1. Hệ nhũ tươnga. Khái niệm: Hệ nhũ tương là một hệ phân tán cao hai chất lỏng mà thông thường không thể hòa tan vào nhau được. Nhũ tương là một dạng phân loại của hệ keo. Mặc dù hệ keo và nhũ tương đôi khi được dung để thay thế cho nhau, về bản chất nhũ tương nê được dung khi cả hai pha phân tán và pha liên tục là chất lỏng.b. Sự hình thành và các yếu tố ảnh hưởng tới việc tạo nhũ. Sự hình thành nhũ tương bao gồm sự tăng lên bề mặt liên pha kèm theo sự tăng năng lượng tự do. Khi sức căng bề mặt liên pha càng nhỏ thì tương ứng với việc hệ nhũ tthu được càng dễ dàng. Trong sự hình thành nhũ tương sẽ luôn đi kèm theo sự hấp thụ năng lượng cơ học, bề mặt được tạo ra mang năng lượng tự do mà năng lượng này phụ thược chủ yếu vào tổng diện tích bề mặt tiếp xúc và sức căng bề mặt giữa hai pha. Sức căng bề mặt phân cách pha trong hệ nũ tương được xem là yếu tố quan trọng nó quyết đinh yếu tố hình thành, độ bền nhũ tương và kích thước của các tiểu phân tán. Diện tích bề mặt tỉ lệ thuận với năng lượng tự do.1. Quá trình oxy hóa chất béo Trong thực phẩm, chất béo là nguồn cung cấp năng lượng cao. Tuy nhiên, chất béo không no trong thực phẩm dễ bị oxy hóa tạo thành sản phẩm bậc nhất là hydroperoxide và các sản phẩm bậc hai như là aldehytes, ketones, acids, alcohols gây bất lợi cho mùi, vị và làm giảm chất lượng dinh dưỡng của thực phẩm. Tương tự như các sản phẩm giàu chất béo khác, mayonnaise rất dễ bị hư hỏng bởi sự tự oxy hóa các chất béo không no có sẵn trong dầu và phospholipid trong lòng đỏ trứng nguyên liệu. Quá trình oxy hóa chất béo được xúc tác bởi các gốc tự do. Cơ chế oxy hóa chất béo của các gốc tự do có thể được chia thành 4 giai đoan: khởi đầu (initiation), lan truyền (propagatíon), phân nhánh (branching) và cuối cùng là giai đoạn kết thúc (termination). Sự khởi đầu: Sự khởi đầu của quá trình có thể được kích hoạt bởi nhiệt, bức xạ ion hóa, ánh sáng hoặc các tác nhân hóa học như các metalloprotein và các ion kim loại. LH + R• › L• + RHTrong đó: LH là chẩt béo không bảo hòa tương tác với gốc tự do khởi đầu quá trình oxy hóa gốc tự do. Tương tác này tạo ra gốc allyl có khả năng phản ứng cao (biểu hiện là L+ ), gốc này có khuynh hướng tương tác với oxy để tạo thành gốc peroxyl (bíểu hiện là LOO) như là bước bắt đầu quá trình lan truyền.
Trang 1BÁO CÁO
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA SẢN PHẨM NHŨ TƯƠNG
DẦU TRONG NƯỚC (MAYDONAISE)
MỤC LỤC
I Giới thiệu: 3
II Cơ sở lý thuyết của chiết phân đoạn: 3
I Kỹ thuật chiết phân đoạn: 4
II Điều kiện thực hiện: 5
III Sản phẩm – khả năng ứng dụng: 5
IV Chiết phân đoạn dầu cọ: 6
V Các sản phẩm từ dầu mỡ: 7
1 Margarine: 7
Trang 2a Tổng quan về margarine: 7
b Cấu trúc của margarine: 8
c Thành phần của margarine: 9
d Các dạng margarine đặc biệt: 10
e Tiêu chuẩn chất lượng của margarine: 11
f Bảo quản margarine: 11
2 Dầu chiên: 11
3 Dầu salad: 12
4 Shortening: 13
VI Kết luận: 14
Tài liệu tham khảo: 15
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA SẢN PHẨM NHŨ TƯƠNG
DẦU TRONG NƯỚC (MAYDONAISE)
I Tổng quan
1 Hệ nhũ tương
a Khái niệm:
- Hệ nhũ tương là một hệ phân tán cao hai chất lỏng mà thông thường không thể hòa tan vào nhau được Nhũ tương là một dạng phân loại của hệ keo Mặc dù hệ keo và nhũ tương đôi khi được dung để thay thế cho nhau, về bản chất nhũ tương nê được dung khi
cả hai pha phân tán và pha liên tục là chất lỏng
Trang 3b Sự hình thành và các yếu tố ảnh hưởng tới việc tạo nhũ.
