GIỚI THIỆU CHUNG
Định nghĩa
Theo TCVN, phụ gia thực phẩm là những chất không phải là thực phẩm chính, không có hoặc có giá trị dinh dưỡng, nhưng đảm bảo an toàn cho sức khỏe Chúng được thêm vào thực phẩm với lượng nhỏ để duy trì chất lượng, hình dạng, mùi vị, độ kiềm hoặc độ acid, đồng thời đáp ứng yêu cầu công nghệ trong chế biến, đóng gói, vận chuyển và bảo quản thực phẩm.
Phụ gia tạo cấu trúc là nhóm phụ gia được sử dụng để điều chỉnh và thay đổi cấu trúc của nguyên liệu ban đầu, nhằm tạo ra một cấu trúc mới hoặc giúp ổn định cấu trúc của sản phẩm.
Phân loại
- Hydrocolloid: Xanthan gum, Carrageenan, Pectin, Alginate,…
- Polysaccharide: Chitosan, Tinh bột, Tinh bột biến tính,…
PHỤ GIA NHÓM HYDROCOLLOID
Xanthan gum
2.1.1 Giới thiệu và lịch sử ra đời xanthan gum:
- Liều lượng: 0,5% trọng lượng của thành phẩm
- Xanthan gum là một loại polysaccharide ngoại bào được tổng hợp bởi chủng
Khác với các loại gum khác, dung dịch Xanthan gum nổi bật với độ nhớt bền vững trong môi trường có nhiệt độ và pH đa dạng Hơn nữa, dung dịch này còn có khả năng chống lại một số tác động cắt của enzyme, mang lại nhiều lợi ích trong ứng dụng thực tiễn.
Xanthan gum có khả năng tạo ra mạng lưới gel mềm dẻo khi kết hợp với các loại gum khác ở nồng độ cao, đồng thời có tính chất thuận nghịch về mặt nhiệt độ.
Xanthan gum là một chất được nghiên cứu rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong công nghệ thực phẩm, nhằm khai thác tối đa tiềm năng của nó.
- Cách đây rất lâu, con người đã tìm hiểu được rằng các loài Xanthomonas có thể sản xuất ra những khối sền sệt
- Cuối năm 1950, xanthan đã được phát minh tại Northern Reseach Center, Peoria,…
Vào đầu những năm 1960, xanthan được công ty Kelco phát triển thành sản phẩm thương mại với tên gọi Kelzan, tuy nhiên, sản phẩm này chỉ thực sự phù hợp cho thương mại từ năm 1964.
Vào năm 1969, xanthan đã được FDA chấp thuận sử dụng làm phụ gia thực phẩm sau khi trải qua các nghiên cứu và thử nghiệm trên động vật Hiện nay, xanthan được phép sử dụng tại nhiều quốc gia, bao gồm Hoa Kỳ và Canada, với mã số E415.
Xanthan là một polysaccharide cấu trúc bao gồm các cụm 5 gốc đường được lặp lại, trong đó có 2 gốc D-glucose, 2 gốc D-mannose, 1 gốc D-glucoronate, cùng với các gốc acetate và pyruvate có số lượng thay đổi.
Mỗi đơn vị trong chuỗi polysaccharide được cấu thành từ các gốc β – D – glucose, liên kết với nhau qua liên kết glycoside 1,4 Cấu trúc này tương tự như cấu trúc của cellulose.
- Mạch nhánh gồm một gốc glucoronate nằm ở giữa liên kết với 2 gốc mannose
Gốc D-glucoronate liên kết với vị trí thứ hai của gốc D-mannose, trong khi vị trí thứ tư của gốc D-glucoronate kết nối với vị trí thứ nhất của một gốc mannose khác.
- Mạch nhánh liên kết với mạch chính tại vị trí thứ 3 trên gốc cellulose của mạch chính và vị trí thứ nhất trên gốc mannose của mạch chính
- Khoảng một nửa số gốc mannose ở cuối có nhóm acid pyruvic liên kết do nhóm ketal tạo vòng tại vị trí 4 – 6 trên gốc mannose
Gốc mannose trong xanthan gum liên kết với một acetyl tại vị trí thứ 6, đồng thời chứa các ion dương hóa trị 1 như Na và K Cấu trúc của xanthan gum bao gồm các mạch nhánh và mạch thẳng xoắn chặt với nhau, tạo thành hình dạng bền vững.
Hình 2.1: Cấu trúc một đơn vị của Xanthan gum
- Có thể từ 0.9 triệu đến 1.6 triệu Dalton, nó phụ thuộc vào nguồn vi sinh vật và điều kiện thực hiện quá trình lên men
- Đôi khi khối lượng phân tử xanthan cũng có thể lên đến 13 – 50 triệu Dalton Xanthan gum
Hình 2.2: Khối lượng phần tử Xanthan gum
- Xanthan là phần tử sinh học xoắc đôi nhưng không đối xứng nhau
- Mạch nhánh và mạch thẳng xoắc chặt với nhau tạo thành hình dạng bền chặt
Các phần tử co lại hình xoắn ốc kép có khả năng tạo ra cấu trúc đặc quánh Khi gặp một số điều kiện nhất định, chúng có thể bị duỗi mạch, dẫn đến sự thay đổi trong tính chất của chúng.
- Mạch chính được mạch bên bảo vệ nên làm cho xanthan tương đối bên acid kiềm và enzyme
2.1.3 Tính chất của Xanthan gum:
- Tan ít trong nước, dịch có độ nhớt cao, có khả năng ổn định tốt sau khi rã đông
Nhũ tương được làm từ Xanthan gum có sự ổn định cao, không bị ảnh hưởng bởi pH (khoảng 3,5 trong nước sốt salad), nồng độ muối (15% trong sốt barbecue) hay quá trình xử lý nhiệt như UHT và thanh trùng Một ưu điểm nổi bật của Xanthan gum là khả năng tạo ra độ nhớt đồng nhất trong khoảng nhiệt độ từ 5-75°C, giúp sản phẩm duy trì cấu trúc và sự ổn định tốt trong các điều kiện bảo quản khác nhau.
Gum này không hòa tan trực tiếp trong alcohol nhưng lại tương thích tốt với nó, với các sản phẩm chứa gum này thường chiếm đến 60% dung môi alcohol như ethanol Tính chất này có thể được áp dụng để làm cho cocktail hoặc rượu có hương vị chocolate trở nên đặc biệt hơn.
Khả năng kháng enzyme của một số sản phẩm thực phẩm được thể hiện qua cấu trúc các nhánh chính và nhánh phụ, giúp bảo vệ liên kết 1,4 trong nhánh chính khỏi tác động của enzyme Điều này ngăn chặn sự ngưng trùng hợp do enzyme, acid và kiềm, và đã được ứng dụng trong nhiều sản phẩm như bánh mứt táo, thực phẩm chứa tinh bột và gia vị trộn.
Gel thuận nghịch về nhiệt độ là một hiện tượng quan trọng trong nghiên cứu xanthan gum, khi ở nhiệt độ từ 40 đến 80°C, cấu trúc xoắn ốc đôi của nó chuyển đổi thành chuỗi đơn Sự chuyển đổi này dẫn đến việc mạng lưới liên kết yếu đi, tạo ra trạng thái giả dẻo (pseudoplastic) và làm giảm độ nhớt của dung dịch.
Độ nhớt của xanthan gum là một đặc tính quan trọng, phụ thuộc vào thời gian và tốc độ khuấy Là một chất lỏng phi Newton và giả dẻo, xanthan gum cho thấy sự thay đổi độ nhớt khi chịu tác động của các ứng suất cắt khác nhau; cụ thể, khi lực cắt tăng lên, độ nhớt sẽ giảm xuống.
Các yếu tố ảnh hưởng:
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của xanthan gum:
Carrageenan
2.2.1 Giới thiệu và lịch sử phát hiện ra Carrageenan:
Carrageenan, một thành phần tự nhiên, đã được sử dụng hơn 600 năm trước, được chiết xuất từ rêu Irish moss tại một ngôi làng ven biển phía Nam Ireland mang tên Carrageenan.
Vào những năm 30 của thế kỷ XX, carrageenan đã được ứng dụng trong ngành công nghiệp bia và hồ sợi, đồng thời có nhiều nghiên cứu về cấu trúc hóa học của nó Sau đó, carrageenan được chiết xuất từ một số loài rong như Gigartina stelata thuộc chi rong Gigartina Nhiều loài rong khác cũng đã được nghiên cứu để chiết tách carrageenan, mở rộng ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Trong ngành thực phẩm, carrageenan được tạo ra bằng cách kết hợp nhiều loại tảo khác nhau, mang đến những đặc tính độc đáo và hoàn hảo hơn Dựa trên đặc điểm và công dụng, carrageenan được phân loại thành ba loại chính.
✓ Kappa carrageenan: được tách chiết từ các loại tảo Kappaphycus alvarezii, Chondrrus crrispus, Sarcothalia crispate
✓ Iota carrageenan: được tách chiết từ tảo Eucheuma denticulation
✓ Lambda carrageenan: được tách chiết từ tảo Chondrrus crrispus, Sarcothalia crispate
- Carrageenan là một polysaccharide dị thể của galactose –galactan Ngoài mạch
Carrageenan là một polysaccharide phức tạp, bao gồm các galactan sulfat với cấu trúc và mức độ sulfate hóa khác nhau, như λ-, κ-, ι-, và ν-carrageenan Mỗi loại có ký hiệu riêng và cấu tạo từ các gốc D-galactose và 3,6-anhydro D-galactose, được liên kết bằng các liên kết -1,4 và -1,3 Các polysaccharide phổ biến như kappa-, iota-, và lambda-carrageenan khác nhau về mức độ sulfate hóa, với κ-carrageenan chứa 25% sulfat, ι-carrageenan 32%, và λ-carrageenan 35% Mạch polysaccharide của carrageenan có cấu trúc xoắn kép, mỗi vòng xoắn được hình thành từ 3 đơn gốc disaccharide Khi xử lý bằng kiềm, μ- và ν-carrageenan có thể chuyển hóa thành κ- và ι-carrageenan Những sản phẩm này đã được thương mại hóa và đóng vai trò quan trọng trong thị trường polysaccharide.
Hình 2.5: Sự chuyển hóa cấu trúc carrageenan
Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng Dạng bột thô, bột mịn và gần như không mùi
Carrageenan tan trong nước nhưng độ tan của nó phụ thuộc vào dạng, nhiệt độ, pH, nồng độ của ion và các chất tan khác
Nhóm carrageenan có cầu nối 3,6-anhydro không tan trong nước, trong khi nhóm carrageenan không có cầu nối thì dễ tan hơn Chẳng hạn, λ-carrageenan không có cầu nối 3,6-anhydro, do đó nó dễ dàng hòa tan trong nước hơn.
3 nhóm sulfat ưa nước nên nó tan trong nước ở điều kiện bất kỳ Đối với κ –
11 carrageenan thì có độ tan trung bình, muối natri của κ –carrageenan tan trong nước lạnh nhưng muối kali của κ –carrageenan chỉ tan trong nước nóng
Độ nhớt của dung dịch carrageenan bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, dạng, trọng lượng phân tử và sự hiện diện của các ion khác Khi nhiệt độ và lực ion tăng, độ nhớt của dung dịch sẽ giảm Các loại carrageenan có thể tạo ra dung dịch với độ nhớt từ 25 – 500 Mpa, trong khi κ-carrageenan có thể đạt độ nhớt lên tới 2000 Mpa Mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa độ nhớt và trọng lượng phân tử của carrageenan có thể được mô tả bằng công thức Mark-Houwink.
Mw: trọng lượng phân tử trung bình
K và α: hằng số phụ thuộc vào dạng của carrageenan và dung môi hòa tan
Carrageenan tương tác với protein, một đặc tính quan trọng không chỉ của carrageenan mà còn của tất cả các chất tạo gel và không tạo gel Phản ứng này đóng vai trò quyết định trong việc xác định tính chất và ứng dụng của carrageenan trong ngành thực phẩm và công nghiệp.
Phản ứng giữa các cation trong các nhóm protein tích điện và nhóm sulfat mang điện âm của carrageenan đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định độ bền cơ học của gel.
Carrageenan, với nồng độ 0,015 – 0,025 %, được sử dụng trong ngành công nghiệp sữa nhờ khả năng liên kết với các protein trong sữa Chất này giúp ngăn chặn sự tách lỏng và ổn định các hạt cacao trong sữa sôcôla.
Carrageenan có khả năng tạo gel ở nồng độ thấp dưới 0,5%, với cấu trúc gel hình thành từ các mạch polysaccharide xoắn vòng, tạo ra khung xương ba chiều vững chắc có khả năng chứa nhiều phân tử nước Sự chuyển đổi từ dung dịch sang gel xảy ra nhờ tương tác giữa các phân tử polyme và dung môi, dẫn đến gel có độ bền cơ học cao Các mầm gel hình thành từ phần xoắn vòng lò xo, thu hút các phân tử dung môi vào vùng liên kết Quá trình hình thành gel có thể được kích thích bởi nhiệt độ thấp hoặc thêm cation với nồng độ nhất định, diễn ra qua hai bước phức tạp.
