Tổng quan về sử dụng keo ưa nước trong sữa và sản phẩm từ sữa Phụ gia thực phẩm

Phụ gia thực phẩm Tổng quan về sử dụng keo ưa nước trong sữa và sản phẩm từ sữa, Giới thiệu về keo ưa nước, Phân loại keo ưa nước thường sử dụng trong sữa và sản phẩm từ sữa, Cơ chế tác dụng vai trò keo ưa nước trong các sản phẩm từ sữa

TỪ SỮA

GVHD: ………

Nhóm………

YÊU CẦU ĐỀ TÀI

Tổng quan về sử dụng keo ưa nước (hydrocolloids) trong sữa & các sản phẩm từ sữa

➢ Tiểu luận có đầy đủ các nội dung chính sau:

➢ Phân loại & tính chất chức năng của keo ưa nước

➢ Các loại keo ưa nước thường được sử dụng trong sữa & các sản phẩm

từ sữa

➢ Cơ cế tác dụng, vai trò, mục đích của keo ưa nước trong các sản phẩm

nói trên

MỤC LỤC

Phần 1: TỔNG QUAN VỀ KEO ƯA NƯỚC 4

1.1 Giới thiệu về keo ưa nước 4

1.2 Phân loại, tính chất và chức năng của keo ưa nước 4

1.2.1 Phân loại keo ưa nước 4

1.2.2 Tính chất chung của keo ưa nước 5

1.2.2.1 Tạo độ nhớt 5

1.2.2.2 Tạo gel 6

1.2.2.3 Một số tính chất khác 6

1.3 Chức năng của keo ưa nước 6

Phần 2: CÁC LOẠI KEO ƯA NƯỚC THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG SỮA VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA SỮA 8

2.1 Carrageenan 8

2.2 Xanthan gum 9

2.3 Agar 11

2.4 Alginate 13

2.5 Caseinate (protein sữa) 14

2.6 Gelatine 16

2.7 Pectine 17

2.8 Carboxylmethyl Celluslose (CMC) 19

Phần 3: CƠ CHẾ TÁC DỤNG, VAI TRÒ, MỤC ĐÍCH CỦA KEO ƯA NƯỚC TRONG CÁC SẢN PHẨM SỮA 20

3.1 Ứng dụng của Carrageenan trong sữa và các sản phẩm từ sữa 20

3.1.1 Tương tác giữa carrageenan với protein 20

3.1.2 Vai trò và mục đích 22

3.2 Ứng dụng của Xanthan gum trong sữa và các sản phẩm từ sữa 23

3.3 Ứng dụng của Agar trong sữa và các sản phẩm từ sữa 23

3.4 Ứng dụng của Alginate trong sữa và các sản phẩm từ sữa 24

3.4.1 Cơ chế tác dụng của Alginate trong phomai 24

3.4.2 Cơ chế tác dụng của alginate trong sữa 26

3.5 Ứng dụng của caseinate trong sữa và các sản phẩm từ sữa 26

3.6 Ứng dụng của gelatine trong sữa và các sản phẩm từ sữa 27

3.6.1 Gelatine trong sữa 27

3.6.2 Ứng dụng của gelatine trong sữa chua 27

3.6.3 Vai trò, mục đích của gelatin trong sữa và các sản phẩm từ sữa 28

3.7 Ứng dụng của Pectine trong sữa và các sản phẩm từ sữa 29

3.7.1 Cơ chế tác dụng của Pectine trong sữa và sữa chua 29

3.7.2 Vai trò mục đích của Pectine trong sữa và các sản phẩm từ sữa 30

3.8 Ứng dụng của CMC trong sữa và các sản phẩm từ sữa 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

Phần 1: TỔNG QUAN VỀ KEO ƯA NƯỚC

1.1 Giới thiệu về keo ưa nước

Các hợp chất keo thực phẩm ( hay còn gọi là keo ưa nước – hydrocolloids) thường được

ngành công nghiệp thực phẩm và phụ gia gọi theo những ứng dụng của chúng là: các hợp

chất tạo ổn định/làm bền (stabilizers), làm đặc (thickeners) và tạo gel (gelling agents)

