Báo cáo phụ gia thực phẩm đại học

MỤC LỤC BÀI 1:PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA 5 1.Tổng quan lý thuyết 5 1.1. Khái niệm 5 1.2. Phân loại phụ gia chống oxy hóa 5 1.3. Tác dụng của chất chống oxy hóa 5 1.4. Cơ chế quá trình oxy hóa chất béo 5 1.5. Cơ chế quá trình chống oxy hóa chất béo 6 1.6. Dầu 7 1.7. Phụ gia Butyl hydroxytoluen (BHT) 8 1.8. Vitamin E 9 2.Thực hành 10 2.1. Xác định chỉ số acid 11 2.2. Chỉ số peroxyt 14 2.3. Xác định chỉ số iode 17 3.Trả lời câu hỏi 19 BÀI 2: PHỤ GIA TẠO NHŨ 23 I. Tổng quan 23 1. Nước 23 2. Hệ nhũ tương 23 3.Sự hình thành nhũ tương 24 4. Phụ gia 24 II. Quy trình thí nghiệm 27 1.Nguyên liệu 27 2. Thí nghiệm 28 III. Kết quả bàn luận 30 1. Kết quả 30 2. Bàn luận 30 4.Trả lời câu hỏi 31 BÀI 3: PHỤ GIA TẠO LÀM ĐẶC, LÀM DÀY 36 1.Tổng quát về phụ gia làm đặc, làm dầy 36 1.1.Khái niệm 36 1.2.Nguồn cung cấp phụ gia tạo gel trong công nghiệp 36 1.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel 37 1.4. Một số phụ gia sử dụng trong phòng thí nghiệm 37 2. Quy trình thí nghiệm: 48 3. Kết quả thí nghiệm 48 4. Bàn luận và giải thích 53 5. Trả lời câu hỏi 53 BÀI 4: PHỤ GIA CẢI THIỆN BỘT MÌ 59 1. Tổng quan về nguyên liệu 59 1.1.Bột mì 59 1.2.Phụ gia cải thiện bột mì 61 2.Tiến hành thí nghiệm. 64 2.1.Sơ đồ quy trình 64 2.2 Thuyết minh quy trình 65 3.Kết quả và bàn luận 67 3.1.Kết quả 67 3.2.Bàn luận 68 4.Trả lời câu hỏi 69 BÀI 5: ENZYME PECTINASE 72 1.Tổng quan 72 1.1.Nhóm enzyme 72 1.2. Nguyên liệu dứa 74 2. Cách tiến hành 78 2.1. Quy trình 78 2.2. Thuyết minh quy trình 78 3. Kết quả Bình luận 81 3.1. Kết quả thí nghiệm 81 3.2. Xử lí kết quả 82 3.3. Nhận xét 84 4. Trả lời câu hỏi 84

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCMVIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

MỤC LỤC

BÀI 1:PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA 5

1.Tổng quan lý thuyết 5

1.1 Khái niệm 5

1.2 Phân loại phụ gia chống oxy hóa 5

1.3 Tác dụng của chất chống oxy hóa 5

1.4 Cơ chế quá trình oxy hóa chất béo 5

1.5 Cơ chế quá trình chống oxy hóa chất béo 6

1.6 Dầu 7

1.7 Phụ gia Butyl hydroxytoluen (BHT) 8

1.8 Vitamin E 9

2.Thực hành .10

2.1 Xác định chỉ số acid 11

2.2 Chỉ số peroxyt 14

2.3 Xác định chỉ số iode 17

3.Trả lời câu hỏi 19

BÀI 2: PHỤ GIA TẠO NHŨ 23

I Tổng quan .23

1 Nước 23

2 Hệ nhũ tương 23

3.Sự hình thành nhũ tương 24

4 Phụ gia 24

II Quy trình thí nghiệm 27

1.Nguyên liệu 27

2 Thí nghiệm 28

III Kết quả - bàn luận 30

1 Kết quả 30

2 Bàn luận 30

4.Trả lời câu hỏi 31

BÀI 3: PHỤ GIA TẠO LÀM ĐẶC, LÀM DÀY 36

1.Tổng quát về phụ gia làm đặc, làm dầy 36

1.1.Khái niệm 36

1.2.Nguồn cung cấp phụ gia tạo gel trong công nghiệp 36

1.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel 37

1.4 Một số phụ gia sử dụng trong phòng thí nghiệm 37

2 Quy trình thí nghiệm: 48

3 Kết quả thí nghiệm 48

4 Bàn luận và giải thích 53

5 Trả lời câu hỏi 53

BÀI 4: PHỤ GIA CẢI THIỆN BỘT MÌ 59

1 Tổng quan về nguyên liệu 59

1.1.Bột mì 59

1.2.Phụ gia cải thiện bột mì 61

2.Tiến hành thí nghiệm 64

2.1.Sơ đồ quy trình 64

2.2 Thuyết minh quy trình 65

3.Kết quả và bàn luận 67

3.1.Kết quả 67

3.2.Bàn luận 68

4.Trả lời câu hỏi 69

BÀI 5: ENZYME PECTINASE 72

1.Tổng quan .72

1.1.Nhóm enzyme 72

1.2 Nguyên liệu dứa 74

2 Cách tiến hành 78

2.1 Quy trình 78

2.2 Thuyết minh quy trình 78

3 Kết quả - Bình luận 81

3.1 Kết quả thí nghiệm 81

3.2 Xử lí kết quả 82

3.3 Nhận xét 84

4 Trả lời câu hỏi 84

BÀI 1:PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA

1 Tổng quan lý thuyết

1.1. Khái niệm

Phụ gia chống oxy hóa là những chất cho vào các sản phẩm thực phẩm nhằm ngănchặn sự hình thành, kiềm hãm, vô hoạt các gốc tự do, từ đó giảm tốc độ của phản ứngoxy hóa của các chất tác động lên thực phẩm, từ đó kéo dài thời gian bảo quản và chấtlượng của các sản phẩm thực phẩm

