BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN PHỤ GIA TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM TÌM HIỂU VỀ PHỤ GIA CHỐNG NÂU HÓA KHÔNG DO ENZYME

Giới thiệu về phản ứng sẫm màu:Ngoài chất lượng dinh dưỡng thì màu sắc cũng là một yếu tố quan trọng của thực phẩm từ lúc sản xuất đến tay người tiêu dùng Thực phẩm bị sẫm màu do 2 nguyê

BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN PHỤ GIA TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM

CÁC PHẦN CỦA TIỂU LUẬN

1

3

2

ĐẶT VẤN ĐỀ NỘI DUNG KẾT LUẬN

 Trong quá trình chế biến, thì màu sắc các sản phẩm thực phẫm thay đổi liên tục, kéo theo mùi vị và các yếu tố cảm quan khác thay đổi theo Một trong những nguyên nhân làm thay đổi màu của thực phẩm là các phản ứng sẫm màu

 Có hai nguyên nhân dẫn đến sự sẫm màu đó là do sự oxi hóa bởi enzyme và oxi hóa bởi các tác nhân không bởi enzyme Phản ứng không do enzyme là phản ứng tác động chính trong quá trình chế biến nhiệt và không những làm thay đổi về mặt màu sắc mà còn tăng thêm hương vị cho sản phẩm

 Hiểu về bản chất, nguyên nhân và kiểm soát phản ứng sẫm màu không

do enzyme và tìm hiểu một số phụ gia trong chống phản ứng nâu hóa không do enzyme là cần thiết trong bảo quản Qua bài này chúng ta sẽ biết được đó là bao gồm phản ứng nào, cơ chế và ứng dụng chúng trong công nghệ thực phẩm và các ngành liên quan

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.Giới thiệu về phản ứng sẫm màu thực phẩm

2.Phân loại, tính chất, cơ chế

3.Các yếu tố ảnh hưởng và phụ gia dùng để chống phản ứng nâu hóa không do enzyme

4.Các biện pháp công nghệ kiểm soát, điều khiển

và ngăn chặn sẫm màu

5.Vai trò và đối tượng áp dụng

2 NỘI DUNG

2.1 Giới thiệu về phản ứng sẫm màu:

Ngoài chất lượng dinh dưỡng thì màu sắc cũng là một yếu tố quan trọng của thực phẩm từ lúc sản xuất đến tay người tiêu dùng

Thực phẩm bị sẫm màu do 2 nguyên nhân chính

Song song với phản ứng sẫm màu do enzyme đó là phản ứng sẫm màu không

do enzyme, bao gồm hai phản ứng phổ biến nhất là phản ứng caramen hóa và phản ứng Maillard

2 NỘI DUNG

 Nó được sử dụng rộng rãi trong

nấu ăn tạo hương vị hấp dẫn và

màu nâu đặc trưng cho sản

phẩm Khi quá trình này xảy ra,

các chất dễ bay hơi thoát ra tạo

hương caramen đặc trưng

2.2.1 Cơ chất của phản ứng caramen hóa:

- Đường là cơ chất chủ yếu của phản ứng caramen hóa:

- Có nhiều loại đường khác nhau: đường đơn là monosacarit gồm glucoso, frucroso và galactoso, đường đôi là đường ăn hằng ngày saccaroso, maltoso, fructoso Các mạch saccharide dài hơn có từ 3-

9 gốc mono được gọi là Oligosaccharide

- công thức tổng quát Cn(H2O)m (n từ 1 – 9) thường có gốc aldehit hoặc ceton Những gốc cacbonyl (C=O) là trung tâm phản ứng

- Tất cả các saccharide có trong cấu trúc có từ 2 vòng trở lên là kết quả của liên kết glycozit, với sự mất một nước để tạo liên kết này Khi tiêu hóa, các enzyme sẽ cắt các phân tử đường mạch dài thành các đường đơn để qua chu trình đường phân tạo năng lượng

2 NỘI DUNG

2.2.2 Tính chất của phản ứng caramen:

• Caramen hóa làm tăng hương vị và màu sắc cho các sản phẩm như bánh nướng, café, nước giải khát và bia Ngoài ra, tác dụng không mong muốn của caramen hóa làm đốt cháy đường và tạo màu đen.

• Làm thay đổi màu sắc và mùi vị của thực phẩm

• Đơn giản có thể nói: Caramen là quá trình loại nước ra khỏi một loại đường như saccharose hoặc glucose, tiếp theo là các bước

đồng phân hóa và polyme hóa

• caramen hóa bắt đầu từ sự tan chảy của đường ở nhiệt độ cao, tiếp theo đó là tạo bọt(sôi) Ở giai đoạn này đường saccharose phân hủy thành glucose và fructose Tiếp theo là bước ngưng tụ, trong đó từng phân tử đường riêng lẽ bị mất nước và phản ứng với nhau

2 NỘI DUNG

2.2.2 Tính chất của phản ứng caramen:

Phản ứng caramen hóa xảy ra với nhiệt độ bắt đầu khá cao so với các phản ứng hóa nâu khác và phụ thuộc vào loại đường

Nhiệt độ bắt đầu của một số carbonhydrate phổ biến.

Caramen là một phức hợp của các thành phần cao phân tử Chúng có thể phân loại thành 3 nhóm:

2.2.3 Các giai đoạn của phản ứng

Giai đoạn đầu

 Giai đoạn đầu của phản ứng tạo nên các anhydrit của glucose, fructose, saccharose thành các glucozan, fructozan, saccharozan là những hợp chất không màu

Chẳng hạn, với saccharose sơ đồ phản ứng caramen hóa như sau:

2.2.3 Các giai đoạn của phản ứng

Giai đoạn 3

 Tiếp tục trùng hợp tạo thành caramelen và caramelin.

 Khi ở nhiệt độ cao hơn sẽ mất 10% nước và tạo thành caramenlen (C12H18O9 hoặc C24H36O18) có màu vàng:

2.2.4 Sự đổi màu caramen qua từng giai đoạn

Màu rất tối, mùi cháy Được dung

để pha màu nhưng thiếu đi vị ngọt

phù hợp

Tại thời điểm này, đường phân giải

ra Carbon tinh khiết Mùi khét.

2.3 Phản ứng mailard

2 NỘI DUNG

 Phản ứng Maillard là một phản

ứng hóa học giữa amino acid

và đường khử, thường đòi hỏi

có sự bổ sung nhiệt độ Đường

tương tác với acid amin tạo ra

các loại mùi và hương vị

 Phản ứng Maillard là nền tảng

cho ngành công nghiệp hương

liệu, từ các loại acid amin tham

gia quyết định hương vị sản

phẩm, nó cũng tạo ra mùi của

bánh mì nướng

2.3.1 Cơ chất của phản ứng Mailard:

 Là acid amin thường gặp trong các protein là những L-α-acid amin có nhóm amin đính vào nguyên tử Cacbon α đứng cạnh nhóm cacboxyl

 Công thức tổng quát của acid amin:

 R: là mạch bên hay nhóm bên, do vậy acid amin chỉ khác nhau ở mạch

R Đa số các protein đều được cấu tạo từ 20n L-α-acid amin và 2 amit tương ứng

 Lysine

 Lysine (viết tắt là Lys hoặc K)[2] là một α-axit amin với công thức hóa học HO2CCH(NH2)(CH2)4NH2 Nó là một axit amin thiết yếu, nghĩa là

cơ thể không thể tự tổng hợp được Codon của lysine là AAA và AAG

 Đường khử (hoặc aldose hoặc ketose)

2 NỘI DUNG

2.3.2 Các giai đoạn của phản ứng Mailard

Giai đoạn đầu là giai đoạn ngưng tụ đường với axit amin:

Phản ứng chuyển vị Amadori tạo ra 1-amin-1-dezoxy-2-xetozơ

Ở nhiệt độ cao thì phức đường amin bị đồng phân hóa hay còn gọi chuyển vị nội phân

Amadori, C thứ nhất và thứ 2 sinh nối kép tạo thành 1 – amin – 1 – dezoxy – 2- xetoza

2 NỘI DUNG

Phức đường amin

Dạng enol của 1 – amin -1 deoxy – 2 xetoza

1 –amin -1 deoxy – 2 xetoza

2.3.2 Các giai đoạn của phản ứng Mailard

Tạo thành furfurol và ozon

Nếu gluxit ban đầu là glucose thì sản phẩm chuyển vị Amadori khi đun nóng sẽ là furan sau đó chuyển thành bazơ schiff của hydroxymetylfurfurol

2 NỘI DUNG

Phẩm vật của sự chuyển vị Amadori là hợp chất có khả năng phản ứng và là chất khởi đầu để tạo thành polyme có màu sẫm gọi là melanoidin

2.3.2 Các giai đoạn của phản ứng Mailard

Tạo thành reducton cĩ 6 nguyên tử C

Phân hủy đường: Một trong những giai đoạn trung gian củ phản ứng tạo melanoidin là sự

phân hủy đường từ sản phẩm chuyển vị Amadori để tạo thành các sản phẩm khác nhau : triozoreducton, aldehit pỉuvic, axeton, diaxetyl

Phân hủy các hợp chất amin

hydroxymetylglioxal reducton hay là enolaldehit của axit tartric

R CH NH2COOH

+ R' C CH2 NH HC R''

COOH O

H

H R'

H

axit amin aminodezoxyxetoza

bazo schiff

2.3.2 Các giai đoạn của phản ứng Mailard

Bazơ schiff tạo thành bị thủy phân thành aldehit và hợp chất amin Chính hợp chất amin này sẽ cho các sản phẩm chứa nitơ và có màu nâu sau này

Giữa furfurol hoặc hydroxymetylfurfurol và axitamin có thể xảy ra sự tương tác oxy hóa Kết quả là từ axitamin tạo thành aldehit có ít hơn 1 nguyên tử C Aldehit cũng có thể được tạo thành do kết quả của sự chuyển amin giữa axitamin với reducton

2 NỘI DUNG

C N C C N C

CH3

COOH R''

H H H

H R'

CH2NH C H

H R'

COOH R''

HC CH

HC CO

C

O H

+ O2 HC CH

HC CO

C

O OOH

furfurol axit peroxyfurfurolic

2.3.2 Các giai đoạn của phản ứng Mailard

 Giai đoạn cuối

 Giai đọan cuối cùng này bao gồm rất nhiều phản ứng phức tạp, chủ yếu

là hai phản ứng sau:

 Phản ứng ngưng tụ andol tạo thành polyme màu nâu không chứa nitơ

 Phản ứng trùng hợp aldehitamin tạo thành các hợp chất nitơ dị vòng

Giai đoạn cuối cùng của phản ứng melanoidin sẽ tạo nên các polyme không no hòa tan được trong nước, sau đó là các polyme không no và không hòa tan được trong nước, nhưng đều có màu đậm và gọi chung là melanoidin

2 NỘI DUNG

C

O H

O H

C

OH

O H

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng và phụ gia dùng để chống phản ứng nâu hóa không do enzyme:

 Ảnh hưởng của axit amin và đường: Acid amin xem như một chất xúc tác ở

melanoidin càng mạnh.

 Cường độ phản ứng cũng phụ thuộc vào bản chất của đường khử.

 Ảnh hưởng của nước: Sự có mặt của nước là điều kiện cần thiết để tiến hành phản ứng Nồng độ chất tác dụng càng cao, lượng nước càng ít thì tạo thành melanoidin càng ít

 Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH của môi trường: Tăng nhiệt độ vận tốc phản ứng tăng lên càng mạnh mẽ và nhiệt độ khác nhau sản phẩm tạo thành cũng khác nhau, Khi nhiệt độ quá cao thì các melanoidin sẽ có vị đắng và mùi khét Phản ứng mailard được tiến hành trong một khoảng pH rộng nhưng môi trường kiềm phản ứng nhanh hơn

2 NỘI DUNG

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng và phụ gia dùng để

chống phản ứng nâu hóa không do enzyme:

 Chất kìm hãm và chất tăng tốc độ phản ứng caramen và melanoidin:

Những chất kìm hãm là chất phản ứng được cacbonyl như : dimedon,

hydroxylami, bisultfit Những chất này sẽ kết hợp với những chất khác nhau phát sinh trong giai đoạn trung gian, làm ngừng các quá trình tiếp theo của phản ứng

Khí sunfuro, acid sunfuro hoặc muối của nó là những chất kìm hãm rất

mạnh phản ứng tạo màu melanoidin

Axit sunfurơ tác dụng kìm hãm của axit sunfurơ có liên quan với các

reducton:

2 NỘI DUNG

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng và phụ gia dùng để chống phản ứng nâu hóa không do enzyme:

 Bằng cách đun nóng dung dịch glucoza và sulfit ở 100oC người ta đã thu được hợp chất 3,4 didezoxy 4 sulfohexozon Các dẫn xuất của acid sunfuric là những hợp chất rất bền vững thậm chí bằng phương pháp thủy phân, người ta vẫn không thể thu lại SO2 khi chưng cất

Do đó, các sản phẩm trung gian tương tự của phản ứng melanoidin đều không được chuyển hóa thành các hợp chất màu cuối cùng

 Dimedon (dimetyl dihydrorezorxin):

Là chất kìm hãm phản ứng melanoidin tốt nhất Nó có khả năng liên kết các furfurol và aldehit do đó làm ngừng sự tạo melanoidin

 Ngoài ra các chất oxi hóa (KMnO4, H2O2, Quinhidron) và các chất khử đều kìm hãm phản ứng melanoidin

2 NỘI DUNG

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng và phụ gia dùng để chống

phản ứng nâu hóa không do enzyme:

Giới thiệu về dimedone:

Dimedone là một diketone mạch vòng được sử dụng trong hóa học hữu cơ để xác định xem một hợp chất có chứa nhóm aldehyde hay không

Cyclohexanediones nói chung có thể được sử dụng làm chất xúc tác trong quá trình hình thành các phức kim loại chuyển tiếp Các ứng dụng khác bao gồm các ứng dụng trong phép đo màu, tinh thể học, phát quang và phân tích quang phổ

Nó cũng có thể được sử dụng cho hóa học liên quan đến các hợp chất hữu cơ có điện trở thấp

Tuy có khả năng kìm hãm phản ứng nâu hóa không do enzyme, cụ thể là phản ứng caramen và phản ứng maillard, tuy nhiên dimedone không là phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm theo thông tư 24/2019/TT-BYT ngày 30/8/2019.

2 NỘI DUNG

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng và phụ gia dùng để chống phản ứng nâu hóa không do enzyme:

 Dimedone chỉ có thể sử dụng một liều cực nhỏ trong thực phẩm để chống phản ứng nâu hóa không do enzyme

 Dưới đây là liệu lượng gây chết của dimedone đối với chuột

2 NỘI DUNG

2.5 Các biện pháp công nghệ khác kiểm soát, điều

khiển và ngăn chặn sẫm màu :

 Nhiệt độ: Hạ thấp nhiệt độ trong quá trình chế biến và bảo quản có thể kéo dài giai đoạn tiền phát, đó là thời gian cần thiết cho sự hình thành của các sản phẩm có màu nâu

 Độ ẩm: Tốc độ hóa nâu của thực phẩm cao nhất là tại độ ẩm trong khoảng 5-10% vì thế việc giảm độ ẩm một phần cũng có thể khiến sự hóa nâu trở nên tồi tệ hơn là tốt hơn

 pH: Phản ứng Maillard thường diễn ra tốt hơn trong điều kiện kiềm, do

đó làm giảm độ pH cung cấp một phương pháp hữu ích để kiểm soát sự hóa nâu

 Loại bỏ oxy khỏi bao bì: loại bỏ oxy ảnh hưởng đến các phản ứng liên quan đến quá trình hóa nâu và không ảnh hưởng đến bước đầu của phản ứng carbonyl – amine

