đề tài công nghệ chế biến mứt đông

đề tài công nghệ chế biến mứt đông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

Bộ môn công nghệ hóa thực phẩm

GVHD: Ths Tôn Nữ Minh Nguyệt Sinh viên thực hiện:

Phạm Văn Dương Lâm

Võ Ngọc Trường

A/ GIỚI THIỆU CHUNG:

I MỨT ĐÔNG:

1/ Định nghĩa:

- Mứt đông là các sản phẩm chế biến từ quả tươi hoặc từ quả bán chế phẩm (puree quả, nước quả, quả sunfit hoá) nấu với đường đến độ khô 60-65%, có bổ sung pectin hay agar để tạo gel đông Sản phẩm mứt nổi bật là vị ngọt, thơm đặc trưng của quả Ngoài hàm lượng đường khá lớn của quả, người ta còn bổ sung thêm một lượng khá lớn đường tinh khiết

2/ Phân loại:

a) Mứt đông jelly:

- Mứt được chế biến từ nước quả trong suốt

- Nếu nước quả sunfit hoá, trước khi nấu mứt phải khử SO2 bằng cách đun nóng để hàm lượng SO2 trong sản phẩm không quá 0,025% Tùy theo

độ nhớt của nước quả và độ đông của sản phẩm mà người ta pha hoặc không pha thêm pectin

b) Mứt đông jam:

- Mứt đông chế biến từ puree quả, có thể dùng riêng một chủng loại hoặc hỗn hợp nhiều loại quả, có thể dùng puree quả tươi hay puree quả bán chế phẩm

c) Mứt miếng đông marmalade:

- Mứt miếng đông chế biến từ quả (tươi, sunfit hoá hay lạnh đông) để nguyên hay cắt miếng, nấu với đường, có pha hoặc không pha thêm acid thực phẩm và pectin

II NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT MỨT ĐÔNG:

1/ Nguyên liệu chính:

a) Trái cây:

Hầu hết các chủng loại trái cây đều có thể được sử dụng để chế biên mứt đông Nguyên liệu trái cây dùng trong sản xuất mứt đông thường ở các dạng sau:

- Trái cây tươi

- Trái cây được trữ lạnh hoặc lạnh đông

- Trái cây hoặc bột trái cây được bảo quản bằng nhiệt

- Trái cây hoặc bột trái cây đã được sunfite hóa (bảo quản bằng SO2)

- Trái cây đã được sấy khô

Trong đó trái cây tươi được xem là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất mứt đông

Đối với trái cây nguyên liệu, ngoài các chỉ tiêu về khối lượng riêng, hàm lượng chất khô, chất thơm, chất màu,… thì chỉ số pectin và acid có thể được xem là quan trọng nhất để sản xuất ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn vì khả

năng tạo gel của chúng trong nguyên liệu Vì vậy, dựa vào hàm lượng acid

và pecin, trái cây có thể được chia thành bốn nhóm chính ( NIIR Board,

2002 ):

- Các loại trái nhiều pectin, nhiều acid: nho, cam, chanh,

- Các loại trái nhiều pectin, ít acid: chuối xanh, cherry, ổi,

- Các loại trái ít pecin, nhiều acid: dứa, dâu, mơ,…

- Các loại trái ít pectin, ít acid: đào, mâm xôi,

Ngoài ra, trái cây dùng để chế biến mứt đông cũng phải tuân theo các tiêu chuẩn chung đối với nguyên liệu trái cây dùng cho sản xuất công nghiệp như phải tươi tốt, không bầm dập, sâu thối, ở độ chín kĩ thuật Kích thước và hình dáng của quả cũng không ảnh hưởng nhiều đến phẩm chất mứt đông nên yêu cầu về kích thước, hình dạng qủa cũng không nghiêm ngặt

b) Đường:

- Mục đích:

o Cùng với pectin và acid, đường là một trong ba thành phần quan trọng nhất trong việc tạo nên cấu trúc gel của sản phẩm

o Cung cấp năng lượng

o Điều chỉnh hài hòa giữa độ chua, độ ngọt và mùi thơm

o Tăng hàm lượng chất khô, tăng thời gian bảo quản sản phẩm nhờ tăng áp lực thẩm thấu

- Dạng sử dụng:

Thường sử hỗn hợp syrup sucrose – đường nghịch đảo Trong sản xuất mứt đông, thành phần đường nghịch đảo là cần thiết cho việc ngăn chặn sự kết tinh sucrose của sản phẩm mứt có nồng độ chất khô cao trong suốt quá trình bảo quản Nhờ sự có mặt của syrup đường nghịch đảo, sự kết tinh là khó có khả năng xảy ra trong các sản phẩm có nồng độ chất khô dưới 68% Tuy nhiên, nếu nồng độ đường qúa cao, sự thẩm thấu các phân tử nước ra ngoài

là đáng kể làm sản phẩm có cấu trúc cứng (Giridhari Lal và cộng sự, 1986)

Tỷ lệ tối ưu của đường nghịch đảo là từ 35%-40% tổng lượng đường sử dụng

Ngoài ra có thể thay thế sucrose bằng các loại đường khác như: maltose, syrup glucose, syrup fructose,… để tăng hàm lượng chất khô, giảm hiện tượng kết tinh đường, hiệu chỉnh mùi vị hay đơn giản chỉ là để giảm chi phí cho sản phẩm ( Ahmed, 1981) Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng, việc thay thế sucrose bằng các loại đường khác có thể làm thay đổi thời gian tạo gel cũng như một số tính chất nào đó của loại gel ban đầu (May và Stainsby, 1986) Chẳng hạn, việc thêm maltose sẽ làm giảm thời gian tạo gel và kéo dài khoảng pH tạo gel; ngược lại, việc thêm vào fructose lại làm tăng thời gian tạo gel Hơn nữa, qúa trình thay thế một phần hay toàn bộ lượng đường

sucrose bằng các loại đường khác làm thay đổi hoạt độ của nước trong hỗn hợp, có thể dẫn tới thay đổi các tương tác kị nước trong quá trình tạo gel

Bảng 1: Chỉ tiêu chất lượng của đường

tinh luyện

Đường cát trắng Thượng

Hình dạng Tinh thể đồng dều tơi khô, không vón cục

Mùi vị Tinh thể đường và dung dịch đường trong

nước cất có vị ngọt, không có vị lạ Màu sắc Óng ánh Trắng sáng Trắng Trắng

ngà

2/ Phụ gia:

a) Phụ gia tạo gel:

Trong rau quả đã có sẵn chất tạo đông là pectin nhưng với hàm lượng rất thấp, vì vậy người ta pha thêm pectin bột, pectin cô đặc, tinh bột biến tính, agar-agar (thạch) hoặc các loại quả giàu pectin (như táo)

 Pectin:

- Cấu tạo: pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, gồm các phân tử acid D-galacturonic C6H10O7, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4- glucoside Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl (-OCH3) Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới hàng trăm đơn vị acid galacturonic Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các nguồn nguyên liệu khác nhau thay đổi trong giới hạn rộng tùy theo số phân tử acid galacturonic, thường vào khoảng 10.000 – 100.000 Da Trong các hợp chất dạng glucid, so về chiều dài phân tử thì pectin cao hơn tinh bột nhưng thấp hơn cellulose Ví dụ từ

nguyên liệu là táo, mận thu được pectin có phân tử lượng từ 25.000 – 35.000 Da, trong khi đó pectin lấy từ cam lại có phân tử lượng đạt tới 50.000 Da

Hình 1: Cấu tạo của pectin

- Tính chất: Pectin thuộc nhóm các chất làm đông tụ Pectin được xem là một trong những phụ gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận nhiều nhất, điều này được chứng minh bởi hàm lượmg ADI cho phép là

