Tiểu luận phụ gia tạo gel thực phẩm

1.Lý do chọn đề tài :Rong biển có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống con người. Từ thời xa xưa con người đã biết sử dụng rong biển như là một chất tạo kết đông dùng trong mứt hay rau câu, dùng làm thực phẩm ăn kiêng…Năm 1882, Walther Hess đã sử dụng pollysaccharit của rong biển như một chất cố định vi sinh vật, một môi truờng nuôi cấy và phân lập vi sinh vật.Ngày nay con người sử dụng rong biển như một chất phụ gia ứng dụng nhiều trong thực phẩm. Họ sử dụng những pollysaccharit của rong biển trong những mục đích cố định, tạo gel, nhũ hóa sản phẩm thực phẩm.Bài tiểu luận này nghiên cứu về cấu tạo, thành phần hóa học và ứng dụng của rong biển trong các chu trình công nghệ chế biến thực phẩm nhằm làm sáng tỏ những thông tin về loại pollysaccharit thông dụng này.2.Tính chất và vai trò của pollysaccharit :Pollysaccharit được tạo thành từ những monosaccharit qua các liên kết glycoside. Nó có thể chứa một loại đường đơn hay nhiều loại đường đơn khác nhau. Thủy phân các pollysaccharit bằng acid sẽ tạo ra các đường đơn.Pollysaccharit thực hiện các chức năng sau :Tạo hình

1. Lý do chọn đề tài : Rong biển có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống con người. Từ thời xa xưa con người đã biết sử dụng rong biển như là một chất tạo kết đông dùng trong mứt hay rau câu, dùng làm thực phẩm ăn kiêng…Năm 1882, Walther Hess đã sử dụng pollysaccharit của rong biển như một chất cố định vi sinh vật, một môi truờng nuôi cấy và phân lập vi sinh vật. Ngày nay con người sử dụng rong biển như một chất phụ gia ứng dụng nhiều trong thực phẩm. Họ sử dụng những pollysaccharit của rong biển trong những mục đích cố định, tạo gel, nhũ hóa sản phẩm thực phẩm. Bài tiểu luận này nghiên cứu về cấu tạo, thành phần hóa học và ứng dụng của rong biển trong các chu trình công nghệ chế biến thực phẩm nhằm làm sáng tỏ những thông tin về loại pollysaccharit thông dụng này. 2. Tính chất và vai trò của pollysaccharit : Pollysaccharit được tạo thành từ những monosaccharit qua các liên kết glycoside. Nó có thể chứa một loại đường đơn hay nhiều loại đường đơn khác nhau. Thủy phân các pollysaccharit bằng acid sẽ tạo ra các đường đơn. Pollysaccharit thực hiện các chức năng sau :  Tạo hình  Dự trữ  Giữ nước Pollysaccharit có khả năng tương tác với nhiệt và nước làm thay đổi tính chất và trạng thái để tạo ra độ đặc, độ dẻo, độ dai, độ dính, độ xốp, độ trong, khả năng tạo màng. Chúng được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, ở cả dạng tự nhiên và biến tính như các chất tạo độ đặc hay tạo gel, chất làm bền nhũ tương và các hệ phân tán, chất tạo màng, bảo vệ bề mặt các loại thực phẩm nhạy cảm khỏi những thay đổi không mong muốn, chất độn để tăng tỉ lệ thành phần không tiêu hóa được dùng trong các thực phẩm ăn kiêng… 1 Có nhiều loại pollysaccharit xuất phát từ nhiều nguồn gốc khác nhau, ở đây ta chỉ nghiên cứu về pollysaccharit có nguồn gốc từ rong biển mà điển hình là 3 loại chính sau đây:  Agar  Carrageenan  Alginit và alginate 3. Pollysaccharit có nguồn gốc từ rong biển _Agar (E406) : 3.1. Nguồn gốc của agar : Là một loại pollysaccharit được tách ra bằng nước sôi từ rong biển ( thuộc nhóm tảo đỏ Rhodophyceae ) như Gelidium sp., Pterocladia sp. Và Gracilaria sp. 3.2. Cấu trúc của agar : Agar là một phức hợp pollysaccharit của agarose và agaropectin. Thành phần chính của mạch là β-D-galactopyranose và 3,6-anhydro-α-L-galactopyranose liên kết với nhau bởi liên kết β-1,4 và α-1,3 Mạch pollysaccharit được este hóa ở mức độ thấp với acid sulfuric.Trong mạch agarose cứ sau 9 đường galactose thì đường thứ 10 lại bị este hóa; còn trong mạch agaropectin, tỷ lệ este hóa cao hơn, ngoài ra còn có mặt acid pyruvit để tạo thành các gốc 4,6-(1-carboxythylidene)-D-galactose. Tỷ lệ của agarose và agaropectin trong các loại agar cũng rất khác biệt. Nếu có sự hiện diện của acid uromic thì với tỉ lệ không vượt quá 1%. 3.2.1.Agarose: Agarose do β-D-galactopiranoza và 3,6-anhidro-α-Lgalactopiranoza luân phiên tạo nên bằng liên kết β-1,4 và liên kết α-1,3 Agarose có cấu tạo như sau: 2 Khi thủy phân nhẹ bằng axit thì được agarobioza (I), khi thủy phân bằng enzim thì được neoagarobioza(II). Cấu trúc của agarose không đồng nhất : vừa tích điện vừa trung hòa điện . Trong phân tử có chứa nhóm sulfat , metoxyl , cacboxyl. Hàm lượng sulfat trong agarose được coi là chỉ số độ sạch của agarose . Chỉ số này càng thấp thì chất lượng càng cao. Thường trong agarose có 0.04% sulfat. Agarose là một polymer trung tính tạo nên tính đông tụ của agar . 3.2.2.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. Công thức cấu tạo như sau: 3 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% sulfat 3.3. Tính chất của agar : 3.3.1. Tính tan : 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 25 0 C , nhưng ở trạng thái sấy khô lại chỉ tan trong nước nóng. 3.3.2. Tạo gel : 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 kết hidro rất lớn. 4 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 40-50 0 C và nóng chảy khi nhiệt độ gần 80-85 0 C .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 32-39 0 C nhưng không chảy ở nhiệt độ thấp hơn 60-97 0 C. 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. 3.4. Ưu và nhược điểm agar dùng trong sản xuất thực phẩm: 3.4.1. Ưu điểm: • Khả năng tạo gel cứng tại nồng độ rất thấp. • Không cần bất kỳ chất hỗ trợ nào, không ảnh hưởng vị của sản phẩm. • Có sự khác biệt giữa nhiệt độ nóng chảy và tạo gel: 40°C đông đặc, 80°C nóng chảy làm cho agar rất dễ sử dụng. • Có khả năng cạnh tranh với các chất tạo đông khác, không những về đặc tính kỹ thuật mà còn có lợi về kinh tế. • Không cần đường và pH trong quá trình tạo đông. • Trong trường hợp nồng độ đường cao, agar có thể có các nội phản ứng làm tăng lực bền gel. • Có khả năng chống lại các phản ứng phân hủy do enzim, dùng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật rất tốt. • Có khả năng chống lại phân hủy acid (trừ trường hợp môi trường pH < 4) • Không màu, không vị nên không ảnh hưởng đến vị tự nhiên của sản phẩm. 3.4.2. Nhược điểm: 5 Nếu sử dụng agar quá nhiều trong sản xuất thực phẩm sẽ làm cho thực phẩm trở nên cứng và mất đi một số tính chất cảm quan như : độ dẻo, mềm, mịn… 3.5. Một số ứng dụng phụ gia agar dùng trong thực phẩm : Agar không được hấp thu vào cơ thể trong quá trình tiêu hóa do đó agar được sử dụng sản xuất các loại bánh kẹo chứa ít năng lượng. Agar được sử dụng trong sảm phẩm mứt trái cây thay thế cho pectin nhằm làm giảm hàm lượng đường trong sản phẩm và thay thế gelatin trong một số sản phẩm thịt và cá. Là chất ổn định trong phomai, kem Ngoài ra còn được sử dụng trong các sản phẩm yoghurt, sữa chocolate, trong ngành bánh kẹo …. Agar còn được sử dụng vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật. Ứng dụng của agar trong quy trình sản xuất kem : • Agar_một trong những chất phụ gia trong kem: Trong sản xuất kem, agar được xem như là một chất phụ gia tạo tính ổn định trong kem. Nó được xem là một chất ưu nước, khi cho vào nước, nó có thể liên kết với một lượng lớn phân tử nước và làm giãm số phân tử nước ở dạng tự do. Agar tạo ra mạng lưới không gian để hạn chế sự chuyển động tự do của các phân tử nước. Nhờ đó, trong quá trình lạnh đông hỗn hợp nguyên liệu sản xuất kem, các tinh thể đá xuất hiện sẽ có kích thước nhỏ, kem trở nên đồng nhất, ngoài ra nó còn có thể hạn chế sự lớn lên của các tinh thể đá trong kem thành phẩm khi có sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình sản xuất. • Cách sử dụng và liều lượng sử dụng : Trước khi sử dụng, Agar được đem cân để định lượng cho phù hợp với công thức phối trộn mỗi loại kem sản xuất. Sau khi đã xác định được hàm lượng agar cần sử dụng, ta sẽ ngâm agar trong nước lạnh cho trương sau đó ta sẽ đun nóng cùng với các phụ gia khác để tạo thành một chất lỏng đồng nhất. Tiếp đến ta sẽ đem hỗn hợp này đem đi phối trộn cùng với các nguyên liệu chính. 6 3.6. Liều lượng sử dụng agar trong thực phẩm : 7 Agar là chế phẩm từ tự nhiên không gây độc hại cho cơ thể, có thể sử dụng ở liều lượng cao mà không ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Thông thường agar được sử dụng với hàm lượng 1- 1,5% khối lượng so với lượng đường trong hỗn hợp sản phẩm thực phẩm, nếu sử dụng quá nhiều agar, hầu hết nước trong sản phẩm sẽ bị liên kết làm cho sản phẩm mất đi các tính chất cảm quan, không thu hút người tiêu dùng. 4. Pollysaccharit có nguồn gốc từ rong biển_Carrageenan ( E407): 4.1.Nguồn gốc của Carrageenan: Carrageenan là pollysaccharit có nguồn gốc từ tảo đỏ Rhodophyceae. Carrageenan đã đựợc sử dụng như là một chất tạo gel trong thực phẩm từ vài trăm năm trước. Ở Châu Âu việc sử dụng carrageenan đã thấy xuất hiện cách đây 600 năm tại ngôi làng có tên là Caraghen thuộc phía nam của vùng ven biển Irish. Carrageenin là tên đầu tiên của carrageenan được tìm thấy lần đầu tiên năm 1862 từ tảo Chondrus crispus. Ngày nay người ta đã biết thêm nhiều loại rong có khả năng sản xuất carrageenan. Những nhiên cứu chi tiết về các loài rong này đã cho phép người ta có thể trồng chúng trên quy mô lớn và do đó đáp ứng đươc nhu cầu nguyên liệu cho ngành công nghiệp sản xuất carrageenan. Carrageenan được tách từ các loài Chondrus, Eucheuma, Gigartina, Gloiopeltis , Iridaea bằng nước nóng trong môi trường kiềm yếu, sau đó được sấy khô hay kết tủa để thu các sản phẩm tinh sạch hơn. Rong sụn ( kappaphycus alvarezii ) Hiện nay công nghiệp sản suất carrageenan không chỉ phát triển mạnh ở các nước Mĩ và Tây Âu mà còn đang phát triển mạnh ở các quốc gia Châu Á. Trong đó phải kể đến Trung Quốc, Nhật Bản, Philipin Ở Việt Nam cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu về 8 sản xuất carrageenan với hiệu xuất thu hồi cao, hơn nưã khí hậu của chúng ta thích hợp cho việc phát triển cây rong sụn (Kapsycus alcaeric) nguồn nguyên liệu chính để sản xuất carrageenan đây là thuận lợi lớn để chúng ta tiến hành mở nhà máy sản xuất carrageenan. 4.2.Cấu trúc hóa học của của Carrageenan :. Carrageenan có cấu trúc là một mạch thẳng của polysaccharide -Sulphat, chứa galactose và anhydrogalactose với các liên kết 1 - 3 và 1 - 4. Trọng lượng phân tử của carrageenan từ 100000 đến 500000 đvc Carrageenan cố thể được tách riêng bằng phương pháp kết tủa phân đoạn với ion potassium. Thành phần monomer của các phân đoạn carrageenan được giới thiệu qua bảng dưới đây: Carrageenan Thành phần monosaccharide χ_ Carrageenan D-galactose-4-sulphate, 3,6-anhydro-D-galactose τ_Carrageenan D-galactose-4-sulphate, 3,6-anhydro-D-galactose-2-sulphate λ_Carrageenan D-galactose-4-sulphate, D-galactose-2,6-disulphate µ_Carrageenan D-galactose-4-sulphate, D-galactose-6-sulphate 3,6-anhydro-D-galactose ν_Carrageenan D-galactose-4-sulphate, 9 D-galactose-2,6-sulphate 3,6-anhydro-D-galactose Furcellaran D-galactose -D-galactose-2-sulphate, D-galactose-4-sulphate, D-galactose-6-sulphate 3,6-anhydro-D-galactose Carrageenan có 3 loại chính được nghiên cứu kĩ sau : 4.2.1. χ_Carrageenan (kappa – carrageenan) : χ _carrageenan được sản xuất bằng cách loại bỏ kiềm từ μ-carrageenan cô lập chủ yếu là từ cỏ biển nhiệt đới alvarezii Kappaphycus (còn gọi là Eucheuma cottonii) 4.2.1.1.Cấu trúc hóa học của χ_Carrageenan : (1 3)-β-D-galactopyranose-2-sulfat-(1 4)-α-D-galactopyranose-2, 6- disulfate-(1 3) 4.2.1.2.Tính chất vật lý và hóa học của χ_Carrageenan : Hoà tan ở nhiệt độ cao. Tạo khối đông (gel) cứng. 10 [...]... gel khác nhau Gel này ổn định ở nhiệt độ phòng nhưng khi gia nhiệt cao hơn nhiệt độ tạo gel từ 5 – 12oC thì gel có thể chảy ra Khi làm lạnh sẽ tạo gel lại Thành phần ion trong một hệ thực phẩm rất quan trọng đến hiệu quả sử dụng carrageenan Ví dụ: kappa-carrageenan chọn ion K+ để làm ổn định vùng tạo liên kết, tạo trạng thái gel chắc, giòn Iota carrageenan chọn Ca2+ nối giữa các chuỗi tạo cấu trú gel. .. 4.3.2.Cơ chế tạo gel : tương tự như cơ chế tạo gel ở agar: .16 4.3.2.1 Khả năng tạo gel: 16 4.3.2.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel: 16 4.3.3 Tương tác với protein : 17 4.4 Quy định của nhà nước về sử dụng carrageenan và muối Na, K, NH 4 của nó trong thực phẩm : .17 4.5 Ứng dụng của phụ gia carragenan trong thực phẩm : 19 4.5.1 Sản phẩm bơ sữa :... Vinamilk… 6 Kết luận : Nhìn chung 3 loại phụ gia vừa phân tích ở trên đều là những pollysaccharit từ rong biển ứng dụng nhiều trong thực phẩm vì những khả năng tạo gel, bền cấu trúc, đông đặc… của chúng giúp cho sản phẩm thực phẩm trở nên mềm mịn, dẻo, đẹp mắt tạo cảm giác thích thú sử dụng cho người tiêu dùng Tuy nhiên mỗi loại phụ gia khác nhau sẽ có những ứng dụng trong từng loại sản phẩm khác nhau,... nhà nước về sử dụng carrageenan và muối Na, K, NH 4 của nó trong thực phẩm : ADI : CXĐ ( chưa xác định) Giới hạn tối đa trong thực phẩm (Maximum level - ML ) là mức giớí hạn tối đa của mỗi chất phụ gia sử dụng trong quá trình sản xuất, chế biến, xử lý, bảo quản, bao gói và vận chuyển thực phẩm ( mg/kg sản phẩm) Nhóm thực phẩm ML 16 Sản phẩm sữa lên men và sữa có chất rennet (nguyên chất) không kể đồ... agar 4.3.2.1 Khả năng tạo gel: 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 χ_carrageenan có khả năng tạo gel tốt nhất nhưng gel giòn và dễ bị phân rã Chúng ta có thể giảm độ giòn của gel bằng cách thêm vào... liên kết có thể tạo gel đàn hồi λ -carrageenan không có khả năng tạo gel Muối K+ của nó tan trong nước 4.3.2.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel của carragenan: Dung dịch nóng của kappa và iota carrageenan sẽ tạo gel khi được làm nguội xuống từ 40 – 60oC dựa vào sự có mặt của các cation Gel carrageenan có tính thuận nghịch về nhiệt và có tính trễ nhiệt, có nghĩa là nhiệt độ tạo gel và nhiệt... 3.3 Tính chất của agar : 4 3.3.1 Tính tan : 4 3.3.2 Tạo gel : 5 3.4 Ưu và nhược điểm agar dùng trong sản xuất thực phẩm: .5 3.4.1 Ưu điểm: 5 3.4.2 Nhược điểm: 6 3.5 Một số ứng dụng phụ gia agar dùng trong thực phẩm : 6 3.6 Liều lượng sử dụng agar trong thực phẩm : 9 4.Pollysaccharit có nguồn gốc từ rong biển_Carrageenan ( E407):... phẩm như :mứt quả, kem, sữa chua vì đặc tính trễ nhiệt, hình thành gel khi làm lạnh, liên kết cới phân tử nước tự do của nó Carrageenan lại được dùng nhiều trong các sản phẩm sữa, trong các sản phẩm jelly, các sản phẩm thịt và cá…vì ngoài khả năng tạo gel, hút nước carrageenan còn có khả năng liên kết với protein giúp sản phẩm không bị vón cục, lọc cặn, mịn, đồng nhất… Vì alginate có khả năng tạo gel. .. hèm và bia thành phẩm Tăng thời gian bảo quản sản phẩm 4.5.3 Sản xuất thịt : Hamburgers, Giăm bông-Hams , thịt hộp, thịt gia cầm chế biến sẵn, xúc xích, thịt bò muối, xúc xích Đức, thịt gà giò chế biến, thịt lợn xông khói… Công dụng : Với khả năng tạo gel, tương tác với protein, tạo nhiều liên kết hidro, trong các sản phẩm thịt, carrageenan có công dụng:      Tăng kết cấu sản phẩm, dễ cắt lát,... 6000 300 5000 4000 ( quy định về sử dụng canxi alginate trong thực phẩm Ban hành kèm theo Quyết định số 3742 /2001/QĐ-BYT ngày 31 tháng 8 năm 2001 của Bộ trưởng Bộ Y tế) 24 5.5 Ứng dụng của agilnate: Các algilnate có ứng dụng rất nhiều trong công nghệ thực phẩm Natri algilnate là hợp phần tạo kết cấu cho nhiều sản phẩm thực phẩm Với khả năng tạo đặc, làm dày để ổn định các bọt trong nước quả dục Natri . chất phụ gia ứng dụng nhiều trong thực phẩm. Họ sử dụng những pollysaccharit của rong biển trong những mục đích cố định, tạo gel, nhũ hóa sản phẩm thực phẩm. Bài tiểu luận này nghiên cứu về cấu tạo, . độ tạo gel và nhiệt độ nóng chảy của gel khác nhau. Gel này ổn định ở nhiệt độ phòng nhưng khi gia nhiệt cao hơn nhiệt độ tạo gel từ 5 – 12 o C thì gel có thể chảy ra. Khi làm lạnh sẽ tạo gel. 5. 14 4.3.2.Cơ chế tạo gel : tương tự như cơ chế tạo gel ở agar 4.3.2.1. Khả năng tạo gel: Phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của các cation. Ví dụ: Khi liên kết với K + , NH 4 + , dung dịch carageenan tạo thành