Chất thơm và ứng dụng của chất thơm trong thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

TIỂU LUẬN MÔN HỌC
Đề tài: Chất thơm và ứng dụng của chất
thơm trong thực phẩm
Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS. Lê Thanh Mai
Học viên thực hiện:
Mai Thị Hồng
Bùi Thị Phương

Đinh Thị Kim Hoa
Đỗ Thị Hải Vân


Nội dung


Phần I: Các chất thơm có nguồn gốc tự nhiên



Phần II: Hoá học về chất thơm nhân tạo



PhầnIII: Tạo chất thơm bằng các quá trình chế biến



Phần IV: Ứng dụng chất thơm trong công nghệ thực phẩm.




-

Tổ chức quốc tế về công nghệ hương thơm ( IOFI ) (1 ) trong đó tổ
chức sản xuất tách chiết chất thơm Hoa Kì là một thành viên
FEMA (2) đã định nghĩa :
Chất thơm là chất có mùi thơm. Chất thơm này nằm trong các
nguyên liệu và phụ gia cần thiết cho quá trình chế biến bảo quản
gia tăng hương vị cho sản phẩm thực phẩm giống như muối ,
đường, axit và các vị khác.
Phân loại hương thơm
Theo tổ chức hương thơm của Mỹ:
Chất thơm tự nhiên hoặc tinh dầu
Chất thơm nhân tạo


I. CHẤT THƠM TỰ NHIÊN
Có thể chia nguyên liệu chất thơm tự nhiên làm 4 nhóm:
1. Thảo mộc thơm và gia vị, đây là nhóm nguyên liệu cho mùi thơm
và
hương vị rất mạnh. Chúng được dùng đơn lẻ hoặc khi
pha trộn tạo hỗn hợp các gia vị
2.Các nguyên liệu thực vật có mùi thơm khác được sử dụng chủ yếu
làm tinh dầu như tinh dầu cam chanh, tinh dầu hoa hồng…
3. Quả và cây vani, nguyên liệu mà chỉ có thể làm tăng thêm giá trị
tạo hương đặc trưng của chúng sau quá trình lên men triệt để và

chế biến
4. Chè, cà phê, cacao, những nguyên liệu đòi hỏi quá trình xử lý
triệt để để đạt được giá trị tạo hương mong muốn. Chúng được
sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu sản xuất các sản phẩm đồ
uống


I.1. Nguyên liệu thảo mộc thơm và gia vị







Thảo mộc thơm: loài cây cỏ thân mềm, thu
hái một lần, vài lần hoặc thu hái hằng năm.
Được dùng ở dạng tươi hoặc héo qua phơi
và sấy khô như bạc hà, húng , mùi , sả, rau
thơm các loại.
Mùi nhẹ, rất hấp dẫn mặc dù chứa ít tinh
dầu.
Dùng ăn sống (húng lìu, húng quế, rau
mùi, kinh giới, tía tô, lá mơ) hoặc sau khi
đã sấy khô.
Dùng ở nguyên dạng tươi thì hương mạnh
hơn và chất lượng cao hơn mặc dù kỹ thuật
sấy đã phát triển để loại bỏ tối đa sự khác
biệt. Đặc biệt của chúng là không bị mất
mùi thơm khi ngâm nước và khi chế biến,

nấu nướng.







Gia vị: gồm các loài cây khác mang mùi
thơm sử dụng làm hương liệu thực phẩm
nhưng không bao gồm hương vani từ cây
và vỏ quả vani. Trong số đó hạt tiêu, gừng,
hành, tỏi, nghệ, riềng được dùng phổ biến
hơn cả.
Khác với các loài thảo mộc thơm ở chỗ chỉ
từng phần của cây mới cho hương thơm
(củ và hạt như hành, tiêu, tỏi, gừng, nghệ,
riềng, sả, …)
Đa số có thể cho hương vị khi bổ sung
trực tiếp vào sản phẩm như gừng, hành
nhưng một số phải thông qua chế biến
(phơi, sấy khô, cán dập và xay nghiền) như
tiêu, hồi, thảo quả, quế chi.