“không xác định” được ban hành bởi các tổ chức JECFA (Joint Food Experts Committee), SCF (Scientific Committee for Food) ở châu Âu,

và GRAS (Generally Regarded)

 Mã hiệu quốc tế của pectin là E440

 Pectin tinh chế có dạng chất bột trắng màu xám nhạt

 Là một chất keo hút nước và rất dễ tan trong nước, không tan trong ethanol

 Đặc tính quan trọng của pectin là khi có mặt của acid và đường nó

có khả năng tạo đông (tạo gel)

- Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau:

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

Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứng với chỉ số methoxyl bằng 16,3%, các pectin tách ra từ thực vật thường có chỉ số methoxyl từ 10% đến 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

- Phân loại:

 Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử:

o HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao (HMP): MI >7%, trong phân tử pectin có trên 50% các nhóm acid

bị ester hóa (DE > 50%)

Hình 2: Công thức HMP

o LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl thấp: MI

< 7%, khoảng từ 3 – 5%, trong phân tử pectin có dưới 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE ≤ 50%)

Hình 3: Công thức LMP

 Theo khả năng hòa tan trong nước:

o Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): Pectin hòa tan là polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl

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

 Theo thời gian tạo đông:

o Pectin tạo đông nhanh: thời gian tạo gel là 20 – 70 giây

o Pectin tạo đông trung bình: thời gian tạo gel là 100 – 150 giây

o Pectin tạo đông chậm: thời gian tạo gel là 180 – 250 giây

- Cơ chế tạo gel của pectin:

Tùy loại pectin có mức độ methoxyl hóa khác nhau mà có cơ chế tạo gel khác nhau:

 HMP : Tạo gel bằng liên kết hydro

Hình 4: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hydro

o Điều kiện tạo gel: [Đường] > 50%, pH = 3 - 3,5 ; [Pectin] = 0,5

nên làm giảm độ tích điện của các phân tử Vì vậy các phân tử có thể tiến lại gần nhau để tạo thành liên kết nội phân

tử và qúa trình tạo gel xảy ra

o Trong trong trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu nhờ các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử pectin có thể là hydroxyl – hydroxyl, carboxyl – carboxyl, hoặc hydroxyl –carboxyl Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo do tính di động của các phân tử trong khối gel

o Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng acid, hàm lượng pectin, loại pectin và nhiệt độ 30 – 50% đường thêm vào pectin là saccharose Do đó cần duy trì pH acid để khi đun nấu sẽ xảy ra quá trình nghịch đảo đường saccharose, ngăn cản sự kết tinh của đường saccharose Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều acid vì

pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn saccharose gây kết tinh

glucose Hơn nữa, ở pH thấp, qúa trình tạo gel xảy ra nhanh tạo nên hiện tượng vón cục trong sản phẩm

Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp thì cấu trúc gel tạo thành rất cứng Do đó trong trường hợp sử dụng nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn Cần chú ý rằng, khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào thì pH, nhiệt độ càng giảm, hàm lượng đường càng cao thì qúa trình tạo gel diễn ra càng nhanh

 LMP : Tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+

Hình 5: Cơ chế tạo gel bằng liên kết với ion Ca 2+

o Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ dưới 0,1% sao cho chiều dài phân tử pectin phải đạt mức độ nhất định Khi đó gel được tạo thành ngay cả khi không có sự có mặt của đường và acid

o Khi chỉ số methoxyl của pectin thấp, nghĩa là tỷ lệ các nhóm – COO- cao thì các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết ion thông qua các ion hóa trị hai, đặc biệt là Ca2+

o Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào nồng độ Ca2+

và chỉ số methoxyl Gel pectin có chỉ số methoxyl thấp thường có tính chất đàn hồi giống như gel agar – agar Mạch phân tử của pectin là nhân tố chính của qúa trình tạo gel Vì thế, lượng pectin có trong dịch đường phải đạt một hàm lượng tối thiểu nào đó mới tạo được sự keo tụ Nồng độ pectin trong dung dịch càng lớn thì sự liên hợp giữa các phân tử xảy ra càng nhanh, hệ keo đông tụ càng bền Thường lượng pectin sử dụng khoảng từ 0,5-1% Tương tự như trong qúa trình tạo gel bằng HMP, khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ thu được gel quá cứng Do đó, giải pháp ở đây vẫn là đun lâu hơn đối với nguồn nguyên liệu chứa nhiều pectin Tuy nhiên, chất lượng của hệ keo pectin lại phụ thuộc rất lớn vào tính chất của pectin chứ không đơn thuần ở hàm lượng pectin được

sử dụng Hai yếu tố quan trọng hàng đầu là chiều dài mạch phân tử pectin và mức độ methoxyl hóa trong phân tử của chúng

 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 Ngược lại, nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành rất cứng

 Mức độ methoxyl hoá quy định cơ chế tạo gel: Khả năng keo hóa của pectin phụ thuộc tương đối vào mức độ hiện diện của các nhóm methoxyl Tùy thuộc vào chỉ số methoxyl cao (>7%) hoặc thấp (3 – 5%) ở phân tử pectin mà các kiểu kết hợp giữa chúng sẽ khác nhau trong việc tạo gel như đã trình bày ở trên

Bảng 2: Ảnh hưởng của DE ở pectin lên sự tạo gel

pH Đường (%) Ion hóa trị II Tốc độ tạo gel

 Ảnh hưởng của đường và acid lên khả năng tạo gel của pectin

Đường và acid là hai tác nhân đồng tạo gel của HMP, sự có mặt và nồng độ của chúng có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tạo gel của HMP Trong khi

đó, cả hai nhân tố này (đường và acid) lại ít có ảnh hưởng đến khả năng tạo gel của LMP Tuy nhiên, cũng có ý kiến cho rằng, ngay cả trong qúa trình tạo gel của LMP thì việc bổ sung thêm đường sẽ làm tăng độ bền của cấu trúc gel cũng như tạo sự đồng nhất cho sản phẩm (Axelos và Thibault, 1991) Sau đây là những ảnh hưởng của đường và acid đến quá trình tạo gel của HMP

- Đường:

 Trong dung dịch nước, pectin ở trạng thái hòa tan là do có sự tạo thành liên kết hydro giữa nhóm OH-

của mạch phân tử pectin và H+ của phân

tử nước Khi có sự có mặt của đường, đường đóng vai trò của chất hydrate hóa, ngậm mất phần nước đang liên kết với pectin Khi đó pectin trở nên không hòa tan Cộng với tác động của ion H+

từ lượng acid sử dụng để tạo đông, H+

làm trung hòa điện tích của các gốc COO- trên mạch phân tử pectin, tạo gốc -COOH Vì thế sợi pectin không còn đẩy nhau mà tiến lại gần nhau từ đó hình thành nên cấu trúc khung mạng

 Lượng đường trong hỗn hợp pectin – đường – acid thường phải lớn hơn 50% thì mới có khả năng tạo gel Thông thường người ta tạo hỗn hợp có 65% đường để tiến hành tạo đông Nếu hàm lượng đường dùng cao hơn, sự kết tinh đường có thể xảy ra trên bề mặt hạt keo, hoặc ngay trong hệ keo Để

có thể khắc phục hiện tượng này, như đã trình bày ở trên, ta có thể thay thế một phần đường saccharose bằng các loại đường khác nhằm tránh hiện tượng kết tinh đường Với pectin chất lượng càng tốt thì thì lượng pectin dùng để gel hóa cùng một lượng đường càng ít

- Acid:

 Pectin chỉ có thể tạo gel trong môi trường acid có pH < 4

 Trong môi trường có ion H+, các phân tử pectin tích điện âm sẽ bị trung hòa và khi ở dạng trung hòa điện thì dễ đông tụ hơn Hơn nữa, ion H+

sẽ thay thế các ion kim loại (nếu có) trong nhóm cacboxyl của phân tử pectin

và chuyển dạng muối pectat (không tạo đông) thành dạng pectin (có tạo đông)

 Acid sử dụng để tạo đông cần có mức độ phân ly cao hơn acid pectic

để acid này có thể ngăn cản sự phân ly của acid pectic, và giữ cho chúng ở dạng trung hòa điện tích

 Nồng độ ion H+

càng lớn thì khả năng tạo gel của dung dịch pectin sẽ càng cao Cần duy trì độ pH thấp để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharose (30 – 50% đường thêm vào pectin) để ngăn cản sự kết tinh của đường saccharose

 Cũng không nên dùng quá nhiều acid, vì pH quá thấp sẽ gây ra sự nghịch đảo một lượng lớn saccharose từ đó gây kết tinh glucose và hóa gel nhanh tạo nên các vón cục Thường dùng độ pH từ 3 đến 3,5

 Mức độ tạo gel chỉ tăng đến một giới hạn nào đó của nồng độ acid rồi

sẽ ngừng lại bởi vì ở ngưỡng nồng độ đó toàn bộ gốc COO

của phân tử pectin đã được trung hòa điện tích Nên dù có tăng thêm ion H+

cũng không thể tăng thêm khả năng tạo gel Nồng độ acid để tạo gel dung dịch pectin phụ thuộc mức độ methoxyl của pectin cũng như hàm lượng pectin trong dung dịch Khi hàm lượng pectin sử dụng tăng khoảng 0,05 – 0,1% thì pH của dung dịch có thể tăng lên 1 đơn vị

 Nếu phải sử dụng pectin có khả năng đông tụ yếu thì nên tăng nồng

độ acid lên Nhưng việc tăng nồng độ này lại dễ làm tăng lượng đường nghịch đảo và làm tăng tính háo nước của sản phẩm

Tiêu chuẩn về độ tinh sạch của pectin sử dụng trong chế biến:

Bảng 3: Tiêu chuẩn về độ tinh sạch của pectin sử dụng trong chế biến

Chất dễ bay hơi max 12% max 12% max 12% Tro không tan trong acid max 1% max 1% max 1%

Sulfur dioxide max 50

Methanol, ethanol and

isopropanol

max 1% max 1% max 1%

Tổng

Anhydrogalacturonides

Mức độ amin hóa max 25% max 25% max 25%

Eropean Economic Community)

Bột pectin đạt đăng ký chất lượng của đơn vị, cụ thể là:

• Độ ẩm: 12%

• Hàm lượng pectin: 60%

• Cảm quan: bột màu vàng sáng, cĩ mùi thơm của vỏ hoa quả

 Phương pháp sản xuất pectin:

- Nguyên liệu quan trọng nhất được dùng để chế tạo pectin là các phế liệu thu được trong sản xuất một số loại sản phẩm rau quả, thường là táo hay quả có múi, ví dụ như vỏ cam quýt, bã táo còn lại sau khi sản xuất nước táo… Các phụ phẩm này được sấy khô bảo quản để sử dụng trong thời gian dài Với 1g bã táo khô, bậc tạo gel ứng với 25 – 35, còn với cùng lượng vỏ cam quýt khô thì bậc tạo gel đạt ít ra là 6 lần cao hơn bậc tạo gel của bã táo khô Trong thực tế người ta biểu thị khả năng tạo gel của các loại pectin bằng các chỉ số hay bậc tạo gel

- Trong các loại quả họ cam quýt thì chanh và bưởi được ưa thích hơn cam Lượng pectin ở vỏ cam quýt chiếm từ 20 – 50% trọng lượng khô, còn ở bã táo từ 10 –20%

 Sản phẩm pectin từ vỏ trái cây có múi : Được chiết xuất từ vỏ chanh,

vỏ cam và vỏ bưởi Vỏ của các loại trái cây này là sản phẩm phụ của quá trình ép nước quả và có chứa hàm lượng pectin cao với những tính chất mong muốn

 Sau đây là 2 quy trình sản xuất pectin cơ đặc và bột pectin từ vỏ trái cây

cĩ múi

Người ta thường chế pectin ở dạng dung dịch, cũng có một số chế phẩm pectin ở dạng bột

- Cùi và bã citrus được rửa sạch, tách hạt, cắt nhỏ rồi rửa nước ấm (50 –

60oC) để loại bỏ các glucoside còn sót lại Sau đó đưa nhiệt độ lên tới 95 –

98oC để làm mất hoạt tính của enzyme phân giải pectin

- Sau đó là giai đoạn chiết rút pectin bằng cách đun nóng trong nước chứa acid (chlohydride, sulfuric, sulfurơ) thường người ta dùng lượng nước gấp

ba lần lượng vỏ khô, pH =1,3 – 1,4; nhiệt độ 90 – 100oC và thời gian đun là khoảng 1 giờ

- Quá trình thủy phân kết thúc khi độ khô dung dịch đạt 2% (pectin 0,7 – 1,0%; đường 1,0 – 1,3%) Một ít tạp chất như tinh bột và protein lẫn với pectin sẽ được loại bỏ nhờ các enzyme phân giải protein Việc xử lý này

được thực hiện ở pH = 4,5 – 5 (điều chỉnh bằng dung dịch natri cacbonate) và ở nhiệt độ 40 – 50oC

- Khi đã loại bỏ hết tinh bột (kiểm tra bằng iod), điều chỉnh pH dung dịch tới 3 bằng cách thêm acid citric rồi đưa nhiệt độ lên 80oC để làm mất hoạt tính của enzyme Dung dịch có thể được làm mất màu nhờ anhydride sulfurơ, rồi cho lọc ép bằng máy ép thuỷ lực sau đó dung dịch pectin được làm sạch và lắng gạn, thu dung dịch pectin trong suốt

- Sau khi lọc lấy dung dịch rồi cô đặc đến độ khô 10% thu được chế phẩm pectin với hàm lượng 4 – 5% đem bảo quản để nấu mứt Cô đặc trong chân không ở nhiệt độ 55 – 60oC và độ chân không từ 600mmHg trở lên

- Sau khi cô đặc thì nâng nhiệt lên 75 – 79�C, rót vào bao bì và thanh trùng Pectin cô đặc có thể bảo quản bằng SO2 không qua thanh trùng

- Trung bình 100kg cùi quả cho 50 – 70l dung dịch pectin độ khô 10%

- Để thu pectin ở dạng bột người ta đông tụ pectin lỏng bằng cồn ethylic

95o rồi lọc để tách pectin khỏi hỗn hợp rượu – nước Kết tủa pectin được rửa lại bằng cồn 90o, đem sấy ở máy sấy chân không trục rỗng ở 60 –70oC đến khi độ ẩm còn 3 – 4%, nghiền nhỏ và đóng bao

 Sản phẩm pectin từ táo : Bã táo, phần thu nhận được từ quá trình ép nước táo, là nguyên liệu thô cho sản phẩm pectin từ táo Những sản

phẩm này có màu sắc tối hơn (màu nâu) so với pectin từ các loại trái cây có múi nhưng khác nhau về chức năng

 Sau đây là quy trình sản xuất bột pectin đi từ bã táo tươi

- Bã táo tươi đem nghiền nhỏ đến kích thước vụn không quá 5mm, rồi sấy đến độ ẩm 8 – 10% (nhiệt độ sấy 80 – 100oC) bã khô sau đó đem nghiền nhỏ đến kích thước vụn 2 – 3 mm và để làm tơi cục Tiếp theo bã được cho vào nồi trích ly bằng nước đã được acid hóa bằng H2SO3 đến pH = 2,5 – 3,5 với tỷ lệ bã táo:nước = 1:2,6 Nhiệt độ trích ly là 85 – 92oC trong thời gian 1 giờ Lọc ép lấy dịch trích ly

- Dịch trích ly có chứa pectin, đường và các polysaccharide, vì vậy dịch trích ly phải đem thủy phân bằng men trong một thiết bị khác có pH = 4,5 – 5 (kiềm hóa bằng Na2CO3) thời gian 30 – 60 phút ở nhiệt độ 45 – 60oC

(để đường hóa tinh bột, người ta cho 0,5% canh trường nấm mốc

Aspergillus Oryzae nuôi cấy trên cám mì) Như vậy, các polysaccharide sẽ

chuyển thành đường và sau khi chế biến có thể dễ dàng cùng với đường tách ra khỏi pectin

- Dịch trích ly đã đường hóa được đem lọc và cô đặc trong thiết bị cô chân không ở nhiệt độ 55 – 60oC đến độ khô 15% theo khúc xạ kế, trong đó chứa khoảng 3% pectin

- Dịch cô đặc đem xử lý bằng rượu ethylic 95% theo tỷ lệ thể tích rượu:dịch trích ly = 1,2:1, cho thêm vào 0,3% acid HCl theo thể tích của toàn hỗn hợp, khuấy trong thời gian 8 – 10 phút Lọc, tách tủa pectin ra khỏi dung dịch bằng máy lọc ép hay lọc rửa, sau đó rửa lại bằng C2H5OH 95% với lượng 60 – 70% so với pectin Tủa sau đó được sấy chân không ở

60 – 70oC Pectin khô đem nghiền nhỏ bằng máy nghiền bi Bột khô đóng thùng, có màng polymer không thấm nước

- Người ta thu hồi rượu trong dịch trích ly đã kết tủa pectin bằng phương pháp chưng cất thường, trong dung dịch sau khi chưng cất rượu còn chừng

7 – 9% đường có thể cho lên men để lấy rượu

 Sau đây là quy trình sản xuất dịch pectin đi từ bã táo tươi:

- Đầu tiên ngâm bã táo nghiền vào nước lạnh (10 – 15oC) để chiết đường, acid, các chất thơm, chất màu và các chất khác Cho bã vào thùng trích ly cùng với nước, trộn đều và để lắng 15 phút Xả nước ra và cho nước mới vào, cứ tiếp tục cho đến khi hàm lượng chất khô trong nước rửa giảm tới 0,2%

- Sau khi được tách hầu hết các chất trên thì đem trích ly pectin Quá trình thực hiện trong nước (tỉ lệ H2O:bã khô = 16/1–16/2) ở nhiệt độ 88 – 92oC trong một giờ, với pH = 3,0 – 3,4 (acid hóa bằng acid sulfuric, citric, hay các acid khác)

- Kết thúc quá trình trích ly, ta lọc ép thu dịch trích Dịch này, ngoài pectin còn có một ít tinh bột và protit cần phải trích ly để có thành phần tinh khiết Muốn vậy, phải cho thủy phân men dịch chiết bằng chế phẩm men

của Aspergillus Oryzae tỉ lệ 5% so với dịch chiết đã trung hòa sơ bộ đến

pH = 4,5 và đun nóng đến 45 – 50oC Dịch chiết có chế phẩm men tiếp tục giữ trong 30 phút, sau đó đem tẩy màu bằng than hoạt tính

(cho thêm than vào dịch với tỉ lệ 0,5 – 1% và lọc qua máy lọc ép)

- Cuối cùng dịch chiết chỉ còn pectin với nồng độ thấp 0,3 – 0,7% Do đó phải đem cô đặc chân không (nhiệt độ sôi không quá 60oC) để làm giảm thể tích từ 6 – 10 lần, chứa 8 – 10% chất khô Đun nóng thành phẩm đến

75 – 77oC, rót chai thủy tinh hay hộp sắt, ghép kín và thanh trùng 80oC trong 40 – 60 phút

- Pectin khô dạng bột cũng như dịch đặc pectin được dùng trong sản xuất mứt đông từ nước quả và các mứt dẻo khác từ các loại quả kém tạo đông

- Thực tế để sản xuất có thể sử dụng tất cả các loại nước quả chế biến công nghiệp Độ acid của nước quả không quá 1%

- Dịch pectin nồng độ thường chừng 5%, dung dịch này cần chuẩn bị trước Khi nấu, người ta trộn nước quả với đường và cô đặc thành sirô 65% chất khô, sau đó thêm dung dịch pectin trong nước 5% và tiếp tục nấu cho tới hàm lượng chất khô 65%, đem lọc dịch, rót vào cốc, làm lạnh và được sản phẩm

 Tinh bột biến tính

- Cấu trúc của tinh bột:

Tinh bột là một carbohydrate cao phân tử bao gồm các đơn vị D-glucose nối với nhau bởi liên kết α-glucoside Cơng thức phân tử gần đúng là (C6H10O5)n trong đĩ n cĩ giá trị từ vài trăm đến khoảng mười nghìn Tinh bột cĩ dạng hạt màu trắng tạo bởi hai loại polymerr là amilose và amilopectin Amilose là polymer mạch thẳng gồm các đơn vị D- glucose liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4- glucoside

Hình 6: Một phần cấu trúc amilose

Amilopectin là polymer mạch nhánh, ngoài chuỗi glucose thông thường còn

có những chuỗi nhánh liên kết với chuỗi chính bằng liên kết α- 1,6-glucoside

Hình 7: Một phần cấu trúc amilopectin

Các hạt tinh bột là những tinh thể đa hình phụ thuộc vào nguồn gốc xuất xứ trong đó hai loại polymer được sắp xếp đối xứng xuyên tâm Bên trong hạt tinh bột có phần kết tinh do amilose và phần phân nhánh của amilopectin tạo thành làm cho chúng không tan trong nước lạnh và tương đối trơ với các enzym thuỷ phân

Dựa trên bản chất những biến đổi xảy ra trong phân tử tinh bột, Kovalxkaia chia tinh bột biến tính bằng hoá chất thành 2 loại: tinh bột cắt và tinh bột bị thay thế

 Nhóm tinh bột cắt: trong phân tử tinh bột xảy ra hiện tượng phân cắt liên kết C-O giữa các monomer và những liên kết khác, giảm khối lượng phân tử, xuất hiện một số liên kết mới bên trong và giữa các phân tử Cấu trúc hạt của tinh bột có thể bị phá vỡ ít nhiều Nhóm tinh bột này có rất nhiều ứng dụng như tinh bột biến tính bằng acid được dùng để phủ giấy, tăng độ bền của giấy, cải thiện chất lượng in Trong công nghiệp thực phẩm, tinh bột loại này dùng để tạo cấu trúc gel trong sản xuất bánh kẹo

 Tinh bột oxi hoá cũng được xếp và nhóm này Một số loại tinh bột được oxi hoá bởi KMnO4 trong môi trường acid được sử dụng thay thế agar, pectin trong sản xuất bánh kẹo, kem, các sản phẩm sữa cũng như trong đồ hộp Các sản phẩm tinh bột oxi hoá yếu cũng được dùng trong bánh mì để làm tăng thời gian giữ khí của bột nhào, giảm thời gian lên men và tăng chất lượng của bánh Tinh bột oxi hoá bởi hypochloride, H2O2, HI và muối của

nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp giấy

 Nhóm tinh bột thay thế: là nhóm tinh bột mà tính chất của chúng thay đổi do các nhóm hydroxyl ở carbon 2, 3 và 6 liên kết với các gốc hoá học hay đồng trùng hợp với một hợp chất cao phân tử khác, hoặc 2 mạch polisaccharide có thể bị gắn vào nhau do các liên kết dạng cầu nối

