Tiểu luận 2acetyl-1pyrroline (2AP)-Chất tạo mùi thơm trong gạo thơm (Oryza sativa L), sự hình thành và biến đổi

Nội dung text: Tiểu luận 2acetyl-1pyrroline (2AP)-Chất tạo mùi thơm trong gạo thơm (Oryza sativa L), sự hình thành và biến đổi

1. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Đề tài: 2acetyl-1pyrroline (2AP)- CHẤT TẠO MÙI THƠM TRONG GẠO THƠM (ORYZA SATIVA L), SỰ HÌNH THÀNH VÀ BIẾN ĐỔI NHÓM HV THỰC HIỆN 1.Nguyễn Thị Ngọc 2.Nguyễn Ngọc Hoa
2. Mở đầu • Lúa là cây lương thực chính, tham gia vào các hoạt động kinh tế quan trọng nhất trên thế giới. Từ năm 1989, Việt Nam trở thành một trong những nước xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới. Tuy sản xuất với số lượng nhiều nhưng chất lượng và giá gạo xuất khẩu của Việt Nam thường thấp hơn các nước khác, đặc biệt có sự chênh lệch ở loại gạo thơm đặc sản. • Trong số các chủng loại chính, gạo thơm được chú ý nhiều bởi người tiêu dùng. Hiện nay, hầu hết các giống có khả năng giữ mùi thơm không lâu; Các khâu về giống, kỹ thuật canh tác, bảo quản sau thu hoạch, tính phù hợp của giống đối với từng giống lúa thơm chưa bảo đảm; Quy hoạch vùng chuyên sản xuất chưa thuần nhất do gieo trồng xen các loại giống lúa thường với giống đặc sản nên dễ bị lai tạp. • Xuất phát từ thực trạng trên,việc nghiên cứu bản chất các hợp chất thơm tạo nên mùi thơm của gạo là yêu cầu thiết thực, hữu ích.
3. Nội dung • Phần một: Giới thiệu chung về gạo thơm • Phần hai: Hợp chất thơm trong gạo thơm • Phần ba: Sự hình thành và biến đổi của 2acetyl-1pyrroline (2AP) trong gạo thơm • Phần bốn: Phương pháp xác định • Phần năm: Kết luận
4. Giới thiệu chung về gạo thơm • Các hương vị gạo quan trọng nhất được xem xét là thơm hay có mùi thơm đều liên quan đến các dạng gạo Basmati và Jasmine • Ngày nay, nhu cầu sử dụng gạo thơm của con người đã tăng lên rõ rệt và người tiêu dùng sẵn sàng trả giá cao cho các loại gạo này • Năm 2006, gạo thường chỉ giao dịch ở ngưỡng 250 đến 300 USD/tấn, nhưng gạo Jasmine thì đạt mức 400 USD/tấn và gạo Basmati khi giao dịch tại Mỹ lên đến 850 USD/tấn
5. Giới thiệu chung về gạo thơm • Giá của gạo thơm cao không chỉ liên quan đến mùi hương và các đặc tính của hạt gạo (mùi thơm, có độ dẻo, mềm và xốp) mà còn phu thuộc vào điều kiện canh tác và năng suất. • Lúa thơm thường chỉ đạt được đặc tính tối ưu của nó khi được canh tác trên những vùng nhất định và trong những điều kiện nhất định • Ấn Độ là nơi cung cấp gạo Basmati lớn nhất và chiếm 1/3 diện tích lúa của thế giới. Còn gạo Jasmine thì được trồng nhiều ở Thái Lan.