II.2. Một số chế phẩm hương thơm từ cây gia vị và quả
có mùi thơm








1. Tinh dầu từ cây gia vị: cà ry,
mù tạt, tinh dầu gừng…
2. Tinh dầu của quả họ cam
chanh
3. Tinh dầu bạc hà
4. Quả, nước quả, nước quả cô
đặc


II.ChấtCHẤT
THƠM
NHÂN
TẠO
thơm hoặc bất kì hợp chất nào mang mùi thơm với chức năng làm tăng hương


vị mà không có nguồn gốc từ thực động vật như rau, củ, quả, nấm men, rau gia vị,
thịt thì đều là chất thơm nhân tạo.











Sự hạn chế về nguồn chất thơm thu nhận từ các sản phẩm tự nhiên,
Giá thành đắt đỏ.
Chưa thể hiện đúng mùi hương chủ đạo vì trong quá trình chiết tách có lẫn các
thành phần không mong muốn ảnh hưởng tới mùi hương của chất thơm thu được.
Trong khi đó:
Thành phần cấu tử của các chất thơm nhân tạo có thể được kiểm soát hoàn toàn 
luôn luôn đảm bảo tính chất về mùi hương theo đúng yêu cầu  một trong những
ngành công nghiệp trong tương lai.
Tuy nhiên, các chất thơm tự nhiên vẫn chiếm thị phần lớn,
Chất thơm nhân tạo chỉ được sử dụng khi không có chất thơm tương tự với nó có
nguồn gốc tự nhiên (ví dụ như các nốt đầu của hương thịt, một vài cấu tử hương trái
cây, ethyl vanillin, ethyl maltol ...) hoặc khi sản phẩm bán trên thị trường với giá bán
thấp


Phân loại chất thơm nhân tạo theo
cấu trúc phân tử


Macleod [4] đã phân các loại hợp chất thơm trong các
nhóm như sau:



(a) Các hợp chất có cấu trúc hoá học tương tự nhau và
mùi hương cũng tương tự nhau

(b) Các hợp chất có cấu trúc hoá học khác nhau nhưng có
mùi hương tương tự nhau
(c) Các hợp chất có cấu trúc giống nhau nhưng có mùi
hương khác nhau
(d) Các đồng phân lập thể của cùng một chất với mùi
hương khác nhau






(a) Các hợp chất có cấu trúc hoá học tương tự nhau
và mùi hương cũng tương tự nhau


(b) Các hợp chất có cấu trúc hoá học khác nhau
nhưng có mùi hương tương tự nhau


(c) Các hợp chất có cấu trúc tương tự nhau nhưng
có mùi hương khác nhau


(d) Các đồng phân lập thể của cùng một
chất với mùi hương khác nhau




Macleod [4] kết luận rằng yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới mối liên hệ
này có thể là hình dạng và kích thước tổng thể của phân tử, cùng với đặc
điểm chi tiết về hoá học lập thể và tính chất hoá học của nó (ví dụ tính có
cực, tính chất của nhóm chức) và tính chất vật lý (ví dụ như tính chất dễ
bay hơi và tính tan).


TÍNH CHẤT CẢM QUAN CỦA CÁC HỢP CHẤT
THƠM NHÂN TẠO


HYDROCARBON



Các hydrocarbon chưa no đóng vai trò quan
trọng hơn so với hydrocarbon no về khả năng
tạo mùi hương. Schieberle và Steinhaus [20]
đã tìm thấy các chất (E)3,(Z)5-undecatri-ene
và 1,(E)3, (Z)5,9-undecatetraene đóng vai trò
là thành phần chính tạo nên mùi hương của
tinh dầu.
Các terpenoid đóng vai trò quan trọng nhất.
Các hợp chất này được tìm thấy trong hầu hết
các loại tinh dầu,
Công thức chung C5nH10n-4 . Khi n = 2 gọi
là terpene; khi n = 3 gọi là diterpene; và khi n
= 4 gọi là sesquiterpene.





