Sự biến đổi của dầu trong quá trình chiên

Tiểu luận môn dinh dưỡng: Dầu mỡ từ động vật và thực vật đã được sử dụng trong sản xuất cũng như trong đời sống từ rất lâu, đây cũng chính là một nguồn cung cấp năng lượng lớn.

Trường đại học Bách khoa TPHCM

Khoa kỹ thuật hoá học

Trần Vũ Phương Trang 60902874

Mục Lục

LỜI MỞ ĐẦU 3

1.QUÁ TRÌNH CHIÊN 4

1.1.Bản chất 4

1.2.Mục đích 4

1.2.1.Chế biến: 4

1.2.2.Bảo quản 4

1.3.Phạm vi thực hiện 4

1.4.Các phương pháp chiên 5

1.4.1.Chiên ở áp suất thường: có hai phương pháp cơ bản: chiên bề mặt và chiên bề sâu 5

1.4.2.Chiên ở áp suất chân không 5

2 CÁC PHẢN ỨNG XẢY RA TRONG DẦU KHI CHIÊN 6

2.1 Phản ứng thuỷ phân dầu 6

2.2.Quá trình oxy hóa 8

2.2.1.Quá trình tự oxy hóa: 9

2.2.2.Quá trình oxy hóa do nhiệt: 9

2.2.3.Trùng hợp nhiệt 13

3.BIẾN ĐỔI SINH HOÁ – VI SINH 16

3.1.Biến đổi sinh hoá 16

3.2.Biến đổi vi sinh 17

4.YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIÊN 17

4.1.Dầu chiên 17

4.2.Thông số kỹ thuật 17

5.TÁC HẠI CỦA VIỆC SỬ DỤNG DẦU CHIÊN KHÔNG ĐÚNG KHOA HỌC 18

5.1.Tác hại 18

5.2 Sử dụng dầu ăn đúng cách 19

Tài liệu tham khảo 25

LỜI MỞ ĐẦU

Dầu mỡ từ động vật và thực vật đã được sử dụng trong sản xuất cũng như trong đời sống từ rất lâu, đây cũng chính là một nguồn cung cấp năng lượng lớn Dầu mỡ được dùng rất phổ biến trong quá trình nấu nướng hằng ngày, xuất phát từ văn hóa cổ đại, như Trung Quốc, Ai cập, Hy lạp – La mã cổ xưa

Ngày nay dầu thực vật lại càng được sử dụng phổ biến hơn, là thứ không thể thiếu trong các bữa ăn hằng ngày Bởi từ lâu, chúng ta đã biết rằng dầu thực vật có chứa các chất

có lợi cho sức khỏe, đặc biệt là các axit béo không no (omega-3 và omega-6), tốt hơn hẳn các axit béo no có trong mỡ động vật Chất béo trong dầu thực vật là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng cho cơ thể Ngoài ra, nó còn đóng nhiều vai trò quan trọng trong việc hình thành tế bào, các hormone sinh dục và bảo vệ các cơ quan nội tạng, giữ nhiệt cơ thể, giúp cơ thể dễ hấp thu các vitamin quan trọng như A, D, E, K Ngoài ra, các loại Vitamin

A, E; Omega 3, 6, 9 trong dầu thực vật còn giúp phát triển hệ thần kinh, duy trì sự mềm mại của làn da, vẻ mượt mà của mái tóc và giúp giảm lượng cholesterol gây hại cho sức khỏe tim mạch

Tuy nhiên rong quá trình chiên, dầu bị gia nhiệt đến nhiệt độ sôi (khoảng 180oC) nên

dễ dàng xảy ra các biến đổi làm giảm phẩm chất dầu Các biến đổi này có thể ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm chế biến trong quá trình chiên Chính vì thế, việc tìm hiểu những biến đổi dinh dưỡng của dầu trong quá trình chiên và việc xác định chất lượng dầu chiên là vô cùng cần thiết Trong bài tiều luận này chúng em sẽ trình bày những vấn đề nêu trên một cách cụ thể và khái quát hơn

Để hoàn thành tốt bài tiểu luận không thể không kể đến sự hướng dẫn của cô Trần Thị Thu Trà Nhóm chúng em xin gửi tới cô lời cảm ơn sâu sắc và chân thành

