tiểu luận CHUYỂN HÓA CƠ BẢN CỦA LIPIDE TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM oOo BÁO CÁO Đề Tài : CHUYỂN HÓA CƠ BẢN CỦA LIPIDE TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM SVTH MSSV TRẦN HUY HOÀNG 12149581 VÕ THỊ DIỄM TRANG 12009991 LÊ THỊ VIỆT HÀ 12010481 TP Hồ Chí Minh, 06/2014 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng phân công nhiệm vụ Họ tên MSSV Nhiệm vụ TRẦN HUY HOÀNG 12149581 Tổng hợp VÕ THỊ DIỄM TRANG 12009991 Tìm tài liệu LÊ THỊ VIỆT HÀ 12010481 Tìm tài liệu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CÁC CHUYỂN BIẾN CƠ BẢN CỦA CỦA LIPIDE TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM A.Khả chuyển hóa Lipit -Trong điều kiện bảo quản thể,lipit bị chuyển hóa để tạo thành phẩm vật khác nhau.Các trình chuyển hóa phức tạp,dưới tác dụng loạt nhân tố có enzim khơng có enzim xúc tác *Sự hóa lipit -Khi bảo quản lâu,dưới tác dụng nhiều nhân tố ánh sáng,khơng khí,nhiệt độ,nước vi sinh vật ,lipit bị thay đổi trạng thái,màu sắc có mùi vị khó chịu.Thường người ta gọi trình tổng hợp hóa.Thực chất hóa q trình oxi hóa.Tuy vậy.nếu dựa vào chế phản ứng phân hóa thủy phân hóa oxi hóa 1.Ơi hóa phản ứng thủy phân -Quá trình thủy phân lipit yếu tố mở đầu cho q trình oxi hóa.Khi phản ứng thủy phân xảy tạo nhiều axit béo,một số axit béo có mùi khó chịu làm cho sản phẩm bị hư hỏng.Trường hợp đơn giản hóa phản ứng thủy phân thường thấy bảo quản bơ margazin,khi axit butiric giải phóng có mùi khó chịu -Phản ứng thủy phân lipit xảy ra,khi có enzim khơng có enzim xúc tác -Trường hợp thứ xảy pha “béo” có nước hịa tan lipit (dầu.mỡ, ) tham gia phản ứng nghĩa phản ứng tiến hành môi trường đồng thể.Khi lipit có mặt nước với lượng đáng kể,nhưng nhiệt độ thường,thì vận tốc phản ứng bé.Vì lẽ nhiệt độ thường vận tốc phản ứng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thủy phân chậm.Hơn nũa khả khơng hịa tan pha nước pha “béo” ngăn cản tiếp xúc cần thiết chúng -Trường hợp thủy phân enzim xúc tác thường xảy bề mặt tiếp xúc lipit nước.Enzim lipaza xúc tác phản ứng thủy phân có nguyên liệu vi sinh vật mang vào -Chúng ta biết lipaza globulin.Nó xúc tác khơng phản ứng thủy phân mà phản ứng tổng hợp nữa.Do cân phản ứng phụ thuộc vào điều kiện cụ thể mà chuyển dịch phải trái.Theo Cretovich hàm ẩm cao thủy phân ưu tổng hợp.Ngược lại,trong hạt khơ tổng hợp lại ưu hơn.Lipiza có hạt quan dinh dưỡng cây.Lipaza có nhiều hạt thầu dầu.Tác dụng tối ưu lipaza hạt 35-380C.Hoạt dộ giảm xuống cách đáng kể chế biến thủy nhiệt hạt ép nóng hạt có dầu.Phản ứng lipolizo tăng mạnh hạt bị nghiền học bị tổn thường trùng.Lipaza có đặc hiệu thấp so với cấu trúc lipit lại có đặc hiệu quang học cao chất có quang hoạt.Nói chung chất khơng mang điện tích độ dài mạch cacbon axit béo tham gia lipit có ý nghĩa lớn hoạt độ lipaza -Trường hợp đơn giản hóa phản ứng thủy phân thường thấy bảo quản bơ margarin.Khi giải phóng axit butiric axit có mùi khó chịu -Trong chế biến lương thực,để bảo quản hạt,bột tấm,vai trò định nhiệt độ thủy phần.Chẳng hạn bột nhiệt độ 50C bảo quản tốt có hàm ẩm cao.Người ta cảm thấy bảo quản bột có hàm ẩm cao 15% phản ứng thủy phân chủ yếu enzim nấm mốc.Khi độ axit chung tăng lên tích tụ axit hữu hịa tan bột có mùi vị khó chịu.Người ta cịn thấy bột khô,nấm mốc không phát triển được,độ axit tăng khơng có mùi vị axit,vì chủ yếu tạo axit béo khơng hịa tan nước 2.