Khi giảm nhiệt độ đến một mức nhất định, phân tử carrageenan sẽ chuyển từ cấu hình cuộn ngẫu nhiên không có trật tự sang dạng xoắn có trật tự Nhiệt độ của quá trình chuyển đổi này phụ thuộc vào loại và cấu trúc của carrageenan.
12 dạng và nồng độ của muối thêm vào dung dịch carrageenan Do đó, mỗi một dạng carrageenan có một điểm nhiệt độ tạo gel riêng
Gel của các polyme xoắn được hình thành qua hai cấp độ xoắn khác nhau Đầu tiên, sự phân nhánh và kết hợp lại tạo ra xoắn kép không đầy đủ, trong đó mỗi chuỗi tương tác với nhiều chuỗi khác Thứ hai, các phần đa xoắn đã phát triển đầy đủ sẽ tụ hợp lại để tạo thành gel Khi không có điều kiện tạo gel, ở nồng độ polyme thấp, sự hình thành và kết hợp của các xoắn sẽ dẫn đến tăng độ nhớt Cơ chế tạo gel bắt đầu bằng sự chuyển đổi từ dạng cuộn sang xoắn lò xo, tiếp theo là sự kết hợp và tụ hợp có trật tự để hình thành xoắn kép – gel Do đó, gel có thể được coi là tập hợp các xoắn có trật tự, hay còn gọi là xoắn kép.
Phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của các cation
Khi kết hợp với ion K + và NH4 +, dung dịch -carrageenan tạo thành gel thuận nghịch về nhiệt Ngược lại, khi liên kết với Na +, carrageenan hòa tan trong nước lạnh và không tạo gel Muối K + của -carrageenan cho khả năng tạo gel tốt nhất, tuy nhiên gel này lại giòn và dễ bị phân rã Để giảm độ giòn của gel, có thể thêm locust bean gum vào công thức.
2.2.4 Phương pháp sản xuất carageenan trong công nghiệp
Carrageenan được chiết xuất từ tảo biển thông qua nước hoặc dung dịch kiềm loãng Quá trình thu nhận carrageenan bao gồm việc kết tủa bằng cồn, sấy thùng quay, hoặc kết tủa trong dung dịch KCl và sau đó làm lạnh Các loại cồn như methanol, ethanol và isopropanol được sử dụng trong quá trình thu nhận và tinh sạch Sản phẩm cuối cùng có thể chứa đường để chuẩn hóa và muối để tạo ra cấu trúc gel đặc trưng cũng như tính năng tạo đặc.
Carrageenan được sử dụng phổ biến trong nhiều sản phẩm hàng ngày, đặc biệt trong ngành thực phẩm, với ba tác dụng chính: làm chất tạo gel, ổn định và tạo độ đặc cho thực phẩm.
+ Chất tạo sự đông đặc
Pectin
- Pectin là hợp chất gluxit cao phân tử
- Các chất pectin đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất khi chuyển hóa các chất và trong quá trình chín của rau quả
Pectin là polysaccharide có cấu trúc mạch thẳng, được hình thành từ sự liên kết của các phân tử acid D-galacturonic (C6H10O7) qua liên kết 1,4-glucoside Một số gốc acid trong pectin có chứa nhóm methoxyl (-OCH3) Độ dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể thay đổi từ vài đơn vị đến hàng trăm đơn vị galacturonic.
Phân tử lượng của pectin từ các nguồn quả khác nhau dao động trong khoảng 10.000-100.000, phụ thuộc vào số phân tử acid galacturonic Pectin có chiều dài phân tử lớn hơn tinh bột nhưng nhỏ hơn cellulose Chẳng hạn, pectin chiết xuất từ táo và mận có phân tử lượng từ 25.000 đến 35.000, trong khi pectin từ cam có thể đạt tới 50.000.
Pectin là tên gọi cho các chuỗi polygalacturonic không có nhóm methoxyl, và trong thực tế, thuật ngữ này thường được sử dụng để chỉ cả axit pectinic và pectin Công thức cấu tạo của chuỗi pectin rất quan trọng trong việc hiểu rõ tính chất và ứng dụng của nó.
Hình 2.7: Công thức cấu tạo một chuỗi pectin
Pectin tinh chế là một bột màu trắng xám nhạt, không mùi vị và dễ dàng hòa tan trong nước, tạo ra dung dịch keo có độ nhớt cao Dung dịch pectin có thể bị kết tủa khi tiếp xúc với rượu, aceton, ete hoặc benzen Tuy nhiên, khi đun nóng trong nước, pectin sẽ bị phá hủy.
Sự kết hợp giữa acid và đường có khả năng tạo gel, vì vậy pectin được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất mứt và kẹo Pectin từ các nguồn khác nhau sẽ có khả năng tạo gel khác nhau.
Pectin tan khi bị tác động bởi pectinase sẽ chuyển hóa thành acid pectinic, thường tồn tại dưới dạng muối canxi và magiê, cùng với các sản phẩm đơn giản khác như rượu methylic, acid acetic, arabinose và galactose.
Các dạng pectin tồn tại trong trái cây cùng tồn tại một lúc
Trong quá trình chín, enzyme pectinase hoặc acid hữu cơ giúp thủy phân protopectin thành pectin hòa tan, dẫn đến việc giảm cường lực liên kết giữa các tế bào.
Pectin hòa tan sẽ bị phân giải thành nhóm methyl và acid pectic khi tiếp xúc với kiềm loãng hoặc enzyme pectinase Acid pectic có khả năng tạo muối canxi pectat, dễ dàng kết tủa và được sử dụng để định lượng pectin Tuy nhiên, acid pectic không thể tạo gel như pectin, ngay cả khi có đường Do đó, để duy trì khả năng tạo gel của pectin hòa tan, cần tránh môi trường kiềm và tác động của pectinase.
Dựa trên mức độ methoxyl hóa và este hóa, trong thương mại chia pectin thành 2 loại: pectin có độ methyoxyl hóa cao và pectin có độ methyoxyl hóa thấp
Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin - HMP) có chỉ số DE lớn hơn 50% hoặc MI lớn hơn 7% Chất này giúp tăng độ nhớt cho sản phẩm Để tạo đông, cần đảm bảo điều kiện pH từ 3,1 đến 3,4 và nồng độ đường trên 60%.
Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin - LMP) có chỉ số DE dưới 50% hoặc MI dưới 7%, được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong cấu trúc phân tử Loại pectin này có khả năng tạo đông trong môi trường không có đường, vì vậy thường được sử dụng làm màng bao bọc cho các sản phẩm thực phẩm.
