Nhom 6_gluxit thuc pham va bien doi cua chung 2003 docx

- Chất tạo ngọt cho thực phẩm các đường- Tham gia tạo màu sắc và hương thơm cho sản phẩm đường trong phản ứngcaramen hoá, melanoidin… - Tạo ra các tính chất lưu biến cho sản phẩm thực ph

GLUXIT THỰC PHẨM

1 Giới thiệu chung:

Glucid có bản chất hóa học là polyhydroxy aldehyde hoặc polyhydroxy ketone

Đa số các glucid có công thức tổng quát là (Cm(H2O)n) Ngoài ra còn có một số loạiglucid đặc biệt, trong cấu trúc của chúng ngoài C, H, O còn có thêm S, N, P

Lượng glucid trong các nguyên liệu thực vật và động vật rất khác nhau Trongthực vật, glucid là thành phần chủ yếu, chiếm tới 85-90% trọng lương chất khô.Đường và tinh bột được chứa bên trong các tế bào còn non, còn ở thành tế bào thì cócác polysacchrid như cellulose, hemicellulose, protopectin

Trong các thực phẩm động vật, thường lượng glucid lại rất ít (thường khôngvượt quá 2% so với lượng chất khô) Thịt và trứng có rấi ít glucid, chỉ cá, sữa làtương đối nhiều hơn

Nguồn glucid mà thực phẩm cung cấp cho con người chủ yếu lấy từ thực vật

 Vai trò của glucid

Glucid có vai trò rất quan trọng trong cơ thể sống Glucid có vai trò như sau:

• Tham gia mọi hoạt động sống của tế bào

• Là nguồn chất dinh dưỡng dự trữ dễ huy động, cung cấp chủ yếu các chấttrao đổi trung gian và năng lượng cho tế bào

• Tham gia vào cấu trúc của thành tế bào thực vật, vi khuẩn; hình thành bộkhung (vỏ) của nhóm động vật có chân khớp

• Tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất quan trọng như: AND,ARN…

Đối với công nghệ thực phẩm, vai trò của glucid cũng đa dạng và vô cùng quantrọng:

- Là chất liệu cơ bản, cần thiết và không thể thiếu của ngành sản xuất lên men:rượu, bia, bột ngọt, acid amin, vitamin, kháng sinh

- Tham gia tạo cấu trúc, hình thù, trạng thái và chất lượng cho các loại sảnphẩm thực phẩm

- Chất tạo ngọt cho thực phẩm (các đường)

- Tham gia tạo màu sắc và hương thơm cho sản phẩm (đường trong phản ứngcaramen hoá, melanoidin…)

- Tạo ra các tính chất lưu biến cho sản phẩm thực phẩm: độ dai, độ trong, độgiòn, độ dẻo…

- Có khả năng giữ được các chất thơm trong sản phẩm thực phẩm

- Tạo ẩm cũng như làm giảm hoạt độ nước làm thuận lợi cho quá trình gia côngcũng như bảo quản

Tên gọi của tất cả các đường đơn và đường đôi đều có đuôi -ose

Các dạng glucid có từ ba đơn vị đường đơn trở lên hầu như rất ít gặp trong tự nhiên

ở trạng thái tự do, chúng thường ở dạng liên hợp với các chất khác như protein, hoặclipid

Các polysaccharide thường chứa hàng trăm, hàng nghìn đơn vị đường đơn có thể tạothành sợi dài hoặc phân nhánh

2

MONOSACCHARIDE:

2.1 Cấu tạo và danh pháp:

Là chất có chứa nhiều nhóm rượu và một nhóm khử oxy (nhóm khử là nhómcacboxyl la aldehyde hay ketone)

Nhóm khử là aldehyde ta có đường aldose và có công thức tổng quát:

Nhóm khử là ketone ta có đường ketose có công thức tổng quát:

CHO – CH2OH được xem như là “monosaccharide” đơn giản nhất

Trong thiên nhiên monosaccharide có chứa từ 2 đến 7 cacbon và được gọi têntheo số cacbon (theo tiếng Hy Lạp) +ose

Ví dụ: monosaccharide có 3C gọi là triose Tương tự ta có tetrose, pentose,hexose, heptose

Đồng phân quang học:

Quy ước Fischer: Fischer là người đầu tiên nêu ra nguyên tắc biểu diễn cácmonosaccharide bằng công thức hình chiếu của chúng Theo đó: hình chiếu đối củacác nguyên tử cacbon bất đối (C*) và các nguyên tử C khác nằm trên một đườngthẳng, nguyên tử C có số thứ tự nhỏ nhất có hình chiếu nằm trên cùng Còn cácnhóm thế có hình chiếu ở bên phải hay bên trái

Công thức vòng của monosaccharide:

Công thức thẳng theo Fischer như trình bày ở trên không phù hợp với một sốtính chất hóa học của chúng như: một số phản ứng hóa học thường xảy ra vớialdehyde không xảy ra đối với monosaccharide Vì vậy có thể nghĩ rằng nhóm –CHO trong monosaccharide còn tồn tại dưới dạng cấu tạo riêng biệt nào đó

Mặt khác: monosaccharide có thể tạo ether với methanol tạo thành một hỗnhợp 2 đồng phân có cùng nhóm methoxyl (- OCH3) Điều đó chứng tỏ trongmonosaccharide còn tồn tại một nhóm –OH đặc biệt

Qua nghiên cứu Kolle cho thấy: số đồng phân thu được của monosaccharidethực tế nhiều hơn số đồng phân tính theo công thức N=2n, do đó để giải thích cáchiện tượng trên, Kolle cho rằng ngoài dạng mạch thẳng monosaccharide còn tồn tại

ở dạng vòng

Sự tạo thành dạng vòng xảy ra do tác dụng của nhóm –OH cùng phân tửmonosaccharide tạo thành dạng hemiacetal hay hemiketal

Ví dụ: cấu tạo vòng của glucose xảy ra như sau:

Do sự tạo thành hemiacetal vòng mà C1 trở nên C*, nhóm –OH mới được tạo

ra ở C1 là –OH glucoside Tương tự với ketose thì C2 trở nen6n C*, nhóm –OH mớiđược tạo ra ở C2 là –OH glucoside khi tạo thành hemiketal

Cách biểu diễn công thức vòng như trên dựa vào nguyên tắc của Haworth: C

và cầu nối với oxy nằm trên một mặt phẳng, các nhóm thế ở công thức thẳng nằm ởbên phải thì ở công thức vòng nằm ở dưới mặt phẳng và ngược lại Riêng các nhómthế của C có nhóm OH dùng để tạo cầu nối oxy thì theo nguyên tắc ngược lại

Hiện tượng hổ biến của monosaccharide:

Như ta thấy, không thể giải thích được tất cả các tính chất củamonosaccharide nếu ta chỉ thừa nhận một dạng cấu tạo nào đó của monosaccharide.Nên người ta cho rằng các dạng cấu tạo đó có thể đã chuyển hóa lẫn nhau

2.2 Tính chất của monosaccharide:

2.2.1 Tính chất vật lý của monosaccharide:

Monosaccharide là những chất không màu, phần lớn có vị ngọt, hòa tan tốttrong nước, không tan trong dung môi hữu cơ