Các chất chống oxy hóa thường dùng trong rau quả, thịt, cá, lipid là: tocopherol,BHA, BHT, dẫn xuất của propyl ester,… Một số chất khác có tính chất chống oxy hóanhư formaldehyd, beta napthol, dihidroxy benzene,… nhưng những chất này làm chothực phẩm có mùi thối và biến màu nên ít dùng

1.2. Phân loại phụ gia chống oxy hóa

Hiện nay các chất chống oxy hóa được sử dụng trong rất nhiều loại thực phẩmkhác nhau Chúng được phân loại dựa trên hai dạng cơ bản:

Các chất chống oxy hóa có bản chất acid( bao gồm cả muối và ester của chúng)

Ví dụ: acid ascorbic, acid citric,…

Các hợp chất gốc phenolic ( cả tự nhiên lẫn hỗn hợp) ví dụ: BHA, tocopherol,

…

1.3. Tác dụng của chất chống oxy hóa

 Tác dụng với các chất xúc tác của phản ứng oxy hóa nên phản ứng không thể xảy ra,chất béo không bị oxy hóa

Ví dụ: acid citric, polyphenol…

 Tác dụng với các chất cần bảo vệ, tạo phức chất bền vững khó bị oxy hóa

Ví dụ: nitrit, nitrat tác dụng với Fe, giữ cho Fe (II) không bị oxy hóa thành Fe(III), tránhlàm mất màu thịt

 Tác dụng với O2không khí: oxy phản ứng với các chất chống oxy hóa chứkhông phảnứng với chất béo nên chất béo không bị hư hỏng do oxy hóa

Ví dụ: acid ascorbic, acid erythorbic…

 Ngăn chặn sự tiếp xúc của O2 với thực phẩm

1.4. Cơ chế quá trình oxy hóa chất béo

Sự tự oxy hóa chất béo là phản ứng dây chuyền được châm ngòi bằng sự tạothành các gốc tự do từ các phân tử acid béo Có thể chia thành 3 giai đoạn là: khởi tạo,lan truyền- tạo các sản phẩm trung gian và kết thúc phản ứng.

 Giai đoạn 1: khơi mào:

RH + O2→ R◦ + ◦OOH

RH → R◦ + ◦HGiai đoạn 1 được khơi màu bởi các oxy của không khí, hoặc các điện tử tự docủa các kim loại có hóa trị thay đổi Vd: Fe2+, Cu+,…

RH → R◦ + ◦HROOH +M3+ → ROO◦ +H◦ + M2+

ROOH + M2+→ RO◦ +OH◦ + M3+

2ROOH → RO◦ + ROO◦ + H2O

 Giai đoạn 2: Lan rộng: Tạo các sản phẩm trung gian

R◦ +O2→ ROO◦ROO◦+ RH → ROOH + R◦

Các yếu tố làm tăng vận tốc phản ứng oxy hóa chất béo: nhiệt độ, bức xạ, tia cựatím, bức xạ ion hóa, các enzyme xúc tác quá trình ( lipase, lipooxybenase …), sự có mặtcủa các ion kim loại có hóa trị thay đổi như Cu, Fe,… , nồng độ oxi, hoạt tính của nước

1.5. Cơ chế quá trình chống oxy hóa chất béo

Quá trình oxy hóa chất béo chính là ngăn nừa sự gia tăng của các gốc tự do bằngphương pháp dùng các chất có khả năng tác dụng với các gốc tự do này và tạo thành các

chất không có khả năng tiếp tục bị oxy hóa Gọi AH là chất chống oxy hóa chất béo.Phản ứng chống oxy hóa chất béo diễn ratheo sơ đồ sau:

1.6.2 Các chỉ số đánh giá chất lượng chất béo

1.6.3.2. Chỉ số ester:

Định nghĩa: là số mg KOH cần thiết để xà phòng hóa este có trong 1g dầu mỡ.

1.6.3.3. Chỉ số iot:

Định nghĩa: là số gam iod có thể kết hợp với các acid béo không no có trong 100

g dầu mỡ trong những điều kiện nhất định

Ý nghĩa: cho biết độ chưa no của các acid béo có trong mẫu Chỉ số này càngcao chứng tỏ chất béo càng lỏng và càng dễ bị oxi hóa

Khối lượng phân tử: 220,36 (dvC)

BHT là chất rắn màu trắng, ở dạng tinh thể, không tan trong nước và propan 1,2 – diol,tan trong chất béo,bị tổn thất dưới tác dụng của nhiệt ( nhiệt độ nóng chảy 69-72oC).BHT kết hợp với sắt trong một số sản phẩm thực phẩm hay bao bì làm thực phẩm cómàu vàng

1.7.3 Hấp thu, độc tính

BHT đi vào cơ thể qua đường miệng sẽ được hấp thu nhanh chóng qua dạ dày,ruột, sau đó sẽ được thải ra ngoài theo nước tiểu và phân

