Bài giảng Hóa học hóa sinh thực phẩm - Chương 8: Chất mùi thực phẩm

HÓA HỌC HÓA SINH THỰC PHẨM

Author: Hirotoshi Tamura, Susan E. Ebelet,
Kikue Kubota, Gary R. Takioka
Hardcover:
304 pages
Publisher:
Oxford University Press, USA
Press:
(September 19, 2008)

CHƯƠNG 8

CHẤT MÙI TP

Author: Chi Tang Ho, Cynthia Mussinan,
Fereidoon Shahidi, helen T.Contis,…
Hardcover:
474 pages
Publisher:
Royal Society of Chemistry
Press:
1st edition (June 8, 2010)
1

2

CHẤT THƠM (AROMA SUBSTANCES)

CHẤT THƠM (AROMA SUBSTANCES)

Các chất thơm có cấu tạo gần giống nhau, mùi có thể hồn tồn
khác nhau; cấu tạo hồn tồn khác nhau có thể tạo mùi giống nhau
Hợp chất tạo ra mùi thơm cho sản phẩm, hàm lượng thấp (10–15ppm)
Chất thơm thực phẩm = flavor = hương vị
Đặc trưng chất mang mùi: cường độ mùi và nồng độ mùi
Nhóm chức tạo mùi: aldehyde, ceton, ester, hydroxyl, trimethylamyl,…
Nguyên tố tạo mùi: S, N, Fe, Zn, Cu, P, As, Se….

Một chất có thể làm mạnh hơn hoặc mất mùi chất khác (trợ hương)
Trinitrobuthyltoluen + quininsulfate
(mùi xạ hương)

không mùi

Nồng độ khác nhau tạo mùi khác nhau
Fufurol: đậm đặc hôi khó chịu;
Ionon: đậm đặc mùi gỗ bá hương;
3

lỗng mùi mật ong
loãng mùi hoa Violet
4


NGƯỠNG NHẬN MÙI

NGƯỠNG CẢM GIÁC

Cơ quan nhận mùi

Ngưỡng cảm giác: Giá trị của một kích thích cảm giác cần

Mũi: màng nhầy khứu giác + lông mao (đổi mới sau 24h) + tế bào
khứu giác có các rãnh khe gắn trên lông mao

thiết để đạt được một cảm giác đặc trưng nào đó, được đo bằng
nồng độ của chất gây kích thích trên một chất mang nào đó

Họng: tế bào khứu giác
Ngưỡng phát hiện: nồng độ cần thiết của hợp chất để gây ra cảm
giác mùi

Yếu tố ảnh hưởng đến khả năng nhận mùi
Nồng độ chất bay hơi chứa trên bề mặt chất mang
Tốc độ dịng khí được hít vào mũi
Số lông mao nhận cảm

Ngưỡng xác định: nồng độ nhỏ nhất của hợp chất cho phép xác
định bản chất của mùi
Ngưỡng phân biệt: độ chênh lệch nồng độ nhỏ nhất của chất mùi
để có thể nhận biết sự khác nhau

Ngưỡng nhận mùi (NNM) trong dung dịch nước ở 20oC, mg/L

Ngưỡng cuối cùng: giá trị tối đa của nồng độ chất mùi mà nếu
vượt qua nó khả năng nhận mùi khơng tăng nữa

Hợp chất

NNM

Hợp chất

NNM

Hợp chất

NNM

Ethanol
Maltol
Hexanol

100
35
2,5

Furfural
Vanilline
Limonen

3
0,02
0,01

Linalool
Methylthiol
Menthen – 8 thiol

0,006

0,00002
0,00000002

5

6

PHÂN LOẠI

MÙI TẠP (OFF FLAVOR)

Theo nguồn gốc

Không có sẵn trong thành phần hương của NL hay SP

Hương tự nhiên
- Động vật, thực vật, vi sinh vật
- Không độc hại, cường độ thấp, không ổn định

Bị nhiễm từ ngoài vào theo nhiều nguyên nhân
Nồng độ có thể tăng dần theo thời gian
Gây biến đổi hoặc tăng giảm mùi có sẵn
Nước cam Terpen
Sữa
Ôi
Bột sữa
Đậu
Bia
Ôi

Hương tổng hợp
- Tổng hợp bằng pp hóa học những hợp chất có
bản chất hóa học giống hương liệu tự nhiên
- Tổng hợp chất có mùi mới bằng pp hóa học
- Độ độc hại cao, cường độ mùi cao, ổn định

