Bài giảng phụ gia thực phẩm chương 3 các chất phụ gia dùng trong bảo quản thực phẩm

• Ổn định nguồn nguyên liệu cho nhà máy thưc phẩm • Bảo toàn được chất lượng thực phẩm đến khi sử dụng • Kéo dài thời gian sử dụng • Dễ dàng thao tác trong quá trình sản xuất • Giúp chế

CHƯƠNG 3

CÁC CHẤT PHỤ GIA DÙNG TRONG

BẢO QUẢN THỰC PHẨM

2 Nhóm chất kháng vi sinh vật

3 Nhóm chất chống oxi hóa

1 Khái quát chung về chất phụ gia dùng trong

bảo quản thực phẩm

Một số phương pháp bảo quản thực phẩm

• Nhiệt độ (thanh trùng, lạnh và lạnh đông)

• Điều chỉnh thành phần khí quyển

• Giảm hoạt độ nước (sấy, cô đặc, chất làm giảm hoạt độ nước)

• Bảo quản bằng hóa chất

• Bảo quản bằng vi sinh vật

• Các phương pháp vật lý khác (chiếu xạ, siêu âm, xung điện, áp suất thủy tĩnh,…)

1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CHẤT PHỤ GIA DÙNG TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM

Chất bảo quản thực phẩmlà những phụ gia thực phẩm, được

cố ý cho vào thực phẩm mà với sự hiện diện của nó hoặc

dẫn xuất của nó, có khả nănghạn chế, ngăn ngừasự hư

hỏng của thực phẩm

• Ổn định nguồn nguyên liệu cho nhà máy thưc phẩm

• Bảo toàn được chất lượng thực phẩm đến khi sử dụng

• Kéo dài thời gian sử dụng

• Dễ dàng thao tác trong quá trình sản xuất

• Giúp chế độ công nghệ đơn giản hơn (t o , thời gian, p…)

• Giảm hao hụt, phế liệu trong quá trình sản xuất

Các phụ gia trong bảo quản

thực phẩm

• Chất kháng vi sinh vật

• Chất chống oxi hóa

• Chất chống sự hóa nâu

Nguy cơ của việc sử dụng chất bảo quản

• Nếu không đúng liều lượng, loại thực phẩm

– Gây ngộ độc cấp

– Nguy cơ tích lũy trong cơ thể gây bệnh mãn tính,

ung thư,…

– Ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm(thay đổi

chất lượng cảm quan, giảm vitamin,…)

Yêu cầu của việc sử dụng chất bảo quản

• Đúng đối tượng thực phẩm và liều lượng không vượt quá giới hạn an toàn cho phép

• Đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, vệ sinh an toàn qui định cho mỗi chất phụ gia

• Không làm biến đổi bản chất, thuộc tính tự nhiên của thực phẩm

2 NHÓM CHẤT KHÁNG VI SINH VẬT

2.1 Chất kháng vi sinh vật có nguồn gốc vô cơ

2.2 Chất kháng vi sinh vật có nguồn gốc hữu cơ

2.3 Chất kháng sinh, sát khuẩn

2.4 Một số chất khác

Cơ chế tác dụng

• Ảnh hưởng lên ADN

• Ảnh hưởng lên sự tổng hợp protein

• Ảnh hưởng lên hoạt động của enzyme

• Ảnh hưởng lên tính thẩm thấu của màng tế bào

• Ảnh hưởng lên vách tế bào

• Ảnh hưởng lên cơ chế trao đổi các chất dinh dưỡng

Nguyên tắc kiểm soát pH trong bảo quản

thực phẩm

• pH ảnh hưởng đến cơ chế trao đổi năng lượng

của tế bào VSV (gradient H+qua màng tế bào)

• pH ảnh hưởng đến hoạt độ enzym và độ ổn định

của các đại phân tử của tế bào VSV

2.1 Chất kháng vi sinh vật có nguồn gốc vô cơ

- Các muối clorua, muối nitrate và nitrite

- Khí SO2, các muối sulfite của Na, K, Ca

- Khí CO2 và các muối carbonate

- Các chất khác (H2O2)

- Các muối clorua (chủ yếu là NaCl) là chất bảo quản

truyền thống trong sản xuất thực phẩm

- Được sử dụng trong công nghiệp để ướp muối thực phẩm

(thịt, cá) cần bảo quản lâu dài

- Nhược điểm: tạo vị quá mặn cho thực phẩm

- Ưu điểm: không độc

2.1.1 Các muối clorua

-Công thức hóa học: KNO2, NaNO2, KNO3, NaNO3

-Dạng sử dụng: dung dịch hoặc tinh thể; nồng độ thấp

-Phương pháp sử dụng: dựa trên khả năng diệt khuẩn đặc biệt đối vớiClostridium botulinum; dùng bảo quản một số thực phẩm như xúc xích, lạp xường và một số sản phẩm sữa

- Độc tính: có thể tác dụng với các axit amin (nitrozamin - tác nhân gây ung thư) 2.1.2 Các muối nitrat và nitrit

• Công thức hóa học: SO2 , H2SO3

• Dạng sử dụng: thể khí hoặc dung dịch

• Phương pháp sử dụng: sulfit hóa

2.1.3 SO2 và các muối sulfit của Na, K và Ca

Các muối sử dụng: NaHSO3

KHSO3, Ca(HSO3)2

Na2SO3/ K2SO3

Khí SO2

• Là chất khí không màu, có mùi hắc của lưu huỳnh cháy, nặng hơn không khí 2.25 lần

• Là loại chất sát trùng mạnh, có tác dụng diệt các vi sinh vật làm hư hỏng rau quả (trên bề mặt vật thểkhô (Xông SO2))

• Thường SO2 được nén trong các bình thép thành dày

Dễ tan trong nước lạnh; nhiệt độ tăng thì

độ hòa tan giảm đi rất nhanh

H2SO3 và các muối của

K, Na, Ca

• Dạng nước, ngoài tác dụng bảo quản còn có tác dụng tẩy

trắng

• Điều kiện cơ bản để SO2 có tác dụng bảo quản làđộ axit

của môi trường

• Tác dụng bảo quản ở nhiệt độ bình thường ở nồng độ 0.05 –

0.20% tính theo khối lượng sản phẩm

- Dùng SO2 xử lý thực phẩm đựng trong thùng hay hòm khô

Phương pháp sulfit hóa khô

Phương pháp sulfit hóa ướt Lấy SO2 từ bình chứa cho trực tiếp vào sản phẩm cần được bảo quản (cần phải làm lạnh thích hợp) hoặc sử dụng dung dịch H2SO3 (lạnh) với nồng

độ thích hợp để hòa lẫn vào sản phẩm theo điều kiện công nghệ

- Khó kiểm soát dư lượng SO2

CHÚ Ý

- SO2 có tác dụng diệt các vi sinh vật làm hư hỏng rau quả ở

nồng độ 0.05 - 0.20% tính theo khối lượng sản phẩm

- H2SO3 dễ dàng kết hợp với các sắc tố thực vật (anthocyanin )

để tạo các phức chất mới không màu

- Phản ứng mất màu xảy ra theo chiều thuận nghịch Sau khi

tách SO2, màu của sản phẩm quả lại được khôi phục

- SO2 bảo vệ vitamin C nhưng lại phá hủy

vitamin B1 có trong sản phẩm

Quá trình khử sulfit hóa

• Đun sôi bán sản phẩm, SO2 gần như bay hơi hết

• Chân không

Tính độc hại

• Khi xâm nhập vào đường tiêu hóa sẽ gây buồn nôn,

nhức đầu

• Hít phải khí SO2 sẽ gây viêm niêm mạc

• Cần có mặt nạ phòng độc khi tiếp xúc với khí SO2

- Dạng sử dụng: dạng khí, lỏng hoặc rắn (đá CO2)

- Khí CO2 có tác dụng ức chế hoạt động của vi sinh vật (hiếu khí), đồng thời làm giảm hoạt độ của các enzyme

2.1.4 CO2 , H2CO3 và các muối Na, K và Ca

- Bảo quản ngũ cốc, rau quả tươi

- Bia, rươu, nước giải khát

có gas

- Liều lượng sử dụng không hạn chế

- CO2 dễ dàng thoát ra khỏi thực phẩm nên được coi là

không độc hại

- Đá CO2 còn có tác dụng làm lạnh thực phẩm

- Hiện tượng bỏng lạnh (CO2, N2)

2.1.4 CO2 , H2CO3 và các muối Na, K và Ca 2.2 Chất kháng vi sinh vật có nguồn gốc hữu cơ

- Các axit béo bão hòa và các muối Na, K, Ca của chúng

- Axit sorbic và các muối Na, K của chúng

- Axit benzoic và các dẫn xuất

Các axit hữu cơ trong bảo quản thực phẩm

• Bản chất acid

• Sự có mặt của các yếu tố ức chế khác (aw, các chất bảo

quản, nhiệt độ thấp)

• Cơ chế tự bảo vệ của các vi sinh vật đối với stress acid

để duy trì cân bằng pH nội môi chủ động và thụ động

• Công thức hóa học: C5H7COOH

• Tính chất: là chất kết tinh bền vững, có vị và mùi chua nhẹ; MW= 112.12; nhiệt độ nóng chảy là 134.5oC Axit sorbic khó tan trong nước lạnh (0.16%) và dễ tan hơn trong nước nóng (ở 100oC tan 3.9%)

• Các muối của axit sorbic (Na, K, Ca) 2.2.1 Axit sorbic và các muối sorbate

- Tiêu diệt/ức chế vi sinh vật bằng cách làm biến đổi cấu trúc

của men trong vi sinh vật

Cơ chế

- Có tác dụng sát trùng mạnh đối với nấm men và nấm mốc

(pH=3.2 – 6) nhưng có tác dụng rất yếu đối với vi khuẩn

- Không gây ra mùi vị lạ cho thực phẩm và không làm mất mùi

vị tự nhiên của thực phẩm; được sử dụng rộng rãi trong CNTP

Phương pháp sử dụng

Tính độc hại

- Không độc đối với cơ thể

- Trong cơ thể, axit sorbic bị oxy hóa thành các chất không độc

• Công thức hóa học: C6H5COOH

• Dạng sử dụng: dạng tinh thể hình kim không màu, tỷ

trọng 1.27 g/ml.; dễ tan trong rượu và ete nhưng ít tan

trong nước

• Muối của axit benzoic (Na, K, Ca)

2.2.2 Axit benzoic, benzoate và dẫn xuất

- Có tác dụng sát trùng mạnh đối với nấm men và nấm mốc nhưng có tác dụng rất yếu đối với vi khuẩn

- Tác dụng bảo quản: pH=2.5-3.5

Phương pháp sử dụng

- Đảm bảo hiệu quả bảo quản: nồng độ natri benzoat có trong sản phẩm phải đạt tới 0.07-0.1%

- Có thể kết hợp sử dụng với axit sorbic

• Thường sử dụng muối natri benzoat (C6H5COONa)

dễ hòa tan trong nước (nồng độ ≦ 0.1-0.12%)

Phương pháp sử dụng

Tính độc hại

- Không gây độc trong giới hạn cho phép sử dụng

- Ảnh hưởng tới mùi và vị của sản phẩm

- Sản phẩm thường có màu thâm đen

Axit p -Hydroxy benzoic

• Công thức hóa học: HO-C6H4COOH

• Có khả năng chống nấm mốc và vi khuẩn trong thực phẩm với liều dùng 10 mg/kg thể trọng

• Chủ yếu sử dụng trên màng, bao bì thực phẩm

• Các dẫn xuất thường dùng trong bảo quản thực phẩm là:

Diphenyl , Octophenyl phenol , Thiabelzadol

• Có tính kháng khuẩn mạnh, thường dùng với liều lượng

từ 0 – 0.5 mg/kg bằng cách phun lên bao bì, màng bao

gói để bảo quản cam quýt

• Tính độc hại: khi tiếp xúc có thể làm con người bị nôn

hoặc gây kích thích mắt, mũi

Dẫn xuất của benzene

Các axit và muối của chúng thường dùng là:

• Axit focmic , Focmiat Na/Ca

• Axit axetic , Axetat K/Na/Ca

• Axit propionic, Propionat Na/K/Ca

• Axit malic , Axit lactic, Axit xitric, Axit tatric 2.2.3 Axit hữu cơ

Vai trò: kìm hãm sự phát triển của một số VSV

- Có vai trò axit hóa và khử trùng thực phẩm; được cho vào thực

phẩm hoặc phun trên bề mặt sản phẩm

- Kết hợp với các chất bảo quản khác để tăng hiệu quả sử dụng

(BHA và BHT)

Phương pháp sử dụng Tác dụng chính của một số chất bảo quản đối với VSV

Tên chất Vi khuẩn Nấm men Nấm mốc

Formic axit + ++ ++

Propionic axit + ++ +++

Sorbic axit + ++ +++

Benzoic axit ++ +++ +++

Este của p-hydroxy

- Không tác dụng + Tác dụng yếu

++ Tác dụng trung bình +++ Tác dụng mạnh

2.3 Chất kháng sinh, sát khuẩn

- Các chất kháng sinh được sử dụng rỗng rãi trong

y học để chữa một số bệnh do vi khuẩn gây ra

- Có tính đặc hiệu cao, làm biến tính trung tâm hoạt động của

vi sinh vật

- Không dùng kháng sinh chữa bệnh để bảo quản thực phẩm

- Chỉ sử dụng kháng sinh nào không dùng trong chữa bệnh quan trọng, không gây hiện tượng kháng kháng sinh của vi trùng, không làm ảnh hưởng đến việc sử dụng các loại kháng sinh khác trong chữa bệnh

- Không sử dụng những loại kháng sinh có thể gây nguy hại cho sức khỏe người tiêu dùng

Điều kiện sử dụng trực tiếp kháng sinh

để bảo quản thực phẩm

- Không gây ảnh hưởng đến hệ vi khuẩn bình thường ở đường

ruột người tiêu dùng

- Khi đã dùng kháng sinh để bảo quản thực phẩm thì không được

hạ thấp bất cứ chỉ tiêu an toàn vệ sinh nào của thực phẩm

Điều kiện sử dụng trực tiếp kháng sinh

• Thường gặp trong các sản phẩm sữa các loại rau muối chua

• Được tạo thành trong quá trình sống của nhómSteptococcus

lên men lactic

• Trong thành phần có chứa các axit amin thông thường như leucin, valin, alanin, glycin…

Phương pháp sử dụng

• Hoàn toàn không có tác dụng sát trùng với nấm men và

nấm mốc

• Chỉ có tác dụng lên vi khuẩn gram (+) mà không có tác

dụng lên nhiều loại vi khuẩn gram (-)

• Trong cơ thể người, nisin bị các men của

dịch tiêu hóa phân hủy

Phương pháp sử dụng

• Có thể dùng kết hợp với acid sorbic thì tác dụng sát trùng sẽ có phạm vi rộng hơn đối với các vi sinh vật

• Trong CN đồ hộp, việc sử dụng nisin cho phép giảm nhiệt độ

và thời gian thanh trùng

- Bảo quản cá: dùng biomycin (chlotetracyclin)

giúp tăng thời gian bảo quản lên 2 lần

2.3.2 Biomycin

- Bảo quản thịt gà vịt tươi: thời gian bảo quản tăng từ 5-10 ngày

2.3.3 Phytoncide (Fitonxit)

- Fitonxit là chất kháng sinh thực vật

- Tác dụng sát trùng có tính đặc hiệu

- Fitonxit của các loại cây gia vị có tính kháng khuẩn mạnh, được sử dụng trong CN đồ hộp như rau mùi, củ cải đen, thì là,

mù tạt…

- Nồng độ từ 1:105-106là đảm bảo tiêu diệt phần lớn vi sinh vật làm hư hỏng nhiều loại nước quả

- Kháng sinh subtilin, tolyzin và pymarixin (tác dụng lên nấm

mốc và nấm men gây hư hỏng cam)

- H2O2: sát khuẩn bề mặt dụng cụ; một số nước dùng để bảo

quản sữa tươi (nồng độ 0,1%)

- Lysozyme (INS 1105 - Lysozym Hydro Clorua): là polypeptide tạo từ lòng trắng trứng gà có chứa các amino acid

• Enzyme từ lòng trắng trứng

• Fleming phát hiện ra từ 1922

• Có khả năng phá hủy màng peptidoglycan ở thành tế bào vi khuẩn

• Tác dụng trên G+ tốt hơn

G-3 NHÓM CHẤT CHỐNG OXI HÓA

3.2 Yêu cầu đối với chất chống oxi hóa

3.1 Quá trình oxi hóa

3.3 Cơ chế hoạt động chung của chất chống oxi hóa

3.4 Các chất chống oxi hóa

3.1 Quá trình oxi hóa

- Chất béo thường bị oxi hóa khi tiếp xúc với không khí

- Quá trình oxi hóa chất béo không thuận nghịch gây ra mùi khó chịu, làm giảm thời hạn sử dụng/hư hỏng sản phẩm

- Hợp chất hóa học có thể làm ngăn cản hoặc làm giảm tốc độ oxi hóa chất béo trong thực phẩm

- Nếu một chất có thể ức chế sự hình thành gốc alkyl tự do từ ban đầu hoặc làm gián đoạn sự hình thành đó thì có thể làm chậm hoặc giảm tốc

độ oxi hóa chất béo

3.1 Quá trình oxi hóa

- Quá trình oxi hóa chất béo xảy ra càng

nhanh khi bảo quản sản phẩm ở nơi có

nhiều ánh sáng, nhiệt độ cao, có oxi…

- Chất chống oxi hóa là những chất có khả năng duy trì sự ổn

định, tuổi thọ nhưng vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng và sự hấp

dẫn của sản phẩm

3.2 Yêu cầu đối với chất chống oxi hóa

- Tăng khả năng ổn định về chất lượng thực phẩm

- Giá trị dinh dưỡng cơ bản, giá trị cảm quan của thực phẩm phải được bảo tồn

- Có khả năng hòa tan hoặc phân tán đồng đều trong khối thực phẩm

- Sản xuất, bảo quản, tiêu thụ phải thuận lợi

- Không gây độc tính

3.3 Cơ chế hoạt động chung của

các chất chống oxi hóa

- Có tác dụng ức chế hoặc ngăn cản sự oxi hóa chất

béo/chất màu có trong thực phẩm

- Có chức năng can thiệp vào việc

hình thành các gốc tự do (là khởi

nguồn của việc oxi hóa)

Cơ chế chung

Cơ chế quá trình oxi hóa chất béo

- Oxi hóa chất béo không no được bắt đầu bằng việc tạo thành các gốc tự do dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt

độ, ion kim loại và oxi

Quá trình oxi hóa

- Giai đoạn khởi đầu: các peroxide được tích lũy từ từ, (do phản ứng

giữa O2 và một phần triglycerides), mùi của sản phẩm ít bị ảnh hưởng

- Giai đoạn lan truyền: hàm lượng peroxide tăng lên đột ngột , tỷ lệ các chất

dinh dưỡng bị phá hủy tăng lên Chuỗi phản ứng này tạo ra các sản phẩm

oxi hóa của chất béo (aldehyde, ketone, acid) có mùi khó chịu

- Giai đoạn kết thúc: hàm lượng các gốc tự do đạt đến nồng độ đủ để chúng

bắt đầu phản ứng với nhau tạo ra nhiều loại sản phẩm khác nhau Lúc này,

số lượng gốc tự do giảm và quá trình oxi hóa chậm lại

Các yếu tố làm ảnh hưởng đến hiệu quả chống oxy hóa chất béo:

- Nhiệt độ

- Năng lượng hoạt hóa của các chất chống oxy hóa

- Các enzym xúc tác quá trình (lipase, lipo oxybenase… )

- Điện thế oxy hóa khử, sự có mặt của ion kim loại có hóa trị thay đổi

- Nồng độ oxi, hoạt độ nước, độ hòa tan

- Độ bền của các chất chống OXH với pH và điều kiện chế biến

Phương thức sử dụng

• Lưu ý với các hệ thực phẩm khác nhau

• Cách bổ sung chất chống oxy hóa

• Bổ sung trực tiếp vào dầu hoặc mỡ đã chảy

• Bổ sung vào thực phẩm sau khi đã được hòa tan trong

dung môi pha loãng

• Phun dung dịch chất chống oxy hóa trên thực phẩm

hoặc nhúng thực phẩm trong dung dịch các chất chống

oxy hóa

Cơ chế quá trình oxi hóa của rau quả

Cơ chế chung

- Polyphenol và enzym polyphenoloxidase có trong hầu hết các loại rau, củ, quả…

- Khi tiếp xúc với không khí, enzym polyphenoloxidase sẽ được kích hoạt và trở thành xúc tác cho phản ứng oxi hóa các hợp chất polyphenol thành những hợp chất mới gây sẫm màu và tạo vị đắng cho rau quả

Cơ chế quá trình oxi hóa của rau quả ( tiếp)

Các yếu tố ảnh hưởng

- Nồng độ cơ chất polyphenol

- Nồng độ và trạng thái enzyme oxi hóa khử polyphenol

- Nồng độ oxi

- pH

3.4 Các chất chống oxi hóa

- Các hợp chất phenol (chất chống oxi hóa có nguồn gốc tự nhiên/tổng hợp): BHA, BHT, tocopherol …

- Chất chống oxi hóa axit (bao gồm cả các muối và este của chúng): vitamin C, axit citric…

+ Chất chống oxi hóa hòa tan trong nước

- Chất chống oxi hóa hòa tan trong dầu

XEM CỤ THỂ TRONG GIÁO TRÌNH