PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA

PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

Bộ môn Công nghệ thực phẩm

Báo cáo môn Công nghệ chế biến thịt, thủy sản

PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA

GVGD: Thạc sĩ Nguyễn Thị Hiền SVTH:Trần Thanh Liêm MSSV: 60501441

Hứa Thuận Anh Thư MSSV: 60502871

Lê Thị Minh Thư MSSV: 60502873 Nguyễn Anh Thư MSSV: 60502875

-TPHCM, tháng 5 năm

2009-MỤC LỤC

Phần 1: Giới thiệu chung 2

1 Phụ gia trong công nghệ thực phẩm 2

2 Phụ gia trong công nghệ chế biến thịt 3

3 Phụ gia chống oxy hóa trong công nghệ chế biến thịt 3

Phần 2: Một số phụ gia chống oxy hóa thường dùng trong công nghệ chế biến thịt 6

1 Acid ascorbic – Natri ascorbate 6

2 Acid erythorbic – Natri erythorbate 9

3 Acid citric 11

4 Tocopherol 13

5 BHA – BHT 16

6 Một số phụ gia khác 18

Phần 3: Thông tin mới về phụ gia chống oxy hóa trong công nghệ chế biến thịt 21

1 Chất chiết từ hạt nho đóng vai trò chất chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên trong sản phẩm chế biến từ thịt 21

2 Mận khô được dùng trong quá trình chống oxy hóa ở thịt bò quay 22

3 Casein đóng vai trò như một chất chống oxy hóa tự nhiên kéo dài thời gian bảo quản thịt 23

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1 Phụ gia trong công nghệ thực phẩm:

1.1 Định nghĩa:

Phụ gia thực phẩm là:

 Các chế phẩm tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học, không phải là thực phẩm

 Đưa vào thực phẩm một cách cố ý để thực hiện những mục đích kĩ thuật nhấtđịnh

 Còn lưu lại trong thực phẩm ở dạng nguyên thể hoặc dẫn xuất, nhưng đảm bảo

an toàn cho người sử dụng

1.2 Vai trò và lợi ích:

 Cải thiện việc bảo quản thực phẩm: chống vi sinh vật, chống oxi hóa

 Cải thiện chất lượng cảm quan của thực phẩm: cấu trúc, màu sắc, mùi vị

 Cải thiện giá trị dinh dưỡng của thực phẩm: vitamin, acid amin, enzym…

 Đáp ứng các khuynh hướng mới trong tiêu dùng thực phẩm: sức khỏe, cảmquan, kiêng cử…

1.3 Nguy cơ ngộ độc:

Khả năng gây ngộ độc cho người tiêu dùng thực phẩm:

 Sử dụng quá liều cho phép (độc tính của chính phụ gia)

 Phụ gia không đạt độ tinh khiết (hóa học, vi sinh vật) theo quy định

1.4 Nguyên tắc chọn và sử dụng:

 Chọn :

 Có mặt trong danh mục cho phép

 Đạt tiêu chuẩn tinh khiết nhất định, có địa chỉ của nhà sản xuất được phép

 Sử dụng:

 Theo đúng hướng dẫn về đối tượng thực phẩm và mục tiêu kĩ thuật, phùhợp với thị trường (đối với loại thực phẩm xuất khẩu); nên phối trộn nhiềuloại phụ gia cùng nhóm

 Ghi rõ loại phụ gia được sử dụng ngoài bao bì

2 Phụ gia trong công nghệ chế biến thịt:

 Cải thiện chất lượng cảm quan của thực phẩm: cấu trúc, màu sắc, mùi vị…

2.2 Yêu cầu khi sử dụng:

 Phụ gia có trong danh mục cho phép sử dụng

 Sử dụng đúng liều lượng quy định

 Phụ gia chống oxy hóa

 Phụ gia tạo cấu trúc

 Phụ gia tạo vị

 Phụ gia tạo màu

 Phụ gia tạo mùi

3 Phụ gia chống oxy hóa trong công nghệ chế biến thịt:

3.1 Chức năng:

Phụ gia chống oxy hóa dùng trong các sản phẩm từ thịt có chức năng quan trọng

là vô hoạt các gốc tự do, từ đó giảm tốc độ xảy ra quá trình ôi hóa chất béo Cụ thể là phụgia này sẽ kéo dài thời gian hình thành những hợp chất gây ra quá trình oxi hóa Ngoài

ra, phụ gia chống oxy hóa còn có chức năng vô hoạt peroxide

3.2 Cơ chế:

 Cơ chế sự tự oxy hóa chất béo:

Sự tự oxy hóa chất béo là phản ứng dây chuyền được châm ngòi bằng sự tạo thànhcác gốc tự do từ các phân tử acid béo

 Giai đoạn khởi đầu: RH  R+HH

Bước khởi đầu có thể được tăng cường bởi tác dụng của nguồn năng lượng nhưkhi gia nhiệt hoặc chiếu sáng (đặc biệt là nguồn ánh sáng UV) Ngoài ra, các hợp chấthữu cơ, vô cơ (thường tìm thấy dưới dạng muối Fe và Cu) cũng là những chất xúc tác cóảnh hưởng rất mạnh, kích thích quá trình oxy hóa xảy ra

 Giai đoạn lan truyền:

sẽ tạo thành và phản ứng kết thúc

Ngoài hiện tượng tự oxy hóa, lipid còn có thể bị oxy hóa bằng enzymelipoxygenase

 Cơ chế của chất chống oxy hóa:

 Những chất chống oxy hóa ngăn chặn sự hình thành những gốc tự do (những chất

có electron riêng lẻ) bằng cách cho đi nguyên tử hydro Khi cho đi nguyên tử hydro, bảnthân những chất chống oxy hóa cũng trở thành những gốc tự do nhưng những gốc nàyhoạt tính kém hơn Sau đó gốc tự do của lipid (R) kết hợp với gốc tự do của chất chốngoxy hóa (A) tạo thành những hợp chất bền

Phản ứng của chất chống oxy hóa với gốc tự do:

ROO +H A  ROOA

Ví dụ: BHA, BHT, tocopherol…

 Chất chống oxy hóa tác dụng với các chất xúc tác của phản ứng oxy hóa nên phảnứng không thể xảy ra, chất béo không bị oxy hóa

Ví dụ: acid citric, polyphenol…

 Chất chống oxy hóa tác dụng với các chất cần bảo vệ, tạo phức chất bền vững khó

Ví dụ: acid ascorbic, acid erythorbic…

 Ngăn chặn sự tiếp xúc của O2 với thực phẩm

3.3 Yêu cầu khi sử dụng:

 Chỉ được phép dùng ở hàm lượng thấp tùy loại phụ gia và sản phẩm thịt

 Phải tan tốt trong chất béo và nguyên liệu giàu béo

 Không độc

 Không làm biến đổi hương vị của sản phẩm thịt

PHẦN 2: MỘT SỐ PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA

THƯỜNG DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN

 Công thức cấu tạo

 Khối lượng phân tử: 176.13 g/mol

Tính tan: tan trong nước, ít tan trong ethanol, không tan trong ether

 Định lượng: không nhỏ hơn 99%

 Ngăn xảy ra quá trình oxy hóa

 Ngăn sự biến màu của thịt

Đối với thịt tươi, nó có tác dụng chống oxy hóa và sự biến màu trong quá trìnhbảo quản thịt

 Cơ chế:

Khi acid ascorbic được bổ sung vào thịt đã qua xử lý, nó sẽ bị oxy hóa thànhdehydroacid ascorbic Xảy ra đồng thời với quá trình oxy hóa này là sự khử nitrosomet-myoglobin thành nitrosomyoglobin, từ đó giữ được màu của thịt

Acid ascorbic bị oxy hóa trước tạo thành acid dehydroascorbic theo phương trình:

AA +H ½ O2 → DAA +H H2O

Acid ascorbic ngăn chặn sự hình thành nitrosamine bằng cách khử nitrate thànhnitrogen oxide, hợp chất này không thể tác dụng với amine để tạo thành nitrosamine.

