Tài liệu Giáo trình thực hành phụ gia thực phẩm (trường đại học công nghiệp thành phố hồ chí minh)

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM ----- o0o ----- Giáo trình THỰC HÀNH PHỤ GIA THỰC PHẨM LƯU HÀNH NỘI BỘ Xuất bản năm 2009 QUY TẮC LÀM VIỆC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Để đảm bảo hiệu quả và sự an toàn trong khi làm việc ở phòng thí nghiệm, sinh viên phải thực hiện nghiêm túc các quy tắc sau: I. Nội quy phòng thí nghiệm Điều 1: Sinh viên có nhiệm vụ làm đầy đủ các bài thí nghiệm theo chương trình qui định, phải chuẩn bị đầy đủ các lý thuyết trước khi vào làm thực hành. Điều 2: Phải đến phòng thí nghiệm đúng giờ qui định. Không được rời phòng thí nghiệm nếu không được phép của giáo viên phụ trách. Điều 3: Khi làm việc phải giữ trật tự, cấm ăn uống, hút thuốc trong phòng thí nghiệm. Điều 4: Khi sử dụng Hóa chất dễ cháy, dễ nổ, dụng cụ dễ vỡ, đắt tiền phải tuyệt đối tuân theo chỉ dẫn của giáo viên. Điều 5: Cần có ý thức tiết kiệm Hóa chất, tránh gây đổ vỡ dụng cụ. Khi đổ vỡ dụng cụ phải báo với giáo viên và bồi hoàn đầy đủ. Điều 6: Không được di chuyển Hóa chất khỏi chỗ qui định, không làm các thí nghiệm ngoài bài qui định. Điều 7: Trước khi mở Hóa chất phải lau sạch nắp và cổ chai. Điều 8: Dụng cụ dùng để lấy Hóa chất phải thật sạch và dùng xong phải rửa ngay. Không dùng lẫn các dụng cụ lấy Hóa chất cho các loại hóa chất khác nhau. Điều 9: Cẩn thận khi làm thí nghiệm, phải trung thực, khách quan khi báo cáo kết quả. Điều 10: Giữ sạch sẽ nơi làm việc, rửa dụng cụ và lau chùi ngăn nắp nơi làm việc, bàn giao đầy đủ cho nhân viên phòng thí nghiệm trước khi ra về. Phân công trực nhật các buổi thí nghiệm để đôn đốc giữ vệ sinh trật tự. Điều 11: Phải thực hiện qui định về phòng cháy chữa cháy Điều 12: Khi ra về phải tắt đèn, quạt, ngắt cầu dao điện và kiểm tra các vòi nước. II. Quy tắc làm việc với hóa chất độc, dễ nổ, dễ cháy Đa số các chất hữu cơ sử dụng trong thí nghiệm đều độc hại, do đó cần phải nắm vững quy tắc chống độc, chống nổ cháy khi làm việc với chất hữu cơ. 1. Hóa chất phải chứa trong chai, lọ có nút đậy, dán nhãn. Khi cầm chai hóa chất không được cầm cổ chai mà phải bê đáy chai. 2. Sử dụng các chất KCN, NaCN, HCN, (CH 3)2SO4, CH3NH2, Cl2, NO2... phải đeo mặt nạ, kính bảo hiểm, làm trong tủ hút và không tắt máy khi tủ còn chất độc. 3. Sử dụng Na, K... phải dùng kẹp sắt, lau khô bằng giấy lọc và dùng rượu butylic hay amylic để hủy Na, K dư. 4. Brôm được chứa trong bình dầy, màu tối có nút nhám, rót brôm phải tiến hành trong tủ hút, đeo kính bảo hiểm và găng tay. Mỗi lần lấy brôm không quá 10ml, khi cho vào bình phản ứng phải dùng phễu nhỏ giọt đã thử độ kín. 5. Khi làm việc với H2SO4 đặc phải rót cẩn thận qua phễu trong tủ hút. Pha loãng acid H2SO4 phải trong bình chịu nhiệt và rót từ từ acid vào nước khuấy đều. 6. Bao giờ cũng đổ acid (bazo) vào nước khi pha loãng. 7. Không dùng miệng để hút acid (bazo). Không hút bằng pipet khi còn ít hóa chất trong lọ. 8. Sử dụng chất dễ cháy như benzen, eter, aceton, etylacetat, cacbondisunfua, eter dầu hỏa phải để xa ngọn lửa, không đun nóng trực tiếp trên ngọn lửa mà phải dùng bếp cách thủy. III. Sơ cứu trong phòng thí nghiệm. 