TÌM HIỂU VỀ PHỤ GIA NHÓM CHẤT KHÍ AGON, HYDROGEN, NOTROUS OXIDE

BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM

------

TIỂU LUẬN
MÔN : PHỤ GIA THỰC PHẨM
Đề tài 38: TÌM HIỂU VỀ PHỤ GIA NHĨM CHẤT KHÍ
AGON, HYDROGEN, NOTROUS OXIDE

GVHD: Nguyễn Thị Hồng Yến
Lớp HP:ĐHTP6B
Thực hiện:Nhóm 38

TP.HCM, tháng 10 năm 2012


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

BẢNG PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC

TÊN SINH VIÊN

MSSV

CƠNG VIỆC

Nguyễn Văn Ngoan

10056101

Tìm hiểu khí nitrous oxide

Nguyễn Hồng Phương Thảo

10052101

Tìm hiểu khí Agon, biên tập

Trần Hồng Tùng

10285401

Tìm hiểu khí hydrogen, gửi bài

Trang 2


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................ 5
A. HYDROGEN ............................................................................................................. 5
1.Giới thiệu chung ....................................................................................................... 6
a. Lịch sử .................................................................................................................. 6
b. Công thức cấu tạo : H2 ......................................................................................... 7

c. Tính chất hóa - lý................................................................................................. 7
d. Điều chế ............................................................................................................... 8
2. Ứng dụng trong thực phẩm...................................................................................... 9
a. Một số sản phẩm tiêu biểu.................................................................................... 9
b. Cơ chế ................................................................................................................ 10
c. Ưu và nhược điểm .............................................................................................. 14
d. Độc tính .............................................................................................................. 14
3. Xu hướng phát triển ............................................................................................... 15
B. NITROUS OXIDE ................................................................................................... 16
1. Giới thiệu ............................................................................................................... 16
a. Lịch sử sử dụng nitrousoxide (N2O) .................................................................. 16
b. Cơng thức cấu tạo ............................................................................................... 17
c. Tính chất hóa - lý............................................................................................... 17
d. Các nguồn nitrousoxide...................................................................................... 18
2.Ứng dụng của nitrousoxide trong thực phẩm ......................................................... 19
a.Ứng dụng ............................................................................................................. 19
b. Một số sản phẩm tiêu biểu ................................................................................. 19
c. Cơ chế:................................................................................................................ 20
d. Độc tính .............................................................................................................. 22
e. Ưu và nhược điểm .............................................................................................. 22
C. KHÍ AGON .............................................................................................................. 23
1. Giới thiệu chung .................................................................................................... 23
a.

Lịch sử ............................................................................................................. 23
Trang 3


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hồng Yến

b. Tính chất vật lí ................................................................................................. 23
c.

Cấu tạo hóa học ............................................................................................... 23

d. Điều chế ........................................................................................................... 24
2. Ứng dụng làm phụ gia trong thực phẩm................................................................ 24
a.

Đối tượng ứng dụng ........................................................................................ 24

b. Cơ chế hoạt động ............................................................................................. 25
c.

Ưu , nhược điểm .............................................................................................. 26

d. Một số cơng trình nghiên cứu.......................................................................... 27
3. Xu thế phát triển .................................................................................................... 27
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 28

Trang 4


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hồng Yến

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay phụ gia thực phẩm ngày càng được sử dụng rộng rãi, bất kể đối với sản
xuất một sản phẩm thực phẩm nào cũng cần sử dụng phụ gia nhằm các mục đích bảo
quản, chống sẫm màu, chống oxi hóa, tạo màu, bổ sung dinh dưỡng…..Trong đó vấn
đề bảo quản đang là mối quan tâm hàng đầu của các công ty thực phẩm, bởi việc sản
xuất ra một sản phẩm đạt chất lượng là khơng khó,việc kéo dài tuổi thọ, thời gian sử
dụng và bảo quản mới là vấn đề đặt ra cần giải quyết. Đó là lí do phụ gia gia thực
phẩm dùng để bảo quản ngày càng được phát triển, và cần phải kể đến chính là phụ gia
thực phẩm có bản chất là chất khí, chúng được sử dụng bằng hình thức bơm vào bao
bì, ngăn cản q trình sinh hóa của thực phẩm, giúp tăng chất lượng và giá trị cảm
quan cho sản phẩm. Đồng thời cũng làm chậm q trình oxy hóa sản phẩm, giúp thực
phẩm có tuổi thọ lâu hơn và mang lại nhiều lợi ích cho nhà sản xuất.
Hiểu được tầm quan trọng đó, nhóm chúng em đã quyết định tìm hiểu về vấn đề
này để hiểu rõ hơn về bản chất, cơ chế… của các phụ gia này, cụ thể là tìm hiểu về
nhóm phụ gia chất khí gồm Agon, Hydrogen, Nitrous Oxide.
Trong q trình thực hiện tiểu luận cịn nhiều sai xót mong cơ góp ý cho bài tiểu
luận của nhóm được hồn thiện hơn, tốt hơn.

Trang 5


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

A. HYDROGEN
Hydrogen là một phụ gia trong thực phẩm có chỉ số INS là 949, kí hiệu trong
bảng danh mục các loại phụ gia là E949.

