Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Phụ gia dùng trong chế biến thực phẩm cung cấp những kiến thức khoa học về các chất thêm vào thực phẩm với những tác dụng khác nhau nhằm cải thiện chất lượng của thực phẩm. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình!
Chương PHỤ GIA LÀM THAY ĐỔI CẤU TRÚC THỰC PHẨM Mục tiêu: Trang bị kiến thức cho người học tính chất vật lý, hóa học cánh sử dụng liều lượng sử dụng chất làm thay đổi cấu trúc thực phẩm 4.1 Các chất điều chỉnh độ ẩm sản phẩm Nguyên liệu hay bán thành phẩm có độ ẩm cao tạo điều kiện dễ dàng cho VSV phát triển hay tác động khác làm hư hỏng sản phẩm Để hạ độ ẩm kéo dài thời gian bảo quản có nhiều phương pháp sấy, đặc, thẩm thấu tách nước…Nhưng số trường hợp khơng thể áp dụng hay khó áp dụng phương pháp nên sử dụng phụ gia để điều chỉnh độ ẩm áp dụng chế biến 4.1.1 Hút ẩm Dựa vào tính chất vật lý chất hút ẩm người ta chia làm loại: 4.1.1.1 Hố chất hút ẩm theo tính chất vật lý Ngun tắc: hút nước, khơng gây phản ứng hố học, nước ngưng tụ bề mặt chất hút ẩm Các chất dạng tinh thể khan nước: có khả hút nước cân với thành phần hóa học thực phẩm Các chất có khả hút nước nhiệt độ bình thường nhả ẩm Na2SO4 ( khan ) + 10H2O Na2SO4.10H2O CuSO4 ( khan ) + 5H2O CuSO4.5H2O CaCl2 ( khan ) + 6H2O CaCl2.6H2O Các chất có cấu trúc xốp: chứa nhiều ống mao dẫn bề mặt chất hút ẩm Các chất có khả hút nước ống mao dẫn chí bề mặt chất hút ẩm Chất thường gặp Silicagel (H2SiO2.nH2O)x, Alumogel (Al2O3) - 49 - Tùy thuộc vào nước sản xuất mà 1g silicagel có diện tích bề mặt khoảng 300800 mm2 , hạt hình trịn hay bầu dục màu trắng tới nâu Các chất lỏng: H2SO4, H3PO4, Glycerin hút nước mạnh yếu khác nhau, hút nước tỏa nhiệt 4.1.1.2 Hoá chất hút ẩm theo tính chất hố học Ngun tắc: chất hút ẩm tạo chất hoàn toàn mới, tỏa nhiệt có làm nóng mơi trường bảo quản Sau dùng phục hồi trở lại Nhược điểm số chất ăn mịn bao bì trình bảo quản CaO + H2O Ca(OH)2 + Q ( kcal) CaO sử dụng nhiều rẻ tiền, khả hút ẩm cao Sau hút ẩm rã thành bột tiếp tục hút ẩm Khi hút ẩm thể tích tăng lên lần, dạng bột dễ bay tạo mơi trường ăn mịn bao bì 4.1.2 Hố chất giữ ẩm Trong q trình bảo quản sản phẩm thường có bay chênh lệch áp suất riêng phần bề mặt nguyên liệu môi trường bảo quản làm bề mặt bị khô nứt, nhăn, biến dạng, biến màu làm giảm giá trị cảm quan sản phẩm : sản phẩm khô thủy sản, lạnh đơng thủy sản Một số hóa chất thường sử dụng để giữ ẩm: - Các muối phosphate: dùng chế biến thủy sản đông lạnh giúp tăng khả giữ nước miếng cá fille, giúp sản phẩm khơ thủy sản mềm chống tượng có đốm trắng bề mặt - Enzyme protease thủy phân protein thành acid amin tạo bề mặt ẩm - Glycerin dùng cho sản phẩm sợi sấy khô - Hỗn hợp Glycerin-Gelatin-Nước phủ bề mặt thịt 4.2 Các chất làm Các biện pháp học tách chất keo ion dung dịch Chất làm đục dung dịch có nhiều dạng: - 50 - - Huyền phù: cặn học - Nhũ tương: pectin, chất cao phân tử - Các chất tan: ion kim loại Các biện pháp hóa học tách cặn học, loại bỏ ion kim loại hay phá vỡ hệ thống chất keo 4.2.1 Hoá chất tách chất tan dạng ion Nguyên tắc: Cho ion tác dụng với phụ gia tạo kết tủa, sau dùng biện pháp học để làm Ca2+ + CO2 CaCO3 ↓ Ca2+ + H3PO4 Ca3(PO4)2 ↓ Fe2+ + Na2S Na+ + FeS ↓ 4.2.2 Hố chất tách chất keo Có nhiều phương pháp: - Tạo trạng thái tích tụ: Thay đổi pH mơi trường đưa chất keo điểm đẳng điện Phá vỡ lớp vỏ solvat chất điện ly Dùng nhiệt làm biến tính chất keo - Tạo kết tủa thứ lôi kéo chất keo: Các phương pháp làm nước mía cơng nghệ sản xuất đường Phương pháp carbonate hoá tạo kết tủa CaCO3 ↓ Phương pháp phosphate hoá tạo kết tủa Ca3(PO4)2 ↓ Phương pháp sulphate hoá tạo kết tủa CaSO4 ↓ - Sử dụng hợp chất cao phân tử để tạo kết tủa: Chitosan, pectin, gelatin, agar - Sử dụng enzyme để thuỷ phân hợp chất mạch dài thành hợp chất mạch ngắn, hòa tan: Enzyme α-amylase, pectin methylesterase, polygalacturonase, protease - Chất trợ lắng trợ lọc Bao gồm chất: - 51 - Than hoạt tính để làm chất khí chất lỏng, diatomite, khoáng kiesengu, dùng làm chất trợ lọc Silic gel silic dùng làm chất hấp phụ đặc biệt protein có phân tử lượng cao Polyvinylpyrolidon (PVP) nylon 66 (copolyme acrrilat-acrylamit) chất khơng tan, có khả hấp phụ đặc biệt hợp chất polyphenol nước giải khát Tannin gallic hợp chất polyphenol dùng để kết tủa protein tạo thành tannin-protein không tan, tạo điều kiện cho trình lọc Abumin dùng việc lọc rượu vang 4.3 Các chất tạo keo - Các tính chất có chất keo a Khả liên kết với nước f Hút nước b Tính chất lưu biến g Tạo phản ứng hoá học c Khả tạo màng tạo gel h Tăng độ vị d Khả liên kết với chất mùi i Khả hút nước trở lại dạng ban e Tạo áp suất thẩm thấu đầu Các tính chất lợi dụng chế biến thực phẩm nhằm để : làm đặc, chất nhũ hóa, làm mềm, ổn định mùi vị - Mục đích sử dụng chất tạo keo a Chất làm đặc sản phẩm: nước quả, sirô, yaourt,… b Chất nhũ hoá: kem, loại bơ, sốt, chocolate c Chất ổn định nhũ tương d Chất tạo bọt e Chất làm mềm sản phẩm f Chất ổn định mùi, vị g Chất cải thiện tính chảy - Đặc tính số chất tạo keo - 52 - Bảng 4.1 Đặc tính số chất tạo keo X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Dương X X X X X X X Âm X Không X X X Có X X X Điện tích Tạo gel tức Khơng X X X Có X X X X X Thuận nghịch nhiệt Dễ chảy Dính Chất keo HM-Pectin LM-Pectin Carragenan Agar Alginate CMC Guar LBG Xanthan Gellan Gelatin Arabic Casenate Protein đậu nành Dòn Cấu trúc X X X X X X X X X X X X X Nguồn: Võ Tấn Thành, 2000 4.3.1 