Phụ gia chế biến thực phẩm

Phụ gia chế biến thực phẩm

Phu gia trong chế biến thực phẩm

Ts LÝ NGUYEN BÌNH

Tài liệu tham khảo

1 Branen A Larry FOOD ADDITIVES Marcel Dekker 1990

2 Smith Jim FOOD ADDITIVE USER’S HANDBOOK Chapman

Hall 1993

3 Thomas E Furia HANDBOOK OF FOOD ADDITIVES Vol II

CRC 1980

4 Ashurst P.R FOOD FLAVORINGS Chapman Hall 1991

5 Harris Peter FOOD GELS Elsevier 1990

6 Hendry G.A.F NATURAL FOOD COLORANTS Chapman Hall

9 Marie S HANDBOOK OF SWEETENERS Blackie 1989

10 Russell NJ FOOD PRESERVATIVES Chapman Hall 1991

11 Szuhaj Bernard F LEUCITHINS: SOURCES, MANUFACTURING AND USES Chapman Hall 1989

Nội dung môn học

Chương 1 Mở đầu

Chương 2 Phụ gia dùng trong bảo quản thực phẩm

Chương 3 Phụ gia làm thay đổi cấu trúc thực phẩm

Chương 4 Phụ gia hỖ trợ kỹ thuật chế biến

Chương 5 Phụ gia làm thay đổi tính chất cảm quan của thực phẩm Chương 6 Enzyme thực phẩm

Định nghĩa phụ gia

FAO: phụ gia là chất không dinh dưỡng được thêm vào các sản phẩm với các ý định khác nhau Thông thường, các chất nay co ham lượng thấp dùng để cải thiện tính chất cảm quan, cấu trúc, mùi vị, cũng như

bảo quản sản phẩm

WHO: phu gia là một chất khác hơn là thực phẩm hiện diện trong thực

phẩm là kết quả của một số mặt: sản xuất chế biến, bao gói, tổn trữ Cac chất này không bao gồm các chất bẩn bị nhiễm vào thực phẩm

VIÊN THONG TIN THU’ VIEN Y HOC TW:

- Phụ gia thực phẩm là một chất có hay không có giá trị dinh dưỡng, không được tiêu thụ thông thường như một thực phẩm và không được

sử dụng như một thành phẩm của thực phẩm

- Phụ gia thực phẩm là một chất chủ ý bổ sung vào thực phẩm để giải quyết mục đích công nghệ trong sản xuất, chế biến, bao gói, bảo quản vận chuyển thực phẩm, nhằm cải thiện kết cấu hoặc đặc tính kỹ

thuật của thực phẩm đó

- Phụ gia thực phẩm tổn tại trong thực phẩm với một giới hạn tối đa

cho phép đã được qui định

Các loại phụ gia thực phẩm thông thường

Tầm quan trọng của việc sử dụng phụ gia

Góp phần điều hoà nguồn nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất thực

phẩm

Tạo được nhiều sản phẩm phù hợp với sở thích và khẩu vị cỦa người

tiêu dùng

Giữ được chất lượng toàn vẹn của thực phẩm cho tới khi sử dụng

Kéo dài thỜi gian sử dụng của thực phẩm

Tạo sự dễ dàng trong sản xuất, chế biến thực phẩm và làm tăng giá trị thương phẩm trên thị trường

Làm giảm phế liệu trong các công đoạn sx

Những nguy hại của phụ gia thực phẩm

Sử dụng phụ gia thực phẩm không đúng liều lượng, chủng loại nhất là phụ gia không cho phép dùng trong thực phẩm sẽ gây hại cho sức

khoẻ:

Gây ngộ độc cấp tính: Nếu dùng quá liều cho phép

Gây ngộ độc mạn tính: dù dùng liều lượng nhỏ, thường xuyên, liên tục, một chất phụ gia thực phẩm tích luỹ trong cơ thể, gây tổn thương