6. • Tại Việt Nam, giống lúa Jasmine 85 Châu Phú cũng đã được viện nghiên cứu lúa ĐBSCL nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm cho kết quả khả quan • Ngoài ra, VN còn có giống lúa cho gạo thơm như gạo tám Điện Biên, gạo tám Nam Định, gạo nàng xuân, gạo Sóc Nhen Thơm, gạo Hương Lài Sữa,
7. Một số loại gạo thơm
8. Cấu tạo và thành phần chung của hạt thóc Tên khoa học: Oryza sativa L.
9. Giới thiệu về hợp chất thơm trong gạo Mùi thơm của hạt là một trong những đặc tính hấp dẫn nhất của gạo chất lượng cao, nhu cầu này tăng không chỉ ở thị trường Châu Á mà nó còn được chấp nhận rộng rãi trên thị trường Châu Âu và toàn thế giới
10. ▪ Nghiên cứu đầu tiên về gạo thơm thực hiện bởi Yajima và cộng sự (1979) đã xác định được 114 thành phần có trong gạo thơm, trong đó có 21 acid, 14 ester của các acid béo, 15 alcohol, 18 aldehyde, 17 ketone, 18 hydrocacbon và một vài hợp chất vòng khác như pyridine và furan. ▪ Những chất bay hơi chính trong gạo thơm là các ankanal, alk-2-enal, alka-2,4-dienal, 2-pentylfuran, 2 acetyl-1pyrroline và 2-phenylethanol (Widjaja và cộng sự, 1996).
11. ▪ Buttery (1982) đã phát hiện : 2acetyl-1pyrroline (2AP), được xem như là 1 trong những hợp chất mùi thơm chủ yếu và mạnh nhất trong số tất cả các chất thơm của gạo. ▪ 2acetyl-1pyrroline chiếm phần lớn các chức năng về đặc tính hương thơm trong số nhiều loại gạo thơm khác nhau (Tanchotikul and Hsieh, 1991). ▪ 2acetyl-1pyrroline (2AP) có mặt trong tất cả các phần của cây lúa thơm như thân, lá, hạt ngoại trừ rễ (Lorieux và cộng sự, 1996). Trong khi các loại gạo thường không có 2 AP
12. ▪ Tuy nhiên con đường tổng hợp sinh học 1 cách chính xác của 2acetyl-1pyrroline thì tới nay cũng vẫn chưa được làm sáng tỏ . ▪ Ngoài ra, 2acetyl-1pyrroline còn được tìm thấy ở được tìm thấy ở lúa mỳ, ngô, yến mạch, lá từ dứa dại pandan (Pandanus amalyrofolys), dừa và quá trình sinh tổng hợp từ vi khuẩn Bacillus ceres (Romanczyk và cộng sự, 1995) trong quá trình lên men.
13. Ngưỡng cảm nhận của 2AP • Ngưỡng cảm nhận 2AP của mũi người là khoảng 0,1 ppb khi pha loãng trong nước - Gạo thơm có nồng độ 2AP từ 3000 lần mức này trở lên - Trong khi gạo ko thơm có nồng độ 2AP chỉ khoảng 30 lần ngưỡng này của 2AP trong nước. • Bảng 6.1: Nồng độ, ngưỡng cảm nhận và mô tả mùi thơm của các hợp chất dễ bay hơi có ý nghĩa trong gạo thơm và không thơm - Wilkie và cộng sự (2004).
14. Sự hình thành và biến đổi 2 ACETYL-1PYRROLINE
15. Thành phần 2 accetyl-1 pyrroline trong số hợp chất thơm ở 1 số loại gạo
16.  CẤU TRÚC CỦA 2ACETYL-1PYRROLINE Cấu trúc của 2acetyl-1pyrroline (2AP) bao gồm : ▪ 1 vòng pyrroline không tham gia phản ứng ▪ Nhóm methyl ketone tham gia phản ứng
17.  CON ĐƯỜNG SINH TỔNG HỢP CỦA 2 ACETYL-1 PYRROLINE Proline (α-amino acid) được coi là tiền chất của 2 acetyl-1pyrroline trong gạo thơm Proline (C5H9NO2 ) 2-acetyl-1-pyrroline (2AP)
18. Ảnh hưởng của amino acid tới sự hình thành 2 acetyl – 1 pyrroline trong cây trồng giống. Khi thêm (Pro) vào dung dịch cây giống thì hàm lượng 2 acetyl – 1 pyrroline đã tăng lên so với khi bổ sung glycine (Gly), Histidine (His) đã không làm tăng hàm lượng trong cây giống
19. Hàm lượng 2 acetyl-1pyrroline trong gạo KDML ở các vùng khác nhau ở Thái lan Nồng độ 2 acetyl-1pyrroline trong gạo dưới các điều kiện nhiệt độ khác nhau trong quá trình chín. L : nhiệt độ thấp (20 – 250C) ; M : nhiệt độ trung bình (25- 300C) ; H : nhiệt độ cao (30 – 350C).