Ơi hóa phản ứng oxi hóa khử -Ơi hóa kiểu dạng phổ biến chế biến bảo quản lipit sản phẩm giàu lipit.Có thể chia dạng hóa phản ứng oxi hóa khử thành hai kiểu hóa hóa học phi enzyme hóa sinh học enzyme a.Ơi hóa hóa học phi enzyme -Là q trình tự oxi hóa.Khi oxi phân tử tương tác với axit béo điều kiện nhiệt độ,ánh sáng,độ ẩm, sản phẩm hydropeoxit,sau tạo lên Aldehyt no khơng no,các axeton,các axit mono dicacboxylic,xetoaxit,epoxit.v.v.Ngồi cịn trùng hợp hóa sản phẩm oxy hóa LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -Đa số chất có vai trò định việc phát triển mùi vị * Cơ chế q trình hóa hóa học -Chúng ta biết,trong mạch hydrocacbon axit béo không no có khả phản ứng cao nguyên tử hydro cacbon ὰ so với nối kép.Vì Cα định hiệu ứng liên hợp tĩnh cụa nối đơn nối kép.Điều có nghĩa nguyên tử hydro nhóm metylen nằm bên cạnh nối đơi có khả phản ứng cao.Ở nhóm ᵦ-metylen tượng bé yếu nhanh hiệu ứng cảm ứng theo mạch cacbon.Thơng thường đến mắt xích thứ tư mạch cacbon (khoảng A0) hiệu ứng cảm ứng khơng cịn -Cùng với việc đứt ngun tử hydro khỏi Cα so với nối kép,sẽ tạo thành hệ thống liên hợp từ electron Π nôi đôi electron p độc thân vị trí hóa trị tự -Do liên hợp,H vị trí mả vị trí hoạt dộng.Kết phản ứng xảy với xác xuất vị trí -Q trình hóa hóa học phản ứng chuỗi nên thường có thời kì sau: +Thời kì phát sinh:Đầu tiên phản ứng khơi mào việc vài phân tử lipit (RH) bị oxi hóa tạo gốc R tự RH R* ÷ [ H*] (1) R* gốc axit no không no tự do.hoặc gốc axit béo phân tử glyxerin H:nguyên tử H Cα so với nối đôi,hoặc ngyên tử H nhóm metylen axit béo no Để tạo thành gốc,nghĩa để đứt liên kết C-H phản ứng đòi hỏi lượng 70-100 kcal/mol Tuy nhiên có oxi hịa tan tương tác RH ban đầu với oxi xảy cách mạnh mẽ hơn.Vì lẽ tạo thành gốc theo phản ứng lưỡng phân đòi hỏi lượng 47 kcal/mol: RH + O2 → R* + HO*2 (2) Trường hợp nồng độ RH cao xảy phản ứng tam phân: RH + O2 + HR1 → R* + H2O2 + R*1 (3) phản ứng đòi hỏi lượng bé phản ứng lưỡng phân Gốc tự phát sinh có ion kim loại giao chuyển: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com M3+ + RH → M2+ + R* + H* (4) M2+ + RCOOH → M3+ + RO* + OH* (5) +Thời kì phát triển: Gốc tự R* RO* tạo thành q trình khơi mào bắt đầu chuỗi chuyển hóa oxi hóa R* + O2→ RO2* (6) RO2* + RH → RCOOH + R* (7) Phản ứng (6) đặc biệt nhanh,thực tế khơng cần lượng hoạt hóa.Cịn lượng hoạt hóa phản ứng (7) 4-12 kcal/mol.Từ ta thấy gốc RO*2 gốc chủ đạo mạch oxi hóa.Và phản ứng có ý nghĩa định vận tốc phát triển q trình tự oxi hóa phản ứng tương tác gốc RO2* với phân tử lipit [phản ứng (7)] Từ hidro peroxit phân mạch gốc tự khác theo đường hướng sau: ROOH → RO* + OH* (8) Hoặc 2ROOH → RO2* + H2O + RO* (9) Hoặc ROOH + RH → RO* + H2O + R* (10) Việc đứt liên kết O – O để tạo thành hai gốc tự theo phản ứng (8) đòi hỏi lượng hoạt hóa 30-35 kcal/mol Sự liên hợp hydro peroxyt thành dime [theo phản ứng (9)] thuận lợi nồng độ hydro peroxyt lớn.Việc tạo nên dime (do liên kết hydro) làm yếu liên kết O-H O – O,do làm giảm bớt lượng phân giải dime thành gốc Hydro