TỔNG QUAN về SORBITAN STEARATE và ỨNG DỤNG của SORBITAN STEARATE TRONG THỰC PHẨM(1)

Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM - - BÁO CÁO HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Đề tài: TỔNG QUAN VỀ SORBITAN STEARATE VÀ ỨNG DỤNG CỦA SORBITAN STEARATE TRONG THỰC PHẨM GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH SVTH: NGUYỄN HỮU NGHĨA 18139111 LỚP: DH18HD TP.HCM, Tháng Năm 2022 Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, thực phẩm mà người tiêu thụ hàng ngày thực phẩm qua chế biến đóng gói sẵn - tức thực phẩm cơng nghiệp Từ thấy tầm quan trọng ngành thực phẩm Hóa học thực phẩm cung cấp cho sinh viên chuyên gia R&D nguồn kiến thức quan trọng ngành thực phẩm Đây điều kiện tiên để thiết lập quy trình cơng nghệ sản xuất chế biến thực phẩm Chất nhũ hóa thường sử dụng rộng rãi ngành thực phẩm Nó có mặt hầu hết thành phần nguyên Iiệu sản phẩm nước giải khát, bánh kẹo, bơ, maragine, sữa, kem Việc hiểu rõ cấu trúc, tính chất vật lý, hóa học cách sử dụng chất nhũ hóa quan trọng việc phát triển sản phẩm thực phẩm Và lý mà em định lựa chọn đề tài “tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm” để nói Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT[1] Định nghĩa Chất hoạt động bề mặt chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt chất lỏng Phân tử chất hoạt động bề mặt gồm hai phần: Đầu kỵ nước (Hydrophop) đầu ưa nước (Hydrophyl) Và tính chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào hai phần Đầu kỵ nước phải đủ dài, mạch Carbon từ – 21, ankyl thuộc mạch ankal, anken mạch thẳng hay có gắn vịng cylo vịng benzene… Đầu ưa nước phải nhóm phân cực mạnh cacboxyl (COO-), Hydroxyl (-OH), amin (-NH2), sulfat (-OSO3)… Phân loại Các chất hoạt động bề mặt phân loại theo cấu trúc hóa học, theo tính chất vật lý( độ tan nước dung môi), theo ứng dụng hóa học Phân loại theo cấu trúc hóa học phân theo: • Phân loại theo chất nhóm háo nước • Phân loại theo chất nhóm kỵ nước • Phân loại theo chất liên kết nhóm háo nước kỵ nước Phân loại theo chất nhóm háo nước Theo chất nhóm háo nước có chất hoạt động bề mặt sau: - Chất hoạt động bề mặt cationic Chất hoạt động bề mặt anionic Chất hoạt động bề mặt non- ionic(NI) Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính Phân loại theo chất nhóm kỵ nước • Gốc alkyl mạch thẳng,C8-C18 • Gốc alkyl mạch ngắn C3-C12 gắn vào nhân thơm • Olefin nhánh C8-C20 • Hydrocacbon từ dầu mỏ • Hydrocacbon mạch dài thu từ phản ứng CO H2 Phân loại theo chất liên kết nhóm háo nước kỵ nước Gồm loại: - Nhóm háo nước liên kết trực tiếp nhóm kỵ nước: RCOONa,ROSO3Na, RC6H4SO3Na Nhóm háo nước liên kết với nhóm kỵ nước thơng qua liên kết trung gian • Liên kết ester: RCOO-CH2CHOHCH2-OSO3Na • Liên kết amide: R-NHCOCH2SO3Na • Liên kết ether: ROC2H4OSO3Na Tính chất chất hoạt động bề mặt a Tính thấm ướt Khả thấm ướt tạo điều kiện cho đồ vật rửa sạch, vết bẩn dễ dàng tiếp xúc với nước nên có vai trị quan trọng Vải sợi có khả thấm ướt dễ dàng sức căng bề mặt cao nên nước khó thấm sâu vào cấu trúc, vải bị dính dầu mỡ Do đó, xà phịng sử dụng để làm giảm sức căng bề mặt nước vải sợi nước b Khả tạo bọt Bọt hình thành cách phân tán khí môi trường lỏng Hiện tượng làm cho bề mặt dung dịch tẩy rửa lên Khả tạo bọt độ bền bọt phụ thuộc vào cấu trúc chất, nồng độ dung dịch, nhiệt độ, giá trị pH hàm lượng ion Ca2 + Mg2 + dung dịch tẩy