chất thơm trong công nghệ thực phẩm :

1. Ý nghĩa chất thơm trong công nghệ thực phẩm :
Cũng như màu sắc, hương thơm là một tính chất cảm quan quan trọng của thực phẩm vì
chúng có tác dụng sinh lý rõ rệt. Chất thơm ảnh hưởng đến nhịp đập của tim, hệ tuần hoàn, đến
hô hấp, nhịp thở, tiêu hóa, thính giác, thị giác và cả xúc giác. Vì vậy trong công nghệ thực
phẩm người ta thường tìm các biện pháp kỹ thuật để bảo quản chất thơm và tìm cách điều khiển
các phản ứng hóa học để tạo ra các chất thơm mới.
2. Vài nét về chất thơm :
Trong hơn 2 triệu chất hữu cơ thì có khoảng 400 chất có mùi ít hoặc nhiều. Mùi của những
chất thơm là do những nhóm nguyên tử đặc biệt gọi là nhóm mang mùi quyết định. Những
nhóm mang mùi cơ bản thường là nguyên tử O, S, N, P, As, Se. Các nhóm mang mùi hữu cơ là
≡ C – OH. Nếu tăng số nhóm mang mùi trong một phân tử lên thì lại không làm tăng mùi mà
lại làm yếu mùi và đôi khi là tắt mùi hoàn toàn.
Các chất rất giống nhau về cấu tạo và tính chất có thể có mùi khác nhau, ngược lại những
chất hoàn toàn khác nhau có thể có mùi giống nhau. Đôi khi mùi còn phụ thuộc vào nồng độ
của chất trong không khí.
Có 2 loại chất thơm :
- Chất thơm (tinh dầu) tự nhiên.
- Chất thơm tổng hợp.
3. Các chất mùi tự nhiên :
3.1 Tinh dầu và nhựa :
Các chất mùi thường gặp trong tự nhiên là tinh dầu và nhựa. Tinh dầu và nhựa thuộc nhóm
isoprenoid, nghĩa là những dẫn xuất của isoprene. Nhóm hợp chất này gồm rất nhiều chất :
ngoài tinh dầu và nhựa còn có steroid, carotenoid, cao su.
Tinh dầu và nhựa được tạo thành và thoát ra trong các cơ quan đặc biệt của quả cây : trong
lông tuyến và vẩy đối với tinh dầu; trong ống nhựa đối với nhựa.
Về bản chất hóa học, tinh dầu là hỗn hợp các chức khác nhau : hydrogen, alcohol, ester,
phenol, acid, aldehyde, cetone…
Tuy nhiên quan trọng hơn cả trong hợp phần tinh dầu là terpene và các dẫn xuất chứa oxy
của terpene .
3.2 Terpene :
Terpene là hydrocacbon mạch thẳng hoặc vòng có công thức là (C
10
H
16
)
n
.
- n = 1 : monoterpenes.
- n = 1, 5 : sesquiterpenes.
- n = 2 : diterpenes.
- n = 3 : triterpenes.
Các dẫn xuất của terpene thường chứa rượu, aldehyde, cetone …
Đa số thành phần chính của các loại tinh dầu đều là terpene hay terpenoid (dẫn xuất của
terpene) được cấu tạo từ các đơn vị isoprene nối với nhau theo quy tắc đầu đuôi .
Terpene / terpenoid đơn giản nhất được cấu tạo từ:
- 2 đơn vị isoprene được gọi là monoterpenoid.
- nếu có nhiều hơn 2, ta có các loại terpenoid là sesquiterpenoid.
- 3 đơn vị isoprene, diterpenoid.
- 4 đơn vị isoprene, triterpenoid
và chỉ có monoterpenoid mới là thành phần chính có trong các tinh dầu. Isoprene:
1
Khung isoprene của terpene:
(cần lưu ý là các đơn vị của terpenoid chỉ cần có dạng khung của isoprene)
Ví dụ như limonene, thành phần chính trong tinh dầu của họ cam, chanh, quýt, bưởi:
hay nerol và geraniol:
dấu mũi tên " " dùng để phân cách đơn vị isoprene đầu với đơn vị isoprene đuôi.