Acid Alginic & Alginate 4.3.1.1 Acid alginic Là polysaccharide thiên nhiên ưa nước có tính keo, tinh chế từ loại rong nâu khác nhau, công thức (C6H8O6)n Tồn dạng sợi, hạt, hay bột màu trắng đến vàng nâu Khối lượng phân tử: 10.000-60.000, dùng làm chất ổn định, chất tạo đơng, chất tạo gel, chất nhũ hố, không tan nước dung môi hữu cơ, tan chậm dung dịch Carbonate Natri, Hydroxide Natri, TriNatri Phosphate… Hình 4.1 Cấu tạo Acid Alginic - 42 - 4.3.1.2 Alginate Calcium Công thức (C6H7Ca1/2O6)n, không tan nước ete, tan nhẹ ethanol; tan chậm dung dịch natri polyphosphate, natri carbonate, chất kết hợp với ion calcium Hình 4.2 Cấu tạo Alginate Calcium 4.3.1.3 Alginate Natri Công thức (C6H7NaO6)n, tan chậm nước, tạo thành dung dịch nhớt; không tan ethanol, ete chloroform, khối lượng phân tử: 32.000-250.000 Hình 4.3 Cấu tạo Alginate Natri Công dụng dùng để sản xuất sản phẩm có: Độ dày thấp, kích thước nhỏ hay màng bao phía ngồi sản phẩm cách nhúng phun dung dịch Alginate có chứa ion Ca 2+ Khi sử dụng pectin tạo gel tốt mơi trường có nồng độ đường cao pH thấp Kết hợp Na Alginate-Pectin để sản xuất sản phẩm dạng gel mứt trái (táo, cam,… gel thành lập nồng độ chất khô thấp khoảng pH rộng - 43 - Qui trình sản xuất alginate Rong mơ Nghiền Rửa nước Lọc Trích ly ` Làm Lọc Dịch lọc Kết tủa với CaCl2 Alginate Calci Nghiền Xử lý acid Xử lý Na2CO3 Alginate Natri Sấy khơ Alginate Hình 4.4 Qui trình sản xuất alginate - 44 - 4.3.2 Agar Agar polysaccharide trích ly từ rong biển có chứa lượng nhỏ sulfate (1,5- 2,5%), gồm: Agarose: khơng chứa gốc sulfate , có khả tạo gel lớn Agarose pectin: có chứa gốc sulfate, tạo gel cứng so với agarose Sự tạo gel agar có tính chất ưu điểm sau : Khả tạo gel đơn giản, không cần dùng đến chất trợ đơng khác Q trình tạo gel thuận nghịch Agar tạo gel nồng độ thấp Agar nóng chảy 80 0C, đông đặc nhiệt độ 40 0C Gel agar không màu, không vị, không ảnh hưởng đến vị tự nhiên sản phẩm Có khả chống lại phân hủy acid, nhiên pH q thấp q trình thủy phân xảy (pH < 4) Agar ứng dụng rộng rãi chế biến thực phẩm, ngành VSV sinh hóa - 45 - Qui trình sản xuất agar Rong câu Làm học Rửa nước Trích ly Làm Lọc Dịch lọc Tạo gel Cắt gel Lạnh đông Tan giá Sấy khơ Agar Hình 4.5 Qui trình sản xuất agar 4.3.3 Cellulose dẫn xuất CMC (Carboxy Methyl Cellulose), dẫn xuất Cellulose CMC: Là chế phẩm dạng bột trắng thu dược tác dụng cacboxyl methyl natri (-CH2–COONa) với nhóm hydroxyl cellulose, có phân tử lượng từ 40.000 đến 200.000 - 46 - NaOH, ClCH2-COONa Cellulose CMC + H2O + NaCl CH2OH CH2OH Cellulose Hình 4.6 Cấu tạo Cellulose CH2OCH2COONa CH2OCH2COONa CMC Hình 4.7 Cấu tạo CMC Tính chất CMC CMC polymer anion mạch thẳng, dễ phân tán nước lạnh, nước nóng rượu Muối natri