Phụ gia chất bảo quản thực phẩm

Phụ gia chất bảo quản thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ

HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Môn học: Phương pháp nghiên cứu khoa học

GVHD: Đinh Nguyễn Trọng Nghĩa

Nhóm 1

TP Hồ Chí Minh 14/5/2013

1.4 Phân loại phụ gia chống vi sinh vật 5

2.1 Khía niệm phụ gia chống oxy hóa 14 2.2 Cơ chế tác dụng của phụ gia chống oxy hóa 14

2.2.1 Sự hình thành các gốc tự do 14

2.2.2.1 Hoạt động quét gốc tự do DPPH 16 2.2.2.2 Hoạt động khử ion Fe 3+ 16 2.2.2.3 Hoạt động quét gốc H2O2 17 2.2.2.4 Hoạt động chuyển ion Fe 2+ 17

3.2.2 Các chất màu hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật 19

III Ích lợi và rủi ro khi sử dụng phụ gia chất bảo quản thực phẩm 19

I.KHÁI NIỆM

Chất phụ gia thực phẩm là những chất, hợp chất hóa học được đưa vào trong quá

trình đóng gói, chế biến, bảo quản thực phẩm, làm tăng chất lượng thực phẩm hoặc

để bảo toàn chất lượng thực phẩm mà không làm mất an toàn

Chất bảo quản thực phẩm: là một loại phụ gia thực phẩm, được chủ động thêm

vào thực phẩm nhằm mục đích bảo quản thực phẩm tránh khỏi các tác nhân gây hư hỏng thực phẩm như các tác nhân từ vi sinh vật, từ quá trình oxy hóa,

II PHÂN LOẠI

Tùy theo nguyên nhân hư hỏng thực phẩm chia làm 3 loại:

• Phụ gia chống vi sinh vật

• Phụ gia chống oxy hóa

• Phụ gia chống sẫm màu

1 Phụ gia chống vi sinh vật

1.1 Khái niệm phụ gia chống vi sinh vật

Phụ gia chống vi sinh vật: là các chế phẩm tự nhiên hay tổng hợp hóa học , được

sử dụng để kiểm tra hay ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật đóng vai trò làm tăng tính an toàn cho thực phẩm và làm tăng độ bền của thực phẩm trước vi sinh vật Chất chống vi sinh vật bao gồm rất nhiều loại khác nhau, tùy thuộc vào các yếu tố như tính chất hóa học, hoạt tính vi sinh vật, tính chất của thực phẩm Mà ta

có thể lựa chọn các loại chất chống vi sinh vật

Việc sử dụng loại phụ gia này chỉ phổ biến trong thời gian gần đây; một trong những nguyên nhân của việc gia tăng sử dụng loại phụ gia này là do sự thay đổi trong sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm thực phẩm Ngày nay, người tiêu dùng

mong muốn rằng tất cả các loại thực phẩm đều có quanh năm, không bị nhiễm độc

và có thời hạn sử dụng hợp lý Do đó, phụ gia chống vi sinh vật có vai trò quan trọng trong việc bảo quản thực phẩm mặc dù đã có sự cải tiến trong hệ thống đóng gói và chế biến để bảo vệ thực phẩm mà không cần dùng đến hóa chất

1.2 Cơ chế tác dụng của phụ gia chống vi sinh vật

 Ức chế hoặc khử hoạt tính của enzyme, làm ngừng các phản ứng trong quá

trình trao đổi chất trong tế bào vi sinh vật

 Làm giảm hoạt tính của nước (Aw), tạo áp suất thẩm thấu đưa đến tế bào

sinh vật bị mất nước và tiêu nguyên sinh

 Hấp thu và cố định một số nguyên tố kim loại, làm rối loạn các quá trình trao đổi chất trong tế bào vi sinh vật

1.3 Các lưu ý khi sử dụng

 Phải hiểu biết khả năng chống vi sinh vật của chất được sử dụng cùng với

độ nhiễm bẩn của sản phẩm thực phẩm để dùng đúng phụ gia cần thiết

 Phải biết các tính chất lý hóa của sản phẩm thực phẩm và phụ gia chống vi sinh vật Các yếu tố như: pKa, độ hòa tan của phụ gia và pH của thực phẩm

sẽ giúp việc sử dụng phụ gia đạt hiệu quả cao nhất

 Phải ước lượng được điều kiện bảo quản sản phẩm và sự tác động qua lại với các quá trình khác để bảo đảm rằng phụ gia vẫn giữ được chức năng của mình trong suốt thời gian bảo quản

 Thực phẩm phải có chất lượng tốt ngay từ đầu và không được nhiễm quá nhiều vi sinh vật

1.4 Phân loại phụ gia chống vi sinh vật

 Nitrit (NO2)

 NaNO2, KNO2

 Nitrit được ứng dụng trong công nghiệp chế biến thịt

 Mục đích: giữ màu đỏ cho thịt muối mặn, làm thuốc sát khuẩn trong bảo quản cá, thịt và các chế phẩm từ cá, thịt (cá, thịt muối hoặc ướp lạnh)

 Nitrit có tác dụng chuyển hemoglobin thành methemoglobin, gây hiện tượng tím tái xám

Khi ăn phải thức ăn chứa nhiều nitrit có thể gây ngộ độc

 Liều lượng sử dụng Nitrit:

 Ức chế mạnh nấm men và nấm mốc, có tác dụng yếu đối với vi khuẩn.

 Tác động lên màng tế bào nấm, ức chế quá trình hô hấp của tế bào, ức chế quá trình oxy hóa glucose và pyruvate, ức chế quá trình biến dưỡng

các hợp chất đa lượng (N, P,…) của sinh vật.

 Một số loài vi sinh vật có thể sử dụng acid benzoic trong quá trình trao đổi chất hay có các cơ chế đặc hiệu (các bơm màng) loại bỏ các chất độc

 Nồng độ acid benzoic sử dụng trong thực phẩm: 0,05-0,15%

 Nồng độ benzoat trong sản phẩm có tác dụng bảo quản là 0,07-0,1%

 Acid benzoic được sử dụng nhiều trong bảo quản trái cây và rau quả Nếu sử dụng ở nồng độ cao sẽ làm thay đổi mùi vị sản phẩm, ảnh hưởng tới thận của người sử dụng

 Dùng benzoic hoặc benzoat trong bảo quản sản phẩm có thể làm cho sản phẩm bị thâm đen, và dễ nhận biết dư vị, làm giảm chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm

Liều gây chết ở người: 500 mg/kg

 Acid sorbic

Acid sorbic

Acid sorbic

Acid sorbic chống mốc cho cá viên

 Dạng thường sử dụng làm chất bảo quản: acid sorbic, sorbate natri,

sorbate calci, sorbate kali

 Acid sorbic và kali sorbat có tác dụng ức chế nấm mốc và nấm men, ít có tác dụng với vi khuẩn

 Acid sorbic ảnh hưởng tới protein trên màng tế bào nấm mốc, gây ảnh hướng đến quá trình vận chuyển các ion âm qua màng: làm chuyển đổi

pH bên ngoài tế bào, thay đổi sự vận chuyển của các acid amin; làm giảm sinh tổng hợp protein và thay đổi sự tích lũy nucleotide trong tế bào

 Acid sorbic ảnh hưởng tới hoạt tính của các enzyme nhất là enzyme dehydrogenase

 Acid sorbic và kali sorbat không độc đối với cơ thể con người, dùng trong bảo quản thực phẩm không gây ra mùi vị lạ, không làm mất mùi tự nhiên

 Sử dụng cho bảo quản sản phẩm làm nguyên liệu cho chế biến: bảo quản rau quả cho muối chua, sữa làm sữa chua

 Dùng nhiều trong chế biến rau quả, rượu vang, sản xuất đồ hộp, chế biến sữa, bảo quản và chế biến cá, thịt, sản phẩm bánh mì, bảo quản nước mắm, nước chấm, cá ngâm dấm

 Phối hợp acid sorbic hoặc sorbat với các chất bảo quản khác:

 Dùng acid sorbic với natri benzoat trong bảo quản nước quả

 Dùng acid sorbic cho sản phẩm ướp đường có thể giảm một nửa lượng đường để ướp

 Trộn 0,1-0,2% acid sorbic (so với lượng muối) vào dung dịch muối để muối cá trước khi hun khói

 Ester diethyl của acid pyrocarbonic

 Diệt nấm men, nấm mốc và vi khuẩn, kìm hãm hoạt động của enzyme

 Ethylpyrocarbonat hoàn toàn không độc đối với người, khi tiếp xúc với nước sẽ phân hủy dần dần thành ethanol và CO2

 Dùng trong bảo quản nước quả, quả tươi

 Sử dụng ethylpyrocarbonat để thay thế phương pháp sulfite hoá trong

bảo quản rượu nho và nước quả

 Hiệu quả tác dụng của ozon sẽ được nâng cao khi hạ thấp nhiệt độ và tăng độ ẩm tương đối của không khí Kết hợp bảo quản lạnh thực phẩm với việc ozon hóa không khí sẽ cho kết quả tốt hơn

