Bài giảng chất thơm thực phẩm

MỤC LỤC
Chương I: MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
CỦA CÁC CHẤT THƠM THỰC PHẨM
1.1. Định nghĩa chất thơm
1.2. Bản chất hóa học chính của các chất thơm
1.2.1. Các chẩt hydrocacbon
1.2.2. Các chất chứa nhóm rượu
1.2.3. Các chất chứa nhóm Cacbonyl
1.2.4. Các chất chứa nhóm Este và lacton
1.2.5. Các chất chứa nhóm Ete và phenol
1.2.6. Các chất chứa nhóm vòng
1.2.7. Các chất có chứa cùng một lúc nhiều nhóm hóa học
1.2.8. Các chất tạo cảm giác nhiệt
1.3. Ngưỡng nhận biết của một số chất bay hơi
1.4. Đặc tính cơ bản chất bay hơi
1.4.1. Độ bay hơi
1.4.2. Độ hòa tan
1.5. Dự đoán độ bay hơi của một số chất bay hơi
1.5.1. Dự đoán hệ số phân bố giữa 2 pha khí – lỏngcủa một số chất bay hơi
1.5.2. Dự đoán hệ số hoạt độ của một số chất bay hơi
1.5.3. Dự đoán độ kỵ nước của một số chất bay hơi
1.6. Ứng dụng các hệ số trong công nghệ chưng cất và chiết tách chất thơm
Chương II: CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CÁC CHẤT THƠM THỰC PHẨM
2.1. Sinh tổng hợp
2.1.1. Chuyển hóa chất béo
2.1.2. Chuyển hóa axit amin
2.1.3. Chuyển hóa hydrat cacbon
2.2. Các phản ứng có enzym tham dự trực tiếp
2.2.1. Thủy phân sulfoxit cystein bằng allinaza
2.2.2. Thủy phân glucosinolat bằng thioglucóidaza
2.2.3. Thủy phân lipit bằng lipoxygenaza

2.3. Các phản ứng có enzym tham dự gián tiếp
2.4. Các phản ứng không có enzym tham dự (phản ứng nhiệt phân)
2.4.1. Tạo thành cacbonyl
2.4.2. Tạo thành pyrazin
2.4.3. Tạo thành pyrrol
2.4.4. Tạo thành pyridin
2.4.5. Tạo thành các chất vòng chứa nitơ
Chương III: MỐI TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC CHẤT THƠM VÀ CÁC CHẤT
KHÔNG BAY HƠI
3.1.Giới thiệu sơ lược các mối liên kết và phương pháp đo mối liên kết
3.2. Mối tương tác giữa chất bay hơi thơm và các chất không bay hơi
3.2.1.Mối tương tác giữa chất thơm và hydrocacbon


3.2.2. Tương tác giữa chất thơm và protein
3.2.3 Tương tác giữa chất thơm và lipit
3.2.4. Tương tác giữa chất thơm và muuối
3.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
3.3. Các phương pháp đo mối liên kết
3.3.1.Phương pháp Head space
3.3.2. Phương pháp hấp phụ
3.3.3. Phương pháp chiết tách bằng dung môi
3.3.4. Phương pháp thấm thấu qua màng
Chương IV : SỰ TẠO MÙI ĐẶC TRƯNG TRONG MỘT SỐ SẢN PHẨM THỰC
PHẨM
4.1 GẠO
4.1.1. Thóc và gạo chưa nấu
4.1.2 .Cơm từ gạo truyền thống
4.1.3 .Cơm từ gạo thơm
4.1.4 .Cơm từ gạo đồ

4.1.5 .Cám gạo
4.2 Bột mỳ và bánh mỳ
4.2.1.Các chất thơm chính trong bột mỳ
4.2.2.Tác dụng của nấm men
4.2.3. Tác dụng của nhiệt độ
4.3 Sữa
4.3.1. Tiền chất tạo hương trong sữ
4.3.2.Mùi của sữa qua xử lý nhiệt
4.3.3. Sữa chua
4.4 Thịt
4.4.1 Nhiệt phân amin và pepit
4.4.2 Nhiệt phân đường
4.4.3 Phản ứng Maillard
4.4.4 Nhiệt phân chất béo
4..Rượi vang
4.5.1 CNSX rượi vang
4.5.2 Các hợp chất chính tạo hương rượi vang
CHƯƠNG V: HƯƠNG THƠM VÀ LUẬT VỀ HƯƠNG THƠM
5.1. Sự cần thiết về luật hương thơm
5.2. Phân loại hương thơm
5.3. Hệ thống luật về hương thơm


Chương I:
NHỮNG ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA CHẤT THƠM THỰC PHẨM
Mỗi sản phẩm thực phẩm thường chứa một hoặc nhiều chất có mùi thơm mà chúng
ta có thể cảm nhận được bằng hai cách:
- ngưỉ trực tiếp bằng mũi, cách này cho biết rõ mùi (odeur) của sản phẩm
- Đưa vào trong miệng, cách này giúp con người cảm nhận được không những
hương htơm (arôme) của sản phẩm mà cả vị, độ dài và cảm giác giả nhiệt (có

thể nóng nên hoặc lạnh đi)
Như vậy băng cả hai cách trên giúp chúng ta đánh giá một cách hoàn chỉnh hương
vị của sản phẩm, như vậy hương vị được định nghĩa như sau:
Hương vị = Mùi + Hương thơm + Vị + Độ dai + Cảm giác nhiệt
1.1. Định nghĩa về chất thơm:
Tất cả các chất làm cho sản phẩm có mùi này hoặc mùi khác là do tính chất bay
hơi tự nhiên của các chất đó, và chính tính chất này đã giúp cho các cơ quan khứu giác
của con người cảm nhận được mùi do chất đó tạo nên. Do đó chất thơm được định nghĩa
như sau:
Các chất có mùi thơm (gọi tắt là chất thơm) thường là những chất hữu cơ có trọng
lượng phân tử dưới 300g, mà ở áp suất thường và nhiệt độ phòng các chất này có khả
năng bay hơi nên còn gọi là những chất bay hơi.
Phần lớn các chất thơm không chỉ bay hơi mà còn không bền. Những chất này rất
dễ bị phân hủy dưới tác dụng của nhiệt và lý hóa do đó cần bảo quản trong bóng tối, ở
nhiệt độ thấp, và ít ẩm. Ngoài ra trong quá trình chế biến các sản phẩm thực phẩm như
đun hoặc cô đặc, tiếp xúc nhiều với không khí…,sự tổn thất các chất thơm là rất lớn nên
cần nghiên cứu tạo điều kiện giữ các chất tạo hương thơm lại hoặc thu hồi và bảo quản để
sau này có thể bổ sung trở lại vào các sản phẩm cuối cùng trước khi đem sử dụng.
Do hàm lượng các chất thơm có trong các sản phẩm thực phẩm là rất thấp nên
không là tăng thêm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, nhưng nâng cao giá trị của sản phẩm
cũng như có tác động trực tiếp tới khả năng tiêu hóa của con người. Hàm lượng các chất
thơm có trong sản phẩm thực phẩm là rất nhỏ, tùy thuộc vào loại sản phẩm và thường
trong khoảng như sau:
- trong thịt, hoa quả và rau thường ≤ 50 ppm (50 phần triệu)
- trong các cây cỏ thơm 0,1 – 1%
- trong các loại gia vị 1 – 20%
Vai trò các chất thơm trong sản phảm thực phẩm thì rất khác nhau. Tùy theo loại
sản phẩm chúng ta có thể phân biệt 3 trường hợp chính:
- Hương thơm của sản phẩm là do 1 chất hay một cấu tử bay hơi tạo nên.Ví dụ như
nấm Paris có hương thơm chủ yếu nhờ chất oct-1-en-3-ol, mùi thơm của chuối là do chất

axetat izoamyl hoặc mùi chanh do chất citronellal.
- Hương thơm của sản phẩm là do hỗn hợp vài chất tạo nên với số lượng từ 2 đến
15 chất. Ví dụ như 4 chất sau đây mới tạo nên hương thơm của gừng:
ar-curcumen, β-bisabolen, zingiberen và β-sesquiphelandren.