Bài tiểu luận có thể còn nhiều sai sót Nhóm chúng em rất mong nhận được sự góp ý của cô, cũng như ý kiến đóng góp của các bạn để bài trở nên hoàn thiện hơn Và đây cũng

là cơ hội để chúng em mở rộng thêm kiến thức và tầm hiểu biết của mình

Xin chân thành cảm ơn

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 5 năm 2011

Nhóm sinh viên thực hiện

1 QUÁ TRÌNH CHIÊN

1.1 Bản chất

Chiên rán là quá trình xử lý nhiệt trong đó chất béo (dầu, mỡ) vừa là chất tải nhiệt vừa

là thành phần sản phẩm Quá trình chiên làm tăng mật độ năng lượng của sản phẩm ( do

có độ khô tăng lên và tăng hàm lượng chất béo) Quá trình chiên cũng làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm do có hấp phụ chất béo, xảy ra các biến đổi hoá lý Thông qua quá trình chiên rán thực phẩm có thể sử dụng và bảo quản lâu hơn Vì ở nhiệt độ chiên rán 120 – 180 hầu hết các loại vi sinh vật đều bị tiêu diệt Các chất béo được sử dụng trong quá trình chiên: dầu thực vật, mỡ động vật, shortening, bơ

1.2.2.Bảo quản

nhiệt độ chất béo khi chiên thực phẩm thường dao động trong 130-180C Hầu hết các

vi sinh vật và enzyme trong thực phẩm sẽ bị ức chế ở nhiệt độ này Ngoài ra quá trình chiên còn có tác dụng làm giảm độ ẩm của lớp bề mặt xung quanh thực phẩm, hạn chế sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật từ môi trường bên ngoài nhiễm vào lớp thực phẩm

Do đó quá trình chiên có mục đích công nghệ là bảo quản

1.3 Phạm vi thực hiện

Đây là phương pháp chế biến thực phẩm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, trong các nhà hàng, quán ăn,…và cả trong bữa ăn hằng ngày của gia đình Trong công nghiệp chế biến thực phẩm chiên được ứng dụng trong:

• Công nghệ chế biến ngũ cốc

• Công nghệ chế biến rau quả

• Công nghệ chế biến thịt cá

b) Phương pháp chiên sâu

Trong phương pháp này, toàn bộ sản phẩm cần chiên được ngâm trong dầu ở nhiệt độ cao Phương pháp chiên bề sâu có thể áp dụng cho thực phẩm có hình dạng bất kì Định mức tiêu hao cho 1kg nguyên liệu và hàm lượng chất béo trong sản phẩm sau khi chiên trong phương pháp chiên bề sâu luôn cao hơn so với phương pháp chiên bề mặt Hệ số truyền nhiệt có thể lên đến 800 – 1000W/m2.K Phương pháp chiên bề sâu đang được sử dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm

1.4.2.Chiên ở áp suất chân không

Khi chiên thực phẩm trong điều kiện chân không, sự tiếp xúc của oxy và chất béo bị hạn chế, do đó chúng ta sẽ hạn chế được sự hư hỏng của dầu do phản ứng oxy hóa chất béo Ngoài ra, trong điều kiện chân không, nhiệt độ chiên sẽ giảm, từ đó hạn chế được sự tổn thất của những cấu tử mẫn cảm với nhiệt có trong nguyên liệu cần chiên

Những thiết bị chiên chân không hiện nay thường làm việc theo nguyên tắc gián đoạn

Về mặt cấu tạo, nó cũng tương tự như thiết bị chiên bề sâu gián đoạn, hoạt động ở áp suất thường Điểm khác biệt là phần phía trên buông chiên được kết nối với một hệ thống tạo chân không Thiết bị này thường được sử dụng để chiên các nguyên liệu rau trái

2 CÁC PHẢN ỨNG XẢY RA TRONG DẦU KHI CHIÊN

Dầu là mội trường truyền nhiệt thực sự nên nhiệt độ dầu gia tăng rất cao Khi thực phẩm được làm chín, nước từ trong thực phẩm sẽ di chuyển ra ngoài ở dạng hơi và đi vào môi trường dầu, kèm theo các hợp chất màu và lipid của thực phẩm - tất cả các thành phần này sẽ phá hủy môi trường dầu

2.1 Phản ứng thuỷ phân dầu

Đây là phản ứng hoá học chính diễn ra trong quá trình chiên do nước lẫn trong thực phẩm Ở nhiệt độ cao, dầu tiếp xúc với nước sẽ bị thủy phân theo phản ứng sau tạo ra diglyceride và acid béo tự do

