Diacetyl là gì? Diacetyl có độc không?

Diacetyl hay có tên gọi khác là butadion với công thức là C4H6O2, có 2 nhóm C=O liền kề. Đây là sản phẩm phụ tự nhiên của quá trình lên men, có trong các sản phẩm đồ uống có cồn và một số loại thực phẩm. Diacetyl có trong bia với vai trò gì? Có độc không? Cùng LabVIETCHEM tìm hiểu thông qua bài viết dưới đây.

1. Diacetyl là gì?

- Tên danh pháp IUPAC: Butandion hoặc 2,3-butandione.

- Các tên gọi khác: Diacetyl, Biacetyl, Dimethyl diketone, 2,3-Diketobutane…

- Diacetyl là hợp chất hữu cơ, được tạo thành từ quá trình lên men. Đây là 1 hợp chất dixeton có công thức hóa học là C4H6O2 với 2 nhóm C=O liền kề.

- Chất này xuất hiện tự nhiên trong các thức uống có cồn và được thêm vào 1 số loại thực phẩm nhằm tạo ra hương vị bơ.

Hình 1: Công thức của Diacetyl

2. Các tính chất đặc trưng của Diacetyl

- Cảm quan: Tồn tại dưới dạng chất lỏng, trong suốt, không màu.

- Khối lượng mol: 86,0892 g/mol.

- Tỷ trọng riêng tại 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:

+ Tan trong nước ở tỉ lệ 1:4.

+ Tan trong nhiều dung môi hữu cơ khác nhau.

+ Trộn lẫn được với ether.

3. Diacetyl được điều chế bằng phương pháp nào?

Diacetyl được tổng hợp từ  metyl etyl xeton thông qua quá trình chuyển hóa thành hợp chất  hợp chất isonitroso rồi phân hủy thành diacetyl bằng HCl. Hoặc nó được tạo thành từ quá trình lên men glucose thông qua methyl ethyl carbinol.

Trong quá trình lên men, Diacetyl đã được phát hiện ra với vai trò là sản phẩm phụ. Đối với 1 số vi khuẩn lên men, nó được tạo thành từ quá trình ngưng tụ pyruvate và acetyl CoA với chất trung gian thiamine pyrophosphate.

Diacetyl được hình thành từ quá trình lên men với vai trò là một sản phẩm phụ của quá trình tổng hợp valin. Trong quá trình này, nấm men tạo ra α-axetolactat, và chất này bị decarboxyl hóa tạo ra diacetyl. Nhưng sau đó, nấm men lại hấp thụ diacetyl và phân cắt các nhóm xeton để tạo thành các hợp chất có hương vị trung tính như axetoin và 2,3-butanediol.

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

4.1. Trong công nghiệp thực phẩm

Diacetyl và axetoin là hai chất tạo ra mùi hương đặc trưng của bơ sữa. Vì vậy, trong quá trình sản xuất margarine hoặc các sản phẩm chất béo thực vật tương tự, thường sẽ bổ sung diacetyl và axetoin (cùng với beta caroten để tạo màu vàng), nhằm tạo ra hương vị bơ cho sản phẩm cuối cùng.

Hình 2: Diacetyl là nguyên liệu tạo ra margarine

Đây là chất tạo ra hương vị chính trong các loại bơ thực vật, tạo ra hương vị thơm ngon cho bỏng ngô, khoai tây chiên, bánh quy giòn,...

4.2. Thức uống có cồn

Ở nồng độ thấp, ta có thể cảm nhận được độ trơn của diacetyl trong thức uống có cồn. Với nồng độ cao, nó tạo ra vị bơ hoặc vị của 1 loại kẹo làm từ bơ đun với đường.

Diacetyl là hợp chất xuất hiện tự nhiên trong biam giúp tạo ra mùi vị lạ trong bia. Đối với 1 số loại bia, diacetyl có thể chấp nhận được ở nồng độ thấp, còn một số loại bia khác thì chất này không được phép có.

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

5. Phương pháp loại bỏ Diacetyl trong bia non

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

5.1. Dùng dưỡng chất nấm men

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

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 nấm men.

- Bia sẽ được gia nhiệt lên 64 đến 90 độ C trong khoảng thời gian từ 7 đến 20 phút để decarboxyl thành α-acetolactate và một phần aceton.

- Tiếp theo, làm lạnh bia xuống 15 độ C, bơm qua bình phản ứng - vị trí nấm men được cố định trên chất mang, thường là Kieselguhr, trong khoảng 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.

5.3. Dùng chế phẩm enzyme

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

Cùng 1 cơ chất, α-acetolactate có thể tham gia hai phản ứng sinh hóa:

- Phản ứng tạo thành diacetyl dưới ảnh hưởng 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 đổi α-acetolactate thành acetoin diễn ra nhanh chóng do sự tác động của ALDC.

Hình 3: Quy trình xử lý Diacetyl trong bia

Sử dụng enzyme ALDC giúp hạn chế tối đa sự tạo thành diacetyl theo cơ chế cạnh tranh cơ chất và cân bằng phản ứng.

Hy vọng với những kiến thức mà LabVIETCHEM chia sẻ ở bài viết trên sẽ giúp bạn đọc hiểu thêm Diacetyl là gì? Ứng dụng của nó trong đời sống. Nếu còn bất kỳ thông tin nào thắc mắc, hãy để lại bên dưới phần bình luận để đội ngũ nhân viên của chúng tôi giải đáp nhé.