Chỉ được phép sản xuất, nhập khẩu, kinh doanh tại thị tường Việt Nam các phụ gia thực phẩm trong “ DANH MỤC” và phải được chứng

nhận phù hợp tiêu chuẩn CLVSATTP bởi cơ quan có thẩm quyền

Việc sử dụng phụ gia thực phẩm trong danh mục sản xuất chế biến,

xử lý, bảo quản, bao gói; và vận chuyển thực phẩm phải thực hiện theo “Qui định về chất lượng VSATTP của BỘ Y té”

Việc sử dụng phụ gia thực phẩm trong danh mục phải đảm bảo:

Đúng đối tượng thực phẩm và liều lượng không vượt quá giới hạn an

Dap Ung yéu cau ky thuật, vé sinh an toàn qui định cho mỗi chất phụ

gia

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

Các chất phụ gia thực phẩm trong Danh mục lưu thông trên thị trường

phải có nhãn với đầy đủ các nội dung theo qui đỉnh

Yêu cầu đối với cơ sở sản xuất, chế biến thực phẩm: Trước khi sử dụng một phụ gia thực phẩm cần chú ý xem xét:

Chất phụ gia đó có được sử dụng với loại thực phẩm mà cơ sở định

sản xuất hay không ?

Giới hạn sử dụng cho phép của chất phụ gia đó với loại thực phẩm

nào đó là bao nhiêu? (mg/kg hoặc mg/ lít)

Phụ gia đó có phải dùng cho thực phẩm hay không? Có đảm bảo các

qui định về chất lượng VSAT bao gói, ghi nhãn theo qui định hiện hành hay không?

5 Sản xuất và tiêu thụ phụ gia trên thế giới

Chương 2 Phụ gia dùng trong bảo quản thực phẩm

Các chất chống vi sinh vật

Các chất chống sự oxy hoá chất béo

Các chất chống sự hoá nâu

1 Các chất chống vi sinh vat (antimicrobial agents)

— khong tac dung

+ tac dung yéu

++ tac dUng trung binh

+++ tác dụng mạnh

Phổ hoạt động của một số chất bảo quản trên vi sinh vật

Acid benzoic & Natri benzoate

Acid benzoic (C6H5COOH) cé dang tinh thé hình kim không màu, dé tan trong rượu và Ête, ít tan trong nước

Acid benzoic là chất sát trùng mạnh đối với nấm men và nấm mốc và

có tác dụng yếu hơn đối với vi khuẩn

Tác dụng bảo quản chỉ xảy ra Ởở môi trường acid pH 2.5-3.5 (nồng

độ gây tác dụng là 0.05%)

Natri benzoate (C6HS5COONa) dé tan trong nước

Acid benzoic va mudi Na benzoate được công nhan 1a GRAS (generally

recognized as safe) NOng độ sử dụng tối đa là 0.1-0.12%; thường dùng 0.05-0.075% đối với nước quả chua và 0.075-0.1% đối với nước quả ít

chua

Có nhược điểm là có mùi kim loại dễ bị phát hiện, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm

Acid benzoic va Natri benzoate

Acid sorbic & Kali sorbate

Acid sorbic hay acid 2,4-hexadienic (CSH7COOH) 1a chat kết tinh có vị

chua nhẹ và mùi nhẹ, khó tan trong nước lạnh (0.16%), dễ tan trong nước nóng (ở 100oC tan 3.9%)

Kali sorbate (CSH7COOK) 1a chat b6t trang kết tinh, dễ tan trong

nƯỚc

Acid sorbic và Kali sorbate có tác dụng sát trùng mạnh đối với nấm men và nấm mốc, tác dụng rất yếu đối với các loại vi khuẩn khác

nhau

Acid sorbic va Kali sorbate

Các chất này không độc đối với cơ thể người, được công nhận là

GRAS, khi cho vào sản phẩm thực phẩm không gây ra mùi vị lạ hay làm mất mùi tự nhiên của thực phẩm Đây là một ưu điểm nổi bậc của acid sorbic và Kali sorbate

Được ứng dụng trong chế biến rau quả, rượu vang, đồ hộp sữa và sữa chua, các sản phẩm cá, xúc xích, bánh mì

Acid sorbic không có tác dụng đối với vi khuẩn lactic, acetic

Acid sorbic va Kali sorbate

Liều lượng sử dụng:

Các loại sản phẩm rau quả có acid (kết hợp với xử lý nhiệt nhẹ) và

các loại bánh: 0.05-0.1%

Cá ngâm dấm, patê cá: a.sorbic 0.2% + K.sorbate 0.27%

Thức ăn chế biến từ cua, tôm (không thanh trùng): a.sorbic 0.25% +

Acid acetic và các muối được sử dụng chủ yếu để tạo vị chua và

chống vi sinh vật, chủ yếu chống nấm men và vi khuẩn (ngoại trừ các

vi khuẩn lên men acid acetic, acid latic, và acid butyric)

Hoạt tính của acid acetic thay đổi tuỳ thuộc vào sản phẩm thực phẩm,

môi trường, và vi sinh vật cần chống

O MY, acid acetic được công nhận là GRAS

Liều lượng acid acetic sử dụng tối đa

Bánh nướng (0.25%), Phô mai (0.8%), Sản phẩm sữa (0.8%), Dầu mỡ (0.5%), Sốt (3%), Thịt (0.6%), Các sản phẩm khác (0.15%)

Liều lượng Natri acetate sử dụng tối đa

Ngũ cốc điểm tâm (0.007%), Kẹo cứng (0.15%), Kẹo mềm (0.2%),

Mứt trái cây (0.8%), Dau m6 (0.1%), Banh snack, Stip, S6t ngot

(0.05%),

Liều lượng Calcium acetate sử dụng tối đa

Bánh snack (0.06%), Phô mai (0.02%), Gelatin (0.02%), SỐt ngọt (0.15

Liều lượng Natri diacetate sử dụng tối đa

Bánh nướng (0.4%), Phô mai và Sốt (0.25%), Thịt (0.1%), Kẹo (0.1%), Súp hỗn hợp (0.05%)

Acid propionic

Sử dụng acid propionic và các muối propionate chủ yếu để chống nấm

mốc; một vài nấm men và vi khuẩn cũng bị ức chế bởi acid propionic

Ở My, acid propionic và các muối Ca, Na propionate được công nhận

là GRAS, được sử dụng không giới hạn, trừ một số trường hợp: được

dùng tối đa 0.32% trong bột mì để sx bánh mì, 0.38% trong các sản

phẩm lúa mì nguyên hạt, 0.3% trong các sản phẩm phô mai

Nitrite

Nitrite là chất kết tinh trắng đến vàng nhạt, tan tỐt trong nước và

amoniac lỏng, tan ít trong rượu và các dung môi khác

Nitrite được dùng trong sản xuất các sản phẩm thịt lên men chua qua nhiều thế kỷ Nó có tác dụng phát triển màu sắc, tạo mùi, cải thiện cấu trúc, chống vi sinh vật

Ester cua p-hydroxybenzoic acid

Thường được gọi là các “paraben”, chúng khác nhau ở gốc alkyl

(methyl, ethyl, propyl, butyl, va heptyl), 1a cdc chat không màu, không mùi (trừ methyl paraben), không vị, không hút ẩm, và không bay hơi,

