đề tài chất nhũ hóa dùng trong sản xuất bánh

KHÁI NIỆM CHẤT NHŨ HÓA Chất nhũ hóa là tất cả các chất có bản chất là chất hoạt động bề mặt và có chức năng làm ổn định sự phân tán của những đại phân tử hay những hợp phần khác nhờ vào

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

1 TỐNG QUAN VỀ HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ PHÂN LOẠI BÁNH 1

1.1 HỆ NHŨ TƯƠNG TRONG THỰC PHẨM 1

1.1.1 KHÁI NIỆM 1

1.1.2 PHÂN LOẠI HỆ NHŨ TƯƠNG 1

1.2 CHẤT NHŨ HÓA 1

1.2.1 KHÁI NIỆM CHẤT NHŨ HÓA 1

1.2.2 CẤU TẠO CHẤT NHŨ HÓA 2

1.2.3 BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA CHẤT NHŨ HÓA 2

1.2.4 THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA PHỤ GIA ỔN ĐỊNH HỆ NHŨ TƯƠNG 2

1.2.4.1 KHÁI NIỆM 2

1.2.4.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ HLB 2

1.2.4.3 Ý NGHĨA CỦA CHỈ SỐ HLB 3

1.2.5 VAI TRÕ CỦA CHẤT NHŨ HÓA TRONG SẢN XUẤT BÁNH 3

2 CHẤT BÉO THƯỜNG SỬ DỤNG TRONG BÁNH 5

2.1 PHÂN LOẠI BÁNH DỰA VÀO ĐỘ ẨM 5

2.2 NHỮNG DẠNG CHẤT BÉO TRONG SẢN XUẤT BÁNH 5

2.2.1 KHÁI NIỆM 5

2.2.2 VAI TRÕ CỦA CHẤT BÉO TRONG SẢN XUẤT BÁNH 5

2.2.3 SHORTENING 6

2.2.4 BƠ 6

2.2.5 MAGARINE 6

3 TƯƠNG QUAN GIỮA CHẤT NHŨ HÓA VÀ CHẤT LƯỢNG BÁNH 8

3.1 LECITHIN (E 322) 8

3.1.1 CẤU TẠO HÓA HỌC 8

3.1.2 CƠ CHẾ TÁC DỤNG 9

3.1.3 KHẢ NĂNG TƯƠNG TÁC VỚI CÁC THÀNH PHẦN KHÁC 9

3.1.4 ỨNG DỤNG 10

3.2 MONO – DIGLYCERIDE (E 471) 10

3.2.1 CẤU TẠO HÓA HỌC 10

3.2.2 ỨNG DỤNG 11

3.2.2.1 TRONG SẢN XUẤT BÁNH MÌ 11

3.2.2.2 TRONG SẢN XUẤT BÁNH CAKE 12

3.3 ESTERS CỦA ACID TARTARIC DIACETYL VÀ MONO – DIGLYCERIDE

(E 472e) 12

3.3.1 CẤU TẠO HÓA HỌC 12

3.3.2 ỨNG DỤNG 13

3.3.2.1 TRONG SẢN XUẤT BÁNH MÌ 13

3.3.2.2 TRONG CÁC SẢN PHẨM BÁNH NƯỚNG 14

3.4 POLYGLYCEROL ESTERS (E 475) 15

3.4.1 CẤU TẠO HÓA HỌC 16

3.4.2 ỨNG DỤNG 16

3.4.2.1 TRONG SẢN XUẤT BÁNH CAKE 16

3.4.2.2 ẢNH HƯỞNG ĐẾN THỜI HẠN SỬ DỤNG CÁC SẢN PHẨM BÁNH NƯỚNG 17

KẾT LUẬN 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

PHỤ LỤC 20

đó thì chất nhũ hóa đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong các sản phẩm này Ngoài ra, với chất nhũ hóa, việc sản xuất bột nhào làm bánh, chất làm dầy và kem dùng trang trí trở nên đơn giản, an toàn và dễ dàng sáng tạo hơn Một số chất nhũ hóa thường được sử dụng, tiêu biểu như esters của axit tartaric diacetyl và monodiglycerides và lecithin được biết đến như một chất cải tiến bột Vì lý do này yêu cầu các nhà sản xuất – cụ thể là các kỹ sư ngành bánh phải có cái nhìn tổng quát và sâu sắc về quy trình sản xuất, công nghệ hiện đại, không chỉ vậy

mà còn phải vững về kiến thức nền của chuyên ngành bánh và các phụ phẩm bổ sung vào trong công thức

Tiểu luận „Chất nhũ hóa dùng trong sản xuất bánh‟ thực hiện nhằm mục đích tóm tắt kiến thức về mảng phụ gia trong công nghệ sản xuất bánh – cụ thể là chất tạo nhũ Tìm hiểu về chất nhũ hóa cũng như những ảnh hưởng của chúng trong công nghệ sản xuất sẽ cho chúng ta một cái nhìn toàn diện và đi đúng hướng trong các lĩnh vực liên quan như phát triển sản phẩm, cảm quan sản phẩm,

N

lại được gọi là pha liên tục (pha không phân tán hay pha ngoại) (Nguồn: Đàm Sao Mai và cộng sự Phụ Gia Thực Phẩm Phần 5 – Phụ gia cải thiện cấu trúc thực phẩm, Chương 1 – Phụ gia ổn định hệ nhũ tương: 354)

1.1.2 PHÂN LOẠI HỆ NHŨ TƯƠNG

Dựa vào kích thước có thể chia nhũ tương ra hai loại:

Kích thước giọt phân tán: 0,1 µm

Có màu trắng đục Kém bền nhiệt động

Kích thước giọt phân tán: 0,1 – 0,001 µm

Thường trong suốt Bền nhiệt động

Các hệ nhũ tương trong thực phẩm thường sẽ tồn tại ở hai dạng cơ bản:

–Hệ nhũ tương W/O: nước trong dầu, tức là nước ở dạng phân tán và dầu ở dạng pha liên tục –Hệ nhũ tương O/W: dầu trong nước, tức là dầu ở dạng pha phân tán còn nước ở dạng pha liên tục Hình 1.1