Limonen bị oxy hóa thành carvon
Oxyhóa do ás methionin thành methional
Linoleic bị ozone hóa thành nonenal
Phản ứng quang phân humulone

Hương tạo thành trong quá trình chế biến
- Chiên, nướng, lên men, gia nhiệt, oxy hoùa, ester hoùa,…

7

8


TINH DẦU (CHẤT THƠM TỰ NHIÊN)

PHÂN LOẠI

Tinh dầu và nhựa là các chất dễ bay hơi có mùi thơm trong cây cỏ,
chứa trong hoa, lá, trái cây, vỏ, hạt, và rễ.
Tinh dầu tập trung ở tuyến tinh dầu (chanh, tắc,…)

Theo bản chất hóa học

Nhựa tồn tại ở các ống nhựa (cao houblon)

- tinh dầu, nhựa: terpen
- Các chất khác: ester, alcohol, aldehyde, ….

Tính chất tinh dầu
o Là chất lỏng linh động, màu sắc, mùi, vị tùy thuộc nguyên liệu.

Theo thaønh phần hóa học

o Tan tốt trong dung mơi khơng phân cực, tan rất ít trong nước

- Đơn hương
- Tổ hợp hương

o Nhiệt độ bay hơi thấp
o Đa số tinh dầu có tỷ trọng thấp hơn tỷ trọng của nước
o Có nhiều nối đơi và những nhóm chức dễ bị oxy hóa, khơng bền với
nhiệt độ và các tác nhân oxy hóa khác
9

TINH DẦU

10

TINH DẦU
Phương pháp khai thác tinh dầu

Thành phần hóa học
Isopren = 2-methylbuta-1,3-diene (C5H8)

1. Chưng cất lơi cuốn hơi nước

Dẫn xuất aldehyd, acid, rượu, ceton của isopren

Nguyên tắc: sục hơi nước qua nguyên liệu đã xay nhỏ, tinh dầu sẽ bị lôi
kéo theo và ngưng tụ cùng hơi nước, tách tinh dầu nhờ tỷ trọng

Terpen = 2 isoprene (C10H16)n

Ưu: thiết bị dễ thiết kế, chi phí thấp.
Nhược: tổn thất cao do chất thơm không ngưng tụ hết, một số chất thơm
không bị lôi cuốn theo hơi nước, nhiệt độ cao các chất mùi bị biến đổi

11

12


CÁC CHẤT MÙI TỰ NHIÊN

CÁC CHẤT MÙI TỰ NHIÊN

Phương pháp khai thác tinh dầu

Phương pháp khai thác tinh dầu

2. Ép, trích ly bằng dung mơi

2. Trích ly bằng dung môi

Dung mơi: ethanol, dầu ăn, CO2 siêu tới hạn
Q trình: xay nghiền (phá vỡ màng tế bào), ngâm
(trích ly), chưng cất (loại dung môi)
Ưu: chất lượng tinh dầu cao
Nhược: thiết bị trích ly phức tạp và đắt tiền, phải
chọn dung mơi phù hợp thực phẩm, dung môi dễ
bay hơi dễ cháy nổ, thất thốt tinh dầu 20-30%.

Thiết bị trích ly bằng sóng siêu âm
14

13

CÁC CHẤT MÙI TỰ NHIÊN

Phương pháp khai thác tinh dầu

CÁC CHẤT MÙI TỰ NHIÊN

Phương pháp khai thác tinh dầu

2. Trích ly bằng dung môi
“Hypercritical

carbon dioxide extraction” appears to be an
improvement. Unlike the products produced by regular solvents (absolutes
and concretes) the solvent (CO2) can be easily and totally removed, just by
releasing the pressure in the extraction chamber. This process happens in “a
closed chamber where the most volatile and most fragile fractions of the
fragrance and plant can be collected. The result of this type of extraction is an

extract that is as close to the essence of the plant as can be found.