Có hiện tượng solvat hóa làm dung dịch khó kết tinh do đó muốn sản phẩmtạo thành không bị kết tinh thì người ta dùng đường monosaccharide (hiện tượng

Solvat hóa là hiện tượng hút nước liên tục → làm bóng sản phẩm → khôngkết tinh bề mặt dạng hạt) Hạn chế của đường monosaccharide là sử dụng nhiều thì

bị chảy nước

Độ phân cực:

Các monosaccharide có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực,dựa vào tính năng này, người ta đã xác định chính xác các loại đường bằng thiết bịphân cực kế Ví dụ: glucose trong tự nhiên có độ quay cực [α]D là +52,50 (quayphải), còn fructose là -92,40 (quay trái)

Ngoài ra sự sắp xếp của các nhóm –OH về bên trái hay bên phải của trục Ccũng làm thay đổi tính hoạt quang, khi hòa tan các đường trong môi trường nước thì

độ hoạt quang cũng bị thay đổi cho đến trạng thái cân bằng, ví dụ trong môi trườngnước, D-glucose ở trạng thái cân bằng sẽ có độ hoạt quang không đổi là +52,70.Hiện tượng này gọi là hiện tượng hỗ biến Ở 250C trong dung dịch có 1/3 α-D-glucose, 2/3 là β-D-glucose

Tính hòa tan của đường monosaccharide:

Mỗi loại đường có 1 độ hòa tan khác nhau Ví dụ ở 200C khả năng hòa tantrong nước của glucose là 107g/100g nước, của fructose là 375g/100g nước, củasaccharose là 204g/100g nước Từ đó ta nhận thấy rằng glucose khó kết tinh hơn sovới đường saccharose và đường fructose Dựa vào đặc điểm này người ta đã chếbiến các sản phẩm có độ kết tinh theo ý muốn bằng cách phối trộn các loại đường lạivới nhau

2.2.2 Tính chất hóa học của monosaccharide:

Phản ứng với ion kim loại: khử ion kim loại từ hóa trị cao xuống hóa trị thấp

Phản ứng oxi hóa:

Khi oxi hóa nhẹ các monosaccharide bằng các dung dịch như Cl2, Br2 hay I2trong môi trường kiềm hoặc dùng dung dịch kiềm của các ion kim loại, thì nhómaldehyde ở C số 1 của monosaccharide sẽ bị oxi hóa thành cacboxyl.

Trong trường hợp nhómaldehyde được bảo vệ thì nhómhydroxyl của cacbon số 6 trongphân tử đường sẽ bị oxi hóa thànhnhóm cacboxyl

Khi oxi hóa ở mức độ mạnh hơn (ví dụ cho tác dụng với dung dịch HNO3) thì

cả nhóm aldehyde của C số 1 và nhóm hydroxyl của C số 6 đều bị oxi hóa thànhnhóm cacboxyl

Tính chất này được sử dụng để xác định hàm lượng glucose bằng cách sửdụng thuốc thử Fehling qua việc xác định hàm lượng cặn Cu+ tạo thành

Sorbitol là một sản phẩm màu trắng, không

mùi, có vi ngọt dễ chịu,hòa tan tốt trong môitrường nước và rượu nhưng không hòa tantrong dung môi hữu cơ Điều lí thú là rượu nàykhông có tính khử, không thể lên men được vàrất bền với tấn công của vi khuẩn Sorbitol thểhiện một ưu điểm lớn là không làm tăng lượngglucozơ trong máu lên cao sau khi ăn Chính vì vậy sorbitol được dùng trong sản xuấtthức ăn kiêng cho người đái tháo đường Sorbitol không phá hủy răng nên dùng sản

xuất kẹo cao su và thuốc đánh răng Ngoài ra sorbitol còn được đưa vào trong công thứccủa nhiều loại thức ăn, nước uống Người ta còn dùng sorbitol để sản xuất vitamin C.

Tham gia phản ứng tạo este:

Nhóm –OH tại C số 1 và nhóm –OH của C số 6 thường tham gia phản ứngtạo este Trong đó quan trọng nhất là phức este với các phosphat như: D-glyceraldehyde-3-phosphat, D-glucose-1-phosphat, D-glusose-1,6-biphosphat Một

số loại phức este của phosphat với các monosaccharide

Tham gia phản ứng tạo liên kết glucoside:

-OH glucoside được hình thành khi các mạch thẳng của monosaccharide hoặcoligosaccharide đóng vòng thì ở đó nhóm aldehyde và cetose phản ứng với OHtrong mạch đóng vòng tạo thành dạng bán acetal

Người ta quan tâm đến –OH glucoside do –OH glucoside rất dễ tham giaphản ứng trong oligosaccharide và polysaccharide Trong oligosaccharide vàpolysaccharide có rất nhiều nhóm OH do có sự co kéo giữa O và H nên H+ rất dễtách ra → dễ mở vòng → xuất hiện lại nhóm CHO hoặc C=O → thể hiện tính khử

Các monosaccharide chỉ thể hiện tính khử khi ở dạng mạch thẳng

Khi 2 aldose liên kết với nhau bằng liên kết 1-2, 1-4, 1-6 thì còn nhóm –OHglucoside nên còn tính khử.

Khi 2 cetose liên kết với nhau bằng liên kết 1-2, 1-4, 1-6 thì còn nhóm –OHglucoside nên còn tính khử

Khi 1 aldose liên kết với 1 cetose bằng liên kết 1-2 thì không còn nhóm –OHglucoside nên không còn tính khử, khi liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 và 1-6 thìcòn nhóm –OH glucoside

Trong thực tế phụ thuộc vào các chất liên kết, có thể có các kiểu glucosidenhư: O – glucoside, S - glucoside, N - glucoside, C – glucoside Các chất này cóhoạt tính sinh học khác nhau

R: phần glucide của phân tủ glucozit A: Aglucon

Với alglucon là phần phi glucide được thế vào vị trí hydro của nhóm – OHglucoside Ví dụ các gốc rượu, các gốc của các hợp chất thơm, các gốc strerid, cácgốc alkaloid,

Các glucisode điển hình là glucoside của các phân tử glucose tạo thành cácpolysaccharide như glycogen, tinh bột và cellulose

Các glucoside dễ bị thủy phân, khi đó các liên kết glucoside bị đứt ra và cácmonosaccharide tương ứng hình thành Các phản ứng thủy phân này được xúc tácchủ yếu bởi acid, chỉ trong một số trường hợp mới do kiềm xúc tác do đa sốglucoside bền với kiềm

Tham gia phản ứng với acid:

Khi đun sôi các pentose, hexose với các acid có nồng độ cao như HCl 12%hoặc H2SO4 đậm đặc thì các phân tử nước sẽ bị mất đi và tạo thành các furfurol từpentose hoặc oxymethylfurfurol từ hexose

Khi trùng ngưng các sản phẩm này với một số chất khác thì các phức màuhình thành Các phức màu này được sử dụng để định tính và định lượngmonosaccharide

Ví dụ khi cho furfurol tác dụng với alanin và HCl thì hợp chất màu đỏ sẽ hìnhthành