peroxyt phân giải theo phản ứng (10) địi hỏi lượng hoạt hóa bé phản ứng đơn phân (8) Cần ý gốc peroxyt có xu hướng phản ứng với sản phẩm bị oxy hóa với phân tử chưa bị oxy hóa chỗ sản phẩm bị oxy hóa thường chúa liên kết C - H có khả phản ứng Gốc peroxyt đứt nguyên tử H- dặc biệt vị trí ᵦ q trình nội phân kết hợp với nối đơi olefin.Vì việc chuyển hóa gốc peroxyt đưa tới tạo nên khơng hydro peroxyt mà peroxyt polyme,peroxyt vòng,aldehit sản phẩm khác Do trình phát triển chuổi phản ứng oxy hóa với phản ứng phân mạch (8),(9),(10) nên tích tụ gốc alcocxyl RO*,peroxyt RO*2 hyroxyl OH* LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Từ gốc alcocxyl tạo nên sản phẩm thứ cấp rượu,xeton,aldehyt,v.v, RO* +R’H → ROH + R’* Rượu Gốc tự Tương tác hai gốc alcocxyl: Xeton Rượu Tương tác gốc alcocxyl với gốc alkyl: Xeton Hoặc Andehit Hoặc,từ hydro peroxyt gốc alkyl tạo xeton: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xeton +Kết thúc: Việc đứt mạch,nghĩa gốc tự xảy chủ yếu kế tương tác gốc theo chế lưỡng phân: R* + R* → R* + RO*2 → }sản phẩm phân tử RO*2 + RO2* → Năng lượng hoạt hóa phản ứng không đáng kể (1 – kcal/mol) vận tốc phản ứng lớn b.Ơi hóa sinh học enzyme -Ơi hóa sinh học lại bao gồm hóa enzim lipoxygenaza hóa xeton.Kiểu hóa thứ hai thường đặc trưng lipit có chứa acid béo no với phân tử lượng trung bình thấp,khi có hàm ẩm đáng kể.Khi acid béo bị ᵦ-oxy hóa decacboxyl hóa,kết tích tụ alkylmetylxeton có mùi khó chịu -Khi lipit bị hóa,thường bị hoạt tính vitamin.Vì lẽ acid béo khơng no cao phân tử vitamin bị phá hủy phẩm vật oxy hóa tích tụ lipit -Các sản phẩm oxy hóa lipit thường làm vô hoạt enzim đặc biệt làm giảm hoạt độ suxinoxydaza,xitocromoxydaza colinoxydaza -Sản phẩm oxy hóa cịn có khả phản ứng cao với protein.Hợp chất tạo thành bền vững,khơng hịa tan nước dung môi hữu không bị phân ly enzim -Người ta cho phát triển bệnh xơ vữa động mạch tạo thành phức sản phẩm oxy hóa lipit với protein có thành phần thành huyết quản -Lipit bị oxy hóa cịn kìm hãm phát triển động vật LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com *Cơ chế q trình hóa sinh học +Ơi hóa enzim lipoxydaza Trong q trình khai thác bảo quản,lipit đặc biệt dầu mỡ,có thể bị oxy hóa tác dụng xúc tác enzim lipoxydaza để tạo thành sản phẩm khác aldehyt,xeton, Lipoxydaza hay lipoxygenaza enzim oxy hóa khử,thường có tên gọi hệ thống linoleat: O2 –oxydoreductaza.Enzim lipoxigenaza xúc tác oxy hóa acid béo khơng no chứa 2-3 nối kép (hoặc nhiều hơn) acid linoleic,linolenic,acid arachidic.Điểm đặc biệt lipoxygenaza oxi hóa dạng cis-cis cịn dạng cis-trans trans-trans hồn tồn khơng tác dụng.Cả ba acid bị oxy hóa với vận tốc nhau.Điểm khác hydro peroxyt tạo thành có hình thề cistrans có hoạt động quang học Tappel Boyer cho phân tử linoleat bị oxy hóa trực tiếp tác dụng enzim.