Acid ascorbic có thể ngăn chặn sự oxy hóa chất béo ở cả thịt tươi và thịt đã qua xử

lý Quá trình oxy hóa chất béo gây ra sự ôi hóa, tạo mùi ôi Acid ascorbic ngăn khôngcho oxy trong môi trường tiếp xúc với chất béo để tạo thành peroxide Màu của thịt tươi

và thịt đã xử lý rất dễ bị biến đổi trong quá trình oxy hóa myoglobin ở các mô Ở đây,acid ascorbic ngăn sự oxy hóa myoglobin thành metmyoglobin, do đó thịt không bịchuyển sang màu nâu

 Cách sử dụng:

Phương pháp bảo quản thịt tối ưu như sau: sử dụng hỗn hợp hóa chất gồm: kalisorbate 2.5%, natri lactate 2.5%, STPP (sodium triphosphate) 3% và acid ascorbic 0.5%hòa tan vào nước sau đó dùng dung dịch hóa chất này để nhúng miếng thịt cần bảo quản.Ngoài ra cần sử dụng khay xốp PS và màng bao PVC để bao gói miếng thịt đã xử lý bằngdung dịch hóa chất nêu trên Ở nhiệt độ 2 +H 20C, thời gian bảo quản kéo dài đến 15 ngày

 Khối lượng phân tử: 198.11 g/mol

 Mô tả: có dạng bột màu trắng , không mùi, bị sẫm màu khi gặp ánh sáng

 Yêu cầu:

 Định tính:

Tính tan: tan trong nước, ít tan trong ethanol

 Định lượng: không nhỏ hơn 99%

ý là loại muối này không có khả năng hòa tan trong chất béo nên ít tác dụng trong việcchống oxy hóa chất béo

Người ta thường sử dụng natri ascorbat trong sản xuất các loại thịt jambon hoặcthịt đùi muối

2 Acid erythorbic – Natri erythorbate:

Acid erythorbic và muối natri erythorbate là những đồng phân quang học của acidascorbic và natri ascorbate Chúng thể hiện những tính chất tương tự với tính chất củaacid ascorbic và natri ascorbate, ngoại trừ tính chất của vitamin Khi bổ sung vào thịt, ởmôi trường pH thấp tự nhiên, acid erythorbic và muối natri erythorbate sẽ cho nguyên tửhydro, ngăn cản sự hình thành các gốc tự do

 Công thức cấu tạo

 Khối lượng phân tử: 176.13 g/mol

 Mô tả: Tinh thể rắn trắng đến vàng nhạt, tối dần khi tiếp xúc ánh sáng

Khi sấy khô bị mất không quá 0.4%

Tro sulfate: không quá 0.3%

 Tên hóa học: Sodium isoascorbate, sodium D-isoascorbic acid, muối sodiumcủa 2,3 didehydro-D-erythro- hexono-1,4- lactone, 3-keto-D-gulofurano-lactone sodium enolate monohydrate

 Số CAS: 6381-77-7

 Công thức phân tử: C6H7O6Na.H2O

 Công thức cấu tạo

 Khối lượng phân tử: 216.13 g/mol

 Mô tả: dạng bột màu trắng, không có mùi

 Tên hóa học: 2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid

 Số CAS: 77-92-9 (dạng khan), 5949-29-1 (dạng ngậm 1 phân tử nước)

 Công thức phân tử: C6H8O7 (dạng khan), C6H8O7.H2O (dạng ngậm 1 phân tửnước)

Công thức cấu tạo

Dạng khan Dạng ngậm 1 phân tử nước

 Khối lượng phân tử: 192.13 g/mol (dạng khan), 210.14 g/mol (dạng ngậm 1phân tử nước)

 Mô tả: có dạng tinh thể rắn không mùi, không màu hoặc màu trắng

 Yêu cầu:

 Định tính:

Tính tan: tan nhiều trong nước, trong ethanol, ít tan trong ether

 Định lượng: không nhỏ hơn 99.5%, với dạng khan, hàm lượng không lớn hơn100.5%

 Độ tinh khiết:

Hàm lượng nước: dạng khan: không quá 0.5% (theo phương pháp KarlFischer); dạng ngậm nước: trong khoảng 7.5 – 8.8% (theo phương pháp KarlFischer)

Tro sulfate: không quá 0.05%

Oxalate: không quá 100 mg/kg

Sulfate: không quá 150 mg/kg

Acid citric được dùng trong quá trình sản xuất salami nhằm hỗ trợ cho quá trìnhacid hóa Thông thường khi bổ sung 1 g acid citric vào 1 kg salami thì có thể giảm giá trị

pH khoảng 0.2 – 0.3 đơn vị Acid citric thể hiện khả năng acid hóa salami tốt gấp 2 đến 3lần so với GDL (glucono-delta-lactone), một hợp chất được dùng nhằm giảm pH của sảnphẩm.