rửa c Khả hịa tan Tính hịa tan phụ thuộc vào yếu tố: • Bản chất vị trí nhóm ưa nước Nhóm ưa nước đầu mạch dễ hịa tan nhóm mạch Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm • Chiều dài mạch Hydrocacbon Nhóm kỵ nước mạch thẳng dễ hịa tan mạch nhánh • Nhiệt độ • Bản chất ion kim loại: với ion Na+, K+ dễ hòa tan ion Ca2+, Mg2+ … d Khả nhũ hóa Nhũ tương hệ phân tán không bền vững nên muốn thu hệ bền vững phải cho thêm chất nhũ hóa Xà phịng thường dùng làm chất ổn định nhũ tương Tác dụng chúng làm giảm sức căng bề mặt hai hướng dầu – nước sau đó, làm cho hệ nhũ tương dễ dàng ổn định e HLB (tính ưa nước – tính ưa dầu – cân bằng) HLB đơn vị đo lường lưỡng tính đối cực phân tử Bảng 1: Ước tính HLB dựa mức độ phân tán chất hoạt động bề mặt nước Mức độ phân tán Không phân tán nước Phân tán Phân tán sữa sau lắc Phân tán sữa bền Phân tán mờ đến Dung dịch HLB 1-4 3-6 6-8 8-10 1-13 >13 f Điểm Kraft Điểm Kraft nhiệt độ hoạt chất bề mặt có độ hòa tan nồng độ micelle tới hạn(CMC) g Điểm đục Điểm đục nhiệt độ chất hoạt động bề mặt khơng ion khơng thể hịa tan, tách khỏi dụng dịch làm dung dịch trở nên đục Ứng dụng Các chất tẩy rửa chăm sóc cá nhân như: chất tẩy rửa chất tạo bọt… Công nghiệp dệt nhuộm: chất làm mềm cho vải sợi , chất trợ nhuộm Công nghiệp thực phẩm: chất nhũ hóa cho bánh kẹo, bơ, sữa đồ Cơng nghiệp mỹ phẩm: chất tẩy rửa, nhũ hóa chất tạo bọt Công nghiệp in: chất trợ ngấm phân tán vật in Trong nông nghiệp: chất để gia công thuốc bảo vệ thực vật Trong xây dựng: dùng để nhũ hóa nhựa đường, tăng cường độ đóng rắn bê tơng Trong dầu khí: chất nhũ hóa dung dịch khoan Trong cơng nghiệp khống sản: làm thuốc tuyển nổi, chất nhũ hóa chất tạo bọt để làm giàu khoáng sản CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ SORBITAN STEARATE Định nghĩa sorbitan stearate Sorbitan Stearate chất nhũ hóa phổ biến, chiết xuất từ thực vật ưa dầu (tan dầu), có cơng dụng giúp nước dầu hòa quyện với Sorbitan Stearate thường xuất loại kem dưỡng có chứa nước dầu thường với vai trò chất đồng nhũ hóa, kết hợp với chất nhũ hóa ưa nước khác Theo phương diện hóa học, Sorbitan Stearate tạo nên từ kết hợp sorbitan (phân tử đường sorbitol thủy phân) với axit béo Stearic Acid nên phân tử phần tan nước (phần sorbitan) phần tan dầu (phần stearic).[2] Nguồn cung cấp sorbitan stearat mọng chất thực vật khác Hợp chất có nguồn gốc loại rượu tự nhiên, kết hợp loại rượu đường có tên sorbitol với axit béo từ rau củ Sorbitol tìm thấy nguồn tự nhiên ngơ, mận nhiều loại thực phẩm thông thường khác.[3] Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm Hình 1: Hình ảnh Sorbitan Stearate Tên gọi Tên theo IUPAC: (2R) -2 - [(2R, 3R, 4S) -3,4-Dihydroxyoxolan-2-yl] -2hydroxyetyl octadecanoat Mã số quốc tế:E491(INS 491) Mã CAS: 1338-416 Và số tên gọi khác: • • • • Sorbitan este axit béo Este Sorbitan Monostearate sorbitan Span 60 Cấu trúc Phân tử Sorbitan stearat chứa tổng cộng 76 nguyên tử Có 46 (các) nguyên tử Hydro, 24 (các) nguyên tử Carbon ngun tử Oxy Do đó, cơng thức hóa học Sorbitan stearat viết là: C24H46O6 Cấu trúc hóa học phân tử bao gồm xếp nguyên tử liên kết hóa học giữ nguyên tử lại với Phân tử Sorbitan stearat chứa tổng cộng 76 liên kết Có 30 liên kết không H, liên kết đa, 20 liên kết xoay, liên kết đơi, vịng năm ghi nhớ (các), este (béo), nhóm hydroxyl, rượu bậc hai, ete (béo) (các) Oxolan Hình ảnh cấu trúc hóa