KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH OXY HÓA LIPID TRONG SẢN PHẨM MARGARINE BẰNG CHẤT CHỐNG OXY HÓA BHT

LỜI MỞ ĐẦU Margarine được chế biến lần đầu tiên tại Pháp năm 1869 để sử dụng thay thế cho bơ động vật. Trong thời kỳ đầu sản xuất Margarine, người ta không thể sử dụng tất cả các loại chất béo và dầu. Sau này cùng với sự hoàn thiện về kỹ thuật tinh luyện dầu, rất nhiều loại dầu và chất béo từ động vật, cá và thực vật được sử dụng như những nguồn nguyên liệu để sản xuất Margarine. Hơn thế nữa, chất lượng của Margarine ngày càng được nâng cao. Ngày nay, Margarine được sử dụng không chỉ như một sản phầm thay thế bơ động vật mà còn là một nguồn cung cấp dầu và chất béo quan trọng. Ngoài ra, nó còn có rất nhiều ứng dụng trong các ngành sản xuất thực phẩm như: sản xuất bánh, sản xuất chocolate… Do tính ưu việt của sản phẩm về giá trị dinh dưỡng lẫn giá trị kinh tế nên công nghệ sản xuất Margarine ngày càng phát triển mạnh mẽ trong ngành công nghiệp chế biến dầu mỡ thực phẩm ở tất cả các nước. Trong bài tiểu luận này chúng em xin được trình bày những điều cần biết về margarine và chất chống oxy hóa BHT được bổ sung vào sản phẩm để tăng cường thời gian bảo quản cho sản phẩm. Chúng em rất mong sẽ nhận được những góp ý từ Cô để những hiểu biết của chúng em được hoàn thiện hơn sau bài tiểu luận này. Chúng em xin được cảm ơn Cô! CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ MARGARINE VÀ BHT I.1. TỔNG QUAN VỀ MARGARINE I.1.1. Lịch sử phát triển [1] Margarine được một nhà hóa học nghiên cứu về thực phẩm người Pháp tên Hippolyte Mege Mouries tìm ra vào năm 1869, theo yêu cầu của Napoleon III. Margarine là dạng nhũ tương nước trong dầu có cấu trúc như là bơ và được thay thế cho bơ động vật. Khởi đầu, rất ít người đánh giá cao dạng sản phảm này và sự chấp nhận trên thị cũng rất ít. Khi chiến tranh thế giới thứ II bùng nổ, Napoleon III đã sử dụng sản phẩm này để nuôi dưỡng quân đội trong chiến tranh với Đức. Ngya từ đầu của cuộc chiến tranh giữa Pháp với Đức, Hình I.1. Một số sản phẩm magarine những cơ sở sản xuất margarine đã được đặt gần ở trung tâm thủ đô Paris, nhưng thời gian ngắn sau đó thì đóng cửa khi quân đội Pháp chiến thắng trong cuộc chiến tranh đó. Bằng phát minh cho công nghệ sản xuất margarine được cấp thông qua hai nhà phân phối bơ Hà Lan. Sau hai trong nhiều sự kiện đặc biệt đó, sản phẩm margarine đã khẳng định được vị trí và được chấp nhận trên tất cả các nước ở châu Âu những năm sau. Cũng từ đó margarine đã giành được thế phân phối quan trọng trong cuộc cạnh tranh với sản phẩm bơ động vật ở nhiều bang thuộc châu Âu. Lúc đầu margarine không được đánh giá đúng bởi những nhà sản xuất sản phẩm bơ. Những nhà quý tộc có thể làm bất ức thứ gì để tẩy chay những sản phẩm thay thế tập quán tiêu dùng của họ. Từ những bắt đầu như trên, margarine được phát triển cùng với trào lưu chế biến ra các sản phẩm cung cấp chất béo. Tính chất của margarine có thể được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu khác nhau trong nấu nướng hàng ngày, chế biến bánh nì và nhiều sản phẩm khác. Điều này được phản hồi trên khối lượng của sản phẩm được sản xuất và sử dụng hàng năm. Ở châu Âu, khối lượng này phù hợp với thói quen ăn uổng riêng của mỗi nước đó. Ở những nơi được mệnh danh là “đất nước dầu” như Nam Âu, dầu được chế biến theo phương pháp truyền thống (dầu lỏng) được sử dụng chủ yếu, việc tiêu thụ sản phẩm mới như margarine không nhận được sự chấp nhận cao. Trong khi đó, ở những “quốc gia sữa” như Hà Lan và Đan Mạch, margarine được tiêu thụ với số lượng rất lớn. Bảng I.1. Các dạng margarine theo tiêu chuẩn sản xuất của Luật thực phẩm châu Âu (2991/94) Hình I.2. Tổng lượng sản xuất margarine và các sản phẩm của nó trong EU27 năm 2012 I.1.2. Cấu trúc và tính chất đặc trưng I.1.2.1. Cấu trúc [2] Margarine là dạng nhũ tương nước trong dầu, gồm có 80% chất béo và dầu và 20% là ở dạng dung dịch chứa các thành phần hòa tan trong dầu. Khoảng 20% (ít nhất là 12%) triglycerid của chất béo ở dạng rắn trong điều kiện nhiệt độ phòng, phần còn lại vẫn giữ ở trang thái lỏng. Pha dầu của margarine hình thành mạng tinh thể chất béo, phần dầu lỏng được nhốt lại và phân bố đều khắp trong hệ thống mạng này. Mỗi đơn vị của mạng lươi có kích thước khoảng . Sự ổn định cơ học của margarine từ mạng tinh thể cũng tốt như là sự ổn định của nhũ tương. Những giọt nước có kích thước được phân tán rất mịn trong hệ thống mạng này. Thuận lợi lớn nhất của việc sắp xếp có trật tự những giọt nước nhỏ này là giúp ngăn chặn được sự tấn công của vi khuẩn trong hệ nhũ tương: những giọt nước có kích thước nhỏ hơn vi khuẩn làm cho vi khuẩn không phát triển được. Yêu cầu đặt ra trong chế biến margarine là hàm lượng chất béo cao và cấu trúc chặt chẽ. Điều này làm cho quá trình liên kết tạo nhũ tương phải được phát triển tối đa. Đây cũng là nguyên nhân tạo động ngược: các bộ phận cấu thành của mạng tinh thể có xu hướng bị phá vỡ bởi liên kết quá mức. Trong trường hợp này, sự kết tụ của tinh thể được đề nghị nhằm tạo nên sự ổn định cấu trúc trở lại. Các tinh thể vẫn tiếp tục phát triển sau quá trình chế biến và bao gói hoặc để trong chậu, điều này giúp cho margarine chín và cứng. Tính chất dẻo của chất béo, chủ yếu là tính cứng và đặc tính dẻo phụ thuộc chủ yếu vào số lượng tinh thể hiện diện, kích thước, hình dạng, sự pahan bố và lực liên kết của chúng tồn tại trong hệ thống. Hỗn hợp chất béo sử dụng trong margarine thường kết tinh ở dạng , nhưng trong quá trình chế biến, do sự gia tăng nhiệt độ, các tinh thể này chuyển sang dạng . Sự biến đổi này phụ thuộc rất lớn vào loại trigkycerid hiện diện trong chất béo, hàm lượng, cấu tạo và chiều dài mạch acid béo của từng thành phần và quy luật chuyển I.1.2.2. Tính chất đặc trưng [13] I.1.2.2.1. Tính phết được Tính phết được là một trong những tính chất quan trọng nhất để đánh gia tính chất của margarine chỉ sau mùi vị. Đối với người tiêu dùng, khả năng phết được đồng nghĩa với việc chúng có thể phết thành một lớp mỏng trên bánh mì. Tính chất này phụ thuộc rất nhiều vào quá trình tiến hành. Để sản xuất được margarine có khả năng phết được cần có 3 điều kiện như sau: - Hai pha rắn và lỏng của dầu phải đồng nhất. - Những tinh thể rắn phải phân tán tốt bên trong toàn bộ khối sản phẩm bằng những lực kết dính bên trong mạng tinh thể khối sản phẩm. Mạng tinh thể phải có khả năng chống lại hiện tượng tách chất béo bên trong sản phẩm. - Tại nhiệt độ xác định thì tỷ lệ lỏng rắn phải phù hợp và phải tan ngay ở nhiệt độ cơ thể, đối với sản phẩm có thành phần chất béo dạng rắn khoảng 10-20% chúng có khả năng phét rất tốt tại nhiệt độ cơ thể. I.1.2.2.2. Khả năng nóng chảy Một sản phẩm margarine chất lượng cao phải có khả năng tan chảy nhanh và tạo cảm giác mát lạnh trong vòm miệng. Hương và thành phần muối của pha lỏng sẽ nhanh chóng được cảm nhận ở đầu lưỡi, sản phẩm không có cảm giác nhờn và sáp. Yếu tố ảnh hưởng chính tới tính chất này chính là nhiệt độ nóng chảy của chất béo, tác dụng của chất nhũ hóa và điều kiện bảo quản của sản phẩm. I.1.2.2.3. Tính ổn định và cấu trúc Tính ổn định là khái niệm chỉ độ mềm, độ đồng nhất và trạng thái dẻo của Margarine. Có thể xếp loại từ rất mềm (trạng thái giống Vaseline), mềm, mềm vừa, cứng và rất cứng. Kết cấu thể hiện cấu trúc của sản phẩm, nó có thể thay đổi từ trạng thái trơn nhẵn đến trạng thái giống bột, dạng nhám, cuối cùng là thô. Theo Greenwell thì trạng thái và kết cấu của Margarine phụ thuộc vào kỹ thuật sản xuất và thành phần dầu mỡ để sản xuất chúng. Trong trường hợp dầu mỡ kết tinh chậm thì làm cho Margarine có độ cứng trong bảo quản, hiện tượng này gọi là quá trình post – hardening. Nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy sai khác càng lớn thì thời gian kết tinh sản phẩm càng dài (tốc độ kết tinh chậm). Việc đảo trộn trong quá trình làm lạnh nhanh sẽ tạo ra sản phẩm Margarine có độ ổn định và độ bền tốt hơn. Tuy nhiên, nếu khuấy trộn quá mức trong quá trình làm lạnh nhanh dẫn đến hiện tượng tạo ra quá nhiều các tinh thể nhỏ, cấu trúc sẽ quá đặc dẫn đến làm giảm kích thước các mao dẫn trong pha rắn làm độ nhớt của sản phẩm tăng và cấu trúc sản phẩm giòn, dễ gãy. Ngược lại nếu quá trình khuấy trộn không đủ thì một số liên kết bên trong sản phẩm vẫn chưa bị phá vỡ, nó có thể trải qua quá trình post - hardening và làm cho cấu trúc của sản phẩm trở nên giòn, cứng hơn. Quá trình kết tinh sản phẩm trong thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt góp phần làm cho sản phẩm ổn định hơn. I.2. TỔNG QUAN VỀ BHT [14, 15] I.2.1. Công thức hóa học, danh pháp - Tên đầy đủ của BHT là BUTYLATED HYDROXYTOLUENE. - Kí hiệu: BHT, INS No. 321 - Tên hóa học: 2,6-Ditertiary-butyl-p-cresol, 4-methyl-2,6-ditertiary-butyl- phenol - Số C.A.S: 128-37-0 - Công thức hóa học: C 15 H 24 O - Khối lượng phân tử: 220.36 - Mô tả đặc điểm: màu trắng, dạng tinh thể, không mùi hoặc có mùi đặc trưng khó chịu của vòng thơm. - Chức năng: chống oxy hóa - Công thức cấu tạo: I.2.2. Tính chất, đặc điểm và các thông số kĩ thuật của BHT [4, 16] BHT lần đầu tiên được sử dụng như một chất phụ gia chống oxy hóa trong thực phẩm vào năm 1954, là một dẫn xuất của cresol, là một hợp chất hữu cơ thơm, trong đó 2 nguyên tử hidro được bổ sung trong vòng benzen được thay thế bởi các nhóm butyl. Tên chuyên môn của nó là 2,6-di- tert-butyl-p-cresol. BHT có tên thương mại là Cao-3, Embanox BHT,…có khối lượng phân tử là 220.39, còn được gọi là butylhydroxytoluene, là một chất tan trong mỡ (tan trong chất béo) hợp chất hữu cơ chủ yếu được sử dụng như một chất chống Hình I.3. Mô hình phân tử và công thức cấu tạo của BHT [...]... thì không rõ ràng CHƯƠNG II QUÁ TRÌNH OXY HÓA DẦU MỠ THỰC PHẨM VÀ CÁC SẢN PHẨM TƯƠNG TỰ HOẶC LÀM TỪ DẦU MỠ THỰC PHẨM II.1 SỰ OXY HÓA DẦU [6] II.1.1 Các dạng oxy hóa Độ bền oxy hóa của dầu là khả năng chống lại xự oxy hóa trong suốt quá trình sản xuất và bảo quản Khả năng chống lại sự oxy hóa được diễn tả như khoảng thời gian cần thiết để đạt đến điểm tới hạn của sự oxy hóa dù cho có sự thay đổi về... ôi hóa trong các sản phẩm thực phẩm có chứa dầu, bằng cơ chế loại bỏ các gốc tự do hình thành trong quá trình tự oxy hóa của các lipid không no - BHT có tính kháng khuẩn như các hợp chất phenol, bổ sung vào thực phẩm nhằm phát huy tính năng này để bảo quản thực phẩm III.2.1.2 Cơ chế chống oxy hóa của BHT trong thực phẩm [19] BHT chống oxi hoá xúc tác phản ứng bằng cách chuyển đổi các gốc tự do peroxy... ngột trong quá trình oxy hóa hay không Độ bền của dầu là một giá trị quan trọng để xác định chất lượng cũng như khả năng bảo quản dầu Sự oxy hóa dầu làm sinh ra các hợp chất lạ cũng như phá hủy các acid béo thiết yếu có trong dầu Sự oxy hóa dầu có 2 dạng, xảy ra theo 2 cơ chế: tự oxy hóa và oxy hóa quang học Cả 2 loại oxy đều có thể phản ứng với dầu II.1.2 Cơ chế oxy hóa dầu II.1.2.1 Sự tự oxy hóa dầu... của ánh sáng đối với sự ôi hóa lipid giảm II.2.4 Oxy Sự oxy hóa dầu có thể xảy ra khi có sự tiếp xúc giữa dầu, oxy và chất xúc tác Nồng độ và loại oxy cũng ảnh hưởng đến sự oxy hóa dầu Nồng độ oxy hóa trong dầu phụ thuộc vào áp suất riêng phần trên mặt thoáng của nó Khi lượng oxy trong dầu càng nhiều thì sự oxy hóa càng nhiều Oxy hòa tan trong dầu nhiều hơn trong nước, và trong dầu thô nhiều hơn dầu... mặn của bơ thực phẩm - Margarine phải đảm bảo các thành phần theo công thức phối chế - Nhiệt độ nóng chảy gần bằng nhiệt độ cơ thể người: khoảng từ 38-390C - Độ cứng ở nhiệt độ 150C là 100-150g/cm III.2 KỸ THUẬT SỬ DỤNG CHẤT CHỐNG OXY