu cô đặc với polyglycerol Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng nhiều lĩnh vực thực phẩm, nhiên chất phụ gia nên có tiêu chuẩn chất lượng mức giới hạn phép sử dụng Để tìm hiểu rõ vấn đề nên em chọn đề tài “Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm” v Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ POLYGLYCEROL POLYRICINOLEATE (PGPR) 1.1 Sơ lược chất phụ gia Phụ gia thực phẩm phát triển năm qua để đáp ứng nhu cầu sản xuất thực phẩm Các chất phụ gia cần thiết để đảm bảo thực phẩm qua chế biến ln tình trạng tốt suốt hành trình từ nhà máy đến cửa hàng đến tay người tiêu dùng nhà Theo nghĩa rộng nhất, phụ gia thực phẩm chất cố ý thêm vào thực phẩm cách trực tiếp gián tiếp với nhiều mục đích sau [19]: Để trì cải thiện chất lượng dinh dưỡng, để trì chất lượng độ tươi sản phẩm, hỗ trợ chế biến chuẩn bị thực phẩm, để làm cho ăn hấp dẫn Mặt khác, phụ gia thực phẩm phép có nhu cầu công nghệ để sử dụng chúng [19], chúng không gây hiểu lầm cho người tiêu dùng, chúng không gây nguy hiểm cho sức khỏe người tiêu dùng Việc sử dụng phụ gia thực phẩm phải dán nhãn bao bì sản phẩm thực phẩm theo danh mục chúng (chất chống oxy hóa, chất bảo quản, màu, v.v.) với tên số E chúng Tại Hoa Kỳ, phụ gia thực phẩm quản lý Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hai phần quy định chi phối việc sử dụng chúng: chất xác nhận GRAS nghĩa là, Được cơng nhận chung An tồn (21CFR184) Phụ gia thực phẩm trực tiếp (21CFR172) Các chất xác nhận GRAS thường có quy định nghiêm ngặt việc sử dụng chúng Tuy nhiên, Tiêu chuẩn Nhận dạng Cơ quan Quản lý Thực phẩm Dược phẩm ngăn cản việc sử dụng chúng số loại thực phẩm tiêu chuẩn hóa Trong đó, Phụ gia Thực phẩm Trực tiếp phép sử dụng số loại thực phẩm cụ thể mức tối đa cho phép thấp phương pháp sản xuất số phân tích xác định Bốn loại phụ gia thực phẩm chung: phụ gia dinh dưỡng, chất chế biến, chất bảo quản chất cảm quan [1] Chất phụ gia dinh dưỡng: Các chất phụ gia sử dụng với mục đích phục hồi chất dinh dưỡng bị bị phân huỷ trình sản xuất, tăng cường làm giàu thực phẩm định để điều chỉnh thiếu hụt chế độ ăn uống bổ sung Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm chất dinh dưỡng vào sản phẩm thay thực phẩm Việc bổ sung chất dinh dưỡng vào thực phẩm bắt đầu vào năm 1924 iốt thêm vào muối ăn để ngăn ngừa bệnh bướu cổ Vitamin thường thêm vào nhiều loại thực phẩm để làm giàu giá trị dinh dưỡng chúng Ví dụ, vitamin A, D thêm vào sản phẩm từ sữa ngũ cốc, vitamin B thêm vào bột mì, ngũ cốc, bánh nướng mì ống, vitamin C thêm vào đồ uống trái cây, ngũ cốc, sản phẩm từ sữa bánh kẹo Các chất phụ gia dinh dưỡng khác bao gồm acid linoleic acid béo thiết yếu, khoáng chất canxi sắt, chất xơ [2] Chất phụ gia chế biến: Một số tác nhân thêm vào thực phẩm để hỗ trợ trình chế biến để trì độ quán mong muốn sản phẩm [1] Chất phụ gia bảo quản: Chất bảo quản thực phẩm phân thành hai nhóm chính: chất chống oxy hóa chất kháng khuẩn Chất chống oxy hóa hợp chất có tác dụng trì hỗn ngăn chặn hư hỏng thực phẩm theo chế oxy hóa Các chất kháng khuẩn ức chế phát triển hư hỏng vi sinh vật gây bệnh thực phẩm [2] Chất cảm quan: Chẳng hạn chất tạo màu (tự nhiên tổng hợp), hương liệu chất tạo [1] 1.2 Giới thiệu Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) Polyglycerin polyricinoleate chất phụ gia ổn định thực phẩm Theo phân loại quốc tế, Polyglycerin ký hiệu mã E476, sản xuất từ glycerol polyme hóa acid ricinoleic polyme hóa PGPR biết đến rộng rãi chất nhũ hóa nước dầu dùng ngành cơng nghiệp thực phẩm, tạo thành nhũ tương ổn định hàm lượng nước cao, chẳng hạn 80% [20-26] Vì vậy, PGPR