Bài giảng: Phụ gia trong chế biến thực phẩm pps

WHO: phụ gia là một chất khác hơn là thực phẩm hiện diện trong thực phẩm là kết quả của một số mặt: sản xuất chế biến, bao gói, tồn trữ … Các chất này không bao gồm các chất bẩn bị nhiễ

Phụ gia trong chế

biến thực phẩm

Ts LÝ NGUYỄN BÌNH

Tài liệu tham khảo

1 Branen A Larry FOOD ADDITIVES Marcel Dekker 1990.

2 Smith Jim FOOD ADDITIVE USER’S HANDBOOK Chapman Hall 1993.

3 Thomas E Furia HANDBOOK OF FOOD ADDITIVES Vol II CRC 1980.

4 Ashurst P.R FOOD FLAVORINGS Chapman Hall 1991.

5 Harris Peter FOOD GELS Elsevier 1990.

6 Hendry G.A.F NATURAL FOOD COLORANTS Chapman Hall 1996.

7 Imeson Alan THICKENING AND GELLING AGENTS FOR FOOD Chapman Hall 1997.

8 Kyzlink Vladimir PRINCIPLES OF FOOD PRESERVATION Elsevier 1990.

9 Marie S HANDBOOK OF SWEETENERS Blackie 1989.

10 Russell NJ FOOD PRESERVATIVES Chapman Hall 1991.

11 Szuhaj Bernard F LEUCITHINS: SOURCES, MANUFACTURING AND USES Chapman Hall 1989.

Nội dung môn học

 Chương 1 Mở đầu

 Chương 2 Phụ gia dùng trong bảo quản thực phẩm

 Chương 3 Phụ gia làm thay đổi cấu trúc thực phẩm

 Chương 4 Phụ gia hỗ trợ kỹ thuật chế biến

 Chương 5 Phụ gia làm thay đổi tính chất cảm quan

của thực phẩm

 Chương 6 Enzyme thực phẩm

Định nghĩa phụ gia

FAO: phụ gia là chất không dinh dưỡng được thêm vào các sản phẩm với các ý định khác nhau Thông thường, các chất này có hàm lượng thấp dùng để cải thiện tính chất cảm quan, cấu trúc, mùi vị, cũng như bảo quản sản phẩm.

WHO: phụ gia là một chất khác hơn là thực phẩm hiện diện trong thực phẩm là kết quả của một số mặt: sản xuất chế biến, bao gói, tồn trữ

… Các chất này không bao gồm các chất bẩn bị nhiễm vào thực

phẩm.

VIỆN THÔNG TIN THƯ VIỆN Y HỌC TW:

- Phụ gia thực phẩm là một chất có hay không có giá trị dinh dưỡng, không được tiêu thụ thông thường như một thực phẩm và không được sử dụng như một thành phẩm của thực phẩm

- Phụ gia thực phẩm là một chất chủ ý bổ sung vào thực phẩm để giải quyết mục đích công nghệ trong sản xuất, chế biến, bao gói, bảo quản vận chuyển thực phẩm, nhằm cải thiện kết cấu hoặc đặc tính

kỹ thuật của thực phẩm đó

- Phụ gia thực phẩm tồn tại trong thực phẩm với một giới hạn tối đa cho phép đã được qui định

Các loại phụ gia thực phẩm thông thường

Tầm quan trọng của việc sử dụng phụ gia

1. Góp phần điều hoà nguồn nguyên liệu cho các nhà

máy sản xuất thực phẩm

2. Tạo được nhiều sản phẩm phù hợp với sở thích và

khẩu vị của người tiêu dùng

3. Giữ được chất lượng toàn vẹn của thực phẩm cho

tới khi sử dụng

4. Kéo dài thời gian sử dụng của thực phẩm

5. Tạo sự dễ dàng trong sản xuất, chế biến thực

phẩm và làm tăng giá trị thương phẩm trên thị

trường

6. Làm giảm phế liệu trong các công đoạn sx

Những nguy hại của phụ gia thực phẩm

Sử dụng phụ gia thực phẩm không đúng liều lượng, chủng loại nhất là

phụ gia không cho phép dùng trong thực phẩm sẽ gây hại cho sức khoẻ:

Gây ngộ độc cấp tính: Nếu dùng quá liều cho phép

Gây ngộ độc mạn tính: dù dùng liều lượng nhỏ, thường xuyên, liên

tục, một chất phụ gia thực phẩm tích luỹ trong cơ thể, gây tổn thương lâu dài.