học Sorbitan stearat đưa đây: Hình ảnh cấu trúc hóa học 2D Sorbitan stearat cịn gọi cơng thức Hình 2: Cấu trúc hóa học chiều(2D) Sorbitan stearate Hình 3: Cấu trúc hóa học chiều (3D) Sorbitan stearat xương, ký hiệu tiêu chuẩn cho phân tử hữu Các nguyên tử cacbon cấu trúc hóa học Sorbitan stearat ngụ ý nằm (các) góc nguyên tử hydro gắn với nguyên tử cacbon không - nguyên tử cacbon coi liên kết với đủ nguyên tử hydro để cung cấp cho nguyên tử cacbon bốn trái phiếu Hình ảnh cấu trúc hóa học 3D Sorbitan stearat dựa mơ hình bóng que, hiển thị vị trí ba chiều nguyên tử liên kết chúng Do đó, bán kính hình cầu nhỏ chiều dài để nhìn rõ ngun tử liên kết mơ hình cấu trúc hóa học Sorbitan stearat Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm Tính chất a Cảm quan[ Dạng hạt vảy sáp màu trắng đến vàng, có mùi đặc trưng nhẹ b Cân ưa nước-Lipophilic (HLB) Với giá trị HLB 4,7, có nghĩa chất ưa béo hịa tan dầu thay nước Nó tạo thành nhũ tương loại W / O (nước dầu), chất phân tán nhũ hóa mạnh có tác dụng làm ướt c Độ hịa tan Khơng hịa tan nước lạnh, phân tán nước nóng Hịa tan etanol, dầu khống dầu thực vật d Chỉ tiêu hóa- lý Bảng 2: Chỉ tiêu hóa- lý sorbitan stearate theo QCVN 4-22:2011/BYT Nước Chỉ số acid Chỉ số xà phịng hóa Chỉ số Hydroxyl Chì Hàm lượng Khơng q 1,5% (phương pháp Karl Fischer) Không thấp không 10 Không thấp 147 không 157 Không thấp 235 không q 260 Khơng q 2,0 mg/kg Xà phịng hóa 100g mẫu phải thu khoảng 31,5g polyol 73g acid béo Hàm lượng polyol không thấp 95% hỗn hợp sorbitol, 1,4-sorbitan isosorbid Phương pháp sản xuất Sorbitan stearate Sorbitan monostearate làm từ ester hóa trực tiếp sorbitol axit stearic Sorbitan tristearate (E492) tạo sản xuất có nhiều axit stearic Sorbitol Sorbitol loại rượu đường có vị sử dụng chất thay đường humectant nhai kẹo cao su, bạc hà, bánh quy, bánh mì bánh 10 Nó thường làm từ tinh bột ngô khoai tây tuân theo q trình hydro hóa Axit Stearic Nó axit béo bão hịa phổ biến tìm thấy tự nhiên chất béo động vật / dầu dầu thực vật Nó sử dụng sản xuất xà phòng, mỹ phẩm chất tẩy rửa Axit stearic cấp thực phẩm thương mại chứa 48,7-50,0% axit palmitic.Vì sorbitol có sáu nhóm hydroxyl lý sorbitan monostearate chứa este axit palmitic sorbitol, sorbitan isosorbide bên cạnh sorbitol, sorbitan isosorbide este axit stearic CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA SORBITAN STEARATE TRONG THỰC PHẨM Sorbitan monostearate sử dụng chất nhũ hóa, thường với polysorbate để giữ nước dầu trộn lẫn nhiều sản phẩm thực phẩm Nó thường sử dụng men khô, chất béo nhũ tương dầu, tráng miệng, thực phẩm bổ sung, bánh, phết, bơ thực vật, chất làm trắng cà phê, v.v Men khô Chức năng: Hoạt động chất mang men hoạt động, thúc đẩy nấm men khô trì hoạt tính sinh học sau hydrat hóa Liều dùng: 10-15% nước, 1% men khô 11 Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm Hình 4: Men khơ Bơ thực vật Chức năng: Phân phối nước tốt ổn định Cải thiện dẻo dai Ngăn chặn bắn tung tóe trình chiên Liều dùng: 1-1,5% Sự làm gắn lại Chức năng: Điều chỉnh pha lê dầu Cải thiện độ ổn định sức mạnh đánh Liều dùng: 1-1,5% Kem đánh kem Chức năng: Rút ngắn thời gian đánh Cải thiện khối lượng cấu trúc bọt Tạo xốp đẹp cứng Liều dùng: 0.2-0.5%, thông thường với DMG PGE Coffeemate Chức năng: Cho phân bố kích cỡ globule đồng dẫn đến hiệu tẩy trắng cải thiện bỏ giếng nước 12 Liều dùng: 0,5-1% lượng