sử dụng làm chất nhũ hóa nhũ tương mỡ bôi trơn thiếc ngành bánh [27] Một ứng dụng quan trọng khác PGPR việc sử dụng chất nhũ hóa nước dầu để sản xuất chất phết chất béo Trong trường hợp này, PGPR sử dụng pha trộn với monoglycerid để có tỷ lệ chất lượng / chi phí tối ưu [28-29] PGPR chất nhũ hóa khơng ion có đặc tính ưa béo cao so với este polyglycerol khác, có nghĩa có nhiều khả hịa tan pha béo chất Năm 1955, sáng chế Unilever Limited [11] tuyên bố quy trình sản xuất PGPR ứng dụng nhũ tương nước dầu sơ-cơ-la, PGPR hoạt động Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm hợp chất hoạt động bề mặt Để sử dụng đặc tính hoạt động bề mặt từ PGPR, nhiều ứng dụng thực có nguồn gốc từ dầu thầu dầu nên việc sử dụng ứng dụng thực phẩm bị giới hạn lĩnh vực sô-cô-la sản phẩm tương tự sô-cô-la, chất béo dạng phết nhũ tương thực phẩm khác [10] Polyglycerol polyricinoleate (PGPR) sử dụng làm chất nhũ hóa ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt lớp phủ sô-cô-la sô-cô-la PGPR cải thiện đặc tính sơ-cơ-la nóng chảy cách giảm ứng suất suất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phủ bánh kẹo, đồng thời hạn chế lượng bơ ca cao tham gia [5] PGPR khẳng định làm tăng khả chịu đựng sô-cô-la hiệu ứng đông đặc lượng nhỏ nước gây ra, đồng thời an toàn việc sử dụng PGPR nghiên cứu rộng rãi PGPR sử dụng liên tục nhũ tương bôi trơn kể từ năm 1952, sau thử nghiệm cho chuột ăn thời gian ngắn thực vào năm 1951 Nó sử dụng lần sô-cô-la couverture Anh vào năm 1952 Tuy nhiên, yêu cầu thử nghiệm sinh học dẫn đến việc thu hồi sản phẩm điều khơng sử dụng lại sản xuất sơ-cơ-la năm 1958 trở Polyglycerol polyricinoleate (PGPR) sản xuất từ glycerol polyme hóa acid ricinoleic polyme hóa Acid ricinoleic (acid 12-hydroxy-9-cis-octadecenoic) acid béo omega-9 khơng bão hịa, tự nhiên xuất thầu dầu trưởng thành (Ricinus communis L, họ Euphorbiaceae) hạt Acid ricinoleic polyme hóa, cịn gọi este acid ricinoleic 1.3 Tên gọi Danh pháp IUPAC: (Z)-12-hydroxyoctadec-9-enoic acid; propane-1,2,3-triol Tên thương mại quốc tế: ADMUL WOL Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm 1.4 Cấu trúc Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) Trái ngược với lecithin, PGPR sô-cô-la không cấu trúc huyền phù, làm tăng phần thể tích pha liên tục liên kết với nước cịn lại sơ-cơ-la, khiến khơng có khả ngậm nước trương nở hạt rắn Trong phát triển gần đây, nhiều nhà sản xuất sô-cô-la sử dụng kết hợp PGPR lecithin để có giá trị suất mong muốn độ nhớt dẻo, cân hiệu ứng giảm độ nhớt Hình 1: Cấu trúc hóa học Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) [1] 1.5 Tính chất vật lý hóa học Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) PGPR chất lỏng có độ nhớt cao từ vàng đến nâu nhạt, có mùi vị trung tính, hịa tan dầu thực vật, ete, hydrocacbon hydrocacbon halogen hóa, khơng hịa tan nước propylene glycol, phân tán glycerol ethanol Hình 2: Mẫu Polyglycerol Polyricinoleate (PGPR) khác [1] Nhiệt độ nóng chảy 0ºC nhiệt độ sôi không xác định, xếp lại cấu trúc phân tử, phân hủy vị trí phân tử trước đạt đến nhiệt độ sơi PGPR thủy phân xúc tác kiềm acid cách thủy phân enzym Quá trình thủy phân kiềm thường phần phương pháp phân Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP POLYGLYCEROL POLYRICINOLEATE (PGPR) Tổng hợp PGPR chủ yếu liên quan đến polyglycerol polyricinoleate, hai có ảnh hưởng đến đặc tính cuối Thơng qua thay đổi polyglycerol, chiều dài cách phân nhánh nó, thay đổi chiều dài polyricinoleat, tạo đặc tính khác PGPR cân ưa nước (HLB), dẫn đến tương tác khác với thành phần khác ứng dụng [10] 2.1 Tổng hợp