Bài 2 phụ gia tạo nhũ

Mục tiêu bài thí nghiệm: Bài thí nghiệm này nhằm giúp sinh viên: - Tìm hiểu về hệ nhũ tương thường gặp trong thực phẩm và phụ gia làm bền hệ nhũ tương - Quan sát sự đồng nhất trong cấu

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

VIỆN CÔNG SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

 Bài 2: PHỤ GIA TẠO NHŨ

Giảng viên hướng dẫn : Huỳnh Nguyễn Quế Anh Lớp :DHTP17E

Nhóm thực hiện : Nhóm 2 Tổ: 2 Danh sách các thành viên

MỤC LỤC

I TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu bài thí nghiệm: 3

1.2 Nguyên liệu: 3

1.3 Phụ gia: 1.3.1 Lecithine -Tên hóa học: Lecithine 3

1.3.2 Lauryl sulfate 5

II SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM 6

2.1 Thí nghiệm 1: Hệ dầu/nước (1:4) 6

2.2 Thí nghiệm 2: Hệ nước/dầu (1:4) 7

2.3 Bố trí thí nghiệm 8

2.4 Tiến hành phân tích 9

III KẾT QUẢ 10

3.1 Thí nghiệm 1: Hệ dầu/nước (1:4) 10

3.2 Thí nghiệm 2: Hệ nước/dầu (1:4) 11

3.3 Trả lời câu hỏi 12

I TỔNG QUAN

1.1 Mục tiêu bài thí nghiệm:

Bài thí nghiệm này nhằm giúp sinh viên:

- Tìm hiểu về hệ nhũ tương thường gặp trong thực phẩm và phụ gia làm bền hệ nhũ tương

- Quan sát sự đồng nhất trong cấu trúc mẫu và thời gian tách pha, đo chiều cao lớp lắng của mẫu có bổ sung phụ gia và mẫu đối chứng

1.2 Nguyên liệu:

Hình 2.1: Dầu Trường An

-Tính chất: Dầu có hàm lượng carbon và hydro cao, thường dễ cháy và là chất hoạt động bề mặt Hầu hết các loại dầu là lipid không bão hòa dạng lỏng ở nhiệt độ phòng

-Đặc điểm: Chứa nhiều acid béo chưa no chưa bão hòa và Vitamin E, Vitamin K Chúng không chứa cholesterol xấu

1.3 Phụ gia:

1.3.1 Lecithine

-Tên hóa học: Lecithine

Hình 2.2: Lecithine

-Công thức hóa học: C42H80NO8P

-Công thức phân tử:

Hình 2.3: Công thức phân tử của Lecithine

-Tên thương mại: Lecithine

-Tiêu chuẩn lượng cho phép sử dụng theo TT24:

Theo Thông tư 24/2019/TT-BYT của Bộ Y tế (trang 116-118), Lecithin được phép

sử dụng trong nhóm thực phẩm Dầu và chất béo thực vật là GMP mg/kg

-Cơ chế tác dụng:

Cơ chế cụ thể của lecithine xảy ra trong hệ nhũ tương như sau Phản ứng hóa học tạo các chất mong muốn sẽ xảy ra khi ta đưa lecithine vào các hệ nhũ tương này để làm bền hệ nhũ tương Có 2 cách để các phân tử chất phản ứng gặp nhau:

- Cách thứ nhất: Các phân tử phản ứng của lecithine thấm qua lớp màng chất hoạt hóa bề mặt ra ngoài và gặp nhau Nhưng thực tế thì phản ứng theo cách này là rất nhỏ, không đáng kể