dầu chất béo, thơng thường có DMG Hình 5: Coffeemate Chất nhũ hoá bánh Chức năng: Tăng khối lượng bánh, cải thiện kết cấu bánh ổn định dán Kéo dài tuổi thọ Liều dùng: 3-5%, thường với DMG, PGE PGMS 7.Bread Chức năng: Tăng khối lượng cải thiện kết cấu Liều dùng: 0,3% bột, thường sử dụng hỗn hợp loại dầu chất béo nhũ tương Kem Chức năng: Tăng cường nhũ tương chất béo sữa Ngăn chặn tinh thể băng dày Cải thiện cảm giác miệng Tăng tỷ lệ phồng lên Cải thiện giữ hình dáng Liều dùng: 0.1-0.3%, thơng thường với DMG 13 Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm Hình 6: Bánh kem Bánh kẹo sô cô la Chức năng: Cải thiện phân tán dầu chất béo Giảm độ nhớt xi-rô điều chỉnh kết tinh bánh kẹo Liều dùng: 0.3% -1%, thường Tween 60 10 Sữa Chức năng: Tăng cường phân tán chất béo ngăn ngừa phân tách Liều dùng: 0.1-0.3% 11 Quy định hàm lượng sorbitan stearate nhóm thực phẩm Quy định hàm lượng sorbitan stearate nhóm thực phẩm theo số 24/2019/TT-BYT Nhóm thực phẩm ML(mg/kg) Đồ uống từ sữa dạng lỏng có hương vị Các sản phẩm tạo màu trắng cho đồ uống 5000 4000 Các sản phẩm tương tự cream Sản phẩm tương tự sữa bột cream bột Đồ tráng miệng từ sữa (ví dụ: bánh putđinh, sữa chua trái 5000 4000 5000 14 sữa chua có hương vị ) Chất béo dạng phết, chất béo sữa dạng phết sản phẩm dạng 10000 phết hỗn hợp Chất béo thể nhũ tương, chủ yếu loại dầu nước, bao gồm 5000 sản phẩm phối trộn và/hoặc sản phẩm từ chất béo thể nhũ tương có hương vị Đồ tráng miệng từ chất béo, không bao gồm đồ tráng miệng từ 10000 sữa thuộc mã nhóm 01.7 Đá thực phẩm, bao gồm nước ướp lạnh 1000 kem trái Sản phẩm chế biến từ quả, bao gồm thịt nghiền, nghiền 5000 nhuyễn, lớp tráng bề mặt từ nước cốt dừa Đồ tráng miệng từ quả, bao gồm đồ tráng miệng chủ yếu từ 5000 nước có hương vị Nhân từ cho bánh Rau, củ khô (bao gồm nấm, rễ, thực vật thân củ thân rễ, đậu, 5000 5000 đỗ, lô hội), tảo biển, hạch hạt Hỗn hợp cacao (bột) bánh cacao Sản phẩm dạng phết từ cacao, bao gồm loại dùng làm nhân Sản phẩm cacao, sô cô la Các sản phẩm tương tự sô cô la, sản phẩm thay sô cô la Kẹo cứng Kẹo mềm Kẹo nuga kẹo hạnh nhân Kẹo cao su Sản phẩm dùng để trang trí (ví dụ, dùng cho bánh), lớp phủ (khơng có trái cây) nước sốt Mì ống mì sợi khơ sản phẩm tương tự Mỳ ống, mì sợi làm chín sản phẩm tương tự Đồ ăn tráng miệng làm từ ngũ cốc tinh bột (VD: bánh putđing gạo, bánh putđing từ bột sắn ) Bánh mì bánh mì cuộn Bánh cracker, khơng bao gồm bánh cracker 15 2000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 5000 10000 5000 5000 5000 3000 10000 Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm Các sản phẩm bánh nướng thông thường khác (ví dụ: bánh vịng, 10000 bánh mì ổ dẹt, bánh nướng xốp kiểu Anh) Sản phẩm dạng bánh mì, bao gồm bánh mì gối (bread 10000 stuffing) bột cà mỳ Bánh mỳ bánh bao hấp Bột trộn sẵn cho bánh mỳ bánh nướng thông thường Bánh nướng nhỏ (ngọt, mặn, có hương vị mặn) bộn trộn sẵn Đồ ăn tráng miệng từ trứng (ví dụ: sữa trứng) Hỗn hợp viên xúp nước thịt Nước chấm, nước sốt dạng nhũ tương (VD: nước sốt 10000 10000 10000 5000 250 5000 mayonnaise, nước sốt salát) Hỗn hợp nước chấm nước sốt Men sản phẩm tương tự Thực phẩm ăn kiêng với mục đích y tế đặc biệt, khơng bao gồm 50 15000 1000 sản phẩm thuộc nhóm thực phẩm 13.1 Thực phẩm ăn kiêng để giảm cân Thực phẩm ăn kiêng khác (ví dụ: thực phẩm bổ sung cho chế độ 1000 5000 ăn kiêng), không bao gồm sản