3. Hấp phụ chất thơm
Chất hấp phụ: sáp, mỡ heo, than hoạt tính,…
Nguyên tắc: trộn nguyên liệu xay với chất hấp phụ để một thời gian,
trích ly lại tinh dầu bằng cồn
Ưu: chất lượng tinh dầu gần như nguyên vẹn, ít lẫn tạp chất, hiệu
quả trích ly cao, qui trình đơn giản, thực hiện ở nhiệt độ thường
Nhược: thời gian kéo dài, chất hấp phụ khó tinh chế và bảo quản

15

16


TINH DẦU HỌ CITRUS
TINH DẦU CHANH - LEMON
Nguyên liệu: vỏ xanh của quả chanh già
Tính chất vật lý: chất lỏng trong suốt đến vàng nhạt,
mùi đặc biệt giống citral, vị đắng
Thành phần

Hằng số vật lý

17

Giá trị

Tỉ lệ % tinh dầu

Limonene

50 – 71

γ-terpinene

7 – 10,5

β-pinene

8 – 12,7

α-pinene

1–2

Myrcene

1 – 2,5

Geranial

0,8 – 2,2

Tỉ trọng d20

0,846 – 0,854

α-tecpineol

1 – 1,4

Chiết suất n20D

1,402 – 1,476

Terpinen-4-ol

0,2 – 1,2

Độ quay cực α20D

+56o – +66o

TINH DẦU HỌ CITRUS

TINH DẦU HỌ CITRUS

TINH DẦU CAM - ORANGE

TINH DẦU QUÝT (MANDARIN)

18

Nguyên liệu: vỏ cam
Nguyên liệu: vỏ quýt

Tính chất vật lý: chất lỏng trong suốt màu vàng, mùi cam, vị đắng

Tính chất vật lý: chất lỏng màu vàng nhạt, mùi quýt ngọt

Hằng số vật lý
Tỉ trọng d20

Thành phần

Tỉ lệ % tinh dầu

Giá trị

Limonene

92,3 – 95,5

Hằng số vật lý

0,85 – 0,86

Myrcene

1,79 – 1,89

Tỉ trọng d20

0,846 – 0,856

Chiết suất n20D

1,472 – 1,479

Độ quay cực α20D

+65o – +75o

Chiết suất n20D

1,471 – 1,479

Linalyl acetate

0,81 – 0,89

Độ quay cực α20D

+85o – +95o

Aldehyde

1 – 1,7
19

Giá trị

Thành phần

Tỉ lê % tinh dầu

Limonene

6 – 9,4

γ-terpinene

20

Myrcene

0,7 – 2,37

α-pinene

1,5 – 2,3

β-pinene

1 – 2,03

Terpinolene

0,4 – 1

Decanal

0,09 – 0,9

α-tecpineol

0,1 – 0,44

Aldehyde

0,5 – 1,2

20


TINH DẦU HỌ CITRUS

TINH DẦU HỌ HOA MÔI

TINH DẦU BƯỞI (GRAPE FRUIT)

TINH DẦU HỒI (ANISE)

Nguyên liệu: vỏ, hoa bưởi
Tính chất vật lý: tinh dầu hoa bưởi dạng lỏng màu vàng
rơm, mùi hoa bưởi. Tinh dầu vỏ bưởi dạng lỏng, màu
lục nhạt, mùi gỗ nhẹ.

Nguyên liệu: quả hồi
Tính chất vật lý: chất lỏng không màu hay màu vàng nhạt,
tan trong cồn 90o với tỉ lê 1:2
Thành phần hóa học: trans-anethol (75–95%), cis- anethol
(0,04%), tepineol, anise cetone, acid anisic, p-cymene,
safrol,…

Thành phần
Hằng số vật lý
Tỉ trọng d25
Chiết suất n25D

Độ quay cực
Chỉ số ester

α25

D

Limonene

83 – 93

Myrcene

1,4 – 1,6

β-caryophyllen

0,2 – 2,7

Vỏ bưởi

Hoa bưởi

0,803 – 0,848

0,823 – 0,833

1,468 – 1,470

1,4762 – 1,4806

Nookatone

+11o

Octanone

0,1 – 0,3

Octanol

0,1 – 0,2
21

-

126o

13,62

Hằng số vật lý

Tỉ lê % tdầu

Giá trị

Tỉ trọng d20

0,978 – 0,990

Chiết suất n20D

1,522 – 1,560

Độ quay cực α20D

-2o – +1o

0,1 – 1

22

TINH DẦU HỌ HOA MÔI

TINH DẦU HỌ HOA MÔI

TINH DẦU BẠC HÀ (PEPPERMINT)

TINH DẦU HƯƠNG NHU TRẮNG (BASIL)

Nguyên liệu: lá, ngọn có hoa của cây bạc hà
Nguyên liệu: lá, hoa hương nhu

Phương pháp thu nhận: chưng cất lôi cuốn hơi
nước

Tính chất vật lý: Chất lỏng, màu vàng nhạt đến nâu,
mùi đặc trưng của hương nhu trắng

Tính chất vật lý: chất lỏng không màu đến vàng

nhạt, mùi đặc biệt của bạc hà.

Thành phần hố học chính: eugenol (>60%)

Thành phần hóa học: menthol : (>60%), terpene và
đồng phân (menten, pinene, phellandrene,
limonene, serquiterpen, menthofuran, coumarone.
Hằng số vật lý

Bạc hà Châu Âu

Bạc hà Châu Á

Tỉ trọng d20

0,900 – 0,927

0,890 – 0,910

Chiết suất n20D

1,459 – 1,471

1,458 – 1,471

Độ quay cực α20D

-10o – -35o

Hằng số vật lý

Giá trị
0,980 – 1,010

Tỉ trọng d20
Chiết suất n20D
Độ quay cực

-18o – -32o

1,510 – 1,528
20

D

-20,2o – -15,6o

Eugenol

Menthol
23

2-methoxy-4-(2-propenyl)phenol

24


TINH DẦU ĐỘNG VẬT

TINH DẦU HỌ LONG NÃO

TINH DẦU CÀ CUOÁNG

TINH DẦU QUẾ (CIMANON)
Nguyên liệu: cành con, lá, vỏ

Đà cuống/Sâu quế/Long sắt

Tính chất vật lý: Chất lỏng khơng màu hay vàng nhạt, vị nóng, ngọt, mùi
quế, tỷ trọng lớn hơn nước

Lớp Insecta
Họ Belostomatidae
Bộ Cánh nửa Hemiptera

Thành phần hóa học: Vỏ: cinamaldehyde (65 – 95%)
Lá : eugenol (70 – 95%)
Cinamaldehyde
Eugenol

Hằng số vật lý
Tỉ trọng d15
Chiết suất

n20

Độ quay cực

D
20

Vỏ quế

Lá quế

1,020 – 1,040

1,043 – 1,066

1,581 – 1,591

1,530 – 1,540

1o – 0o

0o,10 – 2o,35

D

25

TINH DẦU ĐỘNG VẬT

o Cà cuống sống ở những nơi ao hồ, ẩm thấp, là loài ăn thịt, hút máu
động vật, bản tính hung tợn.
o Mùa giao phối, sinh sản: tháng 5 – 8, cà cuống cái mang trứng trên
lưng. Thu hoạch cà cuống vào tháng 10 âm lịch.

26

TINH DẦU ĐỘNG VẬT

TINH DẦU CÀ CUỐNG

TINH DẦU CÀ CUỐNG

Nguồn ngun liệu: 2 bọng tinh dầu trên con đực (0,02mL/con)
Tính chất vật lý: chất lỏng, trong nhẹ hơn nước, rất dễ bay hơi, dễ
cháy, oxy hóa mạnh, mùi thơm giống tinh dầu quế, vị đắng nhẹ

Thông số

2-hexenyl acetat

2-hexenyl butyrat

CTPT

C8H14O2

C10H18O2

Tỷ trọng (250C)

0,898 g/mL

0.878 – 0.885 g/mL

Nhiệt độ sơi

165-1660C

1900C

Điểm cháy

580C

CTCT

Thành phần chính: 2-hexenol acetat, 2-hexenol butyrat + acid amin
Có thể tổng hợp hữu cơ từ butyraldehyd và ethyl malonat / pyridin

Hằng số vật lý

2-hexenyl
acetat

2-hexenyl
butyrate

Tỉ trọng d15

1,020 – 1,040

1,043 – 1,066

Chiết suất n20D

1,581 – 1,591

1,530 – 1,540

Độ quay cực

20

D

1o

–

0o

Độ hịa tan

Khơng tan trong nước. Tan trong dung môi hữu cơ phân
cực (rượu….)

0o,10 – 2o,35
27

28


TINH DẦU ĐỘNG VẬT
TINH DẦU CÀ CUỐNG

Cơng dụng tinh dầu cà cuống

Pheromone: cà cuống đực tiết tinh dầu lôi kéo cà cuống cái
Độc tố: liều cao sẽ gây ngộ độc, giúp cà cuống săn mồi, tự bảo vệ
Dược tính: bổ thận, tráng dương, lợi tiêu hóa, kích thích thần kinh và gây
hưng phấn bộ phận sinh dục
Gia vị: tinh dầu cho vào nước mắm, nước chấm bánh cuốn, phở. Có thể
ăn ln cả con cà cuống (ẩm thực quốc tế)

30

29

CÁC CHẤT MÙI TẠO THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN

CÁC CHẤT MÙI TẠO THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN

Phản ứng Maillard
Đường + acid amin → mùi nướng

Phản ứng quinonamin
Acid amin + polyphenol →

acetaldehyd + phenylacetic +
a.butyric+a. valerianic

E. polyphenoloxydase

Phản ứng Caramel

Xaûy ra trong quá trình sản xuất trà

Đường + nhiệt độ nóng chảy → mùi đường khét

31

32


TỔ HỢP HƯƠNG

TỔ HỢP HƯƠNG
Chất nền

Các phản ứng tạo tổ hợp hương

Cấu tử giữ vai trị tạo mùi chính, có thể là đơn mùi; có thể là hỗn hợp
nhiều đơn mùi

Phản ứng giữa các hợp chất hương với dung môi (ethanol)

Ionon (tử đinh hương), benzylacetate (nhài), ethylacetate (dầu chuối),
limonene (tinh dầu citrus)

Chất điều hương (chất trợ hương)
Lượng nhỏ, tương tác với mùi nền làm tăng giảm mùi nền, giúp các
đơn mùi hịa lẫn vào nhau, hài hịa, dễ chịu
Thường có mùi khó chịu khi đứng một mình (Indol, scartol,…)

Chất định hương
Cố định mùi thơm bằng cách tác dụng và hấp phụ các phân tử mùi trên
bề mặt, làm chúng khó bay hơi

Thường là hợp chất cao phân tử (nhựa benzoic, musk, vanilline, … )

33

34

TỔ HỢP HƯƠNG

TỔ HỢP HƯƠNG

Các phản ứng tạo tổ hợp hương

Các phản ứng tạo tổ hợp hương
Phản ứng ngưng tụ giữa các hợp chất hương

Phản ứng oxy các hợp chất hương

Phản ứng chuyển ester giữa các hợp chất hương

35

36


SỬ DỤNG CHẤT THƠM TRONG CBTP

SỬ DỤNG CHẤT THƠM TRONG CBTP

Thất thoát

o Hương liệu tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm (tinh dầu hoặc
nguyên liệu chứa tinh dầu)

Bay hôi làm giảm mùi thơm tự nhiên
Các phản ứng làm biến đổi mùi tự nhiên (oxh)

o Phụ gia bổ sung cho lượng chất thơm đã bị biến đổi hay bị bay hơi
trong quá trình chế biến
o Chất bảo quản chống vi sinh vật vì có tính kháng khuẩn (phitonxyde),
chất bảo quản chống oxy hóa vì dễ bị oxy hóa.
o Dược liệu nhờ tính kháng khuẩn và chống oxy hóa

Bảo vệ, bổ sung, điều chỉnh
Tìm biện pháp bảo vệ hương tự nhiên đặc trưng cho NL
Bổ sung chất thơm cho sphẩm hoặc điều khiển các pứng
trong quá trình chế biến tạo ra những hương thơm
Yêu cầu việc sử dụng hương liệu thực phẩm
Không gây độc hại cho người sử dụng
Tuân thủ hàm lượng cho phép của bộ Y Tế về phụ gia
Phù hợp với sản phẩm

37

38

39

40

SỬ DỤNG CHẤT THƠM TRONG CBTP

Biến đổi chất thơm
Do thành phần nguyên liệu (thịt, cá, rau, trái, gia vị)
Quá trình nhiệt (nấu, chần hấp, chiên, nướng, sấy)
Các phản ứng giữa các thành phần (thủy phân, ester hóa, oxy
hóa, hydrate hóa, đồng phân, ngưng tụ,….

Thất thốt chất thơm (bay hơi)
Quá trình nhiệt (nấu, chần hấp, chiên, nướng, sấy)
Điều kiện thiết bị

Bảo vệ chất thơm
Tìm biện pháp bảo vệ hương tự nhiên đặc trưng cho NL
Bổ sung chất thơm cho sphẩm hoặc điều khiển các pứng
trong quá trình chế biến tạo ra những hương thơm