Phần lớn, các hệ nhũ tương trong thực phẩm ở dạng dầu trong nước (O/W) hoặc ở dạng nước trong dầu (O/W) Thuật ngữ “nước” chỉ một chất lỏng phân cực Thực tế, nước trong các hệ nhũ tương không tồn tại dưới dạng tinh khiết mà còn chứa các chất hòa tan được trong nước như đường, acid hữu cơ, một số muối khoáng và vitamin, Thuật ngữ “dầu” chỉ một chất lỏng không phân cực (ưu béo), như: dầu thực vật, tinh dầu, dầu cũng có thể chứa các hợp chất tan được trong nó như hydrocarbon, serin, sáp, Nhiều nhũ tương thực phẩm còn chứa cả bọt khí và các chất rắn bị phân tán Trong một số trường hợp khác thì có những dạng nhũ tương phức tạp hơn như W/O/W hoặc O/W/O và còn hơn thế nữa gọi là hệ nhũ tương đa pha Hình 1.2 Thường hệ nhũ tương kém bền do tính phân lớp và lực đẩy giữa các pha trong

hệ do đó để tăng tính bền cho hệ nhũ tương người ta phải thêm chất nhũ hóa vào (Nguồn: Đàm Sao Mai và cộng sự Phụ Gia Thực Phẩm Phần 5 – Phụ gia cải thiện cấu trúc thực phẩm, Chương 1 – Phụ gia ổn định hệ nhũ tương: 355)

1.2 CHẤT NHŨ HÓA

1.2.1 KHÁI NIỆM CHẤT NHŨ HÓA

Chất nhũ hóa là tất cả các chất có bản chất là chất hoạt động bề mặt và có chức năng 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 tạo có cả phần háo nước – kị nước và chúng được xác định thông qua giá trị cân bằng ưa nước ưa béo Hydrophilic Lipophilic Balance (HLB)

1.2.2 CẤU TẠO CHẤT NHŨ HÓA

Các chất nhũ hóa có cấu trúc lưỡng cực một cực háo nước – một cực kị nước, chúng sẽ tự định hướng để hai cực háo nước và kị nước của chúng tương ứng với hai phía của bề mặt liên pha dầu – nước Chúng sẽ làm giảm sức căng bề mặt liên pha nơi tiếp giáp giữa các pha trong

hệ thống nhiều pha, thường là hệ W/O và O/W Hình 1.3

1.2.3 BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA CHẤT NHŨ HÓA

– Ổn định hệ keo phân tán trong pha liên tục bằng cách cung cấp điện tích cho các giọt và hình thành một lớp bề mặt điện tích trên bề mặt liên pha

– Làm giảm sức căng bề mặt của các giọt phân tán từ đó làm giảm được năng lượng hình thành các giọt trong hệ

– Hòa tan được trong pha liên tục và để tăng cường độ nhớt của pha này hoặc để được hấp thụ vào bề mặt liên pha Hình 1.4

(Nguồn: G.L.Hasenhuettl, R.W.Hartel Food emulsifiers and their applications 2 nd edition Chapter 1 – Overview of Food Emulsifiers: 12 – 13)

1.2.4 THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA PHỤ GIA ỔN ĐỊNH HỆ NHŨ TƯƠNG

1.2.4.1 KHÁI NIỆM

Giá trị cân bằng ưa nước ưa béo (HLB): HLB là một khái niệm dùng để phân loại các chất hoạt động bề mặt dựa vào giá trị cân bằng ưa nước (hydrophilic) – ưa béo (lipophilic) của chúng, đó là tỷ số giữa phần trăm khối lượng các nhóm ưa nước và phần trăm khối lượng các

nhóm kị nước trong phân tử (Nguồn: Đàm Sao Mai và cộng sự Phụ Gia Thực Phẩm Phần 5 – Phụ gia cải thiện cấu trúc thực phẩm, Chương 1 – Phụ gia ổn định hệ nhũ tương: 358)

(Nguồn: Đàm Sao Mai và cộng sự Phụ Gia Thực Phẩm Phần 5 – Phụ gia cải thiện cấu trúc thực phẩm, Chương 1 – Phụ gia ổn định hệ nhũ tương: 358)

1.2.4.3 Ý NGHĨA CỦA CHỈ SỐ HLB

Gía trị HLB của một chất hoạt động bề mặt giúp ta biết được một chất thân dầu hay thân nước (hòa tan được trong dầu hay trong nước), từ đó biết chất đó được sử dụng cho kiểu nhũ tương nào

Nếu chất hoạt động bề mặt có HLB từ 3 – 6 thì chúng được sử dụng để ổn định hệ nhũ tương nước trong dầu (W/O) Ngược lại, nếu nếu giá trị HLB từ 8 – 18 thì chúng thích hợp

để ổn định các hệ nhũ tương dầu trong nước ( O/W)

Bảng 1.2 Gía trị HLB của một số chất hoạt động bề mặt ứng dụng trong sản xuất bánh

Sodium stearoyl – 2 – lactylate SSL 18 – 21 E 481

Calcium stearoyl – 2 – lactylate CSL 7 – 9 E 482

(Nguồn: Hartmut Gölitz, Andreas Funke, Illertissen, Germany Emulsifiers in bread improvers and backery ingredients: 16)

1.2.5 VAI TRÕ CỦA CHẤT NHŨ HÓA TRONG SẢN XUẤT BÁNH

Trong ngành công nghệ sản xuất bánh những đặc tính của chất nhũ hóa mang lại cho sản phẩm được đề cập điển hình như cải thiện được chất lượng của bột bao gồm tăng độ bền của bột, cải thiện khả năng hydrat hóa, tăng khả năng hút nước; cải thiện được cấu trúc của ruột bánh mì: tăng độ mịn và tăng độ nở, đồng bộ được kích thước lỗ khí trong bánh, cải thiện khả năng thái lát của bánh mì, độ dầy lớp vỏ, nhũ hóa chất béo và giảm shortening, hổ trợ cho việc sinh khí của nấm men và sử dụng lượng nấm men, tính cân đối của sản phẩm được cải thiện, tăng độ nở làm tăng thể tích ổ bánh và kéo dài thời gian sử dụng

