TỔNG QUAN
Khái niệm
Lipid là hợp chất hữu cơ phổ biến trong tự nhiên, có mặt trong cơ thể động vật, thực vật và vi sinh vật Chúng không hòa tan trong nước, nhưng có thể hòa tan trong các dung môi hữu cơ như cloroform, benzen, cồn và axeton, tùy thuộc vào từng loại lipid Tên gọi lipid, xuất phát từ chữ Hy-lạp "lipos" có nghĩa là mỡ, bao gồm các loại mỡ, dầu và chất béo tương tự ở động vật và thực vật Về mặt hóa học, lipid là este giữa ancol và axit béo, với triglixerit là ví dụ điển hình.
Các nguồn lipid
Chất béo đóng vai trò quan trọng trong khẩu phần ăn, tương tự như protein và tinh bột, vì chúng cung cấp năng lượng cần thiết cho cơ thể Chất béo chiếm khoảng 18-24% trọng lượng cơ thể của người trưởng thành và hiện diện trong màng tế bào, nhân và ti thể Nhiều bộ phận chức năng trong cơ thể hoạt động dựa vào sự hiện diện của các phần tử chất béo.
Có hai loại chất béo điển hình là chất béo tốt và chất béo xấu
Chất béo bão hòa được coi là chất béo xấu, và các chuyên gia y tế khẳng định rằng chế độ ăn nhiều chất béo bão hòa làm tăng cholesterol xấu (LDL) trong máu Điều này không chỉ gây hại cho sức khỏe con người mà còn gia tăng nguy cơ khi kết hợp với các món ăn giàu tinh bột tinh chế.
• Máu hoặc nội tạng nhiễm mỡ
Chất béo bão hòa có trong các thực phẩm sau đây:
• Các loại thịt đỏ: Thịt bò, thịt cừu, thịt lợn
Thịt đỏ chứa lượng lớn chất béo bão hòa
• Thịt gà và các loại thịt gia cầm khác
• Các sản phẩm sữa nguyên chất như sữa, phô mai và kem
• Dầu cọ và dầu dừa
Chất béo trans, hay còn gọi là acid béo chuyển hóa, là loại acid béo nhân tạo được hình thành trong quá trình hydro hóa dầu ăn Chúng thường được sử dụng trong chế biến thực phẩm để kéo dài thời gian bảo quản và tăng tính hấp dẫn cho sản phẩm Tuy nhiên, chất béo trans được xếp vào nhóm chất béo xấu, tương tự như chất béo bão hòa, và có thể gây hại cho sức khỏe người tiêu dùng.
Có hai loại chất béo trans, được phân chia theo nơi khởi phát chúng:
Chất béo trans tự nhiên được hình thành chủ yếu trong ruột của một số loài động vật ăn cỏ, dẫn đến sự hiện diện của chúng trong các sản phẩm từ sữa và thịt của những động vật này.
Chất béo trans nhân tạo là loại chất béo được hình thành trong quá trình chế biến thực phẩm, đặc biệt khi dầu thực vật trải qua quá trình hydro hóa Quá trình này nhằm cải thiện cấu trúc chất béo, kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm và tăng cường hương vị món ăn.
Cụ thể, chất béo Trans có thể được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm như chất béo bão hòa Chúng bao gồm:
• Bánh các loại: bánh cracker, cookies, bánh ngọt, bánh gato, bánh nướng và các thực phẩm nướng khác
• Đồ ăn nhanh: gà rán, pizza, khoai tây chiên
• Đồ ăn chiên rán nhiều dầu: bánh khoai, bánh chuối, bánh rán
• Đồ ăn chế biến sẵn: bắp rang bơ, snack, mì ăn liền
• Shortening và margarine: bơ thực vật các dạng (dạng thỏi và dạng chứa trong chai)
Chất béo Trans được tìm thấy trong bơ thực vật
Chất béo trans có thể hấp dẫn nhưng lại gây hại cho sức khỏe, tương tự như chất béo bão hòa Chúng làm tăng LDL cholesterol (cholesterol xấu) và giảm HDL cholesterol (cholesterol tốt), dẫn đến nguy cơ mắc bệnh tim mạch cao gấp 3 lần so với việc tiêu thụ chất béo bão hòa Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ khuyến cáo không nên tiêu thụ quá 1% lượng calo hàng ngày từ chất béo trans.
2.3 Chất béo không bão hòa
Chất béo không bão hòa, có nguồn gốc từ rau, quả hạch và cá, được xem là loại chất béo tốt cho sức khỏe Chúng tồn tại dưới dạng lỏng ở nhiệt độ phòng và có lợi cho tim mạch cũng như toàn bộ cơ thể Do đó, các chuyên gia khuyến nghị nên ưu tiên sử dụng chất béo không bão hòa thay vì chất béo bão hòa và chất béo trans.
