Xanthan gum và ứng dụng trong thực phẩm(1)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC & THỰC PHẨM BÁO CÁO MÔN HOẠT CHẤT BỀ MẶT ĐỀ TÀI: XATHAN GUM VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM GVHD: TS Phan Nguyễn Quỳnh Anh SVTH: Trầm Thị Khánh Hồng 18139059 LỚP: DH18HS Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT NRRL - Northern Regional Research Laboratory: Phịng Thí nghiệm Nghiên cứu Khu vực phía Bắc USDA - United States Department of Agriculture: Viện Nông Nghiệp Hoa Kỳ CAGR – Compounded Annual Growth rate: Tốc độ tăng trưởng năm kép DANH MỤC HÌNH LỜI MỞ ĐẦU Có nhiều loại polysaccharide sinh tổng hợp vi sinh vật alginate, curlane, dextran, gellan, glucan, pullulan xanthan Trong số loại xanthan gum có vai trị vượt trội có tính định hướng, ứng dụng nhiều Trong cơng nghiệp polysaccharide xanthan gum đại diện phát triển nhanh Xanthan gum nhận quan tâm lớn từ hai nhà nghiên cứu nhà sản xuất tính khơng độc nó, khả tương thích sinh học, khả phân hủy sinh học chi phí chấp nhận được, cho phép sử dụng ứng dụng Ngoài ra, độ nhớt cao nồng độ thấp đặc tính lưu biến làm cho Xanthan gum áp dụng chất làm đặc thực phẩm, [1, 2] mỹ phẩm, [3,4] dược phẩm sản phẩm y sinh [5-6], v.v., Vai trò XG chất làm đặc chất ổn định công thức thực phẩm điều tra kết hợp khác với guar gum [7], tinh bột gạo [8], chitosan [9],… Để hiểu biết thêm loại phụ gia thực phẩm này, em cố gắng tìm hiểu thu thập tài tiệu Trong trình thực báo cáo cịn nhiều thiếu sót, mong nhận góp ý bạn đọc Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XANTHAN GUM 1.1 Lịch sử đời nghiên cứu: Cuối năm 1950, Xanthan gum phát minh Peoria, Illinois Năm 1938, Luật Điều chỉnh Nông nghiệp thành lập bốn phịng thí nghiệm nghiên cứu khu vực để tìm mục đích sử dụng thị trường cho hàng hóa nơng nghiệp Phịng Thí nghiệm Nghiên cứu Khu vực phía Bắc (NRRL) Peoria, Illinois nghiên cứu việc cải thiện q trình chuyển hóa bột ngô thành đường để làm chất tạo sản xuất rượu [10] Bà Allene Rosalind Jeanes cộng Viện Nông Nghiệp Hoa Kỳ (USDA) tổ chức kiểm tra loài vi sinh vật có khả sản xuất loại gum tan nước Trong số đó, Xanthomonas Campestris tạo lượng đáng kể gum chất lượng cao từ trình lên men glucose Vào đầu năm 1960, quy mô thương mại sản xuất xanthan gum bắt đầu với Tổng cơng ty Kelco [11] Sau đó, vào năm 1969, FDA phê duyệt Xanthan gum để sử dụng thực phẩm chất ổn định chất làm đặc sau nghiên cứu thử nghiệm động vật [12] Năm 1982, Xanthan gum sử dụng nước: Hoa Kỳ, Canada, Châu Âu Số ký hiệu E415 Các công ty sản xuất Xanthan gum tiếng: Merck, Pfizer Kelco Mĩ, Rhooone Poulenc Sanofi-Elf Pháp, Jungbunzlauer Úc 1.2 Tên gọi: Công thức hóa học: (C35H49O29)n Danh pháp IUPAC: 6-[6-[6-(acetyloxymethyl)-2-[3-[3,4-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)-5phosphanyloxyoxan-2-yl]oxy-5-hydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-(phosphanylmethyl)oxan4-yl]oxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-7,8dihydroxy-2-methyl-4,4a,6,7,8,8a-hexahydropyrano[3,2-d][1,3]dioxine-2-carboxylic acid Tên hóa học: Xanthan Gum Tên thơng thường: Bacterial Polysaccharide, Corn Sugar Gum, Gomma Xantana, Gomme de Sucre de Mais, Gomme de Xanthane, Gomme Xanthane, Polysaccharide Bacterien, Polysaccharide de Type Xanthane, Polysaccharide Xanthane, Xanthan, Xanthomonas campestris Tên thương mại: Xanthan gum Chỉ số quốc tế: E415 (INS 415) 1.3 Định nghĩa: Xanthan gum lấy tên từ loài vi khuẩn sử dụng trình lên men, Xanthomonas campestris [13] Đây loại vi khuẩn gây thối đen hình thành bơng cải xanh, súp lơ trắng loại rau ăn khác Xanthan gum polysaccharide ngoại bào có trọng lượng phân tử cao vi sinh vật sử dụng rộng rãi chất phụ gia ứng dụng công nghiệp y sinh khác thực phẩm bao bì thực phẩm, mỹ phẩm, … [14] Các nhà sản xuất tạo xanthan gum cách phân lập vi khuẩn từ nhiều loại thực vật khác Xanthan Campestris loại vi khuẩn sản xuất xanthan gum chủ yếu, nhiên có số lồi khác như: Xanthomonas phaseolis, Xanthomonas malvacearum, Xanthomonas carotae, Xanthomonas manihotis, Xanthomonas jugandlis biết đến khả sản xuất polysaccharide ngoại bào tốt Nhưng đa dạng dinh dưỡng Xanthan Campestris nên sử dụng rộng rãi công nghiệp Xanthan gum thành phẩm không chứa vi khuẩn nào, người tiêu dùng khơng cần phải lo lắng nguy nhiễm khuẩn loại phụ gia Mã C.A.S: 11138-66-2 1.4 Cấu trúc: Xanthan bao gồm cụm gốc đường lặp lại, cụm gồm gốc đường D-glucose, gốc đường D-mannose, gốc đường D-glucoronate gốc acetate, pyruvate với số lượng thay đổi Xanthan có cấu trúc phân tử đặc biệt phức tạp D -glucose liên kết β-1,4 với chuỗi bên trisaccharide bao gồm axit mannose- (β-1,4) -glucuronic- (β-1,2) -mannose gắn với glucose thay chất khác liên kết α-1,3 [15] Các gốc mannose acetyl hóa pyruvyl hóa vị trí cụ thể mức độ khác [16, 17] Mạch nhánh gồm gốc glucoronate nằm liên kết với gốc mannose Vị trí thứ gốc D-glucoronate nằm liên kết với gốc mannose Vị trí thứ Dglucoronate liên kết với vị trí thứ hai gốc D-mannose, cịn vị trí thứ tư gốc Dglucoronte liên kết với vị trí thứ gốc mannose khác Mạch nhánh liên kết với mạch vị trí thứ gốc cellulose mạch vị trí thứ gốc mannose mạch nhánh Khoảng nửa số gốc mannose cuối có nhóm acid pyruvic liên kết nhóm ketal tạo vịng vị trí 4-6 gốc mannose Gốc mannose cịn lại liên kết với acetyl vị trí thứ Xanthan gum chứa ion dương hóa trị Na, K Mạch nhánh mạch thẳng xoắn chặt với tạo thành hình dạng bền chặt Hình 0.1 Cấu trúc Xanthan Gum 1.5 Lợi ích Xanthan gum sức khỏe: Một số nhà nghiên cứu xanthan gum cải thiện số vấn đề sức khỏe như: 1.5.1 Giúp làm giảm hay ổn định lượng đường máu: Một nghiên cứu năm 2016 xanthan gum làm giảm số GI gạo Một nhóm người sau ăn cơm áo lớp xanthan gum lượng đường máu giảm Lợi ích có ý nghĩa người tham gia nghiên cứu sử dụng gạo nấu xanthan gum thay sử dụng xanthan gum trước sau bữa ăn [18] Do đó, thực phẩm có chứa xanthan gum mang lại lợi ích hạ đường huyết Xanthan gum ổn định lượng đường máu Một nghiên cứu năm 2013 cho thấy trộn xanthan với beta-glucan (một loại đường có thực vật) giúp ngăn ngừa lượng đường máu tăng đột biến [19] 1.5.2 Giúp làm giảm hàm lượng cholesterol Một số nghiên cứu cho thấy dùng xanthan gum với liều lượng cao làm giảm mức cholesterol máu Nghiên cứu năm 1987, phát người đàn ông tiêu thụ xanthan gum khoảng tuần giảm 10% cholesterol Có chứng cho thấy xanthan gum có hiệu điều trị số cholesterol cao Nghiên cứu chưa thực để xác nhận điều [20] 1.5.3 Thay nước bọt điều trị khơ miệng Xanthan gum chất thay nước bọt hữu ích an tồn cho người bị khơ miệng mãn tính Trên thị trường có số loại kem đánh dành cho người khơ miệng chứa xanthan gum có tác dụng khóa độ ẩm [21] 1.5.4 Thuốc nhuận tràng Xanthan gum có khả liên kết với nước vào ống tiêu hóa trương nở giúp ruột giữ ẩm hỗ trợ chức đường tiêu hóa [22] 1.5.5 