1. Bỏng acid đặc phải rửa ngay vết bỏng bằng vòi nước mạnh từ 3–5 phút, dùng bông tẩm KMnO4 3% bôi nhẹ lên vết bỏng hoặc dùng natri bicacbonat loãng 1% rửa vết bỏng. 2. Bỏng kiềm đặc thì tiến hành như trên nhưng thay nước bằng dung dịch acid acetic 1%. 3. Khi bị Hóa chất bắn vào mắt phải rửa ngay bằng dòng nước sạch hoặc NaCl 1% chảy liên tục, đưa ngay đến bệnh viện. 4. Bỏng bởi vật nóng (thủy tinh, kim loại) thì phải bôi dung dịch KMnO4 3% rồi bôi mỡ chống bỏng. 5. Bỏng bởi P, bôi chỗ bỏng bằng dung dịch CuSO4 2%. 6. Trường hợp uống phải acid thì phải súc miệng và uống nước lạnh có MgO. 7. Trường hợp uống phải bazo thì phải súc miệng và uống nước lạnh có acid acetic 1%. 8. Ngộ độc khí Clo, Brôm thì đưa ngay ra chỗ thoáng có không khí trong lành. 9. Ngộ độc bởi asen, thủy tinh, muối xianua,... phải nhanh chóng đưa đến bệnh viện. 10. Bị đứt tay phải lau sạch máu, sát trùng bằng cồn hay KMnO4 3%, cầm máu bằng dung dịch FeCl3 và băng lại. 11. Khi bị cháy quần áo trên người với diện tích lớn thì tuyệt đối không chạy ra chỗ gió phải nằm xuống mà lăn để dập tắt lửa, nếu diện tích cháy bé thì dùng nước, giẻ lau để dập tắt. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG TÀI LIỆU Tài liệu “Thực hành phụ gia thực phẩm” dùng chung cho Sinh viên bậc học Cao đẳng, Đại học thuộc ngành Công nghệ Thực phẩm của Trường ĐH Công nghiệp Tp.HCM Mục tiêu của tài liệu là giúp sinh viên nhận biết được tác dụng của vài loại phụ gia được sử dụng phổ biến, so sánh tính chất của mẫu có sử dụng phụ gia và mẫu đối chứng. Trong tài liệu này, không hướng dẫn cách kiểm nghiệm phụ gia, sinh viên tự tìm hiểu về phương pháp kiểm tra hàm lượng phụ gia còn lại trong thực phẩm Phụ gia thực phẩm gồm các nhóm: nhóm phụ gia bảo quản (gồm chống vi sinh vật, chống oxy hóa và chống sẫm màu); Nhóm phụ gia dinh dưỡng (gồm vitamin, khoáng, acid amin, xơ,…); Nhóm phụ gia màu, mùi, vị; Nhóm phụ gia cải thiện cấu trúc (gồm 3 nhóm chính phụ gia tạo nhũ, phụ gia ổn định, phụ gia làm đông đặc, làm dầy); Nhóm phụ gia khác (chất làm chắc, các enzyme, các chế phẩm tinh bột, chống tạo bọt, chất chống đông vón, chất điều chỉnh độ acid,…) Do hạn chế về thời gian và thiết bị nên ứng với mỗi loại phụ gia, chỉ kiểm tra vai trò của một phụ gia tiêu biểu Trong toàn bộ thời gian thực hành, Sinh viên không cần phải làm hết các bài mà dựa vào phân bổ thời gian để lựa chọn 5 bài trong tài liệu. Để tiến hành thí nghiệm, Sinh viên phải xem trước phần lý thuyết liên quan, chuẩn bị nguyên liệu, phân công và thảo luận trong nhóm những nội dung cần thực hiện. Khi đó vấn đề thực hành sẽ hiệu quả hơn Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm PHẦN 1: NHÓM PHỤ GIA BẢO QUẢN BÀI 1: PHỤ GIA CHỐNG VI SINH VẬT Chất chống vi sinh vật (E 200 - E290) được sử dụng để kiểm tra hay ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật, đóng vai trò quan trọng là kéo dài thời gian bảo quản của các loại thực phẩm. Phụ gia chống vi sinh vật là chế phẩm làm tăng tính an toàn cho thực phẩm và làm tăng độ bền của thực phẩm trước vi sinh vật (không kể một số gia vị truyền thống đã sử dụng trong thực phẩm với chức năng khác, nhưng cũng có tác dụng bảo quản chống vi sinh vật như giấm, đường, cồn, muối,…) Cơ chế tác dụng của phụ gia chống vi sinh vật - Ức chế hoặc khử hoạt tính của các enzym, làm ngừng các phản ứng trong các quá trình trao đổi chất trong tế bào vi sinh vật (acid benzoic, muối