BHT ít có khả năng gây độc cấp tính Giá trị LD50 lên đến 1000mg/kg thể trọng

ở tất cả các loài được thử nghiệm

1.8. Vitamin E

1.8.1 Khái niệm

Vitamin E là tên gọi chung để chỉ hai lớp các phân tử (bao gồmcác tocopherol và các tocotrienol) có tính hoạt động vitamin E trong dinh dưỡng.Vitamin E không phải là tên gọi cho một chất hóa học cụ thể, mà chính xác hơn là chobất kỳ chất nào có trong tự nhiên mà có tính năng vitamin E trong dinh dưỡng

1.8.2 Công thức cấu tạo

Vitamin E tự nhiên tồn tại dưới 8 dạng khác nhau, trong đó có 4 tocopherol và

4 tocotrienol Tất cả đều có vòng chromanol, với nhóm hydroxyl có thể cung cấpnguyên tử hiđrô đểkhử các gốc tự do và nhóm R (phần còn lại của phân tử) sợ nước đểcho phép thâm nhập vào các màng sinh học Các tocopherol và tocotrienol đều có dạng

alpha, beta, gamma và delta, được xác định theo số lượng và vị trí của cácnhóm metyl trên vòng chromanol Mỗi dạng có hoạt động sinh học hơi khác nhau.

1.8.3 Thông số an toàn

Ở cấp độ quốc tế, tocopherols được đánh giá an toàn cho con ngườibởi tổ chức FAO / WHO, Ủy ban chuyên gia về Phụ gia Thực phẩm (JECFA) Liều lượng tối đa được xác định từ các nghiên cứu là 154 mg / kg trọng lượng cơ thể

Giá trị ADI được ước tính là 0,15-2 mg / kg trọng lượng cơ thể, được tính bằng alpha-tocopherol (WHO, 1986)

1.8.4 Vai trò của vitamin E

 Vitamin E là một chất oxy hóa tốt do cản trở phản ứng xấu của các gốc tự do trên các tếbào của cơ thể

 Ngăn ngừa lão hóa

 Ngăn ngừa ung thư

 Ngăn ngừa bệnh tim mạch: giảm cholesterol xấu và tăng tuần hoàn máu

 Kích thích hệ thống miễn dịch hoạt động tốt bằng việc bảo vệ các tế bào…

2 Thực hành

Xác định chỉ số acid:

2.1.4 Thuyết minh quy trình

 Đun sôi mẫu 10 phút kể từ lúc xuất hiện bọt khí đầu tiên

Mục đích của việc đun sôi là tạo điều kiện nhiệt độ cao thúc đẩy quá trình thủy phân các triglycerit thành các acid béo tự do Đồng thời thúc đẩy quá trình oxy hóa chấtbéo để tạo peroxide và acid béo tự do

Tiến hành đun sôi 3 mẫu: 1 mẫu dầu không bổ sung phụ gia, 1 mẫu bổ sung BHT 0.1%, 1 mẫu bổ sung Vit E 0.1% Nhằm so sánh hiệu quả chống oxy hóa của mẫu

có và không sử dụng phụ gia, giữa 2 loại phụ gia với nhau

 Cho cồn vào

Chất béo tan tốt trong các dung môi hữu cơ, vì vậy ta cho cồn vào để tạo dungmôi hòa tan chất béo, giúp cho phản ứng giữa axit béo tự do và KOH diễn ra nhanh và

dễ nhận thấy điểm cuối hơn, hạn chế được sai số

Cồn trước khi sử dụng cần phải điều chỉnh về môi trường trung tính bằng chỉthị

PP để tránh làm ảnh hưởng đến kết quả thu được

Phương trình phản ứng xảy ra như sau:

RCOOH + KOH → RCOOK + H2OThể tích KOH tiêu tốn sẽ được ghi lại và tính toán được chỉ số axit của mẫu

2.1.5. Kết quả

Mẫu 0 (ml)

Mẫu 1 BHT(ml)

Mẫu 2 Vit E(ml)

K: Hệ số hiệu chỉnh của dung dịch KOH 0.01N (K = 1).

m: Khối lượng mẫu dầu cần phân tích (g)

Tính kết quả:

Mẫu 0 (ml)

Mẫu 1 BHT(ml)

Mẫu 2 Vit E(ml)

2.1.6 Nhận xét

Ta thấy chỉ số acid cao nhất với mẫu không dùng phụ gia, chỉ số acid thấp nhât với mẫu dùng Vit E 0.1%, điều này cho thấy hiệu quả giảm sự hình thành các gốc acid béo tự do của mẫu dùng phụ gia so với mẫu không dùng phụ gia Và còn cho thấy hiệu quả của Vit E cao hơn so với dùng BHT

2.2. Chỉ số peroxyt

2.2.1 Định nghĩa

Chỉ số peroxyt (PoV) là lượng chất có trong mẫu thử được tính bằng mili đương lượng oxi hoạt tính làm oxi hóa KI trên 1kg mẫu dưới các điều kiện thao tác theo quy định Chỉ số này phản ánh sự ôi hóa của dầu mỡ

2.2.4 Thuyết minh quy trình

 Hòa tan

Bổ sung thêm CH3Cl để tạo môi trường hòa tan hoàn toàn chất béo có trong mẫu Bổ sung HCl : mục đích là để tạo pH môi trường trong khoảng 4–6 Phản ứng giữa KI và peroxyt cần phải tiến hành trong môi trường pH = 4–6 vì trong môi trường axit mạnh thì dễ sinh ra phản ứng oxi hóa với oxy không khí, do đó sẽ gây sai số tương đối lớn