- Sự hình thành nhũ tương bao gồm sự tăng lên bề mặt liên pha kèm theo sự tăng năng lượng tự do Khi sức căng bề mặt liên pha càng nhỏ thì tương ứng với việc hệ nhũ tthu được càng dễ dàng Trong sự hình thành nhũ tương sẽ luôn đi kèm theo sự hấp thụ năng lượng cơ học, bề mặt được tạo ra mang năng lượng tự do mà năng lượng này phụ thược chủ yếu vào tổng diện tích bề mặt tiếp xúc và sức căng bề mặt giữa hai pha Sức căng bề mặt phân cách pha trong hệ nũ tương được xem là yếu tố quan trọng nó quyết đinh yếu
tố hình thành, độ bền nhũ tương và kích thước của các tiểu phân tán Diện tích bề mặt tỉ
lệ thuận với năng lượng tự do
Các yếu tố ảnh hưởng tới việc tạo nhũ:
- Cường độ năng lượng cung cấp
- Nhiệt độ
- Độ PH
- Lực ion
- Sự có mặt của các chất hoạt động bề mặt
- Hàm lượng protein và khả năng tương hóa của protein
2 Tính chất chung của nhũ tương
Tính chiết quang
- Hai pha có chỉ số khúc xạ như nhau nhưng năng lượng phân tán quang học sẽ khác nhau thì hình thành nhũ trong suốt Ở nhũ tốt thường có kích thước phân tán vào khoảng 1um
độ đục độc lập với nồng độ pha phân tán khi nồng độ pha phân tán lớn hơn 5%
Tính dẫn điện
- Nhũ tương tốt sẽ ít dẫn điện
3 Phân loại:
- Hệ nhũ tương dựa theo tính chất sự phân bố của dầu và nước có thể chía thành ba loại:
Hệ nhũ tương dầu trong nước: các giọt dầu được phân tán trong nước
Ví dụ: mayonaise, sữa, kem, sốt, súp
Hệ nhũ tương nước trong dầu: các giọt nước được phân tán trong dầu
Ví dụ: bơ, margarin, các chất phết lên bánh
Hệ nhũ tương nước trong dầu trong nước: gồm những giọt nước phân tán trong những pha dầu lớn và chính những giọt này lại phân tán trong pha liên tục là nước Ngoài ra còn có hệ nhũ tương dầu trong nước trong dầu khá phức tạp
Trang 4Hình: Hệ nhũ tương dầu trong nước và nước trong dầu
II Tổng quan quá trình oxi hóa chất béo
1 Quá trình oxy hóa chất béo
- Trong thực phẩm, chất béo là nguồn cung cấp năng lượng cao Tuy nhiên, chất béo không no trong thực phẩm dễ bị oxy hóa tạo thành sản phẩm bậc nhất là hydroperoxide
và các sản phẩm bậc hai như là aldehytes, ketones, acids, alcohols gây bất lợi cho mùi,
vị và làm giảm chất lượng dinh dưỡng của thực phẩm
- Tương tự như các sản phẩm giàu chất béo khác, mayonnaise rất dễ bị hư hỏng bởi sự
tự oxy hóa các chất béo không no có sẵn trong dầu và phospholipid trong lòng đỏ trứng nguyên liệu
- Quá trình oxy hóa chất béo được xúc tác bởi các gốc tự do Cơ chế oxy hóa chất béo của các gốc tự do có thể được chia thành 4 giai đoan: khởi đầu (initiation), lan truyền (propagatíon), phân nhánh (branching) và cuối cùng là giai đoạn kết thúc (termination)
- Sự khởi đầu:
- Sự khởi đầu của quá trình có thể được kích hoạt bởi nhiệt, bức xạ ion hóa, ánh sáng hoặc các tác nhân hóa học như các metalloprotein và các ion kim loại