Ngoài ra, acid này cũng đóng vai trò tác nhân tạo phức khi nó kết hợp với nhữngion kim loại nặng như Cu, Fe Những ion kim loại nặng này có khả năng tăng tốc độphản ứng oxy hóa Khi acid citric tạo phức với những ion trên, chúng sẽ không thể oxyhóa chất béo được nữa Trong bản thân chất béo của động vật, hàm lượng ion kim loạinặng không cao, nhưng trong những sản phẩm như xúc xích, hàm lượng này khá cao donhững ion này xâm nhập từ thịt trong quá trình chế biến

Tuy nhiên, chỉ bổ sung acid citric với lượng vừa đủ để tránh làm giảm pH của sảnphẩm

β – tocopherol

γ – tocopherol

δ – tocopherol

 Khối lượng phân tử: 430.71 g/mol

 Mô tả: dầu màu vàng nhạt hoặc nâu đỏ, không mùi, nhớt

 Yêu cầu:

 Định tính:

Tính tan: không tan trong nước, tan trong ethanol, trộn lẫn với ether

 Định lượng: tùy từng loại tocopherol

LOO +H Tocopherol-OH LOOH +H Tocopherol-O

Hoặc trong quá trình phản ứng, tocopherol (tocopherol-OH) bị chuyển hĩa thànhgốc tocopheryl (tocopherol-O) bền (mặc dù là gốc) nên chấm dứt những phản ứng gốc.Gốc tocopheryl bị khử oxy để trở lại tocopherol bởi chất khử là oxy hịa tan trong nước.

Khi tốc độ oxy hĩa dầu thấp, tocopheryl phản ứng với nhau để hình thànhtocopheryl quinone Khi tốc độ oxy hĩa dầu cao, tocopheryl phản ứng với gốc peroxy đểhình thành phức tocopherol-peroxy (T-OOR) Phức này cĩ thể bị thủy phân thànhtocopheryl quinone và hydroperoxide

T +H T  T +H Tocopheryl quinone

T +H ROO  [T − OOR] T − OOR]  Tocopheryl quinone +H ROOH

Hiệu quả chống oxy hĩa của tocopherol phụ thuộc vào dạng đồng phân và nồng

độ sử dụng Khả năng dập tắt gốc tự do cao nhất ở -tocopherol, tiếp theo là γ-, β-, và tocopherol Hàm lượng tocopherol cần thiết để chống ơi hĩa chất béo tùy thuộc vào độbền oxy hĩa của chúng Độ bền oxy hĩa của tocopherol càng thấp thì hàm lượngtocopherol cần dùng càng thấp α-tocopherol cĩ độ bền thấp nhất trong số các đồng phântocopherol, cần dùng với nồng độ 100 ppm thì thể hiện hoạt tính chống oxy hĩa cao nhấtcủa nĩ Trong khi đĩ, γ- và β-tocopherol cĩ độ bền oxy hĩa cao hơn nên để thể hiện hoạttính chống oxy hĩa cao nhất, cần dùng nồng độ tương ứng của 2 đồng phân này là 250 và

α-500 ppm

 Hàm lượng sử dụng: hàm lượng giới hạn tùy từng loại cụ thể

 ADI: 0.15 – 2.0 đối với α-tocopherol

5 BHA, BHT:

BHA và BHT là những chất chống oxy hĩa tổng hợp, cĩ dạng là những hợp chấtphenolic BHA là hỗn hợp của hai đồng phân 2-tertiary-butyl-4-hydroxyanisole (chiếm82-85%) và 3-tertiary-butyl-4-hydroxyanisole (chiếm 15-18%) Hai chất này cĩ tính chất

tương đối giống nhau BHA và BHT ít được sử dụng trong các sản phẩm từ thịt Nếu sửdụng thì chỉ bổ sung vào các dạng xúc xích ở mức 0.01% hàm lượng chất béo (nếu dùngriêng lẻ) và 0.02% (nếu dùng cả hai chất).

Cơ chế chống oxy hóa của những chất này bắt giữ các gốc tự do trong chất béo.Hiện nay, một số nước cấm sử dụng BHA và BHT

 Công thức cấu tạo

 Khối lượng phân tử: 180.25 g/mol

 Mô tả: tinh thể màu trắng hoặc vàng nhạt, hay ở dạng chất sáp rắn, mùi nhẹ đặctrưng

 Yêu cầu:

 Định tính:

Tính tan: không tan trong nước, tan tốt trong ethanol và propane-1,2-diol

 Định lượng: Không nhỏ hơn 98.5% đối với C11H16O2 và không nhỏ hơn 85% ở3-tert-butyl-4-hydroxyanisol

 Độ tinh khiết:

Tro sulfate: không quá 0.05%

Tạp phenol: không quá 0.5%

Chì: không quá 2 mg/kg

 Công thức cấu tạo

 Khối lượng phân tử: 220.36 g/mol

 Mô tả: chất rắn dạng tinh thể hoặc dạng tấm, không mùi

Nhiệt độ đông đặc: không nhỏ hơn 69.20C

Tro sulfate: không quá 0.005%

Tạp phenol: không quá 0.5%

 Thành phần của khói: chứa khoảng 300 hợp chất khác nhau, bao gồm:

 Các hợp chất phenol: trong khói có khoảng 20 hợp chất phenol khác nhau, trong đóguaiacol, 4-metylguaiacol, 4-ethylguaiacol, 4-propylguaiacol, 4-vynulguaiacol, phenol, o-crezol, m-crezol, p-crezol, vanilin chiếm tỷ lệ nhiều nhất Tác dụng của các hợp chất này

là chống lại các quá trình oxy hóa, tạo ra mùi và màu đặc biệt cho sản phẩm, tiêu diệt các

vi sinh vật nhiễm vào thực phẩm

 Các hợp chất alcohol: metanol chiếm tỷ lệ cao nhất so với các hợp chất alcohol cótrong khói Các hợp chất này tác động không nhiều đến sản phẩm Chúng chỉ có tác dụngnhỏ trong việc tiêu diệt vi sinh vật

 Các acid hữu cơ: các acid hữu cơ trong khói có mạch cacbon biến động từ 1 đến 10nhưng nhiều nhất là các acid hữu cơ có mạch cacbon từ 1 đến 4 Tác dụng của chúng làlàm cho pH bề mặt xông khói giảm xuống và làm đông tụ protein bề mặt sản phẩm

 Các hợp chất cacbonyl: có khoảng 20 hợp chất cacbonyl được tìm thấy trong khói.Các hợp chất cacbonyl mạch ngắn có vai trò quan trọng trong việc tạo màu và mùi cho

sản phẩm xông khói (Theo Lê Văn Liễn và cộng sự, 1997).

 Tác dụng của khói:

Chủ yếu thông qua tác dụng của các hợp chất phenol Chúng được hấp thu có chọnlọc và thấm sâu vào mô thịt, ức chế và tiêu diệt vi khuẩn làm hỏng thịt, chống oxy hóathành phần chất béo không no trong thịt, cải thiện mùi, vị, màu sắc của thịt

Các hợp chất phenol và popylphenol có xu hướng phản ứng với nhómhydrosulphur tạo hợp chất có khả năng tương tác với nhóm amyl của protein Các tươngtác này làm giảm các acid amin trong sản phẩm nhất là lysine Xông khói có thể gây nênmột số hư hỏng của thiamine nhưng ít ảnh hưởng đến niacin và riboflavin Đặc tính chốngoxy hóa của khói giúp cho việc giữ được các vitamin tan trong mỡ và chống oxy hóa của

bề mặt sản phẩm xông khói

 Cách tạo khói:

Nguyên vật liệu tạo khói có nhiều cách khác nhau, chủ yếu là mùn cưa, gỗ, vỏ bàocủa các loại có hương thơm như dẻ, sồi, trầm, phong… ở các nước nhiệt đới thường sửdụng các loại gỗ trắng hoặc gỗ có màu sáng Gỗ có màu tối thường tạo ra bồ hóng làm bẩnsản phẩm, có thể tạo mùi vị lạ làm sản phẩm không hấp dẫn, đôi khi không ăn được Độ

ẩm nhiên liệu khoảng 30%, nhiệt độ đốt lò 300-3500C thì cho khói tốt nhất

Khói được tạo ra bằng nhiều cách khác nhau :

 Đốt trực tiếp mùn cưa nhưng không có ngọn lửa ở nhiệt độ 300-3500C