Nguy cơ gây hình thành khối u, ung thư đột biến gen, quái thai, nhất

là các chất phụ gia tổng hợp

Nguy cơ ảnh hưởng chất lượng thực phẩm: phá huỷ các chất dinh

dưỡng, vitamin

Qui định về sử dụng phụ gia thực phẩm

I. Chỉ được phép sản xuất, nhập khẩu, kinh doanh

tại thị trường Việt Nam các phụ gia thực phẩm

trong “ DANH MỤC” và phải được chứng nhận phù hợp tiêu chuẩn CLVSATTP bởi cơ quan có thẩm

quyền

II. Việc sử dụng phụ gia thực phẩm trong danh mục

sản xuất chế biến, xử lý, bảo quản, bao gói; và

vận chuyển thực phẩm phải thực hiện theo “Qui định về chất lượng VSATTP của Bộ Y tế”

III.Việc sử dụng phụ gia thực phẩm trong danh mục

phải đảm bảo:

1. Đúng đối tượng thực phẩm và liều lượng

không vượt quá giới hạn an toàn cho phép

2. Đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, vệ sinh an toàn qui

định cho mỗi chất phụ gia

3. Không làm biến đổi bản chất, thuộc tính tự

nhiên của thực phẩm.

IV.Các chất phụ gia thực phẩm trong Danh mục lưu

thông trên thị trường phải có nhãn với đầy đủ các nội dung theo qui đinh.

V. Yêu cầu đối với cơ sở sản xuất, chế biến thực phẩm:

Trước khi sử dụng một phụ gia thực phẩm cần chú

ý xem xét:

1. Chất phụ gia đó có được sử dụng với loại thực

phẩm mà cơ sở định sản xuất hay không ?

2. Giới hạn sử dụng cho phép của chất phụ gia

đó với loại thực phẩm nào đó là bao nhiêu?

(mg/kg hoặc mg/ lít)

3. Phụ gia đó có phải dùng cho thực phẩm hay

không? Có đảm bảo các qui định về chất lượng VSAT bao gói, ghi nhãn theo qui định hiện hành hay không?

5 Sản xuất và tiêu thụ phụ gia trên thế giới

– không tác dụng + tác dụng yếu ++ tác dụng trung bình +++ tác dụng mạnh

Phổ hoạt động của một số chất bảo quản trên vi sinh vật

Acid benzoic &

Natri benzoate

 Acid benzoic (C6H5COOH) có dạng tinh thể hình kim không màu,

dễ tan trong rượu và ête, ít tan trong nước

 Acid benzoic là chất sát trùng mạnh đối với nấm men và nấm mốc

và có tác dụng yếu hơn đối với vi khuẩn

 Tác dụng bảo quản chỉ xảy ra ở môi trường acid pH 2.5-3.5 (nồng

độ gây tác dụng là 0.05%)

 Natri benzoate (C6H5COONa) dễ tan trong nước

 Acid benzoic và muối Na benzoate được công nhận

là GRAS (generally recognized as safe) Nồng độ sử dụng tối đa là 0.1-0.12%; thường dùng 0.05-

0.075% đối với nước quả chua và 0.075-0.1% đối với nước quả ít chua

 Có nhược điểm là có mùi kim loại dễ bị phát hiện,

làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm

Acid benzoic và Natri benzoate

Acid sorbic &

Kali sorbate

 Acid sorbic hay acid 2,4-hexadienic (C5H7COOH) là chất kết

tinh có vị chua nhẹ và mùi nhẹ, khó tan trong nước lạnh

(0.16%), dễ tan trong nước nóng (ở 100oC tan 3.9%)

 Kali sorbate (C5H7COOK) là chất bột trắng kết tinh, dễ tan

trong nước

 Acid sorbic và Kali sorbate có tác dụng sát trùng mạnh đối với

nấm men và nấm mốc, tác dụng rất yếu đối với các loại vi

khuẩn khác nhau

Acid sorbic và Kali sorbate

 Các chất này không độc đối với cơ thể người, được

công nhận là GRAS, khi cho vào sản phẩm thực

phẩm không gây ra mùi vị lạ hay làm mất mùi tự nhiên của thực phẩm Đây là một ưu điểm nổi bậc của acid sorbic và Kali sorbate

