SỰ THAY ĐỔI CỦA CÁC HỢP CHẤT GÂY MÙI LẠ TỪ QUÁ TRÌNH OXY HÓA CỦA DẦU MÈ RANG SUỐT THỜI GIAN LƯU TRỮ NHANH TRONG ĐIỀU KIỆN TỐI

Phần kết luận...10 TÀI LIỆU THAM KHẢO...12 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1: Hàm lượng acid béo trong dầu mè rang được bảo quản ở 700C trong bóng tối 6 Bảng 2: Các hợp chất gây mùi lạ vùng đỉn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC VÀ THỰC PHẨM

  

Đề Tài

SỰ THAY ĐỔI CỦA CÁC HỢP CHẤT GÂY MÙI LẠ TỪ QUÁ TRÌNH OXY HÓA CỦA DẦU MÈ RANG SUỐT THỜI GIAN LƯU TRỮ NHANH TRONG ĐIỀU KIỆN

TỐI

GVHD: Th.S Nguyễn Minh Hải

Nhóm 2 MSSV

Nguyễn Thu Huyền 13116048 Lương Thị Minh Thuỷ 13116139

Lê Ngọc Minh Trâm 13116153

Lê Thị Hồng Đào 13116182

TP.HỒ CHÍ MINH – 3/2016

MỤC LỤC

TÓM TẮT 1

1 Giới thiệu 1

2 Nguyên liệu và phương pháp 2

2.1 Nguyên liệu và hóa chất 2

2.2 Chuẩn bị mẫu và quá trình oxy hóa 3

2.3 Xác định thành phần acid béo của dầu 3

2.4 Phân tích quá trình oxy hóa dầu 3

2.5 Phân tích các hợp chất mùi lạ 4

2.6 Phân tích thống kê 4

3 Kết quả và nhận xét 5

3.1 Thành phần acid béo trong dầu mè rang thay đổi trong quá trình bảo quản 5

3.2 Sự hình thành của acid dienoic liên hợp và hợp chất phân cực của dầu mè rang trong quá trình bảo quản 6

3.3 Những thay đổi các hợp chất mùi lạ trong quá trình bảo quản dầu mè rang 8

4 Phần kết luận 10

TÀI LIỆU THAM KHẢO 12

DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1: Hàm lượng acid béo trong dầu mè rang được bảo quản ở 700C trong bóng tối 6 Bảng 2: Các hợp chất gây mùi lạ (vùng đỉnh diện tích trong đơn vị điện tử) trong các khoảng của dầu mè rang, bảo quản ở 70ºC trong bóng tối 9

Bảng 3: Phân tích hồi quy giữa acid dienoic (CDA) liên hợp và các hợp chất gây mùi lạ 10

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1 (A) Acid dienoic liên hợp và (B) hợp chất phân cực của dầu mè rang bảo quản

ở 70ºC trong bóng tối 7 Hình 2 Khoảng cách chất bay hơi theo mặt mặt chiếu đứng của dầu mè rang theo SPME-GC 8

TÓM TẮT

Hợp chất oxy hóa dầu và mùi lạ trong dầu mè rang được đánh giá trong suốt quá trình lưu trữ nhanh tại nhiệt độ 70ºC trong bóng tối với thời gian 4 tuần Quá trình oxy hóa dầu được theo dõi bằng cách đo hàm lượng của acid dienoic liên hợp (CDA)

và các hợp chất phân cực cũng như bằng cách phân tích thành phần acid béo bằng sắc

ký khí (GC) Hợp chất mùi lạ được đánh giá với phân tích khí headspace sử dụng phương pháp vi chiết pha rắn (SPME) và GC

Dầu mè rang có sự thay đổi nhỏ về thành phần acid béo suốt quá trình bảo quản, và hàm lượng của CDA và hợp chất phân cực tăng dần Trong số các hợp chất mùi lạ bao gồm pentane, hexane, hexanal, heptanal, 1 –pentanol, acid acetic và furfuryl alcohol, thì hàm lượng hexanal, heptanal, hoặc 1 – pentanol tăng cùng thời gian lưu trữ và cho thấy mối tương quan cao với giá trị CDA của dầu Acid acetic và furfuryl alcohol không có khuynh hướng nhất quán trong suốt 4 tuần lưu trữ Kết quả khẳng định sự ổn định oxy hóa cao của dầu mè rang và đề nghị sử dụng hexanal, heptanal, hoặc 1 – pentanol như một chất chỉ thị hợp chất mùi lạ để theo dõi quá trính

