bài giảng Công nghệ sản xuất chất thơm, chất màu thực phẩm

Công nghệ sản xuất chất thơm,
chất màu thực phẩm
Giảng dạy cho ngành Công nghệ sinh học
Lớp: 52CNSH
Năm học 2013 - 2014
Trường Đại học Nha Trang
Khoa Công nghệ thực phẩm
Chất lượng sản phẩm thực phẩm
(Food quality)
An toàn (Safety)
Bổ dưỡng (Healthy )
Cảm quan (Sensorial)
Dịch vụ (Service)
=
Vai trò của chất thơm, chất màu trong sản xuất thực phẩm
4
4
đ
đ
ặ
ặ
c
c
t
t
í
í
nh
nh
c
c

ủ
ủ
a
a
s
s
ả
ả
n
n
ph
ph
ẩ
ẩ
m
m
th
th
ự
ự
c
c
ph
ph
ẩ
ẩ
m
m
Chất thơm
Chất màu

Giá trị cảm quan của thực phẩm
Hình thức
Sinh lý
Tổng quan về chất thơm
Chất thơm tự nhiên trong thực phẩm thường không bền, dễ bay hơi
Thiết bị thu hồi và hấp thụ lại vào trong thành phẩm
Bổ sung chất thơm tự nhiên/ tổng hợp
Sản xuất chất thơm:
Chưng cất và cô đặc các chất thơm tự nhiên từ các nguồn giầu chất thơm,
sau đó dùng các chất thơm này để cho vào các sản phẩm thực phẩm khác
nhau
Tổng hợp các chất thơm nhân tạo có mùi thích ứng để cho vào các sản
phẩm thực phẩm
Đặc tính của mùi
2 triệu chất hữu cơ thì chỉ có 400 000 chất có mùi nhiều hay ít
Một phân tử chất thơm có đặc tính như sau:
-Mùi đặc trưng
-Mùi do những nhóm nguyên tử đặc biệt quyết định (nhóm mang mùi)
-Tăng số nhóm mang mùi không làm tăng cường độ mùi mà lại làm yếu mùi
hoặc tắt mùi hoàn toàn
-Những nguyên tử cơ bản trong các nhóm mang mùi: O, S, N, P, As, Se
Ví dụ nhóm mang mùi hữu cơ:
Phân
nhóm các
hợp chất
thơm
theo nhóm
chức
Đặc tính của mùi (tiếp)
Có thể tăng mạnh hoặc làm yếu mùi này bằng một mùi khác

Phối trộn các mùi để tạo ra mùi mới
Một số mùi có khả năng triệt tiêu lẫn nhau
Các chất giống nhau về cấu tạo và tính chất có thể có mùi khác nhau
Các chất hoàn toàn khác nhau có thể cho mùi giống nhau
Mùi có thể phụ thuộc vào nồng độ chất mang mùi
Thuyết hóa học về mùi
Mùi = cấu trúc phân tử + liên kết với tế bào thụ cảm trong mũi
Leopond Rujit (1920)
Moncrieff (1951)
Amoore (1962)
Thuyết lý học về mùi
Mùi = khả năng phát sóng điện từ
Các chất mùi tự nhiên
Tinh dầu và nhựa (thuộc nhóm isoprenoids)
Về bản chất hóa học là một hỗn hợp các chức khác nhau: hydrocarbon, rượu,
aldehyd, ceton, acid, ester
Thường gặp và quan trọng nhất: terpene và các dẫn xuất chứa oxy của
terpene
Monoterpene:
Sesquiterpene
Các hình thơm (tổ hợp thơm)
-Chất nền
-Chất định hương: thay đổi áp suất riêng của hỗn hợp và điều chỉnh sự bay
hơi của các cấu tử
Tương tác trong quá trình phối trộn tổ hợp thơm:
-Tương tác lý học: tạo cặn và lắng xuống
-Tương tác háo học:
-Phản ứng của dung môi với cấu tử thơm
-Phản ứng oxy hóa
-Phản ứng ngưng tụ