polyglycerol Quá trình tổng hợp polyglycerol q trình khử nước Thơng thường, glycerol chất xúc tác thêm vào đun nóng chân không, phản ứng xảy nước tạo thành loại bỏ cách chưng cất Mức độ trùng hợp, chiều dài chuỗi polyglycerol, kiểm sốt nhiệt độ phản ứng thời gian phản ứng Ở mức độ đó, mức độ polyglycerol phân nhánh kiểm soát cách lựa chọn chất xúc tác [10] Hình 3: Tổng hợp polyglycerol [10] 10 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm 2.2 Tổng hợp polyricinoleate [10] Acid ricinoleic (acid 12-hydroxy-9-cis-octadecenoic) acid béo omega-9 khơng bão hịa đơn, có thầu dầu trưởng thành (Ricinus communis L, họ Euphorbiaceae) Hình 5: Cấu trúc hóa học ricinoleic acid [1] Hình 4: Cấu trúc hóa học polyricinoleic acid [1] Khoảng 90% acid béo dầu thầu dầu acid ricinoleic, 10% cuối acid oleic, acid linoleic, acid stearic lượng nhỏ acid béo khác Do cấu trúc acid ricinoleic, q trình este hóa phân tử gọi ngưng tụ diễn Sự ngưng tụ diễn nhiệt độ phòng, nhanh đun nóng, tạo polyme dimer dài hơn, gọi estolide, acid ricinoleic Sản phẩm, sau ngưng tụ, gọi acid ricinoleic ngưng tụ polyricinoleat Thủy phân dầu thầu dầu cách sử dụng kali hydroxit ethanolic urê làm chất tạo phức hay sử dụng cavitation siêu âm trình tách Các kỹ thuật sử dụng áp suất cao nhiệt độ cao, dẫn đến phản ứng phụ sản phẩm phụ trùng hợp không mong muốn sản phẩm biến tính, làm giảm suất chất lượng tổng thể hỗn hợp acid béo acid ricinoleic, dẫn đến có màu cao có mùi mỹ phẩm 11 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm Quá trình tổng hợp polyricinoleat bắt đầu cách đun nóng acid béo dầu thầu dầu Khi đạt đến nhiệt độ phản ứng, trì giá trị acid đạt đến mức định mà khơng thấp Trong trình phản ứng, nước tạo thành loại bỏ cách chưng cất polyme acid ricinoleic, tạo thành với polyme acid ricinoleic acid béo khác khơng có nhóm hydroxyl Phản ứng tiếp tục acid béo khơng có nhóm hydroxyl kết thúc phản ứng khơng thể tạo polyme Nếu phản ứng tiếp tục sau giai đoạn kết thúc, q trình loại bỏ xảy Hình 6: Tổng hợp Polyricinoleate 2.3 Tổng hợp PGPR 2.3.1 Phương pháp hóa học Phương pháp sản xuất hóa học PGPR [27] thực bốn giai đoạn: chuẩn bị acid béo dầu thầu dầu, ngưng tụ acid béo dầu thầu dầu, điều chế polyglycerol, este hóa phần acid béo dầu thầu dầu đặc với polyglycerol 12 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm 2.3.1.1 Chuẩn bị acid béo Các acid béo dầu thầu dầu điều chế cách thủy phân dầu thầu dầu với nước nước áp suất cao 400 psi mà không cần thêm chất xúc tác nào, sau acid béo thu được giải phóng khỏi glyxerol cách rửa nước Dầu thầu dầu chứa thành phần acid béo acid ricinoleic (80–90%) acid béo chất quan trọng phản ứng ngưng tụ Các acid béo khác có mặt acid oleic (3 – 8%), acid linoleic (3 – 7%) acid stearic (0 – 2%) [4] 2.3.1.2 Sự ngưng tụ Acid Ricinoleic để tạo Acid Polyricinoleic Sự ngưng tụ acid béo thực cách đun nóng acid béo dầu thầu dầu nhiệt độ cao điều kiện chân khơng khơng khí có carbon dioxide để ngăn chặn q trình oxy hóa Các mẫu lấy đặn kiểm tra hàm lượng acid béo tự đạt giá trị acid 35 – 40 mg KOH / g Giá trị acid tương đương với trung bình khoảng bốn phần trăm dư lượng acid béo phân tử sản phẩm ngưng tụ Điều kiện hoạt động với nhiệt độ phản ứng từ 157ºC đến 230ºC [30-31] từ 205ºC đến 210ºC [32] Hầu hết nhà nghiên cứu khẳng định áp suất giảm tạo điều kiện thuận lợi cho mức độ phản ứng: 300 – 400 mmHg [31], 45 mmHg [30], 20 mmHg [32] Có thể sử dụng carbon dioxide nitơ để đảm bảo bầu khơng khí trơ Trong giai đoạn ngưng tụ, acid ricinoleic phản ứng Phản ứng este hóa mạch thẳng đơn giản phản ứng mong muốn, phản ứng este hóa mạch vịng