Tài liệu semenar về alginate và ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm, cung cấp một số tài liệu trong việc học tập. Tài liệu semenar về alginate và ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm, cung cấp một số tài liệu trong việc học tập.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN BÀI BÁO CÁO HOẠT CHẤT BỀ MẶT Đề tài: ALGINATE VÀ ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC THỰC PHẨM GVHD: TS Phan Nguyễn Quỳnh Anh Lớp : Thứ Tiết SVTH: Đỗ Duy Tú MSSV: 18139214 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2022 LỜI MỞ ĐẦU: Trong thời đại nay, thực phẩm tiêu thụ ngày chủ yếu người loại thực phẩm chế biến đóng gói sẵn - tức thực phẩm cơng nghiệp Từ , nhận thấy quan trọng ngành công nghiệp thực phẩm Có thể thấy hóa học thực phẩm cung cấp cho nhà nghiên cứu, sinh viên nguồn kiến thức quan trọng ngành công nghiệp thực phẩm Nó cung cấp kiến thức tương tác hợp chất trình biến đổi chúng chế biến, bảo quản Đó tiền đề để xây dựng quy trình cơng nghệ chế biến sản xuất mặt hàng thực phẩm Một chất ứng dụng nhiều công nghệ chế biến thực phẩm Alginate Alginate xem chất phụ gia vàng ngành công nghiệp thực phẩm Năm 1881 Acid Alginic Stanford Đây chất nhiều nước ý quan tâm nghiên cứu nhiều giới Hiện giới có khoảng nước sản xuất Alginate bao gồm: Nauy, Canada, Tây Ban Nha , Pháp , Nhật , Liên Xô Cũ , Ấn Độ Chile Có cơng ty sản xuất lớn: Kelco company (Mỹ) công ty Anh chiếm 70% sản lượng giới Trung Quốc nước lên mạnh mẽ lĩnh vực sản xuất Tại Việt Nam nghiên cứu sản xuất Nha Trang, Hải Phòng TP Hồ Chí Minh Có lẽ lí nên em định chọn đề tài “ Alginate ứng dụng lĩnh vực thực phẩm” để tìm hiểu sâu MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ALGINATE Hình : Bột Alginate 1.1 Nguồn ‒ gốc Alginate: Alginate loại polymer sinh học phổ biến phông phú giới coi loại polymer nhiều thứ hai giới sau cellulose Và phát Stanford( 1881) , acid hữu có tảo nâu , vào khoảng từ 32000 - 200000 Alginate chủ yếu khối lượng phân tử rơi tìm thấy thành tế bào gian bào tảo nâu ( thuộc họ Phaeophyceae) , tảo bẹ Macrocystis pyrifera , nodosum Ascophyllum loại Lamminaria tìm thấy nhiều tảo nâu Hình : tảo nâu Phaeophyceae ‒ Ở dạng muối Alginat, Alginate thường tồn dạng không tan acid alginic Alginate Canxi Magie ( Kí hiệu: AlgCa AlgMg) tồn bền thành tế bào rong Tạo nên cấu trúc lưới dạng gel bền thành tế bào rong nâu Alginate ứng dụng làm phụ gia thực phẩm, chất thiếu ngành công nghiệp thực phẩm Không bật ngành thực phẩm mà cịn có nhiều ứng dụng lĩnh vực khác sống Một điểm bật Alginate khả tạo gel , tính nhớt Ngồi Alginate cịn có chức giải độc thể ‒ Alginate loại polysaccharide dạng ainon có tính ưa nước Nó loại nguyên liệu tổng hợp phong phú avf có nguồn gốc chủ yếu từ rong nâu vi khuẩn 1.2 Lịch sử hình thành phát triển: Trên giới: ‒ Năm 1881, Stanford người phát Alginic Acid ‒ Năm 1923 , F.C Thernley tiến hành chiết rút Alginate thơ Orkney từ cơng nghệ sản xuất Alginate đời ‒ Năm 1975, Booth viết lịch sử công nghiệp Alginate dựa kết Standford ‒ Hiện có 17 nhà máy quốc gia sản xuất Alginate có cơng ty sản xuất lớn Kelco Company (Mỹ) công ty Anh chiếm 70% sản lượng giới Trung Quốc lên mạnh mẽ lĩnh vực rong biển Ở Việt Nam: ‒ Nghiên cứu sản xuất Hải Phòng , Nha Trang TP Hồ Chí Minh ‒ Vào năm 70 , thủy sản nghiên cứu ban hành quy trình sản xuất Alginate phương pháp formol ‒ Năm 1997, đại học thủy sản nghiên cứu đưa quy trình sản xuất Alginate phương pháp formol CaCl 1.3 Cấu ‒ tạo Alginate: Alginate muối Axit alginic Cấu tạo hóa học Alginate gồm phân tử β-D-Mannuroic acid (M) α- L-Guluronic acid (G) liên kết với liên kết 1-4 glucozid Có loại liên kết gặp phân tử Alginate : (G-G-G), (M-M-G), (M-M-M) Hình : Phân tử β-D-Mannuroic acid (M) α- L-Guluronic acid (G) Hình 4: Cấu trúc hóa học alginat Hình : Cơng thức cấu tạo Axit alginic Hình 6,7 : Cấu trúc đặc biệt Alginic theo đơn vị monomer Hình 8: Chiều dài Block 1.4 Phân loại: Phân loại theo dạng muối: ‒ Alginate Natri: Cơng thức phân tử: Hình : Công thức cấu tạo Alginat Natri ‒ Alginate Kali (tương tự alginate natri) ‒ Alginate Amoni: Công thức phân tử: Hình 10: Cơng thức cấu tạo Alginate Anion ‒ Alginate Canxi: Cơng thức phân tử: Hình 11: Công thức cấu tạo Alginate Canxi ‒ Alginate Propylene Glycol: Hình 12: Cơng thức cấu tạo Alginate Propylene Glycol 1.5 Lợi ích Alginate sức khỏe: 1.5.1 Cân lượng đường huyết: ‒ Nghiên cứu phát Alginate trongg rong biển nâu areme tăng cường chất nhày đường ruột làm chậm trình tiêu hóa carbohydrate Tương tự , nghiên cứu trước cho thấy Alginate làm giảm hấp thụ cholesterol glucose người béo phì tham gia thí nghiệm 1.5.2 Giảm ‒ tỷ lệ hấp thụ đường ruột hiệu ứng toàn thân: Chất xơ nhớt (được phân loại mặt hóa học chất xơ “hòa tan” (Englyst cộng sự, 1994) trước số nghiên cứu lâm sàng để giảm tỷ lệ hấp thu ruột non chất dinh dưỡng chuyển hóa, giảm ăn lượng đường huyết thể (Jenkins cộng sự, 2000) Đổi lại, điều làm giảm mức độ đáp ứng insulin cần thiết Do tỷ lệ hấp thụ giảm này, khả mắc bệnh tim mạch khởi phát bệnh đái tháo đường không phụ thuộc insulin (đái tháo đường týp II) béo phì giảm bớt (Salmeron cộng sự, 1997a; Salmeron cộng sự, 1997b ; Ludvig cộng sự, 1999; Jenkins cộng sự, 2002; Willett cộng sự, 2002) Các nghiên cứu trước cho thấy lượng chất xơ nhớt làm giảm triệu chứng người bị bệnh tim mạch tiểu đường loại II (Simpson cộng sự, 1981; Jenkins cộng sự, 2002) 1.5.3 Giảm ‒ độc tính ruột kết: Lượng chất xơ tăng lên dẫn đến giảm thời gian vận chuyển (Lewis Heaton, 1999) tăng khối lượng phân hàm lượng nước (Blackwood cộng sự, 2000; Munro, 2001) Chất xơ thực phẩm trước chứng minh có khả liên kết đột biến tiềm ẩn xảy ruột kết (Ferguson Harris, 1996; Harris cộng sự, 1998; Karakaya Kavas, 1999) Tất tác động sinh lý chất xơ (ví dụ: làm phồng chất xơ, giảm thời gian vận chuyển tăng liên kết chất gây đột biến) ×dẫn đến giảm tiếp xúc niêm mạc đại tràng với loạt tác nhân có khả gây hại có nguồn gốc vi khuẩn, thực phẩm nội 10 sinh xảy ruột kết 1.5.4 Hành động trực tiếp lên niêm mạc ruột kết: ‒ Tương đối nghiên cứu tập trung vào tác động chất xơ niêm mạc đại tràng bình thường Tăng cường khả bảo vệ niêm mạc đại tràng rào cản làm giảm nguy nhiễm trùng bệnh tật đại tràng Lượng chất xơ chế độ ăn trước chứng minh làm giảm tính thấm tế bào (Mariadson cộng sự, 1999) trực tiếp làm tăng số lượng ruột kết (McCullough cộng sự, 1998) (tức tăng diện tích bề mặt ruột kết) ‒ Chất xơ thực phẩm có liên quan đến việc điều chỉnh hàng rào chất nhầy ruột kết — tuyến phòng thủ mà niêm mạc đại tràng phải chống lại xâm lấn đại tràng (Brownlee cộng sự, 2002) Số lượng tế bào sản xuất chất nhầy đơn vị diện tích ep-ithelium tăng lên cho chuột ăn chế độ ăn nhiều chất xơ (37%) so với đối chứng chất xơ (4,5%) đo kỹ thuật mô-đun-lô-gic (Enss et al., 1994) 1.6 Tiêu chuẩn chất lượng Acid Alginic: 1.6.1 Tiêu chuẩn cảm quang: Dạng hạt , bột dạng sợi mảnh màu trắng đến vàng nâu 1.6.2 Các tiêu lý - hóa: Bảng 1- Chỉ tiêu lý - hóa axit alginic Tên tiêu Mức Hàm lượng axit alginic % khối lượng tính theo chất khơ Từ 91,0 đến 104,5 (*) Hao hụt khối lượng sau sấy , % khối lượng không lớn 15 Trị số pH (huyền phù 0,3: 10 phần khối lượng/ thể tích) Từ 2,0 đến 3,5 Hàm lượng tro sulfat ,% khối lượng tính theo chất khơ, khơng lớn Hàm lượng chất không tan natri hbydroxit , % khối lượng tính theo chất khơ , không lớn Hàm lượng asen , mg/kg , khơng lớn 11 Hàm lượng chì, mg/kg, không lớn (*) Tương ứng với lượng Cacbon đioxxit sinh từ 20,0 đến 23,0% khối lượng tính theo chất khơ 1.6.3 Các tiêu vi sinh: Bảng - Chỉ tiêu vi sinh axit alginic Tên tiêu Tổng số vi sinh vật hiếu khí , CFU/g , khơng lớn Tổng số nấm men nấm mốc, CFU/g , không lớn Coliform , MPN/g Salmonella, CFU/25g Mức Không có Khơng có CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA ALGINATE 2.1 Tính chất vật lý: Các tính chất vật lý dung dịch Sodium Alginate dùng thực phẩm dựa vào (bảng 2.1), tính chất vật lý cảu dung dịch Sodium Alginate 1% nước cất (bảng 2.2) Bảng 2.1 Tính chất vật lý dung dịch Sodium Alginate dùng thực phẩm (Anon ,1972) (trích dẫn Cao Thị Lan Như, 2008) Độ ẩm(%) Tro(%) Chất màu(%) Khối lượng riêng Nhiệt độ hóa nâu( Nhiệt độ hóa đen( Nhiệt độ hòa tan( Nhiệt độ cháy( 13 23 Trắng ngà 1,59 150 340,460 480 2,5 Bảng 2.2 Tính chất vật lý dung dịch Sodium Alginate 1% nước cất (Anon,1972) (trích dẫn Cao Thị Lan Như, 2008) Nhiệt độ hòa tan(Cal/g) Chỉ số khúc xạ( Sức căng bề mặt (Dynes) Điểm giảm áp đóng băng( 2.2 Độ nhớt: 0,08 1,3343 62,0 0,035 Alginate polymer mạch 12 thẳng có độ nhớt xác định trọng lượng phân tử, độ cứng độ mở rộng chuỗi polymer Các dung dịch Alginate nói chung có độ nhớt cao cấu dạng cồng kềnh phân tử, làm cho Alginate tích thủy động lực học lớn có khả tạo thành 10 dung dịch nhớt Do tính chất đa cực phân tử, độ nhớt Alginate phụ thuộc lực liên kết ion dung dịch Khi lực liên kết ion cao, phân tử có dạng chuỗi dài có độ nhớt thấp Bảng 2.3 Độ nhớt Alginate , mPa.S (Brookkrield, 20rpm, 20 ) (trích dẫn Cao Thị Lan Như , 2008) Nồng độ( Độ nhớt Thấp 0,25 0,50 17 0,75 33 1,00 58 1,50 160 2,00 375 2.2 Độ hịa tan: ‒ Trung bình 15 41 93 230 810 2100 Cao 21 75 245 540 1950 5200 Rất cao 27 110 355 800 3550 8750 Khả hòa tan Alginate nước bị ảnh hưởng ba yếu tố (pH dung môi, lực liên kết ion tồn ion dung dịch) Lực liên kết ion dung dịch làm ảnh hưởng đến tính chất liên quan đến cấu trúc polymer, độ nhớt độ hòa tan ‒ Alginate tạo gel có diện cation hóa trị II Ca +2, Sr+2 Ba+2 Độ hòa tan Alginate phụ thuộc vào trạng thái nhóm acid cacboxylic Khi kết hợp với cation hóa trị I Na+ , K+ , NH4 + , Alginate tan nước tạo thành dung dịch có độ nhớt cao Natri Alginate ví dụ điển hình dạng muối đơn hóa trị Alginate, có khả hòa tan nước cao, làm tăng độ nhớt dung mơi hịa tan 2.3 Sự hóa dẻo: ‒ 13 Sự hóa dẻo màng nâng cao cách thêm vào tác nhân làm dẻo gọi hóa dẻo Kết làm cho độ bền màng tăng lên, điều giúp màng bị rách, kết trình co lại phân tử bên chuổi polymer cấu trúc màng Chất dẻo phải phù hợp với polymer sử dụng làm màng phải hoạt tính tan với polymer Các yếu tố khác chất dẻo phải giữ lại hỗn hợp lâu, ổn định cao, không bao màu, quan trọng mùi chất khơng có làm ảnh hưởng tiêu cực đến tính tính chất màng (Guibert Biquet, 1996) 2.4 Tính chất màng Alginate: ‒ Các Alginate có khả tạo màng tốt Các màng đàn hồi, bền, chịu dầu khơng dính Màng thuộc nhóm polysacharide có khả ngăn khơng cho oxy Lipid thấm qua ức chế tượng oxy hóa chất béo thành phần khác thực phẩm Song song màng cịn có khả làm giảm thất ẩm lượng ẩm màng bóc trước ẩm thực phẩm, từ màng bao khô co lại làm cho lượng ẩm bên khơng (Allen, 1963) (trích dẫn Trần Thanh Quang, 2008) ‒ Màng Alginate ứng dụng cách mạnh mẽ ngành công nghệ thực phẩm nhằm tăng thời gian sử dụng bảo quản chất lượng sản phẩm lâu Màng bao ăn được sử dụng dể làm giảm tác hại trình chế biến gây Màng bao vừa có tác dụng kéo dài thời gian sử dụng lại ngăn cản ẩm di chuyển chất tan, phản ứng oxy hóa 2.5 Hợp phần từ Alginate: ‒ Alginate : kết hợp với thành phần khác để tạo thành màng hợp phần, nhờ kết hợp mà cải tiến đặc tính màng Màng hợp phần Alginate với tinh bột đánh giá có độ bền học cao (Nhóm Allen , 1963) (trích dẫn Cao Thị Lan Như, 2008) ‒ Lipid , sáp, loại acid béo , loại dầu , chất béo kết hợp với Alginate trong14màng hợp phần Alginate - Lipid Dựa tính kỵ nước kết hợp màng làm tăng cường rảo cản bóc nước ‒ Tuy nhiên sử dụng lipid cịn có nhiều bất lợi tạo mùi khó chấp nhận mùi oi khét Chính ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bao màng.(Cruibeert Biguet , 1996) (trích dẫn Cao Thị Lan Như, 2008) CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA ALGINATE TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM 3.1 Ứng dụng Alginate lĩnh vực thực phẩm: Một hợp chất acid alginic có tên Lamizell muối kép Natri Canxi với tỉ lệ định Lamizell tạo độ nhớt đặc biệt có tác dụng kích thích ngon miệng thân ăn , quan tâm sản xuất thực phẩm Alginate Natri dùng số thực phẩm để hạn chế cân nặng Ví dụ gam Alginate Natri cung cấp cho người dùng lượng , rơi vào khoảng 1,4 Kcal Alginate sử dụng phổ biến sản xuất kem, socola, mayonnaise , bánh, tráng miệng với công dụng làm đặc tạo cấu trúc ổn định sàn phẩm Vai trò chất ổn định kem đá tính chất như: ngăn cản hạn chế tạo thành tinh thể đá suốt q trình đơng, ức chế hồn tồn thạo thành tinh thể lactose , nhũ hóa loại dầu béo, tạo độ nhớt cao, tọa gel có khả giữ nước tốt làm cho kem khơng bị tan chảy Đối với bia tác nhân tạo độ bền cho bọt bia Chất ổn định: chất ổn định kem , thay tinh bột carrageenan, natri alginate ngăn tạo thành tinh thể đá làm tăng mùi vị cho sane phẩm Làm đặc nhũ tương hóa: nattri alginate nâng cao tính ổn định sản 15 phẩm làm giảm lượng nước thực phẩm Trong sản xuất kem, acid alginic muối có thêr dùng làm chất ổn định kem ly, làm cho kem mịn có mùi thơm, chịu nóng tốt, thời gian khuẩy trộn lúc sản xuất ngắn Màng Canxi Alginate giúp bảo quản thịt cá đông lạnh tốt tránh trở mùi khó chịu hạn chế oxi hóa tiếp xúc trực tiếp với khơng khí Alginic acid cịn sử dụng loại đồ uống cô đặc, bơ , bánh kẹo, phormat , mỹ phẩm có khả làm quánh, đặc ổn định cấu trúc sản phẩm Hydrat hóa: natri alginate làm cải thiện độ dai cho sản phẩm mì ăn liền, miến làm cho chúng trở nên dai hơn, đàn hồi giảm vụn, tỉ lệ gluten chứa bột mì nâng cao, màng cao, điều chỉnh hương vị, nâng cao điểm nóng chảy sản phẩm Alginate proylene glycol có chức đặc biệt việc tạo bọt, làm đặc, nhũ hóa, làm ổn định thành phần thực phẩm Do sử dụng rộng rãi sản xuất nước hoa ép, ia , salad dressing, làm chất nhũ hóa, acid protein drinks, mỹ phẩm, gia vị Khi tinh chế rượu dùng Alginate Natri 1% để làm trong, cịn gặp khó khăn Canxi than xương vào Cho vào sữa bò với nồng độ keo 0,1% Alginate Natri (1,8% chống tượng chất không hòa tan kết tủa) 3.2 Một số quy định sử dụng Alginate thực phẩm: Hệ thống đánh số quốc tế (International Numbering System- INS ) ký hiệu Ủy ban Codex thực phẩm xác định cho chất phụ gia xếp chúng vào danh mục chất phụ gia thực phẩm Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận (Acceptable Daily Intake - ADI) lượng xác định chất phụ gia thực phẩm thể ăn vào hàng ngày thông qua thực phẩm nước uống mà khơng gây ảnh hưởng có hại tới sức khỏe ADI tính theo16mg/kg trọng lượng thể ADI biểu diễn dạng: Giá trị xác định Chưa qui định (CQĐ) Chưa xác định (CXĐ) Lượng tối đa ăn vào hàng ngày (Maximum Tolerable Daily Intake-MTDI) lượng tối đa chất mà thể nhận thông qua thực phẩm nước uống hàng ngày MTDI tính theo mg/người/ngày Bảng 3.1 Quy định sử dụng Alginate thực phẩm 17 CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT Có thể nói Alginate nguyên liệu vàng ngành công nghiệp thực phẩm Không thể phủ nhận cơng dụng có ích mà mang lại cho ngành thực phẩm Alginate ngày ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác đời sống không ứng dụng vào thực phẩm mà lĩnh vự khác y học , mỹ phẩm .từ nguồn gốc sinh học dựa hoạt tính chất hoạt động bề mặt, … Tuy nhiên việc sản xuất Alginate giai đoạn tiếp tục nghiên cứu thêm để sản xuất nuôi trồng quy mô lớn nữa, khắc phục đặc tính khơng mong muốn q trình sản xuất để nâng cao suất hiệu mục tiêu hướng đến sản xuất sản phẩm xanh thân thiện với môi trường 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]Alginate: Thuộc tính ứng dụng y sinh Kuen Yong Leea, b, David J Mooneya, ∗ Trường Kỹ thuật Khoa học Ứng dụng Viện Wyss, Đại học Harvard, Cambridge, MA 02138, Hoa Kỳ b Khoa Kỹ thuật sinh học Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Sinh học Dược phẩm Sinh học, Đại học Hanyang, Seoul 133 -791, Hàn Quốc [2] K.I.Draget Handbook of Hydrocolloids (Second edition) Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition 2009, Pages 807828 [3] I A Brownlee, A Allen, J P Pearson, P W Dettmar, M E Havler, M R Atherton & E Onsøyen (2005) Alginate nguồn chất xơ ăn kiêng, Các đánh giá quan trọng Khoa học Thực phẩm Dinh dưỡng, Reckitt Benckiser Healthcare (Anh) Ltd, Dansom Lane [4] TCVN 12101-1:2017 Phụ gia thực phẩm - Axit Alginic muối Alginat [5] Bùi Đình Hợi - Hóa sinh cơng nghiệp- Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội -2000 Nguyễn Hoàng Khâm “ Khảo sát ảnh hưởng acid lactid màng alginate [6] đến chất lượng thời gian bảo quản cá tra phile đông lạnh” [7] Quy định danh mục hóa chất sử dụng thực phẩm [8] Lý Nguyễn Bình “ Phụ gia chế biến thực phẩm” [9]Marta Szekalska, Agata Puciłowska, Emilia Szymańska, Patrycja Ciosek and Katarzyna Winnicka Alginate: Current Use and Future Perspectives in Pharmaceutical and Biomedical Applications Department of Pharmaceutical Technology in International Journal of Polymer Science Volume 2016, pages - 19 [10] Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Tập 49, Phần B (2017): 116121, Page 117, 118 20 ... CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA ALGINATE 2.1 Tính chất vật lý: Các tính chất vật lý dung dịch Sodium Alginate dùng thực phẩm dựa vào (bảng 2.1), tính chất vật lý cảu dung dịch Sodium Alginate 1% nước cất... Na+ , K+ , NH4 + , Alginate tan nước tạo thành dung dịch có độ nhớt cao Natri Alginate ví dụ điển hình dạng muối đơn hóa trị Alginate, có khả hịa tan nước cao, làm tăng độ nhớt dung mơi hịa tan... thành 10 dung dịch nhớt Do tính chất đa cực phân tử, độ nhớt Alginate phụ thuộc lực liên kết ion dung dịch Khi lực liên kết ion cao, phân tử có dạng chuỗi dài có độ nhớt thấp Bảng 2.3 Độ nhớt Alginate