các chất phụ gia và các phương pháp bảo quản và việc sử dụng các chất phụ gia

Hoá học1.Chất tác động đến sự phát triển của vi sinh vật SO2,CO2 nitrat, nitrit, acid sorbic, acid benzoic, ethanol, acid acetic… 2.Chất chống oxy hóa acid ascorbic, acid citric, acid li

CHƯƠNG 2 PRESERVATIVES

CHAPTER 2

Preservative

Preservative

Spoilt food

Không khí – O2 Độ ẩm Ánh sáng Nhiệt độ Sự phát triển VSV

Hoá học

1.Chất tác động đến

sự phát triển của

vi sinh vật (SO2,CO2 nitrat, nitrit, acid sorbic, acid benzoic, ethanol, acid acetic…)

2.Chất chống oxy hóa (acid ascorbic, acid citric, acid limonic, acid tartric…)

 Prevent the growth of micro-organisms

which could cause food spoilage and lead to food poisoning

they can be distributed and sold to the consumer with a longer shelf-life

(FDA)

FOOD PRESERVATION

Định nghĩa :

 Chất bảo quản là các hóa chất tự nhiên

hay tổng hợp được thêm vào thực phẩm

để ngăn ngừa hoặc làm chậm lại sự thối rữa, hư hỏng gây ra bởi sự phát triển của các vi sinh vật hay do các thay đổi không mong muốn về mặt hóa học

PRESERVATIVE

 Ức chế hoặc khử các hoạt tính của

enzyme, làm ngừng các phản ứng trao đổi chất trong tế bào VSV.

 Làm giảm hoạt tính của nước, tạo áp

suất thẩm thấu, tế bào VSV bị mất nước

và tiêu nguyên sinh chất

 Hấp thu và cố định một số kim loại nặng,

làm quá trình trao đổi chất trong tế bào VSV bị rối loạn

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

CƠ CHÊ TÁC ĐỘNG

 The efficiency of chemical preservatives depends primarily on the concentration

of the preservative, the composition of the food, the type of organisms to be inhibited and the preservation

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

 pH của sản phẩm có thể ảnh hưởng đến sự

ion hoá các chất chống vi sinh vật

 có thể bị oxy hoá, thuỷ phân, tạo liên kết

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

 Thực phẩm bị nhiễm vsv với mật số càng cao thì nồng độ phụ gia sử dụng phải càng cao

 Nguyên tắc lựa chọn phụ gia là chống loại vi sinh vật cần chống

Type of organisms

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

– không tác dụng + tác dụng yếu ++ tác dụng trung bình +++ tác dụng mạnh

Phổ hoạt động của một số chất bảo quản

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

 The concentration of preservative permitted by food regulations.

 It is essential that the microbiological population of the food to be preserved is kept to a minimum by hygienic handling and processing

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

The concentration of the preservative

Phương pháp bảo quản và việc sử dụng phụ gia

The preservation

Nitrates & Nitrites

 Both nitrates and nitrites are thought to have

antimicrobial action

 Nitrate is used in the production of Gouda

cheese to prevent gas formation by butyric acid-forming bacteria

 The action of nitrate in meat curing is

considered to involve inhibition of toxin

formation by Clostridium botulinum, an important factor in establishing safety of cure meat products

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

Nitrates & Nitrites

 Major concern about the use of nitrite was

generated by the realization that secondary amines in foods may react to form nitrosamines.

 The nitrosamines are powerful carcinogens ,

and they may be mutagenic

 It appears that very small amount of

nitrosamines can be formed in certain cure meat products

 Dẫn xuất nitrite (NO2-) từ (NO3-)

có tác dụng ức chế vi khuẩn mạnh.

 NO2- ở pH thích hợp sẽ tạo với

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

 Việc sử dụng các loại muối nitrate, nitrite luôn phải có kiểm soát chặt chẽ.

 Có thể dẫn đến tình trạng thiếu máu trong mô và tạo nên tác nhân gây bệnh ung thư (nitrosamin)

 Tác hại của các muối nitrate, nitrite có thể được giảm bớt nhờ sử dụng kèm

acid ascorbic và các muối của nó

CÁC MUỐI NITRATE

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

KHÍ SO2 , CÁC MUỐI SULFITE CỦA NA, K, CA

 SO2 (220) thường dùng ở dạng khí để bảo quản

trái cây

 Muối Na2SO3 (?), NaHSO3 (?), Na2S2O5 (?), K2SO3 (?), Ca(HSO3)2 (?)

 Ức chế vi khuẩn (BQ)

 Tẩy màu, làm trong dung dịch

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

KHÍ SO2 , CÁC MUỐI SULFITE CỦA NA, K, CA

 L à những chất độc và ăn mòn kim lọai

 Tương lai sẽ bị hạn chế và loại bỏ

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

 It is liquid under pressure of 3.4 atm and can

be injected directly in liquids

 It can also be used to prepare solutions in ice cold water

 It dissolves to form sulfurous acid

 It is possible to classify bound SO2 into three forms:

 Aldehyde sulfurous acid

 Glucose sulfurous acid

 Rest sulfurous acid

 Holds the SO2 in a less tightly bound form

 Sulfites in wine serve a dual purpose

 (1) antiseptic or bacteriostatic

 (2) antioxidant

 The antiseptic activity of SO2 is highly dependent on the pH (table 11-3, p435)

 The lower the pH the greater the antiseptic action of SO2

 Sulfurous acid inhibits molds and bacteria

and to a lesser extent yeasts

 For this reason, SO2 can be used to control

undesirable bacteria and wild yeasts in fermentations without affecting the SO2- tolerant cultured yeasts

 The undissociated acid is 1 000 times more

active than HSO3- for Escherichia coli, 100

to 500 times for Saccharomyces cerevisiae, and 100 times for Aspergillus niger

 The amount of SO2 added to foods is self-limiting

because at levels from 200 to 500 ppm the product

may develop an unpleasant off-flavor

 The acceptable daily intake (ADI) is set at 1.5 mg/kg body weight

 Because large intakes can result consumption of wine, there have been many studies on reducing the use of SO2 in wine making

 Although some other compounds (sorbic acid and

ascorbic acid) may partially replace SO2 there is no satisfactory replacement for SO2 in wine making

 The use of SO2 is not permitted in foods that

contain significant quantities of thiamine, because this vitamin is destroyed by SO2

 SO2 are used in

 Wine, meat products

 Dried fruits, dried vegetables

 Because SO2 is volatile and easily lost to the

atmosphere, the residual levels may be much lower than the amounts originally applied

 The bisulfite ion (HSO3-) can react with

aldehydes, dextrins, pectic substances, proteins, ketones, and certain sugars to form addition compounds

 The addition compounds are known as

bound sulfur dioxide.

 Sulfur dioxide is used extensively in wine

making

Sorbic Acid

 Sorbic acid and other sorbates are effective against

yeasts and molds

 Sorbate inhibit yeast growth in a variety of foods

including wine, fruit juice, dried fruit, cottage cheese, meat, and fish products

 Sorbates are most effective in products of low pH

including salad dressings, tomato products, carbonated beverages, and a variety of other foods

 The effective level of sorbates in foods is in the

range of 0.05 to 0.30 percent

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

 Sorbates are generally used in sweetened

wines or wines that contain residual sugars to prevent refermentation

 At the levels generally used, sorbates do not

affect food flavor

 However when used at higher levels, they

may be detected by some people as an unpleasant flavor

 Sorbate can be degraded by certain

microorganisms to produce off-flavors

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

 Acid sorbic (200) & muối của chúng:

CTHH: C5H7COOH

nước lạnh và tan nhiều trong nước nóng

kali sorbate: dễ tan trong nước

mốc Tác dụng rất yếu đối với vi khuẩn

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

 Acid sorbic (200) & muối của chúng:

CTHH: C5H7COOH

 Được sử dụng phổ biến trong các loại sản phẩm rượu vang, quả khô, nước quả ép, mứt quả, bánh mì, thịt cá…

 Không làm thay đổi các tính chất cảm quan của sản phẩm

 Không độc

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

Benzoic Acid

 Benzoic acid occurs naturally in many types of

berries, plums, prunes, and some spices

 As an additive, it is used as benzoic acid or as

benzoate

 The latter is used more often because benzoic

acid is sparsely soluble in water, and sodium benzoate is more soluble

 The undissociated form on benzoic acid is the

most effective antimicrobial agent

 pKa of 4.2; optimum pH range is from 2.5 to

4.0

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

Benzoic Acid

 This makes it an effective

antimicrobial in high-acid foods , fruit drinks, cider, carbonated beverages, and pickles