-Phản ứng chuyển ester
Các giai đoạn của quá trình tạo ra một tổ hợp thơm:
-Giai đoạn “tuổi trẻ”: mùi của tổ hợp chưa hoàn chỉnh, cường độ và sắc
thái kém, mùi không chính xác
-Giai đoạn “phát triển”: mùi của tổ hợp hoàn chỉnh, ổn định và cực đại
-Giai đoạn “già”: mùi của tổ hợp bị giảm và xấu
Các chất thơm hình thành nên trong quá trình gia công kỹ thuật
Phản ứng Maillard:
Đường khử + axit amin Aldehyde + reducton + ….
t
o
Pentose  furfurol (táo)
Hexose  Oxymethylfurfurol
Phản ứng quinonamin:
Polyphenol + axit amin Aldehyde + ….
t
o
oxyphenoloxidase
Các con đường sản xuất chất thơm
 Tách chiết từ thực vật, động vật
Một số cây cho tinh dầu chính ở Việt Nam
-Tinh dầu từ quả
-Tinh dầu từ phần trên mặt đất
-Tinh dầu từ thân, vỏ thân
-Tinh dầu từ rễ, thân rễ
-Tinh dầu từ nhựa
Khai thác tinh dầu
Chưng lôi cuốn theo hơi nước
Ép
Trích lý nhờ dung môi có nhiệt độ sôi thấp (cồn, ete…)

Trích ly bằng hấp thụ (mỡ lợn, mỡ bò )
Một số vấn đề cần quan tâm trong khai thác tinh dầu từ thực vật
Xác định thời vụ trồng và thu hoạch cây tinh dầu
Sản lượng
Thời gian
P
max
H
max
P: sản lượng cây trồng
H: sản lượng tinh dầu
x
1
x
2
Lựa chọn giống cây tròng cho cây to, khỏe, hàm lượng tinh dầu cao
Các phương pháp thông dụng để tách
chiết tinh dầu từ dược liệu
-Phương pháp dùng dung môi để hòa tan
-Phương pháp ướp
-Phương pháp ngâm
-Phương pháp ép
-Phương pháp cất
Phương pháp sử dụng dung môi để hòa tan
-Sử dụng nhiều trong công nghệ sản xuất nước hoa
-Nguyên liệu là các loại hoa có mùi thơm dễ bay hơi
Tại sao không dùng phương pháp chưng cất?
-Nguyên tắc: dựa trên hiện tựng thẩm thấu và khuếch tán
-Cách làm: dùng ete dầu hỏa tinh chế (đã khử mùi và có độ sôi thấp) để ngâm
nguyên liệu trong các thiết bị chuyên dùng

-Thu hồi dung môi: cất chân không
-Sản phẩm: hỗn hợp tinh dầu + sáp = cô kết (concret)
-Cao hoa: loại bỏ một phần sáp trong cô kết
-Tinh dầu tuyệt đối = chất thơm + sáp + nhựa
Ưu điểm:
tiến hành ở nhiệt độ phòng  thành phần tinh dầu ít thay đổi, giữ được mùi hương
tự nhiên
Có thể dùng để trích ly các loại nhựa dầu làm gia vị
Nhược điểm:
Yêu cầu thiết bị
Thất thoát dung môi
Quy trình phức tạp
Phương pháp ướp
-Sử dụng để sản xuất tinh dầu trong mỹ phẩm
-Nguyên tắc: dựa trên hiện tượng khuếch tán và hấp phụ
-Cách làm: dùng các chất béo như vaselin, parafin, dầu oliu hoặc mỡ động vật
tinh chế để hấp phụ chất thơm.
-Thu hồi tinh dầu: lắc chất béo với ethanol 75 – 85
o
 tinh dầu hòa tan vào
ethanol; để lạnh ở -10
o+C
để loại bỏ vết chất béo
-Sản phẩm tinh dầu thu được: bouquet, extrait, essence concentrée
Phương pháp ngâm
-Sử dụng để sản xuất tinh dầu trong mỹ phẩm
-Nguyên tắc: dựa trên hiện tượng khuếch tán
-Cách làm:ngâm hoa vào daauf béo đã tinh chế trong dụng cụ được làm nóng
băng fhoiw nước 60
o

C từ 12h – 48h. Ngâm từ 10 – 15 lần.
-Thu hồi tinh dầu: lắc chất béo với ethanol 75 – 85
o
 tinh dầu hòa tan vào
ethanol; để lạnh ở -10
o+C
để loại bỏ vết chất béo
-Sản phẩm tinh dầu thu được: bouquet, extrait, essence concentrée
Các con đường sản xuất chất thơm
 Tổng hợp hóa học
Rượu
Axit Xúc tác
Este hóa
Rửa,trung hòa, tách và làm khô
Sản phẩm thô
Cất phân đoạn
Phần đầu
Este tinh khiết Phần còn lại trong thiết bị
Các con đường sản xuất chất thơm
 Sinh tổng hợp bằng enzym hoặc vi sinh vật
Nấm men
Cơ chất
(dầu thầu dầu)
Chất thơm
(hương đào)
Các con đường sản xuất chất thơm
Enzym trong sinh tổng hợp chất thơm ứng dụng trong thực phẩm
Ưu điểm:
-Điều kiện phản ứng nhẹ nhàng (áp suất, nhiệt độ, pH)
-Có tính chọn lọc đồng phân quang học

-Đạt tiêu chuẩn “tự nhiên”
Một số nhóm enzyme được sử dụng để sản xuất chất thơm:
-Glucosidase: beta-glucosidase, myrosinase
-Lipases
-Protease
-Lipoxygenase và hydroperoxyde lyases
Tổng quan về chất màu
Chất màu tự nhiên có vai trò quan trọng đối với giá trị cảm quan của thực phẩm
Một số chất màu còn có giá trị dinh dưỡng
Bảo vệ màu sắc tự nhiên của sản phẩm
Bổ sung thêm chất màu mới thích hợp với tính chất và trạng thái của sản
phẩm
Dùng các phản ứng tạo màu trong quá trình chế biến sản phẩm
Sản xuất chất màu thực phẩm:
-Tách chiết, cô đặc và bảo quản các chất màu từ chính nguyên liệu hoặc
nguyên liệu giàu màu sắc khác.
-Tổng hợp nhân tạo các chất màu giống như các màu tự nhiên
100i
Vàng Curcumin
(Vàng nghệ)
Curcumin
101i
Vàng Riboflavin
(Riboflavin)
Riboflavin
102 Vàng Tartrazin (Tartrazin) Tartrazine
104 Vàng Quinolin Quinoline Yellow
110
Vàng Sunset FCF (Sunset
Yellow FCF)

Sunset Yellow FCF
120 Carmin Carmines
122 Carmoisine Azorubine (Carmoisine)
123 Đỏ Amaranth (Amaranth) Amaranth
124
Đỏ Ponceau 4R (Ponceau
4R)
Ponceau 4R
127
Vàng Erythrosin
(Erythrosin)
Erythrosine
128 Đỏ 2G Red 2G
129 Đỏ Allura AC Allura Red AC
132 Indigotin (Indigocarmine) Indigotine
151 Đen Brilliant PN Brilliant Black PN
155 Nâu HT Brown HT
160ai Beta-caroten tổng hợp
Beta-Carotene
(Synthetic)
160aii
Caroten tự nhiên
(chiết xuất từ thực vật)
Natural Extracts
(carotenes)
160b
Chất chiết xuất từ
Annatto
Annatto Extracts
160e Beta-Apo-Carotenal Beta-Apo-Carotenal

128 Đỏ 2G Red 2G
129 Đỏ Allura AC Allura Red AC
132
Indigotin
(Indigocarmine)
Indigotine
133 Xanh Brilliant FCF Brilliant Blue FCF
140 Clorophyl Chlorophyll
141i Clorophyl phức đồng
Chlorophyll Copper
Complex
Một số phẩm màu (theo TCVN)
Các chất màu tự nhiên
Thường gặp trong nguyên liệu thực vật
Gồm ba nhóm chính:
1. Chlorophyll (diệp lục): màu xanh lá cây
2. Carotenoids: màu vàng tới đỏ
3. Flavonoids: màu đỏ, xanh, vàng
Các chlorophylls:
Gồm có chlorophyll a và chlorophyll b
Chlorophyll b có màu nhạt hơn chlorophyll a
Tỷ lệ trong thực vật khoảng 3 chlorophyll a : 1 chlorophyll b
400 500 600