Giúp người bệnh dễ nuốt Một số bệnh làm cho hoạt động nuốt trở nên khó khăn hơn, đặc biệt miệng cổ họng bị khô Một nghiên cứu năm 2014 cho thấy xanthan gum giúp người mắc chứng khó nuốt nuốt thức ăn cách an tồn Xanthan gum làm điều cách làm đặc thức ăn nước bọt giúp hai dễ dàng di chuyển xuống cổ họng Điều giúp giảm nguy mắc nghẹn làm cho việc ăn uống trở nên an toàn [23] 1.5.6 Điều trị ung thư Xanthan gum điều trị số dạng ung thư cách làm chậm phát triển chúng Một nghiên cứu năm 2009 tiến hành chuột bị ung thư da có khối u ác tính Những điều trị xanthan gum sống lâu khối u chúng phát triển chậm [24] 1.5.7 Vai trò thực phẩm không chứa gluten Đối với người mắc bệnh celiac (không dung nạp gluten) gluten-sensitivity (nhạy cảm với gluten) ăn phải thực phẩm có chứa gluten gây đau bụng dội, tiêu chảy triệu chứng khó chịu khác Bột thành phần khác nhiều nướng có chứa gluten Sản phẩm khơng chứa gluten sử dụng chất thay làm cho chúng có kết cấu tính linh hoạt giống với bánh mì có chứa gluten Xanthan gum giúp làm dày thực phẩm, liên kết độ ẩm cải thiện đặc tính nướng khơng chứa gluten [25] 1.6 Độc tính: Xanthan gum loại polysaccharide thuộc họ cacbohydrate, đóng vai trị chất nhũ hóa Có số chất nhũ hóa khơng có khả làm thay đổi vi khuẩn đường ruột, ngồi cịn gây viêm ruột tình trạng khác bệnh Corhn hay viêm loét đại tràng Tuy nhiên, Xanthan gum đặc điểm vừa nêu trên, khơng có chứng cụ thể đề cập đến ảnh hưởng có hại xanthan gum Năm 1987, nhà nghiên cứu mời năm người đàn ông sử dụng xanthan gum ngày ba tuần [20] Thực tế cho thấy khơng có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe chí cịn cải thiện tình trạng Những kết giúp khẳng định xanthan gum an toàn cho hầu hết người Tuy nhiên, có vài đối tượng xanthan gum xem khơng an tồn Những người bao gồm: • Những người bị tiêu chảy đau dày: Vì xanthan gum có khả liên kết độ ẩm đường tiêu hóa làm cho tình trạng tiêu chảy bạn nặng • Những người có tiền sử khơng tự chủ vấn đề đại tiện: Vì xanthan gum hoạt động thuốc nhuận tràng khiến cho việc kiểm soát bạn trở nên khó khăn • Dị ứng: Những người có tiền sử dị ứng với xanthan gum Những người dị ứng với họ cải cải xanh, bắp cải cải xoăn: Xanthan gum tổng hợp từ vi khuẩn sống loại Do đó, sản phẩm chứa xanthan gum bị nhiễm chéo Những người bị dị ứng thực phẩm nghiêm trọng, đặc biệt thực vật, nên tham khảo ý kiến bác sĩ trước sử dụng xanthan gum • Trẻ sinh non: Simply Thick chất làm đặc có thành phần Xanthan gum, thêm vào loại sữa công thức sữa mẹ cho trẻ sinh non Trong số trường hợp, trẻ sơ sinh bị viêm ruột hoại tử Mặc dù Simply Thick an toàn sử dụng người lớn, nhiên trẻ sơ sinh nên tránh vị ruột chúng phát triển 1.7 Tiêu chuẩn chất lượng Xanthan gum: 1.7.1 Chỉ tiêu cảm quan: Bảng 0.1 Bảng tiêu cảm quan (theo QCVN - 21: 2011/BYT) Chỉ tiêu Màu Mùi Vị Trạng thái Yêu cầu Từ trắng đến trắng kem Không mùi Khơng vị Mịn, đồng nhất, khơng vón cục 1.7.2 Chỉ tiêu lý – hóa: Bảng 0.2 Chỉ tiêu lý – hóa: (theo QCVN - 21: 2011/BYT) Chỉ tiêu Hao hụt khối lượng sấy, phần trăm khối lượng, không lớn Dư lượng dung môi, gồm ehanol isopropanol, đơn lẻ kết hợp, phần trăm khối lượng, không lớn Trị số pH (dung dịch % khối lượng) Hàm lượng tro tổng số theo khối lượng khô, phần trăm khối lượng chất khô Mức Không 15% (nhiệt độ sấy 1050C 2,5 giờ) Không 500 mg/kg, dạng đơn chất hợp chất 6.0-8.0 Không 16% sau sấy 1.7.3 Giới hạn kim loại nặng: Bảng 0.3 Giới hạn kim loại nặng: (theo QCVN - 21: 2011/BYT) Chỉ tiêu Hàm lượng asen (As), mg/kg, khơng lớn Hàm lượng chì (Pb), mg/kg, không lớn Mức 2.0 2.0 1.7.4 Chỉ tiêu vi sinh vật: Bảng 0.4 Chỉ tiêu vi sinh vật: Chỉ tiêu Tổng số vi sinh vật Nấm men nấm mốc E.coli Salmonella Yêu cầu Không 5000 CFU/g Không 5000 CFU/g Không có Khơng có CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA XANTHAN GUM 2.1 Độ tan: Hoà tan nước; khơng hịa tan etanol Xanthan gum hịa tan dễ dàng nước lạnh nước nóng, có độ nhớt đặc tính huyền phù tốt, ổn định hệ axit kiềm; đó, xanthan gum thường sử 10 dụng chất làm đặc, chất ổn định chất nhũ hóa q trình chế biến thực phẩm [26, 27, 28] Trong nước lạnh, Xanthan Gum hịa tan dễ dàng hình thành nên dung dịch có độ nhớt cao nồng độ thấp (khoảng 1% w/w) Vì vậy, Xanthan Gum có tính chất chất tạo độ nhớt cho hầu hết thực phẩm dạng lỏng gọi “chất lỏng giả dẻo” (pseudoplastic) [29] Khả hòa tan trực tiếp Xanthan gum axit axetic 5%, axit sunfuric 5%, axit nitric 5%, axit photphoric 25% natri hydroxit 5% làm cho thích hợp cho nhiều ứng dụng [30] 2.2 Nhiệt độ nóng chảy: Dung dịch Xanthan gum có khả trì độ nhớt đạt đến nhiệt độ chảy lỏng (melting temperature) [31] Tại nhiệt độ này, độ nhớt giảm cách đột ngột, thay đổi cấu trúc liên kết thuận nghịch phân tử Nhiệt độ chuyển tiếp tăng nồng độ muối tăng hình bên hình 1.2 Xanthan gum dung dịch hình thành liên kết phân tử dẫn đến hình thành mạng lưới phức tạp phân tử liên kết yếu Sự thay đổi độ nhớt nhiệt độ mang tính thuận nghịch, làm nguội dung dịch độ nhớt phục hồi trạng thái ban đầu 11 Hình 2.2 Sự phụ thuộc nhiệt độ chảy lỏng Xanthan gum 1% vào nồng độ muối NaCl 2.3 Khả hydrate hóa: Sự diện chuỗi tích điện âm phân tử xanthan gum làm tăng khả hydrate hóa tạo nên dung dịch xanthan nước lạnh Xanthan gum chất háo nước, tan nước nóng nước lạnh Điều kiện lạnh đông/rã đông: nhờ khả liên kết với nước nên dung dịch xanthan gum bền lạnh đông rã đơng Q trình hydrate hóa phụ thuộc vào yếu tố: • Sự phân tán • Tốc độ khuấy trộn • Thành phần dung mơi • Kích thước hạt 12 2.4 Sự tạo gel: Tương tự loại gum khác, xanthan gum không phân tán tốt dung mơi dễ xảy tượng vón cục, mà người ta thường gọi “fish eyes” Lý xanthan gum có tốc độ hydrate hóa nhanh, tốc độ tạo gel nhanh tốc độ phân tán xanthan gum vào nước, hình thành nên lớp màng gel bao quanh khối bột xanthan gum, ngăn chặn phần tử bên tiếp xúc với nước Ở điều kiện nhiệt độ cao, xanthan gum dạng xoắn đôi bị tách tạo thành mạch đơn phân bố dung dịch Khi giảm nhiệt độ, mạch đơn lại hình thành nên liên kết hydro cộng hóa trị với nước số cation K +… Vì mà cấu trúc gel xanthan gum hình thành Tăng nồng độ muối có tác dụng làm bền hệ gel điều kiện nhiệt độ pH cực đoan Và yếu tố quan trọng định độ bền hệ gel nồng độ xanthan gum dung dịch Nếu nồng độ thấp hình thành liên kết khơng phù hợp, hệ liên kết lỏng lẻo 2.5 Tính bền acid: Khả chống chịu cao với thay đổi pH phạm vi 2–12 làm cho xanthan phù hợp với thực phẩm Độ ổn định tuyệt vời thể độ pH thấp thời gian dài [30] 2.6 Độ nhớt: Khi hịa tan nước, bị hydrat hóa cách nhanh chóng, khơng bị đóng cục, tạo dụng dịch có độ nhớt cao Xanthan gum có độ nhớt cao Dung dịch có nồng độ khoảng 1% có độ nhớt xấp xỉ 1000 cP (centipoise) đo 60v/ph với thiết bị đo độ nhớt Brookfield model LVF 25 oC Cao gấp 100 lần so với gelatin nồng độ 13 Ảnh hưởng muối: độ nhớt không bị ảnh