SORITAN MONOSTEARATE (SPAN 60) và NHỨNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM

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

HOẠT CHẤT BỀ MẶT

CHỦ ĐỀ BÁO CÁO
SORITAN MONOSTEARATE (SPAN 60) VÀ NHỨNG ỨNG
DỤNG TRONG THỰC PHẨM
GVHD: TS. PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH
SVTH: VÕ TIẾN TÂM – 18139167
LỚP: DH18HS

1


`

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SORBITAN MONOSTEARATE................................... 3
I)

Lịch sử của chất nhũ hóa ........................................................................................... 3

II)

Tên gọi và cấu tạo .................................................................................................. 3

III)

Nguồn gốc và định nghĩa ....................................................................................... 4

IV)

Các chỉ tiêu tính chất hóa lý ................................................................................... 5

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM ......................................................... 7
I)

Trong bánh nướng ..................................................................................................... 7

II)

Trong bánh kẹo ...................................................................................................... 9

III)

Trong whipped cream ( kem bông tươi) .............................................................. 11

IV)

Những ứng dụng khác .......................................................................................... 12

CHƯƠNG III: KẾT LUẬN ............................................................................................... 14
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 15

2


`

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SORBITAN MONOSTEARATE
I)
-

Lịch sử của chất nhũ hóa
Thực tế,sáp ong là một trong những chất nhũ hóa được biết đến lâu đời nhất. Sáp
ong được sử dụng trong sản xuất mỹ phẩm. Cụ thể là sản phẩm kem dưỡng da bởi
bác sỹ Hy Lạp Galen. Đầu thế kỷ 19 chất nhũ hóa được đưa ra và được sử dụng
đầu tiên trong công nghệ thực phẩm. Chất nhũ hóa đầu tiên là ở lịng đỏ trứng.
Đến năm 1920, chất lecithin là chất tiếp theo được xem là chất nhũ hố. Lecithin
có nguồn gốc từ đậu tương.

-

Năm 1952 chính phủ pháp đã chính thức cho phép sử dụng chất nhũ tương hóa
tổng hợp đầu tiên để sản xuất margarine. Năm 1999, chất nhũ hố được ứng dụng
trong cơng nghệ sản xuất bánh kẹo. Nhờ vào chất này mà sản xuất đã đạt được
những lợi ích vơ cùng to lớn. Ngày nay chất phụ gia tạo nhũ được sử dụng rộng rãi
hơn trên nhiều lĩnh vực. Điển hình như dùng nhũ hố rất phổ biến trong cơng
nghiệp mỹ phẩm, thực phẩm.

II)

Tên gọi và cấu tạo
 Tên gọi

-

Danh pháp IUPAC: (2R)-2-[(2R,3R,4S)-3,4-Dihydroxyoxolan-2-yl]-2hydroxyethyl octadecanoate

-

Số CAS: 1338-41-6

-

Số EEC: E491

-

Tên thương mại : SPAN60

-

Tên thường dùng: sorbitan monostearate (SMS)
 Cấu tạo

-

CTPT: C24H46O6

3


`

Hình 1,1: sorbitan monostearate
III)
-

Nguồn gốc và định nghĩa
Sorbitan monostearate (Span 60) là chất hoạt động bề mặt khơng ion có đặc tính
nhũ hóa, phân tán và làm ướt được sử dụng như một chất phụ gia thực phẩm, phụ
gia trong hỗn hợp để sử dụng thuốc và trong các sản phẩm chăm sóc da. Nó được
FDA chấp thuận sử dụng với nồng độ không vượt quá mức qui định. SMS thường
được sử dụng kết hợp vs các chất nhũ hóa khác (như TWEEN 80) để tạo ra hệ nhũ
trong các sản phẩm.

-

Mặc dù có tên gọi đơn giản, sorbitan monostearat là một hỗn hợp phức tạp của các
phân tử.