Diglyceride có tính phân cực cao hơn vì vậy khả năng tương tác của nó với hơi nước cũng sẽ lớn hơn Phản ứng thuỷ phân lại tiếp tục và tạo thành monoglyceride và acid béo tự

do Monoglyceride nhanh chóng bị thuỷ phân tạo thành glycerol và acid béo Trong quá trình chiên khi đạt tới một nhiệt độ nào đó glycerol sẽ bị tách nước tạo thành acrolein, là một aldehyde dễ bay hơi, gây ngạt thở, kích ứng cho mắt và tích tụ lâu ngày có thể gây ra ung thư Nhiệt độ đó gọi là điểm bốc khói (smoke point)

Bảng2.1 So sánh điểm bốc khói và điểm cháy của một số loại dầu

Loại dầu Điểm bốc khói (oC)

2.2 Quá trình oxy hóa

Hình 2.1 Quá trình oxy hoá dầu

Trong quá trình oxy hoá hydroperoxide là sản phẩm đầu tiên được tạo thành nhưng đây là hợp chất không bền ở nhiệt độ cao nên thường hàm lượng của nó hiếm khi vượt quá 1%.Quá trình oxy hóa xảy ra với sự có mặt của oxy không khí tạo ra:

• Các chất dể bay hơi VDP (volatile decomposition products) cùng với các chất khác tạo mùi cho sản phẩm, nhưng hầu hết mất đi, ví dụ như các este, aldehyde, ketone, …

• Chất không bay hơi NVDP (non - volatile decomposition products) nằm lại trong dầu và làm cho dầu mau hư: peroxyde…

• Các acid, các glyceryde nhị trùng hợp và trùng hợp, xuất hiện do sự kết hợp nhiệt và oxy hóa

Kết quả làm tăng độ nhớt, tăng hàm lượng acid béo tự do của dầu, làm cho màu sậm hơn, giảm sức căng bề mặt của dầu

2.2.1.Quá trình tự oxy hóa:

Xảy ra ở nhiệt độ thường khi có mặt cùa oxy không khí Tốc độ phản ứng ngày tự tăng

do hiện tượng tự xúc tác cùa quá trình Phản ứng được xúc tác bởi một số muối kim loại như Fe… Phản ứng tự oxy hóa xảy ra trong các loại dầu có chỉ số iod cao do phân tử dầu càng có nhiều nối đôi thì khả năng bị oxy hóa càng lớn

2.2.2.Quá trình oxy hóa do nhiệt:

Xảy ra ở nhiệt độ cao (>2000C), tốc độ phản ứng rất lớn Oxy hóa nhiệt là nguyên nhân

cơ bản dẫn đến sự thay đổi thành phần, cấu trúc dầu mỡ, làm cho chất lượng dầu đã chiên giảm rõ rệt, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm

 Cơ chế hình thành các hợp chất làm ôi dầu trong quá trình oxy hóa:

Khi chiên dầu ở nhiệt độ cao và có mặt oxy dầu sẽ bị oxy hóa tạo thành các hợp chất hydroperoxide thông qua việt hình thành các gốc tự do Các hợp chất này không bền ở nhiệt độ chiên và bị phân hủy tạo thành các sản phẩm dễ bay hơi và tạo nên mùi thơm đặc trưng Các gốc tự do được tạo thành từ các phân tử lipid thông qua phản ứng với oxy Phản ứng được xúc tác bởi các tác nhân như: nhiệt, ánh sáng, ion kim loại (sắt hoặc đồng) Gốc tự do R tạo ra trong quá trình khơi mào có thể phản ứng với gốc lipid peroxyde ROO và có thể tạo ra hydroperoxide ROOH Giai đoạn thứ hai gồm các phản ứng dây chuyền của các gốc R được tạo ra Khi các phản ứng trên được xúc tác bởi các ion kim loại, tốc độ phản ứng sẽ tăng và đôi khi tạo nên các hợp chất có mùi Các phản ứng dây chuyền sẽ kết thúc khi hai gốc tự do kết hợp với nhau

Khi tách hydro ở C-8 và C-11 tạo nên 2 gốc tự do, mỗi gốc lại có 2 dạng do liên hợp

Do đó tạo nên bốn hợp chất hydroperoxide ở các vị trí 8, 9, 10, 11 Vì thế ta không nên tách hydro ở bất kỳ vị trí nào ở trong mạch acid béo Mặt khác các hydroperoxides có thể chuyển từ dạng đồng phân dạng cis – sang trans

- Hệ quả:

Cơ thể ta chỉ đồng hóa được các chất có cấu hình cis- Do đó, làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

 Các sản phẩm oxy hóa lipid thứ cấp:

Lipid không no dễ bị oxy hóa, đặc biệt trong điều kiện không có oxy Các hydroperoxyde không bền và tạo ra hàng loạt các sản phẩm thứ cấp Các chất này dễ bay hơi và tạo nên mùi khó chịu khi dầu bị ôi