Theo khả năng hòa tan trong nước:
- Pectin hòa tan: là polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó một số gốc có chứa nhóm thế methoxyl
- Pectin không hòa tan: là dạng kết hợp của pectin với polysaccharide ở thành tế bào
Phụ thuộc vào chiều dài chuỗi pectin và mức độ methyl hóa
Chiều dài chuỗi pectin quyết định độ cứng của pectin Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành rất cứng
Mức độ methoxyl hóa quy định cơ chế tạo gel:
- HMP: tạo gel bằng liên kết hydro
• Điều kiện tạo gel: Đường > 60%, pH = 3,1 - 3,4, pectin = 0,5 – 1%
• Đường có khả năng hút ẩm, làm giảm mức độ hydrat hóa pectin trong dung dịch
• pH giúp trung hòa acid, làm gảm bớt điện tích trong phân tử
Các phân tử pectin có khả năng liên kết với nhau thông qua các liên kết hidro nội phân tử, tạo thành gel Những liên kết hidro này có thể là hydroxyl-hydroxyl, cacbonyl-cacbonyl, hoặc hydroxyl-cacbonyl Tuy nhiên, do tính chất không bền vững của các liên kết này, gel được hình thành sẽ có độ mềm dẻo và phụ thuộc vào các yếu tố như hàm lượng đường, pH và loại pectin sử dụng.
- Tạo gel bằng liên kết Ca 2+ :
• Điều kiện: Khi có mặt của Ca 2+ nồng độ < 0,1% không cần đường và acid
Tại Liên Hợp Phim (LHP), tỷ lệ nhóm COO cao dẫn đến việc hình thành các liên kết giữa các phân tử pectin thông qua cầu nối ion hóa trị II, đặc biệt là ion Ca 2+.
• Đặc điểm gel là có tính đàn hồi Phụ thuộc vào nồng độ Ca 2+
Trong quá trình chế tạo màng bao bì ăn được, sản phẩm được nhúng vào dung dịch pectin methoxyl thấp hoặc natri pectat, tiếp theo là nhúng vào dung dịch calci chlorua Để tăng tính dẻo, glycerin thường được thêm vào dung dịch pectin Cuối cùng, màng phủ cần được sấy khô để đạt được sản phẩm hoàn thiện.
Alginate
2.4.1 Lịch sử hình thành và phát triển
- Năm 1881, Stanford là người đầu tiên phát hiện ra Alginic axit
- Năm 1923, F.C Thernley đã tiến hành chiết rút Alginate thô ở Orkney và từ đó công nghệ sản xuất Alginate ra đời.
- Năm 1975, Booth đã viết về lịch sử công nghiệp Alginate dựa trên kết quả của Standford
- Hiện nay có các nước sản xuất Alginatebao gồm: Nauy, Pháp Nhật, Canada, Ở Việt Nam:
- Được nghiên cứu và sản xuất tại Hải Phỏng Nha Trang và TP Hồ Chí Minh
- Vào những năm 70, bộ thủy sản đã nghiên cứu ban hành quy trình sản xuất Alginate bằng phương pháp formol
- Năm 1997, đại học thủy sản đã nghiên cứu đưa ra quy trình sản xuất Alginate bằng phương pháp formol và CaCl
Alginate là loại polymer sinh học biển phong phú nhất trên thế giới và đứng thứ hai sau cellulose về sự phổ biến Được phát hiện lần đầu bởi Stanford vào năm 1881, alginate là một acid hữu cơ có trong tảo nâu với trọng lượng phân tử đa dạng.
Alginate, một polysaccharide chủ yếu được tìm thấy trong thành tế bào và gian bào của tảo nâu thuộc họ Phaeophyceae, như tảo bẹ (Macrocystis pyrifera) và Ascophyllum nodosum, có hai dạng không tan là acid alginic và Alginate Canxi, Magie (AlgCa, AlgMg) Chất này tạo ra cấu trúc lưới gel bền vững trong thành tế bào của rong nâu, đóng vai trò quan trọng trong ngành thực phẩm như một phụ gia nhờ khả năng tạo gel và tính nhớt Bên cạnh ứng dụng trong thực phẩm, Alginate còn có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác và góp phần giải độc cho cơ thể.
Alginate là một polysaccharide anion, ưa nước và là nguyên liệu sinh tổng hợp phong phú, chủ yếu được chiết xuất từ rong nâu và vi khuẩn.
Alginate là muối của acid Alginic, được cấu tạo từ hai phân tử β-D-Mannuroic acid (M) và α-L-Guluronic acid (G) liên kết với nhau qua liên kết 1-4 glucozid Trong cấu trúc của Alginate, có ba loại liên kết chính: (M-M-M), (G-G-G) và (M-M-G).
Hình 2.10: Công thức cấu tạo của 2 acid cấu tạo nên Alginic Công thức cấu tạo của acid Alginic: (C6H6O6)n
Phân loại theo dạng muối có các loại sau:
Acid alginic là một polysaccharide tự nhiên được chiết xuất từ nhiều loại rong biển khác nhau của họ Phacophycease.
Hình 2.11: Công thức cấu tạo nên Acid agilic (E400) Natri alginate (E401)
Công thức phân tử: (C6H7O4COONa)n
Natri alginate là muối natri của acid alginic Được dùng trong bánh nướng, bơ sữa, nước sốt, và trong sản phẩm được chế biến từ thịt
Hình 2.12: Công thức cấu tạo nên natri alginate (E401) Amoni alginate (E403)
Công thức phân tử: (C6H11NO6)n
Amoni alginate là muối amoni của acid alginic, được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm như hỗn hợp bột trứng sữa, yogurt, bột thạch, sữa tăng hương vị, chất làm ngọt nhân tạo, kem phủ đóng hộp và phô mai Ngoài ra, nó còn được áp dụng trong các sản phẩm thuốc giảm cân và thuốc hỗ trợ tiêu hóa.
Hình 2.13: Công thức cấu tạo nên Amoni alginate (E403) Canxi alginate (E404)
Công thức phân tử: [(C6H7O4COO)2Ca]n
Canxi alginate là muối canxi của acid alginic Được dùng trong dầu giấm trộn salad và nước sốt
Hình 2.14: Công thức cấu tạo nên canxi alginate Propanediol 1,2 alginate (E405)
Propylen glycol alginate là một este của acid alginic Được dùng trong sốt nhũ hóa, ngũ cốc, phết phô mát,món tráng miệng, sản phẩm từ sữa…
Hình 2.15: Công thức cấu tạo nên Propanediol 1,2 alginate (E405)
Một số tính chất chung:
Là polymer có tính chất acid yếu, không màu, không mùi, không tan trong các dung môi hữu cơ và nước
Là chất có tính chất hút nước trương nở khi ngâm trong nước
Alginic hòa tan trong dung dịch kiềm hóa trị I và tạo dung dịch muối kiềm hóa trị I hòa tan có độ nhớt cao
Muối kiềm hóa trị II không tan
Tạo gel không cần gia nhiệt
Gel chịu được nhiệt Ổn định khi đông lạnh và rã đông
Tính chất của Alginate với kim loại hóa trị II:
Có khả năng tạo màu tùy theo kim loại
Không hòa tan trong nước
Khi ẩm thì dẻo (Gel Alginate), khi khô có độ cứng cao và khó thấm nước, tỷ trọng thấp
Tính chất của muối Alginate với kim loại hóa trị I:
Dễ bị cắt mạch bởi yếu tố acid, kiềm mạnh, nhiệt độ cao, enzyme
Khi tương tác với acid vô cơ thì tách Alginic tự do Vì vậy, lợi dụng tính chất này để tinh chế Alginic, ứng dụng trong công nghiệp
Dễ hòa tan trong nước, tạo dung dịch keo nhớt có độ dính, độ nhớt cao
Khi làm lạnh không đông, khi khô trong suốt có tính đàn hồi
Khi hòa tan Alginat trong nước, chúng sẽ ngậm nước và tạo ra dung dịch nhớt, với độ nhớt phụ thuộc vào chiều dài phân tử Alginat Bột Alginat cần được bảo quản ở nhiệt độ thấp để tránh bị giảm chất lượng Hơn nữa, cấu trúc phân tử Alginat cũng có ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch.
Độ nhớt của dung dịch Alginate có thể tăng lên ở nồng độ thấp khi có sự hiện diện của các chất như CaSO4 và CaCO3 Ion canxi kết hợp với Alginat tạo ra các liên kết chéo, dẫn đến việc tăng trọng lượng phân tử và độ nhớt Khi hòa tan Alginate vào nước, nó sẽ ngậm nước và hình thành dung dịch nhớt, trong đó độ nhớt tỉ lệ thuận với chiều dài phân tử của Alginate.
Alginate có khả năng tạo ra màng chất lượng cao, với đặc tính đàn hồi, bền bỉ và chịu dầu tốt Những màng này, thuộc nhóm polysaccharide, có khả năng ngăn chặn sự thẩm thấu của oxy và lipid, từ đó hạn chế hiện tượng oxy hóa chất béo và các thành phần khác trong thực phẩm Ngoài ra, màng alginate còn giúp giảm thiểu sự thất thoát ẩm, vì độ ẩm trong màng sẽ bay hơi trước độ ẩm trong thực phẩm, khiến màng co lại và giữ cho độ ẩm bên trong không bị thoát ra ngoài.
Alginate là một polyme được hình thành từ sự kết hợp của hai acid β-D-Mannuronate và α-L-guluronate, với mỗi đơn vị chứa nhóm cacboxyl tích điện âm có khả năng trao đổi ion cao Khi hòa tan trong nước, các phân tử alginate tạo ra độ nhớt do lực đẩy tĩnh điện Khi thêm ion canxi, các phân tử alginate mang điện tích âm sẽ hút các ion Ca mang điện tích dương, tạo thành muối và hình thành gel nhờ sự kết nối giữa các phân tử alginate thông qua ion canxi.
Hình 2.16: Khả năng tạo gel
Gel thành lập có thể kiểm soát được thông qua sự giải phóng ion Ca 2+ hay dung dịch Alginate
Alginate hay hỗn hợp chứa nó được tạo gel bằng cách nhúng hoặc phun dung dịch chứa ion Ca 2+
CaCl2 là chất phổ biến thường được sử dụng đi chung
2.4.6 Ứng dụng trong công nghiệp chế biến thịt
Tái cấu trúc thực phẩm là một quy trình quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm, nhằm cải thiện tính thẩm mỹ và đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Sản phẩm tái cấu trúc có thể được chế biến thành nhiều hình dạng và kích thước, nâng cao độ đồng nhất và thẩm mỹ Alginate, với độ nhớt đa dạng, không chỉ tăng cường tính ổn định cho thực phẩm ở cả nhiệt độ cao và thấp mà còn được sử dụng như chất tạo gel trong nhiều sản phẩm Đặc biệt, độ rắn chắc và tỷ lệ tạo gel của alginate có thể được điều chỉnh thông qua nồng độ Ca2+ và H+ trong dung dịch, cũng như số lượng G block trong chuỗi polyuronate Nhờ khả năng tạo gel ở nhiệt độ thấp, alginate rất hữu ích trong việc tái cấu trúc các thành phần bị tổn hại hoặc oxi hóa.
Lớp phủ và màng bao ăn được đang nổi lên như một công nghệ tiềm năng, nhằm thay thế bao bì không thân thiện với môi trường Công nghệ mới này không chỉ cải thiện độ ổn định và an toàn cho sản phẩm mà còn kéo dài thời hạn bảo quản Alginate, một polysaccharide tự nhiên, được sử dụng để tạo lớp phủ ăn được cho nhiều loại thực phẩm Màng bao từ natri alginate đã chứng minh khả năng kéo dãn, tính linh động chống cọ kéo và không thấm dầu, mang lại lợi ích vượt trội cho ngành thực phẩm.
2.4.7 Phương pháp sản xuất alginate:
Quá trình xử lí hóa học:
- Cố định protein và chất màu trên phần cellulose, làm sạch dịch chiết sau nấu
- Bảo vệ Alginate trong suốt quá trình công nghệ
* Các yếu tố ảnh hưởng:
- Ưu điểm: Làm tăng hiệu suất và chất lượng đáng kể dồng thời không cần bổ sung formol khi một lý do nào đó công nghệ bị chậm trễ
Việc loại bỏ khoáng Ca và Mg khỏi muối Alginate trong cây rong giúp giải phóng Alginic, từ đó tạo điều kiện cho Alginic dễ dàng tương tác với kiềm trong quá trình nấu Điều này rút ngắn đáng kể thời gian nấu chiết.
- Làm mềm cellulose của cây rong
- Acid có tác dụng hòa tan các thành phần phi Alginate chủ yếu chất màu và các chất khác
- Tăng hiệu suất tách chiết, giảm thời gian nấu
Acid có khả năng đẩy Ca và Mg ra khỏi cấu trúc gel bền, dẫn đến việc Alginic chuyển sang trạng thái mạch đơn tự do Tuy nhiên, Alginic vẫn chưa hòa tan hoàn toàn và vẫn giữ vị trí trên thành tế bào của cây rong.
- Khi kiềm hóa trị I vào nấu, phản ứng tạo muối kiềm I diễn ra nhanh hơn, triệt để hơn, hiệu suất cao hơn
- Phản ứng diễn ra khi cho rong ngâm trong acid:
Alginic được giải phóng sẽ dễ dàng tương tác với kiềm hóa trị I để tạo muối kiềm I hòa tan trong công đoạn nấu và tách ra
Thường dung HCl, H2SO4 xử lý thì phản ứng tách Ca xảy ra như sau:
[(C5H7O4COO)2Ca]n + 2nHCl → 2C5H7O4COOH + nCaCl2
[(C5H7O4COO)2Ca]n + nH2SO4 → 2C5H7O4COOH + nCaSO4
Phương pháp tách khoáng khỏi polymer của Alginate mang lại nhiều ưu điểm, giúp quá trình nấu chiết diễn ra nhanh chóng Khi các thông số xử lý được tối ưu, phương pháp này không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn cải thiện chất lượng của Alginate một cách đáng kể.
- Nhược điểm: Thử nghiệm với từng loại rong để tìm ra biện pháp thích hợp
- Làm mềm cellulose và khử khoáng Ca 2+ , Mg 2+ nhẹ nhàng
- Tác dụng cố định chất màu trên màng cellulose của cây rong làm dịch nấu trong và sang
Phản ứng diễn ra khi xử lý rong qua CaCl2:
→ C 2+ + H + + Cl - Mg(Alg)2 + CaCl2 → Ca(Alg)2 + MgCl2
Ca(Alg)2 + 2HCl → 2HAlg + CaCl2
- Ưu điểm: Đơn giản, không gây ô nhiễm môi trường, dễ thực hiện
Quá trình khử khoáng có nhược điểm là không mạnh mẽ, tác dụng gần giống như formol Để thay thế formol, phương pháp này nên được kết hợp với xử lý acid, giúp cố định chất màu và tách khoáng hiệu quả.
PHỤ GIA NHÓM POLYSACCHARIDE
Chitosan
Chitin là một polysaccharide chứa nitơ, có màu trắng và cứng, không đàn hồi, thường được tìm thấy trong bộ xương ngoài và cấu trúc bên trong của động vật không xương sống.
Chitin (C8H13O5N)n có cấu trúc mạch thẳng, bao gồm các phân tử N-acetyl-D-Glucosamine liên kết với nhau qua liên kết β(1-4) Cấu trúc của chitin được mô tả là poly[β-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-D-glucopyranose] Với cấu trúc tinh thể được sắp xếp thành mạng lưới sợi hữu cơ chặt chẽ và đều đặn, chitin có khả năng phản ứng hóa học thấp.
Hình 3.1: Cấu trúc phân tử của chitin Đặc tính vật lý và cách nhận biết nổi bật của Chitin bao gồm:
• Trạng thái: Chitin tồn tại ở thể rắn
• Hình dạng: thường thấy là ở dạng vẩy
• Mùi vị: không có mùi và không vị
Chitin thường có màu trắng hoặc trắng hồng, nhưng màu sắc của nó cũng có thể thay đổi tùy thuộc vào màu của vỏ giáp xác Một trong những đặc tính hóa học nổi bật nhất của Chitin là khả năng tạo ra cấu trúc vững chắc và bền bỉ.
• Chitin không tan trong nước
• Chitin không tan trong dung dịch Axit yếu
• Chitin không tan trong kiềm
• Chitin có đặc tính kháng nấm mốc
• Chitin có đặc tính kháng vi khuẩn
• Chitin có đặc tính kháng nước
• Chitin có khả năng tự phân huỷ sinh học cao
• Chitin không gây dị ứng cho người
• Chitin không gây độc hại cho con người
• Chitin không gây độc hại cho động vật
• Chitin bị đun nóng trong NaOH đậm đặc sẽ tạo ra Chitosan
Chitosan là sản phẩm chế biến từ chitin, được tạo ra bằng cách xử lý chitin từ tôm và các loài giáp xác khác với dung dịch kiềm, thường là natri hydroxit, trong quá trình khử acetyl hóa.
Có 2 loại Chitosan bao gồm:
• Deacetylated Chitin-Chitosan (Chitosan thô)
• Oligo Chitosan (Chitosan tan trong nước)
Chitosan (C6H11NO4)n là một polysacarit có cấu trúc mạch thẳng, được hình thành từ các đơn vị D-glucosamine đã deaxetyl hóa và N-acetyl-D-Glucosamine chứa nhóm acetyl, liên kết với nhau tại vị trí β-(1-4).
Hình 3.2: Cấu trúc phân tử của Chitosan (C6H11N04)n Đặc tính: Đặc tính vật lý của Chitosan và đặc điểm nhận biết bao gồm:
• Trạng thái: Chitosan là chất rắn vô định hình, xốp, nhẹ
• Hình dạng: thường thấy là ở dạng vẩy, dạng bột
• Mùi vị: không có mùi và không vị
• Màu sắc: có màu trắng ngà hoặc vàng nhạt
• Nhiệt độ nóng chảy: 309 – 311 độ C Đặc tính hóa học của chitosan bao gồm:
• Chitosan có tính kiềm nhẹ
• Chitosan không tan trong nước
• Chitosan không tan trong dd kiềm
• Chitosan dễ dàng tan trong dung dịch axit
• Chitosan có đặc tính kháng nấm mốc
• Chitosan có khả năng tạo màng
• Chitosan có đặc tính kháng vi khuẩn
• Chitosan không gây dị ứng cho người
• Chitosan không gây độc hại cho con người
• Chitosan không gây độc hại cho động vật
• Chitosan dễ dàng được cơ thể hấp thụ
• Chitosan có khả năng tự phân hủy sinh học
3.1.3 Ứng dụng của chitosan trong công nghệ chế biến thịt
Chitosan giúp tăng cường sự ổn định cho cấu trúc sản phẩm thịt như giò, chả, thịt hộp và nem chua, đồng thời cải thiện độ dai và giòn cho chúng Để đảm bảo tính ổn định của protein, cần có sự tương tác kỵ nước giữa các chất háo nước Ngoài ra, chitosan còn dễ dàng hòa tan trong các dung dịch axit yếu, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm.
Vỏ bao thực phẩm nguội như xúc xích và lạp xưởng được làm từ chitosan, một chất có khả năng tan trong dung dịch axit trong cơ thể người Chitosan an toàn cho người sử dụng, không gây dị ứng hay độc hại, mang lại sự yên tâm khi tiêu thụ các sản phẩm này.
Chitosan được sản xuất trong công nghiệp thông qua quá trình khử acetyl hóa chitin bằng NaOH Trước khi tiến hành sản xuất, chitin cần được rửa và tẩy trắng do nó chứa các chất oxy hóa mạnh như KMNO4, oxy già, Javen và NaOCl Các chất này được sử dụng để khử màu và làm sạch chitin Sau khi quá trình tẩy trắng hoàn tất, chitin sẽ được đun nóng trong NaOH đậm đặc ở nhiệt độ cao, dẫn đến việc mất gốc acetyl và hình thành chitosan.
Để sản xuất chitosan từ chitin, quy trình bắt đầu bằng việc sơ chế vỏ, rửa sạch với nước và lau khô để loại bỏ nước thừa Vỏ khô sau đó được khử khoáng bằng dung dịch HCl 1N (1:15 w/v) ở nhiệt độ khoảng 30°C trong 6 giờ Sau khi khử khoáng, cặn được rửa bằng nước cất cho đến khi pH đạt 6.5–7 và sau đó được làm khô Cuối cùng, chitin từ vỏ tôm và vỏ giáp xác được deacetyl hóa bằng dung dịch NaOH 50% trong 36 giờ để thu hồi chitosan.
• Thu thập: Các vỏ các loại giáp xác
• Làm sạch: Loại bỏ và rửa sạch bằng nước các loại tạp chất có trong vỏ
• Khử khoáng chất: sử dụng HCl để loại bỏ các loại khoáng chất có trong vỏ
• Khử Protein: sử dụng NaOH loãng để loai bỏ các protein còn dư lại trong vỏ
Chitosan được sản xuất bằng cách đun nóng chitin trong NaOH đậm đặc ở nhiệt độ cao, với phương pháp sử dụng NaOH để khử acetyl là phổ biến nhất trong ba phương pháp hiện có.
Tinh bột
Tinh bột, với công thức hoá học (C6H10O5)n, là một polysaccharide carbohydrate bao gồm hỗn hợp amylose và amylopectin Tỷ lệ phần trăm của amylose và amylopectin trong tinh bột thay đổi tùy thuộc vào loại tinh bột, thường nằm trong khoảng từ 20:80 đến 30:70 Tinh bột có nguồn gốc từ nhiều loại thực vật khác nhau, mang lại các tính chất vật lý và thành phần hóa học đa dạng Tất cả đều là các polymer carbohydrate phức tạp được cấu tạo từ glucose (công thức phân tử C6H12O6).
3.2.2 Cấu tạo của tinh bột
Tinh bột không chỉ là một hợp chất đồng thể mà bao gồm hai loại polysaccharide khác nhau: amylose và amylopectin, với tỉ lệ khoảng 1/4 Đặc biệt, trong tinh bột nếp như gạo nếp hoặc ngô nếp, gần như 100% là amylopectin Ngược lại, trong tinh bột đậu xanh và dong riềng, hàm lượng amylose chiếm hơn 50%.
Tinh bột trong hệ vi hạt tồn tại dưới dạng hạt với kích thước từ 0,02 đến 0,12 nm Các hạt tinh bột có hình dạng tròn, bầu dục hoặc đa diện, và cấu tạo cũng như kích thước của chúng phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt và quá trình sinh trưởng của cây.
Vi hạt tinh bột có cấu trúc bên trong phức tạp với các lớp chứa sự kết hợp của amylose dạng tinh thể và amylopectin được sắp xếp theo hướng tâm.
Sử dụng kính hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X, nghiên cứu cho thấy trong hạt tinh bột “nguyên thuỷ”, các chuỗi polyglycoside của amylose và amylopectin tạo thành cấu trúc xoắn ốc với ba gốc glucose trong mỗi vòng.
Tinh bột trong hạt ngũ cốc có các phân tử có chiều dài khoảng 0,35-0,7 micromet và chiều dày của lớp hạt tinh bột là 0,1 micromet Các phân tử này được sắp xếp theo hướng tâm, dẫn đến các mạch glycoside của polysaccharide phải ở dạng gấp khúc nhiều lần.
Hạt tinh bột không chỉ có cấu trúc bên trong mà còn được bao bọc bởi một lớp vỏ bên ngoài Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng vỏ hạt tinh bột khác biệt với phần tinh bột bên trong, có độ ẩm thấp hơn và khả năng bền vững trước các tác động bên ngoài Trong hạt tinh bột, có sự hiện diện của các lỗ xốp không đồng đều, và vỏ hạt cũng có các lỗ nhỏ, cho phép các chất hòa tan xâm nhập vào bên trong thông qua quá trình khuếch tán.
Hình 3.4: Cấu trúc của amylose (cấu trúc vòng xoắn)
Hình 3.5: Cấu trúc amylopectin (cấu trúc phân nhánh)
Tinh bột biến tính
Tinh bột biến tính là một dạng dẫn xuất của tinh bột, được tạo ra thông qua các phương pháp xử lý vật lý, hóa học hoặc sinh hóa (enzyme) Quá trình này nhằm thay đổi và tăng cường các tính chất của tinh bột tự nhiên bằng cách phân tách, sắp xếp lại hoặc tổng hợp các nhóm thế mới.
Các loại tinh bột tự nhiên như tinh bột ngô, khoai mì, khoai tây, lúa mì và gạo thường được sử dụng để sản xuất tinh bột biến tính Quá trình này thay đổi cấu trúc phân tử của hạt tinh bột, dẫn đến việc hình thành các phân tử polysaccharide ngắn hơn hoặc gắn các nhóm chất khác vào phân tử tinh bột Tùy thuộc vào từng loại thay đổi, sẽ tạo ra các sản phẩm tinh bột biến tính khác nhau.
3.3.2 Cấu tạo và phương pháp xử lý
Cấu trúc của một số tinh bột biến tính
Hình 3.6: Cấu trúc tinh thể của tinh bột axetate
Hình 3.7: Cấu trúc tinh thể tinh bột cationic Phương pháp xử lý
Phương pháp vật lý trong chế biến thực phẩm bao gồm ba phương pháp chính: hồ hóa trước, bức xạ và xử lý nhiệt Trong đó, hồ hóa trước là phương pháp đơn giản nhất, thực hiện bằng cách nấu và sấy khô Nhờ vào việc sử dụng tinh bột đã được hồ hóa trước, nhà sản xuất thực phẩm không cần nấu lại trong quá trình chế biến, vì phương pháp này đã cải thiện độ nhớt và giữ lại hầu hết các tính chất chức năng của tinh bột ban đầu.
Sự thay đổi này cho phép tinh bột trương nở và hòa tan cả trong nước lạnh cũng như có kết cấu giòn sau khi nướng
Este hóa: Tinh bột axetyl hóa (E1420), được este hóa với anhydrid axetic hoặc vinyl axetat
Ete hóa: Tinh bột hydroxypropyl (E1440), được este hóa bằng propylene oxide Tinh bột được xử lý bằng axit (INS 1401), được xử lý bằng axit vô cơ
Tinh bột được xử lý kiềm (INS 1402), được xử lý bằng kiềm vô cơ
Tẩy trắng tinh bột (INS 1403), xử lý bằng hydrogen peroxide
Oxy hóa: Tinh bột oxy hóa (E1404), được xử lý bằng sodium hypochlorite Nhũ hóa: tinh bột natri octenyl succinate (E1450), được este hóa với anhydride octenyl succinic
• Phương pháp làm bền hoá
Phương pháp này nhằm ngăn chặn sự thoái hóa của tinh bột, từ đó tăng cường hạn sử dụng cho sản phẩm Hiệu quả của việc làm bền hóa phụ thuộc vào số lượng và bản chất hóa học của nhóm thay thế, trong đó hai nhóm chính được sử dụng trong thực phẩm là acetylate và hydroxypropylate Tinh bột được xử lý theo cách này dễ nấu hơn và thích hợp cho các sản phẩm thực phẩm không thể gia nhiệt ở nhiệt độ cao, đồng thời rất hữu ích trong các hệ thống thực phẩm có độ ẩm thấp hoặc khi có sự cạnh tranh nước từ các nguyên liệu khác.
• Phương pháp liên kết ngang
Phương pháp này liên quan đến việc thay thế các liên kết hydrogen tại các vị trí C2, C3 và C6 của mỗi đơn vị glucose trong chuỗi liên kết bằng các liên kết đồng hóa trị mạnh hơn.
Axit photphoric và axit oxalic, cùng với các muối của chúng, chủ yếu được sử dụng để biến đổi tinh bột, giúp tinh bột chống lại sự cắt, nhiệt và axit Ba loại axit này là những lựa chọn phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Monostarch phosphate (E1410), được ester hóa với axit ortho-phosphoric, hoặc natri hoặc kali ortho-phosphate hoặc natri tripolyphosphate
Distarch phosphate (E1412), liên kết ngang với natri trimetaphosphate hoặc phốt pho oxychloride
Phosphate distarch phosphate (E1413), đã trải qua sự kết hợp của các phương pháp điều trị như được mô tả cho monostarch phosphate và cho distarch phosphate
Phương pháp làm bền hóa kết hợp với liên kết ngang cho thấy rằng một loại tinh bột có thể trải qua cả hai quá trình này, tùy thuộc vào cách xử lý và lưu trữ.
Acetylated distarch adipate (E1422), liên kết chéo với anhydrid adipic và ester hóa với anhydrid acetic
Acetylated distarch phosphate (E1414), liên kết ngang với natri trimetaphosphate hoặc phospho oxychloride và ester hóa bởi anhydrid acetic hoặc vinyl acetate
Hydroxypropyl distarch phosphate (E1442), liên kết ngang với natri trimetaphosphate hoặc phốt pho oxychloride và ether hóa với propylene oxide
Sự thủy phân tinh bột bằng enzyme, hay còn gọi là biến tính hóa sinh, tạo ra nhiều loại phân tử khác nhau với chiều dài chuỗi khác nhau như polysaccharide, maltose và glucose, tùy thuộc vào mức độ thủy phân.
Sử dụng như một tác nhân kết nối ổn định trong việc làm đặc dẻo thực phẩm
Vai trò quan trọng trong sản phẩm phân cắt và tái cấu trúc là tạo liên kết giữa các hạt thịt, giúp giữ ẩm cho thịt và mang lại độ rắn chắc cao cho sản phẩm.
PHỤ GIA NHÓM PROTEIN
Gelatin
Gelatin là protein tinh sạch dùng trong thực phẩm, thu nhận từ collagen đã bị thoái hóa do nhiệt, có cấu trúc như protein động vật
Gelatin là một polypeptid cao phân tử, được tạo ra từ quá trình thủy phân collagen có nguồn gốc từ da, gân và xương động vật Nó có đặc điểm trong suốt, gần như không mùi và không vị, có độ giòn khi khô, dễ tiêu hóa và là một loại protein không gây dị ứng.
+ Dạng bột và dạng lá, sẽ tùy vào từng trường hợp để lựa chọn dạng gelatin thích hợp
Hình 4.1: Phân loại gelatin 4.1.3 Cấu tạo
Cấu trúc phân tử của gelatin bao gồm 18 acid amin liên kết theo một trật tự xác định, tạo thành chuỗi polypeptide khoảng 1000 acid amin, hình thành cấu trúc bậc 1 Giống như collagen, gelatin là hỗn hợp các chuỗi đơn và chuỗi kép có tính ưa nước, với cấu trúc điển hình là Ala-Gly-Pro-Arg-Glu-4Hyp-Gly-Pro.
Hình 4.2: Cấu tạo gelatin 4.1.4 Đặc tính của gelatin
Gelatin là một loại protein trong suốt, gần như không mùi và không vị, có độ giòn và dễ tiêu hóa, đồng thời không gây dị ứng Ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm bình thường, gelatin chứa từ 9-12% độ ẩm và có tỉ trọng riêng từ 1.3-1.4 Gelatin có thể ở dạng miếng, vảy, bột hoặc hạt, với màu sắc phụ thuộc vào nguồn gốc, chẳng hạn như gelatin từ da bò hay da lợn có màu hơi vàng, trong khi gelatin từ cá có màu sáng hơn Tuy nhiên, màu sắc không ảnh hưởng đến các đặc tính của gelatin.
Các đặc tính của gelatin phụ thuộc vào một số các yếu tố như
• Loại collagen, nguồn gelatin, tuổi tác của động vật khi giết mổ, và các quy trình xử lý tạo gelatin
• Sự khác biệt về thành phần axit amin, chẳng hạn như hàm lượng của các thành phần chuỗi α-, β- hoặc γ- và trọng lượng phân tử
4.1.5 Cơ chế tạo gel Ở nhiệt độ thường không tan, hút nước, trương nở lượng nước hấp thu gấp 5-10 lần khối lượng
Khi gia nhiệt 50-55°C: hóa lỏng, nhiệt độ nóng chảy thấp (27-34°C) khi hóa lỏng khối lượng và thể tích tăng
Hạ nhiệt độ 10-15°C: thì đông tụ tạo thành dung dịch keo mềm, độ nhớt cao 4.1.6 Độ bền gel
Gelatin có khả năng tạo gel mà không cần dùng phối hợp với chất khác, đó là tính chất quan trọng của gelatin
Mức độ hòa tan của gelatin phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ, nồng độ và kích thước hạt gelatin Gelatin có khả năng tan trong các polyol như glycerin, propylene glycol, sorbitol và mannitol, nhưng không tan trong các dung môi như cồn, acetone, CCl4, benzen, ether và những dung môi khác.
Tính chất gel của gelatin chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ nồng độ, nhiệt độ, pH và thời gian Cụ thể, khi nồng độ gelatin tăng và nhiệt độ cao hơn, khả năng nở của gelatin cũng gia tăng đáng kể.