tự oxy hóa dầu mè rang

1 Giới thiệu

Dầu mè ngày càng được ưa chuộng do các giá trị dinh dưỡng mà dầu mè mang lại cho sức khỏe Dầu mè chứa hàm lượng cao các hợp chất lignan (1034 ppm) chẳng hạn như sesamol và tocopherols (44 ppm) là các chất chống oxy hóa tốt (Lee et al.,

chức năng của màng sinh học và cung cấp các lipoprotein có tính kháng oxy hóa (Pyo, 2010) Hàm lượng cao các acid thiết yếu linoleic và linolenic từ nguồn thực phẩm quyết định chất lượng của dầu mè Dầu mè được sản xuất bằng cách chiết xuất bằng dung môi từ hạt mè thô, tiếp theo là quá trình tinh luyện, hoặc bằng cách ép hạt mè rang mà không cần tinh luyện Tại Hàn Quốc, dầu mè rang có mùi vị đặc trưng và được sử dụng chủ yếu như là một gia vị chứ không dùng để chiên

Mùi lạ gây ảnh hưởng tới chất lượng của dầu mè rang, do đó làm giảm sức mua của người tiêu dùng Ngành công nghiệp sản xuất dầu mè đã tìm cách giải quyết vấn

đề này trong suốt một thời gian dài Quá trình oxy hóa là một trong những nguyên nhân gây ra mùi lạ trong dầu Mặc dù dầu mè tương đối kháng oxy hóa, tuy nhiên có một vài sự cố có thể phát sinh trong sản xuất, đã tạo ra số lượng nhỏ các hợp chất gây mùi lạ, đặc biệt là chúng được phát hiện trong những sản phẩm có giá trị kém Ngoài việc tạo ra các hợp chất gây mùi, thì quá trình oxy hóa dầu sẽ phá hủy các acid béo thiết yếu tạo thành trans acid và dienes liên hợp Nó cũng tạo ra các hợp chất phân cực như chất oxy hóa polymer gây hại cho sức khỏe (Hamilton, 1994; Aruoma, 1998) Việc tạo ra các hợp chất gây mùi là không mong muốn và chất dinh dưỡng mất đi từ các quá trình oxy hóa làm giảm chất lượng và giá trị của dầu

Các quá trình oxy hóa của dầu bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài và bên trong như nhiệt độ, ánh sáng, thành phần axit béo, chất chống oxy hóa, và prooxidants (Choe và Min, 2006), do đó oxy hóa dầu trong quá trình lưu trữ, bảo quản phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu dầu và quá trình sản xuất Dầu mè rang có chứa các acid béo tự

do (0,72%) trong khi dầu mè tinh luyện, dầu đậu nành, dầu ngô lại không có (Chung

các axit béo tự do do sự thủy phân các mono-, di-, và triacylglycerol trong những hạt

mè, việc tạo các axit béo tự do có thể đẩy nhanh quá trình oxy hóa dầu (Choe và Min, 2006) Vì không có quá trình tinh luyện trong sản xuất dầu mè rang, các axit béo tự do vẫn có trong dầu, góp phần tăng các hợp chất gây mùi lạ từ quá trình oxy hóa Dầu mè rang tự nhiên cũng có chứa chất chống oxy hóa hữu ích như tocopherols và lignans, làm giảm việc tạo thành các hợp chất gây mùi lạ Sự có mặt chất oxy hóa và chất chống oxy hóa trong dầu mè rang ở mức đáng kể có thể ảnh hưởng đến hợp chất gây mùi lạ từ quá trình oxy hóa, điều này là cần thiết cho việc giữ chất lượng của dầu mè rang trong quá trình bảo quản Nghiên cứu này được thực hiện để đánh giá sự thay đổi của quá trình oxy hóa tạo ra các hợp chất gây mùi lạ có nguồn gốc từ dầu mè rang, khi bảo quản nhanh trong bóng tối

2 Nguyên liệu và phương pháp

2.1 Nguyên liệu và hóa chất

 Silica gel 60

 Ester methyl của axit béo chuẩn (acid palmitic, stearic, oleic, linoleic và linolenic) mua từ Sigma-Aldrich Co (St Louis, MO, Mỹ)

2.2 Chuẩn bị mẫu và quá trình oxy hóa

Dầu mè rang (7 g) cho vào lọ thủy tinh 20 ml, sau đó niêm phong bằng một vách ngăn cao su tráng Teflon và đậy lại bằng nắp nhôm (Supelco Inc., Bellefonte,

PA, Mỹ)

Các lọ thủy tinh bọc xung quanh bằng lá nhôm để tránh tiếp xúc với ánh sáng

và đặt trong lò sấy ở nhiệt độ 70ºC trong 4 tuần để đẩy nhanh quá trình oxy hóa Mỗi tuần, mẫu được lấy ra để phân tích thành phần của acid béo, quá trình oxy hóa dầu, và hàm lượng các hợp chất mùi lạ Chuẩn bị vài mẫu tương tự

2.3 Xác định thành phần acid béo của dầu

Thành phần acid béo của dầu mè rang được phân tích bằng sắc ký khí (GC) sau

Young –lin M600D (Younglin Co., Seoul, Hàn Quốc) được trang bị một cột mao quản

hóa ngọn lửa Nhiệt độ của lò sấy, vòi phun, và detector lần lượt là 200, 270, 280ºC Tốc độ dòng chảy Nitơ là 5 mL/phút, và tỷ số chia là 33: 1

Mỗi acid béo trong sắc ký GC được xác định bằng cách so sánh thời gian lưu của các ester methyl acid béo chuẩn và định lượng bằng cách tính diện tích của các peak trong đơn vị điện tử (eu)

2.4 Phân tích quá trình oxy hóa dầu

Quá trình oxy hóa của dầu mè rang được đánh giá bằng cách xác định hàm lượng acid dienoic liên hợp (CDA) và các hợp chất phân cực bằng phương pháp

AOCS Ti 1a-64 sử dụng quang phổ (AOCS, 1990) hay bằng phương pháp AOAC 982,27 sử dụng phép đo trọng lực sau khi chúng cho đi qua một cột thủy tinh (2.1cm×45cm) được bọc với silica gel 60 (AOAC, 1995) theo thứ tự

2.5 Phân tích các hợp chất mùi lạ

Các hợp chất mùi lạ của dầu mè rang suốt thời gian lưu trữ nhanh trong bóng tối được đánh giá bằng cách phân tích khí headspace (headspace là phần không gian ngay trên mẫu trong bộ phận chứa mẫu) thực hiện bằng phương pháp vi chiết pha rắn (SPME) và GC theo Steenson et al (2002) và Lee et al (2003) sau khi chuyển chúng đến headspace của lọ dầu Các hợp chất mùi lạ trong headspace trong lọ được chiết bởi SPME với 50/30 μm DVB/Carboxen/sợi PDMS StableFlex (Supelco Inc.) Các sợi được chèn vào headspace của lọ khoảng 30 phút khi lọ được ủ trong một bồn nhiệt 60ºC nhằm tạo điều kiện chuyển giao các hợp chất mùi lạ đến headspace Các hợp chất mùi lạ tại headspace đã được chiết được giải hấp vào cổng tiêm GC ở 270ºC khoảng 5 phút Cổng tiêm GC được trang bị một kính lót không phân cắt (đường kính 0.75 mm; Supelco Inc)

Các hợp chất mùi lạ đã giải hấp được tách và được phát hiện bằng cách sử dụng cột

ion hóa ngọn lửa 270ºC có trong thiết bị sắc ký khí Younglin M600D (Công ty

80ºC với 8ºC/phút, sau đó tăng lên 220ºC với 7ºC/phút, và cuối cùng giữ tại 220ºC trong 2 phút Các hợp chất mùi lạ tại headspace được xác định bằng việc lưu giữ thời gian của hóa chất tiêu chuẩn và định lượng bằng cách tính diện tích các peak trong các đơn vị điện tử (eu)

2.6 Phân tích thống kê

Kiểm định đa khoảng Duncan của hệ thống SAS (phiên bản 8.2; SAS Inst Inc, Cary, NC, USA) được sử dụng để phân tích sự khác biệt giữa các mẫu với mức ý nghĩa là 5%