 It is also used in margarines,

salad dressings, soy sauce, and jams

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

 Acid benzoic(200), muối benzoate và các

dẫn xuất của acid benzoic:

CTHH: C6H5COOH

 Tinh thể trắng, dễ tan trong rượu và ete Tan

ít trong nước

 Các muối: Natri benzoate, canxi benzoate

và kali benzoate: dễ tan trong nước

 Có tác dụng mạnh với nấm men, nấm mốc Tác dụng rất yếu đối với vi khuẩn

 ph = 2.5 – 3.5

ANTI –MICROBIAL PRESERVATIES

 Acid benzoic (200), muối benzoate và các

dẫn xuất của acid benzoic:

không có tác dụng với nấm men

• Tác dụng phụ thuộc vào pH, dung dịch ở pH

 Kháng sinh là những chất có khả năng

tiêu diệt vi khuẩn hay kìm hãm sự phát

triển của vi khuẩn một cách đặc hiệu

 Thường được tổng hợp từ một số lọai VSV

Là chất dùng để chữa bệnh trong y học

 Trong CNTP, một số chất khang sinh không

dùng trong y học, được dùng để bảo quản

thực phẩm :

ANTIBIOTICS

Bacteriocins - Nisin

 Nisin is an antimicrobial polypeptide produced by

some strains of Lactococcus lactis

 Nisin is a polypeptide with a molecular weight of 3

500, which is present as a dimer of molecular weight

of 7 000

 It contains some unusual sulfur amino acids,

lanthionine and B-methyl lanthionine

 Nisin are widely produces by lactic acid bacteria

 Nisin-producing organisms occur naturally in milk

Bacteriocins - Nisin

 Nisin can be used as a processing aid

against gram-positive organisms

 Because its effectiveness decreases as the

bacterial load increases, it is unlikely to be used to cover unhygienic practices

Bacteriocins - Nisin

 It contains no aromatic amino acids and

is stable to heat

 It has been used effectively in

preservation of processed cheese

 It is also used in the heat treatment of

nonacid foods and in extending the shelf life of sterilized milk

ANTIBIOTICS

NISIN (234 ) :

 (Là polypeptit chịu nhiệt) do Streptococcus

lactic sinh ra

 Chỉ chống được vi khuẩn và các bào tử,

nhưng không được dùng trong dược phẩm.

 Sử dụng cho các sản phẩm từ sữa như phô mai, sữa cô đặc, rau-quả đồ hộp, đậu xanh đóng hộp

ANTIBIOTICS

Primary antioxidants

 Terminate free radical chains and function as electron donors

 They include the phenolic antioxidants, butylated hydroxyanisole (BHA), butylated hydroxytoluene (BHT) tertiary butyl hydroquinone (TBHQ), propylgallate (PG) and natural synthetic tocopherols

Primary antioxidants

 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, bản thân những chất chống oxy hóa cũng trở thành những gốc

tự do nhưng những gốc này hoạt tính kém hơn.

 Gốc tự do của lipid (Ro) kết hợp với gốc tự do của chất chống oxy hóa (Ao) tạo thành những hợp chất bền.

Primary antioxidants

YÊU CẦU

 Tăng được khả năng ổn định về chất lượng thực phẩm, hạn chế hoặc loại bỏ quá trình oxy hóa các

chất dễ bị oxy hóa trong thực phẩm.

 Các giá trị dinh dưỡng cơ bản trong thực phẩm

phải được bảo tồn.

 Các giá trị cảm quan như màu, mùi, trạng thái

thực phẩm cũng phải được bảo tồn

 Phải là chất có khả năng hòa tan hoặc phân tán đồng đều trong khối thực phẩm

 Không gây độc.

Primary antioxidants

Primary antioxidants (

Lipid peroxides

Primary antioxidants

H O H H H

H C O C(CH2)6 Cα C C (CH2)7CH3

O H

H C O C R

O -H+

H C O C R H

+ Oxy

Primary antioxidants

H O H H H

H C O C(CH2)6 Cα C C (CH2)7CH3

O H

H C O C R

O -H+

H C O C R H

+ Oxy

Nối đôi và carbon-α

là vị trí bị oxy hoá của phân tử chất béo

Khởi đầu, nguyên tử hydro bị đứt

ra từ carbon-α của gốc acid béo Quá trình này được xúc tác bởi nhiệt, ánh sáng, và kim loại

Gốc béo tự do

Gốc Peroxide tự do

và Hydroperoxide

Aldehyde, Ketone, Alcohol, Acid

Dạng không bền của glyceride, phản ứng mãnh liệt với oxy

Dạng rất kém bền, sẵn sàng phân hủy thành các hợp chất hữu cơ mạch ngắn

Sản phẩm cuối của sự oxy hoá chất béo, chịu trách nhiệm về

sự ôi hoá dầu mỡ thực phẩm

Primary antioxidants

Primary antioxidants

Primary antioxidants

Phenolic antioxidants

 Dung dịch sánh như dầu, trong suốt, có màu vàng nhạt, gần như không mùi

 Để ra ngoài không khí hoặc ánh sáng mặt trời thì oxi hóa và màu sẫm dần

 Tan trong dầu và dung môi dầu, không tan trong nước.

 Hàm lượng không được chứa ít hơn 96% alpha tocopherol

 Chất chống oxi hóa trong các sản phẩm chứa chất béo Chất ức chế sự hình thành hợp chất nitrosamin gây ung thư Là nhóm chất chống oxi hóa khá yếu nếu sử dụng riêng lẻ.

Phenolic antioxidants

 Nguồn thực phẩm giàu Vitamin E

CHẤT CHỐNG OXY HÓA TỰ NHIÊN

BHA (Butylated hydroxyanisole)

 Công thức phân tử: C11H16O2

 BHA là hỗn hợp của hai đồng phân

3-tertiarybutyl-4-hydroxyanisole 2-tertiarybutyl-4-hydroxyanisole

Phenolic antioxidants

 Khối lượng phân tử: 180,25.

 Khả năng hòa tan : BHA hòa tan tốt trong dầu mỡ và các dung môi hữu cơ

khác như propylen glycol, ete, xăng, tan hơn 50% trong rượu, không hòa tan trong nước

 Nhiệt độ sôi : 264 - 2700C(730mmHg):

 Nhiệt độ nóng chảy : 48 - 630C.

BHA (Butylated hydroxyanisole

Phenolic antioxidants

• Hình dạng : viên, bột hay chất lỏng giống sáp màu trắng mùi phenol nhẹ, ít đặc trưng

• BHA dễ bay hơi nên được điều chế bằng phương pháp chưng cất

• Do đặc tính dễ bay hơi nên chỉ cho vào các sản phẩn đóng gói.

• BHA là chất dễ cháy, có thể bị mất khi nhiệt độ cao, trong trường hợp nướng hoặc sấy

Phenolic antioxidants

BHA (Butylated hydroxyanisole

Phenolic antioxidants

• Là chất chống oxy hóa trong các sản phẩm nhiều chất béo.

• BHA có hiệu quả đối với mỡ động vật và

không có tác dụng với dầu thực vật không bão hoà, thường được sử dụng kết hợp với các chất chống oxy hóa khác.

• Đối với mỡ động vật và các sản phẩm bánh nướng, ổn định sản phẩm cuối cùng

• Sử dụng trong shortening, dầu thực vật, sản phẩm khoai tây, soup, chewing gum, ngũ cốc…

Phenolic antioxidants

BHA (Butylated hydroxyanisole

BHA (Butylated hydroxyanisole

 BHT (Butylate hydroxytoluen)

 Khối lượng phân tử :220,39

 Hình dạng : tinh thể rắn, màu trắng,không mùi.

 Độ tan : tan trong toluen, rượu metyl, etyl, xeton,axeton, không tan trong nước

760mmHg , 2650C.

 Nhiệt độ nóng chảy : 69,7oC

 BHT có tính chất tương tự như BHA nhưng có tính bền nhiệt hơn.

Phenolic antioxidants

 BHT (Butylate hydroxytoluen)

 Thuộc nhóm chất chống oxy hóa có hiệu quả, và được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm có nhiều chất béo.

 Có tác dụng bảo quản thực phẩm ngăn ngừa sự

hư hỏng và ôi khét của hương liệu

 Ngoài ra còn có tác dụng ổn định và nhũ hóa cho shortening, được sử dụng một mình hay kết hợp với BHA và acid citric.

Phenolic antioxidants