 Được ứng dụng trong chế biến rau quả, rượu vang,

đồ hộp sữa và sữa chua, các sản phẩm cá, xúc xích, bánh mì

 Acid sorbic không có tác dụng đối với vi khuẩn

lactic, acetic

Thịt gà tươi nhúng vào dung dịch acid sorbic 7.5%

(71oC) có thể giữ được 18 ngày

Acid acetic

 Acid acetic và các muối được sử dụng chủ yếu để

tạo vị chua và chống vi sinh vật, chủ yếu chống nấm men và vi khuẩn (ngoại trừ các vi khuẩn lên men

acid acetic, acid latic, và acid butyric)

 Hoạt tính của acid acetic thay đổi tuỳ thuộc vào sản

phẩm thực phẩm, môi trường, và vi sinh vật cần

chống

 Ở Mỹ, acid acetic được công nhận là GRAS

Liều lượng Calcium acetate sử

Acid propionic

 Sử dụng acid propionic và các muối propionate chủ yếu để chống

nấm mốc; một vài nấm men và vi khuẩn cũng bị ức chế bởi acid propionic

 Ở Mỹ, acid propionic và các muối Ca, Na propionate được công

nhận là GRAS, được sử dụng không giới hạn, trừ một số trường hợp: được dùng tối đa 0.32% trong bột mì để sx bánh mì, 0.38% trong các sản phẩm lúa mì nguyên hạt, 0.3% trong các sản phẩm phô mai

 Nitrite là chất kết tinh trắng đến vàng nhạt, tan

tốt trong nước và amoniac lỏng, tan ít trong rượu

và các dung môi khác

 Nitrite được dùng trong sản xuất các sản phẩm

thịt lên men chua qua nhiều thế kỷ Nó có tác

dụng phát triển màu sắc, tạo mùi, cải thiện cấu

trúc, chống vi sinh vật

Ester của p-hydroxybenzoic acid

 Thường được gọi là các “paraben”, chúng khác

nhau ở gốc alkyl (methyl, ethyl, propyl, butyl, và heptyl), là các chất không màu, không mùi (trừ

methyl paraben), không vị, không hút ẩm, và

không bay hơi, tác dụng tốt ở cả 2 môi trường acid

và kiềm

 Độ tan của paraben trong ethanol tăng dần từ

methyl đến heptyl ester, độ tan của paraben trong nước thì ngược lại

Ester của p-hydroxybenzoic acid

Methyl Paraben Ethyl Paraben

Ester của p-hydroxybenzoic acid

 Hoạt tính chống vi sinh vật của p-hydroxyben- zoic

acid ester tỉ lệ thuận với chiều dài của mạch alkyl

 Tác dụng hiệu quả đối với nấm mốc và nấm men hơn

là vi khuẩn; đối với vi khuẩn thì tác dụng tốt đối với

vi khuẩn gam dương hơn là vi khuẩn gam âm

 Ngoài tác dụng ức chế sự phát triển của vi sinh vật,

các paraben còn có tác dụng ngăn ngừa sự sinh độc

tố bởi C botulinum (propyl hoặc methyl 100 µg/mL),

sự tiết protease bởi Aeromonas hydrophila (propyl

200 µg/mL)

Ester của p-hydroxybenzoic acid

 Methyl và propyl paraben (3:1) ở nồng độ

0.03-0.06% có thể được dùng để gia tăng thời gian bảo

quản các loại bánh trái cây, bánh nướng (không lên men), kem, bánh kem, mứt

 Methyl và propyl paraben (2:1) ở nồng độ

0.03-0.05% có thể được dùng trong nước ngọt

 Nồng độ phối hợp của các ester ở mức 0.03-0.06% có

thể dùng cho các sản phẩm cá xông khói, hải sản nấu đông

 Nồng độ phối hợp của các ester ở mức 0.05-0.1%

được dùng cho các dịch mùi trích ly

Ester của p-hydroxybenzoic acid

 Hỗn hợp 0.05% của methyl và propyl paraben (2:1)

được dùng để bảo quản salad trái cây, nước quả,

sốt, thịt nhồi (Mỹ)

 Methyl paraben ở nồng độ 0.05-0.1% hoặc hỗn hợp

methyl và propyl paraben được dùng cho thực phẩm

áo gelatin và thực phẩm nấu đông

 Methyl và propyl paraben (2:1) có thể được dùng

như chất bảo quản trong các loại mứt trái cây

(0.07%), dầu trộn salad (0.1-0.13%), và rượu vang (0.1%)