Ngoài ra, các sản phẩm này cũng hình thành trong quá trình chế biến thựcphẩm, ví dụ khi nướng bánh các furfurol bay hơi tạo thành mùi đặc trưng cho bánh

R - CHO

OH

-2Cu(OH)2

R - COOH + Cu2O ↓ + 2 H2O

Tham gia phản ứng với kiềm:

Tác động của các base lên monosaccharide phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt

độ của các base

Dưới tác dụng của các dung dịch kiềm yếu như Ba(OH)2, Ca(OH)2, thì sựdồng phân hóa có thể xảy ra giữa glucoside, mannose, fructose Hiện tượng này cóthể xảy ra trong cơ thể

Dung dịch kiềm loãng các monosaccharide mạch thẳng sẽ nhanh chóng biếnthành vòng Trong môi trường kiềm loãng ở 370C các nhóm – endol sẽ di chuyểnvào giữa mạch Trong môi trường co nồng độ kiềm cao hoặc nhiệt độ cao, cácmonosaccharide có thể bị phân giải, hiện tượng caramen hình thành, các mạchcacbon dễ bị đứt

Trong môi trường kiềm các monosaccharide là chất khử mạnh Nó có khảnăng khử dung dịch Fehling tạo thành Cu2O tạo kết tủa đỏ

Người ta ứng dụng tính chất này để định lượng đường khử theo phương phápBectrand.

2.2.3 Một số các monosaccharide quan trọng:

a Pentose:

Pentose là các monosaccharide chứa 5 cacbon Pentose hiện diện chủ yếu trong cấutrúc của động vật, thực vật; ngoài ra ở trạng thái tự do ta cũng có thể gặp một sốloại

Các pentose quan trong là: L – Arabinose, D – Xylose, D – Ribose và D –Deroxyribose

Ngoài ra các D – Ribulose và L – Xylulose cũng thường có mặt trong cấu trúc củathực vật, vi sinh vật và mô động vật

L – Arabinose:

L – Arabinose có trong thành phầncủa các polysaccharide nhưhemicellulose, các chất nhầy Pentose này không bị lên men bởinấm men, thường tồn tại trong thựcvật dạng L:

D – Xylose:

Ít tồn tại ở trạng thái tự do, chủ yếunằm ở dạng polysaccharide trongthực vật như: xylan, và trong gỗ,rơm, rạ Chính vì vậy, khi thủyphân các nguyên liệu trên ta thuđược D – Xylose

Xylose không bị lên men bởi nấm men, không bị người và động vật đồng hóa,thường tồn tại ở dạng mạch thẳng (D) và dạng mạch vòng pyranose (6 cạnh)

D – Ribose:

D – Ribose là loại monosaccharide thường gặp trong thành phần của nhiều chất quantrọng cơ thể sống như: acid ribonucleic, vitamin, coenzyme nicotinamide adenindinucleic (NAD.H2)

Dẫn xuất của Ribose là D –Dezoxyribose là thành phần quantrọng của acid dezoxyribonucleic,

tham gia trong cấu tạo của AND Đây là chất có vai trò quan trọng trong một số đặctính sinh học của cơ thể sống, đặc biệt là tính di truyền.

Trong dung dịch, D – Glucose

ở dạng pyranose Dễ bị lên men bởi nấm men

D – Glucose là thành phần cơ bản cấu tạo nên nhiều loại polysaccharide: tinh bột,glycogen, cellulose,

Trong cơ thể người và động vật, D – Glucose là thành phần cố địng trong máu, dễdàng được cơ thể con người hấp thụ Do đó trong nhiều trường hợp, khi cơ thể conngười hao hụt lượng đường trong máu, lúc này người ta phải truyền glucose vào

D – Fructose:

Đây là loại monosaccharide phổbiến ở thực vật Nó có nhiều ởtrong quả và mật hoa D –Fructose có khả năng làm quaymặt phẳng ánh sáng phân cực sangtrái nên được gọi là levulose Khikhử fructose tạo thành sorbitol và manitol

D – Fructose thường tồn tại dưới dạng fruranose Dễ bị lên men bởi nấm men

D – Fructose là thành phần của các disaccharide và các polyfructoside thường gặptrong thực vật

D – Galactose:

Đây cũng là loại đường thường tồn tại dưới dạng pyranose D – Galactose cótrong thành phần của lactose và các polysaccharide galactan thực vật Ngoài ra cònnằm trong thành phần cấu tạo của melibiose và agar-agar.

Dẫn xuất của D – Galactose là acid galacturonic nằm trong thành phần củapectin

D – galactose chỉ bị lên men bởi các loại nấm men đặc biệt

D – Mannose:

D – Mannose có thể tồn tại ở dạngvòng pyranose

D – Mannose có trong thành phầncủa hemicellulose, các chất nhầy, Các mannose dễ bị lên men bởi nấmmen

OH glucoside của monose này với -OH ( không phải -OH glucoside) của monosekia Tùy thuộc vào sự liên kết mà tính chất cũng khác nhau:

Kiểu liên kết thứ nhất: hai monosaccharid kết hợp với nhau qua một nhóm

-OH glycosid và một nhóm OH rượu Trong cấu trúc phân tử của nó vẫn còn mộtnhóm -OH glycosid, do đó nó vẫn mang tính khử

Ví dụ đường Lactose

- Kiểu liên kết thứ hai: hai monosaccharid kết hợp với nhau qua hai nhóm -OHglycosid Trong cấu trúc phân tử không còn nhóm -OH glycosid, do đó nó khôngmang tính khử

Ví dụ đường Saccharose

Một số loại disaccharid

- Saccharose

Là đường ăn phổ biến trong cuộc sống hàngngày Nó có nhiều trong củ cải đường và mía.Được sử dụng nhiều trong công nghiệp sảnxuất đường.

Saccharose được kết hợp bởi a-D-Glucose vàb-D-Fructose qua liên kết -OH glycosid, do đó nó không còn nhóm -OH glycosid tự

do nên không có tính khử

Sucrose có vị ngọt sắc, dễ kết tinh, nấm men dể sử dụng

Là sản phẩm của quá trình quang hợp, có thể tổng hợp trực tiếp

Saccharose còn được gọi là sucrose Là loại đường dễ bị thủy phân dưới tácdụng của enzym saccharase (invertase) Ngoài tác dụng của enzym, saccharose cũng

bị thủy phân dưới tác dụng của acid vô cơ (HCl 3%)và nhiệt độ Sản phẩm tạo thành

là glucose và fructose, trong trường hợp này người ta gọi các đường tạo thành làđường nghịch chuyển (đường invert)

Sự nghịch đảo làm tăng chất khô lên 5,26%, đồng thời tăng nhẹ vị ngọt và nhất

là độ hoà tan của đường trong dung dịch Dung dịch đường nghịc đảo ít nhớt hơn sovới dung dịch saccaza khi dùng một trọng lượng khô ngang nhau

Tính hút ẩm: so sánh giữa các đường có tính khử cao glucose, maltose thườnghút ẩm kém so với saccaza nhất là so với đường nghịch đảo và fructose

Ứng dụng: khi làm bánh mứt thêm đường nghịch đảo hoặc mật ong để duy trìkết cấu mềm, láng, tạo độ bóng

Saccazo còn dùng để sản xuất đường isomalt

(ISOMALT là sản phẩm họ Polyol, Cấu trúc gần giống các chất bột đường đượctạo thành từ các chất đường bột bằng phản ứng hydro hoá Isomalt không có trong tựnhiên Isomalt có độ ngọt thấp, nhưng khi kết hợp với các chất đường khác, ví dụ đườngkính sẽ làm tăng độ ngọt để đạt độ ngọt khác nhau So với đường kính khả năng hấp thusinh học của các chất đường rượu trên hệ thống ruột non bị giảm rất mạnh

Isomalt có giá trị năng lượng thấp giúpkiểm soát cân nặng ở thừa cân - béo phì.ISOMALT thích hợp cho bệnh nhân đái tháođường Ngày nay ISOMALT đang được sửdụng như là một chất tạo ngọt thay thế chođường trong các sản phẩm thực phẩm nhưkẹo, bánh Isomalt người ta đã sản xuất kẹocao su, kem đánh răng để phòng râu răng.)

a-D-OH ở vị trí C1 của phân tử đường thứ nhất

và nhóm -OH của C4 của phân tử đường thứhai Do đó maltose vẫn còn một nhóm -OH glycosid nên maltose có tính khử

Dùng nhiều trong thực phẩm: bánh kẹo, vị kém ngọt

Maltose chủ yếu được tạo thành khi thủy phân tinh bột Ngoài ra nó cũng có mặttrong một số tế thực vật bậc cao Dễ bị thủy phân bởi α- glucosidase, HCl 3% tạothành hai phân tử a-D-Glucose

- Lactose

Lactose còn được gọi là đường sữa, do lactose

có chủ yếu trong sữa người và động vật

Lactose được cấu tạo từ a-D-glucose và galactose qua liên kết glycosid giữa nhóm -OHglycosid của b-D-galactose và nhóm -OH rượucủa a-D-Glucose Do đó lactose vẫn còn có mộtnhóm -OH glycosid vậy nên vẫn mang tính khử

b-D-Ở nhiệt độ thường lactose hòa tan trong nước ít hơn mười lần so vờisaccharose,

Lactose kết tinh chậm, tinh thể cứng và có nhiều dạng tinh thể Độ ngọt củalactose chỉ bằng 1/6 saccharose

Lactose khó bị thủy phân bởi acid hơn so với saccharose Để thủy phân phảiđun sôi với acid và không xảy ra hiện tượng nghịch đảo Lactose còn bị thủy phânbởi enzym - galatosidase nằm trong ruột tạo thành b-D-galactose và a-D-glucose

- Xellobioza: xơ hoà tan

Có nhiều trong hạt ngũ cốc nảy mầm

Được cấu tạo từ a-D-glucose và b-D-glucoseliên kết với nhau nhờ các nhóm

OH ở ví trí C1 và C4 Có tính khử

Là sản phẩm thuỷ phân của cellulose nhờ enzịm cellulase có nhiều trong ruộtmối, dạ cỏ động vật nhai lại

3.2 Trisaccharide

Rafinose

Ngoài disaccharid, ta còn gặp dạngtrisaccharide như rafinose Đây là một chất rấtphổ biến trong tự nhiên Có nhiều trong hạtbông và trong củ cải đường Rafinose có chứagalactose, glucose và fructose

Các monosaccharid này gắn với nhauqua các -OH glycosid của chúng do đórafinose không còn tính khử

Rafinose tinh thể không có vị ngọt, hoà tan trong nước, bị thủy phân bởi acid

và enzym invertase giải phóng ra fructofuranoza Phân tử disaccarit hình thành nếutiếp tục bị thuỷ phân thì sẽ tạo thành D-galatose và D-glucose Rafinose kém bền vớinhiệt hơn so với saccharose

4 POLYSACCHARID:

4.1 Tinh bột:

a Giới thiệu chung:

Tinh bột có vai trò dinh dưỡng đặc biệtlớn vì trong quá trình tiêu hóa, chúng bịthủy phân thành đường glucoza là chấttạo nên nguồn calo chính của thực phẩmcho con người Tinh bột là chất dự trữcủa thực vật Tinh bột do cây xanh quanghợp tạo nên.Tinh bột có nhiều trong cáchạt, củ, quả Trong thực vật tinh bộtthường có mặt dưới dạng không hòa tantrong nước do đó có thể tích tụ một lượng lớn ở trong tế bào mà vẫn không ảnhhưởng đến áp suất thẩm thấu Các hydat cacbon đầu tiên được tạo ra ở lục lạp doquang hợp, nhanh chóng được chuyển thành tinh bột Tinh bột ở mức độ này đượcgọi là tinh bột đồng hóa, rất linh động, có thể được sử dụng ngay trong quá trình traođổi chất hoặc có thể được chuyển thành tinh bột dự trữ ở trong hạt, củ, quả, rễ, thân

và bẹ lá

Tinh bột có nhiều trong các loại lương thực do đó các loại lương thực đượccoi là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột….

Amylose được cấu tạo nên từ các phân tử D-glucose tại nối α (1,4) glycosid,các gốc glucoza được gắn vào nhau nhờ liên kết 1→ 4 và tạo nên một chuỗi dài baogồm từ 200-1000 gốc glucoza Khối lượng phân tử của nó thấp dao động từ 150000đến 600000 Phân tử amylose bao gồm một số chuỗi sắp xếp song song với nhau,trong đó các gốc glucozacuar từng chuỗi cuộn vòng lại hình xoắn ốc Phân tử

amylose có một đầu không khử và mộtdầu khử (đầu có nhóm OHglucozit).amylose tác dụng với iot tạothành màu xanh, amylose dễ hòa tan

trong nước ấm và tạo nên dung dịch có độ nhớt không được cao dịch hồ dễ thoái

hóa

Amylopectin có cấu trúc nhánh Trong cấu trúcphân tử của nó chứa cả liên kết α glycosid (1,4) và α(1,6) glycosid Cấu trúc phân tử bao gồm mộtmạch trung tâm thẳng chứa liên kết α (1,4)glycosid, từ mạch này phát ra các nhánh phụ dàichừng vài chục gốc glucose Khối lượng phân tửcủa amylopectin cao nằm trong khoảng 500000đến 1 triệu dalton… Các amylopectin thườngphân bố ở bên ngoài hạt tinh bột Amylopectinthường tác dụng với iot tạo thành màu tím đỏ.Amylopectin chỉ hòa tan khi đun nóng và có độ nhớt cao, dịch hồ khó thoái hóa.Amylopectin hấp thụ nhiều nước khi nấu chín và là thành phần chủ yếu tạo nên sựtrương phồng của hạt tinh bột

Tinh bột có khả năng bị thủy phân bởi amylose hoặc acid Trước tiên cácdextrin hình thành (đây là oligosaccharide có khoảng 8 glucose với ít nhất một nối α(1,6) glycosid), sau đó chất này có thể bị thủy phân tận cùng dến glucose Tùy theo

độ lớn của phân tử mà các dextrin sẽ có pahnr ứng màu khác nhau với iode

c Phương pháp tách chiết :

Ta có thể trích ly amylose bằng nước ở các nhiệt độ khác nhau, do amylose

có khả năng hòa tan tốt trong nước Tuy nhiên phương pháp này đạt hiệu quả khôngcao

Ngoài ra ta cũng có thể khuếch tán tinh bột trong nước, trong dung dịch đệm.Sau kết tủa bằng tác nhân có cực (vd: rược isoamylic, n-butylic, cyclohexylic), hoặcvới tác nhân không cực( tạo phức với dung dịch ưa béo (CCl4, CCl3, dicloetan….))

Người ta cũng sử dụng phương pháp sắc ký cột ( caxi phosphat) Sau rửa lạibằng dung dịch đệm phosphat Ta sẽ được amylose kéo theo, còn amylopectin ở lại

d Các phản ứng tiêu biểu của tinh bột

- Ph ản ứng thủy phân

Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các đơn vịglucozơ bằng axít hoặc bằng enzym Axit có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt banđầu hoặc ở dạng hồ hóa hay dạng past, còn enzym chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồhóa Một số enzym thường dùng là α- amilaza, β- amilaza Axit và enzym giống

nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết α-D (1,4)glycozit Đặc trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đường.

Thuỷ phân liên kết α-D

khử

Bắt đầu ở đầu mạch khôngkhử

Cắt thứ tự 2 gốc 1 Cắt 1 gốc 1Sản phẩm: dextrin (tinh

bột tan)

Sản phẩm chủ yếu:

mantose ngoài ra còn cóglucose, dextrin

Sản phẩm chủ yếu làglucose còn có mantose,dextrin

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxi hóa tạo thành andehyt, xeton

và tạo thành các nhóm cacboxyl Quá trình oxi hóa thay đổi tùy thuộc vào tác nhânoxi hóa và điều kiện tiến hành phản ứng Quá trình oxi hóa tinh bột trong môi trườngkiềm bằng hypoclorit là một trong những phản ứng hay dùng, tạo ra nhóm cacboxyltrên tinh bột và một số lượng nhóm cacbonyl Quá trình này còn làm giảm chiều dàimạch tinh bột và tăng khả năng hòa tan trong nước, đặc biệt trong môi trường loãng

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể tiến hành ete hóa, este hóa Một sốmonome vinyl đã được dùng để ghép lên tinh bột Quá trình ghép được thực hiện khicác gốc tự do tấn công lên tinh bột và tạo ra các gốc tự do trên tinh bột ở các nhómhydroxyl Những nhóm hydroxyl trong tinh bột có khả năng phản ứng với andehyttrong môi trường axit Khi đó xảy ra phản ứng ngưng tụ tạo liên kết ngang giữa cácphân tử tinh bột gần nhau Sản phẩm tạo thành không có khả năng tan trong nước

- Ph ản ứng tạo phức

Phản ứng rất đặc trưng của tinh bột là phản ứng với iot Khi tương tác với iot,amiloza sẽ cho phức màu xanh đặc trưng Vì vậy, iot có thể coi là thuốc thử đặctrưng để xác định hàm lượng amiloza trong tinh bột bằng phương pháp trắc quan Đểphản ứng được thì các phân tử amiloza phải có dạng xoắn ốc để hình thành đườngxoắn ốc đơn của amiloza bao quanh phân tử iot Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucozơkhông cho phản ứng với iot vì không tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh Axit

và một số muối như KI, Na2SO4 tăng cường độ phản ứng

Amiloza với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iot, tương ứngvới một vòng xoắn một phân tử iot Amilopectin tương tác với iot cho màu nâu tím

Về bản chất phản ứng màu với iot là hình thành nên hợp chất hấp thụ

Ngoài khả năng tạo phức với iot, amiloza còn có khả năng tạo phức vớinhiều chất hữu cơ có cực cũng như không cực như: các rượu no, các rượu thơm,phenol, các xeton phân tử lượng thấp

- Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột

Xác định khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phépđiều chỉnh được tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong quá trình côngnghiệp, còn có ý nghĩa trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt Rấtnhiều tính chất chức năng của tinh bột phụ thuộc vào tương tác của tinhbột và nước(tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng) Ngoài ra, nó cũng là cơ sở để lựachọn tinh bột biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể.Ví dụ: Để sản xuất cácsản phẩm nước uống hòa tan như cà phê, trà hòa tan thìnên chọn tinh bột biến hìnhnào có độ hòa tan cao nhất

e Tính chất của tinh bột:

* Quá trình hydrat hóa – sự trương nở của tinh bột

Ở trạng thái tự nhiên tinh bột liên kết với nhau qua liên kết hydro, tạo thànhtrạng thái rất bền, do đó khi ở trong nước lạnh rất khó hấp thụ nước Khi tăng nhiệt

lí đồng thời bằng nhiệt và ẩm thì sẽ xảy

ra hiện tượng hồ hóa: trên 55-70oC, cáchạt tinh bột sẽ trương phồng do hấp thụ

nước vào các nhóm hydroxyl phân cực Khi đó độ nhớt của huyền phù tinh bột tăngmạnh vì các hạt trương phồng kết dính vào nhau Nếu tiếp tục kéo dài việc xử lí thủynhiệt, có thể gây ra nổ vỡ hạt tinh bột, thủy phân từng phần và hòa tan phần nào cácphân tử cấu thành của tinh bột, kèm theo giảm độ nhớt của dung dịch.

Nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào các yếu tố :

- Kích thước (lớn trước, bé sau)

- Thành phần (ưu tiên amylose)

- Các ion liên kết với tinh bột ( cùng dấu, gần nhau → đẩy nhau)

- Các muối vô cơ ( nồng độ thấp tăng độ hòa tan, nồng độ cao kết tủa)

- Môi trường: trong môi trường kiềm thì sự hồ hóa diễn ra dễ dàng hơn

- Hàm lượng các chất không điện ly như đường, rượu cũng làm tăng nhiệt độ

hồ hóa

- Sau khi hồ hóa tinh bột sẽ có độ trong suốt nhất định Độ trong của hồ phụthuộc vào các yếu tố:

- Các dạng bột nếp, tinh bột của các loại củ, rễ trong hơn

- Khi cho thêm đường sẽ trong hơn

- Có chất nhũ hóa sẽ làm giảm độ trong

*Tính nhớt dẻo:

Tính chất này tác động đến chất lượng thực phẩm Phân tử tinh bột chứanhiều nhóm hydroxyt có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bộttập hợp lại đồ sộ hơn, giữ nhiều phân tử nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độdính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn, do đó các phân tử di chuyển khó khăn hơn Tínhchất này càng thể hiện mạnh mẽ hơn ở những tinh bột loại nếp ( tinh bộtamylopectin) Tính chất này tăng trong môi trường kiềm, thể hiện mạnh ở các tinhbột giàu amylopectin

Tính nhớt, dẻo của tinh bột phụ thuộc vào đường kính, kích thước, thể tích,cấu trúc của tinh bột, vào sự tương tác của tinh bột với nước và với nhau, vào nồng

độ tinh bột, vào pH, nhiệt độ, Ca+, tác nhân oxy hóa

*Khả năng tạo gel và thoái hóa của hồ tinh bột:

Khi để nguội hồ tinh bột thì các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lạimột cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng ba chiều Để tạo đượcgel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa đểchuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yêntĩnh Khác với gel protein, trong gel tinh bột chỉ có duy nhất các liên kết hyro thamgia Liên kết hydro có thể nối trực tiếp các mạch polyglucozit lại với nhau hoặc gián

tiếp qua cầu phân tử nước Vì tinh bột chứa cả amilopectin và amylose nên trong geltinh bột có vùng kết tinh và vùng vô định hình Tinh bột giàu amilose tạo gel cứng,

Trong quá trình thoái hóa luôn kèm theo sự tách nước và đặc lại của các sảnphẩm nửa lỏng Gây cứng với bánh mì

Hiện tượng này hình thành do các cầu H giữa các tinh bột xuất hiện Quátrình diễn ra qua các giai đoạn sau:

+Các mạch được uốn thẳng

+Vỏ hydrat bị mất, các mạch được định hướng

+Cầu H hình thành giữa các nhóm OH

Các yếu tố ảnh hưởng tới sự thoái hóa:

+ pH: tốc độ thoái hóa đạt cực đại khi pH =7 Khi pH >10 thì không còn sự thoáihóa, khi pH<2 thì tốc độ thoái hóa vô cùng bé

+Thành phần: với amylosepectin nếu chỉ đun nóng đến 50-60oC, thì có thể quay

về trạng thái ban đầu khi hạ nhiệt độ Tuy nhiên với amylose thì không thể khắcphục được sự thoái hóa

Sự thoái hóa thường kèm theo tách nước và đặc lại của các sản phẩm dạngnửa lỏng cũng như gây cứng lại của các sản phẩm bánh mì

* Khả năng tạo hình của tinh bột:

 Khả năng tạo màng:

Tinh bột có khả năng tạo màng tốt Để tạo màng, các amylose và amylopectinphải duỗi thẳng mạch, sắp xếp lại, tương tác trực tiếp với nhau bằng liên kết hydrohoặc gián tiếp thông qua nước

Màng có thể thu được từ dung dịch phân tán trong nước Dạng màng này dễtrương ra trong nước

 Khả năng tạo sợi:

Tinh bột cũng có khả năng tạo sợi Chính nhờ khả năng này mà người ta sảnxuất miến

Tinh bột dậu xanh và rong riềng thường chứa 40-50% amylose, phân tửmaylose dài nên lực tương tác giữa các phân tử lớn và do đó có độ bền đứt lớn Cácchuỗi amylose liên kết với nhau rất chặt nên khó bị trương ra hơn, do đó sợi chắc vàdai

Các tinh bột giàu amylopectin, các mạch nhánh của amylopectin thường rấtngắn nên lực tương tác giữa các phân tử rất yếu do đó độ bền đứt kém Ngoài ra khichập nhiều phân tử lại để thành sợi sẽ có nhiều khuyết tật do đó sợi tinh bột rão và

dễ đứt

 Khả năng tạo màng bao:

Màng từ tinh bột giàu amylose có tính chất đặc biệt như không thấm đối vớioxy và chất béo do đó được dùng để bao thuốc viên, làm túi để đựng chất béo lỏng

Amylose đã sấy phun có thể bao thuốc bằng phương pháp ép trực tiếp thaycho phương pháp tạo hạt ẩm Nhiều thuốc không thể ép trực tiếp mà cần phải đưathêm một số tá dược để đạt được một số tính chất cần thiết nào đó Với amylose cóthể tạo được mức độ rắn bất kỳ vì khi vào dịch dạ dày màng này sẽ bị phá hủy.Amylose có ít nhóm khử do đó khả năng để tương tác với các chất thuốc là bé nhất

 Tương tác với các chất khác:

+ Khả năng đồng tạo gel với protein

Tinh bột có thể tương tác với protein làm cho sản phẩm có những tích chất

cơ lý nhất định như độ đàn hồi, độ cứng cũng như khả năng giữ nước của proteintăng lên Tương tác giữa protein và tinh bột ở đây vẫn là liên kết hydro và lực Vander Waals Trong trường hợp này cả protein và tinh bột đều sắp xếp lại phân tử đểtạo thành gel và tương tác với nhau, hay nói cách khác tinh bột có tính chất đồng tạogel với protein Chính nhờ khả năng này của tinh bột mà các gel protein trong cácsản phẩm như kamaboko, giò….có được những tính chất lưu biến cũng như nhữngtính chất cảm quan hấp dẫn hơn

+ Khả năng phồng nở của tinh bột

Khi tương tác với chất béo và có sự tán trợ của nhiệt độ thì khối tinh bột sẽtăng thể tích lên rất lớn và trở nên rỗng xốp Ta đều biết chất béo là chất không cực,

có khả năng xuyên thấm qua các vật liệu gluxit như tinh bột, xelluloza Khi nhiệt độtăng thì các tương tác kỵ nước giữa các chất béo phát triển rất mạnh nên chúng cókhuynh hướng tụ lại với nhau do đó mà có khả năng xuyên qua các “cửa ải” tinh bột.Đồng thời nhiệt làm tinh bột hồ hóa và chín, nhưng không khí cũng như các khí có

trong khối bột không thấm qua lớp màng tinh bột đã tẩm béo do đó sẽ giản nở vàlàm tinh bột phồng nở Các tinh bột amylopectin (tinh bột nếp )có cấu trúc chặt vàkhả năng không thấm khí lớn do đó khả năng phồng nở lớn hơn Với các tinh bộtoxy hóa (tinh bột tẩy bằng chất oxy hóa) thì khả năng này lại càng mạnh vì các phân

tử tích điện cùng dấu sẽ đẩy nhau, nhất là khi sản phẩm chứa tinh bột có kết cấu rấtchặt Đó là cơ sở để sản xuất ra các sản phẩm như bánh phồng tôm, phồng nấm

* Tính chất cơ cấu trúc của tinh bột

Giống như dung dịch các hợp chất cao phân tử khác, hồ tinh bột có nhữngtính chất cơ cấu trúc nhất định như độ đàn hồi, độ bền, độ dẻo…

Các tính chất cơ cấu trúc này của hồ tinh bột thường chụi ảnh hưởng củanhiều yếu tố khác nhau

Khi tác động cơ học thì các cấu trúc đã bị phá hủy sẽ không được hồi phụctheo thời gian, có nghĩa là ứng suất trượt giới hạn của hồ tinh bột sau khi phá hủycấu trúc sẽ liên tục bị giảm

Khi lão hóa thường xảy ra sự tăng bền mạng cấu trúc của hệ thống tức là tăngtính chất cứng và giảm tính chất co giãn

Các chất đa điện ly có ảnh hưởng đến sự tạo cấu trúc và độ bền của hồ tinhbột Các chất polyacrylamit, natri alginat, cacboxymetylxenlluloza khi thêm vàokhung cấu trúc của hồ tinh bột 2% sẽ làm giảm độ bền cấu trúc và độ nhớt của hồnhưng lại làm tăng tính đàn hồi và tính dẻo cũng như khả năng dính

Khi bảo quản, nồng độ chất khô càng lớn thì quá trình tạo cấu trúc trong gel

sẽ xảy ra càng nhanh Vì do nồng đọ đậm đặc sẽ có sự tiếp xúc mật thiết giữa cácphân tử với nhau do đó mà có điều kiện thuận lợi để phát triển mạng cấu trúc

Khi tăng nhiệt độ bảo quản gel càng cao thì quá trình tạo cấu trúc sẽ càngngày càng chậm lại

Tính chất cơ cấu trúc của hồ tinh bột sẽ thay đổi khi thêm một lượng nhỏ cáccation Ca2+, Mg2+, Na+

4.2 Inulin

Inulin là loại polysacarit hòa tan được trong nước, khi thêm rượu vào dung dịchtrong nước sẽ kết tủa được inulin Inulin cấu tạo bởi D-fructoza nên còn được gọi làfructan Nó có nhiều ở củ mẫu đơn, rễ cải đắng và một số cây hộ hòa thảo Ở cácthực vật này, inulin thay thế cho tinh bột Phân tử lượng của inulin biến đổi từ 5000-

6000 Trong phân tử inulin, các gốc fructoza liên kết với nhau nhờ liên kết 2→1 Sốgốc fructoza trong một phần tử inulin là 34 Phần tận cùng của phân tử là gốcdisacarit sacaroza Người ta xử dụng inulin để sản xuất fructose Để xác định inulinngười ta thủy phân nó và xác định bằng phản ứng định tính Seliwanoff

4.3 Xelluloza:

Xelluloza là polysacarit chủ yếu của thành tế bàothực vật Trong bông nó chiếm trên 90%, còntrong gỗ hơn 50% Khi đun sôi với axit sulfuricđặc, xelluloza sẽ chuyển thành glucoza còn khithủy phân trong điều kiện nhẹ nhàng sẽ tạo nêndisacarit xellobioza Các đơn vị cấu tạo xellobizagắn với nhau nhờ liên kết glucozit Phân tử xelluloza chứa từ 1400-10000 gốcglucoza Phân tử lượng của các xelluloza thu được từ các nguồn khác nahu xê dịchtrong giới hạn khá rộng rãi ( từ 5.104 tới 1.106 hoặc cao hơn nữa) Dùng phươngpháp phân tích tia Rontghen, người ta đã chứng minh được rằng phân tử xelluloza códạng sợi Các dạng sợi của xelluloza lại gắn vào nhau nhờ các liên kết hydro tạo nêncấu trúc mixen của xelluloza Trong phân tử xelluloza có nhieuf nhóm hydroxyl tồntại dưới dạng tự do, hydrocuar chúng dễ được thay thế bởi một số gốc hóa học ví dụgốc metyl (-CH3) hoặc gốc axetyl (-CH3CO) hình thành nên các dẫn xuất ete hoặceste của xelluloza Việc tạo nên các dẫn xuất đó cũng góp phần vào việc nghiên cứucấu trúc của xelluloza , mặt khác người at đã biết nhiều dẫn xuất của xelluloza có ýnghĩa rất quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, ví dụ, các dẫn xuấtnitroxelluloza, axetylxelluloza trong kỹ nghệ sợi nhân tạo, da nhân tạo, kỹ nghệchất nổ, chất dẻo Trong thời gian gần đây, các dẫn xuất của xelluloza nhưcacboximetylxelluloza, dietylaminoetylxelluloza được dùng rất hiệu quả trong cácphương pháp sắc ký trao đổi ion để phân chia hỗn hợp protein Trongcacboximetylxelluloza một số nhóm hydroxyl của xelluloza được thay thế bằng cácgốc –OCH2COOH, còn trong dẫn xuất dietylaminoetylxelluloza một số nhómhydroxyl của xelluloza lại được thay thế bằng gốc –O – CH2CH2N(C2H5)2

Xelluloza không có ý nghĩa về mặt dinh dưỡng của người vì không tiêu hóađược ở trong ống tiêu hóa Động vật nhai lại có thể tiêu hóa dễ dàng xelluloza, vìtrong ruột của chúng có chứa các vi khuẩn có khả năng tiết ra enzim xellulaza làenzim thủy phân xelluloza

Cellulose và các dẫn xuất:

Cellulose là một chất hữu cơ tồn tại rất nhiều trong tự nhiên và là thành phần chínhcấu tạo nên tế bào thực vật Hợp chất này là một nguyên liệu để sản xuất phụ giaứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và nhiều lĩnh vực khác Hợp chất cellulosebao gồm nhiều chất nh ư: methyl cellulose (E461), hydroxypropyl cellulose (E463),hydroxypropyl methyl cellulose (E464), methyl cellulose (E465) và natri

carboxymethyl cellulose (E466) hay còn g ọi tắt là CMC Trong các hợp chất đó thìCMC là một hợp chất được ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp thực phẩm.

ClCH2- COONa + NaOH HOCH2COONa + NaCl

Như vậy CMC là một dẫn xuất quan trọng của cellulose đ ược cấu tạo từ hợp chấtcellulose kết hợp với Natri

Dạng thương phẩm CMC có dẫn suất từ 0,4 đến 1,4 Tuy nhi ên cũng có loại caohơn sử dụng cho các sản phẩm đặc biệt Dẫn suất d ưới 0,4 CMC không hòa tantrong nước CMC dùng trong thực phẩm có dẫn suất 0,65 đến 0,95 và độ tinh khiết >99,5 % Với CMC dẫn suất 0,95 và nồng độ tối thiểu 2 % cho độ nhớt 25 Mpa tại

250C Có thể sử dụng CMC ỏ dạng nóng hoặc lạnh CMC l à các anion polyme mạchthẳng cho chất lỏng gọi là dung dịch giả Dung dịch 1% thông thường pH = 7 – 8,5còn ở pH = 5 - 9 dung dịch ít thay đổi, ở pH <3 độ nhớt tăng, thậm chí kết tủa Do

đó không sử dụng đ ược CMC cho các sản phẩm có pH thấp, pH >7 độ nhớt giảm ít

Dung dịch CMC có thể bị phá hủy do các visinh vật hoặc enzim khử G ia nhiệt ở 800Ctrong 30 phút ho ặc 1000C trong 1 phút cóthể khử tác nhân vi sinh vật mà không ảnhhưởng đến chất lượng CMC Độ nhớt CMCgiảm khi nhiệt độ tăng, tác dụng đó có tínhthuận nghịch Sự ảnh hưởng của nhiệt độđến độ nhớt của CMC 0,7 Ds được thể hiện

ở giản đồ sau:

Độ nhớt của CMC còn chịu ảnh hưởng bởi các ion kim loại:

+ Cation hóa trị 1: ít tác dụng ở điều kiện bình thường (trừ Agar+)

+ Cation hóa trị 2: Ca2+, Mg2+ làm giảm độ nhớt.

+ Cation hóa trị 3: Al3+, Cr3+, Fe3+ tạo gel

Nói chung, tác d ụng trên độ nhớt của các loại muối cũng t ùy tuộc vào phươngpháp thêm vào CMC có th ể kết hợp dễ dàng với thành phần hóa học thực phẩmnhư: đường, protein, tinh bột và hầu hết các polyme trung tính

Ứng dụng CMC và các dẫn suất cellulose

Cellulose và các dẫn suất từ cellulose được sử dụng nhiều trong chế biến thựcphẩm hơn 10 năm nay Hiện tại việc sử dụng không ngừng phát triển không nhữngtrong việc cải thiện tính chất sản phẩm mà còn góp phần trong việc sáng tạo các sảnphẩm mới Tính chất tan của dẫn suất cellulose trong nước là nguyên nhân làm thayđổi tính chất lưu biến học của thực phẩm, kết quả là cải thiện được cấu trúc, tạodáng cho sản phẩm…

Tùy thuộc vào điều kiện sử dụng các dẫn suất cellulose có thể có các chức năngsau: giữ nước, tạo đặc, ổn định sản phẩm, trợ phân tán,…V ì vậy dùng dẫn suấtcelluloza cho một sản phẩm có một công dụng hoặc nhiều công dụng phát huy c ùnglúc Liều lượng thường sử dụng ở mức độ nhỏ hơn 1% (thường 0.1-0.5 %) Dẫnsuất celluloza sử dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất nước uống, bánh, sản phẩmsữa, mì sợi,…

* Dùng trong sản xuất kem và các sản phẩm cùng loại: Kem chứa 10 % chấtbéo, 11 % sữa không béo, 15 % đ ường; 0,2 – 0,3 % chất ổn định; 0,25 – 0,5 % chấtnhũ hóa Các thành phần trên thay đổi tùy theo từng Quốc gia và từng yêu cầu sảnphẩm nhưng chất ổn định không vượt quá 0,5 % Hiện nay chất dùng làm đặc làCMC, khi hòa tan sẽ tạo dung dịch có độ nhớt cao, CMC có khả năng l àm chậm quátrình kết tinh, làm mịn tinh thể, cải thiện độ bóng, ngăn cản kem chảy

* Trong nước uống: Việc sử dụng riêng rẽ hoặc kết hợp với các chất keo khác dùng để giữ ổn định các pha rắn trong dung dịch Ngoài ra nó còn có khả năng ngăncản phân ly tinh dầu/n ước trong các sản phẩm nước quả Nồng độ thường sử dụng

là 1 %

* Trong sản xuất bánh kẹo và các sản phẩm từ tinh bột: Cải thiện được tínhchất bột nhào cũng như các sản phẩm, được sử dụng ở nồng độ 0,1 – 0,5 % trêntrọng lượng chất khô Hợp chất CMC có tác dụng l àm mềm khối bột nhào, giữ ẩm,kéo dài thời gian bảo quản, làm sản phẩm dễ trở lại trạng thái ban đầu, chống dính

* Trong sản xuất các dạng nước sốt: Do CMC tạo sệt tốt nên CMC có thể đượcdùng để sản xuất các sản phẩm như nước sốt salad, sốt cà Chất CMC thích hợp chocác sản phẩm n ày vì tính hòa tan tốt trong nước lạnh lẫn nước nóng, có khả năngliên kết với nước tốt và chịu được ở pH thấp

- Nước sốt salad: CMC thường dùng là 7HOF nồng độ 1 % khi thành phần dầu

là 30 % hay 0,75 % khi thành ph ần dầu khoảng 50 %

- Nước sốt cà chua: tùy theo loại CMC sử dụng mà ta có được các sản phẩm cócấu trúc khác nhau Loại 7HOF sẽ cho sản phẩm có cấu trúc d ài, còn loại 7HXFMA

sẽ cho sản phẩm có cấu trúc ngắn hơn và mềm hơn

Nhìn chung, CMC là một hợp chất có vai trò quan trọng trong công nghiệpthực phẩm, việc phát triển và cải thiện tính chất của CMC góp phần quan trọng đốivới công nghiệp sản xuất thực phẩm

4.4 Hemixelluloza

Hemixelluloza là nhóm polysacarit có tính chất đặc biệt là không hòa tanđược trong nước mà chỉ tan trong dung dịch kiềm Hemixelluloza cũng là thànhphần của thành tế bào thực vật và tồn tại chủ yếu ở các phần như vỏ hạt, bẹ ngô,cám,rơm rạ , trấu Khi thủy phân hemixelluloza sẽ thu được các monosacarit thuộc nhómhexoza như manoza, galactoza, nhóm pentozan(araban hoặc xilan) Các polysacaritnhư manan, galactan, araban và xilan đều là các chất phổ biến trong thực vật, chủyếu ở các thành phần của màng bao té bào của các cơ quan khác nhau như gỗ, rơmrạ,……

4.5 Pectin:

a Nguồn gốc:

- Có mặt trong quả, củ, thân cây, đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho cáctrái cây đang trưởng thành, duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây Tiền thâncủa pectin là protopectin, không tan trong nước và có nhiều trong mô trái cây cònxanh Quá trình chín sẽ kèm theo sự thủy phân protopectin thành pectin, sau đó kếthợp với sự demethyl hóa dưới tác dụng của enzyme và sự depolymer hóa của pectintaọ thành pectate và cuối cùng là các loại đường hòa tan và acid

- Từ thời tiền sử, chất pectin đã là thành phần trong khẩu phần ăn của conngười Nhưng chỉ mới trong nửa thế kỉ trước ngành công nghiệp thực phẩm mớinhận biết được vai trò quan trọng của phụ gia pectin trong việc đa dạng hóa các sảnphẩm thực phẩm

- Trong công nghiệp pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệuthực vật, thường là táo hay các quả có múi

Phần lớn các quốc gia xem pectin là một loại phụ gia quý và vô hại, được sử dụngvới liều lượng phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ

b Cấu tạo :

- Polysaccharide dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất methyl của acid pectic

Acid pectic là 1 polymer của acid galcturonic, liên kết với nhau bằng liên kết1,4-glucoside Một chuỗi gồm khoảng

D-10000 phân tử galactoronic tạo thành mộtphân tử pectin M= 10000-100000

- Cấu tạo 1 đơn vị của chuỗi pectin :

c.

Các chỉ số đặc trưng của pectin:

- Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện tỉ lệ methyl hoá, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử

MI max = 16,3%

MI của pectin thực vật = 10 – 12%

- Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là phần trăm về số lượng của các gốc acid galactoronic được ester hoá trên tổng số lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử

d

Phân loại:

- Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử:

+ HMP (High Methoxyl Pectin): DE > 50% hay MI >7%

+ LMP (Low Methoxyl Pectin) : DE ≤ 50% hay MI ≤ 7%

- Theo khả năng hòa tan trong nước:

- Pectin hòa tan: methoxyl polygalacturonic

- Pectin không hòa tan: protopectin – là dạng kết hợp của pectin với araban (polysaccharide ở thành tế bào)

e Tính chất của pectin:

- Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu

- Tan trong nước, không tan trong ethanol

- Có khả năng tạo gel bền

Khả năng tạo gel:

- Các pectin và acid pectinic có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng hydrat hóa cao

- Các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, do đó làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch

- Vì vậy khi làm giảm độ tích điện và độ hydrat hóa sẽ làm cho các phân tử pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới 3 chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong

- Khả năng tạo gel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: chiều dài của chuỗi pectin và mức độ methoxyl hóa

a)

Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel:

Nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo được gel mặc dù sử dụng với liều lượng cao

Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành rất cứng

b)

Mức độ methoxyl hoá quy định cơ chế tạo gel: