Tiểu luận Phụ gia thực phẩm - Khảo sát tình trạng sử dụng các chất keo ưa nước trong nước quả và sản phẩm nước quả

Giới thiệu chung 7 Đặc tính và cấu trúc hóa học của Gelatin 7 Một số tính chất của Gelatin 8 Ứng dụng của Gelatin trong công nghiệp thực phẩm 8 Alginate 11 Giới thiệu chung 11 Đặc tính và cấu trúc hóa học 11 Sự tạo gel của Alginate 12 Ứng dụng của Alginate trong công nghiệp thực phẩm 12 Gum Arabic 14 Giới thiệu chung 14 Đặc tính và cấu trúc hóa học 14 Tính chất của Gum Arabic 14 Ứng dụng của Gum Arabic trong công nghiệp thực phẩm 14 Agar 16 Giới thiệu chung 16 Đặc tính và cấu trúc hóa học 16 Cơ chế tạo gel của Agar 17 Các ưu điểm nổi bật của Agar 17 Ứng dụng của Agar trong công nghiệp thực phẩm 17 Carrageenan 19 Giới thiệu chung 19 Đặc tính và cấu trúc hóa học 19 Tính chất của Carrageenan 20 Ứng dụng của Carrageenan trong công nghiệp thực phẩm 20 Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Ca đến khả năng tạo đông của Pectin trong sản xuất nước quả 21 Kết luận 24 Tài liệu tham khảo 25 Lời mở đầu Các hợp chất keo thực phẩm (hay còn gọi là keo ưa nước) thường được ngành công nghiệp thực phẩm và phụ gia gọi theo những ứng dụng của chúng là: các hợp chất tạo ổn định/làm bền, làm đặc và tạo gel. Trong tự nhiên các hợp chất này vốn có sẵn trong các tổ chức sinh vật và chúng có một số chức năng quan trọng giúp sinh vật phát triển tốt. Trong công nghiệp thực phẩm, nhiều hợp chất loại này được chiết xuất từ các nguyên liệu tự nhiên bao gồm từ các nguồn thực vật trên cạn, dưới nước cho đến động vật và nuôi cấy vi sinh vật. Chúng được đưa vào thực phẩm để tạo ra các tính chất cấu trúc, tính lưu biến và tính chất cảm quan mà người tiêu dùng yêu cầu. Sự ứng dụng hiệu quả của keo thực phẩm là một chủ đề hấp dẫn mà nó tiếp tục hứa hẹn sự chú ý của các nhà nghiên cứu. Trong những năm gần đây, những kỹ thuật nghiên cứu mới đã giúp khám phá và hiểu rõ hơn sự hình thành mạng lưới cấu trúc và sự kết hợp của chúng với các polymer khác. Keo thực phẩm có 4 vai trò, lợi ích sau: Cung cấp sự tiện lợi. Cải thiện và nâng cao chất lượng. Có lợi ích chức năng cho sức khỏe. Hạ giá thành sản phẩm một cách đáng kể. Về mặt phân loại keo thực phẩm, người ta thường phân theo nguồn gốc, xuất xứ trong tự nhiên cũng như bản chất tự nhiên hay bán tổng hợp của chúng. Gồm: keo thực phẩm tự nhiên và keo thực phẩm bán tổng hợp. Tính chất chung của keo thực phẩm là tạo độ nhớt và tạo gel. Ngoài ra, trong những năm gần đây người ta đã sử dụng một số keo thực phẩm như một nguồn chất xơ hòa tan. MỘT SỐ SẢN PHẨM CÓ SỬ DỤNG KEO ƯA NƯỚC TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY Sodium carboxylmethyl cellulose (CMC) Giới thiệu chung Đặc điểm, cấu trúc của CMC CMC là một dẫn xuất của cellulose có tính anion, hòa tan trong nước. CMC có trạng thái bột rời, không mùi vị, màu từ nâu nhạt đến trắng và khá hút ẩm. loại có phẩm cấp cao, tinh khiết, có hàm lượng ≥ 99.5% được gọi là gum cellulose. Đặc tính trong dung dịch và độ hòa tan của CMC sẽ khác nhau tùy thuộc vào giá trị DP và DS cũng như tính đồng đều của sự thay thế. Giá trị DS sẽ cho biết số nhóm cacboxyl trung bình trên mỗi AGU. Về lý thuyết DS có thể đạt đến 3 nhưng trong thực tế, các sản phẩm CMC thương mại có DS chỉ lên tới 1.5. Nếu