CMC chất tạo đơng, có khả tạo đông thành khối vững với độ ẩm cao (tới 98%) Ở pH 5-9 dung dịch thay đổi tính chất, pH Propyl galate>BHT>BHA Đối với dầu, mỡ động vật: TBHQ>Propylgalate>BHA>BHT>Tocopherol 5.2.1.3 Các chất hỗ trợ chống oxy hoá chất béo a Một số chất trợ chống oxy hoá chất béo Các chất hỗ trợ chống oxy hoá chất béo thêm vào để tăng hiệu chống oxy hoá chất béo, bao gồm: Acid citric ester monoglyceride citrate Acid ascorbic Palmitate ascorbyl - Acid citric Công thức phân tử C6H8O7, khối lượng phân tử 192,13 g/mol, nhiệt độ nóng chảy 153 0C , nhiệt độ sơi 175 0C, độ tan nước 133g/100 ml (20 0C) Cơng thức cấu tạo: - 81 - Hình 5.12 Cơng thức cấu tạo Acid citric - Acid Ascorbic Công thức phân tử: C6H8O6, dạng bột hay viên màu trắng đến vàng nhạt, không mùi, vị acid, tan tốt nước, khơng tan dầu, nhiệt độ nóng chảy 190 0C Cơng thức cấu tạo: Hình 5.13 Cơng thức cấu tạo Acid ascorbic b Chức chất hỗ trợ Tạo môi trường acid ổn định để chống oxy hoá chất béo Loại bỏ hoạt tính ion kim loại (bằng cách tạo phức vơ hoạt) Loại bỏ oxy (oxy hố acid ascorbic) Phục hồi chất chống oxy hoá Chất hỗ trợ có chức ngăn chận nguyên nhân gây phản ứng Cịn chất chống oxy hố ngăn chận phản ứng lan truyền 5.3 Phụ gia chống phản ứng hố nâu Phản ứng hóa nâu xảy phổ biến chế biến thực phẩm, nguyên nhân làm giảm phẩm chất thực phẩm thay đổi màu sắc, trạng thái giá trị dinh dưỡng thực phẩm Do cần kiểm sốt chặt chẽ để bảo bảo thực phẩm Có chế phản ứng hóa nâu trình bày Bảng 2.8 Bảng 5.8 Tóm tắt phản ứng hóa nâu - 82 - Cơ chế phản hoá nâu Yêu cầu oxy Phản ứng enzyme Yêu cầu acid amin để pH tối khởi động phản ứng thích + - Acid nhẹ Phản ứng Maillard - + Kiềm Phản ứng caramel hoá - - Kiềm, acid Sự oxy hoá A.ascorbic + - Acid nhẹ Nguồn: Võ Tấn Thành, 2000 5.3.1.1 Chống phản ứng hoá nâu enzyme Enzyme khởi tạo cho phản ứng polyphenol oxydase (PPO) Phản ứng xảy rau bị cắt gọt như: khoai tây, táo, chuối…do hợp chất phenol bị chuyển hóa Một số biện pháp ngăn chận phản ứng hóa nâu có enzyme: Sử dụng nhiệt để vô hoạt enzyme PPO: Nhiệt độ cao vô hoạt enzyme diện nguyên liệu Ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt tính enzyme PPO thể Hình 2.14 Hoạt tính lại (%) 100 80 60 40 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Nhiệt độ (o C) Hình 5.14 Ảnh hưởng nhiệt đến độ bền enzyme PPO Sử dụng acid để hạ thấp pH môi trường, làm giảm tốc độ phản ứng hố nâu 100 ạt tính (%) 80 60 - 83 - Hình 5.15 Ảnh hưởng pH đến hoạt tính enzyme PPO Sử dụng khí SO2 hợp chất sinh SO2 để ngăn cản phản ứng hoá nâu: SO Na sulfite, Na metabisulfite…là hợp chất ngăn cản phản ứng mạnh mẽ Tuy nhiên có nhiều hạn chế thường hợp có xử lý nhiệt tạo cấu trúc sinh mùi vị lạ Absorbance at 420 nm 0.5 0.4 ppm SO2 0.3 ppm SO2 0.2 10 ppm SO2 0.1 0 Thời gian (phút) Hình 5.16 Ảnh hưởng thời gian xử lý đến biến đổi màu phản ứng enzyme với có mặt hợp chất sinh SO2 - 84 - Giảm tiếp xúc với khơng khí: ngâm ngun liệu dung dịch nước, nước đường, acid…tạo rào cản bảo vệ bề mặt sản phẩm Sử dụng muối NaCl: sử dụng để lại vị mặn cho thực phẩm 5.3.1.2 Chống phản ứng hố nâu khơng enzyme Các phản ứng hóa nâu khơng enzyme gồm: o Phản ứng Maillard o Phản ứng Caramel hoá o Phản ứng oxy hóa acid ascorbic Biện pháp kiểm sốt phản ứng hố nâu khơng enzyme Kiểm sốt nhiệt độ, độ ẩm, pH, loại bỏ oxy khỏi bao gói, sử dụng enzyme để chuyển hoá glucose, SO2 muối sinh SO2 Sử dụng thiol: thêm cystein vào trứng sấy ngăn cản phản ứng hóa nâu, hay sử dụng muối calcium để tạo phức với acid amin Câu hỏi ơn tập Chương Nêu nhóm phụ gia dùng bảo quản thực phẩm? Vai trò bảo quản nhóm? Cho ví dụ chất phụ gia bảo quản nhóm Nêu chế tác dụng chất chống vi sinh vật ? Liệt kê chất chống vi sinh vật phổ biến nguồn vô hữu ? Phân biệt chất chống oxy hóa trợ chống oxy hóa chất béo ? Cho ví dụ - 85 - - 86 - Chương ENZYME THỰC PHẨM Mục tiêu: cung cấp cho người học số ứng dụng enzyme lĩnh vực chế biến thực phẩm Trong công nghệ thực phẩm người ta sử dụng nhiều chế phẩm enzyme, tiến quan trọng ngành công nghệ ứng dụng kỹ thuật thực phẩm Enzyme phân thành nhóm : - Oydoreductase - Lyase - Transferase - Isomerase - Hydrolase - Ligase Trên thực tế có tới 4.000 enzyme sử dụng, thu enzyme cách: - Tách chiết từ động vật thực vật - Thu nhận từ vi sinh vật Trong chế biến thường sử dụng chế phẩm enzyme sau: 6.1 Công nghiệp ngũ cốc tinh bột Amylase: sản xuất bánh mì, giúp cải thiện chất lượng khối bột thông qua việc làm tăng thể tích ổ bánh, màu sắc vỏ bánh, cấu trúc ruột bánh Amyloglucosidase: thủy phân tinh bột tạo đường glucose - 87 - Glucose Isomerase: chuyển glucose thành fructose Protease: biến đổi cấu trúc gluten sản xuất bánh bích qui, làm giảm thời gian nhào bột (thủy phân gluten) 6.2 Cơng nghiệp nước uống có cồn Amylase: công nghiệp lên men, làm giảm độ nhớt khối cháo, chuyển tinh bột thành đường cho lên men Tannase: khử hợp chất polyphenolics (các chất chát) Cellulase: trợ lọc cách thủy phân thành phần nguyên liệu chứa thành tế bào Glucose oxidase: tách oxygen Protease: cung cấp nitrogen cho phát triển nấm men, trợ lọc Pectinase: làm rượu vang, làm giảm thời gian ép nguyên liệu tăng hiệu suất trích ly Anthocyanase: làm màu rượu vang Amyloglucosidase: tách chất gây đục, cải thiện lọc 6.3 Công nghiệp nước uống không cồn Cellulase: phá vỡ cấu trúc cellulose trình sấy cà phê; lên men trà Pectinase: tách lớp áo pectin trình lên men cà phê, thủy phân lớp cùi hạt ca cao trình lên men Catalase, Glucose