q trình kết thúc chuỗi Tuy nhiên, khơng có chứng tìm thấy diện loại vật liệu mạch vịng acid polyricinoleic Mất nước xảy xảy mức độ nhỏ 2.3.1.3 Điều chế polyglycerol Việc điều chế polyglycerol đạt cách đun nóng glixerol đến nhiệt độ 200 ° C với có mặt lượng nhỏ kiềm (kali hydroxit) Trong bước này, hai nhiều phân tử glycerol ngưng tụ với nước tạo liên kết ete phân tử glycerol Khí cacbonic sủi bọt khí qua bình phản ứng để ngăn chặn q trình oxy hóa glyxerol không thay đổi loại bỏ cách chưng cất cuối phản ứng 13 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm Quá trình kiểm soát cách theo dõi gia tăng số khúc xạ Kết hỗn hợp polyglycerol có chứa gốc glycerol khác Vì nhóm 3hydroxy glycerol phản ứng mạnh nhóm 2-hydroxy, nên polyglycerol hình thành chủ yếu mạch thẳng theo phản ứng tổng thể Ngoài ra, lượng nhỏ sản phẩm phụ tạo thành hỗn hợp phản ứng ngưng tụ nhóm 1hydroxy phân tử glycerol nhóm 2-hydroxy phân tử khác Sản phẩm diglycerol chu kỳ chất rắn có 4% polyglycerol 0,4% PGPR [4] 2.3.1.4 Este hóa acid Polyricinoleic với Polyglycerol Giai đoạn cuối q trình bao gồm việc đun nóng lượng polyglycerol với acid polyricinoleic Phản ứng xảy sau chuẩn bị chất sau bình, điện tích cịn nóng Điều kiện phản ứng este hóa giống điều kiện ngưng tụ acid béo Quá trình tiếp tục mẫu rút khỏi hỗn hợp phản ứng tìm thấy có giá trị acid phù hợp (giá trị acid ≤ mg KOH / g Châu Âu) chiết suất Tuy nhiên phương pháp sản xuất hóa học có nhược điểm địi hỏi thời gian phản ứng lâu, liên quan đến chi phí lượng cao Thực tế, với nhiệt độ vận hành cao, ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm cuối vấn đề liên quan đến màu sắc mùi, làm cho khơng phù hợp cho ngành công nghiệp thực phẩm 2.3.2 Tổng hợp enzym Lipase từ nguồn vi sinh vật vi khuẩn nấm, không khả xúc tác phản ứng mà cịn theo tiêu chí kinh tế, nhận thấy lipase từ Mucor javaicus, Rhizopus arrhizus Rhizopus oryzae hứa hẹn cho phát triển thành công nghiệp sản xuất “xanh” PGPR [10] Lipase hoạt động điều kiện phản ứng nhẹ tạo sản phẩm cuối thích hợp để sử dụng làm phụ gia thực phẩm Lipase (E.C 3.1.1.3) enzym chịu trách nhiệm cho trình thủy phân acylglycerid Tuy nhiên, số este có trọng lượng phân tử thấp cao khác, este thiol, amit, este polyol / polyacid, … chấp nhận làm chất nhóm enzym Trên thực tế, số lipase thích hợp cho trình tổng hợp cho ứng dụng thủy phân [33] 14 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm Khả xúc tác phản ứng tổng hợp lipase sử dụng sản xuất số sản phẩm: dược phẩm, mỹ phẩm, da, chất tẩy rửa, thực phẩm, nước hoa, chẩn đoán y học vật liệu tổng hợp hữu khác [34] Mặt khác, lipase sử dụng để xúc tác phản ứng liên quan đến acid béo hydroxyl (như acid ricinoleic) Hỗn hợp este hóa thường chứa chất enzym nước sản phẩm phụ phản ứng [35] Tuy nhiên, dư lượng dung môi hữu sản phẩm không mong muốn nhiều dung mơi sử dụng chí cịn độc hại khơng phép sử dụng quy trình chế biến để tạo sản phẩm cho ứng dụng thực phẩm Đồng thời, việc loại bỏ vết dung môi hữu sản phẩm địi hỏi thêm chi phí làm tăng chi phí sản xuất [1] Phương pháp enzym để sản xuất PGPR xúc tác sinh học quy trình bao gồm hai bước thực hệ thống không dung môi Trong giai đoạn đầu, trùng hợp acid ricinoleic tạo acid polyricinoleic (còn gọi estolide acid ricinoleic) Phản ứng xúc tác lipase cố định Candida rugosa [36-38] Trong giai đoạn thứ hai, acid polyricinoleic este hóa với polyglycerol, sử dụng lipase từ Rhizopus arrhizus, Rhizopus oryzae Mucor javanicus làm chất xúc tác [38-40] Hạn chế quy trình nằm chỗ cần phải sử dụng loại enzyme khác để xúc tác cho phản ứng, điều kéo theo chi phí xử lý bổ sung [5] Sản xuất PGPR sử dụng Novozym 435 làm chất xúc tác sinh học phổ biến cho phản ứng thực lị phản ứng chân khơng lị phản ứng ngồi trời Việc sử dụng lị phản ứng dạng mẻ hở có khuấy đứng cho hỗn hợp PGPR xúc tác Novozym 435 gây số vấn đề ảnh hưởng tiêu cực đến phản ứng Có thể tránh nhũ tương gây giảm tốc độ phản ứng tăng giá trị acid cuối cách vận hành với kết hợp thích hợp nhiệt độ phản ứng, tốc độ kiểu cánh quạt [5] Tuy nhiên, thực tế điều kiện phản ứng này, PGPR thu đáp ứng yêu cầu giá trị acid để sử dụng làm phụ gia thực phẩm, giá trị iot cho thấy suy giảm phần liên kết đôi acid ricinoleic xảy Điều phản ứng phụ diễn hoạt động lị phản ứng ngồi trời Sử dụng phản ứng hiệu suất cao hoạt động điều kiện áp suất thấp bầu khơng khí nitơ, PGPR tuân thủ 15 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm thông số kỹ thuật đặt Hiệp hội Châu Âu khuyến nghị Hiệp hội nhà sản xuất chất nhũ hóa thực phẩm Châu Âu Có thể tái sử dụng chất xúc tác sinh học cần thời gian phản ứng lâu số lần chạy tăng lên Hơn nữa, thời gian hoạt động giảm cách nhanh chóng phản ứng thực bước [5] 16 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA POLYGLYCEROL POLYRICINILEATE (PGPR) TRONG THỰC PHẨM 3.1 Sô-cô-la sản phẩm từ sô-cô-la Một ứng dụng polyglycerol polyricinoleate (PGPR) điều chỉnh đặc tính lưu biến sơ-cơ-la Đối với sơ-cơ-la, thêm lượng nhỏ PGPR cải thiện đáng kể độ mềm sản phẩm sô-cô-la tiết kiệm lượng bơ ca cao Có thể làm giảm độ nhớt sơ-cơ-la nhão mà khơng tạo thành tinh thể Lợi ích PGPR tăng lên cách kết hợp với lecithin Tùy thuộc vào ứng dụng mà hỗn hợp lecithin: PGPR tối ưu đưa với 2: hay 2,5: 3: [6] Trộn với lecithin có tác dụng hiệp đồng tốt, làm giảm đáng kể ứng suất cắt sô-cô-la, giảm lượng bơ ca cao mà không ảnh hưởng đến giá trị suất hỗn hợp sơcơ-la, làm giảm độ dày lớp phủ sô-cô-la, cải thiện khả xử lý PGPR làm tăng tính ưa béo đường sucrose Điều làm giảm tương tác sucrose-sucrose giải thích gia tăng tính lưu động huyền phù dựa chất béo PGPR có lực với đường lớn lecithin lực với hạt khác cacao hạt sữa, làm cho lực tổng thể hạt rắn nhỏ lecithin Ái lực tổng thể nhỏ có nghĩa PGPR có khả làm giảm chất béo cố định hạt rắn, để tăng lượng chất béo tự khả làm giảm độ nhớt (đặc biệt độ nhớt dẻo), so với lecithin [10] Hình 7: Chocolate Bên cạnh việc giảm hàm lượng chất béo giảm chi phí, việc bổ sung PGPR có thể kiểm sốt giá trị suất để tạo khuôn lớp phủ dễ dàng Trong 17 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm q trình đúc khn, việc bổ sung PGPR thiết lập dịng chảy phân phối dễ dàng hơn, lớp phủ tốt bọt khí khn Ngồi ra, quy trình tráng phủ, việc bổ sung PGPR giúp dòng chảy dễ dàng tránh tạo bọt khí, ngăn ngừa rò rỉ mà giúp tạo lớp phủ đồng hồn chỉnh để kiểm sốt tốt độ dày lớp sô-cô-la Khả chống nhiễm nước lớp phủ vấn đề, đặc biệt kem, trường hợp này, việc bổ sung PGPR lần có ích Nghiên cứu từ FEI cho thấy việc giảm giá trị suất không phụ thuộc vào đông kết chất béo mà việc bổ sung PGPR mang lại giá trị suất khơng thể kiểm soát cách kiểm soát cố định chất béo Trong nghiên cứu, họ phát PGPR làm giảm giá trị suất nhiều số chất nhũ hóa khác lecithin, este acid citric este đường, PGPR làm giảm giá trị suất huyền phù hạt rắn đặc đường sữa bột bơ ca cao, hỗn dịch có thêm đường sữa bột, thường xảy với sô-cô-la trắng [10] Kiểm sốt đặc tính dịng chảy ứng dụng chúng: Các đặc tính dịng chảy sơ-cơ-la bổ sung PGPR kết hợp với amoni phosphatide Việc bổ sung PGPR ảnh hưởng đến giá trị suất, việc bổ sung amoni phosphatide ảnh hưởng đến giá trị suất độ nhớt nhựa, với việc bổ sung ammonium phosphatide PGPR kết hợp, giá trị suất độ nhớt dẻo bị giảm, mức độ giảm giá trị suất bổ sung phụ thuộc vào mức liều lượng PGPR [10] Khả kiểm sốt đặc tính dịng chảy vấn đề quan trọng nhiều ứng dụng sô-cô-la Trong sản xuất sô-cô-la việc bổ sung PGPR đảm bảo kiểm sốt dịng chảy, cơng thức chất béo Với việc bổ sung 0,2% tính theo trọng lượng PGPR, đạt đặc tính dịng chảy tương tự với chất béo đến 4%, trì khả kết nạp tuyệt vời 3.2 Ứng dụng bánh quy Để cải thiện khả xử lý sản phẩm, lớp phủ sơ-cơ-la dày nặng hình thành bánh quy, lớp phủ sô-cô-la mỏng phẳng tạo cách thuận tiện, để khơng khí bọc dễ 18 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm 3.3 Ứng dụng kem Trong môi trường ẩm ướt, tăng độ kết dính nhiệt độ thấp lớp phủ sô-cô-la, để lớp phủ sô-cô-la nhanh chóng hình thành, đồng thời tăng tốc độ kết dính tăng độ kết dính 3.4 Chất phết Việc sử dụng PGPR đảm bảo nhũ tương độ nhớt ổn định, quan trọng trước trình kết tinh để có mạng lưới tinh thể chất béo phù hợp Để trì nhũ tương nước dầu ổn định, đặc biệt pha chất béo liên tục với tỷ lệ thấp đến 10% trọng lượng, hỗn hợp chất nhũ hóa phù hợp, kết hợp với khuấy đúng, phải đảm bảo giọt nước kích thước định, khơng nhũ tương thay vào phân hủy thành hai pha tách biệt đảo ngược để tạo thành nhũ tương dầu nước, điều tạo sản phẩm hoàn toàn khác có kết cấu giống xốt mayonnaise PGPR thường thêm đến mức chấp nhận EU 0,4% trọng lượng, kết hợp với chất nhũ hóa chất xúc tiến kết tinh khác, để tạo sản phẩm trải với mức chất béo từ 40% trọng lượng trở xuống [10] Hình 8: Ví dụ chất phết chất béo [7] Một ứng dụng quan trọng khác PGPR việc sử dụng chất nhũ hóa nước dầu để sản xuất chất phết chất béo PGPR sử dụng pha trộn với monoglycerid để có tỷ lệ chất lượng / chi phí tối ưu PGPR tương thích với sản phẩm sữa sữa bột tách kem, thường kết hợp để cải thiện cảm 19 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm giác miệng hương vị bánh PGPR tương thích với chất ổn định bổ sung khác nhau, chẳng hạn gelatin, alginate caseinat [7] PGPR sử dụng chất nhũ hóa bơ thực vật, bơ thực vật béo, phết, creamers chất tương tự từ sữa mức không lớn 1% trọng lượng Trong hương vị đồ uống [15], chất tăng cường thực phẩm [16] chất bổ sung việc sử dụng PGPR kết hợp với chất phụ gia khác, tạo ổn định nhũ tương nước dầu, nhũ tương đơn lẻ phần nhiều nhũ tương, sử dụng PGPR kết hợp với hạt tinh thể vi mơ chất béo dạng [17] , PGPR giả định để giảm trình kết tụ kết bơng đóng vai trị chất liên kết ngang cầu nối hạt chất béo kết tinh pha nước, ổn định nhũ tương PGPR bổ sung từ 0,1% đến 1% trọng lượng khẳng định có tác dụng che ngăn chặn mùi vị mùi vị không ngon nhũ tương ăn bao gồm 15–85% trọng lượng chất béo, mùi vị khơng hợp lý xảy có mặt mà khơng có PGPR [18] 20 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bastida-Rodríguez, Josefa "The food additive polyglycerol polyricinoleate (E476): structure, applications, and production methods." International Scholarly Research Notices 2013 (2013) [2] Sattigeri, V D., L R Gowda, and P R Ramasarma "FOOD ADDITIVES| Liquid Chromatography." (2000): 2829-2838 [3] Thông tư hướng dẫn quản lý phụ gia thực phẩm [4] Wilson, R., B J Van Schie, and D Howes "Overview of the preparation, use and biological studies on polyglycerol polyricinoleate (PGPR)." Food and Chemical Toxicology 36.9-10 (1998): 711-718 [5] Ortega-Requena, S., et al "Optimized enzymatic synthesis of the food additive polyglycerol polyricinoleate (PGPR) using Novozym® 435 in a solvent free system." Biochemical engineering journal 84 (2014): 91-97 [6] Garti, Nissim, and Abraham Aserin "Effect of Emulsifiers on Cocoa Butter and