-

Một hỗn hợp gồm hàng trăm cấu tử tạo nên hương thơm tự nhiên cho sản
phẩm. Ví dụ như hương thơm tự nhiên của cà phê, cacao hoặc chè có được nhờ
hỗn hợp của hàng trăm chất bay hơi tạo nên(bảng 1.1).

Bảng 1.1: Các chất thuộc các nhóm hóa học khác nhau tạo nên
hương thơm cà phê, cacao và chè
Nhóm hóa học
Hydrocacbon
Rượu
Aldehyt
Xeton
Axit
Este
Lacton
Phenol
Furan
Thiophen
Pirola
Oxarol
Tiazola
Pyridin
Pyrazin

Các chất chứa N
Các chất chứa S
Các chất khác
Tổng số

Cà phê
50
20
28
70
20
29
8
42
99
26
67
27
28
13
79
24
16
9
655

Ca cao
39
25
22

24
51
58
7
6
19
18
15
9
12
94
45
10
8
462

Chè
37
46
55
57
71
55
16
19
9
1
10
2
7

23
22
18
5
14
467

Trên thị trương hiện nay, các chất thơm thương phẩm thường có rất nhiều tên tùy
theo phương pháp phân loại hoặc mục đích sử dụng. Ví dụ như Hydroxyl-4-methoxyl-3benzaldehyd có tên thường sử dụng là “vanilin”, nhưng trong lĩnh vực buôn bán còn có
tên ít dùng hơn là “lioxin” (của hãng Ontario Paper – USA), trong cách gọi cổ điển thì
còn có tên “aldehyt vanilic” hoặc “ete methylic aldehyt protocatechic”. Hơn nữa tên các
chất thơm đôi khi rất khác nhau khi phiên âm từ tiếng này sang tiếng khác, do đó vấn đề
đặt ra là cần tìm chính xác cấu trúc phân tử của các chất thơm để quốc tế hóa tên gọi.
1.2- Một số nhóm hóa học chính có trong các chất thơm:
Ngày nay với các phương tiện nghiên cứu hiện đại, các nhà hóa học không những
đã xác định được thành phần của các chất thơm mà còn tìm ra các phương pháp tổng hợp
nhiều loại chất thơm. Điều đó đã đưa ra các bước ngoặt trong kỹ thuật điều chế và chế
biến các sản phẩm thực phẩm , có thể tạo ra các mùi thơm nhân tạo cho các sản phẩm
không có mùi, hoặc bị mất mùi trong quá trình bảo quản hoặc chế biến. Các chất thơm có
bản chất hóa học khác nhau như tecpen, sequitecpen, hydrocacbon, rượu, este, xeton,
aldehyt, phênol, các chất thuộc nhóm vòng…
1.2.1- Hydrocacbon


Phần lớn các chất thuộc nhóm này là các hợp chất tecpen như monotecpen
(C10H16), sesquitecpen (C15H24) và ditecpen (C20H32) ở dạng mạch thẳng, 1vòng hoặc 2
vòng. Những chất này dễ bị biến đổi ở nhiệt độ cao và dễ bị oxy hóa, đóng một vai trò
quan trọng trong một số hương thơm của các sản phẩm thực phẩm (hình 1.1). Trong các
công thức cấu tạo tecpen thường tồn tại ở 2 dạng đồng phân α và β. Sự khác nhau này do
có mặt các gốc isopropil (α) và isopropiliden (β). Các chất này tuy hàm lượng không

nhiều nhưng giữ vai trò tương đối quan trọng như β-pinen và γ-tecpinen là những chất
không thể thiếu được trong hương thơm của cam, chanh. Pinen là có hoạt tính hóa học
mạnh do trong phân tử tồn tại các dạng nối đôi 2-3 (γ-pinen) và 2-8 (γ-pinen) và nối đơn
1-7. Các nối đôi này có khả năng phản ứng mạnh với tất cả các tác nhân hóa học. Hỗn
hợp các chất β-phelandren, tecpinolen, p-menthatrien-1,3,8 và γ-p-dimethyl styren đã tạo
nên hương thơm rất mạnh của cây mùi tây.
β- Phellandren
α, p- hydrocacbon
Dimethyl
Tecpinol
p- Menthatrien
Nhìn chung các chất
thơm thuộc nhóm
thuờng
hòa tan tốt trong các
styren
1,3,8
dung môi hữu cơ và là cácen
chất chính có trong các loại tinh dầu thực
phẩm.
(Cây mùi
tây)

ar- Curcumen

β-Bisabolen

β- Sesquiphelandren

(-) Zingiberen

(Gừng
)

Limone
n

Micxen

σ-3 Caren

β-pinen

Trans Pentadien1,3

Sabinen

βSellinen

γ-Tecpinen

α-phellandren

p-Ximen

βCaryophyllen

α-pinen

Trimethyl-1,3,6

Đihdro-1,2


1.3. Ngưỡng nhận biết của một số chất bay hơi:
Khi chúng ta sự một mùi thơm trong không gian có nghĩa là chúng ta đã đạt tới
ngưỡng cảm nhận chất thơm này. Bảng 1.2 đưa ra ngưỡng nhận biết của một số chất.
Cần chú ý rằng tùy thuộc vào bản chất hóa học, các chất hữu cơ bay hơi có ngưỡng
nhận biết rất khác nhau. Tại ngưỡng này thì không thể xác định chính xác công thức
hóa học của chất cần xác định. Cũng cần phải nhấn mạnh rằng trong thực tế có sự
khác nhau rất lớn về ngưỡng cảm nhận của mỗi người, nhưng nếu chúng ta có khả
năng nhận biết khoảng 10000 mùi thì chúng ta sẽ có kinh nghiệm nhận biết các chất
Ngoài ra ngưỡng nhận biết chất thơm còn phụ thuộc vào môi trường hòa tan.Trong
cùng một điều kiện( to, P…) thì chất thơm tinh khiết dễ dàng được nhận biết hơn là
chất này đã hòa tan trong dung dịch hoặc trộn lẫn với các chất khác. Vai trò của các
chất khác trong sản phẩm( như protein, lipit,gluxit, muối…) cũng ảnh hưởng lớn tới
ngưỡng cảm nhận. Có các hợp chất có khả năng giữ chất thơm lại như protein, tinh
bột, các loại chất béo. Nhưnh cũng có các chất có khả năng đẩy chất thơm ra khỏi sản
phẩm như muối chẳng hạn. Ở trường hợp đầu thì ngưỡng nhận biết cần cao hơn, còn
trường hợp sau sẽ giảm hơn so với thực tế. Trong một sản phẩm thực phẩm, các chất
thơm không còn ở dạng tinh khiết mà ở dạng liên kết với các chất bay hơi khác do đó
khi xem xét ngưỡng nhận biết bất kỳ chất thơm nào cũng cần nêu rõ xác định chất đó
trong điều kiện nào
Bảng 1.2: Ngưỡng nhận biết một số chất trong nước ở nhiệt độ 200 C
Các chất thơm

Ngưỡng nhận
biết(ppb)