Chất béo không bão hòa có hai dạng:
2.3.1 Chất béo không bão hòa đơn (Monounsaturated fats)
Chất béo không bão hòa đơn (Monounsaturated fats) có một liên kết hóa học không bão hòa, thường ở dạng lỏng ở nhiệt độ phòng và chuyển sang dạng rắn khi làm lạnh Những chất béo này có mặt trong nhiều loại thực phẩm, bao gồm dầu ô liu, hạt điều và bơ.
• Dầu ô liu, dầu cải và dầu đậu phộng
• Hạnh nhân, quả phỉ, quả hồ đào và các loại hạt khác
Chất béo không bão hòa đơn được tìm thấy trong dầu ô liu
Chất béo này được các chuyên gia dinh dưỡng khuyến nghị sử dụng vì nó giúp giảm cholesterol xấu mà không làm ảnh hưởng đến cholesterol tốt.
Để giảm cholesterol máu và phòng ngừa bệnh tim mạch, bạn nên ưu tiên thực phẩm chứa chất béo không bão hòa đơn trong chế độ ăn hàng ngày Việc này không chỉ giúp cải thiện nồng độ cholesterol mà còn giảm nguy cơ mắc các vấn đề sức khỏe liên quan đến tim.
Nghiên cứu khoa học cho thấy rằng chất béo không bão hòa, đặc biệt là chất béo đơn, có lợi ích đáng kể trong việc kiểm soát đái tháo đường tuýp 2 Việc tiêu thụ các loại chất béo này không chỉ giúp giảm tỷ lệ mắc bệnh mà còn hỗ trợ hiệu quả trong việc quản lý hội chứng tiểu đường tuýp 2.
2.3.2 Chất béo không bão hòa đa (Polyunsaturated fats)
Chất béo không bão hòa đa (Polyunsaturated fats) có tính không ổn định và dễ bị oxy hóa, dẫn đến tình trạng ôi hôi Loại dầu này thường ở dạng lỏng cả ở nhiệt độ phòng và trong tủ lạnh Bạn có thể tìm thấy chất béo không bão hòa đa trong nhiều loại thực phẩm khác nhau.
• Hạt lanh, ngô, đậu tương và dầu hướng dương
• Cá hồi, cá ngừ và các loại cá béo khác
Có hai loại chất béo không bão hòa đa: axit béo omega-3 và omega-6 Hai chất Omega-3 và Omega-
Chất béo không bão hòa đa, bao gồm 6 loại axit béo thiết yếu, là những dưỡng chất quan trọng mà cơ thể cần hấp thụ từ một số thực phẩm nhất định Chúng hỗ trợ quá trình tổng hợp prostaglandin, giúp cải thiện lưu thông máu và ngăn ngừa bệnh tim mạch hiệu quả.
Axit béo Omega-3 có ba dạng:
• Eicosapentaenoic acid (EPA) - được tìm thấy chủ yếu trong cá
• Axit docosahexaenoic (DHA) - cũng được tìm thấy chủ yếu ở cá
Alpha-linolenic acid (ALA) là một dưỡng chất quan trọng từ các nguồn thực vật như hạt đậu lành, dầu thực vật và các loại hạt, rất có lợi cho sự phát triển của mắt và não của trẻ em trong 6 tháng đầu đời Omega-3 không chỉ giúp trẻ em thông minh hơn, học tốt hơn mà còn tăng cường sức đề kháng Đối với người lớn, việc bổ sung Omega-3 thường xuyên cũng mang lại nhiều lợi ích sức khỏe tích cực.
• Giảm đau cứng khớp buổi sáng cho người mắc viêm khớp dạng thấp;
• Ngăn ngừa các bệnh về tim như: viêm hoặc suy tim và rối loạn nhịp tim;
• Hạ mức cholesterol toàn phần;
• Chống lại bệnh mạch vành, hỗ trợ lưu thông máu;
• Điều hòa huyết áp ổn định
Axit béo Omega-6, bên cạnh Omega-3, là một loại chất béo không bão hòa đa quan trọng Chúng có nhiều trong hạt hướng dương, đậu phộng, cải dầu và đậu nành, giúp kiểm soát cholesterol xấu và bảo vệ cơ thể khỏi bệnh tim mạch.
2 chứa trong mỡ cá song ít phổ biến hơn
Phân loại
- Dựa vào phản ứng xà phòng hóa
Lipid xà phòng hóa bao gồm các glixerit, glixerophospholipid và sáp (cerit), là những lipid có chứa este của các axit béo cao phân tử.