3 Kết quả và nhận xét

3.1 Thành phần acid béo trong dầu mè rang thay đổi trong quá trình bảo quản

Dữ liệu ở bảng 1 cho thấy dầu mè rang chứa hàm lượng acid linoleic cao (41.5%), linoleic là một trong những acid béo chủ yếu được sử dụng trong sinh tổng hợp acid arachidonic và một vài prostaglandin (Adam et al., 1986) Mặc dù có lợi cho sức khỏe, hàm lượng cao acid linoleic có thể có ảnh hưởng xấu đến sự ổn định quá trình oxy hóa của dầu Ngoài acid linoleic, dầu mè rang còn chứa acid palmitic (10.5%), stearic (6.0%) và acid oleic (42.0%) với tỉ lệ hàm lượng từ acid béo không no tới acid béo no (tỷ lệ U/S) là 5.05 trước khi bảo quản Báo cáo cho biết chất béo no làm tăng nguy cơ mắc bệnh tim mạch bằng cách tăng lượng cholesterol LDL (Rivellesse et al., 2003), Hiệp hội Tim mạch Mỹ khuyến cáo giới hạn lượng tiêu thụ chất béo no tối thiểu phải ít hơn 7% so với lượng calo hàng ngày (Lichtenstein Et al., 2006) Tuy nhiên, dầu mè rang, loại dầu chứa hàm lượng acid béo không no được xem

là rất tốt cho sức khỏe

rang không có sự thay đổi đáng kể nào ở tỷ lệ U/S cũng như thành phần acid béo, mặc

dù đã có xu hướng gia tăng acid paltimic và giảm acid oleic, dẫn đến giảm nhẹ tỉ lệ U/

S Tỉ lệ U/S giảm theo thời gian là do sự khác biệt trong tốc độ oxy hóa giữa chất béo không no và chất béo no đã được báo cáo trước đó (Lee et al., 2007) Chất béo không

no nhạy cảm với quá trình oxy hóa hơn chất béo no, chủ yếu do năng lượng hoạt hóa thấp của sự hình thành các gốc lipid của chúng (Przybylski et al., 1993) Các nguồn năng lượng hoạt hóa dành cho quá trình tự oxy hóa của trilinolein và trilinolenin được báo cáo lần lượt ở mức 3478 và 972 kJ/mol (Zhu and Sevilla, 1990) Sự thay đổi nhỏ trong thành phần acid béo của dầu mè rang trong quá trình bảo quản trong bóng tối cho thấy sự ổn định cao trong quá trình tự oxy hóa, tương tự như các báo cáo trước (Lee et al., 2008; Chung and Choe, 2001)

Bảng 1: Hàm lượng acid béo trong dầu mè rang được bảo quản ở 70 º C trong bóng tối

* Ký hiệu nhỏ viết bên trên khác nhau nghĩa là sự khác biệt đáng kể giữa các mẫu với

α = 0.05

3.2 Sự hình thành của acid dienoic liên hợp và hợp chất phân cực của dầu mè rang trong quá trình bảo quản

Giá trị CDA và hợp chất phân cực chứa dầu mè rang trong suốt 4 tuần bảo quản

chứa acid linoleic có cấu trúc diene không liên hợp, và một trong số chúng có thể biến đồi để ổn định hơn về nhiệt động lực học so với diene liên hợp trong quá trình oxy hóa (Choe và Min, 2006) Tuy nhiên, tốc độ gia tăng giá trị CDA với thời gian bảo quản

ăn khác như dầu nành ở mức 4.3%/ngày (Lee et al., 2004) hay dầu hướng dương ở mức 2.1%/ngày (Hong et al., 2007) Điều này cũng cho thấy sợ ổn định trong quá trình oxy hóa ở mức cao của dầu mè rang mặc dù nó chứa một lượng lớn acid linoleic rất nhạy cảm với oxy hóa Điều này có thể một phần là do hợp chất lignan gây ra hoạt động chống oxy hóa hơn tocopherols (Chung et al., 2004) Người ta cho rằng hợp chất lignan tương đối ổn định hơn α-tocopherol, vì vậy có ích trong việc làm giảm sự tự oxy hóa của chất béo thực phẩm (Lee và Choe, 2006) Hoạt động chống oxy hóa cao

thông qua việc lọc gốc tự do được báo cáo trong hạt giống rang B.vahlii, có thể do sự hiện diện của hợp chất phenolic (Sownhararajan et al., 2010)

Dầu mè rang chứa hợp chất phân cực ở mức 3.17 ± 0.59% trước khi bảo quản Mặc dù tinh dầu như dầu đậu nành hay dầu hướng dương thường không có hợp chất phân cực trước quá trình oxy hóa, dầu mè rang không trải qua quá trình tinh luyện có thể có hợp chất phân cực, xuất hiện trong giai đoạn rang hạt mè ở nhiệt độ cao

hạt mù tạt rang (Vaidya and Choe, 2011) Hàm lượng của hợp chất phân cực trong dầu