Các chất thơm

Ethanol
Hydroxycitronell
Thymol
Ethylamin
Ethyl-4 phenol
α- pinen
Eugennol methyl ete
Nootkaton
-Tecpineol
Limonel
α-Tecpinonel
Caryophyllen
Dođecanolid-4

53000
5000
1700
1600
1000
1000
820
800
300
210
200
160-480
160

Octanol-3
Hexen-2al

Axetil-2thiazol
Methoxy-2vinyl-4 phenol
Axetat ethyl
Butanedion-2,3
Eugenol
Prôpionat ethyl
Phenylxetaldehyt
Linalol
α- Sinensal
Isopropyl- 2 thiazol
Octen- 1ol-3

Ngưỡng
nhận
biết(ppb)
18
17
10
10
8.5
6.5-7.0
6
5
4
3.8-6
3.8-110
3.5
1,4-10

β-pinen
Hydroxy-4 methoxy
-3 benzaldehyt
Decanolid-4
Hexen-3ol
Nonanolid-4
Axetil pyrazin
Butanoat ethyl

140
55
100-4000
88-90
70
65
62
59

Axetil-2 thiazolin
α-Ionon
Sulfure dimethyl
Disulfure dimethyl
Furaneol
Nonadien-2,6al
β- Ionon
Octen-1 one-3

1,3
0,4
0,33

0,2
0,04
0,01
0,007
0,005-0,09

Axetoin
Octanon-3
β-micxen
Citral
Axetil-2pyridin

55
50
42
41
19

Trisulfure dimethyl
Isopropyl-2 methoxyl pyrazin
β- Damascenone
p-Menthen-1 thiol-8
Trichloro-2,4,6 anisol

0,003
0,002
0,002
0,0001
0,00005

Bảng 1.3: So sánh ngưỡng nhận biết của một số chất thơm trong nước và dầu ăn
(ppm)
Chất thơm
Petanal
Hexanal
Axit Octanoich
γ- Decalacton
2,4-Decadienal

Nước
0,07
0,03
5,8
0,05
0,5×10-3

Dầu
0,3
0,05
350
3,0
0,3

Bảng1.4: Ngưỡng nhận biết của một số este trong rượu vang và bia (ppm)
Este
Ethyl format
Etyl axetat
Etyl propanoat
Ethyl pentanoat
Ethyl hexanoat

Ethyl heptanoat
Ethyl octanoat
Ethyl nonanoat
Ethyl decanoat
Methyl axetat
Propyl axetat
Butyl axetat
Pentyl axetat
Heptyl axetat

Trong rượu vang
155,20
12,27
1,84
0,01
0,08
0,22
0,58
0,85
0,51
470
4,74
1,83
0,18
0,83

Trong bia
150
30
-0,9

0,23
0,40
0,90
1,20
1,50
-30
7,5
-1,4


Octyl axetat
2- Phenyletyl axetat
Ethyl cinnamat
3- Methylbutyl axetat
Ethyl 2- Hydroxypropanoat
2- Methylpropyl axetat
Ethyl butanoat
Ethyl 2- methyl propanoat
Ethyl 3- methyl butanoat
3- Methyl propioat

0,80
1,80
0,048
0,16 – 1,0
150
------

-3,8
-1,6

250
1,6
0,4
5,0
1,3
0,7

Ngưỡng cảm nhận (ppm)
104

18

103

10

17
13
1116

-

14

16
12

102

7

15
8

6

9
4

10
35

1
2
-1

1

10

10-6

10-5

10-4 10-3

10-2

10-1

1

10

102

103 104
Số lượng (ppm)

Hình 1.9: Mối quan hệ giữa hàm luợng và ngưỡng cảm nhận chất thơm


trong sản phẩm thực phẩm
1. Pyrazine
11. Axit propanoic
2. Mercapto
12. Phenol
3. Ionon
13. Ethyl focmat
4. TDN
14. Furfural
5. Sotolon
15. Axetal
6. Hexanal
16. Ethyl axetat
7. Lacton
17. Methylbutanol
8. Oak lacton
18. Methionol
9. Ethyl C6

10. Phenylmethanol
1.4. Những tính chất cơ bản của chất thơm:
Các tính chất cơ bản của chất thơm là độ bay hơi, độ hòa tan trong các nước
hoặc trong các dung môi hữu cơ. Các tính chất này có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng
của một sản phẩm thực phẩm, cũng như ngưỡng nhận biết chất thơm đó
1.4.1- Độ bay hơi:
Chất thơm này là chất bay hơi cho nên để hiểu rõ hoạt độ của chất thơm trong
bất kỳ một sản phẩm nào hoặc môi trường nào đó thì cần phải biết rõ tính bay hơi của
chất thơm đó.
Độ bay hơi của một chất biểu thị khả năng khuếch tán của chất này từ pha này sang pha
khác (từ pha lỏng hoặc pha rắn lên pha khí hoặc ngược lại). Tính bay hơi này được biểu
diễn hoặc bằng độ bay hơi tương đối( α), hoặc bằng hệ số hoạt độ( γ) hay hệ số phân bố
giữa các pha khí- lỏng( K, k) hoặc lỏng-lỏng( P)
Hệ số phân bố giữa pha khí-lỏng :
Trong các sản phẩm thực phẩm, lượng nước chiếm trên dưới 90% nên tính bay
hơi của một chất thơm thường được biểu thị bằng hệ số phân bố giữa hai pha khí-lỏng và
xác định theo phương trình sau:
C ik
Ki = L
Ci

hoặc

Ki =

Yi
xi

K1: hệ số phân bố giữa pha khí-lỏng của chất bay hơi i, tính theo tỷ lệ nồng độ chất này
trong mỗi pha tại thời điểm cân bằng.

Cik: nồng độ chất thơm i trong pha khí( g/l)
Cil : nồng độ chất thơm i trong pha lỏng( g/l)
Ki : hệ số phân bố giữa pha khí- lỏng của chất bay hơi i, tính theo tỷ lệ phần mol chất này
trong mỗi pha tại thời điểm cân bằng
yi: nồng độ phân mol chất thơm trong pha khí
xi : nồng độ phần mol chất thơm i trong pha lỏng
Ki và ki có liên hệ với nhau theo phương trình:
K i = ki

dL : tỷ lệ trọng với pha lỏng

RTd L
× 7,5.10 −3
M LP


ML: khối lượng phân tử của pha lỏng(g/mol)
T : nhiệt độ môi trường (tính theo. K)
P : áp suất môi trường (mm.Hg)
Như vậy k hoặc K biểu thị khả năng bay hơi của một chất.
Hệ số hoạt độ ( γ)
γi =

Yi P
P
. s = Ki s
xi Pi
Pi

P1s : áp suất hơi bão hòa của chất thơm I ở nhiệt độ xác định ( mm.Hg)

Như vậy hệ số hoạt độ ( γi) đo độ lệch lý tưởng của một dung dịch, mức độ
tương hợp của chất I với pha lỏng hay nói rộng hơn là hệ số này biểu thị các mối liên kết
lý hóa của các chất ở trong dung dịch. Đối với một chất trong dung dịch lý tưởng ( trong
dung dịch này không có các liên kết lý hóa giữa các chất) thì γ i là một hằng số và bằng 1.
Đối với một chất trong dung dịch thực thì hệ số hoạt động của các chất trong dung dịch
đó sẽ khác 1 do đó để biết được mối liên kết giữa các chất có trong môi trường, có thể so
sánh hệ số hoạt độ của chất bay hơi trước và sau khi bổ sung thêm các chất hòa tan khác.
Nếu γ giảm chứng tỏ có mối liên kết giữa chất bay hơi với các chất khác trong dung dịch,
còn nếu γ tăng thì có thể giải thích bằng mối liên kết giữa các chất có trong môi trường
với nhau và chất bay hơi được giải phóng.
Độ bay hơi tương đối (α)
Biểu thị sự bay hơi của một chất so với chất khác ( ví dụ như nước chẳng hạn)
nên còn gọi là độ bay hơi tương đối và thường được biểu thị theo tỷ lệ sau:
α iw =

