Lời cảm ơn GVHD: T.S Lại Mai Hương
LỜI CÁM ƠN
Em có được kiến thức và sự trưởng thành như ngày hôm nay là nhờ
công lao rất lớn của các thầy cô Khoa Công nghệ Hoá học & Dầu khí,
nhất là các thầy cô thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại
học Bách Khoa Tp. HCM. Do vậy, lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết
ơn chân thành đến quý thầy cô – những người đã hết lòng dìu dắt em
trên con đường học vấn.
Đặc biệt, em xin tỏ sự ghi ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Lại Mai Hương,
cô đã tận tình hướng dẫn, quan tâm chỉ dạy để em hoàn thành luận văn
này.
Tp. HCM, ngày 02 tháng 01 năm 2008
Nguyễn Thụy Nhã Phương
Trang 1
Tóm tắt luận văn GVHD: T.S Lại Mai Hương
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Thực phẩm là yếu tố quan trọng song hành với sự sinh tồn của loài người. Theo quá trình
tiến hoá và phát triển của loài người, thực phẩm cũng phát triển theo. Cùng với sự tiến triển
của khoa học công nghệ, công nghệ chế biến thực phẩm cũng phát triển. Tuy nhiên thực phẩm
không chỉ cung cấp nguồn dinh dưỡng mà còn chứa những nguy cơ tìm ẩn có thể ảnh hưởng
không tốt đến sức khỏe người tiêu dùng, đó chính là các loại độc tố dù tồn tại trong thực phẩm
với hàm lượng rất nhỏ cũng có thể gây ảnh hưởng rất lớn đến cơ thể.
Nhu cầu về một thực phẩm đáp ứng không những về dinh dưỡng mà còn về tính an toàn
và không gây hại cho sức khoẻ đối với người tiêu dùng là cần thiết. Nếu như các loại độc tố
có sẵn trong nguyên liệu hoặc bị nhiễm vào sản phẩm trong quá trình chế biến thì có thể kiểm
soát và phòng ngừa, còn các loại độc tố hình thành trong quá trình chế biến thì đa dạng và khó
kiểm soát hơn nhiều. Tuy nhiên các tài liệu về độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến ở
nước ta còn rất hạn chế. Vì vậy việc tập hợp tài liệu về đề tài này là một yêu cầu cấp thiết
nhằm tìm ra kỹ thuật chế biến thực phẩm an toàn nhất và giảm thiểu đến mức thấp nhất những
nguy cơ tác hại đến sức khỏe người tiêu dùng.
Mục đích của luận văn này là tập hợp tất cả tài liệu về độc tố xuất hiện trong quá trình
0
C trong 4 phút 16
Hình 2.8: Anh hưởng của thời gian và nhiệt độ dầu chiên đến hàm lượng acrylamide trong
khoai tây chiên dưới điều kiện chiên thông thường 17
Hình 2.9: Ảnh hưởng của thời gian chiên và nhiệt độ lên hàm lượng acrylamide có trong
khoai tây chiên ở áp suất chân không (10 Torr) 17
Hình 2.10: Hàm lượng acrlamide ở các điều kiện nhiệt độ và thời gian khác nhau 18
Hình 2.11: Ảnh hưởng của phương pháp chiên và thời gian chiên đến hàm lượng của
acrylamide trong khoai tây chiên 19
Hình 2.12: Mối tương quan giữa hàm lượng acrylamide và hàm ẩm ban đầu của nguyên liệu
19
Hình 2.13: Hàm lượng acrylamide tạo thành trong quá trình chiên bắp - được xử lý với dung
dịch acid citric nồng độ 0, 0.1, 0.2% 20
Hình 2.14: Hàm lượng acrylamide trong khoai tây chiên sau khi ngâm trong dung dịch acid
citric nồng độ 0, 1, 2% 21
Hình 2.15: Ảnh hưởng của pH lên sự hình thành acrylamide với sự có mặt của asparagine (0.5
mmol) và glucose (0.5 mmol) trong 1 mL phosphate trong suốt quá trình gia nhiệt ở 150
0
C
trong 30 phút 21
Hình 2.16: Ảnh hưởng của các cation hoá trị 1, 2, 3 đến hàm lượng acrylamide sau khi gia
nhiệt với hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 150
0
C trong 20 phút 23
Hình 2.17: Ảnh hưởng của các cation hoá trị 1, 2, 3 đến hàm lượng hydroxymethylfurfural
sau khi gia nhiệt với hỗn hợp glucose và asparagine (mỗi loại 10µL) ở 150
0
C trong 20 phút.
24
Hình 2.18: Ảnh hưởng của các cation hoá trị 1, 2, 3 đến hàm lượng furfural sau khi gia nhiệt
bữa ăn 51
Hình 3.6: Các hợp chất PhIP trong thịt và nước tiểu, cơ chế loại bỏ độc tố và phản ứng thuận
nghịch của chúng trong môi trường acid 52
Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn hàm lượng MeIQx và PhIP ở thịt bò bít tếch được chế biến theo ba
phương pháp khác nhau ở bốn mức độ (thời gian) khác nhau 54
Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn hàm lượng MeIQx và PhIP ở thịt bò hamburger được chế biến theo
ba phương pháp khác nhau ở bốn mức độ (thời gian) khác nhau 54
Hình 3.9: Hàm lượng MeIQx và PhIP ở thịt heo được chế biến theo ba phương pháp khác
nhau ở ba mức độ (thời gian) khác nhau 55
Hình 3.10: Anh hưởng của hàm lượng nước đến lượng độc tố sinh ra trong phản ứng giữa hỗn
hợp 0.2 M glucose, 0.4 M glycine và 0.4 M creatinine trong dung môi diethyleneglycol –
nước ở 120
0
C trong 2 giờ 56
Hình 3.11: Hàm lượng HAAs sinh ra với các nồng độ glucose khác nhau 56
Hình 3.12: Anh hưởng của các loại đường khử khác nhau, glucose (A), fructose (B), lactose
(C) và sucrose (D) đến lượng độc tố hình thành trong quá trình chế biến thịt bo
57
Hình 3.13: Hàm lượng HAAs sinh ra với các nồng độ creatinine khác nhau 58
Hình 3.14: Hàm lượng HAAs sinh ra với các nồng độ glycinie khác nhau 58
Hình 3.15: Cơ chế hoạt động của các chất chống oxy hóa/chất kìm hãm đối với các cation tự
do pyrazine 60
Hình 3.16: Hàm lượng HAAs tạo thành trong sản phẩm hamburger (thịt bò nạc) chế biến ở
200
0
C, 20 phút khi có bổ sung chất chống kìm hãm là ascorbate () và erythorbate (^) 60
Hình 3.17: Quá trình trích ly và tinh sạch HAAs bằng phương pháp sử dụng cột với chất
mang rắn SPE 61
Hình 3.18: Cấu trúc phân tử của blue cotton 62
Hình 3.19: Hàm lượng creatine còn lại sau các chế độ xử lý nhiệt bằng bị lò vi sóng khác
epicatechin dimmer khác nhau 107
Hình 5.5: Công thức cấu tạo của một số hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh 109
Hình 5.6: Đồ thị ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N -
pyrrolidine (NPYR) 109
Hình 5.7: Đồ thị ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N –
piperidine (NPIP) 110
Hình 5.8: Đồ thị ảnh hưởng của hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh đến hàm lượng N –
morpholine (NMOR) 110
Hình 6.1: Cơ chế tạo chloropropanol dưới điều kiện thủy phân bằng acid 115
Hình 6.2: Sơ đồ hình thành monochloropropanol dưới xúc tác của enzym lipase 116
Hình 6.3: Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl (16, 67% nước; 200
0
C) lên sự hình thành 3-
MCPD 118
Hình 6.4: Ảnh hưởng của muối đến hàm lượng 3-MCPD trong các loại thực phẩm 119
Hình 6.5: Ảnh hưởng của nước đến hàm lượng 3-MCPD (3,47%NaCl, 200
0
C) 120
Hình 6.6: Ảnh hưởng của nước lên hàm lượng 3-MCPD trong các thực phẩm khác nhau
120
Hình 6.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng 3-MCPD (3,47%NaCl, 200
0
C) 121
Hình 6.8: Ảnh hưởng của béo lên hàm lượng 3-MCPD trong các thực phẩm khác nhau
122
Hình 6.9: Hàm lượng 3-MCPD (mg/kg) trong một số nhóm thực phẩm khác nhau 123
Hình 6.10: Anh hưởng của thời gian chế biến đến hàm lượng 3 – MCPD 123
Hình 6.11: (a) Phản ứng của 1,3-DCP và (b) 3-MCPD với HFBA 125
Hình 6.12: Phản ứng phân hủy của 3-MCDP 128
Trang 5
aspargine 23
Bảng 2.15: Tóm tắt một số các phương pháp sắc ký dùng trong phân tích hàm lượng
acrylamide ở các loại thực phẩm khác nhau 29
Bảng 2.16: Một số các chương trình chạy sắc ký khí kết hợp với phương pháp khối phổ (GC –
MS) khi phân tích hàm lượng acrylamide trong các loại thực phẩm khác nhau 32
Bảng 2.17: Một số các chương trình chạy sắc ký lỏng cao áp kết hợp với phương pháp khối
phổ (LC – MS/MS) khi phân tích hàm lượng acrylamide trong các loại thực phẩm khác nhau
35
Bảng 2.18: Ảnh hưởng của dung dịch lysine, glysine và cystein lên hàm lượng acrylamide
trong quá trình chế biến bánh snack 40
Bảng 3.1: Tên viết tắt và tên đầy đủ của một số phân tử HAAs phổ biến 43
Bảng 3.2: Hàm lượng Quinolines và Quinoxalines ở các loại thực phẩm khác nhau 46
Bảng 3.3: Tác nhân và điều kiện thí nghiệm của các phản ứng tạo HAAs trong quá trình xử lý
nhiệt giữa createine và acid amine có hoặc không có sự tham gia của đường 47
Bảng 3.4: Kết quả thí nghiệm của một số hợp chất HAAs trên chuột 50
Bảng 3.5: Hàm lượng MeIQx và dẫn xuất trong nước tiểu sau bữa ăn 51
Bảng 3.6: Hàm lượng PhIP và dẫn xuất trong nước tiểu sau bữa ăn 52
Bảng 3.7: Anh hưởng của các chất chống oxy hóa đến hàm lượng cation tự do pyrazine và
lượng độc tố HAAs nói chung 59
Bảng 3.8: Một số các phương pháp dùng trong phân tích hàm lượng HAAs ở các loại thực
phẩm khác nhau bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp 63
Bảng 3.9: Một số các phương pháp dùng trong phân tích hàm lượng HAAs ở các loại thực
phẩm khác nhau bằng phương pháp sắc ký khí hoặc phương pháp mao dẫn điện tử 64
Bảng 3.10: Hàm lượng HAAs sinh ra trong quá trình chế biến thịt bò (chiên ở 200 hoặc
250
0
C) thể hiện qua độc tính đối với Salmonella thuộc giống TA98 khi có và không có quá
trình xử lý nhiệt sơ bộ bằng thiết bị lò vi sóng 66
Bảng 3.11: Thành phần hóa học và hoạt lực chống oxy hóa trung bình của một số loại mật ong
67
thực phẩm 98
Bảng 5.3: Lượng tiêu thụ hàng ngày của N – nitrosodimethylamine (NDMA) và nguồn thực
phẩm chính ở các quốc gia khác nhau 100
Bảng 5.4: Một số tác hại của các hợp chất Nitrosamine trên động vật 101
Bảng 5.5: Một số các chương trình và phương pháp sắc ký dùng trong phân tích hàm lượng
nitrosoamine trong thực phẩm 105
Bảng 5.6: pH, độ mặn, thành phần hóa học trung bình của một mẫu nước sốt 108
Bảng 5.7: Hàm lượng N – nitrosamine (µg/kg) trong mẫu sau khi chiếu xạ với liều chiếu xạ
khác nhau 108
Bảng 5.8: Anh hưởng của nước ép hành đến hàm lượng NPYR, NPIP và NMOR 111
Bảng 5.9: Anh hưởng của nước ép tỏi đến hàm lượng NPYR, NPIP và NMOR 111
Bảng 6.1: Hàm lượng 3 – MCPD ở một số loại thực phẩm 114
Bảng 6.2: Nồng độ tối đa 3-MCPD cho phép trong một kg nước tương của các nước 118
Bảng 6.3: Thành phần hóa học của các loại thực phẩm khác nhau 122
Bảng 6.4: Các ion chỉ thị trong phương pháp quang phổ EI 126
Bảng 6.5: Tóm tắt một số chương trình chạy sắc ký thường được sử dụng trong phân tích 3-
MCPD ở nhóm sản phẩm nước chấm đậu nành. 126
Trang 7
Danh sách các từ viết tắt GVHD: T.S Lại Mai Hương
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
HAAs (heterocyclic aromatic amines): các hợp chất amine có vòng thơm.
PAHs (Polycyclic aromatic hydrocarbons): những hợp chất hydrocarbon chứa nhiều vòng
thơm.
HPLC (high pressured liquid chromatography): sắc ký lỏng cao áp
GC (gas chromatography): sắc ký khí
3-MCPD: 3-monochloropropane-1,2 diol
LOD (limit of detection): giới hạn phát hiện
LOQ (limit of quantification): giới hạn phân tích
WR (working range of concentrations): khoảng nồng độ phân tích
IS (internal standard): chất nội chuẩn.
Tryptophane -> Tryptamine, Histidine -> Histamine và các acid hữu cơ,
amoniac, indol, scatol, phenol thường gặp ở các thực phẩm giàu protein như
thịt cá và các sản phẩm của thịt cá đã chế biến (thịt kho, thịt xào, thịt luộc, thịt
băm, chả, pate, lạp xưởng, xúc xích, hay chả cá, cá kho ).
Sự thủy phân và oxy hóa chất béo hình thành nên các sản phẩm glycerin,
acid béo tự do, các peroxyt, hydroperoxyt, aldehyd và cetone gây nên mùi ôi
khét và vị đắng cho sản phẩm, thường gặp ở các lọai thực phẩm chế biến với dầu
mỡ như các món xào, rán như thịt quay, cá rán
Thông thường các thực phẩm bị biến chất thường giảm giá trị dinh dưỡng và
có sự thay đổi về tính chất cảm quan như mùi vị không ngon, thay đổi màu
sắc nhưng dễ nhận biết được và có thể kiểm soát được.
Độc tố hình thành nên trong quá trình chế biến thực phẩm do sự tương tác giữa các
tành phần có sẵn trong nguyên liệu với nhau và với các điều kiện của quá trình chế
biến. Đây là nhóm độc tố rất đa dạng và khó kiểm soát [2].
Trong khuôn khổ luận văn này em chỉ tìm hiểu tổng quan về các nhóm độc tố xuất
hiện trong quá trình chế biến thực phẩm mà có khả năng gây độc lâu dài đối với cơ
thể con người và được hình thành do các phản ứng đặc trưng trong quá trình chế
biến như các nhóm: acrylamide, HAAs, PAHs, 3-MCPD và N – nitrosamine.
1.2. Giới thiệu về độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến:
Độc tố xuất hiện trong quá trình chế biến chính là các hợp chất hóa học được tạo ra trong
quá trình chế biến từ nguyên liệu ra đến sản phẩm. Rất khó để có thể dự đoán hết các loại
hợp chất được tạo ra trong quá trình chế biến thực phẩm và có thể gây hại đến sức khỏe
người tiêu dùng. Nhưng cũng không thể phủ nhận rằng các độc tố xuất hiện trong quá trình
chế biến thực phẩm không tồn tại. Đã có một số các nhóm độc tố xuất hiện trong quá trình
chế biến thực phẩm đã được phát hiện cho đến nay gồm:
Trang 9
Chương 1 : Giới thiệu chung GVHD: T.S Lại Mai Hương
Acrylamide:
Acrylamide được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2002, được tìm thấy nhiều ở các
sản phẩm khoai tây chiên, nướng và các sản phẩm ngũ cốc khác. Acrylamide có khả
Chương 1 : Giới thiệu chung GVHD: T.S Lại Mai Hương
CHƯƠNG 2: ACRYLAMIDE
2.1. Công thức cấu tạo, tính chất:
2.1.1. Công thức cấu tạo:
Acrylamide thuộc nhóm amide có công thức phân tử là C
3
H
5
NO, C=CC(=O)N và có tên
theo IUPAC là 2-propenamide [125].
Công thức cấu tạo [108] và cấu trúc mạng tinh thể của acrylamide thể hiện theo trục a
với các liên kết hydro được thể hiện bằng nét đậm [86]:
Hình 2.1: Công thức cấu tạo và cấu trúc mạng tinh thể của acrylamide
Ngoài ra acrylamide còn có một số tên gọi khác đồng nghĩa như [122]:
Acrylic acid amide;
Acrylic amide;
Acrylamide monomer;
Akrylamid;
Ethylene carboxamide;
Propenamide;
Propeneamide;
Propenoic acid amide.
2.1.2. Tính chất:
Bảng 2.1: Tính chất của acrylamide ở điều kiện lý tưởng 25
0
C, 100 kPa [125]
Tên tính chấtThông số
Khối lượng phân tử71.08 g/mol
Trọng lượng riêng1.13 g/cm³
Nhiệt độ nóng chảy84.5
Nước2155
Acrylamide tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng, không màu, không mùi có nhiệt độ sôi rất
cao và rất háo nước, được sử dụng ở nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Ứng dụng phổ
biến nhất của acrylamide là được dùng để tinh sạch nước uống và xử lý rác thải sinh
hoạt (acrylamide sẽ liên kết với các tạp chất rắn trong nước và làm tăng hiệu suất của
quá trình lọc). Acrylamide cũng được sử dụng trong ngành nhuộm, mỹ phẩm và bao bì,
ngành nhựa dẻo và công nghiệp xây dựng [125].
Phân tử acrylamide tồn tại trong thực phẩm với độ bền rất cao hầu như không đổi sau
thời gian dài bảo quản.
Bảng 2.3: Hàm lượng acrylamide trước và sau thời gian bảo quản [49]
Tên thực phẩmThời gian bảo
quản (tháng)
Hàm lượng acrylamide (µg/kg)
TrướcSau
Ngũ cốc ăn sáng12238238
Ngũ cốc rang9265225
Cà phê rang7203147
Rau củ sống5214174
Rau củ rang540153395
Ca cao3180177
Chocolate nhân hạnh đào29473
Bột chocolate hòa tan15741
2.2. Nguồn gốc:
Acrylamide lần đầu tiên được cả thế giới biết đến thông qua báo cáo của một nhà khoa học
Thụy Điển vào tháng 4 năm 2002, đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt do nó được phát
hiện có một lượng lớn ở các thực phẩm chiên, rán hoặc nướng lò [8].
Acrylamide thường được tìm thấy với hàm lượng lớn ở các thực phẩm giàu tinh bột như:
khoai tây chiên, bánh mì chiên giòn và cũng được tìm thấy ở các loại thực phẩm khác
như: các loại thịt rán heo, gà, bò các loại nước sốt, hamburger nhưng với một lượng nhỏ.
Do đó người ta cho rằng các loại thực phẩm giàu tinh bột chính là nguồn tạo ra acrylamide
Các loại gia vị và nước sốt38 – 54
Bảng 2.5: Tỷ lệ lượng tiêu thụ acrylamide bình quân ở các loại thực phẩm khác nhau từ năm
1994 – 1998 [27]
Thực phẩmLượng
dân số sử
dụng (%)
Lượng thực
phẩm tiêu thụ
(g/kg/ngày)
Nồng độ
acrylamide
(µg/kg thực
phẩm )
Lượng acrylamide
người sử dụng
tiêu thụ
(µg/kg/ngày)
Lượng
acrylamide tiêu
thụ trung bình
(µg/kg/ngày)
Ngũ cốc ăn sáng77.40.84133.30.110.09
Chip khoai tây75.80.17548.00.090.07
Thực phẩm rang, rô ti27.01.14207.80.240.06
Khoai tây chiên48.90.35321.80.110.06
Snack khoai tây20.60.35663.80.230.05
Bánh bisque66.50.27221.60.060.04
Bánh mì73.01.1444.40.050.04
Cà phê57.54.808.50.040.02
2.3. Tác hại:
tộc trên toàn thế giới là từ 0.3 – 0.8 µg/kg thể trọng/ngày. Theo nhiều nghiên cứu ở chuột thì
mức tiêu thụ acrylamide mà không gây nên bất kỳ tổn thương nào (NOEAL – no observed
adverse effect) là 0.2µg/kg thể trọng/ngày [27].
Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có một bằng chứng nào rõ ràng về tác động của acrylamide
có thể gây ung thư ở người hoặc có thể tác động xấu đến hệ thần kinh khi tiêu thụ
acrylamide ở liều lượng thấp hơn liều lượng nghiên cứu [64]. Và chỉ có acrylamide tồn tại ở
dạng monomer mới gây độc đến con người còn các các polymer của acrylamide được xem
là không gây độc [122].
2.4. Cơ chế hình thành acrylamide:
2.4.1. Cơ chế :
Cho đến nay có nhiều giả thuyết được đặt ra để giải thích cơ chế tạo thành acrylamide ở
các loại thực phẩm khác nhau, được chia làm 3 nhóm lớn như:
1. Sự phân hủy nhiệt của một số các acid amine tự do nhất định như: asparagine,
methionine
2. Phản ứng giữa một số acid amine tự do nhất định như: asparagine, methionine,
cysteine, glutamine với các loại đường khử thông qua con đường phản ứng Maillard.
Gồm các phản ứng sau:
Sự đóng vòng nội phân tử của các base Schiff tạo thành oxazolidin-5-one và CO
2
, sự
giải phóng các hợp chất beta-elimination các hợp chất Amadori đã bị decarboxyl hóa
tạo hoặc sự tạo sản phẩm deamine của 3- aminopropionamide tạo thành acrylamide.
Trang 14
Chương 1 : Giới thiệu chung GVHD: T.S Lại Mai Hương
Methionine (hoặc các acid amine khác) trở nên linh động sau quá trình decarboxyl
hóa và deamine hóa tạo thành methional, có khả năng phản ứng như aldehyde với
asparagine tạo thành acrylamide.
3. Sự oxy hóa chất béo khi có mặt các sản phẩm phân hủy nhiệt của các acid amine
tự do (NH
3
Schiff và các hợp chất N- glycosyl. Khi có mặt nước thì base Schiff sẽ bị thủy phân tạo
thành các tác nhân của phản ứng tạo acrylamide (con đường II) hoặc tham gia phản ứng
đồng phân hóa để tạo thành hợp chất Amadori (con đường I), đây là hợp chất trung gian
của chuỗi các phản ứng Maillard dẫn đến sự tạo thành 1- và 3 – deoxyosones, cuối cùng
là phản ứng phân hủy các hợp chất này tạo ra màu sắc và hương vị đặc trưng cho sản
phẩm. Do đó mà hiệu suất của phản ứng tạo acrylamide từ Asparagine với đường khử là
rất thấp, thông thường là dưới 1% mol.
Thông qua con đường II từ base Schiff qua một trong ba phản ứng sẽ tạo thành hợp chất
azomethine ylide, đây là hợp chất rất quan trọng tạo ra acrylamide thông qua nhiều
cách: trực tiếp từ hợp chất azomethine ylide, gián tiếp từ hợp chất – emulation (hợp
Trang 16
Chương 1 : Giới thiệu chung GVHD: T.S Lại Mai Hương
chất trung gian của phản ứng Maillard) hoặc sản phẩm deamine của 3-
aminopropionamide (được tạo thành từ hợp chất azomethine ylide) [8].
Theo nghiên cứu thì cả asparagine và đường khử đều có vai trò đặc biệt quan trọng
trong phản ứng tạo acrylamide, được chứng minh qua thí nghiệm sau:
Trong cùng một điều kiện chế biến, hỗn hợp chỉ gồm tinh bột khoai tây và nước, hay
tinh bột khoai tây, nước và đường khử tạo ra lượng acrylamide không đáng kể (<50
ppb), khi thêm asparagine vào hỗn hợp tinh bột khoai tây và nước thì một lượng nhỏ
acrylamide được xác định (117 ppb). Khi thêm cả asparagine và đường khử vào hỗn hợp
tinh bột khoai tây và nước thì đã tạo ra một lượng lớn acrylamide (9270 ppb). Từ đó cho
thấy cả asparagine và đường khử đều là tác nhân không thể thiếu trong phản ứng tạo
acrylamide trong thực phẩm [24].
Bảng 2.6: Hàm lượng acrylamide hình thành ở các hỗn hợp tác nhân khác nhau [24]
Hỗn hợp tác nhânHàm lượng acrylamide (ppb)
Tinh bột khoai tây + nước <50
Tinh bột khoai tây + nước + dextrose<50
Tinh bột khoai tây + nước + asparagine117
Tinh bột khoai tây + nước + asparagine+ dextrose9270
2.4.2. Vai trò của Asparagine trong phản ứng tạo Acrylamide:
Từ kết quả trên ta thấy ngoài asparagine chỉ có glutamine là acid amine có nhóm amide
trong phân tử mới tạo ra một lượng acrylamide có khả năng phát hiện được, bằng 1% so
với lượng acrylamide được tạo ra do asparagine ở cùng một điều kiện phản ứng. Thí
nghiệm trên cho thấy asparagine ở trạng thái tự do là một nhân tố rất quan trọng trong
việc tạo ra acrylamide. Tuy nhiên khi tiến hành thí nghiệm với phân tử N-acetyl
asparagine (có nhóm amine của phân tử asparagine ở dạng liên kết tương tự như cấu tạo
trong phân tử protein) thì không có sự tạo thành acrylamide. Từ đó ta rút ra kết luận là
asparagine phải ở dạng tự do thì nhóm – amine mới phản ứng với đường khử tạo thành
acrylamide. Còn asparagine tồn tại ở dạng là một phần tử hợp thành của protein thì
không tạo thành base Schiff và do đó không có khả năng tham gia vào phản ứng tạo
acrylamide.
Ở các sản phẩm khoai tây chiên, rán tạo ra nhiều acrylamide là do trong khoai tây có
chứa hơn 50% lượng acid amine tự do và hơn một nửa lượng acid amine tự do đó là
asparagine [24].
2.4.5. Một số nguồn carbon khác:
Ngoài một số đường khử quen thuộc như glucose và fructose thì cũng có nhiều nguồn
carbon khác cũng tham gia vào phản ứng tạo acrylamide. Các nguồn carbon này được
cho ở bảng sau:
Bảng 2.8: Acrylamide được tổng hợp từ L – aspargine với sự có mặt của nhóm carbonyl dưới
xúc tác nhiệt (180
0
C, 5 phút, 20µL nước)
Nguồn carbonAcrylamide (mmol/mol aspargine)
2-Hydroxyl-1-butanal15.8
Hydroxyacetone (acetol)3.97
Fructose3.14
Glucose1.90
2-Oxopropanol (methylglyoxal)0.52
Glyoxal0.38
Buatne – 2,3 – dione (biacetyl)0.26
hằng số cao nhất (hằng số cân bằng):
Trong đó:
C: hàm lượng acrylamide theo thời gian (ppb).
t: thời gian phản ứng, chế biến (s).
A
0
: hàm lượng acrylamide trước quá trình chế biến (A
0
=0 ppb)
k: hằng số tốc độ (1/s).
A: hằng số chỉ hàm lượng acrylamide ở trạng thái cân bằng (ppb)
Trang 19
Chương 1 : Giới thiệu chung GVHD: T.S Lại Mai Hương
t
0
: hằng số thời gian mà tại đó hàm lượng acrylamide bằng một nửa so với
giá trị cân bằng A (s).
Bảng 2.9: Các hệ số phương trình động học biểu diễn quá trình hình thành acrylamide trong
khoai tây chiên ở áp suất khí quyển [12]
Nhiệt độ (
0
C)A (ppb)t
0
(s)k (1/s)R
2
1504842570.02920.99
1658471780.04060.99
18011231140.04310.99
Từ bảng trên ta thấy rằng giá trị A (hằng số chỉ hàm lượng acrylamide ở trạng thái cân
bằng) tăng rất nhiều khi tăng nhiệt độ đồng thời giá trị t
Chương 1 : Giới thiệu chung GVHD: T.S Lại Mai Hương
C
0
: hàm lượng acrylamide ban đầu (ppb).
k: hằng số tốc độ (1/s).
Thông qua phương pháp hồi quy không tuyến tính ta biết sự phụ thuộc vào nhiệt độ của
các hệ số trong phương trình động học trên [12]:
Bảng 2.10: Các hệ số phương trình động học biểu diễn quá trình hình thành acrylamide trong
khoai tây chiên ở áp suất chân không (10 Torr)
Nhiệt độ (
0
C)C
0
(ppb)k (1/s)R
2
1185.8600.003390.937
1253.6880.005140.958
1405.6710.009560.990
Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của giá trị hằng số tốc độ k của phản ứng cũng được biểu
diễn qua phương trình Arrhenius:
Với:
A: hệ số lũy thừa (A = 505498).
E
a:
năng lượng hoạt hóa của phản ứng (E
a
= 61,059.2
J/mol).
T: nhiệt độ tuyệt đối (K).
R: hằng số khí lý tưởng (R = 8.314 J/mol.K).
đặc biệt là hàm lượng acid amine (asparagine) và đường khử.
Các thông số công nghệ của quá trình chế biến: nhiệt độ, thời gian, độ ẩm, áp suất, pH
[35]
2.5.1. Những yếu tố không thuộc bản chất bên trong nguyên liệu :
Anh hưởng của thời gian và nhiệt độ bảo quản nguyên liệu đến hàm lượng acrylamide
trong sản phẩm khoai tây chiên: Hàm lượng acrylamide ở nguyên liệu khoai tây được
bảo quản ở 4
0
C thì cao hơn nguyên liệu khoai tây được bảo quản ở 8
0
C do ở nhiệt độ
4
0
C thì hàm lượng đường khử (đặc biệt là fructose) cao hơn ở 8
0
C. Và hàm lượng
acrylamide càng tăng tỷ lệ với thời gian bảo quản, thời gian bảo quản càng dài thì hàm
lượng đường khử (glucose và fructose) trong nguyên liệu càng tăng do đó lượng
acrylamide sinh ra cũng càng tăng.
Bảng 2.11: Sự thay đổi của hàm lượng đường khử ở nhiệt độ bảo quản < 8
0
C [28]
Thời gian bảo
quản (ngày)
Hệ số tăng hàm lượng đường khử (so với
nguyên liệu sau thu hoạch)
1.71.0
3.73.0
243.2
403.5
Hình 2.7: Ảnh hưởng của nồng độ asparagine và glucose lên sự hình thành acrylamide ở sản
phẩm khoai tây chiên ở 165
0
C trong 4 phút
Ta thấy rằng khi nồng độ asparagine và glucose (%) càng tăng thì hàm lượng acrylamide
(ppm) cũng càng tăng. Ở cùng nồng độ cố định asparagine trung bình (0.167%) và cao
(0.271%) thì lượng acrylamide tăng tương ứng gấp 39 lần và 70 lần khi tăng lượng
glucose, nhưng ở cùng nồng độ glucose trung bình (0.233%) và cao (0.425%) thì lượng
acrylamide tăng tương ứng gấp 60 lần và 100 lần khi tăng nồng độ asparagine. Do đó ta
có thể rút ra kết luận là asparagine có ảnh hưởng lớn hơn glucose đến sự tạo thành
acrylamide.
2.5.3. Các thông số công nghệ của quá trình chế biến:
a) Kích thước của nguyên liệu hay tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích nguyên liệu (S/V):
Theo nhiều nghiên cứu thì khi tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích nguyên liệu
(S/V) nhỏ thì hàm lượng acrylamide tạo ra trong quá trình chế biến tăng dần khi tăng
nhiệt độ, ví dụ như hàm lượng acrylamide ở miếng khoai tây chiên hình tròn có
đường kính 30 mm, chiều cao 15 mm ở nhiệt độ 180
0
C là 2,000 ppb và ở 200
0
C là
2,500 ppb sau thời gian 10 giây.
Khi tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích nguyên liệu (S/V) lớn thì hàm lượng
acrylamide tạo ra trong quá trình chế biến thường đạt giá trị cực đại ở nhiệt độ chế
biến là 160 – 180
0
C, ví dụ như hàm lượng acrylamide ở miếng khoai tây chiên hình
tròn có đường kính 30 mm, chiều cao 3 mm ở nhiệt độ 180
0
C là 12,000 ppb và ở
C, 240 giây ở nhiệt độ 165
0
C, 300 giây ở nhiệt độ 150
0
C).
Khi chiên khoai tây ở cùng một điều kiện hàm ẩm (1.5% ± 0.3%), hàm lượng
acrylamide giảm 19% khi nhiệt độ quá trình giảm từ 180 xuống 165
0
C, giảm 54%
khi nhiệt độ quá trình giảm từ 165 xuống 150
0
C, giảm 62% khi nhiệt độ quá trình
giảm từ 180 xuống 150
0
C.
Ở điều kiện áp suất chân không sự phụ thuộc của hàm lượng acrylamide ở sản phẩm
khoai tây chiên vào nhiệt độ và thời gian phản ứng được minh họa qua hình vẽ sau:
Acrylamide (ppb)
Thời gian chiên (giây)
Hình 2.9: Ảnh hưởng của thời gian chiên và nhiệt độ lên hàm lượng acrylamide có trong
khoai tây chiên ở áp suất chân không (10 Torr)
Trang 24
Chương 1 : Giới thiệu chung GVHD: T.S Lại Mai Hương
Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đối với hàm lượng acrylamide hình thành ở sản phẩm
chiên ở điều kiện áp suất chân không còn rõ rệt hơn rất nhiều so với chiên ở điều
kiện áp suất khí quyển. Ở nhiệt độ 118
0
C, hàm lượng acrylamide tăng từ không phát
hiện đến nồng độ 48 ± 1 ppb trong suốt 600 giây của quá trình chế biến, ở nhiệt độ
125
Thời gian (giây)
Hình 2.10: Hàm lượng acrlamide ở các điều kiện nhiệt độ và thời gian khác nhau
c) Áp suất và phương pháp chế biến:
Áp suất có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm và đến hàm lượng
acrylamide tạo thành do ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi của dầu cũng là nhiệt độ của
quá trình phản ứng. Nghiên cứu cho thấy sản phẩm được chiên ở áp suất chân không
(118
0
C, 10 Torr) có chất lượng cao hơn so với sản phẩm được chiên ở áp suất khí
quyển (165
0
C) về màu sắc, hàm lượng dầu sót… và cũng chứa hàm lượng
acrylamide bé hơn đến 94% (48 ± 1 ppb so với 847 ± 80 ppb) ở cùng một điều kiện
hàm ẩm (1.5% ± 0.3%) [12].
Acrylamide (ppb)
Trang 25
Ap suất thường 165
0
C ()
Áp suất chân không 118
0
C ()
Copyright: Tài liệu đại học ©