benzoate, acid sorbic, sorbate, nitrite, sulfite, H2O2,…) - Làm giảm hoạt tính của nước (aw), tạo áp suất thẩm thấu đưa đến tế bào vi sinh vật bị mất nước và tiêu nguyên sinh (NaCl, đường,…) - Hấp thu và cố định một số nguyên tố kim loại, làm rối loạn các quá trình trao đổi chất trong tế bào vi sinh vật (acid citric, phosphate,…) 1 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm 1.1. Mục tiêu thí nghiệm Bài thí nghiệm này nhằm giúp sinh viên tìm hiểu về vai trò của phụ gia chống vi sinh vật trong thực phẩm, bổ sung kiến thức thực tiễn và thực hành các thao tác 1.2. Nguyên liệu Mẫu nước rau quả: bố sung phụ gia acid benzoic, benzoat Mẫu rau quả muối chua: bố sung acid sorbic, muối sorbate,… 1.3. Chỉ tiêu khảo sát Với acid benzoic và muối benzoat Xác định pH của mẫu thực phẩm, bổ sung hàm lượng phụ gia tương ứng - pH 2 – 2,5: hàm lượng acid benzoic 0,02 – 0,03% - pH 3,5 – 4: cần 0,08% tiêu diệt mốc; 0,1 – 0,15% diệt nấm men, 0,15 – 0,2% diệt vi khuẩn lactic Sau khi lưu mẫu ở 37oC trong 15 ngày, tiến hành kiểm tra tổng số nấm men, nấm mốc theo phương pháp đếm khuẩn lạc. So sánh mẫu có bổ sung phụ gia, mẫu có thanh trùng và mẫu đối chứng (không bổ sung phụ gia, không thanh trùng) Với acid sorbic và muối sorbate Bổ sung với hàm lượng 0,1% (hàm lượng này không ức chế vi khuẩn lactic) Kiểm tra tổng vi sinh vật của mẫu bổ sung phụ gia và mẫu đối chứng 2 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm 1.4. Phương pháp tiến hành Dụng cụ và thiết bị: - Rỗ, thau, dao, vợt, vá - Ống đong 100 ml - Nồi - 5 erlen 250 ml - Máy xay đa năng - 2 erlen 1000 ml - Cân đồng hồ - 2 bercher 1000 ml - Cân kỹ thuật - 3 bercher 500 ml - Bếp điện - 1 pipet 10ml - Tủ sấy, tủ ấm, tủ cấy - 3 pipet 1 ml - Autoclave - 2 đũa thủy tinh - Thiết bị đóng nút chai - 2 phễu thủy tinh - Vải lọc - 50 ống nghiệm - Bông không thấm - 2 giá đỡ ống nghiệm - Giấy nhôm - Pipetman 0 – 10 ml - Chai thủy tinh - 20 đĩa petri - Keo thủy tinh - 3 que trang - 2 bình tia, bầu bóp - 2 đèn cồn - 1 bộ cối chày sứ - 2 que cấy Hóa chất: - Acid benzoic, Natri benzoat Acid sorbic, Kali sorbat Cao thịt Etanol 70% Nước cất Agar Pepton Phương pháp tiến hành: 3 - NaNO3 KHPO4 MgSO4 KCl FeSO4 NaCl Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm 1.4.1. Quy trình chế biến nước rau quả 4 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm 1.4.2. Quy trình muối chua rau quả 5 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm 1.4.3. Kiểm tra vi sinh vật bằng phương pháp đếm khuẩn lạc Xác định tổng vi sinh vật hiếu khí Vi khuẩn hiếu khí là những vi khuẩn tăng trưởng và hình thành khuẩn lạc trong điều kiện có sự hiện điện của oxi phân tử. Tổng số vi khuẩn hiếu khí chỉ thị mức độ vệ sinh của thực phẩm. Chỉ số này xác định bằng phương pháp đếm khuẩn lạc mọc trên môi trường thạch dinh dưỡng từ một lượng mẫu xác định trên cơ sở xem một khuẩn lạc là một sinh khối phát triển từ một tế bào hiện diện trong mẫu và được biểu diễn dưới dạng số đơn vị hình thành khuẩn lạc (Colony Forming Unit - CFU) trong một đơn vị khối lượng Quy trình phân tích mẫu bao gồm các bước cân, đồng nhất mẫu, pha loãng thành dãy các nồng độ thập phân, chuyển và phân phối đều một thể tích xác định lên bề mặt môi trường rắn trong đĩa petri bằng phương pháp trải hộp (spread plate) hay đổ hộp (pour plate). Ủ ở nhiệt độ và thời gian quy định. Nhiệt độ và thời gian ủ thay đổi tùy theo yêu cầu phân tích và quy định ở từng quốc gia. Tiêu chuẩn của nhiều quốc gia quy định ủ ở 30oC trong 3 ngày. Một số tiêu chuẩn khác lại quy định ở 20 – 22oC cũng trong 3 ngày. Chỉ tiêu tổng vi sinh vật hiếu khí được dùng để đánh giá chất lượng của mẫu về vi sinh vật, nguy cơ hư hỏng, mức độ vệ sinh trong quá trình chế biến, thời hạn bảo quản của thực phẩm. 6 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm Chuẩn bị môi trường pha loãng mẫu (Saline Pepton Water) 85 g NaCl + 10 g Pepton trong 1000 ml nước cất Dung dịch được chứa trong bình tam giác 1000 ml, hấp khử trùng và phân phối vào các ống nghiệm vô trùng các thể tích chính xác 9 ml. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy vi khuẩn, nấm mốc, nấm men Môi trường cao thịt–pepton Môi trường Czapek – dox Cao thịt Pepton NaCl Agar Nước cất 3g 10 g 5g 15 g 1000 ml NaNO3 KHPO4 MgSO4 KCl 3,5 g 1,5 g 0,5 g 0,5 g FeSO4 Sucrose Agar Nước 0,1 g 30 g 20 g 1000 ml Chuẩn bị mẫu: đồng nhất mẫu, cân 10 g mẫu hoặc 10 ml mẫu cho vào erlen chứa 90 ml môi trường SPW. Pha loãng mẫu 1ml 90 ml SPW + 10g maãu 1ml 10 -1 7 1ml 10 -2 10 -3 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm Chọn hai độ pha loãng thích hợp (dự kiến có 25 – 250 tế bào vi sinh vật/ml mẫu) Dùng pipetman hút 1 ml mẫu vào đĩa petri vô trùng (3 đĩa cho mỗi độ pha loãng) Đổ vào mỗi đĩa petri 10 – 15 ml môi trường đun chảy và ổn định ở 45oC Trộn đều dịch mẫu với môi trường bằng cách xoay tròn đĩa petri xuôi và ngược chiều kim đồng hồ 3 – 5 lần Đặt ngang cho thạch đông lại. Lật ngược và ủ trong tủ ấm 30oC trong 72 giờ Kết quả: Chọn các đĩa có 25 – 250 khuẩn lạc đếm. Mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí trên 1 g mẫu được tính như sau: N A (CFU/g) = n1Vf1 + n2Vf2 +... Trong đó: A là số tế bào vi khuẩn /1g mẫu N là tổng số khuẩn lạc trên các đĩa đã chọn ni là số lượng khuẩn lạc tại mỗi độ pha loãng V là thể tích dịch cấy vào petri fi là độ pha loãng tương ứng 8 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm 1.5. Câu hỏi 1. Trình bày cơ chế chống vi sinh vật của acid benzoic và acid sorbic? 2. Trình bày điều kiện hoạt động của acid benzoic và acid sorbic? 3. Trình bày các phương pháp kiểm tra số lượng vi sinh vật? 4. Kể tên vài loại phụ gia chống vi sinh vật khác và điều kiện hoạt động của chúng? 5. Trình bày ưu nhược điểm khi sử dụng chất bảo quản acid benzoic và acid sorbic? 6. Trình bày tác hại có thể xảy ra khi sử dụng sai những phụ gia trong bài thí nghiệm? 7. Nêu phương pháp định lượng acid benzoic, acid sorbic? 8. Nêu giá trị INS, ADI, ML của acid benzoic và acid sorbic? 9 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm BÀI 2: PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA Khi chế biến, đặc biệt là bảo quản các sản phẩm thực phẩm thường xảy ra các quá trình và các loại phản ứng oxy hóa khác nhau làm biến đổi phẩm chất và giảm giá trị của thực phẩm Các biểu hiện thường thấy của sự oxy hóa chất béo là phát sinh mùi vị xấu, thay đổi màu sắc, thay đổi độ nhớt của sản phẩm, làm mất chất dinh dưỡng,…Đối với sản phẩm rau quả, sự oxy hóa làm sẫm màu rau quả, làm mất chất dinh dưỡng,… Biện pháp ngăn ngừa sự oxy hóa thực phẩm: sử dụng bao bì đặc biệt để cách ly sản phẩm giàu chất béo với các tác nhân làm tăng quá trình oxy hóa; Rót đầy, hút chân không, làm đầy không gian tự do bằng cách sử dụng khí trơ,..Đặc biệt, biện pháp được sử dụng hiệu quả là cho vào thực phẩm các chất kìm hãm quá trình oxy hóa thực phẩm, gọi là phụ gia chống oxy hóa Phụ gia chống oxy hóa có hai loại: có bản chất acid (acid citric, acid ascorbic, acid malic,...) và loại có bản chất phenolic (BHA, BHT, TBHQ, …) 2.1. Mục tiêu thí nghiệm Bài thí nghiệm này nhằm giúp sinh viên tìm hiểu về vai trò của phụ gia chống oxy hóa trong thực phẩm, bổ sung kiến thức thực tiễn và thực hành các thao tác 10 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm 2.2. Nguyên liệu Mẫu rau quả: bố sung phụ gia acid citric, acid ascorbic, sulfit,… Mẫu chất béo (dầu, mỡ, …): bổ sung phụ gia BHA, BHT, vitamin E, acid citric,… 2.3. Chỉ tiêu khảo sát Xác định hàm lượng vitamin C, sự thay đổi màu sắc, … của mẫu rau quả có bổ sung phụ gia và mẫu đối chứng Xác định chỉ số acid, chỉ số peroxit, chỉ số iod,…của mẫu chất béo có bổ sung phụ gia và mẫu đối chứng 2.4. Phương pháp tiến hành 2.4.1. Xác định chỉ số acid: Dưới tác dụng của các enzym thủy phân (lipaza, photpholipaza) khi có nước và nhiệt, triglycerit sẽ bị phân cắt ở mối liên kết este và bị thủy phân thành acid béo tự do. Chỉ số acid là số mg KOH cần dùng để trung hòa acid béo tự do có trong 1g dầu hoặc mỡ. Nguyên tắc: Dùng dung dịch kiềm chuẩn KOH 0,1N để trung hòa hết acid béo tự do có trong mẫu thử được hòa tan trong dung môi cồn trung tính với chỉ thị phenolphtalein. Điểm tương đương nhận được khi dung dịch từ màu vàng (đặc trưng cho từng loại dầu) chuyển sang màu hồng nhạt và bền trong 30 giây. 11 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm Phương trình phản ứng: RCOOH + KOH RCOOK + H2O Dụng cụ và thiết bị: - 3 erlen 250 ml - Bếp diện - 1 buret 25 ml - Bầu bóp - 1 pipet 10ml, 25 ml - Ống đong 100 ml Hóa chất: - Phenolphtalein 1%. Etanol 96 – 99,8%. Nước cất. Dung dịch KOH 0,1N pha trong cồn, đựng trong chai nâu đậy kín bằng nút cao su. Dung dịch phải không màu hay có màu vàng nhạt. 12 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm Phương pháp tiến hành: Lượng mẫu cân được lấy theo chỉ số acid dự kiến: Chỉ số acid dự kiến Khối lượng mẫu thử (g) Độ chính xác của phép cân <1 1–4 4 – 15 15 – 75 > 75 20 10 2,5 0,5 0,1 0,0500 0,0200 0,0010 0,0002 0,0001 13 Bài giảng Thực hành Phụ gia Thực phẩm Tính kết quả: Chỉ số acid tính theo công thức: AV  Trong đó: 56,11 : V : N : K : m : 56,11 V N K m phân tử lượng của KOH (đvC). thể tích dd KOH 0,1N tiêu tốn (ml). nồng độ của dung dịch KOH (= 0,1N) hệ số hiệu chỉnh dd KOH 0,1N. khối lượng mẫu dầu cần phân tích (g). V N HCl M KOH K  HCl VKOH 2.4.2. Xác định chỉ số iod bằng phương pháp Wijs: Chỉ số Iod của dầu béo (IV) là số gam Iod cần thiết để cộng vào các nối kép có chứa trong 100g dầu béo dưới các điều kiện thao tác theo qui định. Chỉ số Iod được biểu thị bằng số gam Iod/100g mẫu Nguyên tắc: Thực hiện phản ứng cộng của lượng chất thừa hoạt động ICl vào các nối kép của dầu béo được hòa tan trong CH3Cl. Lượng ICl còn dư sẽ được kết hợp với KI để giải phóng I2 dạng tự do và được định phân bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột. Điểm tương đương nhận được khi dung dịch chuyển từ màu tím đen sang không màu. 14