2 NỘI DUNG

2.5 Các biện pháp công nghệ khác kiểm soát, điều khiển

 Aspartic và Glutamic Acids: Sử dụng mẫu bao gồm lysine - glucose/lysine -

fructose (pH 8.0, 60 o C trong 58 giờ), các nhà nghiên cứu đã cho thấy rằng L- Aspartic và L- Glutamic acid làm giảm tỷ lệ hóa nâu Như trên bảng …… , ngâm khoai tây chiên đã được chuẩn bị vào một trong hai chất trên trước khi chiên và đo độ ít sẫm màu bằng giá trị Hunter L Điều này tương ứng với một giá trị trung bình là 38,4 với khoai tây chiên chưa xử lý so với 46,4 và 43,7 với khoai tây chiên nhúng trong acid aspartic và glutamic

2 NỘI DUNG

2.5 Các biện pháp công nghệ khác kiểm soát, điều khiển và ngăn chặn sẫm màu:

2 NỘI DUNG

2.6 An toàn và vấn đề pháp lý

 Dư lượng sulfite trong thực phẩm đã được chịu trách nhiệm đối với một số phản ứng dị ứng nghiêm trọng đối với con người, thường là bệnh nhân

hen Phản ứng dị ứng gây tử vong đã được báo cáo

 Một lệnh cấm sulfit trên khoai tây đã gọt vỏ, một sản phẩm thường được bán cho các ngành công nghiệp dịch vụ thực phẩm (FDA, 1990), có sự phản đối mạnh mẽ bởi sulfit hóa sau khi làm sạch trong ngành công

nghiệp khoai tây trên mặt đất không có phương pháp thay thế hiệu quả, và lệnh cấm cuối cùng đã hủy bỏ trong các tòa án về tính kỹ thuật

 FDA đã yêu cầu về ghi nhãn đối với thực phẩm có chứa sulfite và khẳng định GRAS hạn chế sử dụng sulfiting vào năm 1988

 Sợ rằng sử dụng sulfite như chất ức chế nâu hóa cho các sản phẩm trái cây

và rau quả có thể được giới hạn thúc đẩy ngành công nghiệp thực phẩm tìm kiếm các lựa chọn thay thế

2 NỘI DUNG

2.6 Vai trò và đối tượng áp dụng:

 Phản ứng caramen: tạo những màu sắc đặc trưng cho các sản phẩm

thực phẩm, tạo hương vị cho các sản phẩm như màu caramen của

Coca, syrup, bánh kem Plan,…

 Sử dụng để sản xuất một số loại thực phẩm, bao gồm: Caramel nước sốt , nước sốt được làm từ caramel, Caramel kẹo

 Đối với phản ứng Maillard: phản ứng này xảy ra rất phổ biến trong sản xuất và bảo quản các sản phẩm trong thực phẩm Tuỳ thuộc vào yêu cầu về tính chất cảm quan của từng sản phẩm mà người ta hoặc tạo

điều kiện để tăng cường phản ứng đến tối đa hoặc kìm hảm phản ứng đến mức tối thiểu và được sử dụng vào các mục đích:

2 NỘI DUNG

2.6 Vai trò và đối tượng áp dụng:

Sản xuất đường

Phản ứng của các chất không đường hữu cơ

Chế biến và bảo quản rau quả

 Qua nội dung của bài tiểu luận chúng ta đã có cái nhìn chi tiết về cơ chế, các giai đoạn của phản ứng nâu hóa không do enzyme cũng như một số nhân tố cũng như một số loại phụ gia ảnh hưởng ức chế quá trình phản ứng và chúng ta cũng tìm hiểu được một số ứng dụng trong công nghệ thực phẩm của các phản ứng trên, và tuy chưa được thực sự đầy đủ nhưng hy vọng rằng đã cung cấp các thông tin hữu ích cho

người đọc để có thể hiểu và áp dụng trong ngành nghề

3 KẾT LUẬN

Hóa sinh Công Nghiệp, Lê Ngọc Tú

Martins, S I F S., Jongen, W M F., & Boekel, M A J S Van (2001) A review of Maillard reaction in food and implications to kinetic modelling,

11, 364–373.

Bastos, D M., Monaro, É., Siguemoto, É., & Séfora, M (2007) Maillard Reaction Products in Processed Food : Pros and Cons

Ames, J M (1998) Applications of the Maillard reaction in the food

industry Food Chemistry, 62, 431–439

doi:10.1016/S0308-8146(98)00078-8

Wikipedia.com

TÀI LIỆU THAM KHẢO