Chocolate Rheology, Polymorphism, and Bloom." Cocoa butter and related compounds AOCS Press, 2012 275-305 [7] Solvay Chemicals International S A “Polyglycerols in Food Applications” (2006) [8] EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food (ANS), et al "Re‐evaluation of polyglycerol polyricinoleate (E 476) as a food additive." EFSA Journal 15.3 (2017): e04743 [9] Smith, M R., R Wilson, and P A Hepburn "Assessment of the carcinogenic potential of polyglycerol polyricinoleate (PGPR) in rats and mice." Food and chemical toxicology 36.9-10 (1998): 747-754 [10] Norn, Viggo, ed Emulsifiers in food technology John Wiley & Sons, 2014 [11] Unilever Limited (1955) British Pat GB723244 [12] Piazza, G.J., Farrell, H.M Jr., (1991) Generation of ricinoleic acid from castor oil using the lipase from ground oat avena sativa l seeds as a catalyst Biotechnology Letters 13(3), 179–184 21 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm [13] Griffin, W.C (1949) Classification of Surface-Active Agents by ‘HLB’ Journal of the Society of Cosmetic Chemists 1, 311–326 [14] Marze, S (2009) Relaxation Processes of PGPR at the Water/Oil Interface Inferred by Oscillatory or Transient Viscoelasticity Measurements Langmuir 25(20), 12066–12072 [15] Choi, S.J., Decker, E.A., Henson, L., Popplewell, L.M., McClements, D (2010) Inhibition of citral degradation in model beverage emulsions using micelles and reverse micelles Food Chemistry 122(1), 111–116 [16] Alvarado, R.J., Beristain, C.I., Torres, L.M., Guerrero, A.R., Carter, E.J.V (2009) Food Hydrocolloids 23(8), 2425–2433 [17] Garti, N., Aserin, A., Tiunova, I., Binyamin, H (1999) Double emulsions of waterin-oil-in-water stabilized by 𝛼-form fat microcrystals Part 1: Selection of emulsifiers and fat microcrystalline particles Journal of the American Oil Chemists’ Society 76(3), 383–389 [18] Unilever (2008) WO 2008058893A1 [19] A L Branen, P M Davidson, S Salminen, and J Thorngate, Eds., Food Additives, Taylor & Francis, Boca Raton, Fla, USA, 2001 [20] F van de Velde, F Weinbreck, M W Edelman, E Van Der Linden, and R H Tromp, “Visualisation of biopolymer mixtures using confocal scanning laser microscopy (CSLM) and covalent labelling techniques,” Colloids and Surfaces B, vol 31, no 1–4, pp 159–168, 2003 [21] I Kobayashi, X Lou, S Mukataka, and M Nakajima, “Preparation of monodisperse water-in-oil-in-water emulsions using microfiuidization and straight-through microchannel emulsifi- cation,” Journal of the American Oil Chemists’ Society, vol 82, no 1, pp 65–71, 2005 [22] J Su, J Flanagan, Y Hemar, and H Singh, “Synergistic effects of polyglycerol ester of polyricinoleic acid and sodium caseinate on the stabilisation of water-oilwater emulsions,” Food Hydrocolloids, vol 20, no 2-3, pp 261–268, 2006 22 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm [23] J Surh, G T Vladisavljević, S Mun, and D J McClements, “Preparation and characterization of water/oil and water/oil/ water emulsions containing biopolymergelled water droplets,” Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol 55, no 1, pp 175–184, 2007 [24] A Benichou, A Aserin, and N Garti, “Polyols, high pressure, and refractive indices equalization for improved stability of W/O emulsions for food applications,” Journal of Dispersion Science and Technology, vol 22, no 2-3, pp 269–280, 2001 [25] S Mun, Y Choi, S J Rho, C G Kang, C H Park, and Y R Kim, “Preparation and characterization of water/oil/water emulsions stabilized by polyglycerol polyricinoleate and whey protein isolate,” Journal of Food Science, vol 75, no 2, pp E116–E125, 2010 [26] D Sağlam, P Venema, R de Vries, L M C Sagis, and E van der Linden, “Preparation of high protein micro-particles using two-step emulsification,” Food Hydrocolloids, vol 25, no 5, pp 1139–1148, 2011 [27] R Wilson, B J van Schie, and D Howes, “Overview of the preparation, use and biological studies on polyglycerol polyricinoleate (PGPR),” Food and Chemical Toxicology, vol 36, no 9-10, pp 711–718, 1998 [28] E Flack, “Margarines and spreads,” in Food Emulsifiers and Their Applications, G L Hasenhuettl and R W Hartel, Eds., Springer, New York, NY, USA, 1997 [29] S M Clegg, A K Moore, and S A Jones, “Low-fat margarine spreads as affected by aqueous phase hydrocolloids,” Journal of Food Science, vol 61, no 5, pp 1073– 1079, 1996 [30] P Denecke, G Börner, and V V Allmen, “Method of preparing polyglycerol polyricinoleic fatty acid esters,” GB2073232A, 1981 [31] S N Modak and J G Kane, “Studies in estolides I Kinetics of estolide formation and decomposition,” Journal of the American Oil Chemists’ Society, vol 42, pp 428–232, 1965 [32] R Wilson and M Smith, “Human studies on polyglycerol polyricinoleate (PGPR),” Food and Chemical Toxicology, vol 36, no 9-10, pp 743–745, 1998 23 Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm [33] N N Gandhi, “Applications of lipase,” Journal of the American Oil Chemists’ Society, vol 74, pp 621–634, 1997 [34] D G Hayes and R Kleiman, “Lipase-catalyzed synthesis and properties of estolides and their esters,” Journal of the American Oil Chemists’ Society, vol 72, no 11, pp 1309–1316, 1995 [35] D G Hayes, “The catalytic activity of lipases toward hydroxyl fatty acids A review,” Journal of the American Oil Chemists’ Society, vol 73, pp 543–549, 1996 [36] A Bódalo, J Bastida, M.F Máximo, M.C Montiel, M.D Murcia, Enzymatic biosynthesis of ricinoleic acid estolides, Biochem Eng J 26 (2005) 155–158 [37] A Bódalo, J Bastida, M.F Máximo, M.C Montiel, M Gómez, M.D Murcia, Production of ricinoleic acid estolide with free and immobilized lipase from Candida rugosa, Biochem Eng J 39 (2008) 450–456 [38] A Bódalo, J Bastida, M.F Máximo, M.C Montiel, M.D Murcia, S Ortega, Influence of the operating conditions on lipase-catalysed synthesis of ricinoleic acid estolides in solvent-free system, Biochem Eng J 44 (2009) 214–219 [39] A Bódalo, J Bastida, M.F Máximo, M.C Montiel, M Gómez, S Ortega, Screening and selection of lipases for the enzymatic production of polyglycerol polyricinoleate, Biochem Eng J 46 (2009) 217–222 [40] J.L Gómez, J Bastida, M.F Máximo, M.C Montiel, M.D Murcia, S Ortega, Solvent-free polyglycerol polyricinoleate synthesis mediated by lipase from Rhizopus arrhizus, Biochem Eng J 54 (2011) 111–116 [41] S Ortega, M.F Máximo, M.C Montiel, M.D Murcia, G Arnold, J Bastida, Esterification of polyglycerol with polycondensed ricinoleic acid catalysed by immobilised Rhizopus oryzae lipase, Bioprocess Biosyst Eng (2012), http://dx.doi.org/10.1007/s00449-012-0874-2 24 ... sử dụng Để tìm hiểu rõ vấn đề nên em chọn đề tài ? ?Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm? ?? v Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ POLYGLYCEROL. .. Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA POLYGLYCEROL POLYRICINILEATE (PGPR) TRONG THỰC PHẨM 3.1 Sô-cô-la sản phẩm từ sô-cô-la Một ứng dụng polyglycerol polyricinoleate. .. Polyglycerol polyricinoleate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm hợp chất hoạt động bề mặt Để sử dụng đặc tính hoạt động bề mặt từ PGPR, nhiều ứng dụng thực có nguồn gốc từ dầu thầu dầu nên việc sử dụng ứng dụng