+ Lipid không xà phòng hóa được, tức là những lipit trong phân tử không chứa este, nhóm này bao gồm các hydrocacbon, các chất màu và các sterol
- Dựa vào thành phần cấu tạo:
+ Lipid đơn giản: là các este của rượu và axit béo, gồm Triaxylglixerin, sáp (cerit), sterit
+ Lipid phức tạp: ngoai các axit béo và rượu, còn có các thành phần khác như axit photphoric, bazo nito, đường
• Glixerophotpholipit: glixerin, axit béo và các axit photphoric
• Glixeroglucolipit: glixerin, axit béo và monosacarit/oligosacarit
• Sphingophotpholipit: aminalcol như sphingozin, axit béo và axit photphoric
• Sphingoglucolipit: sphingozin, axit béo và đường (monosacarit/ oligosacarit)
Vai trò của lipid
5.1 Vai trò của lipid với cơ thể sinh vật
- Vai trò cung cấp năng lượng
Lipid là nguồn năng lượng thiết yếu cho cơ thể, chiếm tới 60% cấu trúc tế bào não, đặc biệt là các axit béo không no chuỗi dài như Omega-3 và Omega-6 Ở động vật, mô mỡ đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ năng lượng lâu dài, với tế bào mỡ lưu trữ chất béo từ chế độ ăn uống và quá trình chuyển hóa của gan Khi cơ thể cần năng lượng, các tế bào này có thể phân hủy chất béo dự trữ để cung cấp axit béo và glycerol cho hệ tuần hoàn Quá trình trao đổi chất này được điều chỉnh bởi các hormone như insulin, glucagon và epinephrine, trong khi mô mỡ cũng sản xuất hormone leptin.
Thành phần cấu tạo của Lipid Lipid là những sản phẩm ngưng tụ của các axit béo và ancol
Ancol Axit béo (chuỗi hidrat cacbon): C4-36
Axit béo không bão hòa
Các ancol cao phân tử Các amino ancol Axit béo có vòng
Axit béo mang chức ancol
Phospholipid là thành phần chính trong cấu trúc bao myelin của dây thần kinh, giúp tăng cường khả năng hoạt động trí não và bảo vệ não khỏi sự suy giảm trí nhớ do tuổi tác Ngoài ra, lipid còn đóng vai trò quan trọng trong việc cấu tạo màng tế bào.
- Vai trò cấu thành các tổ chức
Lipid đóng vai trò quan trọng trong cơ thể người, đặc biệt trong việc cấu thành các tổ chức Màng tế bào được hình thành từ lớp mỡ bao gồm lipid, cholesterol và glucolipid Ngoài ra, lipid và glucolipid cũng có mặt trong các mô thần kinh và tủy não.
- Vai trò duy trì nhiệt độ cơ thể và bảo vệ cơ thể
Lipid đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa mất nhiệt dưới da, giúp giữ nhiệt hiệu quả và ngăn chặn lượng nhiệt từ bên ngoài xâm nhập vào cơ thể.
Lipid chiếm khoảng 10% tổng hàm lượng trong cơ thể người và không phân bố đồng đều Chúng chủ yếu tập trung ở các tổ chức dưới da, tạo thành lượng mỡ dự trữ cho cơ thể Ngoài ra, lipid còn bao quanh các phủ tạng, đóng vai trò như một lớp bảo vệ, ngăn chặn va chạm và giữ cho các cơ quan ở vị trí đúng, đồng thời bảo vệ cơ thể khỏi các tác động bất lợi của môi trường.
- Vai trò thúc đẩy hấp thu các vitamin tan trong chất béo
Vitamin A, D, E và K là các vitamin tan trong chất béo, không tan trong nước, và lipid đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trường dung môi để thúc đẩy sự hấp thu các vitamin này trong cơ thể người.
Lipid không chỉ đóng vai trò quan trọng trong cơ thể mà còn giúp tăng cường cảm giác no khi tiêu thụ thực phẩm giàu lipid Ngoài ra, lipid cũng nâng cao giá trị cảm quan của món ăn, khiến thực phẩm chứa nhiều chất béo có mùi thơm và hấp dẫn hơn.
5.2 Ứng dụng trong công nghiệp
Trong ngành công nghiệp, nhiều loại dầu thực vật đang được sử dụng như một giải pháp thay thế nhiên liệu cho động cơ diesel thông qua việc chuyển đổi sang nhiên liệu sinh học Tại Việt Nam, đã phát triển thành công thiết bị chuyển đổi giúp động cơ diesel hoạt động hiệu quả với nhiên liệu sinh học.