HÓA BHT III.2.1 Chức năng và cơ chế chống oxy hóa của BHT trong thực phẩm III.2.1.1 Chức năng của BHT trong thực phẩm [8] - Là chất bảo quản chống oxy hóa - Ngăn chặn.. .oxy hóa phụ gia thực phẩm cũng như một phụ gia chống oxy hóa trong mỹ phẩm, dược phẩm BHT có hoạt tính chống oxy hóa thấp, với sự có mặt của sắt trong một số sản phẩm thực phẩm hay bao bì, BHT có thể tạo ra hợp chất có màu vàng Các thông số kĩ thuật [5] Các thông số kĩ thuật của BHT được quy định theo Chỉ thị 2008/84/EC8 về độc tinh khiết và JECFA (JECFA, 2006) Bảng I.2 Thông số kĩ thuật cho BHT. .. độ lipid Ngược lại, khi hàm lượng oxy trên mặt thoáng dầu thấp hơn 4%, tốc độ tự oxy hóa phụ thuộc vào hàm lượng oxy và không phụ thuộc vào nồng độ lipid CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MARGARINE VÀ KỸ THUẬT SỬ DỤNG CHẤT CHỐNG OXY HÓA BHT III.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MARGARINE [18] Dầu tinh luyện Nước III.1.1 Quy trình công nghệ sản xuất margarine Hydrat hóa Phối trộn Phối trộn pha nước pha dầu - Sữa - Chất. .. III.2.3 Các phản ứng của BHT trong thực phẩm [10] Khi thực phẩm được chiên sâu, hàm lượng BHT sẽ giảm dần Các sản phẩm chủ yếu của quá trình oxy hóa BHT là HBHT (2,6-di-tert-butyl-4hydroperoxy-4-methylcyclohexa2,5-dien-1-one; mã số CAS là 6485-57-0) BHT cũng có thể bị phân hủy đến các gốc alkoxy trung gian, phản ứng này chủ yếu tạo ra sản phẩm là MHCD (2,6-di-tert-butyl-4-hydroxy-4-methylcyclohexa-2,5-dione;... liên kết oxyhydro Sau đó, alkoxy sẽ trải qua sự phân chia hóa của liên kết C-C để tạo ra các hợp chất oxo và gốc alkyl không no Sau khi tái sắp xếp điện tử, thêm gốc hydroxy hay vạn chuyển hydro, sản phẩm oxy hóa bậc 2 cuối cùng là aldehyde, ketone, alcohol và hydro cacbon mạch ngắn Hình II.2 Cơ chế phân hủy hydroperoxide để tạo thành sản phẩm oxy hóa bậc 2 II.1.2.2 Sự oxy hóa quang học Sự oxy hóa dầu... hưởng của nồng độ oxy đến sự oxy hóa dầu tăng ở nhiệt độ cao và có sự hiện diện của kim loại Tốc độ oxy hóa dầu không phụ thuộc vào nồng độ oxy khi nồng độ oxy cao Khi nồng độ oxy giảm xuống, tốc độ oxy hóa lipid phụ thuộc vào nồng độ oxy nhưng không phụ thuộc vào nồng độ lipid Khi nồng độ oxy trên mặt thoáng dầu trên 4-5% thì tốc độ tự oxy hóa của dầu sẽ không phụ thuộc vào nồng độ oxy mà phụ thuộc . tạo của BHT oxy hóa phụ gia thực phẩm cũng như một phụ gia chống oxy hóa trong mỹ phẩm, dược phẩm BHT có hoạt tính chống oxy hóa thấp, với sự có mặt của sắt trong một số sản phẩm thực phẩm hay. II. QUÁ TRÌNH OXY HÓA DẦU MỠ THỰC PHẨM VÀ CÁC SẢN PHẨM TƯƠNG TỰ HOẶC LÀM TỪ DẦU MỠ THỰC PHẨM II.1. SỰ OXY HÓA DẦU [6] II.1.1. Các dạng oxy hóa Độ bền oxy hóa của dầu là khả năng chống lại xự oxy. tán tốt bên trong toàn bộ khối sản phẩm bằng những lực kết dính bên trong mạng tinh thể khối sản phẩm. Mạng tinh thể phải có khả năng chống lại hiện tượng tách chất béo bên trong sản phẩm. - Tại