 Các phản ứng tạo mùi do thủy phân:

Các sản phẩm tạo ra trong quá trình oxy hóa như methyl ketones, lactones và esters cũng có thể được hình thành trong quá trình thủy phân Sự thủy phân với sự có mặt của nước (đóng vai trò như tác nhân ái nhân yếu) Nước sẽ tác động đến liên kết ester của phân

tử tryocylglycerol để tạo thành dyglyceride và acid béo tự do Dưới tác động của nhiệt và nước Triacyglycerol có thể bị bẽ gãy tạo nên keto acid, sau đó keto acid này sẽ giải phóng CO2 và tạo ra rượu bậc 1

Việc tạo ra các hydroxy acids có thể tạo thành các - hoặc -lactones (ester vòng)

Tóm lại các hợp chất có thể tạo mùi cho dầu: acids dễ bay hơi, aldehyde, ester, alcohol, epoxide, các hợp chất mạch vòng, hợp chất màu, glycerol, mono- và diglyceride

Kết quả của quá trình oxy hóa nhiệt là chỉ số iod của dầu giảm do độ không no giảm Cho

số acid tăng do một số acid được giải phóng khỏi phân tử gyceride

• Biến đổi giá trị cảm quan: dầu bị sẫm màu là do tích tụ các oxiacid Cường độ biến màu của dầu phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian chiên, lượng nước thoát ra từ nguyên liệu và mức độ tiếp xúc không khí, thiết bị.

Hình 2.2 Sự biến đổi vật lý hoá học trong quá trình chiên

Bảng2.2 Biến đổi các thông số vật lý

Biến đổi các thông số vật lý Nguyên nhân

Tăng độ nhớt Phản ứng trùng hợp => hợp chất polimer

Tăng tỷ trọng Phản ứng trùng hợp => hợp chất polimer

Giảm sức căng bề mặt Các hợp chất phân cực

Giảm điểm bốc khói Sản phẩm oxy hoá bị phân huỷ tạo các chất dễ

bay hơi

Dầu trở nên sẫm màu Phản ứng Maillard

Bảng 2.3 Biến đổi các thông số hoá học

Biến đổi các thông số hoá học Nguyên nhân

Chỉ số iod (IV) giảm Độ không no của chất béo giảm

Chỉ số peroxyde (PoV) giảm cũng có

thể tăng

Sự tạo thành sản phẩm oxy hoá sơ cấp

Chỉ số acid (AV) tăng Sự tạo thành các sản phẩm oxy hoá với

các nhóm carboxyl tự do

Hàm lượng hợp chất phân cực tăng Sự phân huỷ các sản phẩm oxy hoá và

trùng hợp

Hình 2.3 Độ phân cực của dầu trước và sau khi sử dụng

Bảng 2.4 Các chỉ số khuyến nghị cho dầu mới

3 BIẾN ĐỔI SINH HOÁ – VI SINH

3.1 Biến đổi sinh hoá

Hai enzym có mặt trong dầu là enzym lipase xúc tác cho các phản úng thủy phân và enzym lipoxygenase xúc tác cho phản ứng oxy hóa khử Trong thời gian ngắn ban đầu khi nhiệt độ còn thấp (khoảng 500C), các enzym này có thể hoạt động và ảnh hưởng đến chất lượng của dầu

3.2 Biến đổi vi sinh

Chất lượng của dầu có thể bị biến đổi do tác động của một số yếu tố sinh hóa Khi có

sự tiếp xúc giữa dầu và nước trong thiết bị rán, sẽ tạo thành một lớp huyền phù dầu – nước Lớp này rất dễ bị tác động hóa học và vi sinh vật dễ hoạt động sự phát triển của một số loại vi sinh vật chịu nhiệt là rất có thể bởi vì ngay trong thời gian làm việc, nhiệt độ của lớp gối nước được giữ ở 40 – 6000C Đây là nhiệt độ thuận lợi cho sự phát triển của các vi sinh vật đó

4 YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIÊN

4.1 Dầu chiên

Loại dầu sử dụng: dầu đóng vai trò quan trọng trong quá trình chiên, nó đóng vai trò truyền nhiệt cho sản phẩm và thiết bị chiên Người ta có thể sử dụng các loại dầu thực vật chiên Tuy nhiên trong công nghiệp người ta sử dụng hỗn hợp cả dầu và shortening Vì shortening có nhiệt độ nóng chảy cao, nó làm cho sản phẩm ít chảy dầu và bề mặt bóng hơn Ngoài ra nó còn tạo ra cấu trúc và hương vị đặc trưng cho sản phẩm