Công nghệ sử dụng trực tiếp dầu thực vật (SVO) cho phép chuyển đổi dầu dừa thành nhiên liệu cho động cơ diesel, với công suất lên đến 100 HP Tại Nhà máy Chế biến dừa Thành Vinh (Bến Tre), bộ chuyển đổi SVO đã được thử nghiệm thành công với tổ máy phát điện 5,5 KWh, sử dụng nguồn dầu dừa ép từ cùi dừa của doanh nghiệp Sau hơn 400 giờ vận hành, thiết bị chuyển đổi hoạt động ổn định, cho phép dễ dàng chuyển đổi giữa nhiên liệu diesel và dầu dừa.
- Một lượng lớn chất béo dùng để điều chế xà phòng và glixerol
- Chất béo còn được dùng trong sản xuất một số thực phẩm khác như mì sợi, đồ hộp…
- Grixerol được dùng trong sản xuất chất dẻo, mĩ phẩm, thuốc nổ…
- Nguyên liệu quan trọng để chế biến và bảo quản các thực phẩm để khỏi bị ôi thiu
Chất béo là một thành phần dinh dưỡng thiết yếu trong thực phẩm, đóng vai trò quan trọng trong bữa ăn và quá trình hoạt động sinh lý của cơ thể Nhu cầu chất béo hàng ngày chiếm từ 15-30% tổng năng lượng từ khẩu phần ăn.
Tính chất đặc trưng
- Chất béo là thành phần chính của mỡ động vật và dầu thực vật
• Sáp động vật: sáp ong, sáp lông cừu,
• Sáp thực vật: có một lượng nhỏ trên bề mặt của lá, lông, cành, quả
• Sáp khoang: có trong than đá, bùn
Steroid và photpholipid là những thành phần quan trọng trong cơ thể sinh vật, trong đó cholesterol là steroid phổ biến nhất Cholesterol đóng vai trò là chất trung gian cho tất cả các steroid trong động vật, với người trưởng thành có khoảng hơn 200g cholesterol trong các mô cơ thể, chủ yếu tập trung ở não và tủy sống Tuy nhiên, cholesterol cũng là một yếu tố có thể gây cản trở lưu thông máu trong hệ tuần hoàn, ảnh hưởng đến sức khỏe tim mạch.
- Terpenes phân bố rộng rãi trong tự nhiên, thành phần dễ bay hơi của trong các loại dầu thực vật
- Trong tự nhiên các acid béo không no thường ở dạng cis, tuy nhiên khi đun nóng nó trở thành dạng trans, lúc này sẽ làm tăng cholesterol
- Ở nhiệt độ phòng, chất béo tồn tại ở trạng thái lỏng hoặc rắn Trạng thái rắn lỏng phụ thuộc vào tính chất nhóm R của acid béo
• Trạng thái rắn: trong phân tử chất béo có gốc hidrocacbon no
VD: mỡ bò, mỡ cừu…
• Trạng thái lỏng: trong phân tử chất béo có gốc hidocacbon không no
VD: dầu phộng, dầu vừng, dầu dừa, dầu cá…
Nếu các acid béo không no trải qua quá trình hydro hóa, chúng sẽ chuyển đổi từ dạng lỏng sang dạng rắn Quá trình này được ứng dụng trong sản xuất shortening và margarine.
Chất béo có tính tan đặc trưng, nhẹ hơn nước và không hòa tan trong nước, dẫn đến việc chúng tách thành lớp khi tiếp xúc Tuy nhiên, chất béo lại tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như clorofom, ete, hexan và benzene.
Nhiệt độ nóng chảy của các lipid phụ thuộc vào cấu trúc của gốc R, bao gồm sự hiện diện của các acid béo mạch ngắn, acid béo không no, cũng như dạng đồng phân cis hoặc trans Vị trí của acid béo trên glycerin cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy Cụ thể, acid béo có nhiều nối đôi thường có nhiệt độ nóng chảy thấp, trong khi các acid béo bão hòa có nhiệt độ nóng chảy cao hơn.
6.2.1 Phản ứng thủy phân trong môi trường axit
- Khi đun nóng với nước có xúc tác axit, chất béo bị thủy phân tạo ra glixerol và các axit béo:
- Trong công nghiệp, phản ứng trên được tiến hành trong nồi hấp ở 220 o C và 25 atm
- Bản chất của phản ứng: xảy ra qua 3 nấc tạo ra glyxerin, triglyxerin hoặc diglyxerin
Để phản ứng xảy ra, cần phải có nước, và điều đặc biệt là phản ứng này có thể diễn ra mà không cần chất xúc tác Tuy nhiên, nếu có chất xúc tác, quá trình phản ứng sẽ diễn ra nhanh hơn, trong đó enzym thủy phân thường được sử dụng làm chất xúc tác.
Phản ứng hóa học mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt trong việc hòa tan nước vào chất béo Điều này có ý nghĩa quan trọng trong bảo quản, vì nó tạo ra nhiều axit béo tự do, giúp giảm khả năng tách nước ra khỏi dầu mỡ, từ đó hạn chế hao hụt dầu hiệu quả.
Phản ứng hóa học trong thực phẩm có thể gây ra tác hại nghiêm trọng, đặc biệt là khi lipid tiếp xúc với nước Hiện tượng ôi hóa sẽ xảy ra, dẫn đến sự thay đổi về trạng thái, màu sắc và tạo ra mùi khó chịu Việc này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm mà còn có thể gây hại cho sức khỏe người tiêu dùng.
- Cách khắc phục: hạn chế lipid tác dụng với nước trừ những trường hợp muốn phản ứng thủy phân xảy ra
- Cách thúc đẩy phản ứng: Muốn cho phản ứng xảy ra nhanh hơn thì cần có chất xúc tác, chủ yếu trong trường hợp này là enzyme
- Ứng dụng: rửa và xà phòng hóa
6.2.2 Phản ứng xà phòng hóa
Khi đun nóng dung dịch kiềm như NaOH hoặc KOH, sẽ tạo ra glixerol và hỗn hợp muối của các acid béo Muối natri hoặc kali của các acid béo được gọi là xà phòng, trong đó muối kali của acid béo tạo thành xà phòng mềm.
Phản ứng xà phòng hóa là quá trình mà chất béo phản ứng với dung dịch kiềm Quá trình này diễn ra nhanh hơn so với phản ứng thủy phân trong môi trường axit và không có tính thuận nghịch.
Phản ứng xà phòng thực chất là phản ứng thủy phân, trong đó số lượng axit béo sẽ phản ứng tương ứng với lượng xút Để đảm bảo phản ứng hoàn toàn với axit béo tự do, cần tính toán chính xác lượng xút cần thêm vào, thường sẽ có một lượng xút dư để loại bỏ hoàn toàn axit béo tự do.
- Điều kiện xảy ra phản ứng: phải có dung dịch xút
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, với phản ứng diễn ra mạnh mẽ hơn khi nhiệt độ cao Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng cũng gia tăng Ngoài ra, nồng độ và lượng xút cao cũng góp phần làm tăng tốc độ phản ứng, vì xà phòng hoạt động như một chất hoạt động bề mặt.
- Tác dụng của phản ứng: dùng xút để lọc dầu mỡ trong công nghệ sản xuất dầu mỡ
Trong quá trình lọc dầu, việc không chú trọng vệ sinh thiết bị thường xuyên có thể dẫn đến việc tích tụ cặn bẩn, gây ra nguy cơ tràn dầu ra ngoài Điều này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng dầu mà còn tiềm ẩn nhiều tác hại cho môi trường.
- Cách khắc phục: tính toán lượng kiềm cho vào thích hợp cho yêu cầu của công nghệ
- Lipid lỏng có gốc axit là không no, để chuyển thành lipid rắn, ta cho tác dụng với H2 có niken làm xúc tác trong nồi hấp
Phản ứng hyd hóa là quá trình gắn hydro vào các liên kết đôi hoặc ba của acid béo không no Chất xúc tác đóng vai trò quan trọng trong việc gắn hydro, sau đó nhờ vào chất hoạt động bề mặt và chất xúc tác, tạo ra một chất xúc tác bề mặt trước khi tiến hành cộng hợp với hydro.
- Điều kiện xảy ra phản ứng: chất xúc tác, hydro, nhiệt độ, áp suất và đặc biệt phải có nối đôi hoặc nối ba trong phân tử
Phản ứng này chuyển đổi acid béo không no thành acid béo no, giúp sản xuất các sản phẩm như dầu margarine, dầu shortening và mayonnaise Quá trình này không chỉ kéo dài thời gian bảo quản mà còn giảm sự oxy hóa, tăng cường độ bền cho dầu.
Phản ứng hóa học trong dầu có thể gây hại đến giá trị dinh dưỡng, làm giảm lượng acid béo cần thiết và hàm lượng vitamin Ngoài ra, phản ứng này cũng ảnh hưởng đến màu sắc của các chất carotenoid có trong dầu, dẫn đến việc giảm chỉ số dinh dưỡng tổng thể.