LH + R· -› L· + RH
- Trong đó: LH là chẩt béo không bảo hòa tương tác với gốc tự do khởi đầu quá trình
oxy hóa gốc tự do Tương tác này tạo ra gốc allyl có khả năng phản ứng cao (biểu hiện
là L+ ), gốc này có khuynh hướng tương tác với oxy để tạo thành gốc peroxyl (bíểu hiện là LOO) như là bước bắt đầu quá trình lan truyền
- Sự lan truyền:
L· + O2 -› LOO·
LOO+ + LH -› L+ + LOOH
Trang 5- Các gốc peroxyl tạo nên chuỗi phản ứng có thể làm oxy hóa chất béo, sản sinh ra các hydroperoxyde (LOOH), sau đó phá vỡ thành một số hợp chất như alcohol, ketone, aldehyde và các hydrocarbon khác cũng như các gốc alkkoxyl(LO·L)
LOOH -› LO· + HO·
2LOOH -› LOO· + LO· + H2O
- Sự phân hủy của các hydroperoxide thường liên quan đến quá trình xúc tác ion kim loại chuyến tiếp trong các phản ứng tương tự với hydrogen peroxỉde, tạo ra peroxyl và các gốc alkoxyl
LOOH + M n+ + H+-› LO· + M(n+1)+ + M H2O LOOH + M n+ + OH - -› LOO · + Mn+ + H2O
- Một ví dụ của xúc tác kim loại, sự tự oxy hóa chất béo có thể là do sự phân hủy các hydroperoxide bởi các sắt và các ion sắt để tạo ra các gốc peroxyl và alkoxyl khởi đầu phản ứng chuỗi gốc tự do:
LOOH + Fe3+ -› LOO·+ Fe²++ H+
LOOH + Fe²+ -› LO· + Fe²++ HO
Nếu các gốc tự do đáp ứng và tạo thành các hợp chất không phân cực (non radical) quá trình được gọi là sự kết thúc
LO· + LO· -›
LOO· + LOO· -› Các sản phẩm không phân cực
LO· + LOO·-›
- Ngoài việc bị oxy hóa bởi các gốc tự do, chất béo không no trong thực phẩm còn có thể bị oxy hóa nhờ sự xúc tác của enzyme lipoxygenase khi có mặt của oxy Enzyme lipoxygenase có thể được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm tự nhiên như đậu nành, cám gạo, thịt, cả, trái cây và rau củ
- Quà trình oxy hóa chất béo là biến đổi quan trọng trong chế biến và bảo quản thực phẩm Đa có nhìều công bố khoa học về các vấn đề liên quan như sự oxy hóa chất béo không no trong thủy sản, sự oxy hóa chẩt béo trong thủy sản, sự oxy hóa chất béo trong sữa bột, sự oxy hóa chất béo trong hệ nhũ tương dầu, nước, ảnh hưởng của các phản ứng oxy hóa đến chất lượng cảm quan thực phẩm
- Bên cạnh đó, đã có những bằng chứng cho thấy các gốc tự do sinh ra trong quá trình oxy hóa chất béo có thể gây các bệnh lý cho cơ thể người như ung thư, xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim, thấp khớp và nhìều Ioại bệnh lão hóa khác Chất kháng oxy hóa có thể ngăn ngừa hoặc làm chậm các phản ứng oxy hóa và có thể tìm trong nhiều nguồn nguyên liệu tự nhiên hoặc được tổng hợp bảng phương pháp hóa học
III Cơ chế chống oxi hóa
1 Chất kháng oxy hóa và các cơ chế chống oxy hóa
Chất kháng oxy hóa là những chất khi hiện diện ở nồng độ thấp so với mẫu thực phẩm, có khả năng ngăn chặn hoặc làm giảm tốc dộ các phản ứng oxy hóa diễn ra
Trang 6trong các mẫu thực phẩm Chất khoáng oxy hóa được cho vào thực phẩm, đặc biệt
là các thực phẩm chứa dầu béo để hạn chế sự oxy hóa chất béo, giúp ngăn ngừa những biến đổi dinh dưỡng, cảm quan và sự hình thành các độc tố trong thực phẩm Chất kháng oxy cũng có có tác dụng bảo vệ cấu trúc của các đại phân tử như protein và tế bào khỏi gốc tự do
Các chất kháng oxy hóa hoạt động dựa trên cơ chế quét gốc tự do, tạo phức với các kim loại để kìm hãm quá trình oxy hóa, dập tắt oxy nguyên tử cũng như các tác nhân nhạy cảm với ánh sáng và bất hoạt enzyme lipoxygenase
Chất kháng oxy hóa có thể chia làm các nhóm chất sau:
- Chất ức chế phản ứng oxy hóa gốc tự do (ức chế sự hình thành các gốc tự do)
- Chất ức chế làm gián đoạn sự lan truyền của sự tự oxy hóa
- Chất dập tắt oxy đơn nguyên tử
- Chất kháng oxy hóa hỗ trợ(những chất này không thể hiện tác dụng lháng oxy hóa khi sử dụng một mình nhưng sẽ tăng hoạt tính cúa chất kháng oxy hóa khi sử dụng cùng nhau)
- Chất khử( biến đổi hydroperoxide thành những dạng ổn định hơn)
- Metal chalator( biến đổi những ion kim loại thành những dạng ổn định hơn
Từ các cơ chế trên, chất kháng oxy hóa có thể được phân thành hai nhóm chính: phá vỡ chuỗi phản ứng ( chain breaking) và ngăn chặn ( preventing)
Nhóm thứ nhất: kháng oxy hóa bằng việc phản ứng với các gốc tự do tạo thành
sản phẩm bền hơn, từ đó làm giảm lượng gốc tự do – tác nhân gây ra phản ứng oxy hóa Cơ chế này còn được gọi là cơ chế quét gốc tự do
-Chất kháng oxy hóa theo cơ chế quét gốc tự do bao gồm ascorbic acid, isoascorbic acid (erythorbic acid), vitamin E, butylated hydroxytoluene( BHT), butylated
hydroxyanisole (BHA), gallates(propyl, octyl, dodecyl), tert- butylhydroquinone(TBHQ), propyl gallate một số hợp chất phenolic, carotenoid… Chúng trung hòa các gốc tự do bằng cách cho đi một hydro nguyên tử (HAT – hydrogen atom transfer) hoặc chuyển dịch một điện tử đơn ( SET – single electron transfer)
Cơ chế quét gốc tự do của chất kháng oxy hóa theo Gordon(1990):
L + AH → LH + A
LOO. + AH → LOOH + A
LO + AH → LOH + A
Nhóm thứ hai: kháng oxy hóa bằng việc ngăn chặn các điều kiện của phản ứng
oxy hóa diễn ra như cô lập các kim loại đa hóa trị, dập tắt các oxy hóa đơn bội, phân hủy sản phẩm hydrogen peroxide thành nước và oxy bằng enzyme (superoxide
Trang 7dimustase – SOD), chất kháng oxy hóa với nhiều cơ chế ( sản phẩm của phản ứng Mallaird)
Chất kháng oxy hóa theo cơ chế tạo phức với kim loại là những chất như: citric acid, ethylenediamine tetraacetic acid ( EDTA), phosphoric acid, tartaric acid… Chúng tạo thành phức kim loại không tan, tạo các trở ngại về không gian giữa kim loại và các thành phần trong thực phẩm hoặc các sản phẩm trung gian của quá trình oxy hóa Ví dụ: EDTA khi kết hợp với ion kim loại sẽ tạo thành phức có năm vòng với cấu trúc không gian phức tạp