Trong tự nhiên, các hợp chất này vốn có sẵn trong các tổ chức sinh vật và chúng có một

số chức năng cực kì quan trọng để giúp sinh vật có thể phát triển tốt Trong công nghiệp

thực phẩm, nhiều hợp chất loại này được chiết xuất từ các nguyên liệu tự nhiên bao gồm

từ các nguồn thực vật trên cạn, dưới nước cho đến động vật và nuôi cấy vi sinh vật

Chúng được đưa vào thực phẩm để tạo ra các tính chất cấu trúc, tính chất lưu biến và tính

chất cảm quan mà người tiêu dùng yêu cầu Keo thực phẩm có một ảnh hưởng sâu sắc

đến tính chất của thực phẩm với tỉ lệ ít hoặc nhiều như trường hợp sử dụng một lượng

carrageenan rất nhỏ trong các sản phẩm sữa có gia nhiệt hoặc khi sử dụng một lượng tinh

bột, gelatine khá lớn trong các sản phẩm kẹo dẻo Sự ứng dụng hiệu quả của keo thực

phẩm là một chủ đề hấp dẫn mà nó tiếp tục hứa hẹn sự chú ý của các nhà nghiên cứu

Trong những năm gần đây, những kỹ thuật nghiên cứu mới đã giúp khám phá và hiểu rõ

hơn sự hình thành mạng lưới cấu trúc và sự kết hợp của chúng với các polymer khác

Ở một khía cạnh khác, một số loại keo thực phẩm được xem là có các đặc tính của chất

xơ Công nghiệp thực phẩm trên thế giới đã có những ứng dụng chúng để thay thế chất

béo trong một số loại thực phẩm để tạo ra các sản phẩm than thiện với sức khỏe Ngoài

ra, vì có các đặc tính của chất xơ hòa tan hoặc không hòa tan mà chúng đang được nghiên

cứu để chứng minh vai trò có lợi cho sức khỏe tưng tự như các loại prebiotic hiện nay

1.2 Phân loại, tính chất và chức năng của keo ưa nước

1.2.1 Phân loại keo ưa nước

Hầu hết các chat keo thực phẩm là các polymer polysaccharide, ngoại trừ gelatin,

casein…là các polymer protein Khối lượng phân tử của các polysaccharide từ vài trăm

ngàn đến và triệu Dalton, có cấu trúc phức tạp và chúng được cấu thành từ các phân tử

đường đơn như glucose, galactose, mannose… hoặc các chất dẫn xuất của các loại đường

này bằng các liên kết đặc trưng Ở trạn thái tự nhiên, các polysaccharide ở trạng thái tích

điện âm hoặc trung tính và một số trong chúng kết hợp với các ion kim loại như calcium,

potassium, magnesium

Về mặt phân loại keo thực phẩm, người ta thường phân theo nguồn gốc xuất xứ trong tự

nhiên cũng như bản chất tự nhiên hay bán tống hợp của chúng

Trong dịch chiết từ

cây (nhựa cây)

Gum Arabic (acasia gum) Dẫn xuất từ

cellulose

Carboxymethyl cellulose (CMC) Gum Tracaganth Methyl cellulose

Propylene glycol alginate

Nguồn khác

locus bean gum

gum Tinh bột

Bảng 1 Phân loại keo ưa nước 1.2.2 Tính chất chung của keo ưa nước

1.2.2.1 Tạo độ nhớt

Khi kết hợp với nước, keo thực phẩm tạo ra một dung dịch hoặc dịch phân tán có độ nhớt

cao Độ nhớt này tùy thuộc vào nồng độ chất keo trong nước, bản chất hóa học, cấu trúc

phân tử, khối lượng phân tử….kết quả là các loại keo thực phẩm khác nhau có thể có độ

nhớt rất khác nhau ở cùng nồng độ Chính vì tính chất tạo nhớt này làm chúng được ứng

dụng để tạo nhớt, tạo đặc cho các thực phẩm dạng lỏng, là chất tạo nhũ và làm bền hệ

nhũ tương, là chất chống lắng các nguyên liệu dạng hạt rắn lơ lửng trong thực phẩm lỏng,