α-terpineolmyrceneαterpinened-limonene

camphane-careneα-pinene













AXIT CARBOXYLIC
Các axit no mạch ngắn (C1–C3) gây mùi hăng cay
và cảm giác khé cổ.
Các axit có mạch cacbon C4–C8 gây mùi ôi của
bơ/ phomát
C9 trở lên thì mùi của axit đó đều là những mùi
không mong muốn.
Từ C14 trở lên ở dạng sáp tại nhiệt độ thường, có
một chút hoặc không có mùi.
Dãy axit không no oleic có mùi hăng cay hoặc đôi
khi cay xè, khi khối lượng phân tử tăng lên thì tính

chất mùi hương của các chất đó cũng thay đổi
theo, cụ thể là mùi hăng cay nhẹ hơn, có mùi
aldehydric, và mùi mỡ động vật.
Axit benzoic và cinnamic, cùng với các chất có
phân tử lượng cao hơn trong cùng dãy đồng đẳng
đều không mùi, trong khi đó các hợp chất có cấu
tạo vòng no (ví dụ axit hexahydrobenzoic) lại có
mùi ôi khó chịu.
Các axit hữu cơ đóng vai trò tạo vị chua và hăng
cay cho các sản phẩm thực phẩm. Các axit di- và
tri-carboxylic có mặt trong rất nhiều loại trái cây.
Các hợp chất này đều không mùi và không được
sử dụng để tạo hương trừ axit citric, malic, và
tartaric.








CÁC ACETAL
Các acetal là những chất
lỏng có khả năng tạo nhiều
mùi hương nhưng không
được sử dụng làm chất
thơm một cách rộng rãi, chỉ
có hai chất được ưa chuộng
nhất đó là:

(a) acetaldehyde diethyl
acetal — mùi quả hạch dễ
chịu và
(b) cinnamaldehyde
ethylene glycol — mùi gia
vị ngọt, ấm. Các sản phẩm
glycol - aldehyde (1-oxo-2phenyl-2-methylethane) có
mùi nấm rơm mạnh. Sự tạo
thành các acetal trong
hương thành phẩm thường
tạo nên mùi không mong
muốn.




ALCOHOL



Phân tử lượng thấp: vị ngọt, hơi hăng cay với cấp độ ngày càng cao cho tới C9,
sẽ xuất hiện nốt hương không mấy dễ chịu. Sử dụng rộng rãi với vai trò là các
dung môi dùng trong quá trình chuẩn bị các dung dịch tạo hương.
Phân tử lượng cao: chất rắn đặc và hầu hết là không có mùi.
Các rượu chưa no mạch cacbon ngắn trong phân tử có chứa nối đôi đứng gần
nhón hydroxyl thường có mùi gắt, gây khé cổ họng và kích ứng mũi khi ngửi.
Tuy nhiên, với các rượu chưa no có độ dài mạch cacbon trung bình như cis-3hexenol đóng vai trò là nhân tố quan trọng trong việc hình thành nốt hương vị
“tươi” (“green” note) sử dụng rất nhiều trong thực phẩm.
1-Octene-3-ol tạo hương nấm (mushroom).
Các rượu terpenoid là nhóm tạo mùi hương rất đặc biệt được tìm thấy trong rất

nhiều loại tinh dầu. Hai chất có mặt nhiều nhất đó là:
(a) neraniol (trans-3,7-dimethyl-2,6-octadien-l-ol), trong tinh dầu hoa hồng, cỏ
chanh và cây phong lữ. Chất này có mùi giống mùi hoa hồng
(b) linalool (3,7-dimethyl-l,6-octadien-3-ol), có nhiều trong các hương cây cỏ,










