NATRI LAURYL SULFAT và ỨNG DỤNG TRONG sản XUẤT CHẤT tẩy rửa(1)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÁO CÁO HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ
CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
Đề tài:

MONOGLYCERIDE VÀ ỨNG DỤNG TRONG
LĨNH VỰC THỰC PHẨM

GVHD: TS. PHAN NGUYỄN QUỲNH
SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN LINH – 18139082
CN: Cơng nghệ kỹ thuật hóa học thực phẩm và hệ thống dược

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2022

i


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
Monoglyceride

MG

Monoglycerid

MGs

Diglycerid

DGs

Diglycedire

DG

Cộng tác viên

Ctv

Nhũ tương dầu trong nước

O/W

Nhũ tương nước trong dầu

W/O

ii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.2. Cấu trúc của -monoglyceride và - monoglyceride .............................................................. 2
Hình 1.5.1.Trình bày các sơ đồ của q trình este hóa và đường phân của q trình tổng hợp hóa học
MG ............................................................................................................................................................ 7
Hình 1.5.2. Sự tổng hợp enzym của các Monoglyceride .......................................................................... 8
Hình 3.1. Một số sản phẩm trong bánh mì có sử dụng monoglyceride .................................................. 15
Hình 3.2. Một số sản phẩm trong bánh bông lan và bánh ngọt có sử dụng monoglyceride ................... 17
Hình 3.3. Một số sản phẩm trong kem có sử dụng monoglyceride......................................................... 18
Hình 3.4. Một số sản phẩm trong cookie có sử dụng monoglyceride ..................................................... 19

Hình 3.5. Một số sản phẩm trong bánh kẹo từ đường có sử dụng monoglyceride ................................. 20

iii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.2. Trình bày cấu trúc và tính chất vật lý của một số loại MG phổ biến trong công nghiệp thực
phẩm. ..................................................................................................................................................... 3

iv


LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước hiện nay con người đang
phải đối mặt với nhiều vấn đề cấp thiết như bùng nổ dân số dẫn đến cạn kiệt nguồn
nguyên liệu hóa thạch và thảm họa ô nhiễm môi trường liên quan đến sử dụng nguồn
ngun liệu hóa thạch này. Trước tình hình đó, con người đã đưa ra giải pháp bảo vệ
chính mình là phải tìm được những nguồn nguyên liệu thay thế và có khả năng phân hủy
sinh học.
Monoglyceride là một chất phụ gia tương đối xa lạ, nhưng chúng ta có thể tìm
thấy nó dễ dàng trong trong nhiều loại thực phẩm đóng gói và chế biến, bao gồm: bánh
mỳ, bơ thực vật, mayonnaise, hạt bơ, kẹo, kem, một số loại thịt chế biến, kem cà phê, đồ
nướng (bao gồm bánh quy, bánh ngọt, bánh quy, bánh nướng,…). Monoglyceride được
sử dụng như chất nhũ hóa trong các sản phẩm này. Mặt khác, monoglyceride còn là một
chất trung gian cho việc tổng hợp chất hoạt động bề mặt.
Sản xuất một thực phẩm hệ nhũ với các thuộc tính chất lượng đặc trưng tùy thuộc
vào sự chọn lựa loại và nồng độ nguyên liệu thích hợp cũng như các q trình chế biến,
tồn trữ, vận chuyển, điều kiện sử dụng. Chế biển thưc phẩm nói chung và hệ nhũ nói
riêng chỉ dựa vào các phương thức truyền thống thì khơng cịn phù hợp với nền công
nghiệp thực phẩm hiện đại với các yêu cầu của người tiêu dùng như: rẻ hơn, chất lượng

hơn, an toàn hơn và tiện lợi hơn. Hơn nữa, thực phẩm thời hiện đại còn phải đáp ứng nhu
cầu như vận chuyển xa hơn, điều kiện vận chuyển, phân phối bất lợi cũng như chúng phải
tương thích với quy mơ sản xuất đại trà. Các chất hoạt động bề mặt được tổng hợp từ dẫn
xuất Monoglyceridde của acid béo có khả năng phân hủy sinh học tốt hơn và nó cũng
thân thiện với mơi trường. Từ đó, việc nghiên cứu và ứng dụng Monoglyceride trong
thực phẩm ngày càng phổ biến hơn, nhu cầu về Monoglyceride ngày càng lớn.
Có lẻ vì vậy, mà em chọn đề tài “Monoglyceride và ứng dụng trong lĩnh vực thực
phẩm” để tìm hiểu sâu hơn.

v


MỤC LỤC
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................................................... iv
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................................................... v
MỤC LỤC ................................................................................................................................................... vi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MONOGLYCERIDE .............................................................................. 1
1.1.

Giới thiệu monoglyceride ................................................................................................................. 1

1.2.

Phân loại, cấu trúc và tính chất vật lý của monoglyceride ................................................................ 1

1.3.

Lợi ích của monoglyceride đối với sức khỏe .................................................................................... 4

1.3.1.

Hoạt tính chống vi khuẩn .............................................................................................................. 4

1.3.2.

Hoạt tính chống vi rút ................................................................................................................... 5

1.3.3.

Các ứng dụng sức khỏe khác ........................................................................................................ 5

1.4.

Tác hại............................................................................................................................................... 6

1.5.

Phương pháp điều chế Monoglycerid ............................................................................................... 6

1.5.1.

Phương pháp hóa học để điều chế monoglycerid ......................................................................... 7

1.5.2.

Phương pháp enzym để điều chế monoglycerid ........................................................................... 8

1.6.

Quy chuẩn kỹ thuật của monoglyceride ............................................................................................ 9

1.6.1.

Chỉ tiêu cảm quan (theo TCVN 4-22: 2011/BYT)........................................................................ 9

1.6.2.

Yêu cầu kỹ thuật ........................................................................................................................... 9

1.6.2.1.

Định tính ................................................................................................................................... 9

1.6.2.2.

Độ tinh khiết ............................................................................................................................. 9

CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA MONOGLYCERIDE............................................................................ 10
2.1.

Tự tập hợp trong nước hoặc chất lỏng hữu cơ ................................................................................ 10

2.1.1.

Tự tập hợp trong nước ................................................................................................................ 10

2.1.2.

Tự tập hợp trong chất lỏng hữu cơ .............................................................................................. 11

2.2.

Thuộc tính nhũ hóa ......................................................................................................................... 11

2.3.

Giá trị HLB của monoglyceride ...................................................................................................... 12

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA MONOGLYCERIDE TRONG LĨNH VỰC THỰC PHẨM ................ 13
3.1.

Monoglyceride sử dụng trong bánh mì ........................................................................................... 14
vi


3.2.

Monoglyceride sử dụng trong bánh bông lan và bánh ngọt ............................................................ 15

3.3.

Monoglyceride sử dụng trong chế biến kem ................................................................................... 17

3.4.

Monoglyceride sử dụng trong cookie ............................................................................................. 18

3.5.

Monoglyceride sử dụng trong bánh kẹo từ đường .......................................................................... 19

3.6.

Monoglyceride sử dụng trong thịt chế biến .................................................................................... 20

3.7.

Monoglyceride ứng dụng trong các sản phẩm dầu mỡ ................................................................... 20

3.8.

Monoglyceride ứng dụng trong đồ uống có protein........................................................................ 20

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .......................................................................................................................... 21
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................................... 22

vii


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MONOGLYCERIDE

1.1.

Giới thiệu monoglyceride
Monoglycerid (MGs), diglycerid (DGs) và các dẫn xuất của chúng chiếm khoảng

70% tổng sản lượng chất nhũ hóa trên thế giới và được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm,
chất tẩy rửa, chất làm dẻo, mỹ phẩm và dược phẩm, do đó chúng được coi là nhóm chất

nhũ hóa quan trọng (Krog và ctv, 1997) [1].
Monoglyceride (còn gọi là acylglycerol hoặc monoacylglycerol) được hình thành
bởi sự chuyển hóa este của một glycerin phân tử và một axit béo phân tử [2]. Vì glycerol
chứa cả nhóm rượu chính và rượu phụ nên hai loại monoglyceride khác nhau có thể được
hình thành; 1-monoacylglycerol trong đó axit béo được gắn với rượu chính hoặc 2monoacylglycerol trong đó axit béo được gắn với rượu phụ.
Monoglyceride được sản xuất cả về mặt sinh học và công nghiệp. Chúng có trong tự
nhiên với hàm lượng rất thấp (0,1-0,2%) trong một số loại dầu hạt như dầu ô liu, dầu hạt
cải và dầu hạt bông (Flickinger và ctv, 2003) [3]. Chúng được biosynthesized bởi các
enzyme thủy phân của triglyceride bởi lipase lipoprotein và quá trình thủy phân enzyme
của diglycerides bởi diacylglycerol

lipase; hoặc

là

chất

trung

gian

trong

q

trình ankan hóa glyxerol để tạo thành chất béo. Một số monoglyceride có hoạt tính dược
lý (ví dụ như 2 -oleoylglycerol, 2-arachidonoylglycerol) (Hansen và ctv, 2011) [4].
Sản xuất công nghiệp chủ yếu được thực hiện bằng một glycerolysis phản ứng
giữa triglyceride và glycerol (Krog và ctv, 1982) [5]. Nguyên liệu thương mại để sản xuất
monoacylglycerol có thể là dầu thực vật hoặc mỡ động vật.

1.2.

Phân loại, cấu trúc và tính chất vật lý của monoglyceride
Monoglyceride có thể được chia thành hai loại: 1-monoglyceride (còn được đặt tên

là a-monoglyceride) và 2-monoglyceride (cịn được đặt tên là b-monoglyceride) theo vị
trí của nhóm acyl trong MG (Hình 1.2) (Susi và ctv, 1961) [6].
1


Hình 1.2. Cấu trúc của -monoglyceride và - monoglyceride
Dưới điều kiện nhiệt độ khác nhau, 1-monoglyceride bão hịa thường có bốn dạng
đa hình khác nhau:  phụ, ,  và  (Lutton và ctv, 1971; Vereecken và ctv, 2009) [7]
[8].
MG ở dạng khơng ổn định và có đặc tính hóa học hoạt tính, góp phần tạo nên sự
nhũ hóa của chúng rút ngắn vào pha nước, cũng như hỗ trợ đưa khơng khí vào pha béo
(Goldstein và ctv, 2012; Heertje và ctv, 1998) [9] [10]. MG kết tinh trực tiếp trong một
đa hình và chúng chuyển đổi từ một đa hình thành một đa hình con sau được làm lạnh ở
35–50C (Vereecken và ctv, 2009) [8]. Tuy nhiên, dạng đa hình  và  phụ có thể biến
đổi thành dạng ổn định hơn  đa hình trong quá trình bảo quản lâu dài ở nhiệt độ mơi
trường, làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong thiết kế các sản phẩm thực phẩm của
công ty như khi chất béo lan rộng (Heertje và ctv, 1998; Vereecken và ctv, 2009) [10]
[8]. Đa hình  chỉ được hình thành trong quá trình kết tinh nhanh chóng bằng cách sử
dụng dung mơi cụ thể, và nó khơng thể được quan sát bằng phương pháp đo nhiệt lượng
quét vi sai (DSC) (Hagemann, 1988) [11]. Mặt khác, 2-monoglycerid chỉ ở một dạng (đa
hình ) do cấu trúc phân tử đối xứng của nó (Susi và ctv, 1961; Vereecken và ctv, 2009)
[6] [8].
MG cũng có thể được chia thành MG bão hịa (ví dụ, glyceryl monostearate và
glyceryl monopalmitin) và MG khơng bão hịa (ví dụ glyceryl monooleate và glyceryl

linoleate) tùy thuộc vào mức độ bão hòa của các axit béo gắn với glycerol (Alfutimie và
ctv, 2014) [12]. Các MG bão hịa có khả năng bắt đầu kết tinh chất béo cao hơn và khả
năng tạo nhũ tốt hơn các MG khơng bão hịa, trong khi các MG khơng bão hịa có đặc
2


tính chức năng tốt hơn cho sức khỏe và dịch chuyển protein ra khỏi bề mặt tốt hơn so với
chất bão hòa MGs (Barford và ctv, 1991; Davies và ctv, 2001) [13] [14]. Ngồi ra, khơng
giống như 1-monoglyceride bão hịa, 1-monoglyceride khơng bão hịa có thể chỉ thốt ra
ở dạng đa chức b (Vereecken và ctv, 2009) [8].
Theo chiều dài chuỗi của axit béo gắn với glycerol, MG cũng có thể được chia
thành MG chuỗi ngắn chứa axit béo có ít hơn tám nguyên tử carbon, MG chuỗi trung
bình chứa axit béo có tám đến mười hai nguyên tử carbon, và MG chuỗi dài chứa các axit
béo với hơn 12 nguyên tử cacbon. MG chuỗi dài (ví dụ monopalmitin,
glycerylmonostearate, glyceryl monooleate và glyceryl behenate) chỉ có khả năng tạo nhũ
tương, trong khi MG chuỗi trung bình (ví dụ, glyceryl monocaprylate, monocaprin và
monolaurin) khơng chỉ có khả năng tạo nhũ mà cịn có hoạt tính kháng khuẩn (Petschow
và ctv, 1996) [15].
Bảng 1.2. Trình bày cấu trúc và tính chất vật lý của một số loại MG phổ biến trong công
nghiệp thực phẩm.
Glyceryl monocaprylate
Cấu trúc chuỗi

CH2OH-CHOH-CH2-OOC-(CH2)6-CH3

Chiều dài chuỗi

C8

Mực độ bão hịa

Bão hịa

Hình dạng

Chất rắn nhớt

Nhiệt độ nóng chảy (C) 40-42
Thuộc tính ưa nước

Tan trong nước và tan trong ethanol
Glyceryl monostearate

Cấu trúc chuỗi

CH2OH-CHOH-CH2-OOC-(CH2)16-CH3

Chiều dài chuỗi

C18

Mực độ bão hịa

Bão hịa

Hình dạng

Chất rắn béo

Nhiệt độ nóng chảy (C) 48-55

Thuộc tính ưa nước

Khơng tan trong nước nhưng tan trong ethanol
3


Glyceryl monooleate
Cấu trúc chuỗi

CH2OH-CHOH-CH2-OOC-(CH2)7-CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)4-CH3

Chiều dài chuỗi

C18

Mực độ bão hịa

Bão hịa

Hình dạng

Chất rắn sáp

Nhiệt độ nóng chảy (C) 65-77
Thuộc tính ưa nước

Không tan trong nước nhưng tan trong ethanol

Theo chiều dài chuỗi của chất béo axit tăng lên, nhiệt độ nóng chảy của MG cũng
tăng và hình dạng vật chất của MG dần cứng lại (từ dịch nhờn thành chất béo cứng và sau

đó là chất rắn như sáp). Ngược lại, đặc tính ưa nước của MG tỷ lệ nghịch với số lượng
nguyên tử cacbon của axit béo. Tuy nhiên, tất cả các loại MG đều có đặc tính ưa mỡ
mạnh.

1.3.

Lợi ích của monoglyceride đối với sức khỏe

1.3.1. Hoạt tính chống vi khuẩn
MG chuỗi trung bình (đặc biệt là monolaurin) được coi là chất bảo quản kháng
khuẩn an toàn và “tự nhiên” (Branen và Davidson, 2004) [16]. Chúng có tác dụng ức chế
đáng kể đối với nấm (ví dụ: Aspergillus niger, Saccharomyces cerevisiae và Penicillium
italicum) (Altieri và ctv, 2007; Nikolovska, 2012) [17] [18]. Vi khuẩn gây hư hỏng Gram
dương (ví dụ, các loài Staphylococcus và Lactobacillus) (Blaszyk và Holley, 1998; Fu và
ctv, 2009) [19] [20] và vi khuẩn gây bệnh (ví dụ, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus
và Listeria monocytogenes) (Kabara, 2010; Stecchini và ctv, 1996) [21] [22]. Cơ chế là
đuôi kỵ nước (đi axit béo) của các MG có thể gắn vào màng tế bào và làm thủng
chúng, do đó làm thay đổi tính thấm của màng và làm gián đoạn hoạt động trao đổi chất
của tế bào (Altieri và ctv, 2007) [17]. Tuy nhiên, vi khuẩn Gram âm có khả năng chống
4


lại MG vì thành tế bào vi khuẩn Gram âm được bảo vệ bởi màng ngoài (Branen và
Davidson, 2004; Proctor và Cunningham, 1988) [16] [23]. Kết hợp MG với các chất
kháng khuẩn khác (ví dụ: nisin (Branen và Davidson, 2004) [16], thảo mộc (Hamedi và
ctv,

2014)

[24],

lactoperoxidase

(Mclay

và

ctv,

2002)

[25],

và

axit

ethylenediaminetetraacetic (Sadiq và ctv, 2016) [26]) có thể làm tăng tác dụng kháng
khuẩn của chúng và thậm chí làm bất hoạt vi khuẩn Gram âm.

1.3.2. Hoạt tính chống vi rút
MG đã được phát hiện có hoạt tính kháng vi-rút. Ví dụ, monocaprin đã được
chứng minh là có hiệu quả chống lại vi rút bao bọc, chẳng hạn như vi rút viêm miệng
mụn nước, vi rút herpes simplex và vi rút suy giảm miễn dịch ở người loại 1 (HIV-1)
(Schlievert và ctv, 2008) [27]. Ngoài ra, các MG khơng bão hịa (ví dụ, glyceryl
monooleate) được phát hiện là chất khử hoạt tính cực kỳ mạnh của virus có vỏ bọc
(Sands và ctv, 1979) [28]. Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc sử dụng
lâm sàng các MG này như các tác nhân diệt virus sau khi giải quyết các thách thức kỹ
thuật, chẳng hạn như khả năng hòa tan kém trong dung dịch đệm nước và độ nhạy với
nồng độ (ví dụ, nồng độ micelle tới hạn) và các yếu tố môi trường (Jackman và ctv, 2016)

[29].
1.3.3. Các ứng dụng sức khỏe khác
Monoglyceride và axit béo chuỗi trung bình làm phụ gia thức ăn cho chăn nuôi lợn:
hướng tới cải thiện sức khỏe đường ruột và giảm thiểu mầm bệnh trong thức ăn (Jackman
và ctv, 2020) [30].
Hỗn hợp monoglyceride làm giảm tỷ lệ tử vong, cải thiện khả năng tiêu hóa chất
dinh dưỡng và sức khỏe đường ruột ở gà thịt phải đối mặt với thử thách viêm ruột hoại tử
lâm sàng (Kumar và ctv, 2021) [31].
Monoacylglycerol Dạng Omega-3 cải thiện khả năng sinh học của nó ở người, đặc
biệt bệnh tiêm mạch (Cuenoud và ctv, 2020) [32].
5


Ứng dụng tiềm năng của axit Eicosapentaenoic Monoacylglyceride trong điều trị
ung thư đại trực tràng (Morin và ctv, 2017) [33].

1.4.

Tác hại
Monoglyceride là phụ gia và thành phần thực phẩm được coi là tương đối an tồn,

có nghĩa là chúng khơng gây nguy cơ sức khỏe ngay lập tức.
Monoglyceride chứa một lượng nhỏ trans fats. Trans fats với số lượng nhỏ không
phải là một nguyên nhân đáng lo ngại. Tuy nhiên, ăn một lượng lớn trans fats đã được
chứng minh có liên quan đến việc tăng nguy cơ mắc bệnh tim mạch và đột quỵ. Đồng
thời, vì monoglyceride là một loại chất béo, nên ăn nhiều thực phẩm chứa nhiều chất có
thể khơng tốt cho sức khỏe.
Ngồi ra, nhiều loại thực phẩm bao gồm các chất phụ gia bổ sung cũng chứa rất
nhiều chất béo bão hòa và chất béo chuyển hóa, chẳng hạn như đồ nướng và thực phẩm
chiên. Trong quá trình sản xuất, hỗn hợp monoglyceride và diglyceride cũng có thể bị

nhiễm độc với một lượng rất nhỏ chất độc, như: chì, thủy ngân, asen.

1.5.

Phương pháp điều chế Monoglycerid
Sự este hoá trực tiếp của glixerol với các axit béo, sự phân huỷ đường phân (còn

được gọi là sự phản ứng hoá) và sự thuỷ phân của triglycerid (TGs) là ba quá trình quan
trọng nhất để điều chế MG (Pouilloux và ctv, 1999) [34]. Theo loại chất xúc tác được sử
dụng trong các quá trình này, các phương pháp điều chế MG được chia thành hai loại
chính: tổng hợp hóa học (sử dụng đồng nhất axit, bazơ hoặc xúc tác oxit kim loại) và
tổng hợp enzym (sử dụng xúc tác lipase).

6


1.5.1. Phương pháp hóa học để điều chế monoglycerid

Hình 1.5.1.Trình bày các sơ đồ của q trình este hóa và đường phân của q trình tổng
hợp hóa học MG
(1) Este hóa trực tiếp glyxerol với các axit béo (Pouilloux và ctv, 1999) [34]
(2) Đường phân của metyl este của axit béo với glixerol (Ferretti và ctv, 2012) [35]
(3) Đường phân của chất béo trung tính với glixerol (Corma và ctv, 1998) [36]
7


1.5.2. Phương pháp enzym để điều chế monoglycerid

Hình 1.5.2. Sự tổng hợp enzym của các Monoglyceride
(1) Thủy phân có chọn lọc chất béo trung tính được xúc tác bởi lipase (Holmberg

và Osterberg, 1988) [37]
(2) Đường phân triglycerid bằng glycerol (Wongsakul và ctv, 2003) [38]
(3) Ester hóa trực tiếp glycerol với chất béo axit (Multzsch và ctv, 1994) [39]

8


1.6.

Quy chuẩn kỹ thuật của monoglyceride

1.6.1. Chỉ tiêu cảm quan (theo TCVN 4-22: 2011/BYT)
Chất béo rắn dạng sáp có màu trắng hoặc kem hoặc dạng lỏng sánh.

1.6.2. Yêu cầu kỹ thuật

1.6.2.1.

Định tính

Độ tan

Khơng tan trong nước, tan trong ethanol, cloroform và benzen

Hấp thụ hồng ngoại

Phải có phổ hồng ngoại đặc trưng của ester một phần của acid béo
với polyol

Acid béo

Phải có phản ứng đặc trưng của acid béo

Glycerol

Phải có phản ứng đặc trưng của glycerol
Không được quá 2,0 % (phương pháp Karl Fischer)

1.6.2.2.

Độ tinh khiết

Nước

Không được quá 2,0 % (phương pháp Karl Fischer)

Chỉ số acid

Không được quá 6 %

Glycerol tự do

Khơng được q 7%

Xà phịng

Khơng được q 6%, tính theo natri oleat

Chì

Khơng đượ 2,0 mg/kg

9


CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA MONOGLYCERIDE

2.1.

Tự tập hợp trong nước hoặc chất lỏng hữu cơ

2.1.1. Tự tập hợp trong nước
MG khơng hịa tan trong nước nhưng có thể trương nở và tự tập hợp thành bốn pha
tinh thể lỏng: coagel (gel-), pha gel (-gel), pha phiến tinh thể lỏng (L) và pha lập
phương, tùy thuộc vào hàm lượng nước và nhiệt độ (Alberola và ctv, 2006) [40]
Ở nhiệt độ phòng, khi một lượng nhỏ nước được thêm vào MG (thường nhỏ hơn
5%, w/w), hệ thống MGs-nước ở dạng chất lỏng đẳng hướng với độ nhớt tương đối thấp
khi cùng tồn tại với pha gel (Chen và Terentjev, 2011; Sagalowicz và ctv, 2006) [41]
[42]. Với sự gia tăng hàm lượng nước, pha phiến tinh thể lỏng (khoảng 10%, w/w) và pha
lập phương (khoảng 15%, w/w) được hình thành (Sagalowicz và ctv, 2006) [42]. Sự
chuyển pha của các MG trong nước cũng phụ thuộc vào nhiệt độ để hình thành pha gel
(TG) và nhiệt độ Krafft của hệ thống (TK), được định nghĩa là sự nóng chảy nhiệt độ của
thành phần amphiphilic (Alberola và ctv, 2006; Luzzati và ctv, 2010) [40] [43]
Trên TK, các lớp giữa nhóm đầu phân cực của MG tinh thể bị xâm nhập bởi các
phân tử nước, do đó tạo thành pha phiến tinh thể lỏng trong sự hiện diện anion chất đồng
hoạt động bề mặt. Khi nhiệt độ tăng hơn nữa (trên 80C), pha lập phương được hình
thành (Chupin và ctv, 2001) [44].
Bên dưới TG, pha tinh thể lỏng chuyển thành pha gel. Pha gel không mang tính
nhiệt động lực học ổn định, và sau đó chuyển thành coagel (Van Duynhoven và ctv,
2005) [45]. Khi nhiệt độ của hệ thống nằm trong khoảng TG và TK, pha phiến tinh thể

lỏng cũng có thể chuyển đổi từ từ thành coagel (Alberola và ctv, 2006) [40].
Trong sự thay đổi này q trình này, nước được loại bỏ hồn tồn khỏi mạng tinh
thể. Pha tinh thể lỏng và pha lập phương được coi là pha tinh thể đầy hứa hẹn cho các
ứng dụng thực phẩm. Các pha phiến tinh thể lỏng có thể tạo thành một mạng lưới gel
10


giống như chất béo, và do đó bao bọc một lượng lớn các thành phần thực phẩm
(Calligaris và ctv, 2013; Wang và Marangoni, 2015) [46] [47]. Pha khối thường có độ
nhớt cao và cũng có thể được sử dụng để chuẩn bị các hệ thống phát hành có kiểm sốt
do tính chất kết dính của nó (Stonewall và ctv, 2017) [48]

2.1.2.

Tự tập hợp trong chất lỏng hữu cơ

Trong chất lỏng hữu cơ, các MG cũng có thể tự tập hợp để tạo thành các
organogels, có thể thuận nghịch nhiệt, khan và vật liệu dẻo với mạng lưới siêu phân tử ba
chiều (Da Pieve và ctv, 2010) [49]. Khi MG được trộn với chất hữu cơ chất lỏng, các lớp
kép nghịch đảo được hình thành và sau đó phát triển và tổ chức thành các vi cấu trúc tiểu
cầu dạng phiến và cuối cùng chuyển đổi thành mạng ba chiều liên tục thông qua lực mao
dẫn chứa chất lỏng (Chen và ctv, 2009; Chen và Terentjev, 2009) [50] [51]. Các
organogels MG có thể được sử dụng làm organogel cho các loại dầu khơng bão hịa có
cấu trúc nhựa (Zheng và ctv, 2016) [52], chất ức chế di chuyển dầu (Hughes và ctv,
2009) [53], và phương tiện cung cấp các hợp chất hoạt tính sinh học ưa béo trong ngành
cơng nghiệp thực phẩm (Da Pieve và ctv, 2010) [49].

2.2.

Thuộc tính nhũ hóa

MG là chất nhũ hóa rất phổ biến trong ngành cơng nghiệp thực phẩm, do phần đầu

ưa nước (hydroxy của glycerol) và kỵ nước đuôi (phần đuôi của axit béo). Tại giao diện
khơng khí và nước, GM có thể tạo thành các lớp đơn lớp Langmuir được đóng gói chặt
chẽ (Pantoja-Romero và ctv, 2016) [54]. Tại bề mặt phân cách giữa dầu và nước, các GM
kết tinh tự tập hợp thành các phiến mỏng để tạo thành các bức tường (hydrogel) bao
quanh các giọt dầu (Manzocco và ctv, 2012) [55]. Tuy nhiên, MG là chất nhũ hóa phân
cực thấp và có khả năng hịa tan yếu trong nước, do đó chất đồng nhũ hóa (ví dụ, chất béo
axit và muối natri của axit béo) thường được sử dụng để tăng khả năng phân tán của
chúng trong nước (Hughes và ctc, 2009) [53]. Cấu trúc phân tử của MG ảnh hưởng đến
sự đóng gói chuỗi và độ ổn định nhũ tương của chúng ở giao diện khơng khí - nước hoặc
dầu - nước (Shen và ctv, 2008) [56]. Nhiều nhà nghiên cứu chỉ ra rằng nhũ tương hoặc
11


bọt được ổn định bởi MG khơng bão hịa hoặc MG chuỗi ngắn ít hơn ổn định do q trình
giải hấp và xẹp hơn so với ổn định bởi MG bão hịa hoặc MG chuỗi dài (Rodríguez
Patino và ctv, 1999) [57].
Ngồi ra, MG bão hịa là chất khởi đầu kết tinh chất béo tốt hơn MG bão hòa
(Zhang và Goff, 2005) [58]. MG bão hịa có thể đẩy nhanh q trình kết tinh chất béo
bằng cách tạo mầm khơng đồng nhất, điều này cần thiết cho việc sản xuất các sản phẩm
chất béo ăn được với các đặc tính nóng chảy và kết tinh mong muốn (Daels và ctv, 2015)
[59]. Mặt khác, MG khơng bão hịa được coi là tốt hơn. Các chất làm mất ổn định của
nhũ tương ổn định protein hơn các MG bão hòa và thúc đẩy sự kết hợp một phần của các
hạt cầu chất béo, góp phần hình thành một mạng lưới chất béo (Zhang và Goff, 2005)
[58]. Trộn MG với các loại chất nhũ hóa khác (ví dụ, natri caseinat và b lactoglobulin) là
một phương pháp tốt để cải thiện lẫn nhau tài sản nhũ hóa (Cho và Cornec, 1999;
Doxastakis và ctv, 1984) [60] [61].
Ngồi ra, nồng độ và kích thước hạt của từng loại chất nhũ hóa có ảnh hưởng đáng
kể đến cấu trúc của hỗn hợp. Ví dụ, sau khi trộn MG (trọng lượng phân tử thấp) với

protein (trọng lượng phân tử cao), sự hấp phụ của protein tại mặt phân cách khơng khínước được tăng cường trong thời gian ngắn hơn có thể do tương tác giữa protein và MG.
Tuy nhiên, sau một thời gian dài, một lớp đơn lớp dày đặc được hình thành bởi các MG
hồn tồn thay thế các protein, có thể do áp suất bề mặt và các hiệu ứng loại trừ (Cho và
Cornec, 1999) [60].

2.3.

Giá trị HLB của monoglyceride
Vì các chất nhũ hóa chính là các hợp chất chứa cả nhóm kỵ nước và ưa nước, và vì

pha mà chất nhũ hóa dễ hịa tan hơn nói chung là pha liên tục, nên loại nhũ tương được
tạo ra (tức là O/W hoặc W/O) có thể được dự đốn trên cơ sở của các đặc tính tương đối
ưa nước-ưa béo của chất nhũ hóa. Theo khái niệm cân bằng ưa nước-ưa béo (HLB), mỗi

12


tác nhân hoạt động bề mặt có thể được gán một giá trị số đại diện cho cân bằng ưa nướcưa béo của nó.
Thực nghiệm xác định số HLB cho một chất nhũ hóa nhất. Tuy nhiên, giá trị này
có thể được tính tốn với độ chính xác thỏa đáng dựa trên các đặc tính dễ dàng xác định
của chất nhũ hóa. Phương trình sau đây được đề xuất bởi Griffin cho rượu polyhydric,
este axit béo:
HLB = 20×(1 – S/A), trong đó S là số xà phịng hóa của este và A là số axit của axit.
Trong một số trường hợp, khi khó xác định chính xác số xà phịng hóa, mối quan hệ:
HLB = (E+P)/5 được sử dụng, trong đó E là phần trăm trọng lượng của oxyetylen và P là
phần trăm trọng lượng của rượu polyhydric. Khi etylen oxit là nhóm ưa nước duy nhất thì
phương trình được rút gọn thành HLB = E/5. Số HLB cho một số chất nhũ hóa phổ biến
được liệt kê dưới đây:
Chất nhũ hóa

Giá trị HLB

Glycerol monostearat

3.8

Diglycerol monostearat

5.5

Tetraglycerol monostearat

9.1

Khả năng hịa tan của chất nhũ hóa trong nước thường tuân theo thứ hạng HLB
của chúng. Theo quy luật, chất nhũ hóa có giá trị HLB trong khoảng 3-6 thúc đẩy nhũ
tương W/O; giá trị từ 8-18 thúc đẩy nhũ tương O/W.

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA MONOGLYCERIDE TRONG LĨNH VỰC THỰC
PHẨM
Monoglyceride là chất phụ gia thực phẩm. Các nhà sản xuất thêm monoglyceride
vào thực phẩm đóng gói và chế biến để:
 Ổn định thành phần
13


 Cải thiện hương vị thực phẩm
 Kéo dài thời hạn sử dụng.
 Giúp giảm độ ẩm
Một lượng nhỏ monoglyceride có trong bất kỳ thực phẩm nào có chứa chất béo

hoặc dầu thực vật. Ngoài ra, một lượng nhỏ monoglyceride cũng được tìm thấy trong
nhiều loại thực phẩm đóng gói và chế biến, bao gồm: bánh mì, bơ thực vật, mayonnaise,
hạt bơ, kẹo, kem, một số loại thịt chế biến, kem cà phê, đồ nướng (bao gồm bánh quy,
bánh ngọt, bánh quy, bánh nướng).

3.1.

Monoglyceride sử dụng trong bánh mì
MG cải thiện cấu trúc bên trong, trì hỗn làm cứng và kéo dài thời hạn sử dụng.
MG chủ yếu được sử dụng trong bánh mì, chiếm khoảng 40% tổng số MG được

sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm (Van de Walle và ctv, 2008) [62]. Có hai lợi
thế chính khi sử dụng MG trong bánh mì. Đầu tiên, MG có thể được sử dụng với dầu để
giảm chất béo tổng thể và bão hịa/chuyển hóa ăn chất béo và do đó làm giảm gánh nặng
kinh tế và sức khỏe của thừa cân, béo phì và các di chứng lâm sàng của chúng (Calligaris
và ctv, 2013) [63].
Ngồi ra, các MG có khả năng tạo dầu lan rộng trên bột mì và đặc tính chống thiu
hóa dựa trên khả năng tạo phức của chúng với các thành phần tinh bột chính, amylose và
amylopectin (Calligaris và ctv, 2013; Sawa và ctv, 2009) [63] [64]. Do đó, MG có thể cải
thiện đặc tính gia công bột nhào, nâng cao hiệu suất cắt lát và đạt được chất lượng bánh
mì vượt trội (ví dụ: tăng khối lượng bánh mì và độ mềm của vụn bánh mì và giảm độ ơi
thiu của bánh mì) (Inoue và ctv, 1996) [65]. Chiều dài chuỗi của MG có thể ảnh hưởng
đến hiệu suất chống thiu trong bánh mì. MG chuỗi dài hơn (ví dụ: glyceryl
monomyristate, monopalmitin và glyceryl monostearate) hoạt động tốt hơn monolaurin

14


với chiều dài chuỗi ngắn hơn và glyceryl behenate có chiều dài chuỗi rất dài (Sawa và
ctv, 2009) [64].

Hình 3.1. Một số sản phẩm trong bánh mì có sử dụng monoglyceride
3.2.

Monoglyceride sử dụng trong bánh bông lan và bánh ngọt
Khoảng 20% của tất cả các MG được sử dụng trong bánh bông lan và bánh ngọt

(Van de Walle và ctv, 2008) [62]. Các MG bão hịa có thể được sử dụng để giảm hàm
lượng chất béo tổng thể trong bánh và tăng khối lượng bánh mì có thể là do sự tương tác
giữa MG và protein và tăng tính chất tạo bọt của chúng (Kuhrt và Welch, 1950;
Manzocco và ctv, 2012) [66] [55]. Tuy nhiên, việc sử dụng MG không bão hịa trong bọt
biển bánh dẫn đến cấu trúc ít bồng bềnh hơn và cứng hơn (Vereecken và ctv, 2010) [67].

15


Ngồi ra, MG có một số tác dụng phụ đối với chất lượng của bánh, chẳng hạn như
tăng mất nước trong q trình hâm nóng hoặc bảo quản, vỏ bánh giòn hơn, hàm lượng
acrylamide cao hơn và cao hơn xu hướng trở nên cũ kỹ, có thể là do sự phát triển của
hình thái hệ thống đặc biệt do hydrogel thúc đẩy kết hợp trong ma trận thực phẩm (Cloke
và ctv, 1984; Manzocco và ctv, 2012) [68] [55] chỉ ra rằng mì được chế biến bằng MGs
cho thấy độ dính, thời gian nấu cao hơn, khối lượng nấu chín thấp hơn và nấu ăn thấp hơn
mất mát (Charutigon và ctv, 2008; Kaur và ctv, 2005) [69] [70]. Sự hiện diện của MG
trong mì có thể dẫn đến hạn chế cung cấp nước cho các hạt tinh bột và do đó ngăn ngừa
sự trương nở của các hạt tinh bột đến mức tối đa của chúng, và do đó làm tăng thời gian
nấu và giảm trọng lượng nấu (Kaur và ctv, 2005) [70]. Ngồi ra, các phức hợp được hình
thành do sự tương tác giữa các MG và amyloza có thể làm giảm tổn thất khi nấu và thời
gian nấu mì lâu hơn (Kaur và ctv, 2005; Moorthy, 1985) [70] [71].

16

Hình 3.2. Một số sản phẩm trong bánh bơng lan và bánh ngọt có sử dụng monoglyceride
3.3.

Monoglyceride sử dụng trong chế biến kem

Monoglyceride chưng cất phân tử là chất nhũ hóa và chất ổn định lý
tưởng nhất để sản xuất kem chất lượng cao.
 Cải thiện khả năng phân tán của chất béo và làm cho các hạt chất
béo mịn và đồng nhất.
 Thúc đẩy sự tương tác của chất béo và protein.
 Ngăn ngừa và kiểm sốt sự hình thành các tinh thể nước đá lớn và
làm cho kết cấu mịn, mượt.
 Cải thiện khả năng giữ hình dạng và thời hạn sử dụng của sản phẩm.
 Cải thiện khả năng tan chảy trong miệng.
Các MG bão hòa và MG khơng bão hịa có tác dụng khác nhau ở các giai đoạn
khác nhau của quá trình chế biến kem. Trong bước đầu tiên, chuẩn bị nhũ tương dầu
trong nước ổn định protein, mặc dù MG không cần thiết để hỗ trợ quá trình tạo nhũ,
chúng vẫn được thêm vào và hoạt động như sau (Davies và ctv, 2000; Govin và Leeder,
2010) [72] [73]. Trong bước lão hóa ở nhiệt độ thấp, sức căng bề mặt giữa các pha chất
béo và nước giảm do sự kết tinh của các MG, và các phân tử protein được thay thế bởi
các MG do trọng lượng phân tử thấp hơn, làm cho các giọt chất béo dễ bị mất ổn định sau
đó (Davies và ctv, 2000) [72]. Tuy nhiên, sự hấp phụ cạnh tranh của MG khơng bão hịa
đối với protein tốt hơn MG bão hịa, điều này làm cho MG khơng bão hòa tốt hơn tác
nhân gây mất ổn định (Barford và ctv, 2010; Johansson và Bergenståhl, 1992) [74] [75].
Trong bước đồng thời đông lạnh/đánh kem, sự kết tụ một phần hoặc sự mất ổn định của
chất béo góp phần vào việc hình thành mạng lưới chất béo, và sự kết tinh của dầu nhũ
tương xảy ra cũng trong bước này (Méndez-Velasco và Goff, 2012) [76]. Tuy nhiên, MG
17

bão hịa là những chất khởi động q trình kết tinh chất béo tốt hơn MG khơng bão hịa
(Davies và ctv, 2000) [72].

Hình 3.3. Một số sản phẩm trong kem có sử dụng monoglyceride
3.4.

Monoglyceride sử dụng trong cookie
MG cũng được sử dụng trong bánh quy (Goldstein và Seetharaman, 2011) [77], bơ

thực vật (Vereecken và ctv, 2010) [67], pho mát (Bunka và ctv, 2007) [78], và xúc xích
(Kouzounis và ctv, 2017) [79]. Chức năng của MG trong cookie tương tự như trong bánh
mì (Goldstein và Seetharaman, 2011) [77]. Mặt khác, MG đóng vai trị như chất nhũ hóa
và chất ổn định cấu trúc trong bơ thực vật, pho mát và xúc xích, do khả năng nhũ hóa tốt
của chúng và đặc tính tự lắp ráp để tạo ra một loại gel có đặc tính “giống chất béo”
(Alfutimie và ctv, 2015; Kouzounis và ctv, 2017) [80] [79].

18