 Acid acetic (Ngâm dấm)

 Acid acetic làm giảm pH của sản phẩm, làm cho quá trình trao đổi ion của vi sinh vật không thực hiện được Sự thay đổi quá lớn của nồng độ ion trong và ngoài màng tế bào làm rối loạn các quá trình trao đổi chất của vi sinh vật, ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm

 Nồng độ acetic acid thường dùng: 1,7-2% (pH 2,3-2,5)

 Phương pháp ngâm dấm thường dùng acid acetic, acid citric, tartric

 Kháng sinh được sản xuất theo phương pháp hóa học

Các chất kháng sinh có tác dụng chủ yếu với vi khuẩn, tác động yếu đối với nấm mốc, nấm men:

 Làm ngưng tổng hợp thành tế bào vi khuẩn; phá vỡ tính thẩm thấu của màng tế bào

 Ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp protein của vi khuẩn

 Ảnh hướng đối với acid nucleic

 Các chất kháng sinh được phép dùng: biomixin (clotetraxyclin),

teramixin, oreomixin,…

Nguyên tắc sử dụng kháng sinh làm chất bảo quản thực phẩm

 Chỉ sử dụng những kháng sinh nào không dùng cho chữa bệnh quan trọng, không gây hiện tượng kháng kháng sinh, không ảnh hưởng đến việc sử dụng những kháng sinh khác trong điều trị bệnh

 Không sử dụng những kháng sinh gây hại cho sức khoẻ người tiêu dùng

 Cần xác minh loại kháng sinh sử dụng không gây hại cho hệ vi sinh vật đường ruột

 Khi sử dụng kháng sinh để bảo quản, phải đảm bảo không hạ thấp bất cứ chỉ tiêu vệ sinh nào khác.

2 Phụ gia chống oxy hóa

2.1 Khái niệm chất phụ gia chống oxy hóa

Là một loại phụ gia giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxy hóa chất khác Chất chống oxy hóa ngăn chặn quá trình phá hủy này bằng cách khử đi chất tự do, kìm hãm sự oxy hóa bằng cách oxy hóa chính chúng, thường được sử dụng để ngăn chặn sự oxy hóa chất béo hoặc vitamin, có vai trò ngăn ngừa sự oxy hóa và

sự phát triển tiếp theo của các phản ứng ôi hóa để tránh việc hình thành mùi lạ hay mất màu như dầu, mỡ, giấm, Chúng đặc biệt được sử dụng nhằm kéo dài thời gian sử dụng của thực phẩm khô hoặc đông lạnh

2.2 Cơ chế tác dụng của phụ gia chống oxy hóa

2.2.1 Sự hình thành các gốc tự do

Nguồn gốc hình thành các gốc tự do (OH. , O2.-, NO. ,…) như tia UV, bức xạ ion

hóa, ô nhiễm không khí, hút thuốc, trao đổi chất, sự cháy, căng thẳng,… Các gốc

tự do là nguyên nhân gây tổn thương tế bào, protein, axit nucleic, DNA,… và dẫn tới các căn bệnh nguy hiểm như ung thư, lão hóa, tiểu đường, tim mạch…Do đó,

để tránh sự gây hại của các gốc tự do thì cần thiết phải loại bỏ chúng bằng cách sử dụng các chất chống ôxi hóa bổ sung như VTM A, VTM C, VTM E, polyphenol,

…

Hình 1 Sự hình thành các gốc tự do 2.2.2 Sự chống ôxi-hóa

Sự khử gốc tự do của chất chống ôxi hóa, trong đó các electron không ghép đôi của gốc tự do sẽ được nhận electron của chất chống ôxi hóa để tạo thành các electron ghép đôi bền vững

Hình 2 Sự chống ôxi-hóa

Có nhiều chỉ tiêu để đánh giá quá trình chống ôxi-hóa, trong đó mỗi chỉ tiêu thể hiện một khía cạnh của hoạt động chống ôxi-hóa, như vậy nhiều chỉ tiêu sẽ phán ánh một quá trình chống ôxi-hóa tổng thể Một số chỉ tiêu thường được sử dụng

để đánh giá quá trình chống ôxi-hóa như sau:

2.2.2.1 Hoạt động quét gốc tự do DPPH

Cơ chế của hoạt động quét gốc tự do DPPH là sự ghép đôi hydro và đình chỉ quá trình ôxi-hóa bằng sự chuyển các gốc tự do sang trạng thái ổn định hơn Như vậy, khi có mặt của chất chống ôxi hóa nó sẽ khử gốc tự do DPPH và làm cho dung dịch bị giảm màu sắc, do đó độ hấp thụ của dung dịch sẽ giảm đi

Fe3+ thành Fe2+, sau đó nó xúc tác cho phản ứng Fenton giữa Fe2+ và H2O2 Như vậy, khi có mặt của chất chống ôxi hóa nó sẽ khử gốc tự do superoxit nên hạn chế

sự khử Fe3+ thành Fe2+ và làm cho dung dịch giữ màu sắc, do đó độ hấp thụ của dung dịch sẽ tăng lên

2.2.2.4 Hoạt động chuyển ion Fe 2+

Nguồn gốc của các gốc tự do hydroxyl là phản ứng Fenton giữa Fe2+ và H2O2 Như vậy, khi có mặt của chất chống ôxi hóa sẽ hạn chế sự chuyển Fe2+thành Fe3+ nên màu của dung dịch phản ứng sẽ nhạt hơn, do đó độ hấp thụ sẽ giảm đi

Fe 2+ + H2O2 = Fe3+ + OH- + .OH (5)

2.3 Phân loại

2.3.1 Chất chống oxy hóa tự nhiên

Các chất béo không no trong mô sinh học tương đối bền Nguyên nhân là trong mô sinh học có chứa các chất chống oxy hóa cũng như các enzyme ngăn chặn hiện tượng oxy hóa

2.3.2 Chất chống oxy hóa tổng hợp

Đặc điểm:

- Không độc

- Có hoạt tính oxy hóa cao ở nồng độ thấp

- Có thể tập trung được trên bề mặt pha dầu

- Bền trong các điều kiện kỹ thuật của quá trình chế biến thực phẩm

Các chất chống oxy hóa tổng hợp thường được sử dụng là: BHT (Butylated hydroxytoluen), BHA (Tertbutyl Hydroxyanisole), TBHQ (Tertbutyl Hydroquinone), tocophenol tổng hợp …

3 Phụ gia chống sẫm màu

Màu sắc là là một chỉ số quan trọng của giá trị cảm quan Màu sắc của các sản phẩm thực phẩm không chỉ có giá trị về mặt hình thức mà còn có tác dụng sinh lý rất rõ rệt Màu sắc thích hợp sẽ giúp cơ thể đồng hóa thực phẩm đó dễ dàng Vì vậy trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm người ta không chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên mà còn cho thêm chất màu mới, tạo ra những màu sắc thích hợp với tính chất và trạng thái của sản phẩm

3.1 Khái niệm phụ gia chống sẫm màu

Phụ gia chống sẫm màu là chất được sử dụng để bảo quản màu hiện hữu trong

thực phẩm bởi phản ứng enzym hoặc phản ứng không do enzym, đặc biệt là trong rau quả sấy khô

Vd: Vitamin C (E300), axit citric (E330), sulfitnatri (E221)

3.2 Phân loại phụ gia chống sẫm màu

3.2.1 Chất màu tự nhiên

− Các chất màu tự nhiên thường gặp chủ yếu trong các nguyên liệu thực vật

− Clorofil: Màu xanh lá cây của thực vật là do có mặt chất màu clorofil, Clorofil không những tạo ra màu xanh mà nó còn che khuất các màu khác, hàm lượng clorofil chiếm khoảng 1% chất khô Được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm đặc biệt là trong sản xuất đồ hộp rau Trong thực tế, để bảo vệ màu xanh của đậu đóng hộp, người ta cho vào hộp một ít dinatri glutamat Hoặc nhuộm màu

xanh cho đậu vàng, người ta dùng clorofilin Clorofil dễ bị hấp thụ trên bề mặt của hạt đậu và giữ được bền màu làm cho hạt rất đẹp

− Carotenoit: là nhóm chất màu hòa tan trong chất béo làm cho quả và rau có màu da cam, màu vàng, màu đỏ Nhóm này gồm từ 65-70 chất màu tự nhiên Tấc

cả các carotenoit đều không hòa tan trong nước

− Licopen: có trong quả cà chua và một số loại quả khác Màu đỏ của cà chua chính chủ yếu là licopen Khi chín hàm lượng licopen tăng lên 10 lần