Đầu tiên tạo thành phức hợp linoleat,oxy lipoxygenaza.Tiếp gốc kép tạo thành kết chuyển hyro từ linoleat tới oxy.Một nối đôi bị chuyển chỗ để tạo nên hệ thống nối đôi luân hợp.Phức hợp bị phân ly giải phóng enzim lipoxidaza hydro peroxyt có dạng cis-trans.Từ hydro peroxyt chuyển hóa cách bình thường để tạo epoxyt,aldehyt,xeton phẩm vật oxy hóa khác Nhiều hợp chất hữu chất hãm lipoxygenaza.Propylgalat,diphenylamin oxyquinolin chất kìm hãm lipoxygenaza.Tác dụng kìm hãm chất chỗ làm giảm vận tốc oxy hóa linoleat hấp thụ oxy Lipoxygenaza có nhiều hạt đỗ tương hạt hòa thảo.pH tối ưu lipoxygenaza đỗ tương 9,0 khác 7,0.Lipoxygenaza động vật có pH tối ưu từ 4-7 +Ơi hóa xeton Ôi hóa xeton thường đặc trưng lipit có chứa acid béo no,phân tử lượng thấp trung bình.Chẳng hạn bảo quản bơ margarin bị nhiễm nấm mốc (Aspergillus,Penicillium) thường xảy kiểu hóa này.Dưới tác dụng enzim vi sinh vật,acid béo bị ᵦ-oxy hóa decacboxyl hóa mà kết tạo alkylmetylxeton có mùi khó chịu Sơ đồ phản ứng sau: R-CH2-CH2-COOH → R-CO-CH2-COOH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Acid béo Acid ᵦ -xetonic 3.Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc oxy hóa *Các yếu tố kích thích -Ảnh hưởng acid béo tự do:acid béo tự có tác dụng xúc tác q trình oxy hóa,làm tăng nhanh phân giải hydro peroxyt thành gốc -Ảnh hưởng oxy:vận tốc tự oxy hóa phụ thuộc vào lượng oxy mơi trường.Vì phát sinh chuỗi phản ứng chủ yếu phụ thuộc vào RH + O2 -Ảnh hưởng nhiệt độ:nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến vận tốc phản ứng hóa học.Tăng nhiệt độ,lượng peroxyt tạo thành tăng.Ở nhiệt độ 40-450C cao hơn,sự phân giải hydro peroxyt tăng -Ảnh hưởng trạng thái lipit:bề mặt tiếp xúc chất béo với khơng khí lớn vận tốc oxy hóa cao.Vận tốc oxy hóa cịn phụ thuộc vào chiều dày lớp.Khi lớp dày oxy xâm nhập khó.Giảm nhiệt độ đến lúc chất béo chuyển sang trạng thái rắn vận tốc oxy hóa giảm -Ảnh hưởng ion kim loại chuyển tiếp:các ion hợp chất kim loại chuyển tiếp có tác dụng xúc tác oxy hóa lipit.Thực nghiệm cho thấy có mặt sắt dầu với lượng 0,2-1,0 mg/kg sắt làm giảm độ bền dầu oxy hóa 20-50%.Với Cu cần 0,05-0,2 mg/kg làm giảm độ bền dầu oxy hóa 20-50%.Ion kim loại chuyển tiếp có electron độc thân thực chất gốc.Nhưng tính chất “gốc” chúng thể yếu chúng tồn dung dịch với nộng độ lớn.Tuy nhiên chúng chuyển lấy electron từ hạt bão hịa háo trị để tạo thành gốc tự hoạt động gốc ion Mn+ + RO* → M(n+1)+ + RO_ Mn+ + RO2* → M(n+1)+ + RO-2 M(n+1)+ + RO*2 → Mn+ + R+ + O2 -Ảnh hưởng lượng mặt trời ion:năng lượng ánh sáng đặc biệt tia cực tím tia ngắn quang phổ nhìn thấy có tác dụng xúc tác q trình oxy hóa lipit.Có lẽ lượng ánh sáng quang phân hydro peroxyt thành gốc tự -Ảnh hưởng nước:người ta nhận thấy rằng, nước có tác dụng làm tăng tính ổn định chất béo sữa oxy hóa nhiệt độ 950C.Và người ta nhận thấy 500C,nước ảnh hưởng đến mỡ lợn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com *Ảnh hưởng yếu tố kìm hãm Ở thấy phản ứng: R* + O2 → RO2* Xảy tức thời,do vận tốc q trình oxy hóa nồng độ RO*2 định.Trị số nồng độ xác định tỉ lệ vận tốc tạo thành gốc tự do.Có thể giảm vận tốc phản ứng RO*2 + RH cách hướng phản ứng gốc peroxyt theo chiều khác.