Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 1 VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM TIỂU LUẬN HÓA SINH THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: LIPID THỰC PHẨM VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI CỦA LIPID TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM GVHD: Th.s. Nguyễn Thị Mai Hương SVTH: Nhóm 7 Lớp: DHTP5LT Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6 – 2010 Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 2 DANH SÁCH NHÓM 7 [Email : ] 1. Trần Hoàng Điệp 09256491 2. Hồ Thị Phương Hiếu 09249091 3. Ngô Thị Tân 09247711 4. Diệp Kim Thu 09245731 5. Bùi Thị Thanh Thúy 09255551 Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 3 Lipid là chất có vai trò quan trọng đối với cơ thể người cũng như trong chế biến thực phẩm. Nó là một trong ba thành phần cơ bản [lipid, glucid, protein] cấu thành bữa ăn và trong quá trình hoạt động sinh lí của cơ thể. Nhu cầu chất béo chiếm từ 15% - 30% trên tổng năng lượng mang lại từ khẩu phần ăn. Trong công nghệ thực phẩm, lipid giúp tăng độ cảm quan của thực phầm và làm phong phú thêm cho sản phẩm thực phẩm. Ngoài những tác động tích cực, chất béo sẽ có những tác động tiêu cực đến thực phẩm và con người nếu không bảo quản và chế biến đúng cách. Trong bài tiểu luận này, chúng em sẽ trình bày sơ lược về lipid, những biến đổi của nó trong bảo quản và chế biến thực phẩm thông qua đề tài: “LIPID THỰC PHẨM VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI CỦA NÓ LIPID TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM. Trong thời gian tìm hiểu đề tài này, chúng em đã cố gắng tìm kiếm tài liệu để hoàn thành báo cáo này. Mặc dù bài báo cáo tiểu luận này đã được thực hiện một cách rất nghiêm túc và đã hoàn thành nhưng không tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để có thể bài báo cáo hoàn thiện hơn. Từ đó, tích lũy những kinh nghiệm bổ ích cho cuộc sống cũng như nghề nghiệp trong tương lai Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 4 A. GIỚI THIỆU VỀ LIPID THỰC PHẨM 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LIPID Lypid [chất béo] là hợp chất hữu cơ tự nhiên rất phồ biến trong tế bào động vật và thực vật. Chất béo có thành phần hóa học và cấu tạo khác nhau nhưng có những tính chất chung: - Không tan trong nước và tan trong dung môi hữu cơ [ether, cloroform, benzen, aceton, ete petrol, toluen...] → lypid là chất không phân cực vì vậy muốn lypid phân tán trong nước cần phải có chất nhũ hóa. - Là ester của rượu và acid béo phân tử lượng cao [C1→C36] chủ yếu là C1-6→C22 và các dẫn xuất của nó. Các acid béo các acid hữu cơ ở chỗ thường có số cacbon chẵn [ động vật và cơ thể người chỉ có số cacbon chẵn vì luôn luôn phân cắt theo con đường β oxyhóa]. - Có ảnh hưởng lớn đến chức năng cơ thể, trong tế bào mà chúng tồn tại. Ta nhận thấy ngay sự khác biệt giữa lypid và dầu mỡ ở chỗ: dầu mỡ là tên gọi của chất béo được chiết xuất từ động vật và thực vật ngoài thành phần chính là lypid thì dầu mỡ còn có các thành phần khác như chất màu [sắc tố tan trong chất béo], chất mùi, photphatit, các chất sáp, chất nhựa, chất nhớt [mulcilage], các tiền sinh tố và sinh tố [provitamin và vitamin]. Còn đối với lypid thì gần như là tinh khiết. Theo quan niệm cũ: chất béo thực vật gọi là dầu còn chất béo từ động vật gọi là mỡ thực ra quan niệm này chỉ mang tính chất hình thức vì trong thực tế các loại dầu thực vật ở nhiệt độ thấp vẫn đông đặc như mỡ và ngược lại ở mỡ ở nhiệt độ cao lại ở thể lỏng như dầu. Theo khoa học những chất béo chứa nhiều acid béo no [bão hòa] gọi là mỡ. Những chất béo chứa nhiều acid béo không no [chưa bão hòa] gọi là dầu. Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 5 Các acid béo được ký hiệu: X:Y[∆] trong đó X là độ dài mạch cacbon, Y là số liên kết đôi, và ∆ là vị trí liên kết đôi. Trong đó các liên kết đôi được sắp xếp theo quy luật sau: Các acid béo phần lớn là cac mono cacboxy. Từ C8→C10 khả năng tạo màu nhiều hơn khả năng tạo mùi [dầu cọ]. Từ C10→C12 khả năng tạo mùi nhiều hơn khả năng tạo màu [ dầu dừa] - Các acid béo có một nối đôi thì liên kết đôi nằm ở vị trí C19 và C10[∆9] - Khi có nhiều nối đôi hơn thì nối đôi thường nằm ở vị trí ∆12 và ∆15 - Đồng phân hình học thường ở dạng cis, khi đun nóng sẽ chuyển sang dạng trans. Đối với các acid béo thì ở đồng phân dạng cis sẽ dễ tiêu hóa, kém bền vững, nhiệt độ nóng chảy thấp hơn các acid béo đồng phân trans. Các acid béo no và acid béo không no thường gặp: Acid béo no Acid béo không no Acid Lauric [C20] Acid Myristic [C14] Acid Palmitic [C16] Acid stearic [C18] Acid oleic 18:1[∆9] Acid linoleic 18:2[∆9.12] Acid α-linoleic 18:3[∆9.12.15 ] Acid arachidonic 20:4 [∆5.8.11.14] Acid hydrocacpic [mạch vòng và 1 nối đôi] Thành phần acid béo no và không no trong các loại dầu thông dụng thường dùng trong thực phẩm: Loại dầu % acid béo no % acid béo không no % acid béo không no nhiều nối đôi Dầu dừa 88 6 2 Dầu cọ 52 38 10 Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 6 Dầu olive 17 71 10 Dầu đậu phộng 17 48 32 Dầu đậu nành 15 24 61 Dầu mè 14 40 42 Dầu bắp 13 25 59 Dầu hướng dương 12 24 65 Qua bảng thống kê về acid béo no và không no ra có nhận xét sau: - Loại dầu nào có % acid béo không no một nối đôi càng nhiều càng tốt như dầu olive, dầu phộng, dầu mè. Và ngược lại dầu nào có số % acid béo no càng nhiều càng không tốt. - Nếu dầu có số nối đôi quá nhiều sẽ dễ bị oxy hóa. - Mạch cacbon càng dài, cấu trúc càng ít liên kết đôi thì độ hòa tan trong nước càng thấp. - Các acid béo ngắn có khả năng tan trong nước do tính chất của nhóm - COOH. - Ở nhiệt độ phòng các acid béo no có mạch cacbon từ 12 – 24C ở dạng rắn, các aicd béo không no ở dạng lỏng. - Các acid béo không no của động vật có vú thường được cung cấp từ thức ăn. Tuy nhiên cơ thể cũng có thể tổng hợp được một vài aid béo không no. Mặc dù vậy, với những loại acid cần thiết cho cơ thể mà cơ thể không có enzyme thích hợp để tự tổng hợp, thì lúc này bắt buộc phải sử dụng một chế độ ăn uống hợp lý để đảm bảo sự cân bằng dinh dưỡng của cơ thể. Trong các loại acid béo không no thì acid linoleic và α – linoleic là các acid béo cần phải được cung cấp cho cơ thể theo đường dinh dưỡng đây là hai loại acid béo tham gia vào cấu trúc màng tế bào và có nhiều trong một số dầu olive, dầu mè. 2. SỰ CẦN THIẾT CỦA LIPID ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG VÀ THỰC PHẨM Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 7 Chất béo có vai trò chủ yếu trong cấu trúc của chất nguyên sinh. Màng tế bào, nhân, ty thể, lạp thể đều được cấu tạo bởi chất béo, các hỗn hợp lypoprotein. Trong thành phần màng các lypid tham gia trực tiếp vào quá trình vận chuyển các ion, các phân tử của các chất khác nhau qua màng. Trong thức ăn hàng ngày của con người chất béo là một trong ba thành phần quan trọng [lypid, glucid, protein] cấu thành bữa ăn và quá trình hoạt động sinh lý cơ thể giá trị dinh dưỡng của dầu mỡ được quyết định bởi chúng là một loại thức ăn có giá trị nhiệt lượng cao nhất. Điều đó được chứng minh theo số liệu sau: Loại thức ăn Nhiệt lượng sinh ra do nhiệt lượng kế [calo] Nhiệt lượng sinh ra trong cơ thể sinh vật [calo] Lypid 9,4 9,3 Protein 5,0 4,1 Gluxit 3,74→4,19 4,1 Ta thấy rằng chất béo có năng lượng rất lớn, gấp hơn hai lần so với gluxit và hai lần so với protit. Các công trình nghiên cứu sinh hóa học và dinh dưỡng đã cho thấy rằng nếu trong thức ăn hàng ngày thiếu chất béo, trong một thời gian dài dẫn đến những rối loạn về hoạt động sinh lý cơ thể gây nên sự mất cân bằng vật chất và cuối cùng dẫn đến sự suy nhược cơ thể. Ví dụ như đối với trẻ em đang phát triển nếu không cung cấp đủ lượng chất béo cần thiết thì não bộ sẽ kém phát triển [thiếu cholesterol- là dẫn xuất andehit của rượu đa chức, là loại lypid có tác dụng đặc biệt quan trọng trong hoạt động sinh lý của cơ thể] điều này giải thích được rằng cholesterol không hoàn toàn không có lợi cho sức khỏe. tuy nhiên đối với những người già và béo phì thì sự có mặt của cholesterol là điều đáng lo ngại. Trong cơ thể chất béo được chuyển hóa cung cấp năng lượng cho cơ thể làm việc chống lại sự giảm thân nhiệt do ảnh hưởng của những yếu tố bên ngoài [khí hậu, nhiệt độ]. Ví dụ đơn giản nhất là khi trời lạnh những người có lớp mỡ dưới da Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 8 dày sẽ chịu lạnh tốt do do chất béo kém truyền nhiệt nên nó giống như chiếc áo thiên nhiên giúp cơ thể không bị lạnh. Các công trình nghiên cứu về y học cũng đã cho thấy chất béo có quan hệ trực tiếp đến sự sống và chết của vi sinh vật. Người ta đã phát hiện được nhiều loại acid béo và dẫn xuất của nó có tính hoạt động sinh học rất cao. Một ví dụ điển hình về mặt này là sự phát hiện vai trò của cholesterol của các acid béo không no như acid béo linolic, acid linoleic và một vài loại khác được ứng dụng và chữa một số bệnh tim mạch và từ đó người ta khẳng định được vai trò cần thiết của chúng đồng thời khẳng định vai trò của một loại sinh tố đó là sinh tố F – những acid amin không thay thế. Chất béo là một loại dung môi đặc biệt để hòa tan các vitamin tan trong chất béo như A, D, E, K… và chất béo cũng có tác dụng nhất định đối với sự đồng hóa cũng như hiệu quả tác dụng sinh lý của các vitamin này. Các chất béo trong cơ thể còn có tác dụng như chiếc đệm mềm mại giữ cho các bộ phận trong cơ thể không bị va chạm, cọ xát và gây tổn thương. Bổ sung lượng cholesterol cần thiết và hoàn chỉnh khi chơ thể còn nhỏ. Trong công nghiệp dầu mỡ là một nguyên liệu cơ sở của công nghiệp thực phẩm xào nấu tăng thêm giá trị dinh dưỡng cho thức ăn. Trong công nghiệp đồ hộp các chất béo [dầu mỡ] dùng để bảo quản thịt cá và các loại đồ hộp, chế biến bánh kẹo, mì ăn liền…magarine, mayoine là những loại thức ăn quý có giá trị dinh dưỡng cao. 3. HÀM LƯỢNG CỦA LIPID TRONG THỰC PHẨM VÀ NHU CẦU CỦA LIPID. Các loại động vật đều có tồn trữ chất béo trong cơ thể, nhưng đối với các loài động vật nhỏ không thể xem là nguồn cung cấp chất béo được vì lượng chất béo dự trữ trong cơ thể của chúng quá ít. Nguồn gốc cung cấp các loại chất béo động vật thường là các loại gia súc lớn như lợn, bò, cừu, trâu, ngựa hoặc một số loại động vật ở biển như cá voi, báo biển… chất béo động vật thường tập trung ở các Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 9 lớp mỡ dưới da và xung quanh các cơ ở trong bụng, ngoài ra còn chứa rải rác trong một số bộ phận khác của cơ thể như xương cốt, bắp thịt… đặc biệt đối với cá trong gan có chứa một lượng chất béo khá lớn, trong sữa động vật có chứa một loại chất béo mà ta thường gọi là bơ. Lớp mỡ nằm dưới da động vật chiếm từ 85 →90% chất béo, nó tùy thuộc vào chủng loại, mức độ lớn nhỏ và gầy béo mà hàm lượng khác nhau. Đối với các động vật ở biển như cá voi lớp mỡ dưới da dày đến 40→45cm và hàm lượng chất béo chiếm khoảng 25→30% trọng lượng cơ thể. Trong các loại sữa, hàm lượng chất béo tuy ít song nó là nguồn chất beo quan trọng và có giá trị dinh dưỡng rất cao, trong sữa bò khoảng 3→4%, sữa cừu khoảng 6→7% ….Đối với nguồn chất béo thực vật người ta xác định có trên ¾ thực vật sinh trưởng trên trái đất có tồn trữ chất béo, nhưng chỉ có những loại có hàm lượng lớn mới có ý nghĩa và trên thực tế người ta cũng chỉ sử dụng vài trăm loại. Chất béo trong thực vật chủ yếu tích tụ dưới dạng quả và hạt, đồng thời cũng có ở lá, rễ, vỏ, cành… nhưng hàm lượng rất ít. Nguồn dầu thực vật có thể thuộc các loại cây ngắn ngày như lạc, vừng, hướng dương, dậu tương, bông, lúa, ngô…hoặc các loại cây lâu năm như dừa, cọ… Ta có thể thống kê ra hàm lượng lypid trong một số loại thực phẩm theo bảng sau: Thực phẩm Hàm lượng % Đậu nành 17-18,4 Đậu phộng 30-44,5 Mè 40-45,4 Thịt bò 7-10,5 Thịt heo 7-37,5 Cá 3-3,6 Trứng gà 11-14 Ta có thể tìm hiểu nguồn phân bố chất béo thực phẩm theo sơ đồ sau: Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 10 Nhu cầu về lypid của con người vào khoảng 36 – 42g/ngày [đã hấp thụ được] theo tỷ lệ 25 – 30% là lypid động vật còn lại là lypid thực vật. Trong khẩu phần ăn lypid chiếm 14 – 15% tổng lượng chất dinh dưỡng hằng ngày. Nhu cầu lypid phụ thuộc vào độ tuổi, sức khỏe, dân tộc, khí hậu… Đối với người trẻ tỷ lệ đạm:lypid là 1:1, người đứng tuổi tỷ lệ này là 1:0,7, đối với người già và người béo tỷ lệ này là 1:0,5. Nên hạn chế lypid đặc biệt là lypid động vật đối với người bị bệnh béo phì 4. GIÁ TRỊ SINH VẬT HỌC CỦA CHẤT BÉO VÀ SƠ LƯỢC VAI TRÒ CỦA NÓ TRONG TỔ CHỨC SINH VẬT. Vai trò của chất béo trong tổ chức sinh vật mang nhiều tính chất và ý nghĩa khác nhau. Chất béo là loại vật chất có nhiệt lượng lớn nghĩa là khi nó bị oxy hóa hoàn toàn [do đốt cháy hoặc đồng hóa trong cơ thể] sẽ cho ta một năng lượng lớn. Do giá trị nhiệt lượng cao nên có thể xác định công dụng của chất béo trong cơ thể sinh vật như là chất dự trữ năng lượng. chúng ta đều biết động vật trong khi Chất béo thực phẩm Nguồn gốc thực vật Nguồn gốc động vật Mỡ gia súc Bơ lấy từ sữa Mỡ động vật ở biển Nhóm thể đặc Nhóm thể lỏng Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 11 ốm đau, lượng dự trữ dầu mỡ giảm xuống còn trong thời kỳ khỏe mạnh thì hồi phục lại trạng thái bình thường. Tác dụng dự trữ năng lượng của dầu mỡ còn cho ta thấy rõ trong khi nghiên cứu về các loài cá, khi di chuyển đến nơi đẻ trứng tuy cá không ăn vào, nhưng chất béo trong cơ thể tiêu hao để cung cấp năng lượng cho chúng, vì vậy lượng chất béo trong cơ thể cá đến nơi đẻ trứng thường ít hơn rất nhiều so với khi chúng sinh sống bình thường. Một tác dụng quan trọng của chất béo là khi bị tiêu hủy sinh ra nước, lượng nước này thường nhiều hơn so với khi tiêu hủy các vật chất khác. Ví dụ như khi đốt 100g chất béo thu được 107,1g nước; 100g chất đạm thu được 55,5g nước; 100g chất đường bột thu được 41,3g nước. Một số trường hợp nhất định nước sinh ra trong quá trình thiêu hủy rất cần thiết và có tác dụng quan trọng đối với hoạt động của các chức phận dinh dưỡng của sinh vật. Điều này chúng ta thấy rõ ràng nhất là đối với các động vật ngũ đông [gấu Bắc cực] hoặc động vật sống lâu ngày ở các vùng thiếu nước [lạc đà ở các sa mạc]. Khi nghiên cứu về những biến đổi của chất béo trong cơ thể sinh vật người ta cũng đã phát hiện ra một số tác dụng quan trọng của một số acid béo không no như acid linolic, acid linolenic và đặc biệt là acid arahydronic. Chúng là những hợp chất có hoạt tính sinh lý rất cao. Trên cơ sở đó người ta đã lập được một cơ chế về sự điều hòa và chuyển hóa của các cholesterol của acid béo đó vì cholesterol là một tác nhân gây nên các bệnh về tim mạch. Ngày nay người ta cũng nghiên cứu và phát hiện được những tác dụng của chất béo trong một số cơ năng quan trọng của động vật một ví dụ điển hình về mặt này là người ta đã tìm thấy một số acid béo không no có trong gan có liên quan đến các hoạt động sinh lý của gan và một số bộ phận khác. Đối với thực vật chất béo thường tập trung trong hạt, khi hạt nảy mầm cũng như trong thời kỳ sinh trưởng ban đầu, chất béo đảm bảo năng lương cung cấp cho sự phát triển của cây cho đến khi cây đủ rễ, lá, và tự đi tìm thức ăn cần thiết ở môi trường bên ngoài. Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 12 Do những tác dụng quan trọng đó mà chất béo và các dẫn xuất của nó tồn tại trong hầu hết các bộ phận của giới sinh vật: bao gồm các sinh vật thượng đẳng cũng như hạ đẳng. từ những nhận xét thực tiễn và những kết quả nghiên cứu từ trước đến nay cho ta thấy tác dụng sinh lý của chất béo hết sức to lớn đối với sự phát triễn cũng như tái sinh năng lượng của các tổ chức sinh vật. Ta nhận thấy rằng chất béo và các dẫn xuất của nó có những tác dụng đặc thù rất quan trọng liên quan đối với đặc điểm sinh lý và quá trình phát triển của động thực vật, và trên thực tế đã trở thành những vật chất không thể thiếu được trong đời sống của loài người. 5. PHÂN LOẠI LIPID. Có nhiều cách phân loại lypid hiện nay có các kiểu phân loại chính Theo Lenindger: chia lypid thành hai nhóm: - Nhóm lypid xà phòng hóa được [lypid phức]: acid béo, axylglycerit, photphoglycerit, sphingolipid [amit của sphingozin], sáp…nghĩa là những lypid mà trong phân tử có chứa ester của acid béo cao phân tử. - Nhóm lypid không xà phòng hóa được [lypid đơn]: terpen, sterit, prostaglandin…nghĩa là lypid trong phân tử không chứa chức ester, nhóm này gồm các hydrocacbon, các chất màu và sterol. → Nhóm lypid xà phòng hóa được thường dùng làm thực phẩm vì nó có phân tử lượng thấp, liên kết dễ phá vỡ nên cơ thể dễ hấp thu. Theo Plenikok chia lypid thành hai nhóm - Nhóm lypid đơn giản: ester của rượu và acid béo nhóm này gồm có glycerit, sáp, sterit. - Nhóm lypid phức tạp: ngoài rượu và acid béo còn có thêm các nhóm chức khác như bazo nito, acidphphotphoric, glucid, bao gồm các nhóm nhỏ như: - Glyxerophospholipid: trong phân tử có glyxerin, acid béo và acid photphoric, gốc aicd photphoric có thể được ester hóa với một aminalcol như colin hoặc colamin. Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 13 - Glyxeroglucolipid: phân tử ngoài glyxerin và acid béo còn có mono hoặc loigosacarit kết hợp với glyxerin qua liên kết glucozit. Sphingophospholipid: phân tử được cấu tạo từ aminalcol sphingozin, acid béo và acid phosphoric. - Sphingoglucolipid: phân tử được cấu tạo từ sphingozin, acid béo và đường. Phân loại lypid theo khả năng thủy phân và theo cấu tạo: gồm lypid thủy phân được và lypid không thủy phân được, lypid có cấu tạo đơn giản và lypid phức tạp. Phân lọai theo trạng thái đối với cơ thể ta có bảng cấu trúc sau: 6. LIPID ĐƠN GIẢN 6.1 Triacyglycerol. 6.1.1 Cấu trúc. Còn gọi là lipid trung tính, hoặc triglyxerin là ester của glyxerin với acid béo bậc cao có công thức chung như hình bên. Theo loại gốc R của acid béo được gắn theo liên kết ester với glycerin triacylglycerol được phân ra làm hai loại như sau: Lypid dự trữ Lypid màng phospholipids glycolipids Triacylglycerol glycerophospholypid sphingolipid sphingolipid Glycerol Acid béo Acid béo Acid béo Glycerol Acid béo sphingosine Acid béo POCholinee sphingosine Acid béo Mono hoặc olygosaccharide PO4 ROH Acid béo Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 14 - Nếu trong phân tử có các gốc R như nhau thì ta có triglycerid đơn. Lúc này nó sẽ được gọi theo tên của acid béo [tristerin, tripalmitin] - Nếu trong phân tử triglyceride có gốc R khác nhau thì ta có triglyceride phức. Trong tự nhiên đa phần là triglyceride phức. Các triglyceride trong tự nhiên thường gặp ở dạng đồng phân L. Là các chất không phân cực, chỉ tan trong dung môi hữu cơ, có tỷ trọng nhỏ hơn nước. Các acid béo trong tryglyceride thường có mạch cacbon không phân nhánh có số cacbon chẵn, mạch cacbon có thể thẳng, no hoặc không no có thể chứa nhóm - OH. Bắt đầu từ acid có 4 cacbon đến acid có 38 cacbon. Các acid béo no có công thức chung là CnH2nO2 như: acid butyric, acid palmitic, acid stearic… các acid béo no có trọng lượng phân tử lớn có trạng thái rắn và các acid béo no có trọng lượng phân tử thấp có trạng thái lỏng. → Các acid béo no có giá trị sinh học kém hơn acid béo không no và có tác dụng xấu đến quá trình chuyển hóa mỡ, chức phận và vai trò của gan và cả vai trò của chúng trong phát triển bệnh xơ vữa động mạch. Các acid béo không no thường gặp như acid oleic, acid linoleic, acid linolenic, acid arachidonic… →trong cơ thể glucid và protein có thể chuyển háo thành acid béo no nhưng không thể tổng hợp thành acid béo chưa no cần thiết. Bảng hàm lượng acid béo không no trong mỡ động vật: Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 15 Mỡ Hàm lượng acid béo theo phần trăm to nóng chảy Acid béo no Acid béo không no Miristic palmitic srearic oleic linoleic linolenic Cừu 2- 4,6 24,6-27,5 25-30,5 33-43,1 2,7-4,3 - 44-45 Bò 2 – 4,5 27-29 24-25 43-45 0-2,6 - 43-51 Lợn - 24-32,2 7,8-15 50-60 0-10 - 36-48 Ngựa - 29,5 6,8 55,2 6,7 1,7 29,5-13,2 Ta dễ dàng thấy rằng hàm lượng các acid béo no trong động vật chiếm tỷ lệ lớn các acid béo không no, riêng lợn có hàm hàm lượng acid oleic rất cao. Và tỷ lệ acid béo không no càng nhiều thì nhiệt độ nóng chảy càng thấp. Hàm lượng các acid béo không no có trong thức ăn. Mỡ ĐV Hàm lượng acid béo theo % Dầu TV Hàm lượng acid béo theo % linoleic linolenic Arachidonic linoleic linolenic Arachidonic Bơ 4 1,2 0,2 Hướng dương 68 - - Bò 5,3 - 0,6 Đậu nành 58,8 8,1 - Lợn 15,6 - 2,1 Ngô 50-60 0,1-0,7 - Ngỗng 19,3 - - Olive 15 - - Gà 21,3 - 0,6 6.1.2 Tính chất chung của triacyglyceride. 6.1.2.1 Tính chất lý học. Trạng thái rắn lỏng: phụ thuộc vào tính chất nhóm R của acid béo. Nếu trong cấu trúc chứa nhiều acid béo dạng không no thì ở dạng lỏng còn ngược lại lipid sẽ Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 16 ở dạng rắn. Nếu các acid béo không no được hydro hóa [cộng hợp hidro mạch cacbon để trở thành dạng no] thì sau phản ứng sẽ chuyển lipid từ dạng lỏng thành dạng rắn, người ta ứng dụng công đoạn này để sản xuất shoterning hay magarine. Trong tự nhiên các acid béo không no thường ở dạng cis, tuy nhiên khi đun nóng nó sẽ trở thành dạng trans lúc này sẽ làm tăng cholesterol. Không hòa tan trong nước và tách thành lớp Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc chủ yếu vào gốc R : sự có mặt của acid béo mạch ngắn hoặc acid béo, acid béo không no. Dạng đồng phân cis hoặc trans. Vị trí acid béo trên glycerine. Acid béo có nhiều nối đôi thì nhiệt độ nóng chảy thấp và ngược lại. 6.1.2.2 Tính chất hóa học: Phản ứng thủy phân: sản phẩm tạo thành là glyxerin, triglyxerin hoặc diglyxerin. - Bản chất phản ứng: xảy ra qua 3 nấc tạo ra glyxerin, triglyxerin hoặc diglyxerin. - Điều kiện: phải có nước, không cần xúc tác phản ứng vẫn có thể xảy ra. Nếu có chất xúc tác phản ứng xảy ra nhanh hơn, chất xúc tác dùng thường là enzyme thủy phân. - Lợi ích của phản ứng: giúp cho nước hòa tan vào chất béo. Trong bảo quản rất có lợi vì tạo ra nhiều acid béo tự do, làm cho khả năng tách nước ra của dầu mỡ là khó khăn nên đỡ hao hụt dầu. - Tác hại của phản ứng trong thực phẩm: nếu lypid tác dụng với nước nhiều sẽ xảy ra hiện tượng ôi hóa, lypid sẽ thay đổi trạng thái, màu sắc và có mùi khó chịu. - Cách khắc phục: hạn chế lipid tác dụng với nước trừ những trường hợp muốn phản ứng thủy phân xảy ra Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 17 - Cách thúc đẩy phản ứng: muốn cho phản ứng xảy ra nhanh hơn thì cần có chất xúc tác, chủ yếu trong trường hợp này là chất xúc tác enzyme. - Ứng dụng: rửa và xà phòng hóa. Phản ứng xà phòng hóa: Dưới tác dụng của acid, bazo hoặc enzym lypase, lipid bị thủy phân thành glycerol [glycerin] và acid béo. Nếu môi trường phản ứng là kiềm thì muối của acid béo hình thành. Muối này được gọi là xà phòng. Xà phòng thường là hỗn hợp các muối natri của các acid béo. Các muối kali của acid béo tạo thành xà phòng mềm - Bản chất phản ứng: thực chất của phản ứng xà phòng là phản ứng thủy phân. Có bao nhiêu acid béo thì sẽ phản ứn với xút bấy nhiêu. Tính toán lượng xút them vào để phản ứng hết với acid béo tự do thông thường cho thêm lượng dư xút để đảm bảo loại bỏ hết acid béo tự do. - Điều kiên xảy ra phản ứng: phải có dung dịch xút. - Yếu tố ảnh hưởng: phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn khi có nhiệt độ, nhiệt độ càng cao tốc độ phản ứng càng nhanh. Nồng độ và lượng xút cao cũng làm tăng tốc độ phản ứng. Tốc độ khuấy cao làm tăng tốc độ phản ứng vì xà phòng là chất hoạt động bề mặt. - Tác dụng của phản ứng: dùng xút để lọc dầu mỡ trong công nghệ sản xuất dầu mỡ. - Tác hại của phản ứng: trong quá trình lọc dầu nó có thể làm trong dầu nhưng nếu không chú ý thường xuyên để làm vệ sinh thiết bị sẽ bị đóng cặn xuống thiết bị và có thể làm tràn dầu ra ngoài. Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 18 - Cách khắc phục: tính toán lượng kiềm cho vào thích hợp cho yêu cầu của công nghệ. Phản ứng ester hóa: - Bản chất phản ứng: sự đổi chỗ qua lại lẫn nhau của các acid béo trong cùng một triglyxerit hoặc giữa các triglyxeride với nhau. Điều kiện phản ứng: điều kiện nhiệt độ và môi trường thích hợp, nhất là khi vắng mặt nước và có mặt chất xúc tác, Chất xúc tác thường là alcolat kiềm [0,1 -0,3 %], nhiệt độ phản ứng là 110 – 160oC. - Tác dụng của phản ứng: phản ứng dùng để thu từ mỡ lợn các chất béo có khả năng nhũ hóa, để dùng trong sản xuất bánh ngọt và kem đá, qua phản ứng này sẽ loại bỏ các tinh thể glyxerit thô vốn tạo ra trong kem. Cũng có thể dùng phản ứng chuyển ester hóa để chế hóa ra các mỡ rắn giàu acid oleic để sản xuất magarine. - Tác hại của phản ứng: sự biến đổi vị trí của các acid béo làm khả năng tiêu hóa của triglyxeride thay đổi và do đó sự hấp thu của mỗi acid béo có thể bị biến đổi theo. Phản ứng hydro hóa: - Bản chất phản ứng: gắn hyđro vào vị trí nối đôi hoặc nối ba của acid béo không no. chất xúc tác có vai trò gắn hydro lên nó sau đó nhờ chất hoạt động bề mặt và chất xúc tác tạo thành chất xúc tác bề mặt và sau đó mới cộng hợp với hydro. - Điều kiện xảy ra phản ứng: chất xúc tác, hidro, nhiệt độ, áp suất và đặc biệt phải có nối đôi hoặc nối ba trong phân tử. - Tác dụng của phản ứng: chuyển acid béo không no thành acid béo no [lỏng – đặc] để sản xuất dầu magarine hoặc dầu shorterning, mayonnaise. Làm tăng thời gian bảo quản, giảm sự oxy hóa trong quá trình bảo quản, tăng độ bền của dầu. - Tác hại của phản ứng: phản ứng làm giảm giá trị dinh dưỡng vì nó làm giảm lượng các acid béo cần thiết, hàm lượng vitamin, và màu sắc của các chất màu carotenoit có trong dầu. Làm chỉ số IV của dầu mỡ giảm. Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 19 Phản ứng đồng phân hóa: - Bản chất của phản ứng: chuyển dạng đồng phân của acid béo chủ yếu là từ dạng cis thành dạng trans. - Điều kiện xảy ra phản ứng: nhiệt độ, trong phân tử có liên kết đôi trong phân tử. - Tác dụng của phản ứng: làm chuyển đồng phân từ dạng cis sang dạng trans làm tăng thời gian bảo quản của chất béo, chuyển trạng thái của chất béo từ lỏng sang đặc. - Tác hại của phản ứng: làm tăng nhiệt độ nóng chảy của chất béo, làm cho chất béo khó tiêu hóa hơn. - Ứng dụng của phản ứng chủ yếu làm tăng thời gian bảo quản của chất béo. 6.1.2.3 Các chỉ số hóa học. Chỉ số acid [A] Định nghĩa: Là số mg KOH cần thiết dùng để trung hòa acid béo tự do có trong 1g chất béo Chỉ số này phải nhỏ hơn 10 Ý nghĩa: chỉ số acid cao tức là dầu mỡ xấu ngược lại chỉ số acid thấp dầu mỡ càng tốt. Chỉ số xà phòng hóa [X] Định nghĩa: Là số mg KOH cần thiết để trung hòa acid béo tự do và acid béo kết hợp có trong dầu mỡ. Ý nghĩa: chỉ số xà phòng càng cao chứng tỏ dầu mỡ chứa nhiều acid phân tử lượng thấp và ngược lại. Chỉ số ester hóa [E] Định nghĩa: là số mg KOH tác dụng với acid béo kết hợp Ý nghĩa: chỉ số ester càng cao thì lượng glyxerin trong dầu mỡ càng nhiều. Chỉ số iot: Định nghĩa: là số g iot gắn kết hợp vào vị trí nối đôi của 100g dầu mỡ. Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 20 Ý nghĩa: chỉ số iot càng cao thì dầu mỡ càng không no. Chỉ số Reichert – meissile: Định nghĩa: là số ml NaOH tác dụng với acid hữu cơ bay hơi trong 5 g dầu mỡ. Ý nghĩa: chỉ số này xác định sự có mặt của các acid béo dễ bay hơi như acid butyric, acid caproic, acid caprilic. Chỉ số Peroxyt: Định nghĩa: là số g iod được giải phóng bởi peroxyt trong 100g dầu mỡ. Ý nghĩa: chỉ số này phản ánh sự ôi hóa của dầu mỡ, hiện tượng ôi hóa dầu mỡ hình thành chủ yếu khi oxy trong không khí kết hợp vào nối đôi trong phân tử acid béo không no tạo thành peroxyt. 6.2 Sáp [serid] Sáp là loại lyid có trong động vật và thực vật, dựa vào nguồn gốc sáp được chia làm 3 loại: - Sáp động vật; sáp ong, sáp lông cừu… - Sáp thực vật: có một lượng nhỏ trên bề mặt của lá, lông, cành, quả. - Sáp khoáng: có trong than đá, than bùn. Sáp là hỗn hợp của nhiều thành phần khác nhau thành phần chủ yếu trong sáp là ester của acid béo trọng lượng phân tử cao vớ rượu đơn chức cao phân tử. ngoài dạng ester rrong sáp còn tồn tại khoảng 50% tạp chất màu, chất thơm, acid béo tự do… Tất cả các loại sáp đều bền, ít khả năng phản ứng, chỉ bị xà phòng hóa ở 150 – 160oC dưới tác dụng của áp suất. Ứng dụng làm vật liệu cách điện, viết chì, phục hồi tranh, mỹ phẩm… 6.3 Sterid Là ester của vòng sterol với các acid béo cao phân tử 6.3.1 sterol Là những chất rượu chưa no, đơn chức và có vòng. Không tan trong nước nhưng dễ tan trong dung môi bình thường của chất béo như ete, chloroform… và Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 21 trong rượu nóng. Sterol bền với các tác nhân thủy phân tuy nhiên có thể bị oxy hóa tạo thành các dẫn xuất như acid cholic, acid desoxy – cholic… Trong tự nhiên các sterol tự do và các hợp chất tương tự sterol chiếm nhiều hơn sterid. Các sterol có thể chuyển hóa thành các chất điều hòa sinh học, các sterol có phổ biến ở động vật, thực vật, nấm men và một số loài tảo. Một số strol quan trọng trong thiên nhiên: cholesterol, ergosterol. 6.3.2 Sterid Sterid giống sterol là chất rắn không màu, không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ. Khác với sterol là sterid có thể bị thủy phân dưới tác dụng của kiềm hoặc enzyme tương ứng. Prosraglandin: có nhiều loại khác nhau. Trong đó quan trọng hơn cả là E và F. Prosraglandin có hoạt tính sinh học, có nhiều trong mô cơ, cơ quan của động vật, người và một số loại thực vật. Prosraglandin có vai trò điều chỉnh hoocmon và có tác dụng điều hòa dòng máu đến cơ quan, kiểm tra quá trình vận chuyeenrh ion qua một số màng làm giảm sự tiết prosgesterol. 7. LIPID PHỨC TẠP 7.1 Photpholypid Là ester của rượu đa chức với acid béo bậc cao. Người ta còn có thêm thành phần phụ khác như gốc acid phosphoric hoặc nito. Được chia làm 3 nhóm: - Glycerol- Photpholypid:ester của glyxerin và acid béo - Izonit- Photpholypid: ester của rượu và izonit. - sphingo Photpholypid: ester của sphingozin và acid béo. 7.1.1 cấu tạo chung Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 22 7.1.2 tính chất chung Photpholypid là chất rắn không màu. Nhưng dễ chuyển thành lạo có màu do bị oxy hóa tại các liên kết đôi. Dễ tan trong benzene, trong eter – dầu hóa, chloroform. Không tan trong nước. Dễ tạo thành phức protein ở dạng photpholipo – protein. Có trong tế bào của người, động thực vật và vi sinh vật; tham gia trong việc hình thành vỏ tế bào, màng nội tế bào. Trong cấu tạo phân tử tồn tại vùng kỵ nước[acid béo] và vùng háo nước [gốc acid phosphoric và baz nito] Trong thành phần, loại có bazo nito là colin hoặc acety colin có ý nghĩa lớn trong hoạt động của mô thần kinh và là nguồn cung cấp metyl cho quá trình metyl hóa. 7.2 Glycolypid Là ester của rượu sphingozin và acid béo ngoài ra trong tế bào còn có glucid và dẫn xuất nito của galactose. Được chia làm hai nhóm: Xerebozit và Gangliozit Xerebozit: có trong não. Gồm rượu và acid béo liên kết với nhau bởi liên kết peptid. Galactose và rượu liên kết với nhau bởi nối O – glucid. Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 23 Gangliozit: thành phần khá phức tạp gồm sphingozin, acid béo [thường là stearic acid], galatose, glucose, galactozamin, acid noraminic. Tham gia vào cấu trúc của hệ thần kinh. B. NHỮNG BIẾN ĐỒI CỦA LIPID TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN 1. KHẢ NĂNG CHUYỂN CỦA LIPID Trong điều kiện bảo quản cũng như trong cơ thể, lipid có thể bị chuyển hóa để tạo thành các sản phẩm khác nhau. Các quá trình chuyển hóa này rất phức tạp, dưới tác dụng của một loạt các nhân tố và có enzim hoặc không có enzim xúc tác. Khi bảo quản lâu, dưới tác dụng của nhiều nhân tố như ánh sáng, không khí, nhiệt độ, nước và vi sinh vật…, lipid bị thay đổi trạng thái, màu sắc và có mùi vị khó chịu. Người ta thường gọi quá trình tổng hợp này là sự ôi hóa. Thực chất của quá trính này là sự oxy hóa. Tuy vậy nếu dựa vào cơ chế phản ứng thì có thể phân ra ôi hóa do thủy phân và ôi hóa do oxy hóa. 2. ÔI HÓA DO PHẢN ỨNG THỦY PHÂN Ngay khi súc vật vừa bị giết chết xong, chất béo đã bắt đầu bị phân hủy do men của bản thân súc vật và do các yếu tố kích thích khác như độ ẩm, các gốc hóa học… trong thời gian bảo quản, chất đạm lẫn trong mỡ bị phân giải trước rồi kế đến nấm mốc, vi khuẩn có môi trường thuận lợi để sinh sống, phát triển phân hủy mỡ thành glycerin và acid béo. Quá trình thủy phân tiến hành từ từ, chất béo kết hợp với nước để giải phóng ra acid béo và glycerin dưới tác dụng của men lypase. Phản ứng này được thực hiện theo trình tự sau đây. Lipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 24 CHOCOR3CH2OCOR2CH2OHH2O++xtR2COOHCHOCOR3CH2OHCH2OHCHOCOR3CH2OHCH2OHH2O++xtCHOHCH2OHCH2OHR3COOHCH2OCOR1CHOCOR3CH2OCOR2CHOCOR3CH2OCOR2CH2OHH2OR1COOH++xtLipid thực phẩm và những biến đổi của nó trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm SVTH: Nhóm 7 Trang 25 - Bản chất của phản ứng: sản phẩm của phản ứng là: glycerin, diglycerid, monoglycerid, acid béo tạo ra trong phản ứng và một phần nước. - Điều kiện xảy ra phản ứng: Phải có nước, nếu có xúc tác như nhiệt độ, enzym thủy phân, các chất nhũ hóa cho thêm vào thì phản ứng sẽ xảy ra nhanh hơn. Phản ứng thủy phân lipid cũng có thể xảy ra khi có enzim hoặc không có enzim xúc tác. Dầu mỡ thô chưa tinh chế dễ bị oxy hóa hơn dầu mỡ tinh khiết. Nếu chất béo có chuỗi carbon ngắn [từ 4-6 hoặc 8 C] thì nó có thể bay hơi tạo ra mùi hôi đặc chưng. Dầu mỡ ép từ nguyên liệu xấu, nhất là khi đã bị chua sẵn do bảo quản kém hoặc đã bị nhiễm vi sinh vật thường dễ bị chua, cần phải được trung hòa ngay sau khi ép. Nếu để lâu dưới tác dụng của pH thấp chất béo rất dễ bị thủy phân và oxy hóa hơn. Trường hợp thứ nhất xảy ra trong pha “béo” và chỉ có nước hòa tan trong lipid [ dầu, mỡ…] mới tham gia phản ứng nghĩa là phản ứng tiến hành trong môi trường đồng thể. Khi trong lipid có mặt nước với một lượng đáng kể, nhưng ở nhiệt độ thường, thì vận tốc phản ứng cũng rất bé. Vì ở nhiệt độ thường phản ứng thủy phân rất chậm. Hơn nữa khả năng không hòa tan của pha nước trong pha “béo” cũng ngăn cản sự tiếp xúc cần thiết giữa chúng.