1.2.2.2 Tạo gel

Chỉ có một số loại keo thực phẩm có tính chất này Sự tạo gel là quá trình tạo thành

mạng lưới liên kết chặt chẽ, có cấu trúc của các phân tử keo thực phẩm với nhau và với

nước, kết quả là đem lại trạng thái rắn (hóa rắn) cho các thực phẩm ban đầu có trạng thái

lỏng Nồng độ và điều kiện tạo gel của các loại keo thực phẩm cũng rất khác nhau Tính

chất tạo gel này đã có vô số ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm để sản xuất ra các

sản phẩm có cấu trúc gel từ mềm, đàn hồi đến cứng, giòn, dễ gãy

Ngoài ra, trong những năm gần đây người ta sử dụng một số keo thực phẩm như một

nguồn chất xơ hòa tan Nhiều bằng chứng khoa học đã chứng tỏ các lợi ích chức năng của

một số keo thực phẩm, chẳng hạn như gum arabic và guar gum Khoa học đã nhận thấy

khả năng tiềm tàng của chúng trong việc hạ thấp cholesterol và làm giảm nguy cơ ung

thư Việc sử dụng các chất keo này trong các chương trình giảm cân cho người tiêu dùng

đã được thực hiện và chắc chắn sẽ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai

1.2.2.3 Một số tính chất khác

Tính háo nước: Keo ưa nước có thể kiên kết với một lượng nước gấp nhiều lần khối

lượng của nó, tạo ra dung dịch có độ nhớt rất cao Ở một nồng độ keo nhất định, đa số

chúng tạo ra cấu trúc dạng gel

Tính thuận nghịch và bất thuận nghịch: Một số loại có tính tạo gel thuận nghịch (có

thể lặp lại chu trình tạo gel – chảy gel nhiều lần), ví dụ agar, gelatin, carrageenan….Số

khác tạo gel không thuận nghịch

Tính cộng hưởng/hiệp lực: Là tính chất của đa số keo ưa nước mà chúng thể hiện độ

bền, độ mạnh của gel tốt hơn nhiều khio được dùng kết hợp với một/hai loại keo ưa nước

khác ở nồng độ thấp hơn nồng độ của từng chất riêng rẽ Ví dụ: carrageenan cộng

hưởng/hiệp lực với locust bean gum, với tinh bột, với protein trong sữa

Tính chất thixotropic: Một số loại dịch keo khi để yên, chúng có trạng thái gel đặc, rất

nhớt Khi tác động lực khuấy, gel trở nên linh động, chảy lỏng, độ nhớt giảm theo tốc độ

khuấy Ví dụ : xanthan gum

1.3 Chức năng của keo ưa nước

Người ta cho rằng khó có thể liệt kê đầy đủ các tính chất chức năng của keo ưa nước mà

chúng đem lại cho thực phẩm các đặc tính cảm quan Người ta đã dùng một câu phát biểu

rằng: “Keo ưa nước được hiểu rất ít nhưng lại có mặt hầu như trong tất cả thực phẩm”, để

nói lên mức độ quan trọng và tính phổ dụng của chúng trong tất cả các ngành sản phẩm

thực phẩm Nhìn chung, keo thực phẩm có vai trò, lợi ích sau đây:

- Cung cấp sự tiện lợi

- Cải thiện tính chất cấu trúc, cảm quan cho các sản phẩm thực phẩm nhờ các đặc

tính (tạo nhớt, tạo đặc, tạo đục, tạo đông, tạo dẻo, tạo nhũ…), nâng cao chất lượng

Phần 2: CÁC LOẠI KEO ƯA NƯỚC THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG

TRONG SỮA VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA SỮA

2.1 Carrageenan

Carrageenan là polysaccharide được chiết xuất thương mại chủ yếu từ 02 loài trong giống

tảo đỏ Kappaphycus alvarezii (‘Cottonii’) và Eucheuma denticulatum (‘Spinosum’)

Carrageenan không bị tiêu hóa trong cơ thể người, không có giá trị dinh dưỡng, chỉ tác

dụng như một chất xơ Tuy nhiên chúng lại có một số tính chất chức năng dặc biệt để tạo

gel, làm đặc, làm bền các thực phẩm hoặc các hệ thống thực phẩm Các loài tảo đỏ đa

dạng cung cấp một loạt các dịch chiết carrageenan có thành phần và cấu hình khác nhau

dẫn tới việc tạo ra một phổ rộng rãi các tính chất cơ lý, cấu trúc và tính chất tạo gel, mật

độ tích điện phân tử và các tương tác với các loại keo thực phẩm khác và protein

Các loại carrageenan có cùng khung xương là galactose nhưng khác nhau về tỷ lệ và vị trí

các nhóm ester sulphate và tỷ lệ của 3,6-anhydrogalactose Có 03 loại carrageenan chính:

hai loại kappa carrageenan và iota carrageenan hình thành gel thuận nghịch nhiệt, có cấu

trúc gel từ cứng chắc, dễ gãy đến mềm và đàn hồi Loại thứ ba là lambda carrageenan thì

không tạo gel Kappa carrageenan tương tác cộng hưởng với các keo thực phẩm khác để

cải thiện cấu trúc tạo gel, ví dụ cộng hưởng với các polymanan là locust bean gum và

konjac Một tương tác đặc trưng giữa kappa carrageenan với casein sữa được sử dụng rất

rộng rãi để làm bền, ổn định các sản phẩm sữa và từ sữa

Về mặt hóa học, carrageenan là một polysaccharide ưa nước, mạch thẳng được cấu tạo từ

các đơn vị disaccharide galactose và 3,6-anhydrogalactose (3,6 AG), cả hai có thể được

sulphate hóa hoặc không sulphate hóa, được nối với nhau luân phiên bằng liên kết

glycoside α-(1,3) và β-(1,4) như được trình bày ở sau

Hình 3 Đơn vị cấu trúc disaccaride của carrageenan

Cấu trúc của carrageenan khác nhau ở hàm lượng ester sulphate và 3,6 anhydrogalactose

và sự phân bố của nhóm ester sulphate Sự khác biệt này sẽ ảnh hưởng đến cường độ, cấu

trúc, độ hòa tan, nhiệt độ chảy và nhiệt độ tạo gel, sự tách nước, sự cộng hưởng và các

tương tác của carrageenan với các keo ưa nước và nguyên liệu khác Sự khác biệt này sẽ

được tạo ra và kiểm soát bằng việc chọn lựa loại tảo và điều kiện chế biến cũng như bằng

việc phối trônj các chiết xuất carrageenan khác nhau

Hàm lượng ester sulphate và 3,6-anhydrogalactose tương ứng là khoảng 22% và 33% đối

với kappa carrageenan; 32% và 26% đối với iota carrageenan Lambda carrageenan chứa

khoảng 37% ester sulphate và có ít hoặc không có hàm lượng 3,6-anhydrogalactose Mức

độ ester sulphate cao này đối nghịch cơi hàm lượng ester sulphate rất thấp của agar

(1.5-2.5%) Trong ứng dụng thực phẩm, carrageenan được mô tả tốt nhất như là “chất chiết

xuất: polygalactan từ tảo Rhodophyceae với hàm lượng ester sulphate trong khoảng

18-40% và các liên kết glycoside α-(1,3) và β-(1,4) luân phiên

Carrageenan là loại polysaccharide có khối lượng phân tử cao Các loại carrageenan

thương mại có khối lượng phân tử khoảng 200000-800000 Dalton nhưng cũng có thể lên

tới 1500000 Dalton, ngoài ra chúng cũng chứa một lượng nhỏ các phân đoạn dưới

100000 Dalton

Carrageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp (nhỏ hơn

0.5%) Ở dạng gel các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và cũng có thể xoắn với

nhau tạo thành khung xương không gian ba chiều vững chắc, bên trong có thể chứa nhiều

phân tử nước hay dung môi Từ dạng dung dịch chuyển sang dạng gel là do tương tác

giữa các phân tử polymer hòa tan với các phân tử dung môi ở bên trong nhờ tương tác

này mà gel tạo thành có độ bền cơ học cao Phần xoắn vòng lò xo chính là những mầm

tạo gel, chúng lôi kéo các phân tử dung môi vào vùng liên kết

Cơ chế tạo gel: trước hết là xuất hiện sự chuyển đổi cấu hình từ dạng cuộn sang xoắn lò

xo, tiếp sau là sự kết hợp các xoắn và sự tụ họp lại có trật tự tạo thành xoắn kép – gel

Như vậy, gel là tập hợp các xoắn có trật tự hay còn gọi là xoắn kép

2.2 Xanthan gum

Xanthan gum là một loại keo thực phẩm polysaccharide có khối lượng phân tử cao và thu

