CHƯƠNG PHỤ GIA CẢI THIỆN CẤU TRÚC THỰC PHẨM Nhóm chất nhũ tương hóa NHĨM CHẤT NHŨ TƯƠNG HĨA Chất nhũ tương hóa - Chất nhũ tương hóa (Emulsifier) phụ gia thực phẩm bổ sung vào thực phẩm nhằm mục đích tạo trì dạng nhũ tương đồng hai hay nhiều thành phần thực phẩm Nhóm chất tạo gel / làm dầy Nhóm chất ổn định Một số chất khác Tác dụng nhũ tương hóa - Khuấy, hồ tan thật mạnh để hai chất hình thành nhũ tương bền vững Chất nhũ tương có tác dụng màng mỏng nối chặt giọt - Có tác dụng hồ tan nước (hoặc chất tương tự nước) với chất béo (hoặc có cấu trúc tương tự) Phân loại hệ nhũ tương - Hệ nhũ tương W/O: nước dầu - Hệ nhũ tương O/W: dầu nước - Hệ nhũ tương đa pha: W/O/W, O/W/O nhỏ li ti hai chất ban đầu http://www.understandingfoodadditives.org Thông số đặc trưng phụ gia ổn định nhũ tương Giá trị HLB số chất nhũ hóa - Giá trị cân ưa nước ưa béo (Hydrophilic-lipophilic balance HLB) Chất nhũ hóa Davies' method m - Number of hydrophilic groups in the molecule Hh - Value of the hydrophilic groups n - Number of lipophilic groups in the molecule Hl - Value of the lipophilic groups HLB = – -> ổn định hệ W/O HLB = – 18 -> ổn định hệ O/W VD: Soy lecithin: HLB = Glycerol monostearate: HLB = 3,8 HLB Chất nhũ hóa 5,7 Polyoxyethylene (5) Morbitan Monooleate 10,9 6,6 Polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate 15,8 Sorbitan monolaurate 6,6 Polyoxyethylene sorbitan monostearate 14,9 Propyleneglycol monostearate 4,6 Glycerol lacto-Palmitate 3,7 3,7 Este Monoglycerid với acid succinic 5,3 5,5 Sodium Stearoyl Lactylate 21,0 Sorbitan monostearate Sorbitan monopalmitate Glycerol monostearate Diglycerol monostearate HLB Phụ gia ổn định hệ nhũ tương - Lecithin từ lòng đỏ trứng: mayonnaise (TK19) Ứng dụng phụ gia ổn định hệ nhũ tương Bánh mỳ: E472e (diacetyl tartaric esters monoglycerides) có cấu trúc phân tử lớn, tương tác với gluten, làm bền mạng gluten, ổn định khối bột nhào - Lecithin từ đậu nành: margarine (1920s) - Monoglyceride diglycerides (1930s) Bánh mỳ khơng E472e Bánh mỳ có E472e Nở khơng đều, lỗ khí lớn, Nở đều, kích thước khơng lỗ nhỏ đều, mịn http://www.emulsifiers.org/ NHÓM CHẤT TẠO GEL http://www.understandingfoodadditives.org Đặc điểm chất tạo gel - Các chất tạo gel /làm dày PGTP sử dụng để làm tăng độ nhớt thực phẩm - Chất tạo gel hợp chất cao phân tử tan nước, cấu trúc phức tạp khả tạo gel tốt cornstarch (powder) molecules are tightly wound together and dehydrated Each packet of starch (spiral) stands alone and does not attach itself to any other packet of starch add cold water to cornstarch, the starch molecules disperse into the water -> slurry The packets of starch are still in their tight spirals, but now they are evenly spread into water Heating: the heat and water act together to hydrate the cornstarch molecules The tightly-wound spirals of starch unwind and begin to give a little thickness visual representation of how a gel organizes its shape - the long strands of polymers form a crosslinked network that holds its shape Là hợp chất cao phân tử (polysaccharide, protein) - Khối lượng phân tử lớn - Cấu trúc nhiều mạch nhánh - Tan nước (nhóm hydrocolloid) - Chức năng: tạo đặc, tạo hệ gel lỏng, ổn định hệ bọt, nhũ tương huyền phù, ngăn cản tạo thành tinh thể đá đường, giữ hương… Nguồn cung cấp phụ gia tạo gel - Nhóm 1: Chất chiết tảo Nguồn khai thác - Nhóm 2: Chất chiết từ thân Nội nhũ hạt - Nhóm 3: Chất chiết từ Nhựa Thực vật Hợp chất E No Guar gum E412 Locust bean gum E410 Tara gum E417 Gum arabic E414 Karaya gum E416 Tragacanth gum E413 - Nhóm 4: Chất có nguồn gốc động vật Pectin táo, citrus Pectin E440 - Nhóm 5: Polysaccharide nguồn gốc từ vi sinh vật Cellulose Dẫn xuất Cellulose E461-466 - Nhóm 6: Chất chiết từ hạt - Nhóm 7: Dẫn xuất axit photphoric Tảo biển Động vật Vi khuẩn Agar E406 Alginates E400-404 Carrageenan E407 Gelatin, chitosan Xanthan gum, gella gum, cellulose http://www.understandingfoodadditives.org 2.1 Chất chiết từ tảo biển 2.2 Chất chiết từ thân • Alginat (E400-405): từ tảo nâu • Thạch trắng (Aga) (E406): từ tảo đỏ Gracilaria, Gelidium • Carrageenan (E407): từ tảo đỏ Rhodophyceae Sodium Alginate (alginate, algin) Agar Agar (kanten) Carrageenan (Iota, Kappa, Lambda) 2.2.1 Arabic gum (E 414): nhựa acaxia, polysacarrit có chứa ion K+, Ca2+, Mg2+ Cây thân gỗ Acacia senegal dùng chiết xuất gum Arabic http://www.molecularrecipes.com/hydrocolloid-guide/ 2.2.2 Arragan gum - tác nhân tăng độ dày, tạo gel, tạo bọt, ổn định, sử dụng sản xuất nước chấm, kem, bánh kẹo… - polysacarit axit, khối lượng phân tử lớn - Liều dùng: không 0,5-0,75% khối lượng sản phẩm 850.000, có độ nhớt cao - tác nhân tăng độ dày, tạo gel, tạo bọt ổn định, sử dụng sản xuất nước chấm, kem, bánh kẹo… - liều dùng: Chưa có quy định INS TÊN Nguồn Chức khác Chất làm dầy, chất nhũ hóa, chất tạo gel, chất ổn định 413 Gôm tragacanth Nhựa Astragalus (Iran, Middle Eastern ) 2.3 Chất chiết từ Pectin (E 440) chất hữu phức tạp cấu tạo từ liên kết phân tử axit polygalacturonic (C6H10O7)n phần este hoá rượu metylic CH3OH 414 Gôm arabic 416 Gôm karaya Nhựa Acacia (Africa) - polysaccharides and glycoproteins Nhựa câySterculia (India) - Polysaccharide (galactose, -Tuỳ theo số phân tử axit galacturonic mà tạo nên chiều dài phân tử pectin E440 Pectin Phân loại - Khối lượng phân tử pectin từ 20000 đến 200000 tuỳ thuộc vào số lượng gốc metyl -CH3 có phân tử http://en.silvateam.com/Products-Services/Food-Ingredients/Pectin/What-pectin Điều kiện tạo gel E440 Pectin Cơ chế tạo gel E440 Pectin Pectin HMP (High Methoxyl –OCH3) - liên kết H không bền - gel mềm dẻo The low pH value reduces the negative charges along the pectin chain, originated by the carboxylic group disassociation Thus an electrostatic repulsion occurs which is responsible for gel formation and the pectin - pectin bond formation is avoided The lower the DM level, the longer the setting time and the lower the setting temperature The higher the soluble solids content, the lower the numbers of hydrogen bonds These bonds are stronger and thus the strongest gels are formed http://en.silvateam.com/Products-Services/Food-Ingredients/Pectin/What-pectin http://en.silvateam.com/Products-Services/Food-Ingredients/Pectin/What-pectin Cơ chế tạo gel E440 Pectin E440a (i): Pectin Pectin LMP (Low Methoxyl –OCH3) E440a (ii): Sodium pectate - liên kết (COO-) với ion Ca2+ - gel đàn hồi E440a (iii): Potassium pectate LM pectin forms gels in the presence of polyvalent cations, typically Ca++ The binding of Ca++ to pectin is not a simple ionic interaction, but involves intermolecular chelate binding of the cation, leading to the formation of macromolecular aggregates (“egg-box” cavity) The higher the solids level and the lower the pH, the pectin is more reactive The higher the Ca++ content and lower the pH, the higher the setting temperature E440a (iv): Ammonium pectate E440b: Amidated pectin Liều dùng: chưa có quy định, tuỳ thuộc vào yêu cầu thực phẩm http://en.silvateam.com/Products-Services/Food-Ingredients/Pectin/What-pectin 2.4 Chất có nguồn gốc động vật Gelatin • Có loại: - Loại A: thu nhận từ nguyên liệu ban đầu xử lý axit Là polypeptide cao phân tử thu nhận từ collagen mô liên kết động vật - Loại B: thu nhận từ nguyên liệu ban đầu xử lý bazo Đặc điểm kỹ thuật Đặc tính: - Thường dạng bột, màu vàng nhạt trắng - Hút nước trương nở gấp 5–10 lần o - Gel tan chảy 27–34 C, đặc lại làm nguội (thuận nghịch) • Gelatin keo ưa nước, gần không mùi, không vị, Loại A Loại B pH 3.8 – 5.5 5.0 – 7.5 Điểm đẳng điện 7.0 – 9.0 4.7 – 5.4 Độ bền gel 50 - 300 50 – 300 Độ nhớt (Pms) 15 - 75 20 - 75 0.3 – 2.0 0.5- 2.0 Tro Gelatin rắn chắc, giịn có màu vàng nhạt, chứa 8-13% ẩm có tỷ trọng 1.3 – 1.4 Ứng dụng: - Bánh kẹo: kẹo (6–9%), bánh/mứt (1,2– 2,5%) - Tính tan chảy miệng (nhiệt độ nóng chảy gelatin 37oC) - Khả tạo gel - Không bị ảnh hưởng lực ion ổn định dãy pH rộng 2.5 Polysacarit nguồn gốc vi sinh vật - Sữa: yoghurt (0,3–0,5%) - Kem: mềm mịn, tránh tạo tinh thể đá, tan chậm - CNSX thịt: tạo gel, tăng ẩm, tăng protein, nhũ hóa (2-3%) 2.5.1 Xanthan gum (INS 415) - Xanthan gum (polysaccharide gum) dẫn xuất thu trình lên men vi sinh vật chủng Xanthomonas • Xanthan gum campestris tinh chế cồn isopropylic • Gellan gum • Glucose oxidase • CMC Xanthomonas campestris - có cấu trúc phức tạp bao gồm liên - dùng chế biến thực phẩm tạo ổn định, tạo nhũ kết đường D-glucose, D-maltose tương, tăng độ dày, tăng bọt, chịu nhiệt D-glucuronic acid - sử dụng sản xuất thực phẩm thịt đơng, nước uống có chanh, đồ hộp, sữa đông, nước chấm salat http://www.youtube.com/watch?v=2xPG1KXfUwU Cấu tạo Xanthan gum 2.5.2 Gellan gum (E418) Gellan gum -Thuộc loại gôm polysaccharide có trọng lượng phân tử cao (Tetrasaccharide với phân tử Rhamnose glucuronic acid hai phân tử glucose) Noodle created from unsalted chicken or vegetable broth The low-acyl Gellan used in this recipe lets the noodles stay clear and gives an elastic chew http://www.molecularrecipes.com/hydrocolloid-guide/gellan/ Gellan gum 2.5.3 Glucose oxidase - Còn gọi D – glucose, dextrose, grape, corn sugar - Glucose oxidase dùng để bảo quản thực phẩm, loại bỏ oxy sản xuất đồ hộp, bột, nước giải khát, bia… Gellan creates a fluid gel (a gel that is blended after it has already set) Gellan gels will not turn into liquids, but will still be malleable after blending Gellan is combined with blackberry puree, allowed to set, then blended to create a fluid gel that can be spooned beautifully for final presentation http://www.molecularrecipes.com/hydrocolloid-guide/gellan/ 2.6 Chất chiết từ hạt 2.5.4 CMC (E466) - Xử lý Cellulose tạo thành từ vi khuẩn Gluconacetobacter hansenii Ứng dụng: - Kem: tinh thể mịn, lâu tan - Đồ uống: ổn định hệ nhũ tương/huyền phù (CMC: 1%) - Bánh kẹo: mềm bột nhào, giữ ẩm, kiểm sốt độ nhớt -Mì ăn liền: tăng độ dai - Sốt, ketchup: ổn định, chịu pH thấp INS TÊN Nguồn Chức khác Chất làm dầy, chất nhũ hóa, chất tạo gel, chất ổn định 2.7 Phosphoric acid (E 338) • Bao gồm: Ortphophat natri / kali / canxi; Diphotphat, 410 412 417 Gôm carob Gôm guar Gôm tara locust bean tree (Mediterranean region) Guar bean (India, Pakistan, US, Australia, Africa) triphotphat, polyphotphat natri kali • Các dẫn xuất axit phosphoric dùng sản xuất bánh nhân kem, nước giải khát • Liều lượng: 70 mg/kg thể trọng Hạt Caesalpinia spinosa (Peru) NHĨM CHẤT ỔN ĐỊNH CHẤT ỔN ĐỊNH (Stabilizers) Nhóm chất ổn định INS 327 PGTP sử dụng với mục đích trì phân tán hai hay nhiều thành phần nhằm tạo nên đồng cho sản phẩm Tên 1201 Polyvinylpyrolidon Canxi lactat 332i Kali dihydro xitrat 339ii 340i 340ii 341iii 452v 500ii Dinatri orthophosphat Monokali orthophosphat Dikali orthophosphat Tricanxi orthophosphat Amoni polyphosphat Natri hydro cacbonat 501i Kali cacbonat 503ii Amoni hydro cacbonat 508 Kali clorua Các chức khác Làm bóng, nhũ hố, làm dày Điều chỉnh độ axit, làm rắn chắc, chống oxy hoá, nhũ hoá, làm dày Nhũ hoá, điều chỉnh độ axit, tạo phức kim loại, chống oxi hóa Điều chỉnh độ axit, bảo quản, tạo xốp, chống đơng vón, ổn định màu, chống oxy hoá, tạo phức kim loại, nhũ hoá, điều vị, làm rắn chắc, xử lý bột, làm ẩm, làm dày Điều chỉnh độ axit, chống đơng vón, tạo xốp Điều chỉnh độ axit Điều chỉnh độ axit, tạo xốp Làm dày MỘT SỐ CHẤT KHÁC - Chất chống đơng vón - Chất chống tạo bọt / chất tạo bọt - Chất tạo xốp - Chất độn - Chất làm rắn - Chất làm ẩm - Chất xử lý bột - Chất làm bóng