20. Phương pháp xác định
21. 1. Phân tích định tính Cơ chế phản ứng tạo màu giữa 2,4-dinitrophenylhydrazine và nhóm ketone
22. a b Phản ứng của 2AP và thuốc thử (2,4-dinitrophenyl hydrazine) trong lớp alơron của gạo : a- Mặt cắt ngang ; b- Hình phóng đại a b Không phản ứng của 2AP và thuốc thử (2,4-dinitrophenyl hydrazine) trong lớp alơron của gạo : a- Mặt cắt ngang ; b- Hình phóng đại
23. 2. Phân tích định lượng Ứng dụng SPMS trong phân tích 2AP • Theo Casey C.Grimm và cộng sự (2000) lượng 2AP thu được sẽ tăng gấp đôi khi chiết mẫu ở 800C và thời gian chiết mẫu phù hợp nhất là 15 phút. • Hàm lượng 2AP trung bình thu được trong mẫu gạo Jasmine khoảng 2,2 ng trong 0,75 g gạo. • Phương pháp SPME phù hợp cho việc so sánh mối tương quan về nồng độ 2AP giữa các mẫu gạo khác nhau. Nhìn chung, cấu tử 2AP chỉ chiếm một lượng nhỏ trong tổng số các chất bay hơi nhưng lượng này đủ chiếm ưu thế trong thành phần chất thơm có trong gạo.
24. Chiết xuất hợp chất bay hơi trong gạo bằng phương pháp SPME Hệ thống máy điện từ Sơ đồ phương pháp SPME
25. Xác định các hợp chất bay hơi quan trọng có trong gạo thơm Trên sắc ký khí (GC) - Nhiệt độ lò: 400C - Đầu dò FID: 2500C - Dòng H2: 30ml/phút Dòng N2: 30ml/phút Không khí: 300ml/phút - Bơm mẫu không chia dòng - Cột model No: Agilent 1909J- 113HP-55% Phenyl methyl Siloxane 30 m x 320µm x 0,5 µm. - Chương trình nhiệt: nhiệt độ đầu 400C, tăng 30C/phút cho đến khi đạt 1150C, tăng 300C/phút cho đến khi đạt 2200C, giữ ở 2200C trong 5 phút. Tổng thời gian là 38 phút 30 giây.
26. Xác định các hợp chất bay hơi quan trọng có trong gạo thơm Trên sắc ký khối phổ (GC/MS) - Nhiệt độ lò: 400C - Đầu dò MS: 2500C - Bơm mẫu không chia dòng - Cột model No: Agilent 1909J-413HP-5 0,25 mm x 30m x 0,25 µm. - Chương trình nhiệt: nhiệt độ đầu 400C, tăng 30C/phút cho đến khi đạt 1150C, tăng 300C/phút cho đến khi đạt 2200C, giữ ở 2200C trong 5 phút. Tổng thời gian là 38 phút 30 giây.
27. 2. Phân tích định lượng Hàm lượng ▪ Hàm lượng hợp chất thơm 2 acetyl-1pyrroline với khoảng dao động từ 0,022 – 0,443 ppm Phân tích GC – MS hợp chất thơm (2AP) của 1 số giống gạo ở Ấn độ : a- Marketed basmati ; b – Pusa basmati (mùa mưa); c - Pusa basmati (mùa hè) ; d- Ghansal (gạo thơm) e – Krishnahamsa (không thơm)
28. Ảnh hưởng của các điều kiện bảo quản tới sự mất hương thơm của gạo thơm
29. Thời gian bảo quản và bao gói ▪ Hàm lượng 2AP ở gạo giảm khá nhanh trong quá trình bảo quản. ▪ Vật liệu bao gói của gạo cũng đã ảnh hưởng tới quá trình tồn trữ 2AP, tuy nhiên sự ảnh hưởng này cũng chỉ ở mức độ vừa phải trong suốt quá trình bảo quản. ( LDPE không ngăn cản được quá trình thấm của 2AP)
30. Nhiệt độ bảo quản Ảnh hưởng của phương pháp làm khô và thời gian bảo quản tới hàm lượng 2 acetyl-1pyrroline Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ bảo quản tới hàm lượng 2 acetyl-1pyrroline của gạo. = 50C ◆ = 250C ◼ = 300C.
31. Mức độ xay xát Ảnh hưởng của mức độ xay xát tới hàm lượng 2 acetyl-1- pyrroline trong quá trình bảo quản ở 300C, RH 75%. ⚫ =95% = 92% ◆ = 90% ◼ = 85%.
32. Hàm lượng acid béo Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian bảo quản tới lượng acid béo của gạo. = 50C ⚫ = 250C ◼ = 300C.
33. Nguyên nhân gây mất mùi thơm trong quá trình bảo quản
34. a) Các hợp chất cacbonyl GC của các tử chất dễ bay hơi trong gạo
35. b) Các hợp chất sulphua Cấu trúc của hợp chất sulphua GC của hợp chất sulphua trong gạo
36. b) Các hợp chất sulphua Cấu trúc của hợp chất sulphua GC của hợp chất sulphua trong gạo
37. Các phương pháp hạn chế mất mùi thơm
38. Duy trì, tồn trữ, hạn chế sự bay hơi của 2acetyl–1pyrroline (2AP)  Tạo các điều kiện bảo quản tối ưu : ▪ Nhiệt độ ▪ Độ ẩm ▪ Bao bì bao gói ▪ Thời gian bảo quản vv (Dựa vào các nghiên cứu ảnh hưởng phía trên) Bổ sung chất thơm trong quá trình bảo quản Sử dụng dung dịch tách chiết bao gồm: 30 % sorbitol đã được làm mềm hóa chứa 25% thành phần dịch lá dứa dại (PandanusamaryllifoliusRoxb.) sau đó phun phủ trên bề mặt gạo và bảo quản ở 250C trong 6 tháng. - Ấn Độ- Sử dụng cho cả gạo thơm và không thơm
39. Kết luận Trong số các hợp chất thơm • Hàm lượng 2acetyl–1pyrroline dễ bay hơi ở gạo thì 2acetyl – đã giảm đi nhanh hơn khi nhiệt 1pyrroline là hợp chất thơm chủ yếu tạo nên mùi thơm. Nó độ bảo quản cao hơn. Đồng không hình thành trong quá thời các acid béo của gạo trình nấu nướng hay giai đoạn cũng tăng trong quá trình bảo sau thu hoạch mà chủ yếu quản và có mối tương quan trong quá trình trồng trọt và amino acid được coi như là nghịch đảo với hàm lượng tiền chất của chất thơm trong 2acetyl–1pyrroline trong giai đó Proline có liên quan trực đoạn bảo quản ban đầu. tiếp tới sự hình thành của 2 acetyl–1pyrroline trong gạo • Các hợp chất cacbonyl và thơm. Hàm lượng của nó phụ sulphua được xem như là các thuộc vào rất nhiều các yếu tố yếu tố góp phần làm thay đổi như nhiệt độ, mùa vụ, đất đai mùi thơm của gạo trong quá thổ nhưỡng (vùng trồng) vv trình bảo quản.