độc tố trong dầu thực vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BÀI THUYẾT TRÌNH MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM
ĐỘC TỐ TRONG DẦU THỰC VẬT
NHÓM SVTH: PHẠM KIM LONG
VÕ TƯỜNG LỘC
TRẦN TẤN LỘC
GVHD: ThS: TÔN NỮ MINH NGUYỆT
TP. HỒ CHÍ MINH, 11/2010
1
MỤC LỤC
2
2 Tài liệu tham khảo
2 2
PHỤ LỤC VỀ BẢNG
PHỤ LỤC VỀ HÌNH ẢNH
3
Lời nói đầu
Ngày nay, dầu thực vật nói chung và dầu ăn nói riêng đã trở thành một thứ không thể thiếu
trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Dầu thực vật được khuyến cáo sử dụng để thay cho các
loại chất béo động vật khác vì nhiều lợi ích: dầu thực vật còn chứa nhiều loại acid béo không no
cần thiết cho cơ thể, có hàm lượng cholesterol thấp, phòng tránh được các bệnh tim mạch, cải
thiện chức năng tiêu hóa, giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư,…Nhưng rất tiếc là dầu thực vật không
thực sự hoàn hảo như vậy? Một nghiên cứu gần đây đã đưa ra một kết luận rằng việc sử dụng
thường xuyên dầu thực vật và các loại thực phẩm có chứa dầu thực vât có thể là nguyên nhân gây
ra một số căn bệnh liên quan đến tim mạch, bệnh Parkinson, chứng mất trí, và những vấn đề liên
quan đến gan. Nguyên nhân của vấn đề này chính là do trong bản thân dầu thực vật hoặc do trong
quá trình bảo quản, chế biến dầu thực vật có thể phát sinh một số loại độc tố. Vậy trong dầu thực
vật có những độc tố gì, tác hại ra sao và có cách gì để khắc phục điều này?
1. Dầu Thực Vật
1.1 Định nghĩa
Dầu thực vật là loại dầu được chiết xuất, chưng cất và tinh chế từ thực vật. Nó thường là
hỗn hợp của nhiều thành phần bao gồm mono, di, tri- glyxerit của các acid béo không no hoặc
no( ít hơn), các acid béo tự do,glyxerol,… Nó được chiết xuất từ nhiều nguồn thực vật như: ngô ,
lạc và đậu tương. Ngoài ra, dầu thực vật còn có thể chiết xuất từ: hạt bông, dầu cây rum, hạt cải
dầu và hạt hướng dương. Dầu thực vật có thể ăn được (dầu ăn như dầu Oliu, dầu đậu tương…)
hoặc không ăn được.


4
Hình 1.1: Dầu Oliu Hình 1.2: Dầu Chanh

Hình 1.3: Dầu Hướng Dương Hình 1.4: Dầu Bạc Hà
Một số loại dầu thực vật thường gặp
1.2 Phân loại
Dựa vào chức năng, dầu thực vật được chia thành:
Dầu và chất béo chiết xuất từ thực vật, thường được gọi là dầu thực vật, là hỗn hợp các
triglyxerit được chiết xuất từ thân, hạt hoặc cùi quả của một số loại cây có dầu như dừa, hướng
dương, thầu dầu Dầu và chất béo chiết xuất từ thực vật được dùng làm thức ăn hoặc phục vụ
trong công nghiệp, hoặc dùng để vẽ.
Tinh dầu, một loại hợp chất thơm dễ bay hơi và tinh khiết, được sử dụng làm hương liệu,
chăm sóc sức khỏe, ví dụ tinh dầu hoa hồng.

Hình 1.5: Tinh dầu hoa hồng Hình 1.6 : Dầu bông
Dầu ngâm, loại dầu được thêm các chất khác vào, ví dụ như quả ôliu.
Dầu và chất béo được hyđro hóa, bao gồm hỗn hợp các triglyxerit được hyđro hóa ở nhiệt
độ và áp suất cao. Hyđrô liên kết với triglyxerit làm tăng phân tử khối. Dầu và chất béo được
5
hyđrô hóa được tăng thêm khả năng chống oxy hóa (ôi, thiu), hoặc tăng thêm độ quánh nhớt hay
nhiệt độ nóng chảy dùng để sản xuất magarine, salad dressing, shortening,…
1.3 Đặc điểm cấu tạo và tính chất
1.3.1. Đặc điểm cấu tạo
Dầu thực vật là dẫn xuất của các acid béo không no, có 1 hoặc nhiều nối đôi trong phân tử.
Công thức chung: C
n
H
2n-2k
O
k
• Có 1 nối đôi: C
n
H
2n-2
O
2

• Có 2 nối đôi: C
n
H
2n-4
O
2

Ví dụ về một số hàm lượng chất béo của một số loại dầu thực vật khác nhau.
Chất béo tổng
số (g)
Chất béo bão
hòa (g)
Chất béo
không no đơn
(g)
Chất béo
không no đa
(g)
Protein (g)
Dầu
shortening
(hydrat hóa)
71 23 8 37 0
Dầu Hướng
Dương
100 10 20 66 0
Dầu Đậu nành 100 16 23 58 0
Dầu Oliu 100 14 73 11 0
Bảng 1.1. So sánh một số loại chất béo thực phẩm thông dụng (tính trên 100g)
1.3.2. Một số tính chất đặc trưng
1.3.2.1 Tính chất vật lí
6
Dầu và chất béo chiết xuất từ thực vật bao gồm dạng lỏng như dầu canola, dạng rắn như bơ
cacao, phần lớn không tan trong nước. Dạng nhũ tương trong nước của acid béo không no tạo nên
những mùi vị khó chịu.
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi phụ thuộc vào số lượng, cấu trúc và vị trí của nối đôi.
Chỉ số IV (Iod) đặc trưng cho mức độ không no của dầu thực vật:
Các loại dầu (Oils) Chỉ số Iod
Dầu cây rum (Safflower oil) 135-150
Dầu hạt lanh (Flaxseed oil) 131-151
Dầu đậu tương (Soybean oil) 120-143
Dầu hướng dương (Sunflower oil) 110-143
Dầu bắp (Corn oil) 103-128
Dầu hạt cải (Canola oil) 96-100
Dầu đậu phộng (Peanut oil) 80-105
Dầu Oliu (Olive oil) 80-90
Dầu cây cọ (Palm oil) 25-32
Bảng 1.2 :Chỉ số IV (Iod) của một số dầu thực vật
1.2.2.2 Tính chất hóa học
Những phản ứng đặc trưng của acid béo không no:
Phản ứng oxy hóa:

R
1
– HC=CH – R
2
+ [O] R
1
– HCO + R
2
– CHO
R
1
– HC=CH – R
2
+ O
2
R
1
– HC – CH – R
2
| |
O – O
Phản ứng hydro hóa:
R
1
– HC=CH – R
2
+ H
2
R
1
– HC – CH – R
2
| |
H H
2. Độc tố trong dầu thực vật
Độc tố là hợp chất hóa học có thể gây tác động xấu đến các hoạt động sống bình thường
của cơ thể.
2.1 Độc tố có nguồn gốc từ nguyên liệu
7
KMnO
4
pH 8-9
Độc tố được tạo ra trong quá trình sinh trưởng và phát triển bình thường của thực vật hoặc
do nguyên liệu bị nhiễm độc từ môi trường bên ngoài.
2.1.1 Aflatoxin.
2.1.1.1 Tổng quan về aflatoxin
Là một loại độc tố nguy hiểm, được sản sinh từ một loại nấm mốc đáng chú ý nhất là
Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus. aflatoxin có khả năng tan đươc trong nước, một số
dung môi hữu cơ như: Benzene, Chloroform, Acetone,… Aflatoxin có thể chịu được sức nóng lên
đến nhiệt độ 260
o
C, nếu đem đun sôi ở nồi bình thường hoặc nhiệt độ cao hơn ở nồi áp suất thì
Aflatoxin vẫn không bị phân hủy. Aflatoxin được ổn định trong điều kiện có tính axit nhưng sẽ
phân hủy trong điều kiện kiềm.
2.1.1.2 Phân loại Aflatoxine
Có ít nhất 13 dạng aflatoxin khác nhau có trong tự nhiên gồm: B
1
, B
2
, G
1
, G
2
, M
1
, M
2
,…
Trong đó, Aflatoxin B
1
được coi là dạng độc nhất và được sản sinh bởi Aspergillus flavus và
Aspergillus parasiticus
2.1.1.3 Công thức cấu tạo


Hình 2.1: Aflatoxin B1 Hình 2.2: Cấu trúc không gian của Aflatoxin B1
Hình 2.3: Aspergillus fumigatus nhìn dưới kính hiển vi điện tử
2.1.1.4 Nguồn gốc phát sinh
8
Những loại hạt giàu chất béo nếu chế biến và bảo quản không kỹ, có thể hạt sẽ bị nhiễm
nấm Aspergilus, là nguy cơ sinh ra độc tố Aflatoxin.Các loại cây trồng thường bị nhiễm Aflatoxins
trước khi thu hoạch, tuy nhiên nếu sau khi thu hoach nếu bảo quản không đúng cách nguyên liệu
cũng bị nhiễm Aflatoxins. Nấm phát triển và ô nhiễm aflatoxin là hậu quả của sự tương tác giữa
các loại nấm, nguyên liệu và môi trường. Đặc biệt thích hợp trong điều kiện môi trường bao gồm
độ ẩm cao (ít nhất là 7%) và nhiệt độ cao.
2.1.1.5 Tác hại của Aflatoxine
Aflatoxin là độc tố và là tác nhân gây ung thư,đặc biệt là tác động đến gan và các cơ quan
khác như thận, hệ hô hấp, đường tiêu hóa, hệ thống sinh sản, hệ thống thần kinh, hệ thống miễn
dịch. Sau khi thâm nhập vào cơ thể, các aflatoxin có thể được gan chuyển hóa thành dạng trung
gian epoxit hoạt hóa hoặc được thuỷ phân và trở thành dạng M
1
. Aflatoxin tác động đến DNA,
RNA có khả năng làm phát sinh đột biến, làm rối loạn quá trình sinh tổng hớp protein, là nguyên
nhân gây ra ung thư.
2.2.1.6 Các giới hạn anh toàn của Aflatoxine
Các giới hạn an toàn của Aflatoxine (ML) theo quy định của Bộ Y tế Việt Nam như sau:
ML (microgam/kg) Tiêu chí
5 Đối với Aflatoxin B
1
trong thực phẩm nói chung
15 Đối với Aflatoxin B
1
, B
2
, G
1
, G
2
trong thực phẩm nói chung
0,5 Đối với Aflatoxin M
1
trong sữa và các sản phẩm sữa
Bảng 2.1: Các giới hạn tối đa (ML) theo quy định của Bộ Y tế Việt Nam
Ngoài ra, ta còn dung chỉ số ppb:
Ppb(part per billion, một phần nghìn tỉ), là một cách thể hiện các nồng độ và tỷ lệ nói
chung . Thuật ngữ này thường được sử dụng bởi các nhà khoa học (chất độc, hóa học , vv )
1 ppb = 0,000 000 001 = 10
-9

2.1.1.7 Biện pháp hạn chế

Chọn nguyên liệu sạch trước khi chế biến, loại bỏ những nguyên liệu hư hỏng.
Bảo quản trong điều kiện độ ẩm thấp, nhiệt độ vừa phải phù hợp với từng loại nguyên liệu.
Xử lý với hóa chất hạn chế sự phất triển của các loại nấm mốc.
9
Một cách tiếp cận mới để các giải độc của aflatoxins là việc bổ sung các chất hấp thụ vật
liệu vô cơ, được gọi là chemisorbents, như muối canxi aluminosilicat (HSCAS).
Sử dụng các phương pháp vật lý như tách, ngừng hoạt động nhiệt (thường được áp dụng
với hiệu quả cao), chiếu xạ (ánh sáng mặt trời có thể rất hiệu quả trong việc tiêu hủy aflatoxin
trong dầu), chiết dung môi, hấp phụ từ dung dịch, bất hoạt vi sinh vật, và lên men.
Ngoài ra, hiện nay hai phương pháp hóa học để giải độc aflatoxins cũng nhận được sự chú
ý đáng kể là ammoniation và phản ứng với Bisulfit natri. Cơ chế cho hoạt động phưng pháp
ammoniaction liên quan đến sự thủy phân các vòng lacton và chuyển đổi hoá học của hợp chất
aflatoxin B1 làm giảm độc tính. Bisulfit natri có thể phản ứng với aflatoxins (B1, G1, và M1) theo
điều kiện khác nhau của nhiệt độ, nồng độ, và thời gian để hình thành các sản phẩm tan trong
nước.
2.1.2 Urushiol trong điều.
2.1.2.1 Tổng quan về Urushiol
Là tên gọi chung của một nhóm tinh dầu thực vật, một hợp chất hóa học có khả năng gây
ra viêm dị ứng. Urushiol là một màu vàng lỏng với điểm sôi từ 200 - 210°C. Nó tan trong rượu và
ether, nhưng gần như không hòa tan trong nước. Trong không khí Urushiol bị oxy hóa trở thành
chất trong suốt và bóng láng được dùng làm sơn mài, chất hoạt động bề mặt trong sơn. Ngoài ra,
nó còn có nhiều ứng dụng khác trong: lót ma sát, sơn, chất tạo bề mặt, thuốc diệt nấm, nhựa epoxy
và trung gian cho công nghiệp hóa chất.

2.1.2.2 Công thức cấu tạo

Hình 2.4: Công thức cấu tạo của Urushiol
2.1.2.3 Nguồn gốc phát sinh
Urushiol có trong nhựa một số loại cây thương xuân, thù dù, … đặc biệt được tìm thấy trên
lá của cây điều cũng như trong các vỏ hạt điều thô.
10
R là các gốc: (CH
2
)
14
CH
3
; (CH
2
)
7
CH=CH(CH
2
)
5
CH
3
;
(CH
2
)
7
CH = CHCH
2 ;
CH = CH(CH
2
)
2
CH
3
hoặc (CH
2
)
7
CH=CHCH
2
;
CH=CHCH=CHCH
3
,………
Hình 2.4: Hạt Điều (Cashew) Hình 2.5: Cây Thường Xuân (Ivy)
Nếu chế biến không cẩn thận có khả năng dầu điều có khả năng bị nhiễm độc, nếu ta chạm
vào các vật dụng có chứa urushiol cũng sẽ bị nhiễm độc.
Urushiol có độc tính cao, một lượng nhỏ cũng có thể gây ra hiện tượng nhiễm độc.
2.1.2.4 Tác hại
Urushiol gây ra viêm dị ứng, dấu hiệu trước tiên là một sự ngứa khủng khiếp trên da. Sau
đó da bị viêm sưng đỏ vì các mạch máu nơi đó giãn nở. Vài ngày kế tiếp xuất hiện các bóng nước
nhỏ. Bóng nước lớn dần và bắt đầu rỉ nước vào bốn ngày sau. Nước này không có độc chất
urushiol nên khi vỡ không gây lan ban viêm. Cuối cùng thì mụn khô dần rồi đóng vẩy. Trong
trường hợp nặng, có thể có nóng sốt, ói mửa, run lạnh. Tác dụng độc hại của urushiol là gián tiếp,
thông qua một cảm ứng tự miễn dịch, urushiol hoạt động như một hapten(một phân tử nhỏ có thể
tạo một phản ứng miễn dịch khi gắn vào protein) ,và làm thay đổi hình dạng của protein màng tế
bào trên các tế bào da tiếp xúc với urushiol.
2.1.2.5 Biện pháp hạn chế
• Chọn nguồn nguyên liệu sạch: Xử lý kỹ hạt điều trước khi chế biến
• Dùng một số phương pháp vật lý: chiếu bức xạ, xử lý bằng nhiệt độ,…
• Chế biến theo đúng điều kiện tiêu chuẩn, theo quy định.
• Hiện nay có một số nghiên cứu về những chất có khả năng làm giảm độc tính của urushiol.
2.2 Độc tố hình thành trong quá trình bảo quản và chế biến
Đây là nguồn chủ yếu phát sinh độc tố trong dầu thưc vật. Do bản chất dầu thực vật chứa
nhiều liên kết không no C=C nên trong các điều kiện của bảo quản và chế biến, dầu thực vật dễ
dàng tham gia vào các phản ứng (thủy phân, oxy hóa) làm cho dầu thực vật bị biến đổi tính chất và
tạo ra nhiều chất độc.
Phản ứng thủy phân: có thể có hoặc không có enzim (enzim lipase), dầu thực vật bị thủy
phân tạo thành các acid béo và các sản phẩm khác có mùi khó chịu. Nếu có vi sinh vật hay nấm
11
mốc sẽ tạo thành độc tố gây tác dụng xấu. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân: nhiệt độ,
ánh sáng, độ ẩm, sự có mặt của enzim,….
Phản ứng oxy hóa dưới tác dụng của các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm, thành phần
acid béo không no,….tạo ra aldehyde, cetone, peroxyde, hydroperoxyde phần lớn có độc tính. Các
phản ứng oxy hóa thường xảy ra theo cơ chế gốc tự do.Gốc tự do được sinh ra trong các điều kiên
của bảo quản và chế biến (đặc biệt là nhiệt độ và độ ẩm), khi các loại dầu không no tiếp xúc với
các gốc tự do sẽ tạo ra phản ứng dây chuyền và dầu thực vật dễ dàng bị oxy hóa.
2.2.1 4-Hydroxynonenal (HNE)
2.2.1.1 Tổng quan về HNE
HNE có tên IUPAC là 4-Hydroxynonenal, hay trans-4-hydroxy-2-nonenal , là một α,β
hydroxyalkenal không bão hòa là sản phẩm của peroxy hóa lipid trong tế bào. Nó là một chất lỏng
không màu, hòa tan trong chất béo và hầu hết các dung môi hữu cơ.
2.2.1.2 Cấu tạo và tính chất của HNE

Hình 2.7: Công thức cấu tạo của HNE
HNE có 3 loại phản ứng đặc trưng, do trong phân tử HNE có 3 loại nhóm chức khác nhau:
1 nhóm hydroxyl tại C4, 1 nhóm aldehyde, 1 nhóm nối đôi giữa C3 và C4
Công thức hóa học (MF) C
9
H
16
O
2
Trọng lượng phân tử 156.22 dvC
Màu sắc Không màu
Độ hòa tan
Tan hầu hết trong các dung môi hữu cơ
độ hòa tan trong nước: 6.6 g/l
Khối lượng riêng 0.944 g/cm³
Bảng 2.2: Một số tính chất vật lí của HNE
2.2.1 .3 Nguồn gốc hình thành HNE
12
HNE được tìm thấy trong các mô động vật nhưng đặc biệt có số lượng cao trong quá trình
oxy hóa do sự gia tăng lipid trong các phản ứng dây chuyền peroxy hóa. HNE được tạo ra trong
quá trình peroxy hóa chất béo không bão hòa có chứa nhóm acyl như omega-6, nhóm arachidonic
như acid linoleic, và trong những acid béo tương ứng. HNE cũng có hình thành từ acid béo omega
3, như 4-oxo-trans-2-nonenal, 4-hydroxy-trans-2-hexenal, 4-hydroperoxy-trans-2-nonenal và 4,5-
epoxy-trans-2-decenal.
HNE được hình thành từ acid linoleic (C
18
H
32
O
2
) theo một sơ đồ đơn giản:

2.2.1.4 Ảnh hưởng của HNE
Ảnh hưởng của HNE đến tế bào
Độc tính của HNE là do khả năng phản ứng rất tốt với một số phân tử sinh học đặt biệt là
protein. HNE có ảnh hưởng khác nhau đến các tế bào tùy vào nồng độ:
• Ở nồng độ rất thấp (dưới 0,1 mM), HNE có hiệu ứng khác nhau, nhưng phần lớn là có lợi
cho tế bào, chẳng hạn như kích thích của guanylate cyclase và phospholipase C, thúc đẩy
sự phát triển.
13
• Ở nồng độ cao hơn (1-20 mM), HNE thể hiện tính độc tố, ức chế sự tổng hợp DNA ,
ornithine decarboxylase (ODC), protein và kích hoạt phospholipase, ức chế mạnh mẽ sự
tăng trưởng của các tế bào.
• Khi nồng độ cao hơn nữa (khoảng 10-20 micromolar) có thể làm chết tế bào.
HNE có liên quan trong các bệnh lý của một số bệnh như là bệnh Alzheimer, đục thủy tinh
thể, xơ vữa động mạch, và ung thư. HNE còn được xem là nguyên nhân của nhiều bệnh, như là
mãn tính viêm, bệnh thoái hóa thần kinh , hội chứng suy hô hấp, xơ vữa, đục thủy tinh thể, tiểu
đường và các loại khác nhau của ung thư
2.2.1.5 Cách làm giảm
• Bảo quản đúng cách, tránh giữ ở nhiệt độ quá cao, độ ẩm cao.
• Trong chế biến các loại thực phẩm, hạn chế sử dụng dầu chiên nhiều lần.
• Chế biến dầu ở điều kiên đúng theo quy định tránh dùng nhiệt độ quá cao.
• Những nghiên cứu gần đây cho thấy có những nhóm enzym có khả năng giải độc và loại
bỏ các 4-HNE từ các tế bào như glutathione S-transferases (GSTs). Các enzim thuộc nhóm
GSTs thường được sử dụng là hGSTA4-4, hGST5.8, aldose reductase, and aldehyde
dehydrogenase. Các enzim này có giá trị Km thấp và làm việc cùng nhau rất hiệu quả trong
việc kiểm soát nồng độ HNE nội bào. Cơ chế của phản ứng này là hGSTA4-4 và hGST5 sẽ
xúc tác của HNE tạo thành một phân tử có khả năng hòa tan trong nước nhiều hơn gọi là
GS-HNE.
• Enzyme của ty thể aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2) đã được chứng minh là có tác
dụng làm giảm độc tính của HNE.
• Carnosine, một β- alanyl-L-histidine-dipeptide, cũng đã được nghiên cứu có khả năng tự
nhiên dập tắt HNE.
2.2.2 Acrolein
2.2.2.1 Tổng quan và cấu tạo của acrolein
Acrolein có tên IUPAC là 2- Propenal là một
aldehyde không no. Acrolein là một hợp chất rất đơn
giản, gồm ba nguyên tử C, một O, và bốn H, với
công thức hóa học là C
3
H
4
O. Ở điều kiện thường nó
có mùi khó khó chịu và hoạt tính hóa học rất cao, có
khả năng gây ra cháy nổ.
Bảng 2.3: Một số tên gọi khác của Acrolein
14
Tên khác của Acrolein
Acraldehyde
Acrylic Aldehyde
Allyl Aldehyde
Ethylene Aldehyde

Xem chi tiết: độc tố trong dầu thực vật