Điều đạt cách đưa vào lipit chất chống oxy hóa InH2, nghĩa chất có khả phản ứng dễ dàng với gốc RO2* hơn: Kết quà thay gốc peroxyt RO2* gốc chất chống oxy hóa In* gốc yếu tương tác với phân tử lipit.Các gốc In* bị vô hoạt tổ hợp: RO2* + InH2→ ROOH +In* In* + In* → In - In RO2* + In*→ ROOIn Điều kiện thỏa mãn cách đưa vào chất chống oxy hóa có chất phenol amin v.v.Phenol có lượng liên kết nguyên tử hydro nhóm hydroxyl bé (60-70 kcal) so với lượng liên kết nguyên tử hydro nhóm metylen mạch cacbon (80-90 kcal).Một cách khác để giảm nồng độ RO2* giảm vận tốc sinh thành chúng Kìm hãm oxy hóa cách làm đứt mạch Cơ chế tác dụng chất chống oxy hóa loại (như phenol,amin) sau: RO2* + InH2 → ROOH + In*H In*H + In*H → In* + InH2 Gốc không hoạt động Hoặc RO2* + InH2 → [RO2InH2] [RO2InH2] + RO2 → sản phẩm bền LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hoặc RO2* + InH2 → In*H + ROOH In*H +RO2*→ sản phẩm bền Kìm hãm oxy hóa cách làm giảm vận tốc phát sinh mạch Ví dụ,các sunlfua có khả phá hủy hydro peroxyt: ROOH + R1SR2 → ROH + R1SOR2 ROOH + R1SOR2 → ROH + RSO2R2 Các sunlfua kiểu tiuram (tetration A,tetrametyltiuramdisulfua) Vô hoạt hợp chất chứa kim loại có hoạt động xúc tác Các kim loại chuyển tiếp tương tác với hydro peroxyt để tạo thành gốc tự do,đồng thời kim loại chuyển sang hóa trị khác: Fe2+ + ROOH → Fe3+ + RO* + OH* Fe3+ + ROOH → Fe2+ + RO2* + H+ Vì phải chọn chất chống oxy hóa có khả tạo phức với ion kim loại qua mà “phong tỏa” chuyển electron từ mức N tới mức M,nghĩa loại trừ khả chuyển hóa trị.Những chất chống oxy hóa loại acid xitric,acid malic,acid fitinic, Trong bảo quản lipit,người ta dùng cộng tính hai chất để làm tăng hiệu chất chống oxy hóa.Chất làm tăng tính chất chống oxy hóa chất gọi chất hiệp trợ.Chất hiệp trợ có khơng có tính chất chống oxy hóa.Bản chất chúng vơ hay hữu cơ.Acid phosphoric,acid ascorbic,acid xitric muối chúng,polyphotphat,acidamin,xephalin chất thuộc loại đó.Cơ chế hiệp trợ chúng chỗ chúng chất cho hydro để khử dạng chất kìm hãm bị oxy hóa.Chẳng hạn kìm hãm oxy hóa chất béo hỗn hợp acid ascorbic quinon.Acid ascorbic chuyển hydro đến quinon (khử quinon thành somiquinon hydroquinon) chất tác dụng với gốc peroxyt.Quá trình chuyển hydro coi hiệp trợ acid ascorbic với tocoferol.Tác dụng hiệp trợ α- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com alanin đến hydroquinon (α-acidamin đến phenol nói chung) chống oxy hóa cho dầu hướng dương chỗ bị deamin hóa đến acid piruvic đồng thời khử hydroquinon bị oxy hóa Các chất tocoferol,xemazol,phosphatit,gossipol,quecxetin, chất chống oxy hóa tự nhiên,vì thường chứa nguồn lipit tự nhiên.Trong trình khai thác tinh luyện chất bị đi,do nguồn lipit dễ bị hóa.Một số chất chống oxy hóa tân tạo gia cơng hạt có dầu melanoidin,gossiphosphatit,melanophosphatit, Hiện người ta sử dụng nhiều chất chống oxy hóa tổng hợp butyloxyanizol,butyloxytoluen,dodexigalat,v.v bảo quản dầu mỡ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... CÁC CHUYỂN BIẾN CƠ BẢN CỦA CỦA LIPIDE TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM A.Khả chuyển hóa Lipit -Trong điều kiện bảo quản thể,lipit bị chuyển hóa để tạo thành phẩm vật khác nhau.Các q trình chuyển. .. 2.Ơi hóa phản ứng oxi hóa khử -Ơi hóa kiểu dạng phổ biến chế biến bảo quản lipit sản phẩm giàu lipit.Có thể chia dạng hóa phản ứng oxi hóa khử thành hai kiểu ôi hóa hóa học phi enzyme ôi hóa sinh... hợp hóa. Thực chất hóa q trình oxi hóa. Tuy vậy.nếu dựa vào chế phản ứng phân hóa thủy phân hóa oxi hóa 1.Ơi hóa phản ứng thủy phân -Quá trình thủy phân lipit yếu tố mở đầu cho q trình oxi hóa. Khi