phẩm thuộc mã nhóm từ 13.113.4 13.6 Sản phẩm bổ sung vitamin khoáng chất Đồ uống từ nước có hương vị cacbonat 10000 500 hóa Đồ uống từ nước có hương vị khơng cacbonat hóa, bao gồm 500 rượu mạnh pha đường ades Đồ uống đặc từ nước có hương vị (dạng rắn lỏng) Cà phê, sản phẩm tương tự cà phê, chè, đồ uống thảo dược 500 500 loại đồ uống nóng từ ngũ cốc, khơng bao gồm đồ uống từ cacao Snack khoai tây, ngũ cốc, bột tinh bột (từ thân củ, rễ, hạt họ dậu) 16 300 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Hiện nay, Sorbitan stearate có mặt hầu hết loại thực phẩm Được sử dụng rộng rãi với nhiều ứng dụng nhiều vai trò khác thực phẩm Sorbitan stearate tổng hợp từ nguồn nguyên liệu dồi nên đáp ứng nhu cầu thị trường nhiều ngành khác nhau.Do cần phải tuân thủ nghiêm ngặt an toàn thực phẩm Sorbitol stearate chất hoạt động bề mặt khơng phải mới,nên ta địi hỏi phải có nhiều nghiên cứu chuyên sâu để mở rộng ứng dụng tăng giá trị cho 17 Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]Khoa-Đại, Trường Đại Học Bách, Học Quốc Gia TP Hồ Chí, and Minh Khoa Kỹ Thuật Hóa Học "CƠNG NGHỆ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT [2] HERMOSA (n.d.) Được truy lục từ HERMOSA: https://hermosa.vn/ingredients/sorbitan-stearate [3] Sanders, A.-L (n.d.) What is Sorbitan Stearate? Retrieved fromBeautyAnswered.com: https://www.beautyanswered.com/what-is-sorbitanstearate.htm [4] Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia (2022) Tóm tắt Hợp chất PubChem cho CID 16218600, Sorbitan stearat Được truy cập ngày 20 tháng năm 2022 từ https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Sorbitan-stearate [5] Structure of Sorbitan stearate (C24H46O6) (n.d.) Retrieved from Cơ sở liệu hóa học Mol-Instincts: https://www.molinstincts.com/structure/Sorbitanstearate-cstr-CT1075519194.html [6] Quy chuẩn QCVN4-22:2011/BYT (2011) Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 422:2011/BYT phụ gia thực phẩm - chất nhũ hóa Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành (pp 90-91) Bộ Y Tế [7] Han, J (2020, 15) What is Sorbitan Monostearate (E491) in food and yeast? Uses and Safety Retrieved from FoodAdditive.net: https://foodadditives.net/emulsifiers/sorbitan-monostearate/#easy-footnotebottom-9-1296 [8] Cardlo Biotechnology (n.d.) Phụ gia thực phẩm: SPAN60 Sorbitan Monostearat & este Stearat Retrieved from vietnamese.foodemulsifier.com:http://vietnamese.food-emulsifier.com/sale-13306319-foodadditives-span60-sorbitan-monostearate-stearate-esters.html [9] vanbanphapluat.co (n.d.) Quy chuẩn QCVN4-22:2011/BYT Retrieved from Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 4-22:2011/BYT phụ gia thực phẩm - chất nhũ hóa : https://vanbanphapluat.co/qcvn-4-22-2011-byt-phu-gia-thuc-phamchat-nhu-hoa 18 19 ... dụng chất nhũ hóa quan trọng việc phát triển sản phẩm thực phẩm Và lý mà em định lựa chọn đề tài ? ?tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm” để nói Tổng quan sorbitan stearate. . .Tổng quan sorbitan stearate ứng dụng sorbitan stearate thực phẩm MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, thực phẩm mà người tiêu thụ hàng ngày thực. .. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ SORBITAN STEARATE Định nghĩa sorbitan stearate Sorbitan Stearate chất nhũ hóa phổ biến, chiết xuất từ thực vật ưa dầu (tan dầu), có cơng dụng giúp nước dầu hịa quyện với Sorbitan