3.2.1 Monoterpenes :
Cấu trúc monoterpenes :
Các monoterpens thẳng tiêu biểu là myrcene và ocimene
2

Và các dẫn xuất chứa oxy của chúng là linalol, geraniol, citronellol, citral
Monoterpenes đơn vòng phổ biến hơn cả là limonen và dẫn xuất chứa oxy của nó là
menthone, piperitenone, piperitone, carvone…
3.2.2 Sesquiterpenes :
Sesquiterpenes có thể xem là hợp chất do ba đơn vị isoprene tạo thành. Công thức cấu tạo
chung là C
15
H
24
. Cấu trúc sesquiterpenes :
3
Sesquiterpenes cũng chia ra mạch thẳng và mạch vòng, thường là các hợp chất đơn vòng
hoặc đa vòng. Những sesquiterpenes thẳng và vòng tiêu biểu là farnesene, humulene.
Các dẫn xuất chứa oxy của sesquiterpenes có farnesol, nerolidol, santonin
3.2.3 Diterpenes và Tritrepenes :
- Diterpenes có công thức hóa học là C
20
H
32
. Diterpenes trong tự nhiên bao gồm một số hợp
chất không lớn. Diterpenes hoàn toàn không bay hơi cùng hơi nước. Đặc biệt phổ biến rộng rãi
trong các nhựa là acid nhựa.
- Triterpenes thường gặp ở thực vật dưới dạng vết, glucozide hoặc trạng thái tự do. Tiêu
biểu cho triterpenes là squalen. Squalen có trong chất béo của gan cá mập, cũng như các loài cá
khác.
4. Tính chất chung của tinh dầu :
- Tinh dầu hòa tan rất ít trong nước và hòa tan nhiều trong rượu nồng độ cao. Rượu ethylic
là dung môi có cực mạnh vì có hằng số điện môi lớn (ε = 27). Do có cực mạnh nên có thể hòa
tan được nhiều hợp chất hữu cơ trong đó có các cấu tử của tinh dầu.
- Dưới tác dụng của oxy không khí, một phần tinh dầu chủ yếu là hợp chất không no bị oxy
hóa và cho mùi nhựa.
4
- Mùi thơm của tinh dầu do ester, phenol, aldehyde, cetone và những hợp chất hữu cơ khác
quyết định : chiếm 10% tổng lượng tinh dầu. Còn lại 90% là do mùi tạp, các chất cao phân tử
và chất đệm (là sesquiterpenes).

Bảng 4. Mùi do các hợp chất hóa học
Hợp chất Mùi
Diacetyl Bơ
Isoamyl acetate Chuối
Benzaldehyde Hạnh đắng
Cinnamic aldehyde Quế
Ethyl propionate Trái cây
Methyl anthranilate Nho
Limonene Cam
Ethyl- (E, Z)-2,4-decadienoate Lê
Allyl hexanoate Dứa
Ethyl maltol Ngọt (đường), kẹo bông
Ethylvanillin Vani
Methyl salicylate Lộc đề
5. Đánh giá phẩm chất tinh dầu :
Mỗi loại tinh dầu có các tính chất cảm quan và tính chất lý hoá đặc trưng, nhờ đó ta
có thể đánh giá chất lượng tinh dầu nguyên chất hay pha tạp chất khác cũng như định lượng và
định tính.
5.1. Tính chất cảm quan :
a.Màu sắc : so sánh với thanh màu sắc tiêu chuẩn : không màu, vàng nhạt, vàng
đậm, đỏ thẫm, đen…
b.Độ trong : trong suốt, hơi đục, đục, rất đục…
c.Mùi : tính chất đặc trưng của tinh dầu có thể phân biệt các loại tinh dầu khác
nhau, tốt hay xấu. Mùi tinh dầu được biểu hiện : thơm, dịu, hắc, khó chịu với
cường độ mùi nhẹ hay sốc.
d.Vị : cay, ngọt, đắng, chát…
5.2. Các chỉ số hoá lý :
5.2.1. Chỉ số vật lý
a. Tỉ trọng :
−Tỉ trọng là tỉ số khối lượng tinh dầu với khối lượng nước cất cùng thể tích
ở cùng nhiệt độ . Ký hiệu : d
20
đối với nhiệt độ thường dùng là 20
0
C.
−Tỉ trọng là chỉ số đặc trưng cho mỗi loại tinh dầu, phụ thuộc vào thành
phần hoá học của nó mà tỉ trọng của tinh dầu nhỏ hơn hay lớn hơn 1 (tinh
dầu nhẹ hay nặng hơn nước ).
b. Chỉ số khúc xạ hay chiết suất :
5
−Tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ của một tia sáng có độ dài sóng
xác định đi từ không khí qua tinh dầu ở nhiệt độ nhất định vì vậy có thể xác
định độ tinh khiết của tinh dầu nhờ vào chiết suất.
−Ánh sáng thường sử dụng là ánh sáng vàng của đèn natri có bước sóng
589,3 ± 0,3 nm
−Ta thường đo chỉ số chiết suất ở nhiệt độ 20
0
C, ký hiệu η
20
D
( trừ trường
hợp tinh dầu không ở thể lỏng ở 20
0
C thì tiến hành đo ở 25
0
C hay 30
0
C )
c. Độ quay cực ( Năng suất quay cực) :
−Hầu hết tinh dầu đều có khả năng làm quay mặt phẳng của ánh sáng phân
cực khi ánh sáng này đi qua. Từ đó ta có thể phát hiện các chất pha trộn
trong tinh dầu.
−Những tinh dầu làm quay mặt phẳng ánh sáng về bên trái, ký hiệu (-), quay
mặt phẳng ánh sáng về bên phải, ký hiệu (+).
−Độ quay cực được xác định bởi giá trị của góc quay cực 20
0
C. Ký hiệu
20
D
−Do tinh dầu là hỗn hợp của nhiều thành phần hóa học nên tỉ trọng, chiết
suất, độ quay cực không có giá trị cụ thể mà chỉ ở một khoảng xác định.
5.2.2. Các chỉ số hóa học
Các chỉ số hoá học đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản, chế biến và sử
dụng tinh dầu. Ngoài ra dựa vào các chỉ số ta biết được hàm lượng các hợp chất cần
thiết, thành phần chính trong tinh dầu qua đó đánh giá được chất lượng tinh dầu.
a. Chỉ số acid:
−Chỉ số acid là số mg KOH dùng để trung hoà hết acid tự do trong 1g tinh
dầu
−Cho biết hàm lượng acid tự do, tinh dầu mới khai thác hay đã bảo quản lâu.
Do tinh dầu bảo quản lâu các ester sẽ bị thủy phân, các aldehyde sẽ bị oxy
hóa do đó chỉ số acid sẽ tăng.
b. Chỉ số ester :
−Chỉ số ester là số mg KOH cần thiết để xà phòng hóa hết ester chứa trong
1g tinh dầu.
−Ester trong tinh dầu có ảnh hưởng lớn đến mùi vị của tinh dầu, đối với một
số loại tinh dầu thì ester là thành phần chính như linalyl acetate trong tinh
dầu bạc hà.
c. Chỉ số acetyl
−Chỉ số acetyl là số mg KOH cần thiết để trung hòa acid acetic được giải
phóng sau khi xà phòng hóa 1g tinh dầu đã acetyl hóa.
−Dùng để xác định hàm lượng alcol có trong tinh dầu . Alcol bậc 1 và 2
được gọi là geraniol, alcol bậc 3 là linalol. Trong đó alcol bậc 1 và 2 tham
gia phản ứng acetyl hóa, alcol bậc 3 không phản ứng.
d. Hàm lượng aldehyde và cetone : trong tinh dầu có chứa aldehyde và cetone
đặc trưng ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu vì vậy cần xác định hàm lượng này.
e. Hàm lượng phenol : do một số tinh dầu có hợp chất phenol là cấu tử tạo mùi
ảnh hưởng chất lượng tinh dầu.
6. Phẩm chất nguyên liệu tinh dầu và bảo quản nguyên liệu tinh dầu :
- Độ tươi : nguyên liệu càng tươi thì hàm lượng tinh dầu càng cao, tổn thất do bay hơi
càng ít, nhất là đối với hoa, giữ cho hoa tươi sau khi hái sẽ làm tăng thêm một lượng
nhỏ tinh dầu từ hoa. Nếu nguyên liệu sau khi thu hái về không có điều kiện chế biến
ngay thì phải dùng các biện pháp để nguyên liệu không bị bốc nóng, bay hơi, mốc, nấu
6
hỏng. Có thể rải nguyên liệu thành lớp mỏng nơi thoáng gió hoặc trong phòng có điều
hòa không khí ẩm
- Độ chín kỹ thuật : là thời điểm thu hái nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu cao nhất.
- Độ sạch nguyên liệu : khi thu hái thì các tạp chất sẽ lẫn vào tinh dầu như tạp chất vô cơ
có đất, đá, cát sỏi, vụn kim loại, tạp chất hữu cơ có các loại cây không phải cây tinh dầu
khi khai thác.
- Thời gian và cự ly vận chuyển nguyên liệu : vị trí cơ sở chế biến nguyên liệu càng gần
nguồn nguyên liệu càng tốt. Đối với nguyên liệu dễ bị dập nát thì cần tránh bị nén quá
chặt do bó, do vật nặng đè nén lên gây nên sự tự bốc nóng làm tổn thất tinh dầu.
- Bảo quản nguyên liệu tinh dầu : quan trọng nhất là ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm
không khí.
 Ở khoảng nhiệt độ cao 45 – 50
0
C các nguyên liệu tươi sẽ gây nên ôi ngốt và tổn thất
tinh dầu do bay hơi.
 Ở nhiệt độ quá thấp (0
0
C), nước trong nguyên liệu sẽ bị đông lại và mất đi trong quá
trình làm tan và chế biến. Đối với tinh dầu từ nguyên liệu hoa tươi và họ Citrus thì
phải nhanh chóng chế biến ngay.
- Với nguyên liệu tươi khi bảo quản tạm thời cần duy trì độ ẩm cân bằng không khí, khi
thu hái phải phân loại sơ bộ để nguyên liệu càng sạch, càng đồng nhất.
- Cất giữ tinh dầu trong những chai thủy tinh tối, nên bảo quản ở nhiệt độ mát. Đậy kín
nắp khi không sử dụng vì sẽ có sự oxy hóa nhanh chóng.
7. Chế biến tinh dầu trong thực phẩm :
Biến đổi trong chế biến tinh dầu
- Bị oxy hóa: các hợp chất không no trong tinh dầu dễ bị oxy hóa và cho sản phẩm có mùi
nhựa
- Bay hơi do nhiệt độ: một số tinh dầu có nhiệt độ sôi khá thấp dễ bay hơi và thất thóat
trong quá trình chế biến.
- Bị chuyển hóa thành các chất khác: một số cấu tử thơm trong tinh dầu bị biến đổi thành
chất khác làm mất mùi ban đầu .
Các cách hạn chế
- Tách các hợp chất dễ bị oxy hóa không phải cấu tử tạo mùi ( lọai terpene trong tinh
dầu).
- Các thiết bị phải kín để giảm sự thất thoát.
- Có thể thêm các chất định hương để bền mùi.
Sử dụng tinh dầu
−Tinh dầu dùng để bổ sung mùi: mùi trái cây (cam, chanh, bạc hà…) và mùi rau gia vị (quế,
hồi …)
−Tinh dầu trong công nghiệp thực phẩm thường được cho vào các sản phẩm như chất tạo
mùi mạnh ở khâu phối trộn.
−Làm chất bảo quản thực phẩm : tinh dầu húng quế và thyme có các thành phần chính là
thymol, p-cymene, estragol, linalool, và carvacrol có khả năng kháng khuẩn
8. Các phương pháp khai thác tinh dầu :
Tuỳ loại tinh dầu mà áp dụng các phương pháp khai thác khác nhau để thu được năng
suất cao. Các phương pháp tách tinh dầu cần thoả các yêu cầu sau:
 Không làm biến đổi mùi vị tinh dầu.
 Qui trình chế biến phù hợp, thuận lợi, nhanh chóng.
 Tách được triệt để tinh dầu từ nguyên liệu với tổn thất tinh dầu trong quá trình chế
biến và trong bã là thấp nhất.
 Chi phí sản xuất thấp.
7
8.1. Phương pháp ép :
 Phương pháp ép thường được dùng để tách tinh dầu trong vỏ quả (chanh, cam,
quýt, bưởi …) do tinh dầu trong nguyên liệu này trong túi tiết của biểu bì chỉ cần ép
là thu được tinh dầu.
 Ưu điểm : giữ được mùi vị của tinh dầu
 Nhược điểm : trong quá trình ép ngoài tinh dầu có lẫn tạp chất khác như dịch quả,
mô… Vì vậy cần có biện pháp xử lý phù hợp để thu được tinh dầu nguyên chất .
8.2. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước :
 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước thường được sử dụng với những tinh dầu
bay hơi được ra khỏi nguyên liệu và ngưng tụ thành thể lỏng khi gặp lạnh. Việc sử
dụng hỗn hợp nước và tinh dầu làm giảm nhiệt độ sôi trong quá trình chưng cất, do
nhiệt độ sôi của hỗn hợp thường thấp hơn nhiệt độ sôi của nước và của tinh dầu.
 Những ảnh hưởng chính trong phương pháp chưng cất
- Sự khuếch tán: ở nhiệt độ sôi của nước, một phần tinh dầu bị hòa tan trong
nước thấm dần ra ngoài bề mặt rồi bị hơi nước lôi cuốn đi, lượng nước không hòa
tan tinh dầu tiếp tục đi vào bên trong hòa tan và quy trình được lặp lại. Như vậy
những hợp chất dễ hòa tan với nước sẽ được lôi cuốn trước, limonene trong tinh dầu
họ citrus ít tan nên thường được lôi cuốn sau cùng.
- Thủy phân: các thành phần ester trong tinh dầu dễ thủy phân thành alcol và
acid nên chú ý thời gian thực hiện càng nhanh càng tốt.
- Nhiệt độ : nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu do đó chỉ sử dụng nhiệt độ trên
100
0
C ở gần cuối quá trình khi các cấu tử thơm đã được lôi cuốn gần hết.
 Phương pháp này cũng có thể được sử dụng để thu phần tinh dầu còn trong bã sau
khi ép.
 Có các loại chưng cất sau: chưng cất trực tiếp với nước, chưng cất bằng hơi nước
không có nồi hơi riêng và chưng cất bằng hơi nước có nồi hơi riêng.
 Ưu điểm: - Thiết bị gọn, dễ chế tạo, qui trình đơn giản
- Thời gian chưng cất khá nhanh
- Trong quá trình chưng cất có thể tách riêng một số thành phần hóa
học của tinh dầu bằng phương pháp cất phân đoạn.
 Nhược điểm: - Không áp dụng cho nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp hoặc
tinh dầu không chịu được nhiệt độ cao.
- Tinh dầu giảm chất lượng nếu có thành phần dễ bị thuỷ phân.
- Không thu được nhựa và sáp là những chất định hương tốt.
- Lượng tinh dầu còn trong nước chưng khá lớn nên phải áp dụng
các phương pháp lọc ly tâm hay thêm NaCl để tăng tỉ trọng của nước (trường hợp tỉ
trọng của nước và tinh dầu gần nhau) để tách tinh dầu.
- Tiêu tốn lượng nước lớn.
8.3. Phương pháp trích ly:
 Sử dụng các dung môi bay hơi hòa tan các chất cần thiết trong nguyên liệu sau đó
đem hỗn hợp đi tách ở áp suất thấp. Dung môi thường sử dụng là ether dầu hoả,
CO
2
lỏng.
 Có 2 cách trích ly:
- Trích ly tĩnh: nguyên liệu được ngâm trong dung môi một thời
gian, hạn chế sự oxy hoá các chất trong nguyên liệu
- Trích ly động: dung môi hoặc nguyên liệu chuyển động hay cả 2
cùng chuyển động ( khuấy, lắc mạnh …), thời gian hòa tan nhanh nhưng dễ bị oxy
hoá. Sử dụng khi có các chất khó đi qua màng tế bào.
8