Các chỉ tiêu cơ bản: chỉ số axit và xà phòng hóa, hidroperoxyde… phải đảm bảo

Thời gian sử dụng của dầu : dầu sử dụng tốt nhất trong thời gian ngắn

4.2 Thông số kỹ thuật

Nhiệt độ dùng để chiên được xác định sao cho có hiệu quả kinh tế và tùy theo yêu cầu của sản phẩm Nhiệt độ của dầu cũng quyết định đến tốc độ và hiệu quả của quá trình chiên Nhiệt độ sử dụng thường 80-900C cho các loại rau quả Khoai tây có thể cao hơn Đối với thủy sản thì nhiệt độ cao hơn khoảng 1200C , tùy áp suất.Nhiệt độ cao sẽ làm cho thời gian ngắn đi Tuy nhiên nhiệt độ cao làm nhanh gây hỏng dầu và các axit béo tự do, sau đó làm thay đổi định tính , mùi thơm màu sắc của dầu , đấy mạnh sự tạo bọt thậm chí làm khét sản phẩm Mỗi khi tăng nhiệt độ lên 100C so với nhiệt độ đề nghị thì sự ổn định

Chẳng hạn như chiên khoai tây bằng chân không, nhiệt độ dầu hiệu quả là 1180C , 1320C,

1440C; ứng với áp suất chân không 16,661; 9,888 và 3,115 kPa

5 TÁC HẠI CỦA VIỆC SỬ DỤNG DẦU CHIÊN KHÔNG ĐÚNG KHOA HỌC

5.1 Tác hại

Dầu ăn và các chất béo nói chung giữ vai trò đặc biệt quan trọng đối với cơ thể Chúng

là nguồn cung cấp và dự trữ năng lượng lớn nhất cho cơ thể, là dung môi của các vitamin tan trong dầu, mỡ như vitamin A, D, E, K Tuy nhiên, nếu chúng ta sử dụng một cách không có khoa học (sử dụng dầu chiên nhiều lần, đun ở nhiệt độ quá cao….) thì nó lại gây

ra những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người

Khi dầu bị đun nóng nhiều lần, thành phần hoá học sẽ thay đổi Ở nhiệt độ cao, dầu tiếp xúc với hơi nước và oxy nên bị thủy phân và oxy hóa thành axit béo dạng trans,

glyceril, rồi thành các chất peroxide, aldehide, cetone (có mùi ôi khét) và acrolein (là chất lỏng, độc, khi rán bốc thành khói xanh thoát ra trên mặt thoáng của dầu làm cay mắt) Vitamin A, E và một số chất dinh dưỡng trong dầu bị phá hủy làm xuất hiện một số chất độc như aldehyde, fatty acid oxide Những chất này, khi đi vào cơ thể, sẽ phá hủy các men tiêu hóa làm khó tiêu, gây nhức đầu, chóng mặt, đau bụng, tiêu chảy, huyết áp tăng cao Dầu mỡ sử dụng quay vòng càng nhiều lần thì các chất có hại nói trên phát sinh ra càng nhiều Chúng có thể bốc hơi ra làm ô nhiễm không khí xung quanh và gây hại cho người hít phải

Dầu ăn chiên đi chiên lại nhiều lần sẽ dễ bị oxy hóa do tiếp xúc với oxy từ bên ngoài môi trường và bị polyme hóa nên mất dinh dưỡng Điều này không chỉ dẫn đến sự thay đổi bất lợi về mùi vị và màu sắc của món ăn mà còn gây các bệnh lý mãn tính như ung thư, tiểu đường, tim mạch Đặc biệt, khi thức ăn bị cháy đen, dầu sẽ trở thành cặn cacbon,

là nguyên nhân gây bệnh ung thư, tim mạch, bệnh Parkinson, mất trí và những bệnh liên

quan đến gan

Đun nóng dầu trên 180oC sẽ khiến dầu thực vật biến chất và sinh ra các chất độc hại

Cụ thể, khi bị ra nhiệt quá cao (đun nấu ở nhiệt độ cao), các chất axit béo trong dầu thực vật sẽ bị rối loạn cấu trúc tế bào, có thể gây đột biến gen Mặt khác, chúng có thể tạo ra các amin sinh vật dẫn đến nguy cơ gây ung thư, đặc biệt là ung thư trực tràng, ung thư gan, phổi, vú Ngoài ra chúng còn có nguy cơ làm giảm miễn dịch của cơ thể do làm dư thừa lipid