Phụ gia chống oxy hóa
Tổng quan lý thuyết
Phụ gia chống oxy hóa là các chất được thêm vào thực phẩm để vô hiệu hóa gốc tự do, giúp giảm tốc độ ôi hóa chất béo Chúng kéo dài thời gian hình thành các hợp chất gây oxi hóa và còn có khả năng vô hoạt peroxide, góp phần bảo quản chất lượng thực phẩm hiệu quả hơn.
Trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm, thường xảy ra các phản ứng oxy hóa, dẫn đến sự biến đổi phẩm chất và giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
Sự oxy hóa chất béo thường dẫn đến những biểu hiện như mùi vị khó chịu, sự biến đổi màu sắc, thay đổi độ nhớt của sản phẩm và làm giảm chất dinh dưỡng.
Biện pháp ngăn ngừa sự oxi hóa:
Sử dụng bao bì đặc biệt để cách ly sản phẩm giàu chất béo với các tác nhân làm tăng quá trình oxi hóa
Rót đầy, hút chân không, làm đầy không gian tự do bằng cách sử dụng chất trơ
Đặc biệt là sử dụng phụ gia chống oxi hóa
Phụ gia chống oxi hóa được sử dụng trong thực phẩm để ngăn chặn và kiềm hãm các gốc oxi hóa tự do, giúp bảo vệ chất béo khỏi sự phân hủy Việc này không chỉ giúp duy trì màu sắc mà còn giữ nguyên hương vị của sản phẩm, đảm bảo chất lượng và an toàn cho người tiêu dùng.
Phụ gia chống oxi hóa có hai loại:
Có bản chất axit: axid citric, acid malic, acid ascorbic…
Có bản chất phenolic: BHA, HBT, TBHQ…
1.1.2 Cơ chế quá trình oxy hóa chất béo
Sự tự oxy hóa chất béo là phản ứng dây chuyền được châm ngòi bằng sự tạo thành các gốc tự do từ các phân tử acid béo
Quá trình RH chuyển đổi thành R o + H o có thể được tăng cường bởi nguồn năng lượng như nhiệt hoặc ánh sáng, đặc biệt là ánh sáng UV Bên cạnh đó, các hợp chất hữu cơ và vô cơ, thường dưới dạng muối sắt (Fe) và đồng (Cu), đóng vai trò là chất xúc tác mạnh mẽ, kích thích quá trình oxy hóa.
R 0 + O2 ROO 0 (gốc peroxide) ROO o + R’H R’ o + ROOH (hydroperoxide)
Các gốc alkyl R phản ứng với O2 để tạo ra gốc peroxide ROO, quá trình này diễn ra nhanh chóng trong điều kiện khí quyển, dẫn đến nồng độ alkyl thấp hơn nhiều so với gốc peroxide Gốc peroxide hấp thu điện tử từ các phân tử lipid, tạo ra hydroperoxide ROOH và một gốc peroxide mới, từ đó xúc tác cho các phản ứng khác Quá trình tự oxy hóa lipid này được gọi là phản ứng gốc tự do Khi các gốc tự do tương tác, chúng tạo ra các sản phẩm không phải gốc tự do, dẫn đến sự kết thúc của phản ứng.
Ngoài hiện tượng tự oxy hóa, lipid còn có thể bị oxy hóa bằng enzyme lipoxygenase
Cơ chế của chất chống oxy hóa:
Chất chống oxy hóa đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn sự hình thành gốc tự do bằng cách cung cấp nguyên tử hydro Khi thực hiện hành động này, chất chống oxy hóa cũng trở thành gốc tự do, nhưng với hoạt tính yếu hơn Cuối cùng, gốc tự do lipid kết hợp với gốc tự do của chất chống oxy hóa để tạo thành các hợp chất bền vững.
Phản ứng của chất chống oxy hóa với gốc tự do:
ROo + AH ROH + A o ROOo + AH ROOH + A o
RO o + Ao ROA ROO o + Ao ROOA
1.1.3 Tổng quan về phụ gia chống oxy hóa Butyl hydroxytoluen (BHT)
Tên hóa học: 2,6-Ditertiary-butyl-p-cresol; 4-methyl-2,6-ditertiary-butylphenol
Khối lượng phân tử: 220,36 (dvC)
BHT là chất rắn màu trắng, ở dạng tinh thể, hình sợi, không vị, thoảng mùi
Tan kém trong dầu, mỡ, rượu Không tan trong nước và propan – 1,2 – diol
Bền nhiệt, nhiệt độ nóng chảy 69 – 72 o C
BHT có khả năng chống oxy hóa kém hơn BHA do cấu trúc lớn hơn, và sự hiện diện của sắt trong một số sản phẩm thực phẩm hoặc bao bì có thể dẫn đến hiện tượng tạo màu vàng.
BHT là một hợp chất ít độc, không gây ảnh hưởng đến sức khỏe ở liều lượng 50 mg/kg thể trọng, trong khi liều lượng gây chết ở chuột là LD50 = 1000 mg/kg thể trọng Khi BHT được hấp thụ qua đường miệng, nó sẽ nhanh chóng đi vào cơ thể qua dạ dày và ruột, sau đó được thải ra ngoài qua nước tiểu và phân.
Nghiên cứu về sự bài tiết BHT ở người cho thấy khi tiêu thụ khẩu phần chứa 40mg/kg thể trọng, 50% liều lượng được bài tiết trong 24 giờ đầu và 25% còn lại trong 10 ngày tiếp theo Quá trình chuyển hóa chủ yếu diễn ra qua con đường oxy hóa, trong đó oxy hóa nhóm methyl chiếm ưu thế ở loài gặm nhấm, thỏ và khỉ, trong khi oxy hóa nhóm tert-butyl lại chiếm ưu thế ở người.