1.Giới thiệu chung

a. Lịch sử
Năm 1766, Henry Cavendish là người đầu tiên nhận ra khí hydrogen là một chất
rời rạc, đặt tên cho các khí từ một phản ứng axit kim loại "khơng khí dễ cháy".. Ơng
suy đốn rằng "khơng khí dễ cháy được trong thực tế giống hệt bản chất giả thuyết
được gọi là" nhiên tố "và tiếp tục tìm kiếm vào năm 1781 .

Năm 1783, Antoine Lavoisier đã đưa ra các
yếu tố hydrogen khi ông và Laplace sao chép
Cavendish thấy rằng nước được sản xuất khi hydro
được đốt cháy.

Antoine-Laurent Lavoisier
Trang 6


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

Năm 1806, Humphry Davy đẩy một dịng điện mạnh thơng qua nước tinh
khiết.Ơng phát hiện ra hydrogen và oxy được hình thành. Thí nghiệm đã chứng minh
rằng điện có thể kéo các chất ngoài vào các yếu tố cấu thành của chúng. Davy nhận ra
rằng những chất đã được liên kết với nhau bởi một hiện tượng điện, ông đã phát hiện
ra bản chất thật của sự liên kết hóa học .
Hydrogen được hóa lỏng lần đầu tiên bởi James Dewar vào năm 1898 .Ơng đã
sản xuất hydro rắn năm sau đó.
Deuterium được phát hiện vào tháng 12 năm 1931 bởi Harold Urey ,
và tritium đã được chuẩn bị vào năm 1934 bởi Ernest Rutherford , Mark Oliphant ,
và Paul Harteck .

b. Cơng thức cấu tạo : H2
H-H

c. Tính chất hóa - lý
Trên Trái Đất hydrogen có rất ít trong khí quyển (1 ppm theo thể tích). Nguồn
chủ yếu của nó là nước, bao gồm hai phần hydrogen và một phần oxy (H2O). Các
nguồn khác bao gồm phần lớn các chất hữu cơ (hiện tại là mọi dạng của cơ thể sống),
than, nhiên liệu hóa thạch và khí tự nhiên.
Trọng lượng phân tử: 2,016 g / mol,
Có 3 đồng vị: tritium , deuterium , protium
Không màu, không mùi , không vị , khơng độc hại và rất dễ cháy
Điểm nóng chảy: - 259,2 ° C
Nhiệt độ sôi: - 252,8 ° C
Trang 7


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

Hydrogen là hai nguyên tử và nhẹ hơn nhiều so với không khí.
Bán kính ion: 0,208 (-1) nm ,
Tinh thể hydro có cấu trúc lục giác
Độ dẫn nhiệt : 0,1805 W·m−1·K−1
Độ tan trong nước nhẹ

d. Điều chế
Trong phịng thí nghiệm, hydrogen được điều chế bằng phản ứng
của axít với kim loại, như kẽm chẳng hạn hoặc điện phân nước.
Zn + 2H + → Zn2 + + H 2

2Al + 6 H 2 O + 2OH - → 2Al (OH)4- + 3H 2
2H2O → 2H2 + O2
Để sản xuất cơng nghiệp có giá trị thương mại nó được điều chế từ khí thiên
nhiên. Điện phân nước là biện pháp đơn giản nhưng không kinh tế để sản xuất hàng
loạt hydrogen. Các nhà khoa học đang nghiên cứu để tìm ra những phương pháp điều
chế mới như sản xuất hydrogen sinh học sử dụng quá trình quang phân ly nước ở tảo
lục hay việc chuyển hóa các dẫn xuất sinh học như glucose hay sorbitol ở nhiệt độ thấp
bằng các chất xúc tác mới.
Hydrogen có thể điều chế theo nhiều cách khác nhau: hơi nước qua than (cacbon)
nóng đỏ, phân hủy hydrocarbon bằng nhiệt, phản ứng của các bazơ mạnh (kiềm) trong
dung dịch với nhơm, điện phân nước hay khử từ axít lỗng với một kim loại (có khả
năng đẩy hydrogen từ axít) nào đó.
Việc sản xuất thương mại và cơng nghiệp của hydrogen thơng thường là từ khí tự
nhiên được xử lý bằng hơi nước nóng. Ở nhiệt độ cao (700-1.100 °C), hơi nước tác
dụng với mêtan để sinh ra carbon monoxide và hydrogen.
CH4 + H2O → CO + 3 H2
Điện phân dung dịch có màng ngăn :
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
Phản ứng than đá C + H2O → CO + H2
Lượng hydrogen bổ sung có thể thu được từ carbon monoxide thơng qua phản
ứng nước-khí sau:
CO + H2O → CO2 + H2

Trang 8


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

2. Ứng dụng trong thực phẩm
a. Một số sản phẩm tiêu biểu
Hydrogen chủ yếu được sử dụng như một loại khí bao bì ức chế oxy trong thực
phẩm từ đó ức chế sự tăng trưởng của vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm và làm giảm
tốc độ của q trình oxy hóa trong nhiều sản phẩm khí đóng gói.
Ngồi ra hydrogen cịn được dùng để hydro hóa dầu thực vật qua phản ứng hydro
hóa. Các sản phẩm tiêu biểu cho q trình này như là:











dầu thực vật (Hình 2)
snack ( Hình 3)
mỡ động vật
thịt, cá, gia cầm
macgarin ( Hình 1)
sản phẩm từ sữa
mayonnaise ( Hình 4)/ món salad dressing
nướng sản phẩm
sản phẩm khoai tây (khoai tây nghiền ngay lập tức)
Shortening( Hình 5)

Hình 1

Hình 2

Hình 3
Trang 9


TL Phụ Gia Thực Phẩm

Hình 4

GVHD: Nguyễn Thị Hồng Yến

Hình 5

b. Cơ chế
b.1. Trong sản phẩm khí đóng gói
Hydrogen có tác dụng hạn chế sự tiếp xúc của oxy với thực phẩm mà ở đây là
các vi sinh vật và các chất béo có trong thực phẩm (chất béo phản ứng với oxy ngay
cả khi thực phẩm có rất ít chất béo), qua đó ức chế sự phát triển của vi sinh vật,giảm
các phản ứng giữa axit béo với oxy và làm chậm q trình ơi hóa thực phẩm . Tuy
nhiên để quá trình bảo quản được tốt nhất người ta sử dụng khí hydrogen kết hợp với
một số phụ gia chống oxy hóa để làm chậm q trình oxy hóa, kéo dài tuổi thọ của một
sản phẩm.
b.2.Trong phản ứng hydro hóa:
Phản ứng hydro hóa được dùng trong cơng nghiệp chế biến dầu mỡ.
* Hydro hóa dầu nhằm 2 mục đích chính:
Giúp dầu có thể kéo dài thời gian tồn trữ , giảm khả năng oxy hóa của oxy
khơng khí. Do đó dầu sau khi đã hydro hóa sẽ ổn định hơn, bảo quản dễ hơn và
thời gian bảo quản kéo dài hơn.

Tạo điều kiện cho quá trình chế biến các sản phẩm khác như snack ,
* Phản ứng:
Phản ứng hydro hóa là q trình thêm các ngun tử hydro vào các nối đôi
trong các axit béo không no để tạo thành các axit béo no . Khi kết hợp hydro vào
nối đôi của axit béo sẽ làm dầu thực vật trở nên giống chất béo động vật nghĩa là
dầu từ trạng thái lỏng sẽ chuyển sang trạng thái rắn hoặc trung gian giữa lỏng và
rắn.
Trang 10


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hồng Yến

Nó xảy ra khi khí hydro được bơm vào các loại dầu có chứa các axit khơng
no ở áp suất rất cao.Khí hydro được kích động trong dầu chất lỏng nóng, thường
là dưới áp lực, trong sự hiện diện của một chất xúc tác, điển hình là bột
niken. Khi đó ngun tử hydro được thêm vào một số các liên kết đôi của các
axit béo chưa bão hòa trong dầu. Các axit béo không no (như axit béo
triunsaturated hoặc linolenic trien) thường được hydro hóa đầu tiên, mỗi liên kết
đơi có thể mất đến hai ngun tử hiđrơ. Ví dụ như linolenic (18:3) có một liên
kết đơi hydro hóa trở thành linoleic (18:02). Một axit béo bão hòa (như 16:00
palmitic hoặc stearic 18:00) có thể nhận tất cả các hydro nó có thể giữ.
Q trình hydro hóa địi hỏi phải có ba thành phần: nhiệt, một chất xúc tác
kim loại và khí nén hydro.Có nhiều mức độ khác nhau của hydro hóa, phụ thuộc
phần lớn vào, thời gian, nhiệt độ áp lực và sử dụng cho hydro.

Axit béo khơng no( có nối đơi) và axit béo no (khơng có nối đơi)
Phản ứng hydro hóa( xúc tác, áp suất cao)

Ví dụ: phản ứng hydro hóa( xúc tác Ni, áp suất cao)

Trang 11


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

Tùy thuộc vào mức độ hydro hoá mà người ta thu được các loại dầu có
điểm đơng đặc khác nhau, thơng thường có các loại chủ yếu như: 380C, 450C,
520C, 600C và loại hydro hóa đến cùng.
* Các yếu tố ảnh hưởng
Thời gian: Thời gian hydro hóa có ảnh hưởng chủ yếu đến q trình hịa
rắn của sản phẩm; việc thay đổi thời gian là nguyên nhân tạo ra các sản phẩm có
mức hóa rắn khác nhau (hình). Ngồi ra, sự khác biệt về thời gian cũng là nguyên
nhân giúp quá trình phân tách các thành phần axit béo triệt để hơn.
Nhiệt độ: Q trình hydro hóa phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ: tốc độ phản
ứng gia tăng tỷ lệ với sự gia tăng nhiệt độ. Nhiệt độ phản ứng tăng còn là nguyên
nhân làm tăng khả năng hòa tan của hydrogen và giảm độ nhớt của dầu, giúp cải
thiện quá trình truyền khối: các phần tử axit béo khơng no dễ dàng liên kết với
hydro làm tăng nhanh tốc độ phản ứng.
Điều kiện áp suất: Chiếm ưu thế hơn so với ảnh hưởng của nhiệt độ
Sự gia tăng áp suất gấp đơi làm tăng khả năng hịa tan của cơ chất đến 60%.
Ảnh hưởng của chất xúc tác: Nồng độ chất xúc tác là một trong những tham
số ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hydro hóa dầu. Việc xác định nồng độ tối ưu
của chất xúc tác chịu tác động của nhiều tham số phản ứng khác: nhiệt độ, áp
suất và đặc biệt là tốc độ khuấy trộn.
* Kết quả
Dầu lỏng sau khi hydro hóa sẽ trở nên rắn hơn và có nhiệt độ tan chảy cao

hơn.
Dầu lỏng sau khi hydro hóa sẽ giảm tỉ lệ axit béo chưa no chứa nhiều nối
đôi trong thành phần dầu.
* Ưu và nhược điểm của q trình hydro hóa
Ƣu điểm
Có thể sản xuất dầu nhiều hơn với chi phí thấp hơn so với sản xuất thông
qua các phương pháp tiếp cận khác. Các loại dầu hydro hóa cũng rẻ hơn so với
thay thế, ví dụ, dầu dừa hoặc bơ là đắt hơn so với bơ thực vật. Một số ứng dụng
cũng có, đặc biệt là làm bánh, đòi hỏi các loại dầu hydro hóa và khơng thể dễ
dàng được thay thế bằng các loại dầu thực vật dạng lỏng. Nói chung nó giúp nhà
sản xuất nâng cao năng suất và tiết kiệm thời gian, chi phí sản xuất.

Trang 12


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

Sản phẩm hydro hóa có thời hạn sử dụng, bảo quản lâu hơn và nó ổn định
hương vị, chất lượng của sản phẩm. Nó làm cho vận chuyển các sản phẩm đến
các địa điểm xa có tính khả thi hơn và do đó các sản phẩm có thể có sẵn cho tất
cả mọi người. Các sản phẩm có ít có khả năng cũ đi và điều này là quan trọng đối
với người tiêu dùng. Nó cũng làm cho nó khơng cần thiết trong tủ lạnh các sản
phẩm trong một thời gian dài hơn.
Các loại dầu hydro hóa được sử dụng trong các cửa hàng và nhà hàng thức
ăn nhanh bởi vì họ cho thực phẩm một hương vị và kết cấu phong phú và có thể
được tái sử dụng trong thương mại khoai tây chiên. Nấu ăn với các loại dầu
hydro hóa làm cho thực phẩm như khoai tây chiên hoặc gà cốm, giịn. Nó cũng
làm sáng màu sắc của dầu và cho phép chiên ở nhiệt độ cao. Ví dụ, dầu đậu nành

được sử dụng để nấu ăn và rau trộn hydro hóa một phần để cải thiện hương vị
của nó mà khơng thay đổi thành phần hóa học của nó.
Ơi là hương vị khó chịu hoặc mùi phân hủy mỡ hoặc dầu và xảy ra chủ yếu
trong các loại dầu khơng bão hịa. Loại dầu này là dễ bị ơi vì thành phần hóa học
mà làm cho nó dễ bị hư hỏng khi tiếp xúc với oxy thông .Chẳng hạn như axit
linolenic được loại bỏ do đó ngăn ngừa hầu hết các bị ơi oxy hóa mà nếu khơng
có thể xảy ra đặc biệt là sau khi dầu đã được sử dụng để chiên. Hydro hóa ngăn
chặn ơi bằng cách loại bỏ oxy và thêm hydrogen ở các nối đôi của axit béo khơng
no.
Hydro hóa có thể thay đổi tính chất vật lý của dầu bằng cách chuyển đổi từ
một chất lỏng vào chất béo nhựa, nửa rắn, chặt chẽ tương tự như bơ hoặc mỡ lợn
trong kết cấu, phù hợp để sử dụng trong việc đưa ra bơ thực vật hoặc bơ. Qua đó
nó làm tăng tuổi thọ của các loại thực phẩm.
Nhƣợc điểm
Nó làm giảm hàm lượng axit linoleic thiết yếu trong dầu đậu nành, tạo ra
nhiều loại đồng phân axit béo có ảnh hưởng khơng tốt đến súc khỏe người tiêu
dùng và khơng có trong tự nhiên như cis ,trans.
Các nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng chất béo trans:
Nâng cao tỷ lệ cholesterol xấu (LDL) trong cơ thể và làm giảm
cholesterol tốt (HDL)
 Tăng chất béo trung tính
 Tăng gấp đơi nguy cơ đau tim
 Cản trở việc giải độc gan
 Tương quan với tuyến tiền liệt tăng và ung thư vú
 Cản trở chức năng insulin
 Cản trở sinh sản ở động vật


Trang 13

TL Phụ Gia Thực Phẩm


GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

Làm tăng nguy cơ của bệnh tiểu đường

Chất béo dạng trans được tìm thấy trong một loạt các loại thực phẩm chế
biến từ rõ ràng (chiên thực phẩm, bơ thực vật, bánh nướng, shortening) đến bất
ngờ (bánh mì, bánh quy, bánh snack, trộn salad, đồ ăn nhẹ, ngũ cốc, bữa ăn đông
lạnh ,…)
Xuất hiện một số hương vị và mùi không mong muốn (gọi là "hương vị
cứng "nó được tạo ra bởi một lượng nhỏ của andehit, đặc biệt là 6 - trans nonenal
được hình thành bởi q trình oxy hóa nhưng nó sẽ được loại bỏ trong q trình
khử mùi sau đó ) và có thể để lại dấu vết của chất xúc tác trong dầu hydro hóa .

c. Ƣu và nhƣợc điểm
Hydrogen sử dụng trong thực phẩm có rất nhiều ưu điểm và hầu như không các
nhược điểm, tác dụng phụ khác nên trong hàm lượng hydrogen trong thực phẩm không
được quy định cụ thể hay là được sử dụng tùy theo sản phẩm, nhà sản xuất. Ưu điểm
của hydrogen là rẻ tiền, dễ điều chế và an toàn cho thực phẩm, người tiêu dùng.

d. Độc tính
Nguy hại chủ yếu cho sức khỏe là gây khó thở.
Khi hít phải q nhiều sẽ có các triệu chứng buồn nơn, khó thở, nhịp tim bất
thường, đau đầu, mệt mỏi, chóng mặt, mất phương hướng, thay đổi tâm trạng, cảm
giác ngứa ran, mất phối hợp, nghẹt thở, co giật. Nặng có thể bất tỉnh, hôn mê.
Biện pháp sơ cứu: nếu hiệu ứng bất lợi xảy ra, di chuyển đến khu vực không bị ô
nhiễm. Hô hấp nhân tạo nếu không thở. Nếu thở khó, oxy nên được quản lý bởi các

nhân viên có trình độ. Và nhận ngay lập tức sự chăm sóc y tế.
Đồng thời hydrogen là một chất khí dễ bắt cháy, nó cháy khi mật độ chỉ có 4%.
Nó có phản ứng cực mạnh với clo và flo, tạo thành các axit hidrohalic có thể gây tổn
thương cho phổi và các bộ phận khác của cơ thể. Khi trộn với oxy, hydrogen nổ khi
bắt lửa. Hydrogen cũng có thể nổ khi có dịng điện đi qua.
Vì vậy cần phải biết cách bảo quản và phịng tránh để khơng xảy ra cháy nổ.

Trang 14


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

3. Xu hƣớng phát triển
Hydrogen ngày càng được sử dụng trong các lĩnh vực bao gồm: trong sản xuất
amoniac, ethanol clorua hydro và bromide hydro, các hydro hóa dầu thực vật,
hydrocracking, hydroforming và hydrofining xăng dầu; nguyên tử-hydrogen hàn; cụmang khí cầu; nhiên liệu trong tên lửa, và đông lạnh nghiên cứu. Hai đồng vị nặng,
deuterium (D) và tritium (T), được sử dụng tương ứng phân hạch và nhiệt hạch hạt
nhân. Cũng được sử dụng trong các tế bào nhiên liệu cho xe ơ tơ điện và máy móc,
thiết bị điện khác

Trang 15


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

B. NITROUS OXIDE

1. Giới thiệu
a. Lịch sử sử dụng nitrousoxide (N2O)
Năm 1794, Thomas Beddoes và James Watt đã làm việc với nhau để xuất bản
các cuốn sách cân nhắc về việc sử dụng N2O trong lĩnh vực y tế và sản xuất của nhân
tạo irs.Cuốn sách này là quan trọng vì hai lý do. Đầu tiên, James Watt đã phát minh
ra một máy mới để sản xuất " irs nhân tạo" (tức là nitơ oxit) và một "dụng cụ thở"
mới để hít khí. Thứ hai, cuốn sách cũng trình bày các lý thuyết y khoa mới của
Thomas Beddoes, bệnh lao và các bệnh phổi khác có thể được điều trị bằng cách hít
" irs nhân tạo".

Thomas Beddoes
Phát hiện của Davy hít phải khí thải N2O làm cho ta mất cảm giác đau, 44 năm
nữa trôi qua trước khi các bác sĩ đã cố gắng sử dụng nó để gây mê. Việc sử dụng nitơ
oxit như là một loại thuốc giải trí ở "bên khí cười", chủ yếu là sắp xếp cho tầng lớp
thượng lưu nh, đã trở thành một thành công ngay lập tức bắt đầu vào năm 1799.
Trong khi những ảnh hưởng của khí thường làm cho người dùng cảm thấy mơ mộng
và thuốc an thần, một số người cũng "có được tiếng cười khúc khích" trong trạng thái
hưng phấn, và thường xuyên, phun ra trong tiếng cười.
Ngày 11/12/1844 lần đầu tiên nitơ oxit được sử dụng như một loại thuốc gây mê
trong việc điều trị của bệnh nhân là khi nha sĩ Horace Wells, với sự hỗ trợ của Gardner
Quincy Colton và John Mankey Riggs thể hiện sự vô cảm về cảm giác đau

Trang 16


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

Nitrous Oxide (N2O) mới được thiết kế như là một phụ gia thực phẩm ở Nhật

Bản như một chất nổ đẩy và chất tạo bọt của các loại bình phun kem tươi và simulants
thực phẩm của nó. N2O đã được sử dụng tại hơn 30 quốc gia bao gồm Mỹ và các nước
châu Âu như là một phụ gia thực phẩm cho nhiều loại thực phẩm.
Sự an toàn của N2O được đánh giá bằng JECF và Ủy ban n toàn Thực phẩm
Nhật Bản, và kết luận rằng DI không nên được yêu cầu bởi vì mức độ độc tính thấp
N2O đã được đăng ký trong dược điển Nhật Bản, được sử dụng như là một chất gây
mê qua đường hô hấp, trong hơn 40 năm.

b. Cơng thức cấu tạo
Nitruosoxide có số INS 942; DI CQĐ

c. Tính chất hóa - lý
Cơng thức phân tử: N2O
Phân tử lượng: 44.013 (gam/mol)
Nitrous Oxide N2Olà chất khí gây mê không màu với mùi vị ngọt nhẹ và nặng
hơn khơng khí 1.5 lần.
Khí Nitrous Oxide khơng cháy nhưng có tính Oxy hóa và khuyến khích các chất
cháy, nó khơng duy trì sự sống và có thể gây ngạt do thay thế khơng khí.
Khí Nitrous Oxide được nạp trong các bình thép ở dạng khí hóa lỏng với áp suất
bay hơi 54.2 Bar ở nhiệt độ 21oC.
Trang 17


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

Ứng dụng: là loại khí giảm đau, khí Nitrous Oxide thường được sử dụng với các
khí khác thành hỗn hợp (Ví dụ N2O 50%/O2 50%) hoặc nguyên chất dùng để gây mê.
Đồng thời khí này cịn được sử dụng để làm phẫu thuật Cryo (lạnh sâu), dùng làm phụ

gia thực phẩm.
Đặc tính:
Các nguy cơ chính: Kích thích sự cháy rất mạnh, gây ngạt nhanh chóng;
Khả năng gây cháy: tính Oxy hóa cao
Mùi: ngọt nhẹ
Dung tích riêng ở 200C: 0.54 M3/Kg
Tỷ trọng riêng (Khơng khí = 1) ở 200C: 1.53
Hịa tan
Khả năng hịa tan của nitrousoxide trong một số chất:Trong nước, trong rau quả,
trong sucrose solutionrong sodium chloride solution, trong ethanol solution, trong
propylene glycol

d. Các nguồn nitrousoxide
d.1.Nguồn nitrousoxide trong tự nhiên
Trong khơng khí nitrousoxide (N2O) chiếm khoảng 0.00003%.
Chăn nuôi súc vật để làm thịt là nguồn thán khí, và là nguồn khí methan và
nitrous oxide lớn nhất duy nhất. Lĩnh vực chăn nuôi tạo ra 9% lượng thán khí, 65%
lượng nitrous oxide, và 37% lượng methan từ những hoạt động liên quan đến con
người.Cả hai loại khí methan (20 lần) và nitrous oxide (296 lần) là khí thải gây hiệu
ứng nhà kính nguy hiểm hơn thán khí.Súc vật cũng tạo nên 64% khí amoniac, góp
phần cho hiện tượng mưa a-xít.
d.2. Điều chế
Nitơ oxit thường được chuẩn bị bằng cách nung nóng cẩn thận của amoni nitrat,
phân hủy thành nitơ oxit và hơi nước .
NH4NO3 (s) → 2 H2O (k) + N2O (g)
Các quá trình oxy hóa trực tiếp ammoniac:
2 NH3 + 2 O2 → N2O + 3 H2O
Nitơ oxit có thể được thực hiện bằng cách nung nóng một giải pháp của Acid
Sulfamic và axit nitric.
Trang 18

TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

HNO3 + NH2SO3H → N2O + H2SO4 + H2O
Hydroxylammonium clorua có thể phản ứng với natri nitrit để sản xuất N2O
cũng:
NH3OH + Cl-+ NaNO2 → N2O + NaCl + 2 H2O
Nếu nitrite được thêm vào các giải pháp hydroxylamine, chỉ còn lại sản phẩm
phụ là nước mặn.Tuy nhiên, nếu các giải pháp hydroxylamine được thêm vào các giải
pháp nitrite (nitrite là vượt quá), sau đó độc hại oxit nitơ cao hơn cũng được hình
thành. Ngồi ra, HNO3 có thể được giảm N2O SnCl2 và hỗn hợp HCl:
2 HNO3 +8 HCl + 4 SnCl2 → 5 H2O + 4 SnCl4 + N2O

2.Ứng dụng của nitrousoxide trong thực phẩm
a.Ứng dụng
Nitrousoxide hóa hơi ở nhiệt độ -890
C, độ hóa hơi thấp nên được dùng làm
chất tải nhiệt để bảo quan thực phẩm. N2O ở dạng lỏng làm lạnh cực nhanh các mặt
hàng thực phẩm.
N2O được sử dụng trong các lĩnh vực y học dùng làm chất gây mê, tên lửa, giải
trí và đua xe. Trong lĩnh vực thực phẩm: được sử dụng với vai trò là chất phụ gia.
Người ta dùng nó với các tác dụng: Nhiên liệu đẩy bao bì, chất chống oxi hóa, tạo bọt.
Nhiên liệu đẩy, bao bì: nitrousoxide như một nhiên liệu đẩy phun aerosol.

b. Một số sản phẩm tiêu biểu

Khoai tây chiên

Trang 19


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

Kem

c. Cơ chế:
c.1. Trong sản phẩm khí đóng gói:
N2O là khí trơ, nó được lấp đầy các khoảng trống trong thực phẩm để thay thế
oxy, ức chế sự phát triển của vi khuẩn.
Vì vậy, vi sinh vật hiếu khí khơng có oxy để thực hiện q trình hơ hấp, vi sinh
vật ngừng phát triển nên hạn chế được sự hư hỏng của thực phẩm gây bởi vi sinh vật
Sử dụng phổ biến nhất của nó trong lúc này là bình thuốc xịt nấu ăn thành phần
của nó là N2O thành phẩm. Ta dùng nó để phun vào thực phẩm ức chế sự phát triển
của vi khuẩn hoặc dùng khi bao gói khoai tây chiên và đồ ăn nhanh khác.
c.2.Tạo bọt
Trong lĩnh vực các sản phẩm sữa, khí được sử dụng như là một chất tạo bọt hoặc
pha trộn
Kem có chứa ít nhất 36% lượng chất béo sữa. Khi đánh, chất béo tạo thành một
cấu trúc bọt chứa các túi nhỏ của không khí.Các nhà khoa học thực phẩm gọi là những
"chất béo ổn định bọt khí”.Dưới tác động cơ học thì làm cho thực phẩm bị xáo trộn khi
đó khí nitrousoxide sẽ len lõi vào các túi khơng khí đó vì thế thực phẩm có kích thướt
và khối lượng lớn hơn ngun liệu ban đầu.
Với tác dụng này thì N2O được sử dụng trong sản xuất kem.
N2O là chất khí vơ cùng hòa tan trong các hợp chất béo.Các sản phẩm kem có
hàm lượng chất béo cao nên người ta cho khí N2O vào nó để tăng khối lượng cũng như

kích thướt của sản phẩm. Khi ta phun khí N2O vào sản phẩm kem thì khí này sẽ hịa
tan vào chất béo trong kem, nó ở trạng thái và do đó tạo ra bọt. Được sử dụng cách này
sẽ sản xuất kem có khối lượng gấp 4 lần khối lượng của nguyên liệu ban đầu. Trong
Trang 20


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

khi đánh khơng khí vào kem thì khối lượng chỉ tăng 2 lần mà chất lượng sản phẩm
kem không bảo được lâu vì oxy khơng khí sẽ đẩy nhanh ơi của các chất béo của sữa.
Nếu dùngN2O ức chế sự xuống cấp đó.Carbon dioxide khơng có thể được sử dụng cho
kem bởi vì nó có tính axit trong nước, trong đó sẽ bị đơng lại kem và cho nó một
seltzer giống như cảm giác 'lấp lánh'.

Bên trong kem có thể kem nặng và hỗn hợp khí N2O dưới áp lực. Các N2O thấm
qua kem, hòa tan vào chất béo trong sữa. Khi tadùng ngón tay nhấn vào nó thì có
mộtphản lực tác động trở lại vào ngón tay của ta.
Hiệu quả của tác dụng này phụ thuộc vào hàm lượng chất béo có trong sữa. Hàm
lượng chất béo trong sữa cang cao thì khả năng hấp thu càng nhiều. Điều gì sẽ xảy ra
khi ta thay khí nitrousoxide bằng một loại khí khác hoặc giảm hàm lượng chất béo
trong sữa xuống.
Khi bạn làm một bánh kem bằng cách sử dụng một loại khí khác thì sản phẩm
của ta khơng được trương nở và xốp chỉ tạo ra một lớp sữa dày đặc. Đây là những gì
bạn nhìn thấy ở trên một bánh kem để lâu khi đã N2O biến mất.Nếu khơng có nitơ tạo
ra sơi kem, nó chỉ là một bùn dày.
Trang 21

TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

Tương tự như vậy, nếu bạn đã sử dụng một loại kem ít béo (15% chất béo) hoặc
sữa nguyên chất (3% chất béo)) sẽ có ít nitơ hịa tan và do đó kết quả là ít bọt
Vấn đề duy nhất là, nó không ổn định và sẽ chuyển thành trạng thái lỏng sau 30
đến 60 phút. Vì vậy, người ta dùng nó trong các loại kem ăn liền thì mới có hiệu quả.
c.3.Chống oxi hóa
Q trình oxi hóa xảy ra trong sản phẩm thực phẩm là phản ứng của thành phần
thực phẩm với oxi, nước, các gốc tự do,...
Cơ chế chống oxi hóa của nitrousoxide: Nitrousoxide là một khí trơ nên nó sẽ
khơng tham gia vào các phản ứng hóa học. Nó được pha trộn với các khí khác cho vào
bao bì thực phẩm. Dưới sự có mặt của nó làm giảm hoạt độ của O2, H2O,... Vì vậy, q
trình oxi hóa của các thành phần thực phẩm giảm.
Nitrousoxide pha trộn với khí O2 và CO2 được sử dụng trong các xe tải vận
chuyển và đóng gói tmosphere thay đổi (M P) để kéo dài thời hạn sử dụng của thực
phẩm đóng gói bằng cách ngăn chặn q trình oxy hóa, nấm mốc, phá hoại của côn
trùng.
Khi các chất như dầu thực vật và các loại rượu vang được lưu trữ, các thuộc tính
trơ nitơ có thể được sử dụng để bảo vệ chống lại làm giảm chất lượng của quá trình
oxy hóa bằng cách trục xuất bất kỳ khơng khí bị cuốn theo trong chất lỏng và bảo vệ
chất lỏng trong bể lưu trữ bằng cách điền hơi không gian

d. Độc tính
Nitrousoxide là một phụ gia an tồn.Sự an tồn của N2O được đánh giá bằng
JECF và Ủy ban n toàn Thực phẩm Nhật Bản, và kết luận rằng DI không nên
được u cầu bởi vì mức độ độc tính thấp N2O đã được đăng ký trong dược điển Nhật
Bản. DI không giới hạn.

e. Ƣu và nhƣợc điểm
N2O là phụ gia được xem an tồn nên khơng lo ngại gì về cho người sử dụng khi
nó thực hiện chứ năng phụ gia. Khơng có tác dụng phụ.
Hiệu quả cao trong việc ứng dụng tạo bọt, chống oxy hóa.
Nguồn cung cấp dồi dào: có thể điều chế trong phịng thí nghiệm hoặc trong cơng
nghiệp nên có thể sản xuất ra lượng lớn, giá thành rẻ.

Trang 22


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hồng Yến

C. KHÍ AGON
1. Giới thiệu chung
a. Lịch sử
Agon (tiếng Hy Lạp argos có nghĩa là "khơng hoạt động") đã được Henry
Cavendish cho là tồn tại trong khơng khí từ năm 1785 nhưng chỉ được Lord
Rayleigh (John William Strutt, nam tước đời 3 của Rayleigh) và William Ramsay phát
hiện chính thức từ năm 1894.

Lord Rayleigh

William Ramsay

b. Tính chất vật lí
Khí Agon là khí hiếm khơng mùi, khơng màu và khơng độc.Nó nặng gấp 1,5 lần
khơng khí. Nhiệt độ nóng chảy : −189,35 °C, nhiệt độ sơi : −185,85 °C
Agon hịa tan trong nước nhiều gấp 2,5 lần nitơ và xấp xỉ độ hòa tan của ơxy.

Quang phổ vạch của khí gon

c. Cấu tạo hóa học
- Agon là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hồn. Nó có ký hiệu Ar và số
ngun tử bằng 18. Là khí hiếm thứ ba trong nhóm VIII, Agon chiếm khoảng
Trang 23


TL Phụ Gia Thực Phẩm

GVHD: Nguyễn Thị Hồng Yến

0,934% khí quyển Trái Đất, điều này làm cho nó trở thành khí hiếm phổ biến
nhất trên Trái Đất.
- Cấu tạo phân tử có 8 e ở lớp ngồi cùng, ở trạng thái bền vững nên trơ, khó phản
ứng.
- Cấu hình electron:
[Ne]3s23p6
- Khối lượng phân tử : 39.948

Sự phân bố e trên vỏ nguyên tử Agon

Cấu trúc tinh thể : lập phương tâm mặt

d. Điều chế
Ngày nay khí argon được điều chế chủ yếu bằng phương pháp ngưng tụ khơng
khí ở nhiệt độ thấp và sao đó tách argon khỏi oxi và nito. Ngồi ra có thể điều chế
argon từ các sản phẩm của nhà máy luyện kim đen, hoặc khí thải trong quá trình sản
xuất NH3.

rgon sau điều chế được phân loại theo 2 cấp độ tinh khiết: Loại thông thường:
tỷ lệ rgon đạt từ 99,99% trở lên; loại có độ sạch cao Argon chiếm từ 99,999%.

2. Ứng dụng làm phụ gia trong thực phẩm
Dựa vào tính chất đặc trưng của khí gon là trơ mà nó được sử dụng rộng rãi trong
các ngành công nghệ luyện kim, hàn tiện…..Riêng trong thực phẩm khí Agon là
phụ gia bảo quản, có chỉ số INS là 938, kí hiệu trong bảng danh mục các loại phụ
gia là E938.

a. Đối tƣợng ứng dụng
Khí gon được sử dụng để bơm vào các loại bao bì nhằm mục đích bảo quản các
sản phẩm chống lại sự oxi hóa do tác nhân oxi, vi sinh vật hoặc các enzym oxi hóa gây
ra như:

Trang 24


TL Phụ Gia Thực Phẩm

Rượu vang

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến

Đồ hộp

Khoai tây chiên
và rất nhiều sản phẩm thực phẩm công nghiệp, có thời gian bảo quản và sử dụng trong
thời gian lâu……

b. Cơ chế hoạt động

Cơ chế chung của khí gon khi được sử dụng làm phụ gia trong thực phẩm là
dùng để bảo quản, gon là khí trơ nên không phản ứng với các thành phần trong sản
phẩm, không là môi trường sống của VSV nên hạn chế tối thiểu sự tác dụng của VSV
đến thực phẩm trong quá trình bảo quản khi dùng bao bì có chứa khí gon, đồng thời
ngăn cản sự tiếp xúc của thực phẩm với oxi tránh q trình oxi hóa làm hư hỏng các
sản phẩm thực phẩm.
* Sản phẩm rƣợu vang
Sau khi rượu được rót vào chai, khí Agon sẽ được bơm vào khoảng khơng cịn lại
và sau đó là đóng nút để bảo quản, do tính chất nặng hơn khơng khí nên khí gon dễ
dàng chiếm hồn tồn thể tích khoảng khơng trong chai, đẩy hết khơng khí có chứa oxi
Trang 25