- Mức độ biến tính tinh bột được đặc trưng bởi độ thế (Degree of substitution – DS) DS là số nhóm hydroxyl bị thế trên một AGU (Anhydrous Glucose Unit) Như vậy, độ thế có giá trị trong khoảng 0-3 Trong trường hợp này tính chất của tinh bột bị thay đổi rõ rệt Thông thường tinh bột loại này có độ nhớt và độ bền kết dính cao (được sử dụng để sản xuất các sản phẩm cần bảo quản) như tinh bột acetate, tinh bột phosphate, tinh bột oxi hoá

- Các phương pháp biến tính tinh bột:

Hình 8: Các phương pháp biến tính tinh bột và các sản phẩm chuyển hoá từ

tinh bột

- Cơ chế tạo gel của tinh bột biến tính: Tinh bột có khả năng tạo gel do

sự tạo thành và sắp xếp lại các phân tử tinh bột tạo thành cấu trúc mạng 3 chiều do các liên kết hydro giữa các mạch polyglucoside hay gián tiếp qua cầu phân tử nước Tinh bột cũng có khả năng đồng tạo gel với protein nhờ vào liên kết hydro và lực Van Der Waals Trong trường hợp này cả protein và tinh bột đều sắp xếp lại phân tử để tạo gel

- Khả năng tạo gel phụ thuộc vào:

 Liên kết giữa các phân tử: Độ bền gel phụ thuộc chủ yếu vào lực liên kết giữa các phân tử Nếu chiều dài của vùng liên kết dài, lực liên kết giữa các chuỗi sẽ đủ lớn để chống lại áp lực và chống lại chuyển động nhiệt của các phân tử, gel tạo thành sẽ chắc bền Nếu chiều dài của vùng liên kết ngắn

và các chuỗi không được liên kết với nhau mạnh, các phân tử sẽ tách rời dưới tác dụng của áp lực hay sự tăng nhiệt độ (làm cho các chuỗi polymer chuyển động nhiệt), gel sẽ yếu và không ổn định

Các phương pháp biến tính tinh bột và sản phẩm

Phương pháp hóa học

Phương pháp

vật lí

Phương pháp thủy phân

hydroxylpropyl, Tinh bột este hóa: octenyl succinate, acetylate Tinh bột phosphate monoester

Tinh bột liên kết ngang Tinh bột biến tính kép

Các sản phẩm Maltodextrin Đường: glucose, fructose

Polyol: sorbitol, mannitol

Acid amin: MSG, lyzin

Acid hữu cơ: acid citric

Rượu: ethanol, acetol, butenol

 Cấu trúc các phân tử: Những phân tử có nhánh không liên kết với nhau chặt chẽ, vì vậy không tạo những vùng liên kết có kích thước và sức mạnh đủ lớn để tạo thành gel Chúng chỉ tạo cho dung dịch có độ nhớt và độ

ổn định Những phân tử mạch thẳng tạo gel chắc bền hơn

 Điện tích phân tử: Đối với các polymer tích điện, lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm tích điện cùng dấu sẽ ngăn cản sự tạo thành liên kết

Ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và sự có mặt của các yếu tố khác trong dung dịch

vị galactose cuối trong mạch polisaccharit của agar có dạng liên kết ester ở carbon thứ 6 của acid sunfurit (Jones, Peat 1942)

Hình 9: công thức cấu tạo của agar-agar

- Agar bao gồm 2 phần polysaccharides là agarose và agaropectin

- Agarose có cấu tạo mạch thẳng, trung tính, từ các gốc beta D- galactopyranose và 3-6- alhidro-L- galactose Cả hai gốc có sự xấp xếp xen kẻ độ bền các liên kết khác nhau Liên kết alpha 1-3 dễ phân hủy bằng enzim tạo thành neoagarobiose Liên kết beta 1-4 dễ thủy phân với xúc tác của acid và tạo thành gốc agar- agarobiose Agar- agarobiose làm cho agar-agar trong môi trường nước có khả năng tạo gel

- Agaropectin có khả năng tạo gel thấp trong nước cấu trúc của nó đến nay vẫn chưa xác định rõ Chỉ biết rằng nó được tạo nên bởi sự xấp xếp

xen kẻ giữa D-galactose và L-galactose và chúng chứa tất cả các nhóm phân cực trong agar

- Agar có tính chất gels sau khi làm mát ở nhiệt độ khoảng 30 - 40°C và dạng sols khi dung nóng đến 90 - 95°C

- Trong agar sự hiện diện của các sulfate C6 tại các liên kết galactose còn lại chẳng hạn như trong tiền thân của agarose, trên thực tế như là một 'Kink' để ngăn ngừa việc hình thành từ hai helix Kết thúc của vành đai để tạo thành 3, 6-anhydrode, và loại bỏ C-6 sulfate nhóm làm cho các chuỗi thẳng và dẫn đến những trạng thái đều đặn trong polymer, dẫn đến tăng cường sức mạnh gel do tăng khả năng hình thành một đôi helix (Rees, 1969)

1,4-L-Hình 10: cơ chế gelling của agar

Nói chung, những thế mạnh của gel agar là điều được chứa đựng trong agarose

- Năm 1961, Rees thừa nhận rằng Alkali (chất kiềm) có thể loại bỏ chỗ xoắn (sulfation tại C-6 của 1, 4-liên kết-L-galactose còn lại) hiện có trong phân tử agar, và 3, 6-anhydro vòng được hình thành Sau đó, tăng 3, 6-AG

và giảm sulfate sẽ cho ra dạng agar có tính gel mạnh

Hình 11: Chuyển đổi các tiền thân của agarose vào agaropectin

- Gel và nhiệt độ nóng chảy: Agar từ các loại tảo khác nhau thì tính chất gel và sol chịu ảnh hưởng bởi những nhiệt độ khác nhau Chẳng hạn, agar từ Gelidium spp (tảo thạch) đông đặc khoảng từ 28 đến 31°C và nhiệt độ nóng chảy từ 80°C đến 90°C, agar từ Gracilaria spp (rau câu) đông đặc ở nhiệt độ khoảng từ 29 - 42°C và và nóng chảy ở nhiệt độ từ 76-92°C

- Tính dẻo và trọng lượng phân tử: Các tính dẻo agar trạng thái hòa tan không đổi ở một nhiệt độ và tập trung là một chức năng trực tiếp của trọng lượng phân tử Tính dẻo hiếm khi vượt quá 10-15 cp tại 1% tập trung ở 60-90°C Trung bình phân tử agar trọng lượng khoảng từ 8000 đến lớn hơn 100000

- Tính tương thích: Agar thường là tương thích với hầu hết các polysaccharide khác và với protein mà không dẫn đến hiện tượng kết tủa hay dẫn đến sự thoái hóa

- Đặc điểm của gel: agar tạo gel có cấu trúc cứng, giòn, không bền nhiệt

 Carrageenan:

- Tên gọi khác: Irish moss gelose (từ Chondrus spp.); Eucheuman (từ Eucheuma spp.); Iridophycan (từ Iridaea spp.); Hypnean (từ Hypnea spp.); Furcellaran or Danish agar (từ Furcellaria fastigiata); INS No

407

- Nguồn gốc: được chiết xuất từ loại tảo đỏ có nguồn gốc từ Ireland, mọc dọc theo bờ biển Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Island Chiết xuất Carrageenan bằng nước nóng dưới điều kiện khá kiềm, sau đó cho kết tủa hay cô đặc

- Cấu tạo:

 Carrageenan là một hỗn hợp phức tạp của ít nhất 5 loại polymer, cấu tạo từ các gốc D-galactose và 3,6-anhydro D-galctose Các gốc này kết hợp với nhau bằng liên kết -1,4 và -1,3 luân phiên nhau Các gốc D-galactose được sulfate hóa với tỉ lệ cao Các loại carrageenan khác nhau về mức độ sulfate hóa

 Mạch polysaccharide của các carrageenan có cấu trúc xoắn kép Mỗi vòng xoắn do 3 đơn gốc disaccharide tạo nên

 Các polysaccharide phổ biến của carrageenan là kappa-, iota- và

Hình 12 : Công thức cấu tạo của carrageenan

i) Phương pháp sản xuất carrageenan trong công nghiệp:

- Carrageenan được thu nhận bằng cách chiết từ tảo biển bằng nước hay bằng dung dịch kiềm loãng Carrageenan được thu lại bằng sự kết tủa bởi cồn, sấy thùng quay, hay kết tủa trong dung dịch KCl và sau đó làm lạnh Cồn được sử dụng trong suốt quá trình thu nhận và tinh sạch là methanol, ethanol và isopropanol

- Sản phẩm có thể chứa đường nhằm mục đích chuẩn hóa, chứa muối để thu được cấu trúc gel đặc trưng hay tính năng tạo đặc

ii) Tính chất của carrageenan:

- Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng

- Dạng bột thô, bột mịn và gần như không mùi

- Không tan trong ethanol, tan trong nước ở nhiệt độ khoảng 80oC tạo thành một dung dịch sệt hay dung dịch màu trắng đục có tính chảy; phân tán dễ dàng trong nước hơn nếu ban đầu được làm ẩm với cồn, glycerol, hay dung dịch bão hòa glucose và sucrose trong nước

- Độ nhớt của dung dịch tùy thuộc vào loại carrageenan, khối lượng phân

tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượng carrageenan

- Cũng như những polymer mạch thẳng có mang điện tích khác, độ nhớt tỉ

lệ thuận với hàm lượng

- Carrageenan có khả năng tương tác với nhiều loại gum đặc biệt là locust bean gum, trong đó tùy thuộc vào hàm lượng nó sẽ có tác dụng làm tăng độ nhớt, độ bền gel và độ đàn hồi của gel Ở hàm lượng cao carrageenan làm tăng độ bền gel của guar gum nhưng ở hàm lượng thấp, nó chỉ có thể làm tăng độ nhớt

- Khi carrageenan được cho vào những dung dịch của gum ghatti, alginate

và pectin nó sẽ làm giảm độ nhớt của các dung dịch này

- Ổn định ở pH >7, phân hủy ở pH = 5-7; phân hủy nhanh ở pH < 5

iii) 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 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 locust bean gum Carrageenan có ít liên kết ion hơn nhưng khi tăng lực liên kết có thể tạo gel đàn hồi Carrageenan không có khả năng tạo gel Muối K+ của nó tan trong nước

iv) Tính chất của gel:

- 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 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 – 12o

C 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 mềm và đàn hồi

- Sự có mặt của các ion cũng có ảnh hưởng lên nhiệt độ hydrat hóa của carrageenan, nhiệt độ tạo gel và nhiệt độ nóng chảy Ví dụ: iota carrageenan sẽ hydrat hóa ở nhiệt độ môi trường trong nước nhưng khi cho muối vào sẽ tăng nhiệt độ tạo gel nên được ứng dụng trong sản xuất salad-dressing lạnh Muối Na+

của kappa carrageenan sẽ hydrat hóa ở 40oC nhưng carrageenan cùng loại trong thịt muối sẽ chỉ hydrat hóa hoàn toàn ở nhiệt độ 55oC hoặc hơn

v) Quy định sử dụng:

- Nguyên liệu được chiết từ các loài Furcellaria, furcellaran, cũng được gọi

là agar Đan Mạch, và được mã hóa riêng với số thứ tự là E408 trong danh mục các loại thực phẩm của Liên minh Châu Au Tuy nhiên, một nghiên cứu sau này về carrageenan và furcellaran đã nhận thấy sự giống nhau về cấu trúc và chức năng của cả 2 loại nguyên liệu này nên ghép chúng lại thành E407 Tiêu chuẩn về độ tinh sạch của carrageenan từ thực phẩm gần đây đã được cải thiện bởi Council Directive 98/86/ EC, trong đó sửa lại phạm vi cho phép của các kim loai nặng và định rõ giới hạn của các acid hòa tan trong các loại carrageenan từ thực phẩm Các nghiên cứu độc học

đã xem xét các mối liên quan giữa các nguyên liệu có khối lượng phân tử thấp trong tất cả các loại carrageenan, kể cả carrageenan tự nhiên, với sự thoái hóa của carrageenan trong suốt quá trình chế biến và tiêu hóa Quan điểm sau này cho thấy sự có mặt của các cation phụ trợ đã ngăn cản sự thủy phân của carrageena trong dạ dày (Marrs, 1998), và gần đây tiêu chuẩn của châu Au không còn định rõ bất kì giới hạn nào cho các nguyên liệu dưới 100kDa (Anon., 1998)

- Một nghiên cứu về carrageenan ở một loạt điều kiện cho thấy trong những quy trình thực phẩm bình thường về căn bản không làm tăng tỉ lệ của các chất có phân tử lượng thấp (Marrs, 1998) Tỉ lệ của các chất này chỉ tăng đáng kể khi chế biến kết hợp với ảnh hưởng của nhiệt độ cao và

pH thấp và thời gian chế biến dài Ví dụ, gia nhiệt dung dịch kappa

carrageenan ở pH=4 và 120oC không làm tăng đáng kể chất có phân tử lượng nhỏ nhưng độ bền gel giảm hơn 25% khi gia nhiệt dung dịch này ở

135 – 140oC trong 10 giây Thật ra vì các chất có phân tử lượng <100kDa

có tính năng tạo gel và tạo đặc thấp và không có giá trị trong chế biến thực phẩm được tạo ra để giảm sự thoái hóa của carrageenan

b) Acid:

Mục đích:

o Kết hợp với đường và pectin để tạo cấu trúc gel cho sản phẩm

o Tạo môi trường pH thấp ức chế vi sinh vật, giảm điều kiện thanh trùng

o Tạo vị hài hòa cho sản phẩm khi kết hợp với đường

o Tạo hỗn hợp đường nghịch đảo, giảm hiện tượng lại đường

- Acid citric:

Danh pháp IUPAC Acid 2-hydroxypropan-1,2,3-tricacboxylic

Công thức phân tử C6H8O7

Acid citric là một acid hữu cơ yếu có mặt trong hầu hết các loại quả, đặc biệt là các loại quả của chi Citrus

Các loài chanh có hàm lượng cao acid citric; có thể tới 8% khối lượng khô trong quả

Hình 13: Cấu tạo acid citric

Ở nhiệt độ phòng, acid citric là chất bột kết tinh màu trắng Nó có thể tồn tại dưới dạng khan (không chứa nước) hay dưới dạng ngậm một phân tử nước (monohydrate) Dạng khan kết tinh từ nước nóng, trong khi dạng monohydrate hình thành khi acid citric kết tinh từ nước lạnh Dạng monohydrate có thể chuyển hóa thành dạng khan khi nung nóng tới trên