được trong quá trình lên men carbohydrate bởi các chủng vi sinh Xanthomonas

campestris Các sản phẩm xanthan gum thương mại là dạng bột màu kem, có thể ở các

dạng muối của sodium, potassium hoặc calcium Theo phân loại của Codex, xanthan gum

được xếp vào nhóm chất tạo bọt, làm bền, tạo gel và tạo đặc

Cấu trúc chính của nó là một khung cellulose bao gồm các đơn vị cellobiose có chứa các

đơn vị D-glucose được nối với nhau bằng liên kết β-(1,4) Trong mỗi cellobise có chứa

một nhánh bên là trisaccharde gồm một gốc acid glucorumic nối với gốc đường manose

ngoài cùng bằng liên kết 1,4 và nối với gốc đường còn lại bằng liên kết 1,2 Gần 50% gốc

đường manose ở ngoài cũng có chứa nhóm pyruvate và gốc đường manose nối với đơn

vị cellobiose thường có chứa nhóm acetyl Các nhóm carboxyl trên mạch nhánh tạo cho

phân tử xanthan gum có tính chất anion Khối lượng phân tử của xanthan gum khoảng

2x106 và mức độ dao động khối lượng phân tử chúng khá hẹp so với hầu hết các keo

thực phẩm khác Trong dung dịch, các mạch nhánh sẽ bao bọc khung cellulose và bảo vệ

nó Các nhà khoa học cho rằng chính cấu hình này giúp tạo ra độ bền tuyệt vời của

xanthan gum trong điều kiện bất lợi

Hình 4 Công thức cấu tạo của xanthan gum

Dung dịch xanthan gum trải qua một quá trình dịch chuyển cấu hình khi gia nhiệt do sự

thay đổi từ trạng thái có thứ tự, vững chắc khi ở nhiệt độ thấp sang một trạng thái mất trật

tự, linh động hơn khi ở nhiệt độ cao Sự thay đổi cấu hình này được thể hiện bằng sự thay

đổi độ nhớt Nhiệt độ tạo ra sự dịch chuyển cấu hình tùy thuộc vào cường độ của ion và

đặc tính cấu trúc chẳng hạn như hàm lượng acid acetic và acid pyruvic của phân tử

xanthan gum Ở nồng độ xanthan gum khoảng 0.3% trong nước không có ion, sự chuyển

dịch diễn ra ở khoảng 400C Tuy nhiên khi có mặt một lượng nhỏ muối, mà nó thường

hiện diện trong thực phẩm, sự chuyển dịch diễn ra ở trên 900C Lượng muối này sẽ giúp

duy trì cấu hình có trật tự, vững chắc của xanthan gum và nó ít bị thay đổi khi tăng them

muối và tăng nhiệt độ

2.3 Agar

Là một loại pollysaccharit được tách từ tảo đỏ như Gelidium và Gracilaria Chúng

được khám phá và sử dung tại Nhật Bản hơn 350 năm trước Hàm lượng agar trung bình

trong rong Đỏ trên thế giới dao động khoảng 20-40% Trong khi đó thì rong Đỏ của Việt

Nam chứa từ 24-45% khối lượng rong khô

Hình 5 Rong Gracilaria và Rong Đỏ

Agar là một phức hợp pollysaccharit của agarose ( thành phần chính tạo gel chắc và trung

tính) và agaropectin ( thành phần phụ tạo gel yếu) Thành phần chính của mạch là

β-D-galactopyranose và 3,6-anhydro-α-L-β-D-galactopyranose liên kết với nhau bởi liên kết β-1,4

Hình 6 Công thức cấu tạo Agar

Agarose là polymer mạch thẳng do nhiều đơn vị agarobiose nối vơi nhau Agarobiose

được tạo thành từ β-D-galactopiranoza và 3,6-anhydro-α-Lgalactopiranoza bằng liên kết

β-1,4 và liên kết α-1,3.Cấu trúc của agarose không đồng nhất: vừa tích điện vừa trung hòa

điện

Hình 7 Công thức cấu tạo Agarose

Agaropectin: Cấu tạo của agaropectin đến nay vẫn chưa chắc chắn Theo nhiều nghiên

cứu thì agaropectin có lẽ do các gốc D-galacto 2 –sulfat và D –galacto-2,6 – disulfat tạo

nên.Agaropectin là một polymer tích điện âm, làm cho agar có tính nhầy Vì chúng

có mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau có khả năng làm giãn mạch và

làm tăng độ nhớt của dung dịch Khi làm giảm độ tích điện và hydrat hóa sẽ làm cho sợi

pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa

pha lỏng ở bên trong làm cho dung dịch có tính nhầy.Trong agaropectin có chứa khoảng

6% sulphate

Agar không tan trong nước lạnh, tan nhẹ trong ethanolamin và tan tốt trong

formamide Agar nhận được nhờ kết tủa bằng cồn , ở trạng thái ẩm có thể tan tốt trong

nước ở nhiệt độ bằng 250C , nhưng ở trạng thái sấy khô lại chỉ tan trong nước nóng

Gel agar tạo thành sau khi agar được đun nóng và làm lạnh Các phân tử có sự biến

đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp các chuỗi xoắn tạo

thành một mạng lưới không gian ba chiều nhốt các chất khô bên trong do số lượng liên

Agar là chất tạo gel tốt nhất , nó có thể hấp thu rất nhiều nước và tạo gel nhờ các liên

kết hidro ở nồng độ rất thấp ( khoảng 0.04%).Dung dịch agar sẽ đông lại khi làm nguội

đến 40-500C và nóng chảy khi nhiệt độ gần 80-850C Gel agar có tính thuận nghịch nhiệt

và đàn hồi.Khả năng tạo gel và độ bền gel phụ thuộc vào nồng độ agar và phân tử lượng

trung bình của nó (phân tử lượng trung bình càng lớn thì gel tạo thành càng bền ).Dung

dịch 1.5% tạo gel ở 32-390C nhưng không chảy ở nhiệt độ thấp hơn 60-970C

Kích thước lỗ gel cũng khác nhau phụ thuộc vào nồng độ agar, nồng độ agar càng cao

thì bán kính lỗ gel càng nhỏ, khi làm khô gel sẽ tạo thành một màng trong suốt bền cơ

học và có thể bảo quản lâu dài mà không bị hỏng.Sự có mặt của ion sunfat làm cho gel bị

mờ, đục Do đó tránh dùng nước cứng để sản xuất

Hình 8 Sơ đồ tạo gel agar

2.4 Alginate

Alginate là từ chỉ dùng cho một số hợp chất muối của Acid alginic thu được từ một số

tảo nâu Laminaria hyperborea Laminaria digirtata, Laminaria jappoica, Ascophyllum

nodosum, Ecklonia maxima, Macrocystis pyrifera, Durvillea antarctica, Lessonia

nigrescens và Lessonia trabeculata Acid alginic có trọng lượng phân tử từ 32000

200000 Nó không bền, dễ bị tự phân hủy nên người ta chuyển nó thành các hợp chất

muối alginate của Na, K, amoni, Mg, Ca, propylen glycol bền hơn và hòa tan trong

nước.Trong đó sodium alginate là hộp chất được sử dụng phổ biến nhất

Alginate thường được chiết bằng kiềm, sau đó được kết tủa bằng acid hay muối Calcium

Sau đó trung hoà bằng kiềm hoặc các bazo khác nhau để tạo ra những algilnat tương ứng

mà ta muốn có: natri algilnate, amon algilnate, canxi algilnate hoặc trietanolanin

algilnate

Cấu tạo

Hình 9 Công thức cấu tạo của Alginate

Khả năng tạo nhớt

• Độ nhớt phụ thuộc trực tiếp vào chiều dài phân tử và nhiệt độ

• Một số trường hợp độ nhớt có thể tăng do sự có mặt của cơ chất (tạo liên kết chéo

trong phân tử)

• Thêm một lượng nhỏ Ca 2+ vào dung dịch Aginate sẽ làm độ nhớt tăng đột ngột

• Độ nhớt giảm đáng kể khi có một lực khuấy, cắt tác dụng lên dung dịch Aginate

Một tính chất quan trọng của alginate là tính chất tạo gel của chúng Trong

điều kiện nhiệt độ cao ở trạng thái sôi và khi làm nguội sẽ trở thành dạng gel

Thông thường alginat kết hợp với ion Ca2+ tạo gel là chủ yếu và đáng quan tâm nhất