hưởng thêm lượng muối lớn, 250g/l dung dịch NaCl làm tăng đáng kể độ nhớt dung dịch Xanthan 2.7 Độ ổn định: Với nồng độ muối 0,1% trở lên, độ nhớt xanthan gum tương đối không thay đổi khoảng nhiệt độ từ -18 đến 120oC, pH từ 2-12 2.8 Tính tương hợp Xanthan: Với alcohol: Tuy Xanthan khơng hịa tan trực tiếp alcohol lại có khả tương thích với Những sản phẩm chứa xanthan công thức thành phần thường chiếm đến 60% dung mơi alcohol ethanol Xanthan gum hình thành hệ thống làm dày ổn định với axit, kiềm, muối, me, chất bảo quản, chất làm đặc, oxy hóa, hóa chất khác Đồng thời, lưu biến Hầu hết dung dịch keo bị thối hóa giới hạn bới enzyme có mặt thực phẩm cellulase, pectinase, amylase, protease Tuy nhiên, xanthan khơng bị thối hóa bới chúng Khả kháng lại tác động enzyme xắp xếp nhánh nhánh phụ, xắp xếp chống lại tác động enzyme lên liên kết 1,4 nhánh Nhờ mà ngăn cản ngưng trùng hợp enzyme, acid kiềm 2.9 Sự tương tác với Galactomonnans Glucomannans: [32] Khi phối trộn Xanthan gum vào hỗn hợp có chứa loại gum khác Glucomannan (Konjac mannan) hay Galactomannan (Guar gum, Locust bean gum Cassia gum) tỷ lệ thích hợp tăng cường trình tạo đặc tạo gel Mức độ tương tác có liên quan đến xếp mức độ xen kẽ gốc mannose galatomannas mạch có carbon galactomannan glucomannan Cụ thể là, galactomannas mạch có liên kết galactose side nhiều vùng không lặp lại cho phản ứng mạnh 14 Ví dụ, Locust bean gum, tỉ lệ lặp lại mannose galatose 3,5:1 phản ứng với xanthan tốt guar gum có tỉ lệ 2:1 Sự tác dụng tương hỗ hỗn hợp phụ thuộc tỷ lệ hỗn hợp, pH mức độ ion hóa mơi trường Để đạt hiệu sử dụng tối ưu tỷ lệ phối trộn phải 80:20 guar gum:xanthan gum 50:50 Locust bean gum:xanthan gum mơi trường pH trung tính Tác dụng giảm nhiều dung dịch có nồng độ muối cao pH thấp CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA XANTHAN GUM TRONG THỰC PHẨM Xanthan gum sử dụng nhiều loại sản phẩm thực phẩm, chẳng hạn nước sốt, kem, sản phẩm thịt gia cầm, sản phẩm bánh mì, sản phẩm bánh kẹo, đồ uống, sản phẩm sữa, sản phẩm khác,… Nó giúp ngăn ngừa tách dầu cách ổn định hệ nhũ tương, khơng phải chất nhũ hóa Đồng thời giúp ổn định hạt rắn, chẳng hạn gia vị Phụ gia giúp tạo kết cấu mong muốn nhiều loại kem Nó phương pháp làm đặc chất lỏng ưa chuộng người bị rối loạn nuốt, khơng làm thay đổi màu sắc hương vị thực phẩm đồ uống mức độ sử dụng thơng thường 15 Hình 3.3 Dạng bột Xanthan gum 3.1 Các sản phẩm bánh nướng: Xanthan gum sử dụng thực phẩm nướng (bánh mì, bánh ngọt, v.v.) để cải thiện khả giữ nước độ mềm thực phẩm nướng trình nướng bảo quản để cải thiện hương vị thực phẩm nướng kéo dài thời hạn sử dụngg Xanthan Gum sử dụng số loại bánh nướng, chẳng hạn như: bánh quy, bánh ngọt, bánh mì, bánh quy bánh nướng xốp Xanthan gum cải thiện số thông số chất lượng, chủ yếu độ ổn định lưu trữ điều kiện đông lạnh Những thuộc tính phần tính dễ hịa tan nước nóng lạnh xanthan, khả tương thích với muối khả chống lại enzym có hệ thống thực phẩm Xanthan gum thích hợp cơng thức bánh cho người Celiac (khơng dung nạp gluten) để bột có kết cấu bơng đồng 16 Hình 3.4 Xanthan gum sử dụng thực phẩm nướng 3.2 Các sản phẩm từ thịt: Xanthan gum đóng vai trị việc làm mềm cải thiện khả giữ nước sản phẩm thịt Xanthan gum cải thiện khả giữ nước thịt bị chủ yếu dựa hai khía cạnh Một thân Xanthan gum hydrocolloid, làm tăng khả giữ nước cách thâm nhập vào mơ bị Điểm khác khả giữ nước thịt thể qua cấu trúc sền sệt protein hiệu ứng tĩnh điện, myosin protein cấu trúc đóng vai trị định việc giữ nước Giá trị pH thơng số quan trọng để đo chất lượng thịt bị Nó khơng ảnh hưởng đến độ ngon, mềm, hao hụt nấu thời gian bảo quản thịt bò mà cịn có mối tương quan đáng kể đến khả giữ nước, màu thịt hương vị thịt bò Khi độ pH gần với điểm đẳng điện protein (5,0-5,5), độ bền học thịt cao với độ mềm khả giữ nước thấp Nói chung, q trình sản xuất địi hỏi độ pH thịt lệch khỏi điểm đẳng điện Ngâm thịt bị với dung dịch xanthan gum làm tăng độ pH bắp Do đó, xanthan gum cải thiện khả giữ nước chất lượng kết cấu thịt bò 17 Lực cắt tối đa thịt bò phản ánh độ mềm thịt bị Lực cắt nhỏ độ mềm thịt tốt Do đó, thêm kẹo cao su xanthan 0,5% cải thiện độ mềm thịt thịt bị Hình 3.5 Xanthan gum đóng vai trị việc làm mềm cải thiện khả giữ nước sản phẩm thịt 3.3 Các sản phẩm từ sữa: Xanthan gum (E415) chất keo thực phẩm, dễ tan nước, bền khoảng pH rộng (2,5-11), dung dịch có độ nhớt cao tốc độ trượt thấp độ nhớt giảm nhanh có tốc độ trượt tăng cao Nhờ tính chất này, xanthan gum sử dụng rộng rãi sản xuất nước giải khát để ổn định sản phẩm dạng huyền phù mà khơng làm ảnh hưởng đáng kể lên tính chảy đặc tính cảm quan sản phẩm Độ nhớt sữa hạt điều tăng dần theo nồng độ Xanthan gum bổ sung Xanthan gum làm tăng độ nhớt pha liên tục, giúp làm chậm lại tách pha Tuy nhiên, độ nhớt tăng cao ảnh hưởng đến thị hiếu khách hàng tính chảy sản phẩm giảm vốn không phù hợp với nước giải khát [33] 18 Hình 3.6 Độ nhớt sữa hạt điều tăng dần theo nồng độ Xanthan gum bổ sung Một công dụng Xanthan gum giúp ngăn chặn hình thành tinh thể đá, chìa khóa cho kem béo ngậy, mịn màng Xanthan gum sử dụng chất làm dày, đông đặc sản xuất kem, đồng thời chất tạo béo “giả”, tạo vị béo Hình 3.7 Xanthan gum kem Các sản phẩm sữa khác chứa Xanthan gum như: sữa lên men (ngun chất), có khơng xử lý nhiệt sau lên men; Cream tiệt trùng, xử lý nhiệt độ cao (UHT), cream trứng cream đánh trứng, cream tách béo (nguyên chất)… 19 3.4 Nước sốt salad: Trong nước sốt salad, mục tiêu để ổn định nhũ tương dầu/nước khoảng thời gian lưu trữ dài (kéo tới năm) Chất ổn định lý tưởng cho loại ứng dụng nên cung cấp giá trị ứng suất cao cho ổn định nhũ tương tính giả dẻo mạnh để làm dễ dàng cho trình vận hành sản xuất trộn, bơm, rửa tạo cho sản phẩm cuối dễ chảy Xanthan gum có độ nhớt tính giả dẻo cao nên có nhiều lợi cho ứng dụng Sự ổn định nhũ tương làm từ xanthan gum không bị ảnh hưởng pH (~3.5 sốt salad), muối (15% sốt barbecue) hay xử lý nhiệt (UHT, trùng) Một lợi khác, Xanthan gum tạo độ nhớt đồng khoảng nhiệt độ 5-7 oC, điều tạo cho sản phẩm có cấu trúc ổn định tốt điều kiện bảo quản khác Hình 3.8 Nước sốt salad với thành phần Xanthan gum Gía trị ứng suất dư Xanthan gum cao làm cho khả kết dính thành phần sản phẩm tốt, làm cho nước sốt salad bám vào salad để trang trí, định hình ăn Mức độ sử dụng Xanthan gum phụ thuộc vào lượng dầu sản phẩm: + Khoảng 0.2-0.3% thành phần nhiều dầu (50-60%) 20 + Khoảng 0.3-0.4% thành phần có dầu trung bình (30% dầu) + Khoảng 0.4-0.6% sản phẩm dầu (10-20%) 3.5 Các sản phẩm phối trộn dùng liền: thức uống, soup, tráng miệng… Sự hydrat nhanh mơi trường khác nhau, đặc biệt nhiệt độ phòng, Xanthan gum tác động lớn đến sản phẩm phối trộn dùng liền với tính làm dày, kết dính định hình cho sản phẩm Nồng độ Xanthan gum sản phẩm cuối khoảng 0.10.2%, sử dụng Xanthan gum với guar gum thức uống Hình 3.9 Thêm Xanthan gum cho soup 3.6 Các syrup nước cô đặc trái cây: Xanthan gum sử dụng syrup chocolate nhằm trì hạt cacao dạng huyền phù Trong ứng dụng đặc biệt này, lượng nhỏ Xanthan gum (0.05-0.1%) cho nhằm tạo ổn định cho sản phẩm không làm ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm Sự đa dạng tính chất Xanthan gum điều kiện khác nhau, sản phẩm có tác động đầy đủ nước trái do: 21 + Xanthan gum hydrat hóa dung dịch có 65% đường có hiệu từ nồng độ thấp tới nồng độ cao + Xanthan gum ổn định thay đổi pH sản phẩm, pH = Xanthan gum vật liệu tốt nhất, kết hợp cách hiệu lượng lớn với nước, ổn định thành phần dịch trái cung cấp cấu trúc dễ chảy Xanthan gum không sử dụng thành phần riêng lẻ, thường sử dụng kết hợp với tác nhận tạo cấu trúc khác pectin, locust bean gum, guar gum Hình 3.10 Xanthan gum ổn định thành phần dịch trái CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Đối với ngành thực phẩm, nhu cầu gum tự nhiên có xu hướng giảm xuống, xanthan lại có xu hướng tăng lên Đây điểm đến hứa hẹn cho nhà kĩ sư thực phẩm tương lai Thực phẩm & đồ uống phân khúc ứng dụng hàng đầu thị trường Xanthan gum, nơi Xanthan gum sử dụng nhiều loại sản phẩm thực phẩm, chẳng hạn nước sốt nước xốt, sản phẩm thịt gia cầm, sản phẩm bánh mì, sản phẩm bánh kẹo, đồ uống, sản phẩm sữa khác Nó cung cấp tính ổn định liên kết nước tuyệt vời, ổn định lưu trữ thẩm mỹ chế biến thực phẩm sử dụng nồng độ nhỏ 22 Theo báo cáo ngành nhất, Thị trường Xanthan gum phân khúc thực phẩm đồ uống ước tính có tốc độ tăng trưởng cao doanh thu, đạt tốc độ CAGR 6,2% từ năm 2017 đến năm 2023 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D Saha and S Bhattacharya, J Food Sci Technol., 47, 587 (2010) [2] T Wang, M Zhang, Z Fang, Y Liu and Z Gao, Food Bioprocess Technol., 9, 849 (2016) [3] L Gilbert, V Loisel, G Savary, M Grisel and C Picard, Carbohyd Polym., 93, 644 (2013) [4] M Jamshidian, G Savary, M Grisel and C Picard, Carbohyd Polym., 112, 334 (2014) [5] G Han, Q Chen, F Liu, Z Cui, H Shao et al., Carbohyd Polym., 164, 386 (2017) [6] J Kim, J Hwang, Y Seo, Y Jo, J Son et al., J Ind Eng Chem., 46, 68 (2017) [7] M Chaisawang and M Suphantharika, Carbohyd Polym., 61, 288 (2005) [8] Y Viturawong, P Achayuthakan and M Suphantharika, Food Chem., 111, 106 (2008) [9] S Argin-Soysal, P Kofinas and Y M Lo, Food Hydrocoll., 23, 202 (2009) [10] Moore, S U.S Farmers During the Great Depression 2011 [cited 2015 August 26th] [11] Finkenstadt, G.L.C.a.V.L A HISTORY OF CARBOHYDRATE RESEARCH AT THE USDA LABORATORY IN PEORIA, ILLINOIS BULLETIN FOR THE HISTORY OF CHEMISTRY, 2008 33, 103-111 [12] Petri, D.F.S., Xanthan gum: A versatile biopolymer for biomedical and technological applications Journal of Applied Polymer Science, 2015 132(23) [13] Barrére, G.C., C.E Barber, and M.J Daniels (1986) Intl J Biological Macromolecules, 8(6):372-374 [14] Anuj Kumar, Kummara Madhusudana Rao, Sung Soo Han Application of xanthan gum as polysaccharide in tissue engineering: A review 23 [15] Jansson P E, Kenne L, Lindberg B Structure of extracellular polysaccharide from Xanthomonas campestris Carbohydr Res 1975;45:275–282 [16] Cadmus M C, Rogovin S P, Burton K A, Pittsley J E, Knutson C A, Jeanes A Colonial variation in Xanthomonas campestris NRRL B-1459 and characterization of the polysaccharide from a variant strain Can J Microbiol 1976;22:942–948 [17] Stankowski J, Mueller B, Zeller S Location of a second O-acetyl group in xanthan gum by the reductive-cleavage method Carbohydr Res 1993;241:321–326 [18] Fuwa, M., Nakanishi, Y., Ono, H., and Moritaka, H (2013) Effects of glucomannan and konjac noodles on the blood sugar level of cooked rice Journal of Home Economics of Japan, 64, 567-576 (in Japanese) [19] Appl Physiol Nutr Metab Effects of Juices enriches with xanthan and –glucan on the glycemic response and satiety of healthy men 2013 Apr; 38(4):410-4 [20] M A Eastwood, W G Brydon, D M Anderson The dietary effects of xanthan gum in man Jan-Mar 1987;4(1):17-26 [21] Hahnel S, Behr M, Handel G, Burgers R Saliva substitutes for the treatment of radiation-induced xerostomia-a review Support Care Cancer 2009; 17:1331-1343 [22] Chengquan Tan, Hongkui Wei, Xichen Zhao, Chuanhui Xu, and Jian Peng Effects of dietary fibers with high water-binding capacity and swelling capacity on gastrointestinal functions, food intake and body weight in male rats 2017; 61(1): 1308118 [23] L Rofes , V Arreola, R Mukherjee, J Swanson, P Clavé The effects of a xanthan gum-based thickener on the swallowing function of patients with dysphagia 2014 May;39(10):1169-79 [24] Ario Takeuchi, Yoriyuki Kamiryou, Hisakata Yamada, Masatoshi Eto, Kensuke Shibata, Kennichi Haruna, Seiji Naito, Yasunobu Yoshikai Oral administration of xanthan gum enhances antitumor activity through Toll-like receptor 2009 September International Immunopharmacology (13-14):1562-7 [25] Sweta Rai, Amarjeet Kaur, and C S Chopra Gluten-Free Products for Celiac Susceptible People 2018; 5: 116 24 [26] Bylaite, E.; Nissen, J.A.; Meyer, A.S Effect of Xanthan on flavor release from thickened viscous food model systems J Agric Food Chem 2005, 53, 3577–3583 [27] Jouquand, C.; Aguni, Y.; Malhiac, C.; Grisel, M Influence of chemical composition of polysaccharides on aroma retention Food Hydrocolloids 2008, 22, 1097–1104 [28] Secouard, S.; Grisel, M.; Malhiac, C Flavour release study as a way to explain xanthan-galactomannan interactions Food Hydrocolloids 2007, 21, 1237–1244 [29] Davidson, Robert L (1980) Handbook of Water-soluble Gums and Resins McGraw Hill ISBN 978-0-07-015471-1 [30] M.K Gowthaman, N.G Karanth FERMENTATION (INDUSTRIAL) | Production of Xanthan Gum, in Encyclopedia of Food Microbiology, 1999 [31] JEANES, A., PITTSLEY, J E and SENTI, F R (1961) ‘Polysaccharide B-1459: a new hydrocolloid polyelectrolyte produced from glucose from bacterial fermentation’ J App Polym Sci., 5, 519–26 [32] G Sworn, Xanthan Gum, inHandbook of Hydrocolloids (Second Edition), 2009 [33] Paul Paquin - Functional and speciality beverage technology, First edition, Woodhead Publishing, USA (2009) 3-38 25 ... glucan, pullulan xanthan Trong số loại xanthan gum có vai trị vượt trội có tính định hướng, ứng dụng nhiều Trong cơng nghiệp polysaccharide xanthan gum đại diện phát triển nhanh Xanthan gum nhận quan... xanthan gum lượng đường máu giảm Lợi ích có ý nghĩa người tham gia nghiên cứu sử dụng gạo nấu xanthan gum thay sử dụng xanthan gum trước sau bữa ăn [18] Do đó, thực phẩm có chứa xanthan gum mang... Hình 3.9 Thêm Xanthan gum cho soup 3.6 Các syrup nước đặc trái cây: Xanthan gum sử dụng syrup chocolate nhằm trì hạt cacao dạng huyền phù Trong ứng dụng đặc biệt này, lượng nhỏ Xanthan gum (0.05-0.1%)