74 °C Acid citric cũng hòa tan trong etanol khan tuyệt đối (76 phần acid citric trên mỗi 100 phần etanol) ở 15 °C Về cấu trúc hóa học, acid citric

chia sẻ các tính chất của các acid cacboxylic khác Khi bị nung nóng trên

175 °C, nó bị phân hủy để giải phóng điôxít carbon và nước

Tác dụng : trong mứt đông, acid citric đóng vai trò :

Acid tartaric trong mứt đông có thể sử dụng một mình hoặc kết hợp với các loại acid khác như acid fumaric, tỉ lệ sử dụng thường là 1%

ADI : 0 – 30 ppm

Hình 14: Cấu tạo phân tử acid tartaric

- Acid lactic:

Danh pháp IUPAC : 2-hydroxypropanoic acid

Công thức phân tử C3H6O3

Acid lactic là hợp chất hữu cơ thu được bằng phương pháp lên men do tác nhân lên men chủ yếu là vi sinh vật Acid lactic là hỗn hợp của 2 dạng đồng phân D-acid lactic và L-acid lactic Nếu D-acid lactic và L-acid lactic có trong một hỗn hợp theo tỉ lệ 50:50 người ta gọi là hỗn hợp racemic Hỗn hợp này được kí hiệu là DL-acid lactic.Trong quá trình lên men không có một hỗn hợp lý tưởng này mà chỉ có được khi tiến hành tổng hợp hữu cơ D-L acid lactic là dịch lỏng dạng tinh thể, tan trong nước, cồn, không tan trong CHCl3, nhiệt độ nóng chảy 16,8oC, nhiệt độ sôi 122o

C

Acid lactic có khối lượng phân tử là 98,08,là chất hữu cơ không màu, mùi nhẹ

Acid lactic là một chất có độ hút ẩm cao là chất lỏng sánh đặc có sẵn trên

thị trường ở những dạng khác nhau về chất lượng; và phụ thuộc vào độ tinh

sạch có nhiều tiêu chuẩn khác nhau

Ngoài tác dụng điều vị, chỉnh pH, acid lactic còn có khả năng chông vi sinh

vật cao, đặc biệt là nấm mốc Bacillus coagulan

Acid lactic không có giới hạn sử dụng

Hình15: Cấu tạo acid lactic

Bảng 4: Các chất điều chỉnh độ acid thường sử dụng trong mứt đông :

(Bộ Y Tế Số: 867/1998/QĐ-BYT)

Chỉ số

Quốc tế

Tên phụ gia Giới hạn tối đa cho phép trong thực phẩm

330 Citric acid Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

297 Fumaric acid 3g/kg, dùng một mình hay kết hợp với acid

tartaric và muối đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

296 Malic acid Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

270 Lactic acid Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

334 Tartaric acid 3g/kg, dùng một mình hay kết hợp với acid

fumaric và muối fumarat, đủ giữ pH trong khoảng 2.8 - 3.5

333 Cancium citrat Đủ giữ pH giữa 2,8 - 3.5

327 Calcium lactate Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3.5

325ii Cacium malat DL(-) Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

501i postassium carbonate Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

336ii Potassium tartarate

L(+)

3g/kg, dùng một mình hay kết hợp với acid tactric, fumaric và muối, đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,

326 Potassium lactate Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

351ii Potassium malate

DL(-)

Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

500i Sodium carbonate Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

monobazic

Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

365 Sodium fumarate 3g/kg dùng một mình hay kết hợp với acid

tartaric và muối, Đủ giữ pH trong khoảng 2,8-3,5

500 Sodium bicarbonate Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

332ii Potassium citrate Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

331ii Trisodium citrate Đủ giữ pH trong khoảng 2,8 - 3,5

c) Phụ gia tạo màu

- Mục đích: khôi phục lại màu sắc ban đầu của nguyên liệu, tăng giá trị

cảm quan cho sản phẩm

- Phụ gia tạo màu thường được bổ sung vào sau quá trình chế biến, trước

quá trình trữ đông để đạt được hiệu quả tốt nhất

- Phụ gia tạo màu có thể được chia làm 3 loại dựa trên nguồn gốc của

chúng:

 Tự nhiên: phụ gia được tách từ nguyên liệu tự nhiên, tạo màu tự

nhiên, giá cao, cường độ kém, chất lượng không ổn định, nhưng độ

an toàn cao và một số rất có lợi cho sức khỏe Vì vậy xu hướng của

nhiều nước phát triển hiện nay là thay thế phụ gia tạo màu tổng hợp

bằng các phụ gia tạo màu từ thiên nhiên, bởi ngoài các thành phần

chất màu riêng biệt cho từng loại màu sắc, chúng còn chứa các thành

phần có hoạt tính sinh học khác như vitamin, acid hữu cơ, glycoside,

các chất thơm và các nguyên tố vi lượng

Các chất màu tự nhiên phổ biến thường gặp như màu vàng cam của

gấc, màu vàng của nghệ, màu tím của lá cẩm, màu nâu của cà phê,

cacao, màu xanh của lá dứa hay màu đen của lá gai… Về thực chất,

chúng đều là những thành phần dễ trích ly, tạo được màu sắc và mùi

thơm cho thực phẩm theo yêu cầu của người chế biến

Các chất màu vàng cam hoặc màu đỏ lấy từ quả gấc là các hợp chất

carotenoid như beta-carotene, lutein và lycopene… là những phân tử

mà cơ thể chuyển thành vitamin A Đây là các chất kích thích mạnh

mẽ tế bào miễn dịch, giúp bảo vệ cơ thể chống nhiễm khuẩn và ung

thư; lutein có thể làm giảm nguy cơ thoái hóa võng mạc, lycopene có

thể giúp ngăn ngừa ung thư tuyến tiền liệt Carotenoid còn làm giảm

nguy cơ bệnh tim mạch, giảm nồng độ cholesterol máu và tác hại của

Màu vàng của nghệ là chất màu thiên nhiên được ngành dược công nhận với mã số E.100 để nhuộm màu dược phẩm thay thế chất màu tổng hợp như tartrazine E.102 Nghệ có tác dụng chống viêm loét dạ dày, thông mật, kích thích tế bào gan và co bóp túi mật, làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu Nghệ còn có vai trò trong việc làm giảm tỉ lệ ung thư vú, tuyến tiền liệt, phổi và ruột kết nhờ đặc tính chống oxy hóa của curcumin trong nghệ Bên cạnh màu cam hấp dẫn của gấc, màu vàng tươi của nghệ, các chất có màu tím có thể lấy từ củ dền, lá cẩm để làm bánh hoặc nấu xôi Lá cẩm có vị ngọt nhạt, màu thực phẩm đẹp và không độc, tính mát, có tác dụng giảm ho và cầm máu Các chất màu tím antoxyanin (E163) có được từ các nguyên liệu trên sẽ giữ màu tốt nhất ở pH 3,5 -

4

 Ngoài ra, nước lá dứa vừa tạo màu xanh, vừa tạo mùi thơm cho thực phẩm chế biến Sử dụng những chất màu thiên nhiên không độc, đáp ứng tiêu chuẩn y tế trong việc nhuộm màu thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng Vì vậy lựa chọn nguyên liệu thực phẩm để lấy màu tự nhiên khi chế biến trong gia đình vừa đảm bảo được an toàn thực phẩm mà còn giúp tăng cường sức khỏe

Bảng 5: Một số chất màu thường sử dụng trong mứt đông

Chất màu Nguồn

Antocyanin Vỏ quả nho

Betalain Củ cải đường, củ cải, xương rồng,

hoa giấy Annatto (bixin) Hat của cây bixa orellana

Canthanxanthin Nấm, các loài giáp xác, cá, tảo biển

Β-apocarotenal Cam, rau xanh

Chlorophyll Rau xanh

Bảng 6: Các chất màu bán tổng hợp thường sử dụng trong mứt đông

Tên phụ gia Chỉ số Quốc

tế

Giới hạn tối đa cho phép trong thực phẩm

Bảng 7: Các chất màu tổng hợp thường sử dụng trong mứt đông

d) Phụ gia tạo mùi

Mục đích: cải thiện mùi vị theo hướng có lợi cho sản phẩm

Cũng như phụ gia tạo màu, phụ gia tạo mùi thường được bổ sung sau quá trình chế biến để giảm tổn thất trong quá trình tiếp xúc nhiệt

Phụ gia tạo màu đươc chia làm 2 loại dựa vào nguồn gốc của chúng:

Giới hạn bởi GMP Dịch chiết vani Giới hạn bởi

GMP

Tinh dầu chanh Giới hạn bởi

GMP Tinh dầu quả Giới hạn bởi

GMP Hương quế Giới hạn bởi

GMP

- Tổng hợp:

Bảng 9: Các phụ gia tạo mùi tổng hợp sử dụng trong mứt đông

Tên phụ gia

Đặc tính mùi

Eugenol Giống mùi đinh

hương Anethole Mùi đại hồi, thảo

mộc Maltol Mùi trái cây ngọt Acetal Mùi quả tươi

e) Phụ gia bảo quản

 Acid benzoic và muối benzoate

- Acid benzoic (C6H5COOH) có dạng tinh thể kim hoặc miếng vẩy sáng bóng, màu trắng Acid benzoic là phụ gia không mùi hoặc có mùi cánh kiến trắng nhẹ, dễ tan trong nước, ether, ít tan trong nước hơn natri benzoat

- Natri benzoate (C6H5COONa) có dạng hạt trắng hay ở dạng bột tinh thể, không mùi, có vị ngọt, tan nhiều trong nước và ít tan trong ethanol

- Acid benzoic và muối Na benzoate là chất sát trùng mạnh đối với nấm men và nấm mốc và có tác dụng yếu hơn đối với vi khuẩn Tuy nhiên, acid benzoic và muối Na benzoate có nhược điểm là tạo mùi kim loại

dễ bị phát hiện, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm

- Acid benzoic có tác dụng chống nấm men và nấm mốc ở môi trường acid có pH = 2.5 - 3.5 với nồng độ tác dụng là 0.05 – 0.1% Còn các muối benzoate có tác dụng ở nồng độ 0.07 – 0.1% trong môi trường acid pH = 2.5 – 3.4

- Acid benzoic và muối Na benzoate được công nhận là GRAS (generally recognized as safe), hàm lượng tối đa cho phép sử dụng của chúng là 0.15 – 0.25%

Hình 16: Cấu tạo acid benzoic và muối benzoate Bảng 10: Phổ tác động của sodium benzoate và acid benzoic đối với

Candida krusei 300-700 Debaryomyces

globosum

5.0 1000

Nồng độ cho phép của acid benzoic đối với nấm men

concentration of Benzoic Acid (PPM)

 Acid sorbic và muối sorbate:

- Acid sorbic hay acid 2,4-hexadienic (C5H7COOH) là chất kết tinh có vị chua nhẹ và mùi nhẹ, khó tan trong nước lạnh (0.16%), dễ tan trong nước nóng (ở 100o

Hình 17: Cấu tạo acid sorbic

f) Phụ gia tạo mùi:

Trong qúa trình sản xuất mứt đông, các chế phẩm hương được sử dụng với mục đích làm tăng hương vị cho sản phẩm Trong sản xuất thực phẩm nói chung người ta có thể sản xuất ra các chế phẩm hương từ:

- Nguyên liệu tự nhiên: tinh dầu thô (essential oil), dịch trích, dịch cất

và hương vi sinh vật (chủ yếu dùng cho các sản phẩm lên men)

- Nguyên liệu tổng hơp: được chia thành hai nhóm:

+ Các hợp chất được thu nhận từ qúa trình tổng hợp hóa học nhưng chúng ta có thể tìm thấy chúng trong tự nhiên;

+ Các hợp chất được thu nhận từ qúa trình tổng hợp hóa học và không thể tìm thấy chúng trong tự nhiên

i Tinh dầu thô (essential oil)

Tinh dầu thô thường được chiết tách từ rau qủa hoặc thảo mộc bởi

phương pháp chưng cất bằng hơi nước Trong sản xuất, để hạn chế sự oxi hóa, thủy phân hay phân hủy các cấu tử hương (chẳng hạn như nhóm trái cây có múi có chứa hợp chất terpene hydrocarbon góp phần tạo nên mùi đặc trưng cho tinh dầu nhưng chúng dễ bị oxi hóa và polimer hóa tạo resin), nhà sản xuất cần chọn các thông số công nghệ thích hợp

ii Dịch trích (extract):

Dịch trích được thu từ qúa trình trích li các cấu tử hương trong nguyên liệu thực vật bằng cách sử dụng hệ dung môi thích hợp Trong qúa trình sản xuất mứt đông có sử dụng dịch trích làm phụ gia tạo mùi cho sản phẩm, cần chú ý rằng trong thành phần dịch trích có thể bị lẫn các hợp chất khác như: lipid, sáp, chất màu và các chất chiết khác Do đó, nhà sản xuất cần phải sử dụng các biện pháp làm tăng độ tinh sạch của dịch trích (như phương pháp sắc kí phân đoạn,…)

iii Dịch cất (distillate):

Dịch cất thường được thu nhận từ các loại trái cây có mùi đặc trưng bằng cách cô đặc dịch trái cây thu được rồi thu phần hơi ngưng tụ chính là dịch cất giàu các cấu tử hương

iv Các chất hương tổng hợp nhưng được tìm thấy trong tự nhiên:

Hình 18: Công thức cấu tạo của citral

Hình 19: Công thức cấu tạo của vanillin

v Các hợp chất hương tổng hợp không tìm thấy trong tự nhiên:

Ethyl vanillin: mùi tương tự như vanillin nhưng cường độ mùi cao hơn

2-4 lần

Allyl phenoxyacetate: mùi trái thơm

Piperonyl isobutyrate: mùi quả mọng

Ngoài ra, trong thực tế sản xuất, người ta còn phối trộn các thành phần trên theo một tỉ lệ thích hợp để tạo ra một chế phẩm hương phù hợp Sau đấy là một số ví dụ về thành phần và tì lệ phối trộn

Tinh dầu thơm (Belitz và cộng sự, 1999)

Sử dụng nguyên liệu có nguồn gốc thiên nhiên

- 586g dịch thơm cô đặc

- 300g dịch cất từ thơm

- 10g tinh dầu cam

- 2g tinh dầu nấm men vang

- 2g tinh dầu hoa cúc La Mã 1000g chế phẩm

- 4g citro nellyl butylate

- 2.5g methyl allyl aproate

- 2g methyl-beta-methyl thiopropionate

Tinh dầu dâu (Ashurst, 1999)

Sử dụng nguyên liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên

- 500g alcohol 95%

- 2g tinh dầu hoa hồng

- 2.8g tinh dầu hoa nhài

- 1g tinh dầu cassle

- 1g tinh dầu lộc đề

- 0.5g tinh dầu thảo mộc lovage

- 2.5g tinh dầu nữ lang

- 0.02g tinh dầu cần tây

- 0.1g tinh dầu rau mùi

- 520g nước cất 1029.92g chế phẩm

Sử dụng nguyên liệu tổng hơp 0.8g ethyl heptylate

0.8g tinh dầu sweet birch

21.2g ethyl valerate 23.15g aldehyde C16 43.2g ethyl lactate 100g alcohol 95%

783.15g propylene glycol 1000g chế phẩm