- Cách thứ hai: Khi các hạt vi nhũ tương của lecithin và phospholipid của dầu gặp nhau, nếu có đủ lực tác động thì 2 hạt nhỏ có thể tạo thành một hạt lớn hơn Các chất phản ứng trong 2 hạt nhỏ sẽ hòa trộn, phản ứng xảy ra trong lòng hạt lớn và sản

phẩm mong muốn được tạo thành

-Khi các phân tử lecithine và phospholipid của dầu gặp nhau sẽ tạo nên sức căng

-Khi 2 chất lỏng không tan trộn lẫn với nhau thì giữa bề mặt phân pha của 2 chất lỏng này sẽ xuất hiện các ứng suất do sức căng bề mặt tạo nên Năng lượng bề mặt

là đại lượng tỉ lệ thuận với sức căng bề mặt và diện tích phân pha Để ổn định hệ nhũ tương người ta cần cho các chất hoạt động bề mặt như lecithine Các chất này làm giảm sức căng bề mặt của nước, góp phần giảm năng lượng bề mặt Do đó làm bền hệ nhũ tương

1.3.2 Lauryl sulfate

Hình 2.4: Lauryl sunfate

Tên hóa học: Sodium lauryl sunfate

Công thức hóa học: CH3(CH2)10CH2(OCH2CH2)nOSO3

-Công thức phân tử:

Hình 2.5:Công thức phân tử của Lauryl sunfate

Tên thương mại: Sodium lauryl sunfate

-Cơ chế tác dụng:

+Chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt của nước Các phân tử Lauryl sulfate hấp phụ lên bề mặt pha lỏng tạo thành một chất hấp phụ hydrat hóa rất mạnh và hình thành một áp suất, tạo cho các hạt dầu độ bền vững rất lớn, cản trở

sự kết dính chúng lại với nhau

+Lauryl sulfate có các nhóm có cực như các hợp chất sulfonat hoặc etoxysulfat được gắn vào các chuỗi hyđrocacbon Các nhóm tổng hợp này mang điện âm,

chúng chỉ liên kết yếu với các ion (của sắt, magiê, canxi) trong nước và nhờ đó khả năng của

nó vẫn rất tốt

II SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM

2.1 Thí nghiệm 1: Hệ dầu/nước (1:4)

80 ml dầu 0,1% lauryl sunfate

20 ml dầu 0,1% lecithine

20 ml dầu

80 ml nước

Khuấy 8 phút

20 ml dầu

80 ml nước Kết quả

Khuấy 5 phút Khuấy 5 phút

Kết quả Kết quả

2.2 Thí nghiệm 2: Hệ nước/dầu (1:4)

20 ml 0,1% lecithine

80 ml dầu 0,1% lecithine

20 ml nước

80 ml dầu

Khuấy 8 phút

80 ml dầu

20 ml nước Kết quả

Khuấy 5 phút Khuấy 5 phút

Kết quả Kết quả

2 3 Bố trí thí nghiệm

-Thí nghiệm bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên 1 yếu tố với 2 lần lặp lại

Thời gian tách lớp (s)

Độ dày lớp (bọt/dầu/nước) (cm)

Màu sắc

Số lớp

Bảng 2.1: Bảng bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Hệ dầu/nước (1:4)

- Yếu tố thí nghiệm:

+ Mẫu nhũ tương: M0, M1, M2

+ Phụ gia: Lecithin, Lauryl sulfate

+ Tỷ lệ pha: 1:4

- Yếu tố cố định:

+ Dầu: Dùng cùng loại dầu

+ Nước: Dùng cùng loại nước

+ Phương pháp tạo nhũ: Khuấy

+ Thời gian tạo nhũ: 8 phút

- Hàm mục tiêu: Phương pháp kiểm tra sự bền vững của hệ nhũ tương:

+ Đo thời gian tách lớp: Thời gian từ lúc tạo nhũ xong đến lúc tách hoàn toàn thành 2 lớp

+ Đo chiều dày từng lớp: Chiều dày của lớp nước và lớp dầu sau khi tách

+ Quan sát màu sắc, trạng thái từng lớp: Màu sắc và trạng thái của lớp nước và lớp dầu sau khi tách

- Mẫu đối chứng: mẫu không có phụ gia

- Tiến hành thí nghiệm với 3 mẫu:

+ M0: 20 ml dầu + 80 ml nước

+ M1: 20 ml dầu + 80 ml nước + 0,1%Lecithin

+ M2: 20 ml dầu + 80 ml nước + 0,1%Lautyl sulfate

Lưu ý: Lecithin tan trong dầu nên đánh tan Lecithin trong dầu trước còn Lauryl sulfat tan trong nước thì nên đánh tan Lauryl sulfat trong nước trước

Thí nghiệm 2: Hệ nước/dầu (1:4)

- Yếu tố thí nghiệm:

+ Mẫu nhũ tương: M0, M1, M2

+ Phụ gia: Lecithin, Lauryl sulfat

+ Tỷ lệ pha: 1:4

- Yếu tố cố định:

+ Dầu: Dùng cùng loại dầu

+ Nước: Dùng cùng loại nước

+ Phương pháp tạo nhũ: Khuấy

+ Thời gian tạo nhũ: 8 phút

- Hàm mục tiêu: Phương pháp kiểm tra sự bền vững của hệ nhũ tương:

+ Đo thời gian tách lớp: Thời gian từ lúc tạo nhũ xong đến lúc tách hoàn toàn thành 2 lớp

+ Đo chiều dày từng lớp: Chiều dày của lớp nước và lớp dầu sau khi tách

+ Quan sát màu sắc, trạng thái từng lớp: Màu sắc và trạng thái của lớp nước và lớp dầu sau khi tách

- Mẫu đối chứng: mẫu không có phụ gia

- Tiến hành thí nghiệm với 3 mẫu:

+ M0: 20 ml nước + 80 ml dầu

+ M1: 20 ml nước + 80 ml dầu + 0,1%Lecithin

+ M2: 20 ml nước + 80 ml dầu + 0,1%Lautyl sulfate

Lưu ý: Lecithin tan trong dầu nên đánh tan Lecithin trong dầu trước còn Lauryl sulfat tan trong nước thì nên đánh tan Lauryl sulfat trong nước trước

2.4 Tiến hành phân tích

-Hóa chất:

+ Lecithine + Lauryl sunlfate

-Dụng cụ:

+ Bercher 250 ml + Pipet 10ml

+ Đồng hồ bấm giờ + Bóp cao su

+ Thước kẹp kẻ

III KẾT QUẢ

3.1 Thí nghiệm 1: Hệ dầu/nước (1:4)

M0: 20 ml dầu

80 ml nước

M1: 20 ml dầu

80 ml nước 0,1% Lecithine

M2: 20 ml dầu

80 ml nước 0,1% Lauryl sunfate

Thời gian tách lớp (s)

Chiều dày từng lớp

Trạng thái từng lớp

Lớp sát vành đồng nhất

Không có bọt, không đồng nhất

vàng nhạt trong, lớp nước trong

Lớp dầu có màu vàng đục, lớp nước hơi đục

Bảng kết quả thí nghiệm của ba mẫu trong hệ dầu/nước (1:4)

Nhận xét :

-Chúng ta thấy rằng khi thêm phụ gia vào thực phẩm thì thời gian tách lớp càng lâu

và tạo nhũ bền hơn Trong hệ dầu trong nước thì phụ gia Lauryl sunfat giúp làm

bền nhũ tương hơn phụ gia Lecithine

Hiện tượng:

-Sau khi khuấy, dung dịch có màu trắng đục giống sữa có nhiều hạt nhỏ li ti

-Sau khi tắt máy khuấy vài giây, dung dịch bắt đầu tách lớp.

Giải thích:

-Sau khi khuấy thì kích thước các hạt micell và nước đều có kích thước rất nhỏ, nằm lẫn lộn và phân tán đều trong dung dịch nên ta thấy dung dịch đục như sữa Sau một khoảng thời gian thì các hạt micell liên kết với nhau và lớn dần, các hạt nước và dầu tách khỏi nhau Phần nước nặng hơn nên chìm xuống dưới, phần dầu nhẹ hơn nên nổi lên trên tạo thành 2 lớp dung dịch khác nhau