4I- + O2 + 4H+ → 2I2 + 2H2O

KI được cho thêm vào để phản ừng với peroxyt giải phóng ra I2 ở dạng tự do

R1-CH-CH-R2 + 2KI + 2CH3COOH → R1-CH-CH-R2 +2CH3COOK + H2O + I2

 Đậy bình, lắc mạnh

Lắc mạnh nhằm hòa tan hết chất béo và tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra nhanh hơn Phản ứng này cần thời gian và phải thực hiện trong điều kiện không có ánh sáng

 Bổ sung hồ tinh bột và chuẩn với Na2S2O3đến mất màu

Hồ tinh bột được cho thêm vào với vai trò là chất chỉ thị để nhận biết được điểm tương đương trong phép chuẩn độ giữa I2sinh ra ở trên với Na2S2O3 Điểm tương đương nhận được khi màu xanh của hồ tinh bột và I2không còn nữa

I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6Sau khi cho hồ tinh bột vào cần phải tiến hành chuẩn độ ngay vì iot hấp thụmạnh lên bề mặt hồ tinh bột, nếu để thời gian lâu thì iot sẽ chui sâu vào bên trong cấu trúc của hồ tinh bột, do đó sẽ gây sai số lớn

2.2.5. Kết quả thí nghiệm

Mẫu 0(ml)

Mẫu 1BHT(ml)

Mẫu 2 Vit E(ml)

Kết quả tính:

Nhận xét:Chỉ số peroxyt ở mẫu không có phụ gia chống oxy hóa là cao nhất Mẫu có bổsung Vit E có chỉ số peroxyt thấp hơn so với mẫu bổ sung BHT

 Bổ sung cloroform và thuốc thử Wijs

Cloroform là dung môi hữu cơ có khả năng hòa tan tốt, được cho vào đểhòa tan chất béo trong mẫu Thuốc thử Wijs có ICl, nhằm cộng hợp vào các nối đôi trong các phân tử béo đã được hòa tan trong cloroform Lượng thuốc thử Wijs cho vào dư sẽ tác dụng với KI để giải phóng ra iot dưới dạng tự do và được định phân bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3với chỉ thị hồ tinh bột

Lượng KI sử dụng phải dư vì KI vừa là chất phản ứng vừa là môi trường để hòa tan I2sinh ra Nếu lượng KI dùng không đủ thì I2sinh ra không được hòa tan, nó là chất khôngbền nên ngay lặp tức sẽ bị thăng hoa ở nhiệt độ thường, gây sai số lớn.Điểm tương đương nhận được khi dung dịch chuyển từ màu tím đen sang không màu

 Phương trình phản ứng xảy ra:

R1-CH=CH-R2-COOH + ICl → R1-CHI-CHCl -R2-COOH

 Lắc mạnh, để trong bóng tối: tạo điều kiện và thời gian để thuốc thử tiếpxúc với các nối đôi trong chất béo

Phản ứng phải được tiến hành trong điều kiện không có ánh sáng vì trong hợp chất ICl, iodua thể hiện tính khử, nó rất dễ bị oxy không khí oxy hóa về dạng I2theo phản ứng

4I- + O2 + 4H+ → 2I2 + 2H2OPhản ứng này sẽ được đẩy mạnh khi có sự hiện diện của ánh sáng Vì vậy cần phải thựchiện phản ứng trong bóng tối

2.3.5. Kết quả thí nghiệm

Mẫu 0(ml)

Mẫu 1 BHA(ml)

Mẫu 2 Vit E(ml)

m: khối lượng mẫu thử (g)

Tính kết quả, nhận xét: theo nguyên tắc phản ứng, KI cho vào sẽ phản ứng với ICl dư tạo I2 , lượng I2 tạo ra được chuẩn độ bằng Na2S2O3 Vì vậy, lượng Na2S2O3 0.01N chuẩn

độ càng nhỏ thì lượng Iode tạo ra nhỏ ,lượng ICl dư nhỏ→ lượng ICl phản ứng với nối đôi trong chất béo nhiều → chất béo có nhiều nối đôi

Từ đó ta thấy, mẫu 0 có thể tích Na2S2O3 0.01N chuẩn độ cao nhất → số lượng nối đôi

ít nhất , và ngược lại với 2 mẫu dùng phụ gia

Mẫu dùng Vit E có thể tích Na2S2O3 0.01N chuẩn độ thấp nhất → số lượng nối đôi nhiều nhất

Kết quả cho thấy hiệu quả chống oxy hóa của phụ gia, giữ lại các nối đôi có trong dầu trong khi gia nhiệt Vit E có tác dụng bảo vệ nối đôi tốt hơn BHT

3 Trả lời câu hỏi

Câu 1 Trình bày ý nghĩa của chỉ số peroxyt, acid, iod của dầu thực vật?

