Bài giảng Phụ gia thực phẩm - Chương 2: Phụ gia tăng cường mùi vị - Huỳnh Tiến Đạt

PART 1 FOOD ADDITIVES CONTRIBUTING TO IMPROVE SENSORY QUALITY CHAPTER 2: FLAVOURING ADDITIVES CHAPTER 3: COLOUR ADDITIVES CHAPTER 4: STRUCTURAL ADDITIVES Chương 2: Phụ gia tăng cường mùi vị 1. AROMA COMPOUNDS 2. ADDITIVES IMPROVE TASTE Group 26: Sweetener A food additive (other than a mono- or disaccharide sugar), which imparts a sweet taste to a food.  bulk sweetener  intense sweetener  sweetener Group 14: Flavour enhancer A food additive, which enhances the existing taste and/or odour of a food.  flavour enhancer  flavour synergist ‘‘Flavor is the sum of those characteristics of any material taken in the mouth, perceived principally by the senses of taste and smell, and also the general pain and tactile receptors in the mouth, as received and interpreted by the brain.’’ FLAVOR ? Người tiêu dùng : Thị giác Xúc giác Thính giác CẢM NHẬN MÙI & VỊ Vị giác và khứu giác HƯƠNG LIỆU CHẤT THƠM CHẤT TĂNG CƯỜNG CẢM QUAN VỊ MÙI CẤU TRÚC FLAVOR BAY ĐẾN MŨI CƠ QUAN CẢM NHẬN ĐẾN HỌNG (QUÁ TRÌNH NHAI) BAY ĐẾN MŨI ĐẾN HỌNG (QUÁ TRÌNH NHAI) 1. PHỤ GIA TĂNG CƯỜNG HƯƠNG • Các chất tạo mùi là các hợp chất dễ bay hơi được cảm nhận bởi các thụ thể mùi của cơ quan nhận biết mùi (mô khứu giác của khoang mũi) Hàm lượng cực thấp Chủng loại rất đa dạng CHẤT THƠM THỰC PHẨM chế biến lên men rau quả 500 hợp chất bay hơi 1.1 Sơ lượt về hương thực phẩm 226 hương thực phẩm quan trọng Dunkel et al. 2014 Trong 227 loại thực phẩm Hơn 10000 chất bay hơi Chỉ được xem là chất thơm khi : hàm lượng > ngưỡng gây mùi hàm lượng ngưỡng c x : hàm lượng hợp chất x trong thực phẩm ax: ngưỡng gây mùi cũa hợp chất x NGƯỠNG GÂY MÙI (odor threshold) nhiệt độ môi trường Chất thơm áp suất hơi (vapor pressure) thao tác độ nhạy cảm (thiết bị, người) TRỊ SỐ MÙI THƠM (AROMA VALUE) a c A X X X  Hợp chất Ngưỡng (mg/L) Ethanol Maltol Hexanol Furfural Vanilin Raspberry ketone Limonene Linalool Hexanal 100 35 2.5 3.0 0.02 0.01 0.01 0.006 0.0045 Hợp chất Ngưỡng (mg/L) 2-Phenylethanal Methylpropanal Ethylbutyrate (+)-Nootkatone (-)-Nootkatone Filberton Methylthiol 2-Isobutyl-3-methoxypyrazine 1-p-Menthen-8-thiol 0.004 0.001 0.001 0.001 1.0 0.00005 0.00002 0.000002 0.00000002 ở 20oC trong nước Hợp chất Ngưỡng gây mùi (mg/kg) Trong nước Trong bia n-Butanol 0.5 200 3-Methylbutanol 0.25 70 Dimethylsulfide 0.00033 0.05 2-trans-Nonenal 0.00008 0.00011 Hợp chất Mùi Nguồn gốc 2-trans,4-cis-Decadienoic acid ethyl ester quả lê quả lê Benzaldehyde hạnh nhân hạnh nhân, anh đào, mận Neral/geranial chanh Chanh 1-(Hydroxyphenyl)-3-butanon dâu rừng dâu rừng (R)-(-)-1-Octen-3-ol nấm Nấm, Phô mai Camembert 2-trans,6-cis-Nonadienal dưa chuột dưa chuột Geosmin đất củ cải đường trans-5-Methyl-2-hepten-4-one (filberton) hồ đào hồ đào 4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanone caramel bánh qui, bia, cà-phê 2-Acetyl-1-pyrroline thức ăn nướng vỏ bánh - Alcohols, acids and esters - Phenolic compounds - Carbonyl compounds - Sulfur and nitrogen aliphatic compound - Heterocyclic aroma compounds - Terpenes and norisoprenoid 1.2 Các nhóm hợp chất tạo hương THỰC PHẨM Hỗn hợp chất thơm Tỷ lệ A Tỷ lệ B Mùi thơm I Mùi thơm II Công thức (recipe) Qui trình (process) 1.3 Các hương được hình thành trong thực phẩm Chất thơm CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC PHẢN ỨNG ENZYME PHẢN ỨNG KHÔNG ENZYME RAU QUẢ THỊT CÁ, SỮA, NGŨ CỐC CHUYỂN HĨA SẢN PHẨM THỨ CẤP CHẾ BIẾN METABOLISM SECONDARY PRODUCTS PROCESSING NATURAL AND SYNTHETIC AROMA AROMA CONCENTRATE ESSENCES EXTRACTS INDIVIDUAL COMPOUND RATIO EXPERIENCE SENSORY EVALUATION PHYSICOCHEMICAL ANALYSES MIXTURE AROMA FORMULATION 1.4 Tổng hợp hương thực phẩm ▪ Các hợp chất tổng hợp ▪ Các hợp chất tự nhiên Các nguồn chất thơm dùng để tổng hợp mùi thực phẩm Aromatic Aliphatic Benzenoid Heterocyclic ring Cyclic Acyclic Phenois Thiazoles Lactones Hydrocarbons Ethers Furans Alcohols Acetals Pyrans Carbonyls Carbonyls Thiophenes Carboxylic acids Carboxylic acids Pyrazines Esters Esters Imidazoles Isoprenoids Lactones Pyridines Sulfur compounds Sulfur compounds Pyrroles Nitrogen compounds Oxazoles Thiazoles Hợp chất terpene Mùi Myrcene Linalool Cis-furanlinalool oxide Geraniol Geranial Citronellol Limonene α-phellandrene α-terpineol 1,8-cineol α-sinensal Cỏ, kim loại Hoa Gỗ, ngọt Hoa hồng Chanh Hoa hồng Chanh Thuốc Đinh hương, đào Gia vị, long não Gia vị TẠO HƯƠNG Nguyên liệu Hợp chất hữu cơ Tinh dầu Thể ly trích Dịch ép Gia vị Hạt Rau thơm Dịch cô đặc từ động vật Mùi đặc trưng của rhực phẩm Bảng mô tả các mùi (flavor profile) CHẾ TẠO MÙI Dựa trên bảng mô tả, tổng hợp mùi từ những nguyên liệu 1.4.1 Phương pháp cổ điển Flavor chemist’s perception of butter Associated components as building blocks Typical buttery Diacetyl, starter distillate, acetoin, acetyl propionyl Lactone, cooked Δ-Decalactone, Δ-dodecalactone, γ- decalactone Cheesy Butyric acid, caprioc acid, caprylic acid, capric acid Waxy Myristic acid, palmitic acid, dodecanal Creamy cis-4-Heptenal, methyl amyl ketone Nutty 2-Hexenal, pyrazines Flavor Profile of Butter and Its Associated Building Blocks as Perceived by Flavor Chemist Flavor chemist’s perception of butter Associated components as building blocks Fresh Acetaldehyde, hexyl butanoate cis-3 hexenol Sweet Nerol, γ-octalactone, γ-decalactone, γ- ionone Cooked/juicy 4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)- furanone Tropical/sulfury Dimethyl sulfide Citrus Linalool, nerol, citronellol, geraniol Floral Linalool, nerol, linalyl acetate Flavor Profile of Mango and Its Associated Building Blocks as Perceived by Flavor Chemist Flavor chemist’s perception of butter Associated components as building blocks Meaty 4-Methyl-5-thiazole ethanol acetate Cooked 2,3-Butane dithiol, dimethyl disulfide Sulfury Hydrogen sulfide Fatty/oily 2,4-Decadienal, linolenic acid, oleic acid Skin 2,4-Heptadienal Flavor Profile of Chicken (Boiled Type) and its Associated Building Blocks as Perceived by Flavor Chemist Flavor chemist’s perception of butter Associated components as building blocks Roasted Trimethyl pyrazine, 2-ethyl-5-methyl- pyrazine, dimethyl sulfide Meaty Dimethyl sulfide, 3,5-dimethyl-1,3,4- trithiolane Fatty Oleic acid, hexanoic acid Cooked Methyl mercaptan, hydrogen sulfide, dimethylsulfide Flavor Profile of Roast Beef and Its Associated Building Blocks as Perceived by Flavor Chemist Whisky flavour wheel Coffee flavor wheel Italian cheese flavor wheel Chất thơm ‘‘characterizing keys’’ Nòng cốt của mùi without ‘‘characterizing keys’’ Không phải là nòng cốt Flavor Characterizing key chemical Anise, fennel Anethole Bitter almond Benzaldehyde Dill D-Carvone Spearmint L-Carvone Cassia, Cinnamon Cinnamaldehyde Lemon peel, lemongrass Citral Cumin Cuminaldehyde Tarragon (estragon) Estragole Clove, allspice, bay leaf Eugenol Eucalyptus Eucalyptol Peppermint L-Menthol Oil wintergreen, sweet birch , teaberry Methyl salicylate Thành phần chất thơmMÙI THỰC PHẨM Phân tích (sắc ký) Chuẩn bị mẩu Phân lập các hợp chất bay hơi Phân tích thành phần các chất bay hơi Xác định các chất thơm 1900 : dưới 100 chất thơm được biết 1963 : dưới 500 chất thơm có sẵn để tổng hợp mùi thơm 1983 : trên 4000 chất thơm được dùng để tổng hợp mùi thơm 2013: >10000 TỔNG HỢP MÙI THỰC PHẨM 1.4.2 Phương pháp hóa học Khai thác các quá trình sinh học tự nhiên (công nghệ sinh học) ▪ Sản xuất một phần hay toàn bộ mùi thơm ▪ Sử dụng enzyme để tăng năng suất của tinh dầu, oleoresin ▪ Gây đột biến gen để tăng quá trình tổng hợp các hợp chất thứ cấp ▪ Biến đổi quá trình lên men để tạo mùi ▪ Nuôi cấy mô để tạo quá trình tổng hợp các hợp chất thứ cấp 1.4.3 Phương pháp sử dụng công nghệ sinh học Major product(s) produced in nature Examples of occurrence Microorganism applieda Major portion of substrate Methyl ketones Cheese Penicillium Roqueforti Fatty acids Lactones Peaches, coconut Pityrosporum species Lipids Butyric acid Butter Clostridium Butyricum Dextrose Carveol, carvone, dihydrocarvone, perillyl alcohol Spearmint and other essential oils Pseudomonas species Limonene d-Verbenone, d-cis-Verbenol Aspergillus Niger α-Pinene Cheeselike flavor Cheese Streptococcus species Lactobacillus species Reconstituted milk Breadlike flavor Bread Saccharomyces Cerevisiae Sugar and milk Examples of Biosynthetic Production of Chemicals Nguyên liệu : Nguồn N từ protein: thịt, sữa, thủy sản, các dịch thủy phân Nguồn carbohydrate: rau, quả, đường, dịch thủy phân Nguồn chất béo Rau thơm, gia vị Nhiệt độ xử lý <180oC source Primary origin Secondary origin Biological Thermal Botanical Fruits, vegetables, spices, flowers, nuts Wine, beer, bread Coffee, cocoa, caramel Animal Fish, beef, chicken, milk Fermented sausage, cheese Roast beef, boiled chicken, grilled cheese Classification of Nature’s Flavors 1.4.2 Phương pháp nhiệt 1.5 Các dạng hương liệu Hòa tan trong nước – Đây là loại hương vị phổ biến nhất – Các hóa chất và các thành phần tự nhiên được hòa tan trong một dung môi, (propylene glycol, triacetin hoặc ethanol) – Chọn dung môi tương thích là quan trọng trong ứng dụng cho thực phẩm – Propylene glycol làm cứng kẹo cao su, nhưng triacetin hoạt động như một chất làm dẻo Dạng lỏng hòa tan trong dầu • Phù hợp sản phẩm cuối cùng là dầu hoặc chất béo • Tinh dầu ‘dung môi hiệu quả cho một số hương vị gốc dầu • Dầu thực vật tự nhiên hoặc tổng hợp (chuỗi trung bình triglyceride) có thể được sử dụng làm dung môi • Dầu tự nhiên cho giúp tăng cường mùi hương tự nhiên và có hương nền phức tạp Dạng emulsion • Dạng này có thể làm sản phẩm bị đục, nhưng hiệu quả nhất khi độ đục không là vấn đề • Thành phần hòa tan trong nước được hòa tan trong các loại gum (gum arabic or modified starch as emulsifiers), các thành phần khác trộn chung trong pha dầu, sau đó cả hệ được nhũ hóa • Trong ứng dụng, pha dầu thường 5-10% của hệ nhũ tương Dạng bột sấy phun • Hương vị thường được nhũ hóa trong dung dịch gum , và sau đó sấy khô bằng cách phun vào buồng nóng • Cho hương vị mạnh, ít bị bay hơi và oxy hóa • Có thể mang tối đa 30% hương, nhưng hiệu quả tối đa ở 20% 1.6 Sử dụng phụ gia tạo hương như thế nào? CHỌN LOẠI CHẤT THƠM  phù hợp với thực phẩm  mùi  dung dịch / bột  giá cả CHỌN ĐÚNG THỜI ĐIỂM  tính ổn định của chất thơm  hạn chế thất thoát do xử lý tương thích với các thành phần khác CHỌN ĐÚNG LIỀU LƯỢNG  phụ thuộc cường độ mùi tỷ lệ giữa mùi và vị  khả năng hấp phụ của thực phẩm 1.7 Các hương phụ gia cho công nghiệp thực phẩm For fruit food products 1.7 Different aroma additives Bakery products 1.7 Different aroma additives Milk tea 1.7 Different aroma additives Meat industry 1.7 Different aroma additives Dairy industry 1.8 An toàn của hương phụ gia - Sử dụng lượng rất thấp nếu không sẽ có mùi không mong muốn - Dung môi được phê duyệt rất hạn chế sử dụng làm chất mang cho mùi thơm - Nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp không nói lên được về an toàn - Tổng hợp có thể an toàn hơn cho tiêu dùng so với tự nhiên (nghĩa là độ tinh khiết cao và phù hợp với quy định) 1.8 Safety issue of using Banned in Europe: due to toxicological unacceptable • Methyleugenol (4-allyl-1, 2-dimethoxybenzene): mutagen and carcinogen • Estragol (1-allyl-4-methoxybenzene): carcinogen • Capsaicin (N-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)-8-methylnon-6-enamide): create heat sensation but a carcinogen • Propyl-4-hydroxybenzoate and pentane- 2, 4-dione: gene mutation • Acetamide: gene mutation and carcinogen • 2-butylbuta-1, 3-diene: gene mutation and carcinogen https://www.foodprocessing-technology.com/features/feature- safer-flavour-seven-food-flavourings-banned-eu/