CARBONYL














Aldehyde

Phân tử lượng thấp: thường có mùi hăng cay mạnh
khó chịu, và gây kích ứng. Khi phân tử lượng tăng
lên thì sự thay đổi về mùi có chiều hướng tích cực
hơn theo hướng có mùi trái cây dễ chịu.
C8–C10 có mùi hoa cỏ rõ rệt, hấp dâẫnkhi pha
loãng. Chúng được sử dụng tốt nhất ở nồng độ
thấp trong những trường hợp cần tới hương hoa
cỏ.
Khi phân tử lượng tăng hơn nữa thì các hợp chất
aldehyde có mùi hương giảm đi và ở trạng thái hơi
đông lại.
Các aldehyde chưa no thường có mùi gây kích ứng,
điều này thể hiện càng mạnh khi có mặt liên kết
ba.
Một vài aldehyde chưa no có mạch cacbon trung
bình ví dụ như trans-2-hexenal tạo mùi tươi nhưng
hơi cay một chút. Các di-aldehyde chưa no như
2,4-decadienal và 2,6-non-adienal, là các thành
phần quan trọng đối với hương thịt và hương đồ ăn
rán, hương dưa chuột...
Các aldehyde C16 còn được gọi là aldehyde dâu,
aldehyde C14 còn gọi là aldehyde đào.






Ketone
Ketone phân tử lượng

thấp không có nhiều
giá trị trong công
nghiệp chất thơm
ngoại trừ acetone.
Ketone có khối lượng
phân tử thấp nhất có
giá trị thực sự để làm
nguyên liệu tổng hợp
chất thơm đó là
methyl amyl ketone,
có mùi trái cây mạnh.
Đối với dãy đồng
đẳng của hợp chất
này, phân tử lượng
càng tăng, mùi trái
cây sẽ bị thay thế bởi
mùi hoa cỏ. Các
ketone thể hiện phổ
hương thơm rộng, ví
dụ như trong pho mát
xanh là 2-heptanone
và trong nấm là 1octene-2-one.









ESTE
Este là nguồn chất thơm quan trọng
Có khoảng trên 200 hợp chất cho phép
được dùng trong thực phẩm.
Các este phân bố chủ yếu trong các
tinh dầu, đôi khi đóng vai trò là thành
phần chính (ví dụ dầu cây lộc đề, một
loại cây xanh suốt mùa đông, có
khoảng 90% là methyl salicylate).
Các este chủ yếu có mùi hoa quả.






ÊTE
Các Ête thấp phân tử đều
có khả năng bay hơi rất
mạnh và có mùi hương
ngọt, cay.
Các ête có phân tử lượng
cao hơn có mùi hương
hấp dẫn hơn và thường
là mùi đặc trưng của ête
và mùi trái cây. Hầu hết
các ête đều có mùi thơm
nhẹ.




LACTONE
Lactone là một nhóm hợp chất có năng
lực tạo hương mạnh và độc đáo, là những
chất tạo nên rất nhiều nốt hương trong
các loại quả, ví dụ như đào, mơ. Rất
nhiều các lactone có mùi giống mùi cầy
hương và mùi này rất bền. Trong dãy các
hợp chất thơm, hợp chất lactone được biết
đến nhiều nhất là coumarin, nhưng chất
này không còn được phép sử dụng trong
thực phẩm nữa.






CÁC HỢP CHẤT CHỨA LƯU
HUỲNH
Các hợp chất chứa lưu huỳnh đóng vai
trò quan trọng trong hoá học chất
thơm bởi chúng không chỉ gây nên
mùi khó chịu có trong các loại củ rau
mà còn góp phần tạo nên các mùi
mong muốn trong rất nhiều cây trồng
và quá trình chế biến thực phẩm bằng

nhiệt [23,29,30].
Sulfide, disulfide, và polysulfide (còn
được gọi là các thioether) là thành
phần chính tạo nên mùi hành tỏi trong
các loại rau như hành tây, củ tỏi, tỏi
tây.












CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITƠ
Amin
Các amin khối lượng phân tử thấp đều có mùi mạnh, khi pha
loãng có mùi amoniac.
Các amin thơm, khi nhóm amino thay thế cho các nguyên tử
bên cạnh mạch vòng chính mạch tạo mùi amoniac mạnh, trong
khi đó khi nhóm amino thay thế các nguyên tử ở nhân chính thì
không mùi hoặc mùi không xác định (ví dụ axit anthranilic
không mùi còn methyl anthranilate lại có mùi hương hoa của
cây cam). Các amin được sử dụng rất ít để làm chất thơm thực
phẩm vì hầu hết đều có mùi khó chịu nhưng chúng lại giữ vai
trò quan trọng trong các sản phẩm thực phẩm [27].

Amino axit
tham gia vào phản ứng Maillard khi đun nóng với đường.
Isothiocyanate
Các isothiocyanate chứa nhóm -N:C:S và được tìm thấy trong
một vài loại rau cỏ vị hăng cay đặc biệt là (a) allyl
isothiocyanate, sản xuất từ phảm ứng enzyme giữa myrosin với
glycoside sinigrin trong hạt cây mù tạt đen; (b) benzyl
isothiocyanate; tìm thấy trong cây cải xong và (c) phenyl ethyl
isothiocyanate, tạo mùi hăng cay mạnh trong cây củ ngựa.


III. TẠO RA CHẤT THƠM BẰNG QUÁ
TRÌNH CHẾ BIẾN.


Giới thiệu.
 Tạo hương thơm trong quá trình sản xuất bột ca cao
và sô cô la.
Tạo hương thơm giống thịt.
Tạo hương thơm bằng quá trình lên men.
Tạo mùi khói cho thực phẩm.


Giới thiệu









a. Các sản phẩm tự nhiên nhưng bản chất ban đầu của nó không có các hương vị
đặc trưng mà trong quá trình sản xuất người ta phải thêm vào để tạo ra hương
thơm cho nó
(b) Các quá trình tạo hương thơm do phản ứng Mailard hay các phản ứng khác
giữa các axit amin và đường khử ví dụ như các hương thơm ở thịt
(c) Các quá trình tạo hương do phản ứng của Enzym như các sản phẩm sữa có
phản ứng enzyme
(d) các quá trình lên mên như trong rượu và giấm
(e) Các phản ứng gia nhiệt của chất béo.







Một trong số các phương pháp tạo hương vị là sự kết
hợp của hai hay nhiều các phương pháp trên
ví dụ: như trong ca cao và cà phê là do quá trình rang
và quá trình lên men;
còn chè thì có thể có hoặc không có quá trình lên men
trước quá trình sấy;
còn vani thì bắt buộc phải lên men và xử lí để có thể để
lâu ngày;
các sản phẩm từ sữa thì lại phải thực hiện quá trình lên
men trong điều kiện có nhiệt độ ).

Tạo chất thơm trong quá trình sản xuất
ca cao và sô cô la
Quá trình tạo ra cacao và sô cô la từ hạt ca cao bao gồm 3 giai đoạn chính:


a. lên men



b. làm khô



c. rang.
Mỗi một giai đoạn đều có những tác dụng đặc trưng góp phần tạo nên
hương thơm cuối cùng cho sản phẩm.


a. lên men




Quá trình lên men giúp phân tách các vỏ hạt và thịt
quả, vô hoạt hóa hạt, tạo ra các tiền chất tạo màu và
hương thơm và giảm một lượng đáng kể vị đắng.
Trong giai đoạn này các thành phần có đường
saccaroza và protein sẽ thủy phân từng phần, các hợp
chất polyphenol bị oxi hóa và đường bị chuyển hóa

thành rượu sau đó bị oxi hóa để trở thành axit lactic và
axetic