oxidase: ổn định thành phần tinh dầu họ cam, quít Catalase: tách H2O2 sữa Beta-Galactosidase: tránh hình thành cấu trúc “hạt”, ổn định protein suốt q trình lạnh đơng 6.4 Cơng nghiệp chế biến rau Amylase: sản xuất nước quả, tách tinh bột để cải thiện trích ly hình thức sản phẩm Cellulase, Pectinase: cải thiện trích ly làm sản phẩm Naringinase: khử vị đắng nước citrus - 98 - 6.5 Công nghiệp thịt thực phẩm protein khác Protease: làm mềm thịt, tạo sản phẩm thủy phân; cải thiện trình xử lý cá; tách chất béo khỏi mơ thịt Glucose oxidase: tách glucose khỏi trứng sấy Lipase: cải thiện nhũ hố tính chất đánh khuấy trứng 6.6 Công nghiệp dầu, mỡ Pectinase: phân hủy hợp chất pectin để giải phóng dầu Cellulase: thủy phân vật chất thành tế bào Esterase – tạo terpence ester để cải thiện mùi hương từ acid hữu rượu Câu hỏi ôn tập Chương Trình bày ứng dụng enzyme lĩnh vực chế biến thực phẩm ? - 99 - SEMINAR Seminar: sau học xong lý thuyết sinh viên làm tập nhóm, nhằm giúp sinh viên có nhìn tổng quát ứng dụng phụ gia thực phẩm vào sản xuất, đồng thời trau dồi kỹ làm việc nhóm hồn thành seminar Nội dung: Sinh viên chọn nhóm thực phẩm để khảo sát phụ gia sử dụng sản phẩm cụ thể bày bán thị trường Khảo sát phụ gia sản phẩm thịt Khảo sát phụ gia sản phẩm cá Khảo sát phụ gia sản phẩm đồ hộp rau Khảo sát phụ gia sản phẩm bánh, kẹo Khảo sát phụ gia sản phẩm nước giải khát Khảo sát phụ gia sản phẩm sữa - 100 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Ngọc Tú (2006), Độc Tố Học An toàn thực phẩm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Lý Nguyễn Bình (2006), Bài giảng phụ gia thực phẩm,Trường Đại Học Cần Thơ Nguyễn Duy Thịnh (2004), Bài giảng Chất phụ gia thực phẩm,Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Văn Mười (2006), Công nghệ chế biến thịt, Nhà xuất giáo dục Trương Thị Mỹ Linh (2009), Bài giảng Chất phụ gia thực phẩm,Trường Đại Học Cần Thơ Văn Đình Đệ (2002), Sản xuất chất thơm thiên nhiên tổng hợp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Võ Tấn Thành (2000), Bài giảng phụ gia thực phẩm, Trường Đại Học Cần Thơ http: www.wikipedia.org - 101 - ... Cho ví dụ - 85 - - 86 - Chương ENZYME THỰC PHẨM Mục tiêu: cung cấp cho người học số ứng dụng enzyme lĩnh vực chế biến thực phẩm Trong công nghệ thực phẩm người ta sử dụng nhiều chế phẩm enzyme,... cần lưu ý: - 74 - - Tính chất hồ tan chất chống VSV - Điểm nóng chảy, điểm sơi (lưu ý trường hợp có gia nhiệt chế biến) - Khả ion hoá chất - Phản ứng chất phụ gia lên thành phần thực phẩm 5.1.4... việc sử dụng phụ gia Việc xử lý thực phẩm trước thêm phụ gia số lượng VSV, thực phẩm bị nhiễm vi sinh vật với mật số cao nồng độ phụ gia sử dụng phải cao Nguyên tắc lựa chọn phụ gia chống loại