2 Một số chất chống oxy hóa.
2.1 Các chất chống oxy hóa tự nhiên
a Acid ascorbic ( Vitamin C)
Bao gồm hai hợp chất có hoạt tính kháng oxy hóa là ascorbic acid và
L-dehydroascorbic acid Acid ascorbic có khả năng quét các gốc anion superoxide, hydrogen peroxide, gốc hydroxyl, oxy nguyên tử và oxide nito phản ứng bằng cách cung cấp các hydro nguyên tử
Công thức cấu tạo của acid ascorbic
Vitamin C có khả năng vô hoạt các gốc tự do rất tốt, do có thể chuyển các gốc tự
do nguyên tử 2 nguyên tử hydro củ nó và trở thành dehydroascorbic acid Ngoài
ra, Vitamin C còn có khả năng hoạt động hiệp lực với các chống oxy hóa khác như vitamin E, carotenoid và flavonoid
- Cơ chế: Vitamin C có hoạt chất chống oxi hóa khi nó làm giảm oxi hóa chất như
hidrogen peroxide Ngoài ra, nó cũng sẽ làm giảm các ion kim loại tạo ra các gốc
tự do thông qua các phản ứng Fenton
2Fe3+ + ascorbate 2Fe2+ + Dehidroascorbate 2Fe2 + + 2H2O2 2Fe3+ + 2OH. + 2OH
-b Tocopherol (Vitamin E)
Là tên gọi chung của một bộ gồm 4 tocopherols ( α-tocopherol, β-tocopherol,tocopherol và δ–β-tocopherol,tocopherol) và 4 tocotrienol ( α-tocotrienol, β-tocotrienol, γ-tocotrienol, δ-tocotrienol) Cả tám dạng này đều chứa một vòng thơm và một chuổi mạch thẳng 16 carbon Hợp chất tocotrienol khác với tocopherol là có thêm
ba nối đôi ở chuỗi mạch C thẳng Nhóm hydroxyl quyết định tính chống oxy hóa
Trang 8của vitamin E, trong khi mạch carbon dảm bảo khả năng hòa tan trong chất béo của chúng
Tính chất hòa tan trong chất béo của vitamin E đã giúp chúng có khả năng thâm nhập sâu vào các màng sinh học vốn chứa nhiều acid béo không no và ngăn cản chuỗi phản ứng oxy hóa lipid
Khả năng chống oxy hóa của vitamin E phụ thuộc vào mức độ cản trở không gian của các nhóm methyl ở vị trí ortho đối với nhóm hydroxyl ở vòng thơm Nhóm hydroxyl càng bị cản trở ít ( trường hợp δ-tocopherol và δ-tocotrienol), khả năng chống oxy hóa càng cao
- Cơ chế: Tocopherol có tác dụng chống oxy hóa theo cơ chất quét gốc tự do
bằng cách chuyển hydro tại gốc hydroxyl thứ 6 trên vòng chromanolcho gốc alkyl peroxyl để tạo ra hydro alkyl hydroperoxide và gốc tự do
tocopherol
d Một số chất chống oxy hóa tự nhiên khác
- Carotenoids: Là một nhóm các sắc tố tự nhiên được tổng hợp bởi thực vật và vi
sinh vật Được chia thành 2 nhóm là hydrocacbon carotenoid (lycopene và β-carotene)
và oxygenated carotenoid (zeaxanthin và lutein) Có khả năng chống oxy hóa theo cơ chế dập tắt oxy năng lượng cao, hoặc phản ứng vớ gốc tự do
- Cơ chế dập tắt oxy năng lượng cao
1O2 + CAR 3O2 + 3CAR*
3CAR* CAR + nhiệt
- Cơ chế quét gốc tự do
CAR + ROO· CAR·+ + ROO- (SET)
CAR + ROO· CAR·+ ROOH (HAT)
- Flavonoid : Bao gồm flavonols, flavanols, anthocyanins, isoflavonoids, flavanones
và flavones Đặc tính chống oxy hóa có được nhờ cấu trúc nhóm –OH gắn trên vòng Đóng vai trò như 1 chất khử, cho hydro nguyên tử, dập tắt oxy nguyên tử, quét gốc tự
Trang 9do và thậm chí là tạo được phức với ion kim loại Chúng còn hoạt hóa các enzyme chống oxy hoa và ức chế enzyme oxidase
- Cơ chế: F-OH + R· F-O· + RH
- Phenolic acid: Được cấu tạo từ 2 thành phần quan trọng là hydroxycinnamic acid
và hydroxybenzoic acid Có khả năng quét các gốc tự do, đặc biệt là gốc hydroxyl, gốc peroxy, anion superoxide và peroxide nitrite Cơ chế chống oxy hóa tương tự như flavonoid và tocopherol
2.2 Các chất chống oxy hóa tổng hợp
a BHT (Butylated Hydroxytoluene)
- BHT còn được gọi là 2,6-bis (1,1-dimethylethyl)-4-methylphenol; 2,6-di-tert-butyl-p-cresol; 2,6-di-tert-butyl-4-methylpheno BHT được tạo thành phản ứng của para – cresol (4-methylphenol) với isobutylen (2-methylpropene) xúc tác bởi acid sulfuric,
có công thức phân tử là C15H24O
Công thức cấu tạo của BHT
- Có tên thương mại: Cao-3, Embanox BHT,… có khối lượng phân tử là 220.39, là một chất tan trong mỡ (tan trong chất béo) hợp chất hữu cơ chủ yếu được sử dụng như một chất chống oxy hóa phụ gia thực phẩm cũng như một phụ gia chống oxy hóa trong mỹ phẩm, dược phẩm…
- BHT ở dạng sử dụng là tinh thể trắng, hình sợi, không vị, không mùi hay có mùi đặc trưng khó chịu của vòng thơm, cũng bị tổn thất dưới tác động của nhiệt (sấy, ) Tan kém trong nước, tan vô hạn trong etanol, toluen, xeton, axeton, dễ bốc hơi và có thể chưng cất, nhiệt độ sôi 265oC ở 760mmHg, nhiệt độ nóng chảy 69 –
Trang 1072oC Có hoạt tính chống oxy hóa thấp, với sự có mặt của sắt trong một số sản phẩm thực phẩm hay bao bì, BHT có thể tạo ra hợp chât có màu vàng
- BHT có tính chất tương tự như BHA nhưng có tính bền nhiệt hơn Tuy nhiên, BHT
có tác dụng chống oxy hóa kém hơn BHA vì cấu trúc không gian của BHT cồng kềnh hơn BHA ( do trong phân tử của BHT có 2 nhóm tert – butyl xung quanh nhóm – OH)
- Cơ chế:
+ Chất này hoạt động tương tự như là một vitamin E tổng hợp, chủ yếu hoạt động
như một chất ngăn chặn quá trình oxy hoá, một quá trình không bão hòa trong đó (thường là) các hợp chất hữu cơ bị tấn công bởi ôxy trong khí quyển BHT chống oxy hoá xúc tác phản ứng bằng cách chuyển đổi các gốc tự do peroxy trong liên kết hydroperoxides Điều này tác động đến chức năng chống oxi hoá bằng cách nó
sẽ quyên góp một nguyên tử hydro:
RO2 + ArOH → ROOH + ARO
RO2 + ArO → nonradical sản phẩm + R là alkyl hoặc aryl, và nơi ArOH là phenolic của BHT hoặc có liên quan đến chất chống oxy hóa Người ta thấy rằng BHT liên kết với hai gốc tự do peroxy Ngoài ra, nó còn là chất thuộc nhóm chất chống oxi hóa có hiệu quả và được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm có nhiều chất béo Do đó có tác dụng bảo quản thực phẩm, ngăn ngừa sự hư hỏng và ôi khét của hương liệu Ngoài ra nó còn có tác dụng ổn định và nhũ hóa cho shortening Sử dụng đơn lẻ một mình hoặc kết hợp với BHA, Propyl galat (PG) và axit citric, sử dụng trong shortening, dầu thực vật, thức ăn động vật, mỡ lát, ngũ cốc, sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì rẻ tiền
a BHA ( butylated hydroxy anisol)
- BHA là hỗn hợp của 2 đồng phân là 3-tert-butyl-4-hydroxyanisole và 2-hydroxyanisole Hay cũng được biết đến với tên gọi là BOA,
hydroxyanisole, (1,1-dimethylethyl)-4-methoxyphenol,
tert-butyl-4-methoxyphenol, antioxyne B và còn nhiều tên thương mại khác
- BHA có công thức phân tử là C11H16O2
trưng yếu
- BHA là hợp chất phenol dễ bay hơi khá dễ dàng nên được điều chế bằng phương pháp chưng cất Có cấu tạo dạng rắn như sáp (điểm nóng chảy thấp) đôi khi hơi