tối, tương ứng mức 4.98% và 6.29% sau hai đến bốn tuần bảo quản Tuy nhiên, mức

độ này vẫn còn rất thấp khi so sánh với mức độ tối đa của hợp chất phân cực trong dầu chiên đã qua sử dụng là 25% (Dobarganes và Márquez-Ruíz, 1998) Trong suốt quá trình oxy hóa dầu triacylglycerol không phân cực, sự hình thành của các hydroperoxides và sự phân hủy của chúng liên tục diễn ra, là sản phẩm của hợp chất phân cực Sự gia tăng chậm của hàm lượng hợp chất phân cực trong dầu mè rang trong quá trình bảo quản tăng tốc trong bóng tối chỉ ra rằng quá trình tự oxy hóa của dầu mè rang xảy ra ở tốc độ thấp trong 4 tuần bảo quản

Hình 1 (A) Acid dienoic liên hợp và (B) hợp chất phân cực của dầu mè rang bảo

quản ở 70ºC trong bóng tối

3.3 Những thay đổi các hợp chất mùi lạ trong quá trình bảo quản dầu mè rang

Cấu hình chất bay hơi của dầu mè rang và nhiều hợp chất dễ bay hơi có mặt trong dầu được xác định bằng SPME – GC hiển thị trong hình 2, (theo báo cáo của Ha, 1997; Shimoda et al., 1997; Park et al., 2011) Trong số đó, pentane, hexane, hexanal, heptanal, 1-pentanol, acid acetic, và Furfuryl alcohol được coi là các hợp chất gây mùi

lạ điển hình (Pattee et al., 1982; Choe et al., 1993; Morales et al., 1997; Park et al., 2011) Diện tích peak của hexanal, heptanal, và 1-pentanol đều ít hơn so với furfuryl alcohol hoặc acid axetic, ngay cả sau khi diễn ra quá trình oxy hóa trong 4 tuần ở

cao hơn hexanal, heptanal, 1-pentanol trong việc tạo mùi lạ của dầu vì giá trị ngưỡng phát hiện bởi giác quan của andehyde và alcohol là rất thấp (0.005-0.5ppm) so với hydrocarbon (90-2150 ppm), Furfuryl alcohol (3 ppm) hoặc acid acetic (22-50 ppm) như trong các nghiên cứu của Harper và Kleinhenz (1999)

Hình 2 Khoảng cách chất bay hơi theo mặt mặt chiếu đứng của dầu mè rang theo

SPME-GC

Hàm lượng pentanal, hexanal, heptanal, và 1-pentanol có xu hướng tăng theo thời gian trong quá trình bảo quản ở 70ºC, trong khi acid acetic và furfuryl alcohol không thấy có khuynh hướng như vậy sau 4 tuần lưu trữ (Bảng 2) Acid oleic và linoleic là những axit béo quan trọng (>80%) của dầu mè rang, và sự tự oxy hóa của axit linoleic sinh ra hexanal và 1-pentanol còn pentanal được sinh ra từ quá trình oxy hóa của axit oleic (Frankel, 1985) Acid acetic và furfuryl alcohol cũng là những hợp chất mùi lạ không mong muốn được cho không sinh ra trong quá trình bảo quản nhưng vẫn sản sinh trong quá trình sản xuất, có thể là trong quá trình ép hạt mè rang Trong công trình nghiên cứu chưa được công bố của chúng tôi, acid acetic và furfuryl alcohol không được phát hiện trong hạt mè trước và sau khi rang, nhưng được phát hiện trong dầu sau khi ép hạt mè rang tại 1323± 316 và 132 ± 170 e.u Dầu được thu bằng cách lọc dầu ép có chứa acid acetic và furfuryl alcohol tại 1477 ± 42 và 1155 ± 2 e.u Công việc tiếp theo là tạo ra acid acetic và furfuryl alcohol trong quá trình sản xuất dầu mè rang

Bảng 2: Các hợp chất gây mùi lạ (vùng diện tích của peak trong đơn vị điện tử) trong

các headspace của dầu mè rang, bảo quản ở 70ºC trong bóng tối

Bảng 3 thể hiện sự hồi quy giữa giá trị CDA và hàm lượng của các hợp chất gây mùi lạ Mối tương quan giữa giá trị CDA và hàm lượng hexanal, heptanal và

tuần và hàm lượng pentane và hexane cũng thể hiện mối tương quan với giá trị CDA Hexanol và 1-pentanol luôn được dùng để đánh giá quá trình oxy hóa chất béo (Choe etal, 1993; Lee etal., 2003) Ngược lại, hàm lượng acid axcetic hoặc furfuryl alcohol