tác dụng tốt Ở cả 2 môi trường acid và kiểm

ĐỘ tan của paraben trong ethanol tăng dần từ methyl đến heptyl ester,

độ tan của paraben trong nước thì ngược lại

Ester của p-hydroxybenzoic acid

Methyl Paraben

Ethyl Paraben

Propyl Paraben

Butyl Paraben

Ester cua p-hydroxybenzoic acid

Hoạt tính chống vi sinh vật của p-hydroxyben- zoic acid ester ti 14

thuận với chiều dài của mach alkyl

Tác dụng hiệu quả đối với nấm mốc và nấm men hơn là vi khuẩn; đối

với vi khuẩn thì tác dụng tốt đối với vi khuẩn gam dương hơn là vi khuẩn gam âm

Ngoài tác dụng ức chế sự phát triển của vi sinh vật, các paraben còn có

tác dụng ngăn ngừa sự sinh độc tố bởi C botulinum (propyl hoac

methyl 100 øg/mL)ug/mL), sự tiết protease bởi Aeromonas hydrophila (propyl 200 u

Ester của p-hydroxybenzoic acid

Methyl và propyl paraben (3:1) ở nồng độ 0.03-0.06% có thể được

dùng để gia tăng thời gian bảo quản các loại bánh trái cây, bánh nướng

(không lên men), kem, bánh kem, mứt

Methyl va propyl paraben (2:1) ở nồng độ 0.03-0.05% có thể được

Ester của p-hydroxybenzoic acid

Hỗn hợp 0.05% của methyl va propyl paraben (2:1) được dùng dé bao quan salad trai cay, nƯỚc quả, sốt, thịt nhồi (MỸ)

Methyl paraben ở nồng độ 0.05-0.1% hoặc hỗn hợp methyl và propyl paraben được dùng cho thực phẩm áo gelatin và thực phẩm nấu đông Methyl va propyl paraben (2:1) cé thé duoc ding nhu chat bảo quản trong các loại mút trái cây (0.07%), dầu trộn salad (0.1-0.13%), và

rượu vang (0.1%)

Ảnh hưởng lên ADN

Anh hưởng lên sự tổng hợp protein

Anh hưởng lên hoạt động của enzyme

Anh hưởng lên tính tham thấu của màng tế bào

Ảnh hưởng lên vách tế bào

Anh hưởng lên cơ chế trao đổi các chất dinh dưỡng

Cơ chế tác dụng của chất chống vi sinh vật

Tính chất hoá học và lý học của các chất chống vi sinh vật

Tính chất hoà tan

Điểm nóng chảy, điểm sôi

Khả năng ion hoá các chất

Phản ứng của các chất phụ gia đối với thành phần thực phẩm

Tương tác của thành phần thực phẩm và chất chống vi sinh vật

pH của sản phẩm có thể ảnh hưởng đến sự ion hoá các chất chống vi

thể ảnh hưởng đến hoạt tính của chất chống vi sinh vật

Mức độ nhiễm vi sinh vật và việc sử dụng phụ gia

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

Phương pháp bảo quản và việc sử dụng phụ gia

Trong quá trình bảo quản, các vi sinh vật có tạo lập bào tử không?

Có xử lý nhiệt không?

Nước hoạt động Ở mức độ nào?

Loại bao gói, kiểu bao gói sử dụng?

Có rút oxy? Có hay không có các chất khí bảo quản?

Các vấn đề cần quan tâm

Sự oxy hoá chất béo

Nối đôi và carbon-a là vị trí bị oxy hoá của phân tử chất béo

Khởi đầu, nguyên tử hydro bị đứt ra từ carbon-œ 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

Sử dụng chất chống oxy hoá dầu mỡ ở một số nước

BHA (Butylated hydroxyanisole)

BHA (Butylated hydroxyanisole)

BHA tan tốt trong chất béo và các dung môi hữu cơ và không tan trong

nước, có hương phenol đặc trưng, là hợp chất dễ bay hơi và có thể

chưng cất

BHA bị mất hoạt tính trong dầu ở nhiệt đỘ cao, tương tác với kim loại kiểm cho màu hổng

BHT (Butylated hydroxytoluene)

BHT là một chất rắn màu trắng, có tác dụng tương tự như BHA

BHT có công thức phân tử C15H24O, tan tốt trong chất béo, không tan

trong nước, dễ bốc hơi và có thể chưng cất

Mặc dù bền nhiệt, BHT có tác dụng kém hon BHA

TBHQ là một chất kết tinh trang, có mùi đặc trưng, tan trong cOn và ête, không tan trong nước, công thức phân tử C10H14O2

TBHQ

TBHQ là chất chống oxy hoá rất tốt cho dầu mỡ, có khả năng làm

giảm sự tốn thất chất dinh dưỡng, duy trì tốt chất lượng và phẩm chất ban đầu của dầu mỡ trong quá trình vận chuyển xa

Được sử dụng rất rộng rãi trong chế biến thực phẩm

Có khả năng bảo vệ các sản phẩm chiên, giúp cải thiện thời gian bảo

quản

Propyl gallate

Tén hoa hoc: Propyl gallate, propyl ester of gallic acid, n-propyl ester of 3,4,5- trihydroxybenzoic acid, propyl 3,4,5-trihnydroxybenzoate

La chat ran khong mui, két tinh trắng hoặc trắng kem

Tan ít trong nước; tan tỐt trong ethanol, ether và propane-1,2-diol

Đánh giá tác dụng của các chất chống sự oxy hoá

Active oxygen method, AOM (Phương pháp oxy hoạt động): áp dụng

cho chất béo lỏng

Không khí được sục vảo mẫu phân tích để thúc đẩy quá trình oxy hoá

và rút ngắn thời gian phần tích Lượng peroxide trong mẫu sẽ được định lượng định kỳ nhằm xác định thời điểm mẫu đạt tới điểm hư hỏng (rancidity point): 20 meg kg-1 (dau m6 động vật) hoặc 70 meq kgø-1 (dầu mỡ thực vật)

Đánh giá tác dụng của các chất chống sự oxy hoá

Oven storage tests (Schaal oven test):

Nhiệt độ sẽ thúc đẩy quá trình oxy hoá Các kiểm nghiệm thực chất là

các thí nghiệm bảo quản Ở nhiệt độ cao để tăng tốc quá trình Nhiệt

độ làm việc là 62,8 oC (145 OF) Các chỉ tiêu mùi vị và lượng peroxide

sẽ được dùng để xác định mức độ hư hỏng của chất béo trong mẫu Đánh giá tác dụng của các chất chống sự oxy hoá

Đối với dầu, mỡ thực vật:

TBHQ>propyl galate>BHT>BHA

Đối với dầu, mỡ động vật:

TBHQ>propyl galate>BHA>BHT>tocopherols

Ảnh hưởng của các sản phẩm từ sự oxy hoá chất béo đến thực phẩm

Làm giảm giá trị dinh dưỡng

Biến đổi mùi tự nhiên

Làm mất màu, thay đổi màu sắc

Thay đổi cấu trúc

Sinh độc tố

Các chất hỗ trợ sự chống oxy hoá chất béo

Được thêm vào chất béo để tăng hiệu quả chống sự oxy hoá chất béo,

bao gồm:

Acid citric va cac ester monoglyceride citrate

Acid ascorbic va Palmitate ascorbyl

Chức năng của các chất hỗ trợ

Tạo môi trường acid ổn định để chống sự oxy hoá chất béo

Loại bỏ hoạt tính của các ion kim loại (bằng cách tạo phức vô hoạt) Loại bỏ oxy (oxy hoá acid ascorbic)

Phục hồi các chất chống sự oxy hoá

SH+A0AH+S

Chất ho tro: ngan chan nguyên nhân gây ra phản ứngÔ

Chất chống oxy hoá: ngăn chân các phản ứng lan truyềnộ

3 Các chất chống sự hoá nâu

Phản ứng hoá nâu do enzyme

Co chat

Cac yếu tố ảnh huởng đến hoạt tinh cua enzyme PPO

Ảnh hưởng của nhiệt đến độ bền của enzyme PPO

Anh hưởng của pH đến hoạt tính của enzye PPO

Các biện pháp kiểm soát phản ứng hoá nâu do enzyme

Sử dụng nhiệt để vô hoat enzyme PPO: gia nhiét, chan nguyên liệu

trước khi chế biến

Sử dụng các acid để hạ thấp pH của môi trường, làm giảm tốc độ phản ứng hoá nâu: acid citric, ascorbic, malic, phosphoric