3.2 Thí nghiệm 2: Hệ nước/dầu (1:4)

M0: 80 ml dầu

20 ml nước

M1: 80 ml dầu

20 ml nước 0,1% Lecithine

M2: 80 ml dầu

20 ml nước 0,1% Lauryl sunfate

Thời gian tách

lớp(s)

Độ dày lớp

dầu/nước(cm)

nhạt trong, lớp nước trong

Lớp dầu vàng nhạt đục, lớp nước trong hơi đục

Không tách lớp, trắng đục

Bảng kết quả thí nghiệm của ba mẫu trong hệ nước/dầu (1:4)

Nhận xét:

-Trong hệ dầu/ nước, mẫu có bổ sung Laurul sunfate không thấy sự tách lớp

-Chiều cao cột lớp dầu mẫu có bổ sung Lecithine trong hệ dầu/ nước thấp hơn chiều cao lớp dầu của mẫu có bổ sung Lecithine trong hệ nước/ dầu

Hiện tượng:

-Sau khi khuấy, dung dịch có màu trắng đục giống sữa có nhiều hạt nhỏ li ti

-Sau khi tắt máy khuấy vài giây, dung dịch bắt đầu tách lớp

Giải thích:

-Do lecithin là một chất hoạt động bề mặt ít phân cực nên khả năng hòa tan trong dầu cao, bên cạnh đó do đặc tính cấu trúc có một đầu ưa nước và một đầu kị nước nên khả năng tạo nhũ cao

-Khi các phân tử lecthine và phospholipid của dầu gặp nhau sẽ tạo nên sức căng bề mặt Khi 2 chất lỏng không tan trộn lẫn với nhau thì giữa bề mặt phân pha của 2 chất lỏng này sẽ xuất hiện các ứng suất do sức căng bề mặt tạo nên Năng lượng bề mặt là đại lượng tỉ lệ thuận với sức căng bề mặt và diện tích phân pha Để ổn định

hệ nhũ tương người ta cần cho các chất hoạt đồng bề mặt như lecithine Các chất này làm giảm sức căng bề mặt của nước, góp phần giảm năng lượng bề mặt Do đó làm bền hệ nhũ tương

3.3 Trả lời câu hỏi

Câu 1: Nêu các bước hình thành hệ nhũ tương thực phẩm, phân loại nhũ tương?

-Nhũ tương là một hệ phân tán của hai hay nhiều chất lỏng không trộn lẫn vào nhau, một pha là pha phân tán, và pha kia là pha liên tục Các bước hình thành: có

sự hình thành các giọt cầu kích thước khá nhỏ của chất bị phân tán trong pha liên tục, do các gốc ưa béo co cụm vào trong để lộ gốc ưa nước ra ngoài (hay ngược lại) làm 2 pha không tan vào nhau và hình thành hệ nhũ tương

Câu 2: Trình bày cơ chế hoạt động của phụ gia làm bền nhũ tương?

-PG làm bền hệ nhũ gồm 2 gốc ưa nước và kị nước, phần kị nước lk với các chất béo tạo liên kết cầu béo, làm giảm sức căng bề mặt chia pha (giảm năng lượng tự

do bề mặt) và làm tốc độ kết dính các hạt chậm lại nên hệ trở nên bền hơn về mặt nhiệt động

Câu 3: Trình bày t ính chất và cơ chế hoạt động của phụ gia sử dụng trong bài?

-Lecithine (E322): là nhóm chất béo có màu nâu- vàng trong mô ĐV, TV, lòng đỏ trứng Phân tán trong nước, tan tố trg dầu, các dung môi không phân cực Trong dd nước phospholipid có thể hình thành cấu trúc mixel hoặc phiến mỏng tùy vào độ

ẩm và nhiệt độ Cơ chế: Lecithine có 2 đầu ưa nước và kị nước đầu ưa dầu bị bao trùm bởi các cầu béo, đầu ưa nước sẽ bị bao trùm bởi các cầu nước gắn kết chúng lại với nhau tạo thành hệ nhũ

-Lauryl sulfate: Cơ chế: các lauryl sulfate hấp phụ trên bề mặt pha lỏng tạo thành 1 chất hấp phụ hydrat hóa rất mạnh và hình thành 1 áp suất, tạo cho các hạt dầu độ bền vững rất lớn, cản trở sự kết dính chúng lại với nhau

Câu 4: Trình bày t ác hại có thể xảy ra khi sử dụng sai những phụ gia trong bài thí nghiệm?

- Không đạt được mục đích của thí nghiệm - Hệ nhũ tương tạo ra không đạt yêu cầu - Ảnh hưởng đến màu sắc làm giảm giá trị càm quan - Thời gian làm thí nghiệm có thể lâu - Có thể sử dụng loại phụ gia độc hại với cơ thể

Câu 5: Nêu phương pháp xác định lecithine ?

Lecithin là một phospholipide quan trọng Người ta xác định lecithin bằng phản ứng và những enzyme sau:

- Phospholipase – C:

- Lecithin + H2O → 1-2diglyceride + phosphorylcholine

- Alkaline - phosphatase

- Phosphorylcholine + H2O → choline + Pi

- Choline – kinase:

- Choline → ATP phosphoryicholine + ADP

Câu 6: Kể tên vài hệ nhũ tương thường gặp và phụ gia sử dụng:

Có rất nhiều hệ nhũ tương khác nhau nhưng trong thực phẩm chúng ta thường gặp

3 dạng: Hệ dầu trong nước: là hệ mà các giọt dầu phân tán trong pha liên tục là nước Ví dụ: sữa bổ sung lecithine, carrageenan khoảng 0,015 % Hệ nước trong dầu: là hệ mà trong đó các giọt nước phân tán trong pha liên tục là dầu Ví dụ: margarine, mayonair, shortening… bổ sung 2% mono - & di-glycerid của acid béo

Hệ nước trong dầu trong nước: hệ nhũ tương dầu trong nước mà các giọt phân tán của nó có chứa nước Đây là hệ khá phức tạp trong thực phẩm, có thể được sử dụng để bảo vệ các chất sinh học tan trong dầu

Câu 7: Nêu giá trị INS, ADI, ML của lecithine, lauryl sunfate, mono- và di-glycerid của acid béo:

-INS: xác định mỗi chất PG khi xếp vào danh mục chất PG TP

-ADI: lượng xác định mỗi chất PG TP được cơ thể ăn vào hàng ngày qua tp hoặc nước uống mà không gây hại đến sức khỏe (Tính theo mg/kg trọng lượng cơ thể/ ngày)

-INS (international numbering system) là kí hiệu được uỷ ban Codex về thực phẩm xác định cho mỗi chất phụ gia khi xếp chúng vào danh mục chất phụ gia thực phẩm -ADI (acceptable Daily Intake) là lượng xác định của mỗi chất phụ gia thực

phẩm được cơ thể ăn vào hàng ngày thông qua thực phẩm hoặc nước uống mà không gây ảnh hưởng có hại đến sức khoẻ ADI được tính theo mg/kg trọng lượng

cơ thể/ngày ADI có thể được biểu hiện dưới dạng: giá trị xác định, chưa quy định (CQĐ) và chưa xác định (CXĐ)

-ML (MaximumLevel) mức giới hạn tối đa của mỗi chất phụ gia sử dụng trong quá trình sản xuất, chế biến, xử lý, bảo quản, bao gói và vận chuyển sản phẩm

Mono và

di-glycerid của acid

béo

Câu 8: Kể tên những thực phẩm thường sử dụng lecithine, lauryl sunfate, mono- & di-glycerid của acid béo và liều lượng được phép sử dụng?

- Lecithine: sữa, chocolate, bánh kẹo, bột cacao, magarine, sốt mayonnaise, và các thực phẩm nướng

- Lauryl sunfat: cà phê, bơ sữa và đồ hộp

- Mono- & di-glycerid của acid béo: kẹo

Tất cả sản phẩm trên liều lượng cho phép đều là: GMP (mg/kg)