Ki
y x
= i. w
K w xi y w

α iw: Độ bay hơi tương đối của của một chất bay hơi i so với nước
(w: viết tát từ tiếng anh watr = nước)
Hệ số phân bố một chất bay hơi I trong hai pha lỏng- lỏng (P)
Khi cho tiếp xúc 2 pha không hoặc rất ít hòa tan với nhau, một pha hữu cơ và
một pha nước có chứa 1 chất bay hơi i. Ở trạng thái cân bằng giữa hai pha thì x 01 , γ01 =
γw Xo
Pi = io = iw
x1w γ1w và
γi
Xi

X10 : nồng độ phần mol chất thơm I trong pha hữu cơ ( viết tắt o)
X1w: noongf ddooj phaanf mol chaats thơm I trong pha nước (viết tắt w)
Pi: hệ số phân bổ giữa pha lỏng-lỏng của chất bay hơi I, tính theo tỷ lệ phần mol chất này
trong mỗi pha tại thời điểm cân bằng
1.4.2 Độ hòa tan :
Phụ thuộc vào nhóm hóa học có trong phân tử mà các chất thơm thường có độ
hòa tan rất khác nhau. Đối với các chất trong cùng một dãy đồng đẳng, phụ thuộc vào
nhóm hóa học ưa nước hay kỵ nước mà độ hòa tan trong nước của chất đó có thể tăng lên
hoặc giảm đi. Độ bay hơi của một chất thơm ở trạng thái tinh khiết hoàn toàn sẽ khác với
độ bay hơi của chất đó trong dung dịch.
Một ví dụ dưới đây (bảng1.5) cho thấy rằng ở trạng thái tinh khiết hoàn toàn,
các chất có áp suất hơi bão hòa càng lớn thì càng dễ bay hơi. Nếu các chất bay hơi này


được hòa tan trong môi trường khác, ví dụ như nước, ở nồng độ loãng thì giá trị của hệ số
phân bố giưa 2 pha khí - lỏng và hệ số hoạt độ hoặc độ bay hơi tương đối càng lớn thì
chất đó càng dễ bay hơi. Như vậy ở dạng tinh khiết axetaldehyt là chất dễ bay hơi nhất
nhưng trong nước thì ngược lại, nonanal là chất dễ bay hơi nhất và axetaldehyt lại là chất
ít bay hơi nhất. Các chất ở trong cùng dãy đồng đẳng thì K và γ sẽ tăng dần khi số cacbon
tăng.
Bảng 1.5: Một số tính chất hóa lý của một số chất bay hơi ở nhiệt độ 250C
Chất bay hơi
Axetaldehyt
Propanal
Butanal
Pentanal
Hexanal
Heptanal
Axetat ethyl
Butanoat ethyl

Isobutanoat ethyl
Hexanoat ethl

Dạng tinh khiết
M (g)
Pis (mm.Hg)
21
910
58
318
72
114
86
16
100
10,6
114
2,9
88
91
116
17,3
116
25,6
144
1,68

S (g/l)
∞
306

70
12
5,0
2,4
86
5,6
5,3
0,52

Hòa tan trong nước
K∞
γ∞
5,0
4,2
6,1
16
7,3
61
12,5
250
15,8
750
22,4
5870
8,2
68,6
18,3
803
25,2
748

35,8
16195

α
160
190
240
400
520
745
270
610
840
1190

Bảng 1.6: Độ hòa tan của một số chất thơm trong nước
và trong dung môi hữu cơ
Độ hòa tan trong dung môi (g/l)
Nước
Tetradecan Axit Linoleic Axit Ricinoleich
Axetat ethyl
8,6
10,6
26
24
2.5- Dimetyl pyrazin
Tan vô hạn
12,5
76
76

Octen 1-ol 3
0,2
2,3
27
22
1.4. Dự đoán khả năng bay hơi của một số chất bay hơi
Khi ta biết chính xác công thức của các chất cần xác định và thường là trong
các môi trừong đơn giản như nước hoặc dung môi hữu cơ có cấu trúc hóa học xác định,
bằng cách tính toán hoặc sử dụng các công thức nhiệt động học có thể dự đoán được khả
năng bay hơi của những chất đó.
1.5.1. Tính Ki nếu biết áp suất hơi bão hòa, độ hòa tan trong nước ở nhiệt độ 250C và
phân tử lượng của chất bay hơi:
Năn 1978, Amoor Buttry đã tìm được mối quan hệ giữa hệ số phân bố giữa 2
pha khí- lỏng (k) với áp suất hơi bão hòa, độ hòa tan trong nước ở nhiệt độ 25 0C và trọng
lượng phân tử của một chất bay hơi mà chất này không bị ion hóa và it tan trong nước
theo phương trình sau, đối với các chất bay hơi ít tan trong nước (S≤ 10g/l):
Chất thơm

Ki = Pis.

Mi
.5,38.10 −5
S


Ki: hệ số phân bố giữa 2pha khí- lỏng của chất bay hơi i, tính theo tỷ lệ nồng độ trong mỗi
pha tại thời điểm cân bằng
S: độ hòa tan của chất bay hơi trong nước ở nhiệt độ 250 C
Mi: trọng lượng phân tử của chất bay hơi
Pis: áp suất hơi bão hòa của chất bay hơi (mm.Hg)

Nếu độ hòa tan của chất bay hơi lớn hơn 10g/l thì công thức trên có dạng sau:
K = ((

5,55
− 0,0555).M i + 1) Pi S .0,97.10 −6
S

Như vậy có thể dự đoán được k của một chất bay hơi nếu biết Mi, PiS và S.
Bảng 1.7: So sánh hệ số phân bố giữa 2 pha khí- lỏng (k hoặc K) của một số chất bay
hơi trong nước ở nhiệt độ 250C
Chất bay hơi
Propanal
Butanal
Pentanal
Hexanal
Heptanal
Octanal
Nonanal

M
58
72
86
100
114
128
142

PS (mm.Hg)
318

114
16
10,6
2,9
1,1
0,4

S(g/l)
306
70
12
5,0
2,4
0,6
0,1

Axetat ethyl
Butanoat ethyl
Isobutanoat ethyl
Hexanoat ethyl
Octen-1 ol- 3
2,5-Dimethylpyrazin

88
116
116
144
128
108

91
17,3
25,6
1,68
0,46
3,36

86
5,6
5,3
0,52
2,1
∞

kTN
3,0 × 10-3
4,7 × 10-3
6,0 × 10-3
8,7 × 10-3
11 × 10-3
21 × 10-3
30 × 10-3
KTN
68,6
803
748
16195
2,16
0,1

KTT
2,6 × 10-3
6,0 × 10-3
6,3 × 10-3
11,4 × 10-3
13,1 × 10-3
14 × 10-3
31 × 10-3
KTT
6,4
26,2
41
34
2,05
?

1.5.2.Dự đoán γ nếu biết cấu trúc phân tử của các chất ( Pierotti & cộng sự,1959)
n2
Logγ = A1,2+ B1 — + D (n2 – n1)2 + F1
n1
∞
2

γ2∞ : hệ số hoạt động của chất bay hơi 2 có nnồng độ pha loãng vô tận
n1,n2 : số lượng cacbon của dung môi 1 và chất hòa tan 2(chất bay hơi)
A1,2 : hệ số phụ thuộc vào bản chất của dung môi 1 và chất bay hơi 2
B1 : hệ số phụ thuộc vào bγản chất của dung môi 1
C2 : hệ số phu thuộc vào bản chất của chất bay hơi 2
D : hệ số không phụ thuộc vào bản chất của dung môi 1 và chất bay hơi 2
F1 : hệ số không phụ thuộc vào bản chất của dung môi 1

Nếu dung môi là nước thì công thức có thể đơn giản hóa như sau:


log γ i∞ = A + Bni + C (

1
1
1
+ ,, + ... + n )
,
ni ni
ni

ni, , ni,, ...nin : số lượng cacboncủa các nhánh của chất bay hơi. Đối với các chất thuộc nhóm
1
1
rượu hoặc este bậc 2 thì phần cuối của chương trình sẽ là C ( , + ,, )
ni ni

1.5.3 Dự đoán γ nếu biết cấu trúc phân tử của các chất- Mô hình UNIFAC (Universal
Quasi Chemical Fonctional Group Activity Coefficiennt – Hệ số hoạt độ của các nhóm có
chức năng hóa học):
Năm 1975 một nhóm tác giả đã sử dụng mô hình nhiệt động học để dự đoán γ:
ln γi = lnγci+ lnγRi
Phần tổ hợp lnγc (combinatoire) được tính theo công thức sau:
φ
θ
φ
lnγ iC = ln i + 5q i ln i + l i − i (∑ xi l i )
xi

φi
xi i
θ i = qi xi / ∑ jq j xi : diện tích phần của chất i (chất bay hơi)
Với
ϕ i = ri xi / ∑ jr j x j : thể tích phần của chất i

qi = ∑ kv K Qk : tham số diện tích của chất i
(i )

ri = ∑ kv K Rk : tham số thể tích của chất i
(i )

Qk, Rk: hằng số các nhóm chức năng k
vk(i): số nhóm k có trong chất i
xi: phân tử phần của chất i
li = 5(ri - qi) – (ri - l)
Phần dư lnγR (residuel) được biểu thị theo công sức sau
ln γ iR = ∑ v k( i ) (ln Γk − ln Γk( i ) )
k

Với Γk : hệ số hoạt động của nhóm k trong dung dịch
(i )
Γk : hệ số hoạt động của nhóm k trong chất i
θ ϕ
ln Γk = Qk [l − ln(∑ θ mϕ mk ) − ∑ m km ]
m
m ∑ φ mϕ nm
n

Với

θ m = Qm X m / ∑ nQn X n : diện tích phần của nhóm m

X m = ∑ kv k xi / ∑ k ∑ iv k x j : thể tích phần của nhóm m
ϕ mn = exp(− a mn / T )
(i )

(i )

T: nhiệt độ của dung dịch tính theo K
Các hệ số amn, qi và ri có thể tìm thấy trong tài liệu tham khảo.
Bảng 1.8: Hệ số phân chia pha khí – lỏng (K ∞) và hệ số hoạt động (γ∞) của một số
chất thơm ở trong nước, nhiệt độ 250 C
K∞
Các chất thơm Thực
nghiệm1

Dự đoán4

γ∞
Thực
nghiệm1

Thực
nghiệm2

Dự
đoán5

Dự

đoán6


88,22
6,36
68,6
56,8
57,1
8,033
Butanoat ethyl
18,3
26,2
803
1131
1193
Isobutanoat ethyl
25,5
41,0
748
1194
1150
Hexanoat ethyl
35,8
34,0
16195
15385
17778
Oct 1- en 3-ol
2,16
2,05

3569
3386
3300
1- Phương pháp headspace
4- Theo công thức của Amoor- Buttery
2- Phương pháp hòa tan tương hỗ
5- Theo công thức của Pierotti & cộng sự
3- Kết quả thí nghiệm của Fares (1987) 6- Theo UNIFAC
Axetat ethyl

45
483
623
13571
2770

1.5.3 Dự đoán hệ số phân bố (tính theo logP) của chất bay hơi trong 2 pha octanol và
nước:
Hằng số này có thể tính toán theo công thức của Rekker năm 1977 cũng dựa
trên cấu trúc phân tử của chất đấy:

log P = ∑ v k . f k

Vk :số nhóm k có trong chất bay hơi
f k: giá trị biểu thị mức độ kỵ nước của nhóm k

Bảng 9 : Hằng số kị nước fi của các nhóm trong 2 pha octanol và nước
STT
1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11

Nhóm
C6H5
C6H4
C6H3
CH3
CH2
CH
C
CH2 = CH
CH = CH
CH = C
H
(al) Cl

fi
1.886
1.688
1.431
0.702
0.5300

0.235
0.150
0.935
0.760
0.730
0.175
0.061

STT
12
13
14
15
16
17
18
19

nhóm
(al) COOH
(ar) COOH
(al) COO
(ar) COO
(al) CO
(ar) CO
(al) O
(ar) O

f
- 0.954

- 0.093
- 1.292
- 0.431
- 1.703
- 0.342
- 1.581
- 0.433

20
21
22

(al) OH
(ar) OH
(ar) COH

- 1.491
- 0.343
- 0.380

1.6. Ứng dụng độ bay hơi của các chất trong các quá trình công nghệ
*Hệ số phân bố một chất bay hơi I trong 2 pha khí lỏng (Ki):
- dự đoán sự tổn thất chất bay hơi
fi =

1
1 + ( L / V .K i )

- So sánh khả năng bay hơi của các chất bay hơi hoặc thu hồi trong quá trình chưng
cất bằng hơi nước,

fi = 1- (

L α
) iw
L +V

hoặc fi = 1- (

L K
) iw
L +V

fi : lượng chất thơm bị bay hơi theo nước (tính theo phần mol)
L,V: lượng nước còn lại hoặc bị bay hơi (tính theo phần mol)
Ví dụ 1 : lượng các chất bay hơi thu hồi theo lượng nước chưng cất

Lượng nước
Bị bay hơi (V) Không bay hơi (L)
0,001
0,999
0,01
0,99
0,02
0,98
0,03
0,97
0,04
0,96

0,05
0,95
0,1
0,90

Axeton (αiw = 46)
f
%
0,045
4,5
0,37
37
0,61
61
0,75
75
0,84
84
0,90
90
0,99
99

Butanol (αiw = 27)
f
%
0,027
2,7
0,23
23

0,42
42
0,56
56
0,66
66
0,74
74
0,94
94

* Hệ số phân bố một chất bay hơi I trong 2 pha lỏng- lỏng (Pi) :
- dự đoán khả năng chiết các chất
F = P(H/W)
F: tỷ lệ chất chiết có trong pha hữu cơ và pha nước
H,W : lượng dung môi và lượng nước (tính theo phần mol)
Ví dụ 2: Lượng các chất bay hơi thu hồi theo lượng dung môi

Lượng dung Lượng nước
môi (H)
(W)
0,01
0,20
0,04
0,05
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5

0,99
0,98
0,96
0,95
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50

Axetat
Ptetradecan/nước = 19
F
% pha H
0,19
16,0
0,39
27,8
0,79
44,2
1,0
50,0
2,1
68,1
4,8
82,6
8,1
89,4
12,7

92,4
19
95,0

ethyl
pa,linoleic/nước = 52
F
% pha H
0,52
34
1,06
52
2,17
68
2,73
73
5,78
85
13,0
92,8
22,3
95,7
34,7
97,1
52,0
98,1


Chương II : CƠ CHẾ HÌNH THÀNH MỘT SỐ CHẤT THƠM THỰC PHẨM
Từ những năm 1970, sự ra đời của máy sắc ký khí kết hợp với máy khối phổ

hoặc với máy tia hồng ngoại,hoặc máy cộng hưởng từ cho phép các nhà nghiên cứu tách
và nhận biết một cách chính xác một số các chất thơm có trong các sán phẩm thực phẩm,
Những kết quả to lớn đạt được trong lĩnh vực này đã mở ra con đường đi tới các nghiên
cứu khác như:
- Nghiên cứu mối liên hệ giữa các số liệu chủ quan và khách quan về hương vị
của một sản phẩm thực phẩm.
- Nghiên cứu mối liên kết giữa các chất bay hơi và các chất không bay hơi, đặc
biệt là các mối liên kết giữa các chất trong các sản phẩm thực phẩm.
- Nghiên cứu các cơ chế dẫn đến sự hình thành các chất thơm.
Sanderson và Graham (1973) đã phân biệt 4 cơ chế chính tạo thành các chất
thơm trong công nghiệp thực phẩm, đó là quá trình sinh tổng hợp, phản ứng có tham gia
trực tiếp hoặc gián tiếp của enzim và quá trình nhiệt phân.
2.1.Sinh tổng hợp (biosynthefse):
Các chất thơm của hoa quả, cây cối cũng như các chất thơm hình thành trong
quá trình lên men thường được tạo thành do chuyển hóa từ lipit, các axit amin và
hydrocacbon để tạo nên các chất như aldehyt, este, rượu bậc cao… (hình 1.2)
AXIT BÉO
HYDROCACBON
AXIT AMIN

Mạch thẳng

Tecpen

Methyl- nhánh

Dạng vòng

Axit
Rượu bậc cao

Este
Cacbonyl
Lacton

Sesquitecpen
Monotecpen
Rượu bậc cao
Cacbonyl

Axit
Rượu bậc cao
Este
Cacbonyl

Axit
Rượu bậc cao
Este
Cacbonyl

Hình 2.1: Các chất thơm được tạo thành theo phương pháp sinh tổng hợp
2.1.1 – Chuyển hóa chất béo:
Phần lớn các chất thơm của các loại cây hoa quả và các chất thơm được tạo thành theo
phương pháp vi sinh đều hình thành từ phương pháp sinh tổng hợp hoặc β- oxy hóa các
chất béo. Cả 2 phản ứng sinh tổng hợp và phân hủy các axit béo (β- oxy hóa) được đặc
trưng bởi một chuỗi các phản ứng tương tự nhau và chỉ khác nhau ở một số điểm quan
trọng như bản chất các chất hoạt hóa (ACP hay CoA), bản chất của coenzym
(FAD/FADH2 và NAD+/NADH2) và đặc biệt là bản chất của các chất trung gian hay nói
chính xác hơn là kóa học lập thể của những chất này (ở dạng S + hay R-). Các chất thơm
được hình thành từ các chất trung gian thường là các methyl xeton, rượu bậc hai, các axit
béo chưa no và no, các aldehyt và các rượu chưa bão hòa hoặc các lacton (hình 2).

R-CH2-CH2-COOH
CoASH,ATP
R-CH2-CH2-CO-ScoA

R-CH=CH-CO-SCoA
Methyl
xeton

Axit béo chưa no

R-CO-CH2-CO-ScoA
Este
Rượu bậc 2

R-CH(OH)-CH2-CO-SCoA

Hình 2.2 Quá trình β- oxy hóa axit béo
Tạo thành Methyl xeton:
Phản ứng tạo methyl xeton có thể viết tổng quát như sau:
FDA

CoSH,ATP

R-CH2-CH2-COOH

R-CH2-CH2-CO-ScoA

FADH2

R-CH=CH-CO-SCoA
H2O

R-CO-CH2-CO-CH3

R-CO-CH2-CO-SC0A
NADH2

R-CH(OH)-CH2-CO-SoA
NAD

Theo ANDERSON và DAY (1966), hương htom đặc trưng của phomat chấm xanh
là do sự có mặt của các methyl xeton: heptanone-2 (có nhiều nhất), nonanone-2,
pentanone-2 và undecanone-2.Các xeton này tạo thành do oxy hóa các axit béo tự do bằng
enzym lipaza có trong sữa, sau đó là quá trình decacboxy hóa các xeto-axit trung gian.
Không tồn tại mối liên quan giữa lượng cơ chất trung gian có trong sữa và lượng xeton
tạo thành. Ví dụ như lượng axit octanoic (C 8)có rất ít trong sữa nhưng lượng heptanone-2
được tạo thành rất lớn, còn các axit béo khác như C 4, C6, C10 và C12 lại chuyển hóa rất
chậm thành các methyl xeton tưong ứng.


Các methyl xeton nói trên dễ dàng bị khử thành các rượu bậc hai tương ứng bằng
các bào tử của nấm sợi Penicillium roqueforti hoặc bằng các vi sinh vật khác.Ngoài ra khi
sử dụng một số nấm men như Torulopsis sevirini hoặc Torulopsis minor cho phép tăng
lượng methyl xeton trong phomat chấm xanh. Hàm lượng methyl xeton sẽ giảm trong
phomat Cheddar nếu không sử dụng nấm mốc trong quá trình sản xuất.
Các xeton có số cacbon lẻ thường được tạo thành do decacboxy hóa các βxetoaxit, ngược lại butanone đóng vai trò quan trọng trong hương thơm của phomat
Cheddar thì có nguồn gốc tạo thành hoàn toàn khác. Sự hình thành chất này phải qua 3
giai đoạn: tạo butylene glycol từ axetoin nhờ chủng Pediococcus cerevisiae, chuyển hóa

butylen glycol thành butanen nhờ chủng Lactobacillus plantarum, khử butanen thành
butanone nhờ chủng Lactobacillus brevis.
CH3-CO-CH(OH)-CH3
Axetoin

Khử

CH3-CHOH-CHOH-CH3

Pediococcus
Cerevisiae

Butanediol

H2O

CH3-CH=COH-CH3

L.plantarum

L.brevis

CH3-CH2-CO-CH3

Năm 1971, ALFORD và các cộng sự đã nhận thấy rằng trong quá trình muối
thịt, nếu có sự tham gia của các chủng Pseudomonas fragi, Candida lipolytica,
Geỏtichum candidum và Aspergillus niger thì tạo thành các methyl xeton.
Tạo thành rrượu bậc hai:
- Khử methyl xeton: các chất thuộc nhóm rượu bấc hai có nhiều trong các quả xoài, dứa,
táo hay các loại quả nhiệt đới được tạo thành do quá trình khử các methyl xeton là

pentanol-2, heptanol-2, nonanol,…
Quá trình khử methyl xeton thường tạo nên các rượu tương ứng, ví dụ như:
R-CH2-CO-CH3

Alcodehydrogenaza

R-CH3-CHOH-CH3

- Từ sản phẩm trung gian của quá trình sinh tổng hợp hoặc β-oxy hóa các axit béo.
R-CH2-CO-CH2-CO-ScoA

R-CH2-CHOH-CH2-CO-SCoA

Khử

R-CH2-CHOH-CH2-CO-SCoA
R-CH2-CHOH-CH3

Các chất có nhóm rượu bậc hai nói trên có các hình lập thể rất khác nhau do đó cho
các mùi cũng khác nhau và nguồn gốc tạo thành cũng khác nhau. Chúng thường có nhiều
trong các loại quả nhiệt đới. Phụ thuộc vào mầu của quả, các nhà nghiên cứu đã tìm được
tuy cùng một chất nhưng có hình thể đối lập nhau. Đối với các loại quả màu vàng thì có
hơn 80% các loại rượu bậc hai là đồng phân S(+), còn trong các quả màu đỏ hoặc tím thì
70-80% là R(-). Trong các loại quả màu vàng thì tồn tại 2 chất: pentanol-2 có 67% S(+)
và 33% R(-), heptanol-2 có 86% S(+) và 14% R(-). Trong các loại quả màu đỏ hoặc tím
thì có các chất: heptanol-2 có 8% S(+) và 92% R(-), este heptilic có 100% R(-).


Hình thành Este:
Cơ chế hình thành các este từ các axit béo hoặc các xeto axit như sau:

R – COOH + ATP +CoASH

R-CO-SCoA

R – CO – COOH + NAD + CoASH

R´-OH

Các axit béo có số cacbon lớn như C 6, C8, C10 thường là các cơ chất trung gian của
R-CO-O-R´+ CoASH
nhiều chất bay hơi. Ví dụ như khi cắt chuối chín hoặc gần chín thì axit octanoic được
chuyển hóa thành các chất khác nhau như axit hecxanoic và butyric khi β- oxy hóa, axit
heptanoic khi α- oxy hóa, nhưng cũng có thể thành octanol-1 (từ octanal), cis heptene- 4ol-2, heptanone-2 và pentanone-2 và các rượu bậc hai tương ứng cũng như các este do các
rượu tạo nên (hình 2.3)
CH3-(CH2)6-COOH

CoASH,ATP

Axit octanoic

E1

CH3- (CH2)6- COOSCoA
ROH
E2

E3
CH3 – (CH2)6- CHO
Octanal
NADH2

E4
CH3-(CH2)6-CH2OH
Octanol
R´-CO-SCoA
E2

CH3- (CH2)6- OCOR
Octanoate
E1: Acylthiokinaza
E2: Acyl-CoA-Acohol-transacylaza
E3: Acyl-CoA-Reductaza
E4: Alcohol-NAD-oxydoreductaza

CH3-(CH2)6-CH2OCOR´
Octyl este

Hình 2.3: Sơ đồ hình thành các este từ axit octanoic trong quả chuối
Các chất thuộc nhóm este thường là các chất bay hơi mạnh và được biết tới từ rất
lâu, ví dụ như axetat ethyl là chất thơm đặc trưng cho táo. Ngoài ra, este được tạo thành
rất nhiều trong quá trình lên men rượu với các chủng nấm men khác nhau.
Các chất thuộc nhóm este không phải lúc nào cũng là các chất thơm cả, đôi khi tạo
nên các chất có mùi hoàn toàn không như ý mà ta thường gọi là “off flaveur”.Ví dụ như
trong quá trình bảo quản sữa hoặc bơ ở nhiệt độ thấp, nếu có mặt của vi khuẩn
Pseudomonas fragi sẽ dẫn đến có mùi quả. Chính loại vi khuẩn này đã tạo nên các este
như butyrat-, hexanoat- và isovalerat ethyl. Hàm lượng các chất này sẽ càng tăng nếu tỷ lệ
các chất béo tăng tới 40%. Mùi không dễ chịu còn gặp ở phomat Cheddar nếu trong sản
phẩm này chứa nhiều các este như butyrat và hexanoat ethyl.


Tạo thành Lacton:

Lacton là các este vòng, được tạo thành qua quá trình este hóa gốc hydroxyl và axit
của cùng một dãy cacbon. Có 2 loại lacton (γ và δ) thường có trong các sản phẩm thực
phẩm như hoa quả, thịt, sữa và các sản phẩm từ sữa, các sản phẩm thực phẩm đã lên men.
Ví dụ tạo vòng một hydroxy-axit như sau:
.

R-CH(OH)-(CH2)n-COOH

α

β
γ

β

γ

α

δ

R O
O
γ- Lacton

R

O
O
δ- Lacton

Trong crem của sữa có rất nhiều δ- hydroxyl axit có số cacbon chẵn, từ những chất
này có thể chỉ tạo nên một loại đồng phân R(-). Điều đó chứng tỏ rằng các chất này là các
chất đặc biệt của quá trình chuyển hóa axit béo. Nấm men chủng Spobolomyces odorus,
tùy thuộc vào điều kiện nuôi cấy có khả năng chuyển hóa axits decanoic thành axit
hydroxy-3 decanoic và γ- decalacton.
CH3-(CH2)8-COOH

CH3-(CH2)5-CHOH-CH2-CH2-COOH

H3C-(H2C)5

O

O

Chủng nấm men trên chủng còn có khả năng oxy hóa các axit béo chưa no, ví dụ
như axit linoleic C18:2 (CH3- (CH2)4- CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH) hoặc axit
ricinoleic C18:1 (CH3- (CH2)5- CHOH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH) thành các lacton chưa
no.
3
CH3- (CH2)4- CH= CH-CH2-CH=CH-(CH2)2

2

1-β oxy hóa

(CH2)2

(CH2)2 (CH2)2 -COOH

CH3- (CH2)4- CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-COOH

H3C-(H2C)4-HC=HC-H2C

O

O


Chủng Tricoderma viride có khả năng tạo chất pentyl pyrone trong môi trường có
chứa nước chiết khoai tây, glucoza (10 g/l), CaCO3 (2 g/l), MgSO4.7H2O (0,2 g/l), sau 34 ngày nuôi cấy trong điều kiện yếm khí ở nhiệt độ thường thì sẽ tạo ra các đỉnh bào tử
màu xanh sẫm và cho mùi dừa ,hiệu suất nuôi cấy là 0,17 g/l.
2.2.2. Chuyển hóa các axit amin:
Tùy thuộc vào loại axit amin mà có thể tạo thành các chất thơm khác nhau, có 3
loại phản ứng chính:
- từ các axit amin có mạch nhánh sẽ tạo nên các aldehyt, sau đó là rượu bậc cao
và este
- từ axit glutamic sẽ tạo nên các lacton và các dẫn xuất của chúng.
- từ các axit amin vòng sẽ tạo nên các axit phenol và phenol.
- Sự tạo thành Aldehyt, Rượu bậc cao, axit và Este từ các axit amin mạch nhánh:
Chuyển hóa axit amin với sự tham gia các chủng nấm men trước hết là tạo thành
aldehyt, sau đó thành rượu hoặc este đã được nghiên cứu khá kỹ. Nấm men hay tham gia
vào các phản ứng này là Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces fragilis. Đối với 2
chủng này thì chỉ cần dịch chiết từ các tế bào đã có khả năng xúc tác để chuyển nhóm
amin của một số axit amin như alanin, asparagin, leuxin, vanilin, methionin, tyrophan,
tryptophan thành α- axit xetoglutaric và sau đó thành aldehyt.
Qua nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy rằng hàm lượng axit amin trong quả giảm
dần trong quá trình chín, như vậy nguyên nhân của sự giảm này là do có sự tổng hợp
protein hoặc do có sự chuyển hóa các axit amin này thành các chất thơm vì trong giai

đoạn này mùi thơm tăng lên rất mạnh. Đặc biệt là lượng axit glutamic lại tăng lên và điều
này được lý giải theo sơ đồ sau đây (hình 4) bằng cách dùng tia phóng xạ để nghiên cứu
cơ chế phản ứng. Như vậy bằng cách khử amin, khử cacboxyl, khử hoặc oxy và acyl hóa
các axit amin ở trong quả có thể tạo nên các aldehyt, xeton và rượu. Hiệu suất tạo thành
các aldehyt sẽ tăng nếu cho thêm phosphat pyridoxal vì chất này là coenzym của transaminaza. Các axit α-xetonic thường decacboxy hóa rất nhanh để tạo thành các aldehyt
tương ứng.
(CH3)2CH-CH2-CHNH2-COOH
Leuxin
Aminotransferaza
(CH3)2CH-CH2-CO-COOH
Axit xetoisocaproic

(CH3)2CH-CH2-CHO

(CH3)2CH-CH2-COOH
Oxy hóa
Khử
(CH3)2CH-CH2-CH2OH
R-CO-SCoA
R-CO-CH2-CH2-CH(CH3)2


Hoặc
(CH3)2CH-CH2-CHNH2-COOH
Leuxin

+

COOH- CH2 -CH2 –CO-COOH
axit α-xetoglutaric

Aminotransferaza

(CH3)2CH-CH2-CO-COOH
Axit xetoisocaproic
-CO2

+

COOH- CH2 -CH2 –CHNH2-COOH

(CH3)2CH-CH2-CHO
methyl-3-butanal

axit glutamic
(CH3)2CH-CH2-COOH
Oxy hóa
Khử
(CH3)2CH-CH2-CH2OH
R-CO-SCoA
R-CO-CH2-CH2-CH(CH3)2

2.4: Sự chuyển hóa các axit amin thành các chất bay hơi
Trong thực tế, khi bảo quản hoa quả, người ta thường phun cồn vào các phòng bảo
quản để cồn khuyếch tán vào quả. Kết hợp với axit ở trong quả và tạo este, giảm tổn thất
chất bay hơi. Tuy nhiên, nếu áp dụng phương pháp này dễ gây hiện tượng tạo các chấm
đen trên quả do cồn tiêu diệt các tế bào thực vật.
Sự hình thành este trong một số trường hợp dẫn đến tạo nên các mùi không mong
muốn (off-flaveur). Hiện tượng này thường xảy ra trong quá trình bảo quản sữa và bơ ở
nhiệt độ thấp khi có mặt chủng vi khuẩn Pseudomonas fragi, đôi lúc tạo nên các mùi hoa
quả (mất mùi sữa và bơ). Từ cuối thế kỷ thứ 19, con người đã nhận thấy vi khuẩn

Streptococcus lactic nếu có trong sữa sẽ tạo nên mùi khó chịu. Về sau các nhà nghiên cứu
đã chứng minh được rằng mùi khó chịu này là do sự có mặt của methyl-3-butanal sinh ra
trong quá trình khử amin và khử cacboxyl chất leuxin bởi các chủng trên. Loại vi khuẩn
này cùng với Lactobacitlus maltaromicuss có thể tạo ra cả methyl-2-propanal và các rượu
tương ứng từ nếu như có enzm dehydrogenaza.
- Hình thành Lacton từ axit glutamic:
Phần lớn các Lacton chuyển hóa từ các axit amin tìm thấy trong rượu vang, đặc
biệt là rượu vang loại Xeres. Những lacton này khác với các lacton chuyển hóa từ các
axits béo. Năm 1973, Muller và các cộng sự đã nghiên cứu thấy rằng cơ chất trung gian


của γ-butyrolacton ( có rất nhiều trong các sản phẩm lên men) là từ axit sucxinic, axit
xeto-2 glutaric và axit γ-amino butyric.

COOH-CH2-CH(NH2)-COOH

Axit Glutamic
NH3

COOH-CH2-CH2-CO-COOH
COOH

O

Axit α-xetoglutaric

O

ROH
COOH-CH2-CH2-CH2OH

axit hydroxyl 3 butyric

O O
γ–Butyrolacton

COOH-CH2-CH2-CHO
Semialdehytsucinic
CH3-CO-COOH

CH3-CO

O

O

R-O

CH3-CHOH

O

O

O

O

CH3-CH2-CH(NH2)-COOH
Threonin

Cách đây không lâu đã tìm thấy trong rượu
e sake đã bảo quản lâu, nước mắm từ đỗ
tương và trong một số các loại rượu 1 chất lacton cho
NH3mùi khét, đó là chất hydroxy-3
dimethyl-4,5 furanone-2 ( HDMF). Cơ chất trung gian của
chất này là threonin. Lacton
này tạo thành nhờ chủng Sacch.cerevisiae.
CH3-CH2-CO-COOH
Axit α-xetobutyric
CH3-CHO
CH3-CHOH-CH(CH3)-CO-COOH
CH3

O

O
CH3

O

CH3
O
O
HDMF dạng xeto

CH3

OH

CH3

O
O
HDMF dạng enol


Hình thành axit phenol từ axit amin vòng:
Các axit phenol và phenol được tạo thành từ phenylalanin trong điều kiện yếm khí.
Các liên kết phenol và eugenol đã tìm thấy trong quá trình chuối chín ( hình 7). Trong quá
Shikimic
axit pathway
trình chuối chín,
có khoảng
150 chất bay hơi tạo thành như các loại 3-methylbutyl este…

Tyrosine

L- Phenylalanine

Cinnamic axit

COOH

COOH
H2N- CH

COOH

H2N- CH
CH2

CH2

E1
OH

P- Coumaric axit
E2

COOH

Caffeic axit Ferulic axit
COOH

E3

COOH

OH

OCH3

Sinnapic axit
COOH

COOH

E3

E4
OH

OH

B-Hydroxylerulic axit

E4
OCH3

HO

OH

H3CO

OH

OCH3
OH

CH2OH

CH2OH

Favanoits
OCH3

H3CO

OH

OH

OCH3

Lignine
3.4 Dimethoxyloluene

OCH3
OCH3

Eugenylmethylether

OCH3
OCH3

Eugenol

OH

Ellmicin

OCH3 H CO
3

5-methoxyeugenol

OCH3 H CO
OCH3
3
OCH3

OH


Fig.2.8. Pathways for the formation of phenolic acids and phenol esters in banana.E 1,Lphenylalanine- ammonia- lyase; E2, cinnamic-acid-hydroxylase; E3, phenolase; E4,
methyltransferase.
Reprinted with permission of Tressl and Drawert (1973). Copyright 1973. American Chemical Society

Hình 2.5: Sơ đồ tạo các este phenol trong quả chuối

2.12. Chuyển hóa hydorocacbon-Sinh tổng hợp tecpen :
Các chấy tecpen, đặc biệt là monotecpen (C 10H16 ) và sesquitecpen (C15H24 ) là các
chất có đặc tính tinh dầu. Các ditecpen (C 20H32) có đặc tính caroten. Ngoài ra còn tìm thấy
các chất trên trong nhiều loại quả như soài, đào, mận, cà chua, chanh cam… Các chủng
víinh thường dùng để tổng hợp các tecpen là Kluyveromyces lactis. (DRAWERT và
BẢTON, 1978), phellimus sp. (COLLINS và HALIM, 1972) và giống Ceratocystis
( SPRECHR và HÁNEN, 1985). Các tecpen có thể ở 3 dạng:

Hở

1 vòng

2 vòng

Năm 1887, WALLACT đã nghiên cứu các dẫn xuất tecpen và tìm ra isopren (C 5H8,
CH2=CCH3- CH=CH2).
Năm 1921 RUZICKA từ ý tưởng của WALLACT đã tìm ra được quy luật cấu trúc
của tecpen (( Mọi tecpen đều được cấu tạo bằng cách liên kết đầu và cuối các phân tử
isopren )) .
Ví dụ: như geraniol và α- tecpeneal đều do 2 phân tử isopren, còn γ-cadinen do 3 phân tử
isopren tạo thành. Quá trình sinh tổng hợp tecpen thường phải qua những giai đoạn sau

(hình 2.6):