 Chỉ số peroxyt:

Là số gram Iode được giải phóng bởi peroxyt có trong 100 gram chất béo.Chỉ số này phản ánh sự ôi hóa của dầu mỡ.Chỉ số càng gần 1 thì càng dễ bị oxi hóa Chỉ số <1 thì ít

bị oxi hóa

 Chỉ số acid:

Là số mg KOH cần thiết để trung hòa các acid beo tự do có trong 1 gam chất béo.Chỉ sốacid thể hiện chất lượng của lipide Nếu chỉ số acid tăng thì chất lượng sản phẩm giảm Lipid sử dụng được có chỉ số acid phải nhỏ hơn 10 (thường nằm trong khoảng 3 – 4) Các sản phẩm dầu mỡ để lâu hoặc khi bị oxy hóa sẽ có chỉ số acid cao

 Chỉ số Iode:

Là số gram Iode kết hợp vào vị trí nối đôi của 100g glyceride Chỉ số Iode đặc trưng cho mức chưa no của lipid.Lipid càng nhiều nối đôi thì chỉ số Iode càng lớn và ngược lại Chỉ số iode của mỡ sẽ nhỏ hơn so với dầu

Câu 2 Trình bày cơ chế của quá trình oxy hóa chất béo?

Sự tự oxy hóa chất béo là phản ứng dây chuyền được châm ngòi bằng sự tạothành các gốc tự do từ các phân tử acid béo Có thể chia thành 3 giai đoạn là: khởi tạo,lan truyền- tạo các sản phẩm trung gian và kết thúc phản ứng

 Giai đoạn 1: khơi mào:

RH + O2→ R◦ + ◦OOH

RH → R◦ + ◦HGiai đoạn 1 được khơi màu bởi các oxy của không khí, hoặc các điện tử tự docủa các kim loại có hóa trị thay đổi Vd: Fe2+, Cu+,…

RH → R◦ + ◦HROOH +M3+ → ROO◦ +H◦ + M2+

ROOH + M2+ → RO◦ +OH◦ + M3+

2ROOH → RO◦ + ROO◦ + H2O

 Giai đoạn 2: Lan rộng: Tạo các sản phẩm trung gian

R◦ +O2→ ROO◦ROO◦+ RH → ROOH + R◦

RO◦+ RH → ROH + R◦

……

 Giai đoạn 3: Kết thúc :

R◦ + ◦R→ R - R

R◦+ ROO◦→ ROORROO◦+ ROO◦→ ROOR + O2Các giai đoạn này cứ lặp đi lặp lại cho đến khi chuyển hóa hết các hóa trị tự do.Sản phẩm tạo thành là các acid, ceton, rượu,… đó chính là nguyên nhân gây xuất hiệncác hư hỏng về mùi, vị ôi khê của chất béo

Câu 3 Trình bày cơ chế của quá trình oxy hóa của rau quả?

Quá trình oxy hóa của rau quả chủ yếu xảy ra do trên nguyên liệu rau quả có chứa các enzyme oxy hóa Các enzyme này có tác dụng như một xúc tác, đưa oxy của không khí tác dụng với những thành phần khác của rau quả Quá trình oxy hóa này khiến cho một số vitamin bị phân hủy (đặc biệt là vitamin C), làm biến đổi chất màu và tanin, làm cho rau quả chuyển sang màu sẫm Enzym khởi tạo, thúc đẩy cho phản ứng này là polyphenoloxydaza Để phản ứng có thể xảy ra thì phải có ion kim loại và oxy

Enzyme polyphenoloxydaza xúc tác cho sự oxy hóa ngưng tụ các hợp chất phenol với

sự tham gia của oxy phân tử từkhông khí, ở thực vật có thể tồn tại ở 2 dạng tự do và liên kết Polyphenoloxydaza là nhóm enzim oxydoreductaza, có nhiều trong mô động vật, thực vật, nấm mốc…

Câu 4 Trình bày cơ chế chống oxy hóa của phụ gia chống oxy hóa có bản chất

 BHT

- Tên tiếng Việt: Butylat hydroxy toluen (BHT)

- Tên tiếng Anh: Butyated Hydroxytoluene

- INS: 321

- ADL: 0 – 0.3

- Chức năng: Chống oxy hóa

BÀI 2: PHỤ GIA TẠO NHŨ

I Tổng quan

1 Nước

-Nước là một hợp chất hóa học của ôxy và hiđrô, có công thức hóa học là H2O Với các tính chất lí hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và tính bất

thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học và trong đời sống.

-Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực Các hợp chất phân cực hoặc

có tính ion như axít, rượu và muối đều dễ tan trong nước

-Tính hòa tan của nước đóng vai trò rất quan trọng trong sinh học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xảy ra trong dung dịch nước.Nước tinh khiết không dẫn điện

-Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit haybazơ Ở 7 pH (trung tính) hàm lượng các ion hydroxyt (OH-) cân bằng với hàm lượng của hydronium (H3O+) Khi phản ứng với một axit mạnh hơn thí dụ như HCl, nước phản ứng như một chất kiềm

2 Hệ nhũ tương

2.1 Khái niệm

-Là một hệ phân tán cao của ít nhất hai chất lỏng mà thông thường hòa tan được với nhau, một pha là pha phân tán, pha kia là pha liên tục

Ví dụ về hệ nhũ tương như sữa, mayonnaise, bơ,…

2.2Phân loại hệ nhũ tương

-Có rất nhiều hệ nhũ tương khác nhau Trong thực phẩm, phân loại theo pha phân tán, chúng ta thường gặp 3 dạng:

 Hệ dầu trong nước: là hệ mà trong đó các giọt dầu phân tán trong pha liên tục tục là nước Ví dụ: sữa, mayonnaises, kem sữa, bánh phết kem…(hình a)

 Hệ nước trong dầu: là hệ mà tong đó các giọt nước phân tán trong pha liên tục là dầu

Ví dụ: bơ, margarine, sốt dùng với salad,…(hình b)

 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 và cần những nghiên cứu sâuhơn về hệ này

3.Sự hình thành nhũ tương

Chất tạo nhũ

-Là chất làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và từ đó duy trì được sự

ổn định cấu trúc của hệ nhũ tương Trong cấu trúc phân tử của chất nhũ hóa có cả phần háo nước (hydrophilic) và phần kị nước (hydrophobic) Chất nhũ hóa được sử dụng nhằm tạo sự ổn định của hệ keo phân tán trong pha liên tục bằng cách hình thành một

bề mặt điện tích trên nó Đồng thời nó còn làm giảm sức căng bề mặt của các giọt phân

tán từ đó giảm được năng lượng hình thành các giọt trong hệ.Trong quá trình sử dụng, người ta thường dùng giá trị HBL để đánh giá mức độ ưa béo hay ưa nước của chất nhũ hóa Từ đó có thể lựa chọn loại nào phù hợp với sản phẩm cụ thể.

-Nếu HBL cao (có nhiều gốc ưa nước hơn gốc ưa béo) thì chất nhũ hóa này phùhợp với hệ nước trong dầu và ngược lại

- Phân tán trong nước

- Tan tốt trong dầu, các dung môi không phân cực

các thành phần, cải thiện dòng đời cho một số sản phẩm, và có thể được sử dụng như một lớp phủlecithin là chất nhũ hóa mà giữ ca cao và bơ ca cao với một lớp phủ ngoài Trong bơ thực vật, đặc biệt là bơ có chứa hàm lượng chất béo cao (> 75%), lecithin được thêm vào là "chống bắn tung tóe" khi chiên

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 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

4.2 Lauryl sulfate

-Lauryl sunfate Lauryl sulfate là một chất tẩy rửa và chất hoạt động bề mặt đượctìm thấy trong nhiều sản phẩm chăm sóc cá nhân ( xà phòng, dầu gội đầu, kem đánh răng,…) Lauryl sulfate là chất tạo bọt rất hiệu quả

Công thức hóa học của nó là CH3(CH2)10CH2(OCH2CH2)nOSO3

-Cấu trúc không gian :

Cấu trúc không gian của Lauryl sulfate

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 Quy trình thí nghiệm

1.Nguyên liệu

Dầu thực vật

-Có nguồn gốc thực vật, nằm ở thể lỏng trong môi trường bình thường Có khá nhiều loại dầu được xếp vào loại dầu ăn được gồm: dầu ô liu, dầu cọ, dầu nành, dầu canola, dầu hạt bí ngô, dầu bắp, dầu hạt hướng dương, dầu cây rum, dầu lạc, dầu hạt nho, dầu vừng, dầu argan và dầu cám gạo Nhiều loại dầu cũng được dùng để nấu ăn

Nước

Nước là một hợp chất hóa học của ôxy và hiđrô, có công thức hóa học là H2O.Với các tính chất lí hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và tính bất thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học và trong đời sống 70% diện tích của Trái Đất được nước che phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằm trong các nguồn có thể khai thác dùng làm nước uống

M2: 0.1% laurylsunfatNước: 80ml Laurylsunfat: 0.1g

Đánh 8 phút

Đánh 3 phút, sau

đó cho 80ml nước vào, đánh 5 phút nữa

Đánh 3 phút, sau

đó cho 20ml nước vào, đánh 5 phút

nữa

Kiểm tra:

thời gian tách lớp, chiều cao mỗi lớp, màu sắc, trạng thái

2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát hệ nước/dầu

M2: 0.1% laurylsunfatNước: 10ml Laurylsunfat: 0.05g

Đánh 8 phút

Đánh 3 phút, sau

đó cho 10ml nước vào, đánh 5 phút nữa

Đánh 3 phút , sau

đó cho 40ml nước vào, đánh 5 phút nữa

Kiểm tra:

thời gian tách lớp, chiều cao mỗi lớp, màu sắc, trạng thái

III Kết quả - bàn luận

1 Kết quả

Thí nghiệm 1: Hệ dầu/nước

Lần Thời gian

tách lớp(phút)

Chiều caolớp nước(cm)

Chiều caolớp dầu(cm)

Trạng thái màu sắc

Thí nghiệm 2 : Hệ nước/ dầu

tách lớp(phút)

Chiều caolớp nước(cm)

Chiều caolớp dầu(cm)

Trạng thái màu sắc

dầu màu vàng đục

dầu màu vàng đục

dầu màu trắng ngà

2 Bàn luận

Thí nghiệm 1: Hệ dầu/nước

Giả sử thời gian tách lớp trong các lần lặp thí nghiệm của các mẫu không có sựkhác

biệt, ta có thời gian tách lớp trung bình của các mẫu như sau:

M1 11 phút 56s

Như vậy ta thấy thời gian tách lớp của mẫu 2 (sử dụng lauryl sunfate 0.1 %) là cao nhất.Điều này có thể thấy trong hệ nhũ tương dầu/ nước, lauryl sunfate là chất tạo nhũ tốt hơn lecithine với cùng nồng độ sử dụng Điều này có thể được giải thích như sau:

- Lauryl sunfate là một chất hoạt động bề mặt dạng anion, có tính phân cực mạnh nên

có khả năng hòa tan trong nước cao nên trong hệ dầu trong nước với pha liên tục là nước Lauryl Sulfate đóng vai trò là một chất nhũ hóa tốt