Thử nghiệm trên động vật cho thấy, liều lượng BHT cao khi đưa vào cơ thể trong
40 ngày hoặc hơn sẽ gây độc cho các cơ quan
Liều lượng BHT cao ở các loài vật được thử nghiệm cũng gây ra các ảnh hưởng sau:
Làm tăng sự hấp thu iod ở tuyến giáp
Tăng trọng lượng của tuyến trên thận
Giảm khối lượng của lá lách, làm chậm quá trình vận chuyển các acid hữu cơ, gây tổn thương thận
1.1.4 Tổng quan về phụ gia chống oxy hóa vitamin E
Tocopherol là một trong những chất chống oxy hóa tự nhiên phổ biến nhất, được nghiên cứu rộng rãi về khả năng chống oxy hóa trong thực phẩm và được chấp nhận sử dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới.
Vitamin E được tìm thấy trong ngũ cốc, hạt dầu, và cũng được tìm thấy trong rau quả, trong sữa và bơ
Các tocopherol tự nhiên phổ biến nhất bao gồm α, β, γ và δ-tocopherol, tất cả đều có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ.
Hoạt tính chống oxy hóa có thể thay đổi theo thứ tự đã nêu, tùy thuộc vào môi trường và các điều kiện như nhiệt độ.
Tocopherol là một chất lỏng không màu, dễ hòa tan trong dầu thực vật, rượu ethylic, ether etylic và ether dầu hỏa Nó có khả năng chịu nhiệt tốt, lên đến 170oC khi đun nóng trong không khí, nhưng lại nhạy cảm với tia tử ngoại Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của tocopherol là khả năng bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa khác nhau Trong kỹ thuật bảo quản, dung dịch tocopherol thường được pha trong dầu với nồng độ không dưới 31%.
Mã số phụ gia: E307, đối với tocopherol hỗn hợp mã số có thể là E307b hay E307c
Cấu trúc phân tử α-tocopherol
Khối lượng phân tử: 430.71 g/mol
Có dạng dầu màu vàng nhạt hoặc nâu đỏ, không mùi, nhớt
Tính tan: không tan trong nước, tan trong ethanol, trộn lẫn với ether
Độ tinh khiết: Chì không quá 2 mg/kg
Chống oxy hóa giúp bảo vệ cơ thể khỏi tác động của các gốc tự do, được hình thành từ các quá trình chuyển hóa tự nhiên hoặc do ảnh hưởng từ môi trường.
Tiến hành thí nghiệm – Kết quả và bàn luận
Chỉ số acid là số mg KOH cần dùng để trung hòa acid béo tự do có trong 1g dầu hoặc mỡ
Chỉ số acid là một yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng lipid Khi chỉ số acid tăng, chất lượng sản phẩm sẽ giảm, ngược lại, chỉ số acid thấp cho thấy dầu có chất lượng tốt và được bảo quản hiệu quả.
Dưới tác động của các enzym thủy phân như lipaza và photpholipaza, triglycerit sẽ bị phân cắt tại mối liên kết este khi có sự hiện diện của nước và nhiệt độ, dẫn đến việc thủy phân thành các acid béo tự do.
Trung hòa lượng axít béo tự do có trong chất béo bằng dung dịch KOH phản ứng xảy ra:
Chuẩn bằng KOH 0.01N đến hồng
Lắc nhẹ, đun cách thủy
Chuẩn bằng KOH 0.01N đến hồng
M0 : mẫu không bổ sung phụ gia
Mẫu M2 bổ sung 0.1% vitamin E được đun sôi trong 10 phút, tạo điều kiện thuận lợi cho các enzyme thủy phân như lipaza và photpholipaza hoạt động, giúp chuyển đổi triglycerit thành axit béo tự do Đồng thời, nhiệt độ và oxy trong không khí sẽ thúc đẩy quá trình oxi hóa chất béo, dẫn đến sự hình thành các hợp chất peroxit và axit béo tự do.
Cho cồn trung tính vào để tạo dung môi hòa tan chất béo, giúp tăng tốc độ phản ứng giữa axit béo tự do và KOH, đồng thời làm cho điểm cuối của phản ứng dễ nhận biết hơn, từ đó giảm thiểu sai số trong quá trình thí nghiệm.
Chuẩn độ bằng dung dịch KOH 0.01N
Để trung hòa lượng acid béo tự do trong mẫu thử, tiến hành hòa tan trong dung môi cồn trung tính với chỉ thị phenolphthalein Tiến hành chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt và duy trì màu sắc này trong 30 giây.
Phương trình phản ứng xảy ra như sau:
RCOOH + KOH RCOOK + H2O Ghi lại thể tích KOH tiêu tốn, từ đó tính toán được chỉ số axit của mẫu sử dụng
Mẫu M0 (ml) Mẫu M1 (ml) Mẫu M2 (ml)
Chỉ số acid được xác định theo công thức:
56.11: Phân tử lượng của KOH (đvC)
V: Thể tích dd KOH 0,01N tiêu tốn (mL)
N: Nồng độ của dung dịch KOH (= 0.01N)
K: Hệ số hiệu chỉnh của dung dịch KOH 0.01N (K = 1) m: Khối lượng mẫu dầu cần phân tích (g)
- Kết quả tính toán chỉ số axit:
Mẫu trắng không có phụ gia cho thấy chỉ số acid cao nhất, trong khi mẫu bổ sung BHA có chỉ số acid thấp hơn, và mẫu bổ sung vitamin E lại có chỉ số acid thấp nhất trong số các mẫu được thử nghiệm.
Các sản phẩm dầu mỡ để lâu thường có chỉ số acid cao Tại các nhà máy sản xuất dầu thực vật, việc kiểm tra chỉ số acid là một yêu cầu bắt buộc nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm trước khi lưu thông trên thị trường.
2.2 Xác định chỉ số peroxyt
Chỉ số peroxyt (PoV) đo lường lượng chất có trong mẫu thử, được tính bằng mili đương lượng oxy hoạt tính oxy hóa KI trên 1kg mẫu, theo các điều kiện thao tác quy định.
Chỉ số này phản ánh sự ôi hóa của dầu mỡ
Peroxyt tương tác với dung dịch KI để tạo ra I2 tự do trong môi trường acid acetic và cloroform Quá trình chuẩn độ I2 tự do được thực hiện bằng dung dịch Na2S2O3 chuẩn, sử dụng chỉ thị hồ tinh bột Chuẩn độ được dừng lại khi dung dịch chuyển từ màu tím đen sang không màu.
Chuẩn bị mẫu: tương tự chỉ số aicd
Bổ sung thêm CH3Cl để tạo môi trường hòa tan hoàn toàn chất béo có trong mẫu
Bổ sung CH3COOH: mục đích là để tạo pH môi trường trong khoảng 4 – 6 Phản ứng giữa
KI và peroxyt nên được thực hiện trong môi trường có pH từ 4 đến 6 Trong môi trường axit mạnh, phản ứng oxi hóa với oxy trong không khí dễ xảy ra, dẫn đến sai số tương đối lớn.
4I - + O2 + 4H + 2I2 + 2H2O Trong môi trường kiềm thì I2 sẽ bị khử thành iodua, cũng gây sai số khi chuẩn độ
KI được cho thêm vào để phản ứng với peroxit giải phóng ra I2 dưới dạng tự do
Lắc mạnh giúp hòa tan hoàn toàn chất béo và tăng tốc độ phản ứng Phản ứng này cần thời gian và phải diễn ra trong môi trường tối, vì trong hợp chất ICl, iodua có tính khử và dễ bị oxy hóa thành I2 khi tiếp xúc với oxy trong không khí.
Bổ sung hồ tinh bột và chuẩn với Na2S2O3 đến mất màu
Hồ tinh bột được sử dụng như một chất chỉ thị trong phép chuẩn độ, giúp xác định điểm tương đương giữa I2 và Na2S2O3 Điểm tương đương được xác định khi màu xanh của hồ tinh bột và I2 biến mất.
Phản ứng giữa I2 và Na2S2O3 tạo ra NaI và Na2S4O6 Sau khi thêm hồ tinh bột, cần tiến hành chuẩn độ ngay lập tức, vì iot có khả năng hấp thụ mạnh lên bề mặt hồ tinh bột Nếu để quá lâu, iot sẽ thẩm thấu vào sâu bên trong cấu trúc hồ tinh bột, dẫn đến sai số lớn trong kết quả.
Lưu ý khi tiến hành thí nghiệm:
+ Tiến hành ở chỗ tối, tránh ánh sáng mặt trời
+ Để thuốc thử tiếp xúc với chất béo trong thời gian cần thiết
+ Thuốc thử cần phải thừa, lượng thừa cần phải gần bằng nửa lượng cho vào
Mẫu M0 (ml) Mẫu M1 (ml) Mẫu M2 (ml)
Chỉ số Peroxyt được tính theo công thức sau:
N : Nồng độ chính xác dd Na2S2O3 (= 0.001N)
V2 : Thể tích Na2S2O3 0.001N cho mẫu thử (=0mL)
V1 : Thể tích Na2S2O3 0.001N cho mẫu trắng m : Khối lượng mẫu dầu cần phân tích
- Kết quả tính toán chỉ số Peroxyt:
Chỉ số peroxyt trong mẫu không có phụ gia chống oxy hóa cao nhất, trong khi mẫu bổ sung phụ gia BHT có chỉ số thấp hơn so với mẫu bổ sung vitamin E.
Một số nguyên nhân gây sai số có thể xảy ra:
Hóa chất KI có thể bị hỏng do ảnh hưởng của oxy trong không khí, mặc dù được bảo quản trong chai nâu có nút kín Sự tác động này dẫn đến việc dung dịch KI chuyển sang màu vàng.
PHỤ GIA TẠO NHŨ
Tổng quan về phụ gia tạo nhũ
Nhũ tương là hệ thống bao gồm hai chất lỏng không hòa tan nhưng có khả năng trộn lẫn Trong cấu trúc này, một chất lỏng tồn tại dưới dạng những giọt nhỏ trong pha bị phân tán, trong khi pha còn lại giữ vai trò liên tục.
Phụ gia làm bền nhũ tương thường là các chất hoạt động bề mặt, bao gồm nhóm háo nước (hydrophile) và nhóm kị nước (hydrophobic) Những phụ gia này được sử dụng để tạo ra sự ổn định cho pha phân tán trong pha liên tục, đồng thời đóng vai trò như cầu nối giữa hai pha.
Trong thực phâm, phân loại nhũ tương chúng ta thường gặp 2 dạng:
Hệ nhũ tương W/O : nước trong dầu, là hệ mà tong đó các giọt nước phân tán trong pha liên tục là dầu
Hệ nhũ tương O/W: là hệ mà trong đó các giọt dầu phân tán trong pha liên tục tục là nước
Nhũ tương nước/dầu còn gọi là nhũ tương loại 1 hay nhũ tương thuận Nhũ tương dầu/nước còn gọi là nhũ tương loại 2 hay nhũ tương nghịch
Có thể nhận biết và phân biệt loại nhũ tương bằng các phương pháp sau:
Thêm một ít nước vào hệ nhũ tương, nước chỉ trộn lẫn trong nhũ tương dầu/nước mà không trộn lẫn trong nhũ tương n/d
Khi thêm một chất màu tan trong nước hoặc dầu, giọt chất lỏng sẽ được nhuộm màu, cho phép xác định nhũ tương qua kính hiển vi điện tử Để đo độ dẫn điện của nhũ tương, ta thấy rằng độ dẫn điện của nhũ tương d/n (độ dẫn điện của nước) lớn hơn so với nước/dầu, với giá trị rất nhỏ.
Nhũ tương có thể được phân loại theo nồng độ của pha phân tán, bao gồm ba loại chính: loãng, đặc và rất đặc.
Nhũ tương loãng có nồng độ pha phân tán dưới 0,1%, không chỉ đơn giản là việc pha loãng nhũ tương đặc Nhũ tương loãng sở hữu nhiều tính chất đặc trưng, trong đó kích thước hạt nhũ tương loãng rất khác biệt so với hạt nhũ tương đặc, với đường kính khoảng 10~5 cm Các hạt này mang điện tích, được hình thành nhờ sự hấp phụ các ion của chất điện ly vô cơ trong môi trường Khi không có chất điện ly, bề mặt hạt nhũ tương sẽ hấp phụ OH- và H+ do sự phân ly của nước.
Nhũ tương đậm đặc chứa tới 74% thể tích pha phân tán, với đường kính hạt tương đối lớn hơn 1 micromet, có thể quan sát được bằng kính hiển vi thông thường.
Nhũ tương gelatin hóa rất đậm đặc với tỷ lệ pha phân tán vượt quá 74% thể tích Trong loại nhũ tương này, các hạt không còn hình cầu mà có hình dạng đa diện, ngăn cách nhau giống như tổ ong Đặc biệt, tính chất cơ học của nhũ tương này tương tự như gel, cho phép nó có thể bị cắt bằng dao.
1.3 Thông số đặc trưng của phụ gia ổn định hệ nhũ tương
Giá trị HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance) của Butylat hydroxy toluene được sử dụng để phân loại các chất hoạt động bề mặt dựa trên tỷ lệ cân bằng giữa ưa nước và ưa béo Cụ thể, HLB phản ánh tỷ số giữa khối lượng các nhóm kỵ nước trong phân tử, giúp xác định tính chất của các chất này trong ứng dụng thực tiễn.
HLB = 7 + ∑(chỉ số nhóm ưa nước) - ∑(chỉ số nhóm kỵ nước)
1.4 Các chất phụ gia ổn định hệ nhũ tương 1.4.1 Lecithine
Lecithine là một chất tạo nhũ phổ biến trong công nghệ chế biến thực phẩm, có khả năng tạo nhũ và làm bền hệ nhũ tương Thuật ngữ này chỉ nhóm chất béo có màu nâu vàng, được tìm thấy trong mô động vật, thực vật và lòng đỏ trứng Lecithine bao gồm các thành phần như acid phosphoric, choline, axit béo, glycerol, glycolipids, chất béo trung tính và phospholipid, chẳng hạn như phosphatidylcholine, phosphatidylinositol và phosphatidylethanolamine.
Tan tốt trong dầu, các dung môi không phân cực
HLB = 3 – 4 (đối với lecithine phân cực thấp), HLB = 10 – 12 (đối với lecithin hiệu chỉnh)
Lecithin là một phospholipid hoạt động bề mặt, giúp ổn định hệ nhũ tương và tạo độ nhớt mong muốn trong quá trình trộn và đổ khuôn Nó đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành tinh thể chất béo, ngăn ngừa hiện tượng "fat bloom" trên bề mặt sản phẩm, đồng thời ảnh hưởng đến độ bóng của chocolate và giữ cho hương vị ngọt ngào bền lâu Lecithin thường được chiết xuất từ chất béo trong đậu tương.
Lecithin được chiết xuất từ hạt đậu tương Nó cung cấp cho cơ thể cholin và inositol
Lecithin từ lòng đỏ trứng đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định nhũ tương dầu trong nước và có thể được hydroxyl hóa để tăng cường tính tan Chất này có thể dễ dàng chiết xuất từ đậu nành và các loại đậu bằng phương pháp hóa học hoặc cơ học, nhưng có độ hòa tan thấp trong nước Trong dung dịch nước, lecithin có khả năng hình thành cấu trúc mixel hoặc phiến mỏng, tùy thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ, tạo ra chất bề mặt amphipathic Lecithin được sử dụng phổ biến như một chất bổ sung thực phẩm và trong y tế, cũng như trong nấu ăn để làm chất nhũ hóa và ngăn ngừa sự bám dính.
Liều lượng: Giới hạn tối đa trong thực phẩm là 147 mg/kg
Lecithine hoạt động trong hệ nhũ tương bằng cách tham gia vào các phản ứng hóa học, giúp tạo ra các chất mong muốn Khi lecithine được thêm vào, nó làm tăng tính ổn định của hệ nhũ tương, từ đó cải thiện hiệu quả của quá trình.
Có 2 cách để các phân tử chất phản ứng gặp nhau:
Lecithine có khả năng thấm qua lớp màng chất hoạt hóa bề mặt, tuy nhiên, phản ứng xảy ra theo cách này là rất nhỏ và không đáng kể.
Khi các hạt vi nhũ tương của lecithine và phospholipid trong dầu gặp nhau, nếu đủ lực tác động, hai hạt nhỏ có thể kết hợp thành một hạt lớn hơn Trong quá trình này, các chất phản ứng từ hai hạt nhỏ sẽ hòa trộn, tạo ra phản ứng bên trong hạt lớn, từ đó hình thành sản phẩm mong muốn.
Khi các phân tử lecithine và phospholipid trong dầu kết hợp, chúng tạo ra sức căng bề mặt giữa hai chất lỏng không tan trộn lẫn Sức căng bề mặt này tạo ra các ứng suất tại bề mặt phân pha của hai chất lỏng Năng lượng bề mặt tỷ lệ thuận với sức căng bề mặt và diện tích phân pha, do đó để ổn định hệ nhũ tương, cần sử dụng các chất hoạt động bề mặt như lecithine Những chất này giúp giảm sức căng bề mặt của nước, từ đó làm giảm năng lượng bề mặt và góp phần làm bền hệ nhũ tương.
Trả Lời Câu Hỏi
Câu 1 Trình bày ý nghĩa của chỉ số peroxyt, acid, iod của dầu thực vật?
Là số gram Iode được giải phóng bởi peroxyt có trong 100 gram chất béo
Chỉ số này phản ánh sự ôi hóa của dầu mỡ
Chỉ số càng gần 1 thì càng dễ bị oxi hóa Chỉ số 7, phân hủy ở pH = 5-7, phân hủy nhanh ở pH < 5
- Phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của các cation
Ví dụ: Khi liên kết với K+, NH4+, dung dịch -carageenan tạo thành gel thuận nghịch về nhiệt
Khi liên kết với Na+ thì carrageenan hòa tan trong nước lạnh và không có khả năng tạo gel
Muối K+ của -carrageenan tạo gel có chất lượng tốt nhất, tuy nhiên gel này lại giòn và dễ bị phân rã Để giảm độ giòn của gel, chúng ta có thể bổ sung locust bean gum.
-Carrageenan có ít liên kết ion nhưng khi tăng lực liên kết có thể tạo gel đàn hồi
Kappa: tạo gel chắc do có mặt ion kali, thường sở dụng cho sản phẩm sữa
Iota: tạo gel mềm do có mặt ion calci
Lambda: không tạo gel do có sự hiện diện của ion natri, được sử dụng như chất làm đặc
Khi liên kết với K+, NH4+, dung dịch -carageenan tạo thành gel thuận nghịch về nhiệt
Khi liên kết với Na+ thì carrageenan hòa tan trong nước lạnh và không có khả năng tạo gel
Muối K+ của -carrageenan tạo gel hiệu quả, tuy nhiên gel này có độ giòn cao và dễ bị phân rã Để cải thiện độ giòn của gel, chúng ta có thể bổ sung locust bean gum.
Sự hình thành gel có thể xảy ra khi nhiệt độ giảm hoặc khi thêm cation với nồng độ nhất định Quá trình tạo gel diễn ra phức tạp và bao gồm hai bước chính.
Khi hạ nhiệt độ đến một mức nhất định, phân tử carrageenan sẽ chuyển từ cấu hình cuộn ngẫu nhiên không trật tự sang dạng xoắn có trật tự Nhiệt độ chuyển đổi này phụ thuộc vào dạng và cấu trúc của carrageenan, cũng như loại và nồng độ muối được thêm vào dung dịch Vì vậy, mỗi loại carrageenan có một điểm nhiệt độ tạo gel riêng biệt.
Trả lời câu hỏi
Câu 1: nêu các bước hình thành hệ nhũ tương trong thực phẩm, phân loại hệ nhũ tương
Bước 1: Làm nhỏ pha bị phân tán
Bước 2: Phân bố đều pha bị phân tán vào pha phân tán
Câu 2: Trình bày cơ chế hoạt động của phụ gia làm bền nhũ tương?
Chất tạo nhũ là hợp chất có hai phần: ưa nước và kỵ nước, trong đó phần kỵ nước tương tác với chất béo để tạo ra liên kết cầu béo và ngăn chặn sự hợp giọt Để tạo bề nhũ tương hiệu quả, chất làm bề nhũ tương cần có bề mặt liên pha bền, có khả năng chống lại sự hợp giọt một cách cơ học và phải có sức căng bề mặt liên pha lớn.
Nhũ là hỗn hợp ổn định giữa hai chất lỏng không hòa tan, trong đó sự khuếch tán của pha này vào pha kia tăng cường bề mặt tiếp xúc và năng lượng tự do của hệ thống Khi có mặt chất hoạt động bề mặt, sức căng bề mặt phân chia pha được giảm, dẫn đến giảm năng lượng tự do bề mặt Điều này làm chậm quá trình kết dính của các hạt, giúp hệ thống trở nên bền hơn về mặt nhiệt động.
Chất hoạt động bề mặt có khả năng tạo nhũ bền nhờ vào khả năng di chuyển và gắn kết trên bề mặt phân chia pha giữa hai chất lỏng, cụ thể là bề mặt các hạt micell Chúng có khả năng làm thay đổi năng lượng bề mặt mà chúng tiếp xúc, dẫn đến hai hiệu ứng hoàn toàn riêng biệt.
- Làm giảm sức căng bề mặt phân chia pha của hệ thống
Bền hóa bề mặt phân chia pha thông qua việc hình thành các lớp hấp phụ Chất hoạt động bề mặt bao gồm hai phần: phần đầu ưa nước (head hydrophilic) và phần đuôi kỵ nước (tail hydrophobic).
Khi lực tương tác giữa các phân tử của một chất lỏng không tan vào nước nhỏ hơn lực tương tác giữa các phân tử chất lỏng và nước, chất lỏng sẽ lan ra trên bề mặt nước thành một màng đơn phân tử Đối với chất lỏng là chất hoạt động bề mặt, nhóm phân cực sẽ hướng vào nước, trong khi nhóm không phân cực sẽ hướng ra không khí.
Chọn chất nhũ tương thường gồm 2 chất: một chất rất háo nước và một chất rất háo dầu, và tìm
2 tỉ lệ phù hợp để phối trộn sẽ có tác dụng làm bên nhũ tương tốt hơn nếu dùng từng chất một
Câu 3: Trình bày tính chất và cơ chế hoạt động của phụ gia sử dụng trong bài
Lecithine là một chất tạo nhũ phổ biến trong công nghệ chế biến thực phẩm, có khả năng tạo nhũ và làm bền hệ nhũ tương Chất này đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ ổn định và chất lượng của sản phẩm thực phẩm.
- Tan tốt trong dầu, các dung môi không phân cực.Kí hiệu là E322
- HLB = 3 – 4 (đối với lecithine phân cực thấp), HLB = 10 – 12 (đối với lecithin hiệu chỉnh)
Lecithine hoạt động bằng cách các phân tử phản ứng thấm qua lớp màng chất hoạt hóa bề mặt và gặp nhau, tuy nhiên, phản ứng này diễn ra rất nhỏ và không đáng kể.
Khi các hạt vi nhũ tương của lecithine và phospholipid trong dầu tương tác với nhau, nếu có đủ lực tác động, chúng có thể kết hợp để tạo thành hạt lớn hơn Sự phản ứng này diễn ra khi các thành phần hòa tan kết hợp với nhau, dẫn đến sự hình thành cấu trúc mới trong quá trình nhũ hóa.
2 hạt nhỏ sẽ hòa trộn, phản ứng xảy ra trong lòng hạt lớn và sản phẩm mong muốn được tạo thành
Khi các phân tử lecthine và phospholipid của dầu gặp nhau sẽ tạo nên sức căng bề mặt Khi
Khi hai chất lỏng không tan trộn lẫn, bề mặt phân pha giữa chúng sẽ xuất hiện ứng suất do sức căng bề mặt Năng lượng bề mặt tỷ lệ thuận với sức căng bề mặt và diện tích phân pha Để ổn định hệ nhũ tương, cần sử dụng các chất hoạt động bề mặt như lecithine, giúp giảm sức căng bề mặt của nước và giảm năng lượng bề mặt, từ đó làm bền hệ nhũ tương.
Laurylsulfate là một loại chất hoạt động bề mặt phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân như xà phòng, dầu gội đầu và kem đánh răng Chất này nổi bật với khả năng tạo bọt hiệu quả, giúp làm sạch và mang lại cảm giác tươi mát cho người sử dụng.
Laurylsulfate kí hiệu E487, có HLB = 40
Chất hoạt động bề mặt có khả năng giảm sức căng bề mặt của nước Các phân tử lauryl sulfate hấp phụ trên bề mặt pha lỏng, tạo thành một lớp hấp phụ hydrat hóa mạnh mẽ Điều này hình thành áp suất giúp các hạt dầu duy trì độ bền vững cao, ngăn chặn sự kết dính giữa chúng.
Lauryl sulfate chứa các nhóm cực như sulfonat hoặc etoxysulfat gắn vào chuỗi hydrocarbon Những nhóm này mang điện âm và liên kết yếu với các ion như sắt, magiê và canxi trong nước, giúp duy trì khả năng hoạt động hiệu quả của nó.
Câu 4: trình bày tác hại có thể xảy ra khi sử dụng sai những phụ gia trong bài thí nghiệm
Sử dụng quá nhiều phụ gia gây lãng phí hóa chất, tốn nhiều thời gian
Sử dụng quá ít thì khả năng tạo nhũ kém, không hiệu quả để phản ứng xảy ra
Không đạt được mục đích của thí nghiệm
Hệ nhũ tương tạo ra không đạt yêu cầu, khó quan sát thí nghiệm Đối với lauryl sunfate là chất kích ứng da nên phải cẩn trọng
Câu 5: Nêu phương pháp xác định Lecithin
Lecithin là một phospholipide quan trọng Người ta xác định lecithin bằng phản ứng và những enzyme sau:
Câu 6: Kể tên vài hệ nhũ tương thường gặp và phụ gia sử dụng
Hệ nhũ tương nước trong dầu: bơ, magarine bổ sung phụ gia mono- và đi-glycerid,
Hệ nhũ tương dầu trong nước: kem, sữa bổ sung phụ gia lecithine, natri polyphotphat,…
BÀI 3: PHỤ GIA TẠO LÀM ĐẶC, LÀM DÀY
1 Tổng quan về phụ gia làm đặc, làm dầy 1.1 Khái niệm:
Phụ gia tạo đặc, tạo gel thuộc nhóm phụ gia cải thiện cấu trúc thực phẩm, bào gồm các polymer như polysaccharide, protein Chúng thuộc nhóm hydrocolloid
Hydrocolloid là các polymer hòa tan trong nước, bao gồm polysaccharide và protein, được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp với nhiều chức năng như tạo gel và tạo đặc cho hệ lỏng, ổn định bọt, nhũ tương và huyền phù, ngăn chặn sự hình thành tinh thể đá và đường, cũng như giữ hương vị.
1.2 Nguồn cung cấp trong công nghiệp:
Phụ gia tạo gel có thể được phân loại dựa trên cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt và thời gian tạo gel Các yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất và ứng dụng của các tác nhân tạo gel, giúp hiểu rõ hơn về cách chúng hoạt động và tương tác trong các sản phẩm khác nhau.
The origins of gelling agents can be traced back to both plant and animal sources Plant-based gelling agents include cellulose, pectin, and starch, as well as tree resins like gum arabic, gum karaya, and gum tragacanth Additionally, various seeds provide gelling agents such as guar gum, locust bean gum, tara gum, and tamarind gum, along with konjac mannan On the animal side, gelatin, caseinate, whey protein, and blood proteins serve as important gelling agents.
Vi khuẩn Xanthan gum, curdlan, dextran, gellan gum, cellulose, CMC(
Tảo - Tảo đỏ: agar, carrageenan
1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel
PHỤ GIA CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG BỘT MÌ
Bột mì
Bột mì là sản phẩm chế biến từ hạt lúa mì qua quá trình nghiền, trong đó vỏ cám và phôi được tách ra, chỉ giữ lại nội nhũ để nghiền thành bột mịn Hiện nay, bột mì được sản xuất từ nhiều loại lúa khác nhau, được phân loại theo màu sắc như bột mì trắng, nâu, hay đen, và theo tính chất gluten thành bột cứng hoặc mềm Bột mì dùng để làm bánh mì có hàm lượng gluten cao, giúp bánh nở tốt và giữ hình dạng sau khi nướng, trong khi bột làm bánh kem xốp chứa ít gluten hơn Bột làm bánh ngọt có lượng gluten cao hơn một chút so với bột kem xốp, nhưng vẫn thấp hơn bột làm bánh mì.
Bột hạng cao dễ tiêu hóa hơn, trong khi bột mì hạng thấp lại chứa hàm lượng khoáng và vitamin cao hơn Bột mì bao gồm gluxit và lipit, với thành phần dinh dưỡng được phân loại rõ ràng trong bảng dưới đây.
Bảng phân loại bột mì
Loại bột và hạng bôt
Thành phần hóa học trung bình tính bằng phần trăm chất khô
Pentozan Tinh bột Protit Chất béo Đường chung
Bảng chỉ số chất lượng của bột mì
Hạng bột Độ tro Độ lớn
Còn lại trên rây % (ít hơn)
*: tử số là số hiệu rây, mẫu số là % không lọt rây
Các hạng bột được phân loại dựa trên các tiêu chí như độ tro, độ trắng, độ mịn, độ acid và hàm lượng gluten ướt Trong đó, độ tro là chỉ số cơ bản để xác định hạng bột, bên cạnh đó, độ trắng và độ mịn cũng được xem xét Tuy nhiên, độ acid và hàm lượng gluten tươi không thể xác định hạng bột do chúng thường xuyên thay đổi.
Chất lượng bột mì được xác định bởi số lượng và chất lượng Gluten Bột mì hạng cao thường có màu sáng và khả năng hút nước tốt hơn Bột có hàm lượng Gluten cao mang lại tính chất nướng bánh vượt trội, phụ thuộc vào chất lượng của Gluten.
Khả năng tạo khí của bột được xác định bởi lượng CO2 được giải phóng trong một khoảng thời gian nhất định, tương ứng với một lượng bột nhào cụ thể Yếu tố này phụ thuộc vào hàm lượng đường và khả năng sinh đường của bột.
Bột hạng cao dễ tiêu hóa hơn, trong khi bột mì hạng thấp lại chứa nhiều khoáng chất và vitamin hơn Hàm lượng protein trong các loại bột khác nhau cũng khác nhau, thường tăng dần từ bột chất lượng cao đến thấp, nhưng giá trị dinh dưỡng của protein trong bột hạng cao vẫn vượt trội hơn.
Protein của bột mì được chia làm 4 loại :
- Albumin: hòa tan trong nước
- Globulin: hòa tan trong muối trung tính
Thượng hạng 0,55 260/14 260/14 28 Trắng, hơi vàng
- Glutelin: hòa tan trong dung dịch kiềm 0.2% (trong bột mì có tên riêng là Glutenin)
Prolamin, hay còn gọi là Gliadin trong bột mì, là một loại protein hòa tan trong rượu Trong bột mì, tỷ lệ giữa Glutenin và Gliadin chiếm tới 80%, với hàm lượng của mỗi loại protein này tương đương nhau.
Khi bột mì được nhào trộn với nước, nó tạo thành một khối dính gọi là gluten, có tính chất dai và đàn hồi, giúp giữ khí và làm bột nở Sau khi rửa, phần tinh bột sẽ trôi đi, để lại khối gluten ướt với khoảng 60-70% nước Chất lượng bột mì được đánh giá qua chất lượng gluten, dựa vào màu sắc, độ đàn hồi và độ chịu kéo Hàm lượng gluten ướt trong bột mì dao động từ 15 đến 55%.
Khi bột mì có chất lượng bình thường, tỷ lệ gluten ướt phụ thuộc vào hàm lượng protein Tuy nhiên, đối với bột mì từ hạt bị hỏng, sâu bệnh hoặc nảy mầm, cũng như bột được sấy ở nhiệt độ quá cao, hàm lượng gluten ướt sẽ giảm do tính hút nước của protein bị thay đổi.
Hàm lượng và chất lượng gluten trong bột mì phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống lúa mì, điều kiện trồng trọt, chế độ sấy hạt, gia công nước nhiệt và bảo quản Gluten chất lượng cao thường có độ đàn hồi tốt và độ chịu kéo vừa phải Nếu sử dụng bột mì chất lượng cao nhưng có độ chịu kéo thấp, bột nhào sẽ dễ bị chảy và không đạt yêu cầu Vì vậy, chất lượng gluten ảnh hưởng lớn đến quá trình chế biến và chất lượng sản phẩm, dẫn đến việc sử dụng các chất phụ gia để cải tạo bột mì trong sản xuất.
Phụ gia cải thiện bột mì
Phụ gia cải tạo chất lượng bột mì giúp cải thiện cấu trúc bột về độ dai, độ nở và khả năng giữ khí, từ đó nâng cao giá trị cảm quan cho thực phẩm Để tăng cường chất lượng gluten, các tác nhân oxi hóa như Vitamin C, Kali Bromat và Canxi peroxyt thường được bổ sung Ngoài ra, các chất nhũ hóa như Sodium Stearoyl-2-lactylate và enzyme như protease, amylase cũng đóng vai trò quan trọng trong việc làm mềm ruột bánh và tăng cường sức mạnh cho bột nhào Ngược lại, các chất khử có thể làm giảm chất lượng gluten.
Vitamin C, thường tồn tại dưới dạng axit ascorbic, axit dehydroascorbic và ascorbigen, chỉ có mặt ở dạng L trong các sản phẩm tự nhiên Đến nay, đã phát hiện 14 đồng phân và đồng đẳng của vitamin C có hoạt tính chống bệnh hoại huyết, cùng với 15 đồng phân không có hoạt tính Những chất này được phân loại dựa trên số lượng nguyên tử cacbon, cấu trúc của các nhóm nguyên tử ở các nguyên tử cacbon bất đối, cũng như dạng khử hoặc dạng oxy hóa Công thức cấu tạo của vitamin C cho thấy nó là một dẫn xuất của đường.
- Khối lượng phân tử: 176,13 g/mol
- Có dạng: bột màu trắng đến vàng nhạt (khan)
- Nhiệt độ nóng chảy: 193 0 C (phân hủy)
- Khả năng hòa tan trong nước cao
1.1.1.1 Tính chất và ứng dụng
Vitamin C là một chất chống oxy hóa quan trọng, có vị chua đặc trưng và thường xuất hiện dưới dạng tinh thể không màu hoặc màu trắng Chất này có thể đổi màu khi tiếp xúc với không khí hoặc trong điều kiện ẩm ướt Vitamin C không có mùi và tan trong nước, etanol và acetol, nhưng không tan trong chloroform và ester Cần lưu ý rằng vitamin C dễ bị phân hủy, với nhiệt độ phân hủy từ 191 đến 194 độ C.
Tính chất khử mạnh của vitamin C chủ yếu nhờ vào nhóm dienol trong phân tử của nó, cho phép axit ascorbic khử các hợp chất như dung dịch Feling và bạc nitrat ngay cả ở nhiệt độ thường Trong thực phẩm, vitamin C thường được ổn định bởi các chất như protein trứng, thịt, gan, tinh bột và muối ăn Dạng ascorbigen, là dạng liên kết của vitamin C với polypeptid, chiếm tới 70% tổng lượng vitamin C trong thực vật Mặc dù dạng ascorbigen bền với các chất oxy hóa, hoạt tính của nó chỉ bằng một nửa so với vitamin C tự do Ngoài dạng liên kết với polypeptid, còn có các dạng liên kết khác của vitamin C.
Vitamin C, cùng với fe và axit nucleic, có mặt trong polyphenol và dễ dàng được tổng hợp từ thực vật Hầu hết các loài động vật, ngoại trừ chuột bạch, khỉ và con người, có khả năng tự tổng hợp vitamin C từ đường glucoza Nguyên nhân khiến con người không thể làm điều này có thể là do sự thiếu hụt các enzyme đặc hiệu cần thiết cho quá trình chuyển hóa glucoza thành vitamin C.
Trong môi trường axit, vitamin C ổn định hơn, do đó, khi chiết xuất vitamin C từ nguyên liệu, thường sử dụng axit tricloaxetic hoặc metaphosphoric Bảo quản trái cây ở nhiệt độ 0 – 4 độ C giúp giảm thiểu sự mất mát vitamin C Tuy nhiên, trong một số dịch quả, vitamin C có thể bị oxy hóa gián tiếp bởi enzyme phenoloxydaza, dẫn đến hiện tượng dịch quả sẫm màu chậm hơn do quá trình ngưng tụ các hợp chất quinol.
Axit ascorbic, nhờ vào tính chất chống oxy hóa của nó, thường được thêm vào dịch quả để ngăn chặn quá trình sẫm màu Ngoài ra, axit ascorbic còn bảo vệ tocopherol và vitamin A trong thịt khi bảo quản, vì nó có khả năng nhường hydro cho các peroxyt Để duy trì hàm lượng vitamin C, người ta thường bổ sung các chất ổn định như đường saccarose, axit hữu cơ, sorbitol, glixerin, hoặc một số hợp chất antoxian và flavonoid.
1.1.1.2 Ứng dụng trong cải thiện chất lượng bột mì
Vitamin C tăng cường khả năng giữ khí của khung mạng gluten, cải thiện độ cứng và độ đàn hồi của bột nhào, giúp duy trì hình dạng sau khi tạo hình và tăng thể tích, độ xốp cũng như cấu trúc sản phẩm Chất lượng gluten, chịu ảnh hưởng từ cấu trúc phân tử protid, quyết định chất lượng bột mì Khi protid chứa nhiều axit amin cistein với nhóm –SH, sự có mặt của chất oxi hóa sẽ chuyển đổi liên kết -SH thành liên kết -S-S-, làm tăng tỷ lệ mối liên kết disulfua Điều này tạo ra protid với cấu trúc bậc ba và bậc bốn nhiều hơn, giúp gluten trở nên chặt chẽ hơn, tăng sức căng và khả năng tạo khung mạng gluten bền vững, cải thiện cấu trúc tổng thể của bột.
Chất oxi hóa có vai trò quan trọng trong việc hạn chế hoạt động của enzyme α-amylase, ảnh hưởng đến chất lượng bột nhào bằng cách thủy phân tinh bột thành dextrin Phản ứng oxy hóa xảy ra giữa axit ascorbic và liên kết –SH trong cystein của protein bột nhào, dẫn đến sự chuyển hóa thành L-dehydroascobic axit Cơ chế oxy hóa này được hình thành nhờ sự hiện diện của oxy và chất oxy hóa ascorbic, tạo ra các axit dehydroascorbic Tiếp theo, phản ứng diễn ra là sự giảm Hydro của axit dehydroascorbic.
Phản ứng này xảy ra khi các nhóm –SH trong phân tử protein được oxy hóa hoàn toàn nhờ sự có mặt của dehydroascorbic, cụ thể là thông qua hệ thống phản ứng NADH + H + NAD.
Tác dụng của acid ascorbic có thể là do các sản phẩm trung gian của các gốc oxy hóa nonenzymatic như superoxidant
VTMC không gây độc tố, nhưng khi sử dụng với liều lượng lớn từ 500mg đến 10g, có thể xuất hiện một số tác dụng phụ như buồn nôn, tiêu chảy, rối loạn tiêu hóa và giảm khả năng hấp thu đồng.
1.2.1.4 Liều lượng bộ y tế 1997 đưa ra nhu cầu khuyến nghị cho người Việt Nam: trẻ