DS<0.4, CMC sẽ không hòa tan trong nước. Dẫn xuất cellulose là các polymer mạch dài và khối lượng phân tử của nó được xác định bởi cả 2 giá trị DP và DS. Khi tăng khối lượng phân tử 1 giá trị nhỏ sẽ tạo ra mức tăng lớn về độ nhớt. Giá trị DP trung bình và khối lượng phân tử của một số CMC thương mại được trình bày ở bảng sau: DP Khối lượng phân tử (Dalton) 3.200 700.000 1.100 250.000 400 90.000 Bảng 1: Khối lượng phân tử đặc trưng tương ứng với giá trị DP của CMC có giá trị DS=0,7 Một số tính chất của CMC Độ hòa tan: Độ dài của chuỗi polymer sẽ ảnh hưởng đến độ hòa tan. Độ dài giảm sẽ ảnh hưởng đến độ hòa tan, tăng số nhóm thay thế cũng sẽ làm tăng độ hòa tan. Loại CMC có DS thấp v2 sự thay thế kém đồng đều sẽ hoàn tan kém hơn so với loại có DS cao khi cả 2 loại có cùng giá trị DP. Độ nhớt CMC có độ dài phân tử cao sẽ có độ nhớt lớn. Độ nhớt của CMC cũng bị ảnh hưởng bởi các hợp chất tan trong nước không giới hạn như glycerin hoặc ethanol. Có thể làm tăng độ nhớt của CMC bằng việc tăng tỷ lệ của các hợp chất này trong hệ thống. Tính chất giữ nước Loại CMC có độ hòa tan thấp sẽ có khả năng giữ nước lớn. Trong thực nghiệm, để đánh giá khả năng giữ nước của nguyên liệu, người ta phân tán chúng trong điều kiện tối ưu và để yên trong 30 phút sau đó tiến hành ly tâm. Tương tác với protein CMC có tác dụng làm bền các sản phẩm nước giải khát có protein ở pH thấp. Quá trình lên men hoặc việc bổ sung acid trực tiếp sẽ làm đông tụ protein trong sữa hoặc sữa đậu nành. Bản chất annion của CMC sẽ tạo ra tương tác với protein tích điện dương ở gần hoặc tại điểm pH đẳng điện. Sự hình thành phức CMC-protein sẽ thúc đẩy tính ổn định của sữa và sữa đậu nành có bổ sung acid tạo ra các sản phẩm sữa chua uống và nước giải khát protein có hương vị trái cây. Ứng dụng của CMC trong công nghiệp thực phẩm: Sản phẩm nước giải khát. Nước giài khát có protein. Sản phẩm bánh mì. Sản phẩm bánh bông lan và bánh ngọt. Sản phẩm mì nui và mì ăn liền. Sản phẩm kem và đồ tráng miệng đông lạnh. Sản phẩm kem trang trí bề mặt được tạo xốp. Sản phẩm qua chiên Bánh bông lan cuộn hương cam Ứng dụng trong sản xuất nước giải khát có hương vị trái cây Dung dịch CMC có hòa tan cao, độ trong tuyệt vời là các ưu điểm đáng kể dùng rộng rãi trong nước giải khát. Các nhà khoa học nhận thấy các dung dịch gum có tính chất thixotrophy cao tạo ra một cảm giác lỏng, mượt, nhẹ nhàng mà các loại có tính thixotrophy thấp không có được, các keo thực phẩm có tình thixotrophy đáng kể bao gồm: pectin, CMC, LBG và tất cả đều được sử dụng phổ biến trong nhiều loại nước giải khát. CMC được dùng trong các loại nước giải khát có hương vị trái cây để tạo ra cảm giác giống nước ép trái cây ở trong miệng. các dẫn xuất cellulose cũng được dùng để thay thế đường trong nước giải khát năng lượng thấp hoặc ít ngọt. CMC cũng được dùng để tham gia tạo cảm giác mượt mà hoặc làm tròn vị trong nước giải khát. HPC có thể làm giảm hiệu quả độ chua và độ mặn trong nước ép cà chua mà ít ảnh hưởng đến hương vị của nó. Người ta cũng thấy loại CMC có độ nhớt trung bình làm giảm độ chua đáng kể trong khi chỉ có một ảnh hưởng nhỏ đến độ ngọt trong sản phẩm nước giải khát hương cam. .Nước giải khát hương trái cây Nhiều loại nước giải khát được bổ sung axit nhằm 2 mục đích: tạo hương vị và bảo quản. do CMC có bản chất anion nên nó có thể có khả năng đệm và làm tăng độ pH so với sản phẩm không có CMC. Vì vậy phải có sự điều chỉnh công thức thích hợp để tạo ra mouthfeel và hình thái hương vị như mong muốn. Gelatin Giới thiệu chung Đặc tính và cấu trúc hóa học của Gelatin Gelatin là loại keo ưa nước có bản chất là protein thu được từ sự thủy phân collagen có trong các mô liên kết của động vật, chủ yếu là trong da và xương của heo, bò, cá gelatin là một trong vài loại có bản chất hóa học khác biệt với hầu hết các loại keo thực phẩm polysaccharide khác. Cường độ gel được xác định chủ yếu từ tỷ lệ của 2 axit amin proline và hydroxyproline so với tổng các axit amin có trong phân tử. hàm lượng của 2 axit amin này cao sẽ tạo ra gelatin có lực tạo gel cao. Quy trình kiềm sẽ tạo ra loại gelatin có giá trị IEP trong khoảng 4.5-5.5. trong khi với quy trình axit sẽ tạo loại có giá trị IEP trong khoảng 6-9.5. 3 đặc tính này là quan trọng để xác định loại gelatin nào thích hợp cho 1 ứng dụng cụ thể. Một số tính chất của Gelatin Độ nhớt và tính hòa tan Gelatin cò độ hòa tan rất tốt và khả năng giữ nước cao. Nó có thể trương nở trong nước lạnh hoặc nước ấm và có thể kết hợp với lượng nước gấp 10 lần so với khối lượng của nó. Dung dịch gelatin có độ nhớt thấp và dễ dàng xử lý ngay ở nhiệt độ khá thấp, khoảng 50-700C. Độ nhớt của gelatin phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ, hàm lượng ion, pH và khối lượng phân tử của gelatin. Cường độ tạo gel Độ mạnh của gel phụ thuộc vào nồng độ, độ pH, nhiệt độ và thời gian gia nhiệt, hàm lượng các chất ion. Hàm lượng các chất ion càng thấp, cường độ gel và độ nhớt càng cao. Độ bền Gelatin có thể bị phân hủy bởi nhiều yếu tố như acid, kiềm, nhiệt độ, enzyme, chiếu xạ. Nồng độ gelatin càng thấp, sự phân hủy càng nhanh Ứng dụng của gelatin trong công nghiệp thực phẩm Sản xuất sản phẩm kẹo Trong các sản phẩm từ sữa Sản phẩm sữa chua Sản phẩm gel nước Trong sản phẩm sữa chua trái cây: Gelatin đặc biệt có ích khi sản xuất loại sữa chua trái cây vì chắc chắn sẽ có sự tách nước từ trái cây nếu không có chất làm ổn định. Gelatin có thể cho vào sữa chua như trường hợp sản phẩm sữa chua hoặc cho vào trong giai đoạn chuẩn bị trái cây nếu nó không được trộn với sữa chua. Do sự liên kết nước trong dịch trái cây, gelatin ngăn chặn sự khuếch tán nước vào trong sản phẩm. Đặc tính quan trọng của yaourt trái cây là cấu trúc, gelatin có thể là một trong những tác nhân cải thiện cấu trúc, làm tăng độ nhớt, làm giảm sự tách nước, cải thiện cảm giác ngon miệng và giảm được giá thành sản phẩm. Sữa chua trái cây Sữa chua hương trái cây Yaourt được khuấy trộn với mứt đông để tạo sự đồng nhất giữa khối đông yaourt và thịt quả. Khi tỷ lệ gelatin tăng thì độ cứng chắc của yaourt càng tăng. Tỷ lệ gelatin bổ sung (%) Độ cứng Độ tách nước (%) 0 14,55a 10,5d 0,2 17,78ab 7,5c 0,4 20,11ab 4,6bc 0,6 28,34bc 4,0ab 0,8 38,77c 0,4a Bảng 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ gelatin đến độ cứng và độ tách nước của yourt trái cây Ghi chú: các trung bình nghiệm thức đi kèm với các chữ cái giống nhau trên cùng một cột không khác biệt ý nghĩa thống kê, mức độ ý nghĩa 5% Khi tăng lượng gelatin bổ sung, độ tách độ tách nước của yaourt giảm đáng kể do tác dụng giữ nước của gelatin khi liên kết mạng với casein trong khối đông yaourt tăng khi lượng gelatin bổ sung tăng. Tuy nhiên khi sử dụng lượng lớn gelatin với độ Blomm cao sẽ dẫn đến sản phẩm có cấu trúc giống như dạng thạch (jelly) và xuất hiện cảm giác lạ khi ăn sản phẩm. Sản phẩm kẹo Gelatin dùng làm kẹo không nên ngâm nước quá nhiều, vì sau khi đánh trộn không thể làm bốc hơi nước, làm cho hàm ẩm trong kẹo quá cao, kẹo trở nền quá mềm, rất dễ bị biến dạng. Nhiệt độ nước ngâm thấp hoặc quá cao đều gây ảnh hưởng tới khản năng đông tụ của gelatin. Nếu nhiệt độ nước ngâm thấp, khả năng hút nước và trương nở của gelatin kém khi gia nhiệt nước ngâm. Nếu nhiệt độ nước ngâm cao, gelatin dễ bị biến tính làm mất khả năng đông tụ, do bản chất của gelatin là một protein nêndễ bị biến tính ở nhiệt độ cao. Gelatin ngâm trong thời gian ngắn, sản phẩm không đạt cấu trúc mềm như mong muốn. Nếu ngâm quá lâu, gây lãng phí thời gian sản xuất. Kẹo mềm vị trái cây Alginate 3.1. Giới thiệu chung Đặc tính và cấu trúc hóa học Acid alginic là một acid hữu cơ có trong tảo nâu, trọng lượng phân tử từ 32000-200000. Cấu tạo hóa học của acid alginic gồm 2 phần tử β-D-mannuronic và α-L-guluronic acid liên kết với nhau bằng liên kết 1-4glucozid. Nó không bền, dễ bị tự phân hủy nên người ta chuyển nó thành các hợp chất muối alginate khác nhau bền hơn và hòa tan trong nước. Công thức cấu tạo của acid alginic Sự tạo gel của Alginate Một tính chất quan trọng của alginate là tính chất tạo gel của chúng. Trong điều kiện nhiệt độ cao ở trạng thái sôi và khi làm nguội sẽ trở thành dạng gel. Thông thường alginat kết hợp với ion Ca2+ tạo gel như hình vẽ. Các alginat có khả năng tạo gel khi có mặt của ion Ca2+ và acid. Có thể tạo gel acide ở pH < 4 (khoảng 3.4) thường dùng kết hợp với pectin (HMP). Tham gia tạo gel các tương tác tĩnh điện qua cầu nối Ca2+ có vai trò quan trọng, vì thế các gel này không thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi. Kết hợp alginate và pectin Khi sử dụng pectin riêng rẽ thì chỉ tạo được gel ở nồng độ đường cao và pH thấp. Khi alginat Na được thêm vào thì gel được thành lập ở nồng độ chất khô thấp hơn và khoảng pH rộng hơn. Trái cây giàu pectin như táo sẽ tạo gel với với alginat natri sau khi chế biến. Mạng gel cứng thành lập khi alginat natri chứa nhiều dạng G, gel mềm khi alginat natri chứa nhiều dạng M . Sự trợ lực pectin - alginat là một trong những nội phản ứng quan trọng của alginat với chất keo khác và là một trong những chỉ số kinh tế quan trọng trong khi sử dụng các chất keo tạo cấu trúc. Khả năng tạo gel của alginat phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nguồn canxi, alginat, chất tạo phức, pH, sự h òa tan và nhiệt độ. Ứng dụng của Alginate trong công nghiệp thực phẩm: Sản xuất thực phẩm tái cấu trúc. Sản xuất các loại nhân bánh bền nhiệt. Sử dụng alginate trong sản xuất sữa. Thường natri alginat được sử dụng nhiều nhất và là hợp phần tạo kết cấu cho nhiều sản phẩm. Trong sản phẩm natri alginat là chất làm đặc, làm dày để ổn định các bọt cũng như để tạo cho nước quả đục những thể đặc biệt. Một hợp chất của acid alginic có tên là lamizell một alginat kép của natri và canxi với một tỷ lượng nhất định. Lamizell tạo ra được một độ nhớt đặc biệt và cho khả năng ăn ngon miệng cũng được quan tâm trong sản xuất thực phẩm. Bên cạnh đó, natri alginat còn được dùng làm chất bảo vệ kem đá vì nó có nhiều tác dụng đối với sản phẩm như: Ngăn ngừa tạo ra tinh thể đá thô. Ức chế hoàn toàn sự tạo thành tinh thể của lactose. Nhũ hóa các cầu béo. Làm bền bọt. Tạo ra độ nhớt cao. Tạo ra gel có khả năng giữ nước tốt. Làm cho kem không bị tan chảy. Ứng dụng trong sản xuất các loại nhân bánh bền nhiệt Trong sản xuất các loại bánh nướng có nhân kem hoặc nhân mứt, nếu các loại nhân này không bền nhiệt thì quá trình nướng sẻ phá hủy cấu trúc của chúng. Dựa vào tính chất bền nhiệt, giữ ẩm tốt của alginate, giúp giữ cấu trúc của nhân, tránh làm cho nhân bị biến dạng trong quá trình nướng. Bánh quy nhân mứt trái cây Gum Arabic Giới thiệu chung Đặc tính và cấu trúc hóa học Là nhựa của cây acaxia mà nguồn sản xuất chính là cây Acacia senegal L. Willd, là một polysacarrit có chứa các ion K+, Ca2+, Mg2+. Trọng lượng phân tử khoảng 250000 – 750000 đvC, khi thủy phân tạo thành galactoza, arabinoza, acide glucoroic và rhamnozaTrạng thái tinh chế thông dụng nhất là dạng bột màu trắng hoặc màu trắng ngà. Tính chất của Gum Arabic Arabic tan được trong nước, không tan trong chất béo, có độ nhớt thấp. Có thể hòa tan  đến nồng độ dung dịch 55%. Gum Arabic hoàn toàn có thể hòa tan  trong nước lạnh trong khi các loại gum khác không thể hoặc bị tạo huyền phù ở dạng keo hoặc hòa tan không hoàn toàn. Độ nhớt cua Arabic phụ thuộc vào pH và nồng độ muối. Ở nồng độ cao là chất keo kết hợp với các quá trình sấy sản phẩm rất hiệu quả. Arabic rất ổn định trong môi trường acide, vì vậy arabic sử dụng rất tốt cho việc ổn định mùi của nước quả. Giá trị pH tự nhiên của dung dịch Arabic là 3,9 - 4,9 là do sự hiện diện của acide gluconic. Khi thêm acide hoặc kiềm có thể làm thay đổi độ nhớt và diện tích tiếp xúc của dịch keo, pH thấp thì độ nhớt thấp và ngược lại. Độ nhớt đạt tối đa khi pH= 5,5. Ứng dụng của Gum Arabic trong công nghiệp thực phẩm: Trong sản xuất kẹo. Trong sản phẩm áo và lăn viên. Sản phẩm hệ nhũ. Sản phẩm bao vi nang Kẹo dẻo phủ đường hương trái cây Gum Arabic là tác nhân tăng độ dày, tạo gel, tạo bọt, tạo dung dịch có độ nhớt mịn, giữ mùi, giữ ẩm, có 2 chức năng quan trọng: Làm chậm hoặc ngăn chặn sự kết tinh của đường. Nhũ hóa chất béo và phân bố chất nhũ tương đều trong sản phẩm. Có thể sử dụng gum arabic làm chất ổn định trong rượu. Nó có tác dụng làm tăng vị cảm nhận đối với rượu hoa quả và duy trì độ tươi của rượu. do hương liệu, một số chất màu, vitamin không hòa tan hoặc phân tán trong nước nên không thể sử dụng chúng trong sản xuất nước giải khát. Người ta dung tính chất tạo nhũ của Arabic để nhũ hóa chúng, tạo ra các sản phẩm nhũ tương đậm đặc có thể phân tán trong nước. dịch này được pha vào sản phẩm nước giải khát như là nguyên liệu tạo hương vị, màu sắc, bổ sung dinh dưỡng nhũ tương này thích hợp cho các loại nước giải khát có pH thấp (hương vị cam, chanh) vì gum Arabic bền trong môi trường acid, không bị thủy phân ngay cả khi pH = 2. Nước giải khát hương cam, chanh Agar Giới thiệu chung Đặc tính và cấu trúc hóc học: Agar là loại keo thực phẩm thuộc nhóm polycacharide được chiết xuất từ một số loài tảo đỏ Rhodophyceae thuộc hai loài Gelidium và Gracilaria, trong đó agar từ loài Gelidium cho cấu trúc gel mạnh hơn. Vai trò của agar trong thực phẩm đã được Codex xếp vào nhóm phụ gia tạo gel, làm đặc, chất ổn định. Agar không tan trong nước lạnh và khi đun nóng lên chúng kết hợp với nước tạo thành trạng thái hydrate hóa. Khi hạ nhiệt độ xuống khoảng 40oC, chúng tạo ra một trạng thái gel cứng, giòn, dễ gãy. Khi gia nhiệt lên 85oC, gel lại bị chảy ra ở dạng lỏng. Agar là một hỗn hợp gồm 2 thành phần polysaccharide, một thành phần chính có thể tạo gel chắc, trung tính gọi là agarose và một thành phần phụ tạo gel yếu, tích điện gọi là agaropectin. Cơ chế tạo gel của Agar: Quá trình hình thành gel và ổn định của gel bị ảnh hưởng bởi hàm lượng agar và khối lượng phân tử của nó. Kích thước lỗ gel khác nhau phụ thuộc vào nồng độ agar, nồng độ agar càng cao kích thước lỗ gel càng nhỏ. Khi làm khô gel có thể tạo thành một màng trong suốt, bền cơ học và có thể bảo quản lâu dài mà không bị hỏng. Khả năng tạo gel phụ thuộc vào hàm lượng đường agarose. Sự có mặt của ino sunfat làm cho gel bị mờ, đục. Do đó tránh dùng nước cứng để sản xuất. Chúng có khả năng giữ mùi vị, màu, acid thực phẩm cao trong khối gel nhờ nhiệt độ nóng chảy cao (85-90oC ). Các ưu điểm nổi bậc của Agar: Agar hình thành gel ở một dãy pH rộng. Agar có thể tạo gel mà không cần sự có mặt của các cation nên nó không tạo ra vị kim loại cho sản phẩm, và vẫn cho cấu trúc gel ổn định nếu nguyên liệu của sản phẩm có sự dao động về hàm lượng của các cation này. Sự tạo gel của agar không đòi hỏi một hàm lượng đường tối thiểu như đối với nhiều loại keo thực phẩm khác. Vì vậy có thể sử dụng nó thích hợp trong các loại mứt có độ ngọt thấp, hàm lượng đường thấp. Ứng dụng của Agar trong cộng nghiệp thực phẩm: Các sản phẩm gel nước: rau câu trái cây và các sản phẩm tương tự dùng tráng miệng, trứng cá muối nhân tạo Rau câu trái cây Trứng cá muối nhân tạo Các sản phẩm kẹo, sản phẩm ngọt: kẹo dẻo, mức đông, rau câu uống, kẹo mềm, nhân kẹo Kẹo dẻo trái cây Mứt đông Các sản phẩm sữa: bánh flan, kem, pudding, custard Các sản phẩm lên men: sữa chua, kem chua Các sản phẩm thịt, cá đóng hộp: pate cá Carrageenan Giới thiệu chung Đặc tính và cấu trúc hóa học: Carrageen là polysaccharide được chiết xuất thương mại chủ yếu từ hai loài trong giống tảo đỏ là kapaphycus alvarezii và eucheuma denticulatum. Carrgeen không bị tiêu hóa trong cơ thể người, không có giá trị dinh dưỡng, chỉ tác dụng như một chất xơ. Tuy nhiên chúng lại có một số tính chất chức năng đặc biệt để tạo gel, làm đặc, làm bền các thực phẩm hoặc các hệ thống thực phẩm. Về mặt hóa học, carrageen là một polysaccharide ưa nước, mạch thẳng được cấu tạo từ các đơn vị disaccharide galactose và 3,6-anhydrogalactose (3,6 AG), cả hai có thể được sunfate hóa hoặc không sunfate hóa, được nối với nhau luân phiên bằng liên kết glycoside α-(1,3) và β-(1,4). Cấu trúc của carrageenan khác nhau ở hàm lượng ester sulfate và 3,6-andehydrogalactose và sự phân bố của nhóm ester sulphate. Sự khác biệt này sẽ ảnh hưởng đến cường độ, cấu trúc, độ hòa tan, nhiệt độ chảy và nhiệt độ tạo gel, sự tách nước, sự cộng hưởng và các tương tác của carrageenan với các keo ưa nước và nguyên liệu khác. Tính chất của carrageenan: Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng. Dạng bột thô, bột mịn và gần như không mùi. Không tan trong ethanol, tan trong nước ở nhiệt độ khoảng 80oC tạo thành một dung dịch sệch hay dung dịch màu trắng đục có tính chảy, phân tán dễ dàng trong nước hơn nếu ban đầu được làm ẩm với cồn, glycerol, hay dung dịch bão hòa glucose và sucrose trong nước. Độ nhớt của dunh dịch tùy thuộc vào loại carrageenan, khối lượng phân tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượng carrageenan. Cũng như những polymer mạch thẳng có mang điện tích khác, độ nhớt tỉ lệ thuận với hàm lượng. Carrageenan có khả năng tương tác với nhiều loại gum đặc biệt là locust bean gum, trong đó tùy thuộc vào hàm lượng nó sẽ có tác dụng làm tăng độ nhớt, độ bền gel và độ đàn hồi của gel. Ở hàm lượng cao carrageenan làm tăng độ bền gel của guar gum nhưng ở hàm lượng thấp, nó chỉ có thể làm tăng độ nhớt. Khi carrageenan được cho vào những dung dịch của gum ghatti, alginate và pectin nó sẽ làm giảm độ nhớt của các dung dịch này. Ổn định ở pH >7, phân hủy ở pH = 5-7; phân hủy nhanh ở pH < 5. Khả năng tạo gel của carrageenan phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của cation. Ứng dụng của carrageenan trong thực phẩm: Các sản phẩm tạo gel nền nước Các sản phẩm dạng gel nền nước dùng tráng miệng là một trong những ứng dụng truyền thống của carrageenan. Các sản phẩm này dựa trên cấu trúc gel kiểu chắc, giòn, dễ gãy của kappa carrageenan. Nếu cần sản phẩm có cấu trúc gel đàn hồi hơn, có độ dính hoặc ít tách nước hơn thì có thể phối trộn thêm iota carrageenan hoặc các loại gum khác như Lbg, konjac. Carrageenan cũng có vô số ứng dụng trong các sản phẩm có hàm lượng nước cao, chẳng hạn các loại đồ hộp thịt, tạo lớp bóng trên bề mặt bánh. Các sản phẩm sữa: Các ứng dụng phổ thông và truyền thống của carrageenan trong các sản phẩm từ sữa là bánh flan và pudding. Các sản phẩm này sử dụng một dãy toàn bộ các loại carrageenan cho các mục đích tạo gel và tạo đặc. Khi sử dụng trong các công thức của đồ uống từ đậu nành, carrageenan cung cấp một hệ huyền phù đồng nhất, bền của các chất rắn không hòa tan, bảo đảm một chất lượng cao cho thành phẩm. Đối với các sản phẩm sữa có acid, chẳng hạn như phô mai mềm hoặc sữa chua nói chung, carrageenan không thích hợp để là chất làm bền hiệu quả. Tuy nhiên một hỗn hợp carrageenan-galactomannan được lựa chọn thích hợp, cẩn thận có thể được dùng để kiểm soát sự đông tụ này tạo ra độ bền hiệu quả và ngăn ngừa sự tách ẩm trong khi vẫn đem lại một đặc tính mouthfeel tốt cho thành phẩm. Ảnh hưởng của pH & nồng độ ion Ca đến khả năng tạo đông của pectin trong sản phẩm mứt quả. Pectin là gì? Pectin là thành phần tự nhiên có trong quả, được hình thành do sự thủy phân protopectin trong quá trình quả chin hoặc khi quả chưa chin được nấu lên. Pectin là chất keo thực phẩm polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các phân tử acid D-galacturonic C6H10O7 bằng liên kết 1,4- glycoside. Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl(-OCH3). Các chỉ số đặc trưng của pectin. Chỉ số methoxyl (MI): là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử. Chỉ số ester hóa (DE): là phần trăm về số lượng của gốc acid galactoronic được ester hóa trên tổng số lượng gốc acid galactoronic có trong phân tử. Phân loại: HMP (high methyl pectin) có số lượng methyl ester hóa >50% LMP ( low methyl pectin ) co số lượng methyl ester hóa <50% Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo gel của pectin. Chiều dài mạch phân tử quyết định đến độ cứng của gel. Mức độ methoxyl hóa qui định cơ chế tạo gel. Dạng cation và anion ảnh hưởng đến độ bền đông tụ. Ảnh hưởng ph và ion ca đến sự đông tụ của pectin trong sản phẩm mứt quả. Ảnh hưởng của ion Ca đến LMP Tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+.Nhóm acid của pectin có thể phản ứng với ion Ca2+ tạo liên kết với 2 nhóm COO- hình thành gel không cần đường . LMP được sử dụng rộng rãi để làm mứt trái cây có hàm lượng đường thấp . Nếu pectin có hàm lượng từ 3,5 – 6 % nhóm methoxyl khi có sự tham gia của các muối kim loại như Ca2+ và trên 35% đường thì nó sẽ tạo ra gel bền vững. Ion Ca2+ có một ái lực rất mạnh với nhóm carboxyl, các cation phản ứng với gốc acid galacturonic không methyl hóa nên pectin có giá trị DE thấp khả năng tạo gel và pectin trở nên nhạy cảm với ion Ca2+. Ảnh hưởng của pH đến HMP HMP tạo gel khi có pH thấp và hoạt động nước thấp. Nói chung pH phải trong dãy 2,5-3,8 và hàm lượng chất hòa tan trong khoảng 55-85%. Tuy nhiên hàm lượng chất hòa tan chỉ được thấp hơn (khoảng 55%) khi mức độ DE của pectin cao và pH phải thấp hơn 3,8 khi hàm lượng chất hòa tan cao hoặc DE cao. Điều này được lý giải như sau: hàm lượng chất hòa tan cao sẽ tạo ra hoạt độ nước cao mà nó sẽ thúc đẩy tương tác pectin-pectin trội hơn so với pectin-nước; pH thấp làm giảm sự phân ly của nhóm cacboxyl nên sẽ giảm thiều lực đẩy tĩnh điện của các phân tử. Cơ chêt tạo gel được cho là dựa vào liên kết giữa các nhóm carboxyl không phân ly và các nhóm alcohol thứ cấp cùng tương tác kỵ nước giữa các nhóm methyl. Khi đó DE tăng và pH giảm sẽ làm tăng khả năng tạo gel. Tương tác giữa các chuỗi pectin tạo ra các vùng nối mà chính nó là yếu tố tạo ra gel pectin không gian ba chiều. Do đó tính chất quan trọng của giá trị DE cho sự tạo gel của HMP, người ta đã phân loại các sản phẩm pectin thương mại một cách chi tiết hơn dựa trên nhiệt độ và thời gian đông tụ gel, với giá trị DE trải dài từ khoảng 74-77% cho loại đông tụ đặc biệt nhanh cho tới khoảng 58-60% cho loại đông tụ đặc biệt chậm . Ở tại một giá trị pH đã cho, giá trị DE giảm sẽ cho thời gian đông tụ nhanh và nhiệt độ đông tụ giảm. Kết luận Các hợp chất keo thực phẩm được chiết xuất, sản xuất từ các nguyên liệu tự nhiên hoặc bản chất sinh học nên được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm. Hiện nay, hầu hết keo thực phẩm được FDA xếp vào nhóm GRAS. Trong danh mục phụ gia thực phẩm của Codex, các giá trị ADI của một số loại được thiết lập như “không giới hạn”, “chưa xác định”. Điều đó cho thấy tính an toàn của chúng đã được gới khoa học xem xét và công nhận rộng rãi. Dựa vào các tính chất, công dụng của các loại keo ưa nước mà ta chọn loại nào phù hợp với mục đích, nhóm thực phẩm thích hợp, để cho ra các sản phẩm thực phẩm phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng. Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Phú Đức, Bài giảng phụ gia thực phẩm, Trường ĐHCNTP Tp.HCM, 2013 [2] Đàm Sao Mai, Phụ gia thực phẩm, NXB ĐHQG Tp.HCM [3] [4]