-

Axit stearic thương mại có thể có khoảng 45–90% C-18: 0, tùy thuộc vào nguồn
của nó. Phản ứng tuần hồn / khử nước tạo ra hỗn hợp sorbitol, sorbitan và
isosorbide. Phản ứng este hóa đồng thời tạo ra một lượng phân phối ngẫu nhiên
các monostearat. Sorbitan monostearate và tristearate là giá trị trung bình của các
phân phối tương ứng của chúng.

-

Hỗn hợp phản ứng gồm axit stearic, sorbitol và chất xúc tác được đun nóng trong
mơi trường trơ để tạo ra đồng thời phản ứng este hóa và phản ứng tuần hồn như
trong Hình 2.7. Tỷ lệ của axit stearic so với sorbitol được chọn để tạo ra mono
hoặc tristearat. Nước được loại bỏ liên tục bằng cách chưng cất. Natri hydroxit
(Griffin, 1945) và kẽm stearat (Szabo và cộng sự, 1977) đã được sử dụng làm chất
xúc tác.

4


`

-

Sorbitan được tạo ra do sự khử nước của sorbitol và là chất trung gian trong quá
trình chuyển đổi sorbitol thành isosorbide . Phản ứng khử nước thường tạo ra
sorbitan dưới dạng hỗn hợp của các ete mạch vòng năm và sáu cạnh (1,4anhydrosorbitol, 1,5-anhydrosorbitol và 1,4,3,6-dianhydrosorbitol) với 5 thành
phần 1 , Dạng 4-anhydrosorbitol là sản phẩm chiếm ưu thế. Tốc độ hình thành
sorbitan thường lớn hơn isosorbide, cho phép nó được sản xuất một cách chọn lọc,
với điều kiện là các điều kiện phản ứng được kiểm soát cẩn thận.

Hình 1.2: Phản ứng tổng hợp sorbitan ester
IV)

Các chỉ tiêu tính chất hóa lý

 Về định tính ( theo QCVN 4 - 22: 2011/BYT )
-

Độ tan: Tại nhiệt độ cao hơn điểm chảy, tan trong toluen, dioxan, carbon
tetraclorid, ether, methanol, ethanolvà anilin; khôngtan trong ether dầu hỏa và
aceton, không tan trong nướclạnh nhưng có thể phân tán trong nước ấm.Tại nhiệt
độtrên 50oC tan dạng sương mù trong dầu khoáng và ethylacetat.

-

Nhiệt độ đông đặc: 50-52oC

-

Hấp thụ hồng ngoại: Phổ hồng ngoại của mẫu thử đặc trưng cho este một phần của
acid béo với polyol
 Về độ tinh khiết ( theo QCVN 4 - 22: 2011/BYT )
Nước

Không được quá 1,5% (phương pháp Karl Fischer)
5


`

Chỉ số acid
Chỉ số xà phịng

Khơng được thấp hơn 5 và không được quá 10.
Không được thấp hơn 147 và khơng được q 157.

hóa
Chỉ số Hydroxyl

Khơng được thấp hơn 235 và khơng được q 260.

 Một số tính chất hóa lí
Trạng thái

Rắn

Màu

Màu kem sáng

Khối lượng phân tử

430,63 (dvc)

Mùi

Mùi đặc trưng nhẹ

Nhiệt độ nóng chảy

54-60oC

HLB

4,7

Độ ổn định

Dễ cháy, khơng tương thích với các chất oxy hóa mạnh

LD50 (đường miệng,

31000mg/kg

ở chuột)
ADI

0~25mg/kg

6


`

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
I)

Trong bánh nướng
Chất nhũ hóa là thành phần đa chức năng khi được sử dụng trong các sản phẩm
bánh mì. Ba chức năng chính là
o (1) hỗ trợ trộn và nhũ hóa các thành phần,
o (2) tăng cường các đặc tính của shortening
o (3) tương tác có lợi với các thành phần của bột và các thành phần khác
trong hỗn hợp.
o Một số chức năng cụ thể được miêu tả duy nhất như là đánh kem, ổn
định bột hoặc làm mềm vụn bánh
Sự phát triển của chất nhũ hóa cho các sản phẩm bánh mì song song với sự
phát triển của shortening. Thuật ngữ "shortening" ban đầu được sử dụng để chỉ
chất béo được sử dụng để làm mềm thực phẩm nướng. Thành phần của shortening
đã được chế biến chuyên nghiệp từ chất béo tự nhiên thành hỗn hợp dầu, chất béo
hydro hóa và chất béo cứng cũng như dầu biến đổi tính trạng Shortenings, từng
được sử dụng cho hỗn hợp chỉ dành cho các sản phẩm nướng, giờ đây được sử
dụng trong dầu chiên hoặc hầu như bất kỳ chất béo hoặc dầu nào được sử dụng
trong chế biến thực phẩm. Tuy nhiên, shortening dành cho các sản phẩm bánh mì
có thể bao gồm các chất phụ gia như chất nhũ hóa, chất chống oxy hóa, chất chống
tạo bọt và chất tẩy rửa kim loại.

Shortening trong bánh có thể là chất làm mềm cũng như thành phần ảnh
hưởng đến cấu trúc, độ ổn định, hương vị, độ ổn định trong bảo quản, đặc điểm ăn
uống và sự hấp dẫn của mắt.
Những lợi ích chung của việc bao gồm chất nhũ hóa trong các shortening

-

1. Tăng thời hạn sử dụng.

-

2. Cải thiện độ mềm và giải phóng hương vị.

-

3. Giảm thời gian trộn

-

4. Cải thiện khả năng gia công.
7


`

-

5. Hấp thụ nước tốt hơn.

-

6. Cải thiện dung tích.

-

7. Cải thiện tỷ lệ hydrat hóa của bột mì và các thành phần khác.

-

8. Kết cấu chắc hơn và đối xứng hơn.

-

9. Giảm lượng trứng và shortening cần sử dụng

Sorbitan este và sorbitan monostearte nói chung được thêm vào bánh để cải thiện độ
thống khí, độ bóng và độ ổn định của kết tinh. Chúng thường hoạt động như chất nhũ
hóa, chất tạo bọt khí và chất bơi trơn trong bánh ngọt, lớp phủ, bánh quy và bánh quy
giòn. Sorbitan monosterate cũng được sử dụng kết hợp với glycerol monostearate và
propylene glycol monostearate trong shortening. Sorbitan monosterate thường được sử
dụng như một chất ổn định bột nhào với khoảng 0,2% trọng lượng bột.

Hình 2.1: Các loại bánh nướng
Ổn định bột là sự cải thiện tính dính của bột, dễ kéo dài hơn. Chúng có thể được xử lý
thơng qua máy móc. Những khối bột này tạo ra sản phẩm có cấu trúc vụn mịn hơn, cải
thiện thể tích và tính đối xứng. Những lợi ích này bao gồm:
1. Tăng khả năng trộn và gia công của bột.
2. Tăng khả năng chịu đựng các biến thể trong thành phần.
8

`

3. Giảm kích thướt trong q trình xử lý.
4. Hỗ trợ hấp thụ bột nhào tối đa
5. Yêu cầu shortening giảm.
6. Cải thiện khối lượng ổ bánh, cấu trúc, kết cấu và các thuộc tính chất lượng khác.
7. Mở rộng giữ chất lượng.
8. Tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất bánh mì đa dạng.
II)

Trong bánh kẹo
Chất nhũ hóa được sử dụng trong các sản phẩm bánh kẹo sô cô la và đường

như một chất phụ gia chức năng mang lại những lợi ích đáng kể trong cả quá trình chế
biến và bảo quản. Chất nhũ hóa phục vụ một số chức năng khác nhau trong các sản
phẩm bánh kẹo.
Trong các sản phẩm có chứa pha chất béo phân tán (caramen, kẹo bơ cứng, v.v.),
chất nhũ hóa giúp thúc đẩy sự phân hủy thành các hạt chất béo nhỏ. Chất nhũ hóa
cũng cung cấp khả năng bơi trơn, một phần thông qua sự phân tán của pha chất béo,
để dễ chế biến và dễ tiêu thụ. Trong kẹo cao su dạng bọt và kẹo cao su, chất nhũ hóa
hoạt động như chất làm dẻo nền kẹo cao su và cũng tạo ra hiệu ứng ngậm nước trong
quá trình nhai. Trong các loại bánh kẹo liên tục với chất béo, cụ thể là sô cô la và lớp
phủ, chất nhũ hóa cung cấp khả năng kiểm sốt độ nhớt, ảnh hưởng đến sự kết tinh
của chất béo và, như chất ức chế nở, biến đổi đa hình vừa phải của pha lipid.
SMS và polysorbate 60 (còn được gọi là polyoxyethylene (20) sorbitan
monostearate) cũng được sử dụng làm chất chống nở, đặc biệt là trong các lớp phủ
hợp chất. Chúng không hiệu quả bằng STS nhưng có lợi thế là đã được FDA chấp
nhận như chất nhũ hóa cấp thực phẩm. Chúng thường được sử dụng kết hợp, trong đó
SMS hoạt động như một chất điều chỉnh tinh thể và polysorbate hoạt động như một

chất ưa nước để cải thiện quá trình nhũ hóa với nước bọt và hỗ trợ giải phóng hương
9


`

vị. SMS, với điểm nóng chảy 54 ° C, cũng có thể được sử dụng ở mức cao trong lớp
phủ để tăng khả năng chịu nhiệt; Thật không may, việc bổ sung SMS và nhiệt độ nóng
chảy cao cũng làm cho lớp phủ trở thành sáp.

Hình 2.2: Chocolate
Có thể thêm tới 1% SMS và polysorbate 60 vào lớp phủ để cải thiện độ bóng và độ
bền ban đầu. Tỷ lệ tối ưu của SMS so với polysorbate 60 đã được đưa ra là 60:40. Các
chất nhũ hóa này được cho là hoạt động bằng cách hình thành các lớp chất nhũ hóa đơn
phân tử trên bề mặt của đường và các hạt ca cao, do đó ức chế hoạt động của mao dẫn
khiến chất béo lỏng di chuyển lên bề mặt và gây nở. Lecithin vẫn cần thiết trong các hệ
thống này để kiểm soát độ nhớt của lớp phủ và giảm hàm lượng chất béo.
SMS (hoặc Span 60) và polysorbate 60 (hoặc Tween 60) cũng thường được cho là
làm giảm tốc độ kết tinh chất béo; do đó, để phát triển kích thước tinh thể thích hợp, cần
phải sử dụng một hệ thống ủ phù hợp. SMS và polysorbate 60 có thể được sử dụng trong
cả lớp phủ sơ cô la

10


`

Hình 2.3: whipped cream ( kem tươi)
III)

Trong whipped cream ( kem bông tươi)
Whipped cream là một loại nhũ tương thực phẩm tiêu biểu với tính chất khơng ổn

định vốn có, thường được ổn định bằng cách thêm chất nhũ hóa. Chất hoạt động bề
mặt trọng lượng phân tử thấp (LMWS) và protein thường cùng tồn tại trong kem đánh
bông như chất nhũ hóa để có được các đặc tính như, kết cấu và độ ổn định như mong
muốn . Cả hai đều có thể hấp thụ về phía bề mặt, làm giảm sức căng bề mặt, tạo thành
nhũ tương và bọt, đồng thời ổn định các giọt và bong bóng chất béo.
Trong quá trình đánh lên, lực cắt cơ học làm cho giọt chất béo kết tụ lại một phần
do các tinh thể chất béo xuyên qua màng . Do đó, sự kết tụ một phần chất béo của
whipped cream thể hiện sự phụ thuộc vào thời gian đánh . Bên cạnh đó, tốc độ và
mức độ kết tụ một phần của chất béo chủ yếu phụ thuộc vào độ bền của màng phân
cách, được xác định bởi lớp hấp phụ của protein và chất nhũ hóa. Mối tương quan có
ý nghĩa ở mức 0,01 cũng được chỉ ra giữa sự kết tụ một phần của chất béo và nồng độ
protein bề mặt. Khi khơng có Span 60, lớp protein bị hấp phụ không đủ để chống lại
sự kết tụ một phần do cắt, do đó làm tăng sự kết hợp một phần của chất béo. Tuy
nhiên, Span 60 (0,2–0,6%) được bổ sung đã góp phần hình thành một lớp protein hấp
phụ khác và Span 60, giúp cải thiện độ bền của màng liên mặt chống lại sự kết tụ
từng phần sau đó. Việc bổ sung 0,8% Span 60 làm cho lớp hấp phụ mỏng hơn và
giảm độ đàn hồi bằng cách dịch chuyển thêm các protein, làm cho các giọt chất béo
11


`

bán rắn dễ dàng thâm nhập vào nhau và do đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự kết tụ
một phần.
SMS cịn có tác dụng cải thiện đặc tính cảm quan của whipped cream như kết cấu,
hương vị, màu sắc. Khi khơng có Span 60, sản phẩm có cảm giác thơ, độ bóng xấu và
nhờn nặng do chất béo liên kết một phần cao và kích thước của các giọt chất béo lớn.

Người ta cũng chỉ ra rằng ở nồng độ SMS 0,6% thì đặc tính cảm quan của whipped
cream đạt cao nhất.
IV)

Những ứng dụng khác

Ngồi ra thì SMS cịn có những ứng dụng trong thực phẩm khác như bảng dưới
đây
Ứng dụng

Tác dụng

Nồng độ

Bơ thực

Duy trì sự phân tán dầu-nước tốt và ổn định. Cải

1-1,5%

vật

thiện độ dẻo. Ngăn không cho bắn tung tóe trong q
trình chiên

Chất làm

Hình thành sự phân bố kích thước hạt cầu chất béo

0,5-1% của dầu và

trắng cafe

đồng đều hơn, giúp cải thiện hiệu quả làm trắng và

chất béo, thường

hòa tan tốt trong nước.

dùng với glycerol
monostearate

Nước giải

Ngăn chặn sự tách lớp và lắng cặn. Mang lại cảm

0,3-0,6%, thường

khát

giác mượt mà trong miệng.

dùng với glycerol
monostearate

Sản phẩm

Thúc đẩy sự phân tán chất béo và ngăn ngừa sự phân

từ sữa

tách.

Nấm men
khô

0,1-0,3%

Là chất mang men hoạt động. Thúc đẩy hiệu suất của 10% -15% nước, 1%
nấm men khơ (hình dạng và hoạt động sinh học sau
khi hydrat hóa).
12

so với men


`

Đồ uống

Cải thiện khả năng hòa tan trong nước và tăng cường

đặc

làm trắng.

13

0,2-0,3%

`

CHƯƠNG III: KẾT LUẬN
Sorbitan monosterate có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, đa dạng
chức năng và vai trị trong các sản phẩm, góp phần làm phong phú các mặt hàng.
Sorbitan monosterate tuy không phải là một chất hoạt động bề mặt mới nhưng
cũng khơng cũ, nó được tổng hợp từ nguồn nguyên liệu dồi dào nên có thể đáp ứng nhiều
yêu cầu thị trường của nhiều ngành công nghiệp khác như dược phẩm, thuốc bảo vệ thực
vật, sản xuất nhựa và màng, sản xuất sơn,.....
Vì các quy định chặt chẽ trong vấn đề an toàn thực phẩm nên sorbitan
monostearate cần có nhiều cơng trình nghiên cứu chun sâu hơn nữa để có thể mở rộng
được phạm vi ứng dụng, làm gia tăng giá trị của SMS.

14


`

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. www.huanachemical.com/products/sorbitan-monostearate/
2. />3. />4. />5. Masuchi, M.H., Grimaldi, R. & Kieckbusch, T.G. Effects of Sorbitan
Monostearate and Monooleate on the Crystallization and Consistency Behaviors
of Cocoa Butter. J Am Oil Chem Soc 91, 1111–1120 (2014)
6. Food Chemistry Pages 1834-1840
7. Food Emulsifiers and Their Applications - Gerard L. HasenhuettlRichard W.
Hartel
8. />
15