 Ảnh hưởng lên ADN

 Ảnh hưởng lên sự tổng hợp protein

 Ảnh hưởng lên hoạt động của enzyme

 Ảnh hưởng lên tính thẫm thấu của màng tế bào

 Ảnh hưởng lên vách tế bào

 Ảnh hưởng lên cơ chế trao đổi các chất dinh dưỡng

Cơ chế tác dụng của chất

chống vi sinh vật

Tính chất hoá học và lý học

của các chất chống vi sinh vật

 Tính chất hoà tan

 Điểm nóng chảy, điểm sôi

 Khả năng ion hoá các chất

 Phản ứng của các chất phụ gia đối với thành phần

thực phẩm

Tương tác của thành phần thực

phẩm và chất chống vi sinh vật

 pH của sản phẩm có thể ảnh hưởng đến sự ion hoá

các chất chống vi sinh vật

 Một số chất chống vi sinh vật có thể bị oxy hoá,

thuỷ phân, tạo liên kết

 Chất béo có khả năng tác động đến các vi sinh vật,

ngăn cản hoạt động của các phụ gia

 Các hợp chất khác (ngoài thành phần chính của

thực phẩm) cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt tính của chất chống vi sinh vật

Mức độ nhiễm vi sinh vật và

việc sử dụng phụ gia

 Thực phẩm bị nhiễm vsv với mật số càng cao thì

nồng độ phụ gia sử dụng phải càng cao

 Nguyên tắc lựa chọn phụ gia là chống loại vi sinh

vật cần chống

Phương pháp bảo quản và

việc sử dụng phụ gia

 Trong quá trình bảo quản, các vi sinh vật có tạo lập

bào tử không?

 Có xử lý nhiệt không?

 Nước hoạt động ở mức độ nào?

 Loại bao gói, kiểu bao gói sử dụng?

 Có rút oxy? Có hay không có các chất khí bảo quản?

Các vấn đề cần quan tâm

Nối đôi và carbon-α

là vị trí bị oxy hoá của phân tử chất béo

Khởi đầu, nguyên tử hydro bị đứt

ra từ carbon-α của gốc acid béo Quá trình này được xúc tác bởi nhiệt, ánh sáng, và kim loại

Gốc béo tự do

Gốc Peroxide tự do

và Hydroperoxide

Aldehyde, Ketone, Alcohol, Acid

Dạng không bền của glyceride, phản ứng mãnh liệt với oxy

Dạng rất kém bền, sẵn sàng phân hủy thành các hợp chất hữu cơ mạch ngắn

Sản phẩm cuối của sự oxy hoá chất béo, chịu trách nhiệm về

sự ôi hoá dầu mỡ thực phẩm

Cơ chế hoạt động của chất

chống oxy hoá chất béo

TBHQ (tert-butyl

hydroquinone)

Dilauryl thiodipropionate Gum Guar

Leucithin THBP (tri- hydroxybutyro- phenone)

Acid thiodipropionic 4-Hydroxymethyl-2,6-di-

tert-butyl phenol

BHA BHT Tocopherols Propyl gallate

Dodecyl gallate Octyl gallate Acid ascorbic Ascorbate Calcium Ascorbate Sodium Palmitate ascorbyl

Sử dụng chất chống oxy hoá dầu mỡ ở một số nước

BHA (Butylated hydroxyanisole)

 BHA là một hỗn hợp gồm:

3-tert-butyl-4-hydroxyanisole

2-tert-butyl-4-hydroxyanisole Còn có tên là

BOA

 BHA là hợp chất phenol có cấu tạo

dạng rắn như sáp (điểm nóng chảy

thấp) màu trắng hoặc hơi ngà, công

thức phân tử là C11H16O2

BHA (Butylated hydroxyanisole)

 BHA tan tốt trong chất béo và các dung môi hữu cơ và không

tan trong nước, có hương phenol đặc trưng, là hợp chất dễ bay hơi và có thể chưng cất

 BHA bị mất hoạt tính trong dầu ở nhiệt độ cao, tương tác với

kim loại kiềm cho màu hồng

BHT (Butylated hydroxytoluene)

 BHT là một chất rắn màu trắng, có tác

dụng tương tự như BHA

 BHT có công thức phân tử C15H24O,

tan tốt trong chất béo, không tan

trong nước, dễ bốc hơi và có thể

chưng cất

 Mặc dù bền nhiệt, BHT có tác dụng

kém hơn BHA

TBHQ (tert-Butylhydroquinone)

 TBHQ là một chất kết tinh trắng,

có mùi đặc trưng, tan trong cồn và

ête, không tan trong nước, công

thức phân tử C10H14O2

 TBHQ là chất chống oxy hoá rất tốt cho dầu mỡ, có

khả năng làm giảm sự tốn thất chất dinh dưỡng,

duy trì tốt chất lượng và phẩm chất ban đầu của

dầu mỡ trong quá trình vận chuyển xa

 Được sử dụng rất rộng rãi trong chế biến thực

phẩm

 Có khả năng bảo vệ các sản phẩm chiên, giúp cải

thiện thời gian bảo quản

Propyl gallate

Tên hoá học: Propyl gallate, propyl

ester of gallic acid, n-propyl ester of

3,4,5-trihydroxybenzoic acid, propyl

Đánh giá tác dụng của các

chất chống sự oxy hoá

 Active oxygen method, AOM (Phương pháp oxy

hoạt động): áp dụng cho chất béo lỏng

Không khí được sục vào mẫu phân tích để thúc đẩy quá trình oxy hoá và rút ngắn thời gian phân tích Lượng peroxide trong mẫu sẽ được định lượng định

kỳ nhằm xác định thời điểm mẫu đạt tới điểm hư hỏng (rancidity point): 20 meq kg-1 (dầu mỡ động vật) hoặc 70 meq kg-1 (dầu mỡ thực vật).

Đánh giá tác dụng của các

chất chống sự oxy hoá

 Oven storage tests (Schaal oven test):

Nhiệt độ sẽ thúc đẩy quá trình oxy hoá Các kiểm nghiệm thực chất là các thí nghiệm bảo quản ở

nhiệt độ cao để tăng tốc quá trình Nhiệt độ làm

việc là 62,8 oC (145 oF) Các chỉ tiêu mùi vị và

lượng peroxide sẽ được dùng để xác định mức độ

hư hỏng của chất béo trong mẫu.

47

49

51

>100 days

55

Ảnh hưởng của các sản phẩm từ sự oxy hoá chất béo đến thực phẩm

 Làm giảm giá trị dinh dưỡng

 Biến đổi mùi tự nhiên

 Làm mất màu, thay đổi màu sắc

 Thay đổi cấu trúc

 Sinh độc tố

Các chất hỗ trợ sự chống oxy

hoá chất béo

Được thêm vào chất béo để tăng hiệu quả chống sự oxy hoá chất béo, bao gồm:

 Acid citric và các ester monoglyceride citrate

 Acid ascorbic và Palmitate ascorbyl

Chức năng của các chất hỗ trợ

 Tạo môi trường acid ổn định để chống sự oxy hoá

chất béo

 Loại bỏ hoạt tính của các ion kim loại (bằng cách

tạo phức vô hoạt)

 Loại bỏ oxy (oxy hoá acid ascorbic)

 Phục hồi các chất chống sự oxy hoá

+ - -

-Acid nhẹ Kiềm Kiềm, acid Acid nhẹ

Phản ứng hoá nâu do enzyme

Hợp chất polyphenol (rau, trái)

Enzyme

Polyphenol Oxydase (PPO) (rau, trái)

Oxy

Ion kim loại

Sản phẩm

có màu nâu

Cơ chất

63

Các yếu tố ảnh huởng đến

hoạt tính của enzyme PPO

Ảnh hưởng của nhiệt đến độ

bền của enzyme PPO

Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính của enzyme PPO

Các biện pháp kiểm soát phản

ứng hoá nâu do enzyme

 Sử dụng nhiệt để vô hoạt enzyme PPO: gia nhiệt, chần nguyên liệu trước khi chế biến

 Sử dụng các acid để hạ thấp pH của môi trường, làm giảm tốc độ phản

ứng hoá nâu: acid citric, ascorbic, malic, phosphoric

 Sử dụng khí SO2 hoặc các hợp chất sinh SO2 để ngăn cản phản ứng hoá nâu: SO2, Na sulfite, Na metabisulfite

 Sử dụng muối NaCl: ở nồng độ thích hợp muối có tác dụng kìm hãm hoạt tính của enzyme PPO