− Capxantin là chất màu vàng có trong ớt đỏ

− Birxin là chất màu đỏ có trong quả cây nhiệt đới

− Xitroxantin có trong vỏ quả chanh

3.2.2 Các chất màu hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật

• Tạo màu mới do phản ứng caramen có ảnh hưởng đến màu sắc bánh, kẹo,

…

• Sự tạo màu mới do phản ứng melanoidin

• Sự tạo thành các chất màu do phản ứng oxy hóa polyphenol có tác dụng

Ví dụ: sử dụng muối diêm để xát vào thịt quay, dùng phẩm màu ngoài danh mục cho các thực phẩm ăn ngay 36-51% Dùng hàn the trong bánh cuốn, bánh tẻ, giò

chả 60-70%, trong đó hàm lượng trên 1mg% chiếm tỉ lệ rất cao.

Chỉ trong 3 tháng đầu năm 2011, đã có 17 vụ với hơn 1.400 người bị ngộ độc thực phẩm (NĐTP), trong đó, có 4 người tử vong Ngày 8/5, lại xảy ra một vụ mất an toàn vệ sinh thực phẩm (ATVSTP), khiến 51 sĩ quan và chiến sĩ bị ngộ độc Rõ ràng, ATVSTP đang là vấn nạn nhức nhối, nhất là khi thời gian qua, hầu hết các vụ NĐTP là do hóa chất và độc tố tự nhiên, thay vì do vi sinh như trước

Tại miền Bắc đã phát hiện nhiều mẫu thực phẩm có chứa rhodamine B với hàm lượng từ 20,2 đến 110,2 mg/kg Nhiều mẫu thực phẩm sử dụng nitrit ( phát hiện trong xúc xích, giăm bông), phẩm màu có chứa kiềm ( trong nước giải khát, mỳ ăn liền) Đặc biệt là có 15,6% mẫu bún, bánh phở, bánh giò, bánh su sê có sử dụng hàn the (chất không có trong danh mục phụ gia được phép sử dụng)

Các chất phụ gia và phẩm màu thực phẩm dùng trong chế biến

Tại các tỉnh phía Nam, 298/437 mẫu sản phẩm là mì sợi tươi, thực phẩm chay dương tính với formol 86/115 mẫu có dương tính với chất tẩy trắng với các mẫu hoa chuối, bẹ chuối, măng chua Có 28/52 mẫu sử dụng phẩm màu ngoài danh mục cho phép của Bộ Y tế, tập trung vào các mẫu tôm khô, hạt dưa, mứt…

3.2 Lợi ích

• Giữ cho thực phẩm an toàn và tươi lâu hơn

bản thân thực phẩm và môi trường xung quanh thường có những vi khuẩn, vi nấm làm hư hỏng thực phẩm phụ gia thực phẩm có thể giúp bảo quản thực phẩm, làm chậm hư thối , giữ phẩm chất và vẻ hấp dẫn của thực phẩm

trong chế biến thực phẩm còn sử dụng chất chông oxy hóa để ôi hóa mất màu các hạt ngũ cốc khô, dầu mỡ, dầu giấm xà lách

Nhờ có chất bảo quản thực phẩm mà thực phẩm không bị hư hỏng, bỏ phí và có thể được giữ lâu hơn khi gữi đi xa

• An toàn hơn, đảm bảo dinh dưỡng hơn

Khi sử dụng các chất chống vi sinh vật sẽ cho phép ta bảo quản được thưc phẩm khỏi sự hoạt động phá hủy bởi vi sinh vật, do đó thực phẩm sẽ an toàn hơn, các chất chống oxy hóa sẽ làm giảm sự nguy hại do các chất độc được tạo thành từ các quá trình tự oxy hóa của thực phẩm

3.3 Rủi ro

Nếu sử dụng phụ gia chất bảo quản thực phẩm không đúng liều lượng, chủng loại nhất là những phụ gia không cho phép dùng trong thực phẩm sẽ gây những tác hại cho sức khỏe:

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

Ví dụ như các nghiên cứu cho thấy hàn the có khả năng tích tụ trong cơ thể gây tổn thương và thoái hóa cơ quan sinh dục, tổn thương hệ thần kinh trung ương, gan, tim, thận, ruột Ước tính, có tới 50% trường hợp ngộ độc cấp tính (xảy ra sau khi

ăn 5 giờ với triệu chứng nôn, co giật, nhịp tim nhanh, hôn mê) có thể dẫn đến tử vong Khi bị ngộ độc, người bệnh sẽ thấy choáng váng, nôn mửa dữ dội, tiêu chảy,