Sử dụng khí SO2 hoặc các hợp chất sinh SO2 để ngăn cản phản ứng

hoa nau: SO2, Na sulfite, Na metabisulfite

Sử dụng muối NaCl: ở nồng độ thích hợp muối có tác dụng kìm hãm

hoat tinh cua enzyme PPO

Cac bién phap kiểm soát phản Ung hoa nau do enzyme

Anh hưởng của thời gian xử lý đến sự biến đổi màu do phản ứng

enzyme với sự có mặt của các hợp chất sinh SO2

Phản ứng Maillard

Các biện pháp kiểm soát phản ứng hoá nâu không do enzyme

phản ứng CarbonylAmin

Các điều kiện cho phản ứng Maillard

pH và các chất đệm: phản ứng xảy ra mạnh ở môi trường kiểm và có

nhiều ion

Nhiệt độ: tốc độ phản ứng tăng theo chiều tăng nhiệt độ, theo phương trinh Arrhenius

Độ ẩm: phản ứng xảy ra mạnh trong môi trường lỏng (độ ẩm cao)

Đường: đường khử cung cấp nhóm carbonyl (- C -) phản ứng với œ-

amin

O

Phản ứng Caramel hoá

Các biện pháp kiểm soát phản ứng hoá nâu không do enzyme

Mau nau, vi dang, mui xau

Kiểm soát nhiệt đỘ

Kiểm soát độ ẩm

Kiểm soát pH

Loại bỏ oxy ra khỏi bao gói

Sử dụng enzyme để chuyển hoá glucose

Sử dụng SO2 và các muối sinh SO2

Su dung cac thiol

Sử dụng muối calcium để tao phức với acid amin

Các biện pháp kiểm soát phản ứng hoá nâu không do enzyme

Chương 3 Phụ gia làm thay đổi cấu trúc thực phẩm

Nguyên tắc: chỉ hút nước, không gây ra phản ứng hoá học

Các chất dạng tinh thể khan nước

Na2SO4 Na2SO4.10H2O9+ 10H2O

CuSO4 + 5H2O CuSO4.5H2Oô9

1.2 Hoá chất hút ẩm theo tính chất hoá học

Nguyên tắc: là chất hút ẩm tạo một chất hoàn toàn mới, sau khi dùng

không thể phục hồi trở lại

CaO + H20 Ca(OH)2 +0 Q (kCal)

1 Các chất điều chỉnh độ ẩm sản phẩm

1.3 Hoá chất giữ ẩm

- Các muối phosphat, dùng trong chế biến thủy sản

- Enzyme protease thủy phân protein thành các acid amin

- Glycerin, dùng cho các sản phẩm sợi sấy khô

- Hỗn hợp Glycerin-Gelatin-Nước, phủ trên bề mặt thịt

2 Các chất làm trong

2.1 Hoá chất tách các chất tan dạng ion

Nguyên tắc: Cho các ion này tác dụng với phụ gia tạo kết tủa, sau đó

dùng các biện pháp cơ học để làm trong

Ca2+ + CO2 Ô CaCO3 |

Ca2+ + H3PO4 Ô Ca3(PO4)2 I

Fe2+ + Na2S 0 Na+ + FeS |

Tạo kết tủa thứ 2 lôi kéo các chất keo:

Các phương pháp làm sạch nước mía trong công nghệ sản xuất đường tao két tua CaCO3 10- PP carbonate hoa

tạo kết tủa Ca3(PO4)2 |0- PP phosphate hoa

- PP sulphate hod tao két tua CaSO4 10

2 Cac chat lam trong

2.2 Hoá chất tách các chất keo

Tạo kết tủa thứ 2 lôi kéo các chất keo: