Diacetyl là gì? Diacetyl có độc không?

Chu Văn An

Diacetyl, còn được gọi là butadion, có công thức C4H6O2 và có hai nhóm C=O liền kề. Đây là sản phẩm phụ tự nhiên của quá trình lên men, được tìm thấy trong đồ uống có cồn và một số thực phẩm. Diacetyl có vai trò gì trong bia? Nó có độc hại không? Hãy cùng LabvietCHEM tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé.

1. Diacetyl là gì?

– Danh pháp IUPAC: Butandion hoặc 2,3-butandione.

– Tên khác: Diacetyl, Biacetyl, Dimethyl diketon, 2,3-Diketobutane…

– Diacetyl là một hợp chất hữu cơ, được hình thành từ quá trình lên men. Đây là hợp chất diketon có công thức hóa học C4H6O2 với 2 nhóm C=O liền kề.

– Chất này xuất hiện tự nhiên trong đồ uống có cồn và được thêm vào một số thực phẩm để tạo vị bơ.

Hình 1: Công thức của Diacetyl

2. Tính chất đặc trưng của Diacetyl

– Cảm quan: Tồn tại ở dạng lỏng, trong suốt, không màu.

– Khối lượng mol: 86,0892 g/mol.

– Tỷ trọng ở 15 độ C: 0,990 g/mL.

– Nhiệt độ nóng chảy: Từ -2 đến -4 độ C.

– Nhiệt độ sôi: 88 độ C.

– Độ hòa tan:

+ Hòa tan trong nước với tỷ lệ 1:4.

+ Hòa tan trong nhiều dung môi hữu cơ khác nhau.

+ Trộn được với ether.

3. Diacetyl được điều chế bằng phương pháp nào?

Diacetyl được tổng hợp từ methyl ethyl ketone thông qua chuyển đổi thành hợp chất isonitroso và sau đó phân hủy thành diacetyl với HCl. Hoặc nó được hình thành bằng cách lên men glucose thông qua methyl ethyl carbinol.

Trong quá trình lên men, Diacetyl được phát hiện là sản phẩm phụ. Đối với một số vi khuẩn lên men, nó được hình thành bằng cách ngưng tụ pyruvate và acetyl CoA với thiamine pyrophosphate trung gian.

Diacetyl được hình thành bằng quá trình lên men như một sản phẩm phụ của quá trình tổng hợp valine. Trong quá trình này, nấm men tạo ra α-acetolactate, chất này được khử carboxyl để tạo ra diacetyl. Nhưng sau đó nấm men hấp thụ diacetyl và tách các nhóm ketone để tạo thành các hợp chất có vị trung tính như acetoin và 2,3-butanediol.

4. Vai trò của Diacetyl trong nhiều lĩnh vực của đời sống

4.1. Trong ngành thực phẩm

Diacetyl và acetoin là hai chất tạo nên mùi thơm đặc trưng của sữa bơ. Do đó, trong quá trình sản xuất bơ thực vật hoặc các sản phẩm chất béo thực vật tương tự, diacetyl và acetoin (cùng với beta carotene tạo màu vàng) thường được thêm vào để tạo hương vị bơ cho sản phẩm cuối cùng.

Hình 2: Diacetyl là nguyên liệu để sản xuất bơ thực vật

Đây là chất tạo hương vị chính trong bơ thực vật, tạo nên hương vị thơm ngon cho món bỏng ngô, khoai tây chiên, bánh quy giòn,…

4.2. Đồ uống có cồn

Ở nồng độ thấp, chúng ta có thể cảm nhận được tính trơn trượt của diacetyl trong đồ uống có cồn. Ở nồng độ cao, nó tạo ra vị bơ hoặc vị của kẹo làm từ bơ đun sôi với đường.

Diacetyl là một hợp chất tự nhiên có trong bia, giúp tạo ra hương vị lạ trong bia. Đối với một số loại bia, diacetyl được chấp nhận ở nồng độ thấp, trong khi đối với các loại bia khác thì chất này lại không được phép.

Trong rượu chardonnay hàm lượng chất này được xác định nằm trong khoảng từ 0,005 mg/L đến 1,7 mg/L. Nồng độ cần thiết để tạo ra hương vị có thể cảm nhận được ít nhất là 0,2 mg/L.

5. Phương pháp loại bỏ Diacetyl trong bia non

Hàm lượng Diacetyl quá mức có thể ảnh hưởng đến hương vị của bia. Để loại bỏ hợp chất này trong bia non, hãy tham khảo một số phương pháp dưới đây:

5.1. Sử dụng chất dinh dưỡng men

Diacetyl là sản phẩm phụ được tạo ra từ quá trình lên men. Để ngăn chặn sự tổng hợp diacetyl và tiền chất của nó, các chất dinh dưỡng có chứa axit amin leucine và valine được thêm vào trong quá trình lên men.

5.2. Phương pháp nấm men cố định

– Sau khi quá trình lên men diễn ra, sử dụng phương pháp ly tâm để thu hồi men.

– Bia sẽ được đun nóng ở nhiệt độ 64 đến 90 độ C trong thời gian từ 7 đến 20 phút để decarboxylate thành α-acetolactate và một phần axeton.

– Tiếp theo, làm nguội bia xuống 15 độ C, bơm qua bình phản ứng – vị trí men được cố định trên giá đỡ, thường là Kieselguhr, trong thời gian tiếp xúc khoảng 2 giờ.

– Khi quá trình hoàn tất, bia được làm lạnh xuống -1,5 độ C để chuyển sang hệ thống lọc và chuẩn bị cho quá trình chiết xuất.

5.3. Sử dụng chế phẩm enzyme

Enzym được sử dụng là ALDC (α-acetolactate decarboxylase). ALDC có tác dụng chuyển hóa trực tiếp α-acetolactate thành acetoin mà không cần qua diacetyl trung gian.

Với cùng một cơ chất, α-acetolactate có thể tham gia vào hai phản ứng sinh hóa:

– Phản ứng tạo thành diacetyl dưới tác dụng của nhiệt độ. Nhiệt độ sử dụng trong quá trình lên men tương đối thấp nên phản ứng trên diễn ra rất chậm.

– Phản ứng chuyển α-acetolactate thành acetoin diễn ra nhanh chóng do tác dụng của ALDC.

Hình 3: Quy trình xử lý Diacetyl trong bia

Sử dụng enzyme ALDC giúp giảm thiểu sự hình thành diacetyl theo cơ chế cạnh tranh cơ chất và cân bằng phản ứng.

Hy vọng những kiến ​​thức mà LabTrường Chu Văn An chia sẻ trong bài viết trên sẽ giúp bạn đọc hiểu thêm về Diacetyl là gì? Ứng dụng của nó trong cuộc sống. Nếu có thắc mắc vui lòng để lại bên dưới phần bình luận để nhân viên chúng tôi giải đáp.