- Bên cạnh đó Lauryl Sunfate là một chất có khả năng tạo bọt nên trong quá trình thí nghiệm chúng ta thấy có một lớp bọt trắng xóa nổi dềnh trên bề mặt dung dịch

Trong hệ nước/dầu thì thời gian tách lớp của Lauryl sunfate vẫn cao hơn của Lecithine

ở cùng nồng độ sử dụng Tuy nhiên theo lý thuyết thì đối với hệ nước nước/dầu

Lecithine sẽ ổn định hệ nhũ tương tốt hơn nhưng kết quả thực hiện trên thì ngược lại Cho nên có lẽ đã có sai sót trong quá trình thí nghiệm Vì lớp trong dầu quá ít và do tínhchất nước nặng hơn nên chìm xuống đáy và cùng màu với đáy pecker, khó đo chính xácthời gian tách lớp

4 Trả lời câu hỏi

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

Sự hình thành nhũ tương bao gồm sự tăng bề mặt liên pha kèm theo sự tăng năng lượng

tự do Sức căng bề mặt liên pha càng nhỏ thì nhũ tương thu được càng dễ dàng

Phân loại:

- Hệ nhũ tương nước / dầu

- Hệ nhũ tương dầu / nước

- Hệ nhũ tương đa pha

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

Chất tạo nhũ là chất gồm 2 gốc ưa nước và kỵ nước, phần kỵ nước sẽ tương tác với các chất béo tạo ra liên kết cầu béo và chống lại sự hợp giọt Chất làm bề nhũ tươngphải có bề mặt liên pha bền có khả năng chống lại một cách cơ học sự hợp giọt, phải một sức căng bề mặt liên pha lớn

Chất ổn định: làm tăng cường độ nhớt của pha liên tục để tránh hợp giọt

Các chất rắn dạng hạt mịn như bentonite, cacrbon black, chất này có mức độ phân chia rất nhỏ, có thể thắm ướt được cả 2 pha, và khi được hấp thụ vào bề mặt 2 pha

sẽ tạo ra vật chắn chống lại hiện tượng hợp giọt

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

1 Lecithin

Tính chất: Lecithin là chất hoạt động bề mặt có nguồn góc tự nhiên Lecithin trong

tự nhiên bao gồm hỗn hợp của các phospholipid và các lipid khac Cấu trúc của lecithin bao gồm phần ưa nước tồn tại dưới dạng ion là một trong các gốc PC, PE, PI, phần kỵ nước chứa hai acid béo

Cơ chế hoạt động: 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 nhũtương 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 lecithine 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 chấtphản ứng trong 2 hạt nhỏ sẽ hòa trộn, phản ứng xảy ra trong lòng hạt lớn và sản phẩmmong muốn được tạo thành

2 Lauryl sulfate

Tính chất: Sodium dodecyl sulfate ( SDS hoặc NaDS), laurilsulfate sodium laurylnatri sulfat ( SLS ) là một hợp chất hữu cơ với các công thức CH 3 (CH 2 ) 11 OSO 3Na.Nó là một anionic surfactant được sử dụng trong làm sạch và các sản phẩm vệ sinh.Muối là một organosulfatebao gồm một cái đuôi 12-carbon gắn liền với một sulfate

nhóm, cho các vật liệu amphiphilic thuộc tính cần thiết của một chất tẩy rửa Được bắtnguồn từ dừa và dầu cọ rẻ tiền , nó là một thành phần phổ biến của nhiều sản phẩm tẩyrửa trong nước

Cơ chế tác dụng: 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 độbền 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

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

nghiệm?

- Không đạt được mục đích của thí nghiệm

- Đánh giá sai công dụng khả năng tạo nhũ của các loại phụ gia

- Làm sai kết quả thí nghiệm

- Kéo dài thời gian thí nghiệm nhưng không đạt được mục đích thí nghiệm

- Có thể gây hại cho cơ thể

- Đối với những phụ gia độc hại nếu sử dụng sai sẽ ảnh hưởng đến bản thân và mọi ngườixung quanh

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:

Choline  ATP phosphoryicholine + ADP.

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

Câu 8: Kể tên những thực phẩm thường sử dụng lecithine, lauryl sulfate, mono- và

di-glycerid của acid béo và liều lượng được phép sử dụng?

cho phép (mg/kg)

Lecithin - Sản phẩm dinh dưỡng cho trẻ em đến 36 tháng

glycerid

- Cà phê, sản phẩm tương tự cà phê, chè, đồ uống thảo dược và các loại đồ uống từ ngũ cốc, trừ đồ uống từ cacao

- Sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ dưới 12 tháng tuổi

- Sữa bột, cream bột (nguyên chất)-Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao

GMP

400

2500GMPLauryl sulfate - Sữa lên men (nguyên kem), không xử lý nhiệt GMP

sau lên men

- Kem thanh trùng, xử lý nhiệt độ cao (UHT), kem tách béo

- Cà phê, chè , nước uống có dược thảo và cácloại đồ uống từ ngũ cốc, không kể nước uống từcacao

- Thức ăn bổ sung cho trẻ đang tăng trưởng

- Thủy sản, sản phẩm thủy sản đông lạnh, kể cảnhuyễn thể, giáp xác, da gai

500

GMP

300

GMP

BÀI 3: PHỤ GIA TẠO LÀM ĐẶC, LÀM DÀY

1 Tổng quát về phụ gia làm đặc, làm dầy

gel hệ lỏng, ổn định hệ bọt, nhũ tương và huyền phù, ngăn cản sựhình thành tinh thể đá

và đường, giữ hương

1.2 Nguồn cung cấp phụ gia tạo gel trong công nghiệp

Phụ gia tạo gel có thể được phân loại tùy thuộc vào nguồn gốc, phương pháp phân tách,chức năng, cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt, thời gian tạo gel hay điện tích Nhưng phương pháp phân loại thích hợp nhất cho những tác nhân tạo gel là cấu trúc, khả năng thuận nghịch vềnhiệt và thời gian tạo gel

Động vật Gelatin, caseinate, huyết thanh sữa, chi to san

Vi khuẩn Xanthan gum, curdlan, dextran, gellan gum,

cellulose, CMC( Carboxymetylcellulose)

- Tảo nâu: alginate

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel

Liên kết giữa các phân tử, cấu trúc các phân tử và diện tích phân tử

Ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và sự có mặt của các yếu tố khác trong dung dịch

1.4 Một số phụ gia sử dụng trong phòng thí nghiệm

1.4.1 Agar

Agar là loại phycolloid đầu tiên được sử dụng là phụ gia thực phẩm Agar được thu nhận từ loại tảo biển đỏ thuộc họ Rhodophycence

 Tính chất

Agar không tan trong nước lạnh, tan một ít trong ethanol amine và tan được trong nướcnóng Agar có khả năng hòa tan với lượng nước 30 – 50 lần khối lượng, lượng agar trong nước trên 10 % sẽ tạo nên một hỗn hợp sệt

 Cơ chế tạo gel

Sự chuyển đổi từ dạng cuộn xoắn thành dạng xoắn, sau đó các chuỗi dạng xoắn sẽsắp xếp theo một trật tự nhất định và tổ hợp lại thành một cấu trúc không gian ba

chiều.Quá trình tạo gel xảy ra khi làm lạnh dung dịch agar Dung dịch agar sẽ tạo gel ở nhiệt độ khoảng 40 - 50oC và tan chảy ở nhiệt độ khoảng 80 - 85oC Gel agar có tính thuận nghịch về nhiệt Khi đun nóng polymer tạo thành một khối, khi dung dịch nguội

đi các chuỗi sẽ bao lấy nhau và liên kết với nhau từng đôi một bằng liên kết hydro để tạo thành chuỗi xoắn kép, tạo ra một mạng lưới không gian ba chiều nhốt các chất khô bên trong do số lượng liên kết hydro rất lớn

Không dùng agar trong môi trường pH<4 và có nhiều chất oxy hóa mạnh Agar có thể tạo đông ởnồng độ thấp, đây là tính chất quan trọng được ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm

- Được chiết xuất từ loại tảo đỏ có nguồn gốc từ Ireland, mọc dọc theo bờ biển Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Island.

- Chiết xuất Carrageenan bằng nứoc nóng dưới điều kiện khá kiềm, sau đó cho kết tủa hay cô đặc

Iota-carrageenan cũng có cấu tạo tương tự Kappa-carrageenan, ngoại trừ galactose bị sulfate hóa ở C số 2

3,6-anhydro-Lambda-carrageenan có monomer hầu hết là các D-galactose- 2-sulfate (liên

kết 1,3) và D-galactose-2,6-disulfate (liên kết 1,4)

- Mu và nu carrageenan khi được xử lý bằng kiềm sẽ chuyển thành kappa và

iota- carrageenan

 Tính chất của carrageenan:

- Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng

- Dạng bột thô, bột mịn và gần như không mùi

- Không tan trong ethanol, tan trong nước ở nhiệt độ khoảng 80oC tạo thành một dung dịch sệt hay dung dịch màu trắng đục có tính chảy; phân tán dễ dàng trong nước hơn

nếu ban đầu được làm ẩm với cồn, glycerol, hay dung dịch bão hòa glucose và sucrose trong nước.

- Độ nhớt của dung dịch tùy thuộc vào loại carrageenan, khối lượng phân tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượng carrageenan

- Cũng như những polymer mạch thẳng có mang điện tích khác, độ nhớt tỉ lệ thuận với hàm lượng

- Carrageenan có khả năng tương tác với nhiều loại gum đặc biệt là locust bean gum, trong đó tùy thuộc vào hàm lượng nó sẽ có tác dụng làm tăng độ nhớt, độ bền gel và độ đàn hồi của gel Ở hàm lượng cao carrageenan làm tăng độ bền gel của guar gum nhưng

ở hàm lượng thấp, nó chỉ có thể làm tăng độ nhớt

- Khi carrageenan được cho vào những dung dịch của gum ghatti, alginate và pectin nó

sẽ làm giảm độ nhớt của các dung dịch này

- Ổn định ở pH >7, phân hủy ở pH = 5-7; phân hủy nhanh ở pH < 5

 Khả năng tạo gel:

- Phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của các cation

Ví dụ: Khi liên kết với K+, NH4+, dung dịch -carageenan tạo thành gel thuận nghịch vềnhiệt

Khi liên kết với Na+ thì carrageenan hòa tan trong nước lạnh và không

có khả năng tạo gel

- Muối K+ của -carrageenan có khả năng tạo gel tốt nhất nhưng gel giòn và dễ

bị phân rã Chúng ta có thể giảm độ giòn của gel bằng cách thêm vào locust

bean gum -carrageenan có ít liên kết ion hơn nhưng khi tăng lực liên kết có thể

tạo gel đàn hồi -carrageenan không có khả năng tạo gel Muối K+ của nó tan trong nước