chuyên đề hóa thực phẩm chất nhũ hóa

chuyên đề hóa thực phẩm chất nhũ hóa

Khi đó xuất hiện 2 pha:

Pha phân tán

Pha liên tục

Hệ dầu – nước

Phân loại hệ nhũ tương

Vd: bơ, margarine…

3

Hệ nhũ tương dầu trong nước mà các giọt phân tán của nó có chứa nước

Hệ dầu

trong nước Hệ nước trong dầu trong

nước

Hệ nước trong dầu

Để làm tăng tính bền của hệ nhũ tương, người ta

phải thêm các chất nhũ hóa vào.

1.2 Chất nhũ hóa

Là một nhóm chất hoạt động bề mặt

Làm ổn định sự phân tán của những đại phân tử hay những hợp phần khác, nhờ vào khả năng làm bền hệ nhũ tương

Trong cấu trúc phân tử của chất nhũ hóa có cả phần háo nước và phần háo béo

Các loại chất nhũ hóa

Ester của acid béo và Glycerin Monoglyceride (MG)

Ester của acid acetic và Monoglyceride Acetyl Monoglyceride (AMG) Ester của acid lactic và Monoglyceride Lactylated Monoglyceride

(LMG) Ester của acid citric và Monoglyceride CMG

Ester của acid succinic và

Monoglyceride SMG Ester của acid tartaric diacetyl và

Monoglyceride DATEMEster của acid béo và Polyglycerol PolyGlycerol Ester (PGE) Polyglycerol Polyricinoleate PGPR

Ester của acid béo và Sorbitan Sorbitan Ester (DNNN) Ester của acid béo và Propylen Glycol PG Ester (PGME)

Ester của acid béo và Sucrose Đường Ester (SE)

Calcium stearoyl di Laciate CSL

Lcithin Lecithin (LC)

 Lecithin là chất tạo nhũ cho phép trộn chất béo với thực phẩm hòa tan trong nước.

 Lecithin của lòng đỏ trứng tham gia ổn định nhũ của dầu trong nước

 Người ta còn sử dụng dạng Lecithin đã được hydroxyl hóa để tăng tính tan của chúng

 Lecithin thương mại được tách từ đậu tương gồm một vài phospholipid khác nhau:

Nhóm Lecithin và các dẫn xuất

•Phosphatidylchloline

•Phosphatidylethanamine

•Phosphatidylinositol

 Phospholipid là nhóm lipid phức tạp

 Ngoài glycerin, acid béo còn có H3PO4 và một số nhóm chất khác

 Trong 3 nhóm OH của glycerin, 1 nhóm tạo liên kết

ester với H3PO4 để tạo nên acid phosphatic

 Qua H3PO4 của acid phosphatic liên kết thêm với các chất khác sẽ tạo nên các loại phospholipid khác nhau

 Phosphatidyl - cholime (lecithin) có vai trò quan

trọng hơn cả

 Là thành phần của màng tế bào

 Cấu trúc của lecithin:

• 2 phân tử acid béo hấp dẫn nhau nên chúng cùng xếp trên

cùng một hướng.

• Đầu cuối của acid béo chứa gốc kỵ nước (CH 3 ) nên hình thành nên đầu kỵ nước của leucithin.

• Liên kết giữa C 2 và C 3 của glycerin có thể bị quay vặn đi 1 góc

180 o làm cho nhóm P phân cực nằm về chiều ngược lại với 2 chuỗi acid béo và hình thành đầu ưa nước của leucitin.

 Do cấu trúc đặc biệt đó mà lecithin là một phân tử

vừa kỵ nước vừa ưa nước

 Phospholipid trộn với nước, chúng có thể làm thành

lớp bề mặt hay tạo mixen.

 Dạng cấu trúc quan trọng nhất là cấu trúc lớp kép

phospholipid.

 Gồm 2 lớp lipid quay vào nhau, các đầu ưa nước quay

ra ngoài tạo liên kết hydro với các phân tử nước xung quanh, còn các đầu kỵ nước quay vào trong với nhau.

 Từng phân tử có thể chuyển động từ phía này sang

phía kia một cách tuần hoàn tự do.

 Sự phân bố này khá bền vững.

 Là cơ sở cấu trúc cho tất cả màng tế bào.

Công thức cấu tạo một vài

phospholipid

Phosphatidylethanamine

•Phosphatidylinositol

Công thức cấu tạo một vài

phospholipid

Phosphatidylchloline

•Các phosphatid có đặc tính chung là không tan trong axeton.

•Thường được dùng ở mức 5 – 20g/kg thực phẩm.

 Khi cả 3 nhóm hydroxyl của glycerin bị ester hóa, sản phẩm tạo thành là chất

béo.

 Các mono và diglyceride là các sản phẩm ester hóa 1 hay 2 nhóm hydroxyl.

 Là nhóm chất nhũ hóa được sử dụng rộng rãi nhất trong thực phẩm.

Ester của acid béo và Glycerin (MG)

 Glycerin ester acid béo được làm từ glycerin,

vật nuôi và cây trồng các loại dầu/mỡ hoặc

axit béo của nó

 Chúng thường được sản xuất bằng phương

pháp ester hóa

 Glycerin có ba nhóm hydroxyl, một trong số đó

là ester hóa với một acid béo và ester được gọi

là monoglyceride Di-và glyxerit-tri có hai và

ba nhóm acid béo ester hóa ở nhóm hydroxyl

tương ứng

 Mono & di glyxerit-được sản xuất bằng cách

loại bỏ các glycerin từ hỗn hợp

Công thức cấu tạo

Monoglyceride

Triglyceride diglyceride

Acetic Acid Esters of Monoglycerides (AMG)

 Thực tế, nó được sử dụng như là chất tạo bọt chất bột, dung

môi, dẻo cho nướu răng và các chất phủ cho thực phẩm.

Lactic Acid Esters of Monoglycerides (LMG)

 Khả năng tạo bọt của nó là mạnh hơn khả năng tạo nhũ tương của nó

 Giúp cải thiện lổ khí và độ ổn định trong bánh xốp và ở

trong bánh bột khi sử dụng kết hợp với monoglycerides

chưng cất.

 Tăng cường khả năng đông tụ của sữa không kem khi

sử dụng kết hợp với các chất nhũ hoá bảo quản.

Citric Acid Esters of Monoglycerides

(CMG)

 Có nhiều trong dầu hướng dương tinh chế

 Acid citric được liên kết với monoglyceride

 Là một chất nhũ hóa ưa nước cao

 Với một cấu trúc alpha-tinh thể ổn định

 Sử dụng cho bơ thực vật, sản phẩm sữa (như

whitener cà phê và kem)

 Cũng được sử dụng như một chất ổn định nhũ

tương cho mayonnaise

 Và tạo lớp phủ schocolate và hợp chất

Succinic Acid Esters of Monoglycerides (SMG)

 Acid succinic là liên kết với monoglyceride.

 Không hòa tan trong nước lạnh, phân tán trong nước nóng, và hòa tan trong rượu nóng, chất béo và dầu.

 Succinylated monoglyceride một muối phức tạp với tinh bột có khả năng phản ứng với protein.

 Nó được sử dụng như là một thay đổi chất bột và chất nhũ hóa một để rút ngắn

Diacetyl Tartaric Acid Esters of

Polyglycerol Esters of Fatty acids

(PGE)

 Acid béo được este hóa với polyglycerine

 Phân tán trong nước và hòa tan trong dầu

 Lipophilicity và hydrophilicity của nó có rất

nhiều thay đổi phụ thuộc mức độ trùng hợp và loại acid béo

 HLB của nó khoảng 3-13

 Được sử dụng trong nhiều loại thực phẩm như

là chất nhũ hóa cho các sản phẩm sữa có chứa axit và các muối và kiểm soát sự kết tinh của

các loại mỡ

 Là một hỗn hợp của các este sorbitol và ester

sorbide.

 Sử dụng như là chất nhũ hóa cho kem.

 Được sử dụng rộng rãi như một chất nhũ hóa lớn

kết hợp với chất nhũ hoá khác với các chức năng

khác nhau

Sorbitan Esters of Fatty Acids (Sorbitan ester)

Propylene Glycol Esters of Fatty Acids

(PG ester)

 Được liên kết bởi liên kết ester và sản phẩm

thu được từ các este hóa liên là một hỗn hợp

của monoester và diester

 Để tách monoester với các hiệu ứng bề mặt,

độ tinh khiết cao, sản phẩm của monoester

được sản xuất bằng cách chưng cất phân tử

cũng như monoglyceride cất

 Nó có ít tác nhân hoạt động, nhưng có xu

hướng giữ alpha-tinh thể cấu trúc của nó

 Có thể sử dụng như một chất tạo bọt khi kết

hợp với monoglyceride, nên được sử dụng như

là chất tạo bọt, bột cho bánh và món tráng

miệng, nước rút ngắn…

Sucrose Esters of Fatty Acids

Calcium Stearoyl-2-Lactate (CSL)

 2 acid lactic và acid stearic liên kết với canxi

 Là một hỗn hợp bao gồm cả acid stearic chưa phản ứng và muối

 Nó là một chất nhũ hóa anion có khả năng liên kết mạnh với protein và được sử dụng như là

một chất nhũ hóa đối với thực phẩm bột nhào bột như là bánh mì

Do hệ nhũ tương có 2 pha, khi lựa chọn chất nhũ hóa cần quan tâm đến tính tan của nó

trong mỗi pha.

gốc ưa nước hơn so với góc

ưa dầu) thì chất nhũ hóa

này phù hợp với hệ nước

trong dầu và ngược lại.

HLB = Hydrophilic

Lipophilic

1.5 Lựa chọn chất nhũ hóa

 Ví dụ: Sữa tươi với thành phần chất béo xấp xỉ 3%, còn lại khoảng 97% là nước và các chất tan trong nước, hệ nhũ tương dầu nước Chất nhũ hóa cần dùng trong trường hợp này cần có độ tan trong nước lớn hơn độ tan trong dầu.

 Ngược lại với sản phẩm magarine – thuộc loại hệ nước/ dầu (dầu và các chất tan trong dầu chiếm 80- 85%, pha nước khoảng 15-20%), chất nhũ hóa cần có khả năng tan trong dầu lớn hơn khả năng tan trong nước.

 Thông thường các chất nhũ hóa có HLB ở trong khoảng 1-20 Các chất nhũ hóa có HLB = 3–6 thích hợp cho hệ nhũ tương nước/dầu trong khi đó,các chất

có HLB = 8–18 thích hợp cho hệ nhũ tương dầu nước

Lựa chọn chất nhũ hóa

Giá trị HLB của một số chất

nhũ hóa

Chất nhũ hóa HL B Chất nhũ hóa HL B

Sorbitan monostearate 5,7 Morbitan MonooleatePolyoxyethylene (5) 10,9

Sorbitan monopalmitate 6,6 Polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate 15,8

Sorbitan monolaurate 6,6 sorbitan monostearatePolyoxyethylene 14,9

Propyleneglycol

monostearate 4,6 Glycerol lacto-Palmitate 3,7

Glycerol monostearate 3,7 Este của Monoglycerid với acid succinic 5,3

Diglycerol monostearate 5,5 Sodium Stearoyl 2 Lactylate 21,0

1.6 Đặc tính chức năng khác

 Nhũ hóa hệ dầu/nước

Nhũ hóa hệ nước/dầu

1.6 Đặc tính chức năng khác

 Ngăn chặn sự phân tách chất béo

 Làm xốp.

 Chống dính.

1.6 Đặc tính chức năng khác

Các nghiên cứu của Schuster và Adam (1983) cho thấy ngoài khả năng tạo nhũ, Lecithin còn có nhiều ưu điểm khác:

 Làm tăng khả năng hấp thụ nước của thực phẩm.

 Sử dụng lecithin có thể giảm được thời gian phối trộn.

 Kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.

Độc tính của cyclohexylamine

 Năm 1966, những nghiên cứu ở Mỹ tìm ra một số vi khuẩn trong

ruột dưới tác dụng của cyclamate sinh ra sản phẩm

cyclohexylamine một chất gây độc tính trường diễn trên chuột.

 Năm 1969, nghiên cứu thực nghiệm trộn cyclamate với sarcharin với tỉ lệ 10:1 thì thấy chuột thí nghiệm xuất hiện ung thư bàng

quang.

 Một nghiên cứu khác công bố clohexylamine làm phì đại tinh

hoàn của chuột nhắt trắng.

 Vì những bằng chứng khá thuyết phục trên nên Cơ quan thực

phẩm và thuốc của Mỹ (FDA) đã cấm sử dụng chất tạo ngọt

cyclamate trên toàn nước Mỹ.

 Tuy nhiên ở 44 quốc gia khác, cyclamate vẫn đang được sử

dụng trong chế biến thực phẩm, và là chất tạo ngọt dùng để

đánh lừa cảm giác thèm của bệnh nhân tiểu đường.

 Ở nước ta cyclamate cũng nằm trong danh mục cấm sử dụng

2 Các chất điều chỉnh độ chắc của

sản phẩm

2.2 Cơ chế

 Các polysaccharide có KLPT lớn nên khi phân tán vào

dung dịch làm cho đôô nhớt tăng mạnh.

 Các polysaccharide được

hình thành từ các phân tử

hexozo hay pentozo

 Trên mỗi đơn vị mắc xích

này lại chứa nhiều nguyên tử oxy hoăôc nhóm carboxyl tạo liên kết hidro khá tốt, dễ dàng được solvat hóa trong nước.

2.2 Cơ chế

 Sau khi phân tán vào dung dịch, các polysaccharide đóng vai trò như những hạt keo , tạo thành môột khối đồng nhất, vững chắc thường gọi là gel.

 Nếu tách chúng ra khỏi dung dịch thường kéo theo các phân

tử của dung môi.

 Ở các chuỗi phân tử được tách ra cũng có khả năng tạo liên kết với nhau thông qua liên kết hidro và tạo thành mạng tinh thể không gian bền vững.

 CaCl2 (có nơi sử dụng CuSO4)

 Ngoài ra người ta còn sử dụng các chất tạo đông từ thực

vâôt: Algin, Natri alginat, Gum Arabic, Caragenam…

Nguồn gốc của Pectin

Pectin chứa nhiều trong các loại quả của trái cây: Táo, mận, cam, chanh, cà rốt, sơn trà, lê, cà

chua…

Nguồn gốc của Pectin

 Trong quá trình phát

triển và già chín của

rau quả, hàm lượng

pectin luôn biến đổi

 Thường cao nhất khi

chín tới, sau đó giảm

Thành phần và hàm lượng của pectin trong các loại quả tính theo

Đường

Pectin Xenlol

oza

Saccha roza Glucoz a Fructo za Cộng

Khoai

tây 17.7 0.6 0.2 0.1 0.9 0.7 1.0Cải

bắp 0 0.1 2.6 1.6 4.3 0.3 1.2

Cà rốt 0 3.7 2.9 - 6.6 0.4 1.0

Cà

chua < 0.1 0.2 1.5 1.0 2.8 0.1 0.9Hành 0 6.3 1.3 1.2 8.8 0.3 0.8

Cam 0 3.6 1.3 1.5 7.4 0.7 0.3

Quýt 0 4.9 1.0 1.5 7.4 0.7 0.3

Chanh 0 0.9 0.6 0.6 2.1 1.1 0.5

Mận 0 5.4 3.4 0.8 9.6 1.1 0.6

Cấu tạo hóa học của Pectin

Phân tử pectin là một polysaccaride dị thể, mạch thẳng

Là dẫn xuất methyl của acid pectic

Acid pectic là một polymer của acid D-galacturonic

Mỗi chuổi gồm khoảng 10000 phân tử galacturonic tạo thành một phân tử pectin M = 10000 -100000 đvC

Liên kết pectin

Phân tử pectin liên kết với nhau bằng

liên kết 1-4 glucoside

Phân tử Pectin

Đặc điểm Pectin

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

 Có khả năng tạo gel bền

 Trong cồn và dung dịch muối thì pectin bị kết

Đặc điểm của pectin

 Trong quá trình chín, dưới tác dụng của enzim

pectinaza hoặc với sự tham gia của acid hữu cơ,

protopectin bị thủy phân thành pectin hòa tan cường lực liên kết giữa các tế bào giảm

 Khi quả chín pectin hòa tan thành acid pectic

 Pectin không tan trong dung dịch ethanol

 Tính chất quan trọng của pectin là có thể tạo đông ở nồng độ thấp (1-1,5%) khi có mặt của đường 60-

70% và acid 1%

 Khả năng tạo đông phụ thuộc vào nguồn pectin, mức

độ metoxin hóa và phân tử lượng của pectin

 Pectin lấy từ nguồn gốc khác nhau thì khả năng tạo gel khác nhau

Đặc điểm của pectin

Hợp chất pectin còn được đặc trưng bởi 2 chỉ số quan

Đặc điểm của pectin

 Trong quá trình bảo quản có thể bị tách nước hoặc lão hóa

 Các pectin đều là những chất keo háo nước, có khả năng hydrat hóa cao

 Trong phân tử pectin 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, 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

Phân loại pectin

Pectin methoxyl hóa cao:

 (High Methoxyl Pectin – HMP): DE >50% hay MI >

7%.

 Chất này có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm.

 Muốn tạo đông cần phải có điều kiện pH = 3,1 –3,4 và

Phân loại pectin

Pectin methoxyl hóa thấp:

 (Low Methoxyl Pectin – LMP): DE < 50% hay MI < 7%

 Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin.

 Pectin methoxy thấp có thể tạo đông trong môi trường không có đường

 Chúng thường được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm

Phân loại pectin

 Pectin hòa tan: methoxy polygalacturonic

 Pectin không hòa tan: protopectin là dạng kết hợp của pectin và araban

Methoxy polygalacturonic

Ngoài ra pectin còn được phân thành 2 loại:

cho sản phẩm và giảm sự phá vở cấu trúc.

 Trong một số trường hợp, pectin còn được sử dụng với carageenan để tăng hiệu quả tạo gel

Nguồn gốc của agar

Agar có nhiều trong tế bào vây

trụ của các loại rong đỏ (loại

Rhodophyceae) Có nhiều trong

các loại Gelidium, Gracilaria,

Pterocladia, Ahnfeltia …

Hàm lượng agar trung bình của rong

Đỏ trên thế giới dao động từ 20 - 40%

Trong khi đó thì rong Đỏ của Việt Nam chứa từ 24 - 45% khối lượng rong khô

Gelidium

Sự phân bố của các agar trên thế

giới

Loài Địa điểm

Gelidiella acerosa Nhật Bản, Ấn Độ, Trung Quốc

Gelidium amansii Nhật Bản, Trung Quốc

Gelidium cartilagineum Mỹ, Mexico, Nam Phi

Gelidium lớp sừng Nam Phi, Bồ Đào Nha, Tây Ban

Nha, Morocco Gelidium liatulum Nhật Bản

Gelidium lingulatam Chilê

Gelidium pacificum Nhật Bản

Gelidium pristoides Nam Phi

Gelidium sesquipedale Bồ Đào Nha, Morocco

Gracilaria spp Nam Phi, Philippines, Chile,

Trung Quốc, Ấn Độ, Hoa Kỳ Pterocladia capilacea Ai Cập, Nhật Bản, New

Zealand Pterocladia Lucida New Zealand

Ahnfeltia plicata Liên Xô

Sản lượng agar trên thế giới

Lịch sử hình thành agar

 Agar là phycocolloid đầu tiên phát hiện (giữa thế kỷ 17), (Nhật Bản)

 Có nhiều tên gọi khác nhau Ví dụ: Kanten (Nhật Bản), Dongfen (Trung

Quốc)

Gel agarose

Cấu trúc Agar

 Agar là một hỗn hợp đồng nhất của hai loại

polysaccharide: agaropectin và agarose.

 Là một polymer tuyến tính, tạo thành từ các đơn vị monomeric lặp đi lặp lại của agarobiose