Các alginat có khả năng tạo gel khi có mặt của ion Ca 2+ và acid Có thể tạo

gel acid ở pH < 4 (khoảng 3.4) thường dùng kết hợp với pectin (HMP) Tham gia tạo gel

các tương tác tĩnh điện qua cầu nối Ca 2+ có vai trò quan trọng, vì thế các gel này không

thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi

Mạng gel cứng thành lập khi alginat natri chứa nhiều dạng G, gel mềm khi

alginat natri chứa nhiều dạng M Sự trợ lực pectin - alginat là một trong những nội phản

ứng quan trọng của alginat với chất keo khác và là một trong những chỉ số kinh tế quan

trọng trong khi sử dụng các chất keo tạo cấu trúc

Khả năng tạo gel của alginat phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nguồn canxi, alginat, chất

tạo phức, pH, sự hòa tan và nhiệt độ

2.5 Caseinate (protein sữa)

Casein là tên của một nhóm protein chủ yếu trong sữa ( chiếm 75% protein của sữa)

Casein có mặt trong tất cả các sữa động vật, bao gồm cả sữa người Trong sữa bò casein

chiếm gần 80% tổng số protein hay khoảng 26 g cho 1 lít sữa Casein là một

photphoprotein, trong thành phần của nó có chứa gốc aaxitphotphoric

Casein được chia làm bốn nhóm phụ α S1 -, α S2 -, β- và κ-casein Cả bốn nhóm này đều

rất không đồng nhất và có chứa từ 2 – 8 các biến thể gen khác nhau Những biến thể này

khác nhau chỉ bởi một số ít axit amin Điểm chung giữa casein α- và β là các axit amin

được este hóa thành axit phosphoric Axit phosphoric này liên kết với canxi (có chứa

nhiều trong sữa) để hình thành các liên kết nội phân tử và ngoại phân tử

Điều này khiến casein dễ dàng tạo chuỗi polymer có chứa một vài loại casein giống hay

khác nhau Do có nhiều nhóm phosphate và những nhóm kỵ nước trong phân tử casein,

các phân tử polyme được hình thành từ casein rất đặc biệt và bền Những phân tử này

được cấu tạo từ hàng trăm và hàng nghìn những phân tử đơn lẻ và hình thành nên dung

dịch keo, tạo nên màu trắng của sữa Những phức chất này được gọi là các micelle

casein Hình 1 cho thấy các micelle casein bao gồm một phức hợp các dưới-micelle, có

đường kính từ 10 đến 15 nm (1 nm = 10–9 m) Một micelle với kích thước trung bình có

tới 400 đến 500 dưới-micelle và có thể có kích thước lớn tới 0.4 micron (0.0004 mm)

Hình 10 Cấu tạo một micelle casein Chú thích : A: dưới-micelle; B : chuỗi bề mặt;

C: Phosphat canxi; D: κ -casein; E: nhóm phosphat

Phosphat canxi và tương tác kỵ nước giữa các dưới-micelle đảm bảo cho tính bền vững

của cấu trúc micelle casein Phần ưa nước của κ -casein có chứa nhóm carbohydrate,

nhóm này đính ở bên ngoài của các micelle phức hợp (B trong hình 1), tạo nên một “lớp

tóc”, nhưng quan trọng hơn là chúng giúp các micelle bền vững, chống lại sự kết tụ

Casein và các nhóm carbonhydrate của nó rõ ràng rất quan trọng trong sản xuất phomat

Được sử dụng trong công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất phomat, men dịch vị loại

bỏ carbonhydrate của casein ra khỏi bề mặt của micelle Do đó các micelle sẽ mất đi khả

năng hòa tan và liên kết với nhau để tạo thành sữa đông

Ở nhiệt độ thấp, cấu trúc của các micelle kém bền, nguyên nhân do chuỗi κ -casein bắt

đầu phân ly và hydroxyphosphat canxi tách khỏi cấu trúc micelle Người ta cho rằng vì

β-casein là β-casein kị nước nhất và các tương tác kị nước lại kém bền khi nhiệt độ giảm thấp

Sự thủy phân β-casein thành γ-casein và proteose-peptones ( sản phẩm phân hủy ) đồng

nghĩa với năng suất thấp trong sản xuất phomat bởi lẽ proteose-peptone bị mất đi trong

whey

Các enzyme thủy phân protein khác cũng có thể được sử dụng để làm sữa đông, nhưng

thường chúng không đặc hiệu Người ta còn dùng các protease thực vật thay cho men