Chất nhũ hóa trong công nghiệp sản xuất bánh nướng đóng vai trò như một chất làm bền bột như ester của axit tartaric diacetyl và monodiglycerides; chất làm mềm ruột bánh như monoacylglycerol và glycerol monostearate, bên cạnh đó cũng có những chất vừa làm bền bột vừa làm mềm ruột bánh mì điển hình như natri stearoyl lactylate Cơ chế tăng độ bền của bột do chất nhũ hóa được giả định theo nhiều chiều hướng khác nhau Một giả thiết cho rằng chất nhũ hóa sẽ hình thành phức hợp với protein gluten nên tăng độ bền của bột, chất nhũ hóa liên kết với nhóm kị nước của protein để thúc đẩy quá trình tổng hợp khung gluten trong bột

mì, làm cấu trúc bánh bền và tăng thể tích của bánh Một giả thuyết khác dựa trên khả năng phân cực của chất nhũ hóa, khi hòa tan chúng sẽ kết hợp với gliadin, liên kết này tăng độ đàn hồi và đẩy mạnh khả năng chuyển động của khí kết quả là làm tăng thể tích của bánh nướng Bánh mì tươi có hạn sử dụng ngắn và trong quá trình lưu trữ thường xảy ra những biến đổi về tính chất vật lý và hóa học gọi là sự thối hóa Bánh mì sẽ mất dần độ tươi và độ giòn trong khí đó ruột bánh trở nên săn chắc và độ cứng tăng Do đó chất nhũ hóa được bổ sung để làm chậm quá trình thoái hóa và ngăn chặn sự duy chuyển ẩm giữa tinh bột và gluten, chúng giúp

cản trở tinh bột trong việc lấy nước Làm giảm lượng nước hút bởi tinh bột, giúp tăng lượng nước cho quá trình hydrat hóa của gluten

2 CHẤT BÉO THƯỜNG SỬ DỤNG TRONG BÁNH

2.1 PHÂN LOẠI BÁNH DỰA VÀO ĐỘ ẨM

Dựa vào độ ẩm ta có thể phân bánh làm hai loại: bánh tươi và bánh khô Cụ thể, nếu ẩm nhỏ hơn hoặc bằng 5% thì là bánh khô Lớn hơn và bằng 15% là bánh tươi Và trong khoảng

từ 5 – 15% muốn phân loại rõ ràng người ta cần phải xem xét chỉ số chất béo Trong khoảng

5 – 15% người ta lại xét ẩm trong khoảng 7 – 12%, nếu ẩm nhỏ hơn 7% và béo nhỏ 20% hoặc ẩm nhỏ hơn 12% và béo nhỏ hơn 5% thì đây là bánh khô còn lại là bánh tươi

Bánh tươi là những loại bánh có độ ẩm khá cao nên cấu trúc thường mềm trong khi đó bánh khô có độ ẩm thấp nên cấu trúc bánh cứng và giòn Điểm khác nhau cơ bản giữa hai loại sản phẩm này đó chính là độ ẩm Do bánh tươi có độ ẩm cao (có thể lên tới gần 30% nhưng rất ít, thông thường là 15 – 20%) nên chúng có thời gian bảo quản ngắn và yêu cầu bao bì rất đơn giản hoặc là không có bao bì, bánh tươi có thể có nhân hoặc không có nhân và cấu trúc mềm, mịn, xốp hoặc không xốp Ngược lại, đối với bánh khô, chúng có độ ẩm rất thấp nên có thời gian bảo quản dài và yêu cầu bao bì phải kín và bền nhằm mục đích giữ độ ẩm trong bánh, tránh sự hút ẩm vì nếu bánh hút ẩm thì chúng không còn giữ được trạng thái cứng giòn hay xốp giòn của nó, bánh khô rất ít có nhân và nếu có nhân thì chỉ là những loại nhân có độ

ẩm tương đương với bánh (nhân kem, jelly, jame, ) đặc biệt bánh khô không có nhân mặn

2.2 NHỮNG DẠNG CHẤT BÉO TRONG SẢN XUẤT BÁNH

2.2.1 KHÁI NIỆM

Chất béo là các hợp chất tan trong dung môi hữu cơ và không tan trong nước Về mặt hóa học, chất béo được hiểu là hỗn hợp các triglyceride (TAG) là triester của các acid béo với glycerol Chất béo chứa 90 – 99% TAG, 1 – 8% diglyceride và một ít monoglycerides, phospholipid, tocopherol và sterols Ở nhiệt độ thường chúng có thể ở thể rắn hay lỏng tùy thuộc vào thành phần cấu tạo nên chúng Chất béo là tên gọi chung của dầu và mỡ, ở nhiệt độ phòng triglyceride dạng lỏng gọi là dầu và dạng rắn gọi là mỡ Riêng dạng rắn của sữa gọi là

bơ (Nguồn: Nguyễn Ngọc Tú Hóa sinh công nghiệp Chương 5 – Lipid : 175 – 176)

2.2.2 VAI TRÕ CỦA CHẤT BÉO TRONG SẢN XUẤT BÁNH

Trong công nghệ sản xuất bánh, các dạng chất béo thường sử dụng bao gồm shortening,

bơ, magarin Các loại chất béo khác nhau sẽ ảnh hưởng khác nhau đến tính chất của bột nhào

và bánh thành phẩm Chức năng chính của chất béo trong sản xuất có thể tóm tắt như sau:

 Trong bánh mì và những sản phẩm lên men:

– Ổn định khí bằng cách gắn kết chúng vào trong khối bột nhào từ đó tăng khả năng lưu trữ khí của bột mà điều đó thường được thể hiện thông qua độ giãn nở (so sánh sự khác nhau về chiều cao của bột đem đi nướng và bánh mì đem đi nướng lại)

– Ức chế sự kết hợp của những bọt khí, tăng cấu trúc của ruột bánh mì trở nên mịn hơn (kích thước của bọt khí trong bánh nhỏ) đối với những sản phẩm nướng

– Xây dựng nên độ xốp của ruột bánh và hiệu quả hơn khi kết hợp với phụ gia

 Trong sản xuất bánh cake:

– Tăng khả năng kết hợp khí trong quá trình chuẩn bị bột

– Ức chế sự kết hợp của những bọt khí, tăng cấu trúc của ruột bánh mì trở nên mịn hơn (kích thước của bọt khí trong bánh nhỏ) đối với những sản phẩm nướng

– Xây dựng nên độ xốp của ruột bánh và hiệu quả hơn khi kết hợp với phụ gia

 Trong sản xuất biscuit và bánh cookie:

– Góp phần vào việc thông khí (aeration) của bột sản xuất bánh biscuit

– Đóng góp đáng kể vào tính chất cảm quan của sản phẩm Với những chất béo có nhiệt độ nóng chảy cao thì không được chấp nhận do chúng bắm vào vòng miệng và cảm giác như sáp

 Trong sản xuất bánh ngọt nói chung (pastries)

– Đóng góp đáng kể vào tính chất cảm quan của sản phẩm Với những chất béo có nhiệt độ nóng chảy cao thì không được chấp nhận do chúng bắm vào vòng miệng và cảm giác như sáp

– Giảm sự di chuyển độ ẩm trong các sản phẩm bánh ngọt tổng hợp

(Nguồn: Stanley P.Cauvain and Linda S.Young Backery Products: Science, Technology and Practice Chương 4 – Ingredients and Their Influences, fat : 83 – 86)

2.2.4 BƠ

Bơ là một hình thức chủ yếu của các chất béo trong sữa (thường là sữa bò) Ngoài thành phần chính là chất béo của sữa, bơ còn bổ sung sữa dạng bột (2%), nước (16%) và có thể có muối Dựa vào phương pháp sản xuất, ta có chia bơ làm hai loại: Bơ ngọt (sweet cream butter) hay bơ không lên men và Bơ chua (sour cream butter) hay bơ lên men (cultured cream butter)

Điểm nóng chảy tự nhiên của bơ tương đối thấp (25 – 280C), nó dễ dàng chảy thành dầu trong điều kiện thường Khi bơ được sử dụng trong các sản phẩm dạng lát mỏng thì việc kiểm soát xử lý nhiệt độ là cần thiết Trong bánh cake, tính chất kem (creaming) của bơ tương đối hạn chế và việc sử dụng chúng cần bổ sung thêm các chất nhũ hóa để đạt được hiệu quả cao nhất Dĩ nhiên, khi bơ được sử dụng trong bánh thì quá trình bảo quản và khả phân phối trộn của nguyên liệu là yêu cầu trên hết nhằm giảm tối thiểu những biển đổi làm giảm hiệu quả của chúng Sự phối trộn nhằm cải thiện sự hình thành tinh thể của hỗn hợp trong bơ, nhưng

sự lặp lại quá trình làm nóng và làm mát cần phải tránh (Nguồn: Stanley P.Cauvain and Linda S.Young Backery Products: Science, Technology and Practice Chương 4 – Ingredients and Their Influences, fat : 87 – 88)

và tăng thành phần nước trong bơ nhân tạo Vì là hỗn hợp nhũ tương nên magarine có khả năng đồng hóa cao trong cơ thể người

Magarine còn được ưa chuộng do chúng có hương vị đặc biệt, trong lúc phối chế có thể bổ sung muối khoáng hương liệu và các vitamin cần thiết Ngày nay, magarine được chế biến theo nhiều phương pháp khác nhau nhưng phải đảm bảo tính cảm quan, điểm nóng chảy và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

3 TƯƠNG QUAN GIỮA CHẤT NHŨ HÓA VÀ CHẤT LƯỢNG BÁNH

Ảnh hưởng của chất béo đến tính chất của bột nhào còn tùy thuộc vào khả năng tạo ra nhũ tương và dạng tinh thể chất béo Chất béo đã được nhũ hóa thì khả năng phân tán trong bột nhào sẽ cao hơn so với chất béo không được nhũ hóa Chất nhũ hóa sẽ phân phối chất béo trong khối bột nhào, tạo mầm khí đều và tạo màng béo bền, bánh thành phẩm sẽ xốp mịn

Các chất phụ gia được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất bánh, sự cần thiết cho việc sử dụng này do những yêu cầu của người tiêu dùng Do đó, để cung ứng được những yêu cầu đòi hỏi nhà sản xuất phải sử dụng chất chất phụ gia, điển hình là phụ gia tạo nhũ và ổn định nhũ Với mục tiêu này, một số lượng lớn các chất có cấu tạo hóa học khác nhau đã được sử dụng Mỗi chất nhũ hóa được ứng dụng trong quá trình sản xuất bánh nhằm xây dựng một tính chất khác nhau, do đó việc chọn chất nhũ hóa dựa trên những đặc điểm của sản phẩm cuối cùng, phương pháp và số lượng

3.1 LECITHIN (E 322)

Lecithin (LC) là chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc tự nhiên như đậu nành, hoa hướng dương (có hàm lượng phospholipid thấp không vượt quá 2,5% so với tổng phân tử lượng LC) ,lòng đỏ trứng (có hàm lượng phospholipid cao hơn khoảng 17%), trong sữa nguyên chất (có hàm lượng phospholipid cao hơn khoảng 2%), Nhiều thập niên trước đây, LC từ lòng đỏ trứng được sử dụng trong sản xuất magarine Tuy nhiên, vì quá đắt nên hiện nay các loại LC

có mặt trên thị trường hầu hết được sản xuất từ đậu nành với tên thương mại LecithinTM

LC đóng vai trò là chất tạo nhũ cho phép trộn chất béo với thực phẩm hòa tan trong nước Người ta còn sử dụng dạng LC thương mại đã được hydroxyl hóa để tăng tính tan của chúng Lecithin thương mại được tách từ đậu tương gồm một vài phospholipid khác nhau: phosphatidylchloline, phosphatidylethanamine, phosphatidylinositol

3.1.1 CẤU TẠO HÓA HỌC

Trong LC thương mại, thì 2 gốc glycerol – phospholipid có vai trò rất quan trọng trong việc xác định chất lượng cũng như chức năng của LC Tất cả đại diện của nhóm này điều có nguồn gốc từ sn–glycerol–3–phosphate và có cấu trúc cơ bản thể hiện ở Hình 3.1

Nếu cả 2 nhóm “X” và “Y” đều là acid béo thì được xem như là diacyl – glycerolphospholipid Nếu như chỉ có 1 nhóm “X” hoặc “Y” mang acid béo và nhóm còn lại

là một nguyên tử hydro thì được xem như monoacyl – glycerolphospholipid hoặc lyso – phopholipid Các nhóm acyl “X” và “Y” ở vị trí C1 và C2 của glyceryl khác nhau ở cấu tạo nguyên tử cacbon (chiều dài của mạch và độ bão hòa) điều này phụ nhiều vào nguồn gốc (nguyên liệu ban đầu) Hơn nữa, trong các nhóm “X” và “Y” trong nguyên liệu ban đầu hiếm khi có cùng bản chất hóa học Các acid béo ở C2 thường ít bão hòa hơn ở C1 Các dạng glycerol – phospholipid còn khác nhau ở nhóm rượu “Z”, đó là dạng ester hóa với phosphate (ngoại trừ acid phosphatidic, nhóm “Z” là một nguyên tử hydro); nó có thể dạng rượu amin (choline, etanolamin), rượu đa chức (inositol, glycerol) hoặc axit hydroxyamin (serine) Hầu hết phospholipid trong LC là phosphatidylcholin (PC) chiếm 41% (có vai trò quan trọng hơn

cả, tham gia cấu tạo màng tế bào), phosphatidylethanamine (PE) chiếm 34%, phosphatidylinositol (PI) chiếm khoảng 19% (các tỷ lệ trên đúng trong LC của đậu nành)

Hình 3.2 Cấu tạo các phospholipid chủ yếu trong LC Ta thấy hai phân tử acid béo hấp dẫn

nhau nên chúng sắp xếp trên cùng 1 hướng; đầu cuối của acid béo chứa gốc kị nước (-CH3) nên hình thành đầu kị nước của LC; liên kết C2 và C3 của glyceryl có thể bị quay vặn đi 1 gốc

1800C làm cho nhóm Phosphate phân cực nằm về chiều ngược lại với 2 chuỗi acid béo và

hình thành đầu ưu nước của LC Do cấu trúc đặc biệt này mà LC vừa có đầu ưa nước – kị nước LC trong tự nhiên có giá trị HLB xấp xỉ 8, vì vậy chúng không thích hợp dùng để ổn định hệ nhũ tương O/W hoặc W/O khi sử dụng độc lập, hiệu quả hơn khi sử dụng kết hợp

chúng với những chất nhũ hóa khác (Nguồn: Robert J.Whitehurst Emulsifiers in Food Technology Chapter 1 – Lecithin : 17 – 19)

3.1.2 CƠ CHẾ TÁC DỤNG

LC có tính chất hoạt động bề mặt đây là nguồn gốc chính trong ứng dụng Phospholipid trộn với nước chúng sẽ hình thành lớp bề mặt hay tạo mixel, dạng cấu trúc quan trọng nhất là lớp kép phospholipid Do cấu trúc hóa học có tính lưỡng cực nên chúng có khả năng sắp xếp các gốc háo nước – kị nước, các đầu béo ưa béo hướng vào pha không cực và các chất tan trong nước hướng vào pha phân cực, từng phân tử có thể chuyển động từ phía này sang phía kia một cách tuần hoàn tự do và sự phân bố này khá bền vững Hoạt động bề mặt có thể xác

định thông qua sức căng bề mặt hoặc bề mặt liên pha Hình 3.3 Sơ đồ thể hiện sự giảm sức

căng bề mặt của các loại LC khác nhau

Rõ ràng, LC khi được thủy phân bằng con đường hóa học hoặc enzyme để phá vỡ bớt các phần hydro cacbon kị nước sẽ tạo thành các chất hoạt động bề mặt có khả năng ổn định hệ nhũ tương O/W tốt hơn dạng Lecithin/Phospholipid chuẩn Một khía cạnh khác đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hệ nhũ tương đó là hiệu ứng động học (kinetic effect) Trong quá trình nhũ tương hóa diện tích bề mặt mới được tạo ra thông qua quá trình chia nhỏ pha phân tán hạn chế quá trình hợp giọt Hình 3.4 Biểu diễn hiệu ứng động học, thể hiện sức căng bề mặt tại pha dầu – nước theo hàm thời gian Một lần nữa, sự khác nhau giữa phospholid chuẩn với phospholipid đã được thủy phân trở nên rõ ràng, không chỉ sức căng bề

mặt đạt đến cân bằng mà thời gian của quá trình đó cũng được giảm nhất định (Nguồn: Robert J.Whitehurst Emulsifiers in Food Technology Chapter 1 – Lecithin : 30 – 34)

3.1.3 KHẢ NĂNG TƯƠNG TÁC VỚI CÁC THÀNH PHẦN KHÁC

Một số mô hình đã được đưa ra nhằm giải thích vai trò của sự tương tác phospholipid – protein trong sản xuất bánh mì Về cơ bản liên kết này có trong sự hình thành phức hợp giữa protein và tinh bột hoặc các đoạn protein khác nhau trong bột với với phospholipid bởi những liên kết khác nhau Hess và Mahl đã cho rằng protein liên kết với hạt tinh bột thông qua một lớp phospholipid Grosskreuz cho rằng phospholipid hình thành hai lớp phân tử trong khung gluten, trong đó protein liên kết với LC thông qua liên kết giữa nhóm acid của phospholipid với những nhóm cơ bản của protein Còn Hosney đề xuất một phức hợp gliadin – phospholipid – glutenin Hình 3.5 Sự hình thành phức hợp phospholipid – protein

Kết quả của mô hình này như nhau trong mỗi trường hợp như: tính đàn hồi của bột bánh

do đó có thể gia công trên máy (machinability), cải thiện đáng kể tính đồng nhất và tăng độ bền, tăng cường khả năng giữ khí và tối ưu hóa trong quá trình nướng bánh Hình 3.6 Hổ trợ phát triển về thể tích và đồng nhất các lỗ khí qua việc bổ sung LC

Một tương tác của LC trong việc tăng hạn sử dụng là chống hiện tượng thối hóa Sự thối hóa diễn ra do sự thay đổi cấu trúc xoắc của phân tử α – amylase Trong cấu trúc xoắn ban đầu, có hình thành phức hợp với nước Trong quá trình thối hóa, cấu trúc xoắn bắt đầu giãn mạch ra và đồng thời làm mất khả năng giữ nước Điều này làm cho độ ẩm bị mất đi, sản phẩm không còn độ tươi nữa Do đó để giữ được cấu trúc xoắn ốc thì việc thối hóa này cần ngăn chặn Phospholipid có khả năng hình thành phức hợp với cấu trúc xoắn của α – amylase Hình 3.7 Phức hợp giữa phospholipid và α – amylase Như vậy, thì quá trình thoái hóa bị cản trở, khả năng giữ nước được duy trì độ tươi được kéo dài Hình 3.8 Phân tích độ tươi của cấu trúc bánh mì theo thời gian bảo quản)

(Nguồn: Robert J.Whitehurst Emulsifiers in Food Technology Chapter 1 – Lecithin : 39 –

48)

3.1.4 ỨNG DỤNG

Trong sản xuất bánh, LC đảm bảo khả năng phối trộn các thành phần được đồng đều, tăng khả năng giữ ẩm, và để cải thiện triệt để những đặc điểm trong quá trình sản xuất bánh Trong sản xuất bánh mì, LC cải thiện khả năng phát triển của khung gluten giúp thể tích của ổ bánh tăng lên – cấu trúc đồng đều, cải thiện quá trình lên men và hạn sử dụng cũng được kéo dài Trong lĩnh vực này thì LC hiệu quả nhất khi kết hợp với các chất nhũ hóa khác như monoglyceride và sodium stearoyl–2–acetylate Ngoài ra, LC còn giúp tăng sự phân tán nấm men đều trong khối bột làm tăng khả năng nở của bột Trong sản xuất bánh cookie, LC tăng khả năng phối trộn giữa các thành phần nguyên liệu, duy trì độ ẩm, cải thiện được những đặc tính tối thiểu của chất béo Trong bánh cracker, LC cải thiện khả năng phối trộn, giảm độ dính của bột, do đó cải thiện khả năng xử lý bột và thuận lợi cho quá trình gia công; LC cũng được kết hợp với dầu trong các sản phẩm có bổ sung thêm lớp gia vị bên ngoài, LC giúp phân tán chúng đều trên bề mặt Trong sản xuất bánh rán (doughnut), LC giúp cải thiện được khối lượng, độ mềm của ruột bánh, và sự hấp dẫn bên ngoài của bánh do đó LC là một phần của hỗn hợp bánh rán; nếu không có LC thì bánh rán trở nên khô và không có mùi vị vì chúng bị giảm khả năng hấp thu chất béo, điều này gây khó khăn cho đường bám lên bánh rán Trong sản xuất bánh pizza và piecrust, LC làm giảm tính dính của bột nhào, làm cho bột dễ dàng xử

lý hơn và giúp tiết kiệm thời gian

3.2 MONO – DIGLYCERIDE (E 471)

Mono – diglyceride (MDG) là chất nhũ hóa tổng hợp được sử dụng rộng rãi nhất trong thực phẩm Hiện nay tổng sản lượng chất nhũ hóa ức tính khoảng 300.000 tấn thì monoglyceride đã chiếm 70% tổng sản lượng đó Chúng được ứng dụng nhiều nhất trong bánh mì, bánh xốp, bánh ngọt, bơ, kem, kẹo cao su, Khoảng 60% monoglyceride được ứng dụng trong sản xuất bánh – thì 40% dùng trong sản xuất bánh mì và 20% còn lại dùng trong sản xuất bánh xốp và cake Đầu tiên, MDG được sử dụng trong sản xuất magarine; monoacylglycerol hoạt động mạnh hơn diacylglycerol do chúng có 2 gốc hydroxyl tự do

(Nguồn: Robert J.Whitehurst Emulsifiers in Food Technology Chapter 2 – Mono– diglyceride : 55 – 56)

3.2.1 CẤU TẠO HÓA HỌC

Thuật ngữ mono – diglyceride thường dùng để chỉ các chất hoạt động bề mặt được sản xuất từ các acid béo và glycerol Hình 3.9 Cấu tạo điển hình của mono – diglyceride Hỗn hợp các ester mono- và diglyceryl mạch dài với các acid béo bão hòa và không bão hòa có trong chất béo thực phẩm; có chứa hàm lượng alpha – monoglycerid không thấp hơn 30% và cũng có thể có chứa các monoglycerid đồng phân; cũng như di– và triglycerid, glycerol tự do, các acid béo tự do, sản phẩm xà phòng hóa và nước; thường được sản xuất bằng cách thủy phân tách glyceryl của các chất béo và dầu thực phẩm, nhưng cũng có thể được sản xuất bằng cách este hóa các acid béo với glycerol có hoặc không qua chưng cất phân tử (QCVN 4 –

22 : 2011/BYT) Trong công nghiệp hóa chất, để thu được các monoglyceride người ta trộn hỗn hợp triglyceride với glycerol ở nhiệt độ 200 – 2500C và xúc tác bởi kiềm (thường là Natri hydroxyl) Hình 3.10 Phản ứng điều chế mono – diglyceride Mono – diglyceride thương mại thường chứa 45 – 55% monoglyceride, 35 – 35% diglyceride, 8 – 12% chất béo trung tính, 1 – 7% glycerol tự do

3.2.2 ỨNG DỤNG

3.2.2.1 TRONG SẢN XUẤT BÁNH MÌ

Bánh mì là sản phẩm ứng dụng lớn nhất của monoglyceride trong công nghệ thực phẩm Bất kì chức năng nào của monoglyceride và chất nhũ hóa khác trong sản xuất bánh điều phụ thuộc vào khả năng phân tán của chất nhũ hóa đó trong quá trình phối trộn trong bột nhào Điều đó dĩ nhiên nếu chất nhũ hóa không phân tán điều trong trong quá trình nhào bột và trong khối bột nhào thì hầu như sẽ thể hiện chức năng trong giai đoạn sau này của quá trình nướng Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân tán của chất nhũ hóa trong quá trình nhào bột là sự cân bằng giữa kích thước hạt và độ cứng hoặc điểm nóng chảy của monoglyceride

Độ cứng của monoglyceride được xác định chủ yếu phụ thuộc và độ cứng của thành phần chất béo cấu thành

Monoglyceride thêm vào bột nhào chủ yếu do những lý do sau đây: tăng sự ổn định lên men của khối bột nhào có nghĩa là bột nhào lên men hoàn toàn không có hiện tượng sụp đổ cấu trúc bởi tác dụng cơ học trong quá trình vận chuyển bằng khay hoặc băng chuyền từ tủ kiểm soát đến lò nướng Tính chất này được kiểm nghiệm bằng các cho khối bột nhào đã lên men vào một cái máy lắc và rung mạnh trong vòng 1 phút Hình 3.11 Minh họa khả năng làm nở của monoglyceride trong bánh mì Hình 3.7 cho thấy bột nhào ở phía tay trái có độ nở cho phép của quá trình lên men rất cao (bột nhào có chứa 0,2% monoglyceride) và bột nhào bên tay phải không có chất nhũ hóa do đó sự ổn định của quá trình lên men rất kém

Bên cạnh tăng sự ổn định của quá trình lên men, thì phức hợp giữa monoglyceride – tinh bột cụ thể hơn là amylase cực kì quan trọng trong việc tăng hạn sử dụng của bánh mì và bánh ngọt, ở đây ta xem xét về tính mềm mại của ruột bánh Đặc biệt sự tương tác giữa monoglyceride với amylose và sự phân cách amilopectin bởi enzyme amylase là sự quan trọng chính Hình 3.12 Cơ chế thối hóa của các sản phẩm bánh nướng Tóm lại, trong quá trình nướng hạt tinh bột sẽ trương nở và hấp thụ nước, kết quả làm cho amylose chuyển từ trạng thái vô định hình về trạng thái hòa tan và amylopectin từ trạng thái tinh thể vể trạng thái keo (gelatinised) Sau khi đem ra lò nướng bánh mì bắt đầu nguội dẩn và amylose bắt đầu thối hóa ngay lập tức bằng cách hình thành phức hợp với phân tử amylose khác hoặc hình thành phức hợp với một lipid tự do kết quả làm cho ruột bánh mềm, nhưng trong quá trình bảo quản thì amylopectin sẽ kết tinh lại (recrystallise) làm cho ruột bánh bị cứng Tuy nhiên, nếu bổ sung vào trong bột một loại enzyme amylase đặc biệt thì amylopectin bị enzyme thủy phân hoàn toàn trong quá trình nướng và không kết tinh lại trong quá trình bảo quản

Hình 3.13 Cho thấy hiệu quả của việc bổ sung thích hợp monoglyceride đến khả năng mềm xốp của ruột bánh Để chứng minh điều này người ta dùng một máy phân tích cấu trúc

để đo được độ cứng của ruột bánh mì trong thời gian lưu trữ, kết quả cho thấy rằng mẫu có bổ sung 0,3% monoglyceride chuyên dụng làm giảm độ cứng của ruột bánh và hầu như độ cứng của ruột bánh tăng không đáng kể trong thời gian lưu trữ Ngoài ra, việc bổ sung monoglyceride còn giúp tăng tuổi thọ của bánh mì lên khoảng 2 ngày

Một ứng dụng thú vị khác của monoglyceride làm giảm bọt khí (blister) trên bề mặt của bánh

mì, hiện tượng này do bột nhào chậm phát triển Quá trình này trở nên phổ biến trong quá trình sản xuất thủ công bởi vì sự lên men bị giảm Điều này được thể hiện trong Hình 3.14 Hiệu quả của việc monoglyceride đã được chứng minh, nếu không có bổ sung monoglycerol thì xuất hiện sự hình thành của các bọt khí không thể chấp nhận trong bánh mì và nếu sử dụng monoglycerol thì bề mặt của bánh trở nên nhẵn bóng và hầu như không có bọt khí

(Nguồn: Robert J.Whitehurst Emulsifiers in Food Technology Chapter 2 – Mono– diglyceride :61 – 65)

3.2.2.2 TRONG SẢN XUẤT BÁNH CAKE

Monoglyceride được sử dụng trong bánh cake do hai lý do: giúp thông khí bột nhào và giảm độ cứng của ruột bánh mì theo thời gian Tương tự như quá trình sử dụng cho sản xuất bánh mì, bước quan trọng của quá trình sản xuất bánh cake cũng như khía cạnh của chất nhũ hóa đó chính là quá trình hoạt hóa chất nhũ hóa thêm vào

Việc ứng dụng chất nhũ hóa dưới dạng gel được bổ sung vào trong quá trình sản xuất bánh ngọt vẫn thường được sử dụng Gel monoglyceride được sử dụng trong sản xuất bánh cake và bột dựa trên yêu cầu của từng loại bánh – kẹo khác nhau Hình thành gel, là giai đoạn hoạt động mạnh nhất cho việc thông khí bột nhào, có thể ổn định bằng cách bổ sung thêm ester propylene glycol và ester polyglycerol Một phần monoglyceride có thể được thay thế khoảng 5% bởi ester propylene glycol và ester polyglycerol Một phần chất giữ ẩm trong bánh có thể thay đổi phụ thuộc vào tính chất yêu cầu, chi phí sản xuất và quy định của từng quốc gia

Gel thường được thêm vào khoảng 2 – 2,5% tổng lượng bột, đối với việc làm bánh thủ công và làm bánh dưới dạng hộ gia đình thì việc sử dụng gel thì rất phức tạp Có hai hình thức bổ sung vào trong thực phẩm: phun khô chất nhũ hóa vào sữa hoặc protein đậu nành; phun trực tiếp chất nhũ hóa vào tinh bột Yêu cầu bột phải có chứ monoglyceride, chất nhũ hóa khác như propylene glycol và ester polyglycerol; nếu không thì khả năng thông khí khó

thực hiện được (Nguồn: Robert J.Whitehurst Emulsifiers in Food Technology Chapter 2 – Mono–diglyceride : 66)

3.3 ESTERS CỦA ACID TARTARIC DIACETYL VÀ MONO – DIGLYCERIDE

(E 472e)

Theo Hiệp hội sản xuất chất nhũ hóa thực phẩm của Châu Âu ( EFEMA), định nghĩa DATEM là esters của acid tartaric diacetyl và mono – diglyceride của các acid béo, kí hiệu phụ gia là E 472e Từ đồng nghĩa cho DATEM là:

 Esters của acid diacetyltartaric và mono – diglycerides

 Esters của acid diacetyltartaric và acid béo của glycerol

 Esters mono – diglycerides của acid béo và diacetyltartaric acid

3.3.1 CẤU TẠO HÓA HỌC

DATEM là esters hóa glycerol với acid béo và acid tartaric và mono – diacetyl Về nguyên tắc, tồn tại hai quá trình khác nhau trong sản xuất của từng loại

Cách một, là quá trình esters hóa mono – diglyceride với acid tartaric và acid acetic với sự có mặt của acid acetic andydride Phản ứng khác là phản ứng của acid tartaric diacetyl với mono – diglyceride với sự có mặt của acid acetic Đầu tiên, acid tartaric diacetyl andydride được sản xuất bằng phản ứng giữa acid tartaric diacetyl với acid acetic andydride Acid acetic sinh

ra trong phản ứng này được tách ra bằng cách chưng cất Sau đó, phản ứng với các monoglyceride Quá trình sản xuất DATEM được thể hiện trong hình trong Hình 3.15 Sự phân bố của các thành phần thể hiện trong DATEM phụ thuộc vào quá trình sản xuất, nồng

độ của các nguyên liệu cơ bản Điều này có nghĩa DATEM của mỗi nhà sản xuất sẽ hơi khác nhau, những sản phẩm này có thể chứa một lượng nhỏ glycerol tự do, các acid béo, acid tartaric và acid acetic Thành phần phức tạp của DATEM đã được xác nhận bởi Sudraudet

Hình 3.16 (Nguồn: Robert J.Whitehurst Emulsifiers in Food Technology Chapter 4 – Di–

acetyltartaric esters of monoglycerides (DATEM) and associated emulsifiers in bread making : 101 – 103)

3.3.2 ỨNG DỤNG

Sử dụng DATEM như là thành phần trong sản xuất các loại sản phẩm nướng, chúng đóng vai trò là một chất tạo nhũ Điều đó ảnh hưởng đến chất lượng và những tính chất của những sản phẩm nướng trong thời gian lưu trữ, sản xuất và tiêu thụ Những hiệu quả này do sự tác dụng của chúng vào từng giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất thực phẩm và kết quả là cải thiện được tính đồng đều, độ nhớt, cấu trúc và hương vị của các sản phẩm nướng

Ở đây chúng ta cần phân biệt sự khác giữa hoạt động bề mặt của từng trường hợp Tất cả những kết quả thì tương ứng trực tiếp với hàm lượng chất nhũ hóa được hấp thụ tại bề mặt ngăn cách, hình dạng, độ dày, tính chất lưu biến và sự tương tác của chất nhũ hóa với các thành phần khác nhau trong thực phẩm Những bề mặt liên pha khác nhau trong quá trình sản xuất bánh thể hiện trong Hình 3.17

Những ảnh hưởng này do tác dụng của chúng vào các pha khác nhau trong quá trình sản xuất thực phẩm và kết quả là chúng cải thiện được tính độ đặc, độ nhớt, cấu trúc và hương vị của các sản phẩm nướng Chúng ta cần phân biệt được hoạt động của từng bề mặt khác nhau (hoạt động của từng loại chất nhũ hóa) và những hoạt động đặc biệt đối với các sản phẩm đặc biệt Tất cả những kết quả ảnh hưởng của hầu hết các chất nhũ hóa được hấp thụ trực tiếp tại

bề mặt liên pha phải phù hợp với rào cản khác nhau của từng trường hợp, hình dạng, độ dày, tính lưu biến và sự tương tác của chất nhũ hóa với các thành phần khác trong thực phẩm Các pha khác nhau trong bột được thể hiện ở Hình 3.18

3.3.2.1 TRONG SẢN XUẤT BÁNH MÌ

Bước đầu tiên của sản xuất bánh mì đó chính là chuẩn bị bột nhào Bột nhào bao gồm bột, nước, men, muối và các thành phần khác Nhưng thành phần chính trong công thức bánh là bột, do đó bột sẽ được xem xét đầu tiên

Thành phần trung bình trong bột thông thường theo Auermann and Kosmina được miêu tả như Hình 3.19 Thành phần chính của bột là tinh bột, do đó chúng ta sẽ xem xét sự tương tác giữa tinh bột và DATEM

Tinh bột là một trong các thành phần chính của hạt ngũ cốc Trong hạt lúa mì, nó chiếm 70% trọng lượng khô (nhưng điều này còn phụ thuộc vào loại lúa mì và điều kiện canh tác) vì thế mà chất lượng của tinh bột ảnh hưởng đến cả việc chuẩn bị bột cho việc ứng dụng của chúng và trong quá trình sản xuất các sản phẩm bánh nướng

Tinh bột tồn tại trong hạt ngũ cốc như hạt gằn vào một ma trận protein Đây là những hạt rắn có mức độ tổ chức cao và mang cho mình những tính chất vật lý và hóa học rõ ràng Chúng hình thành trong các tế bào thực vật và tổ chức thành các phân tử amylose và amylopectin Cấu trúc hóa học của chúng được thể hiện trong Hình 3.20

Theo Rotsch tinh bột chịu trách nhiệm về các đặc tính của tinh bột và bánh mì Ông đã dựa vào thực tế là ông có thể làm ra bánh mì mà không có gluten nhưng không phải không có tinh bột và Jongh đã chỉ ra được vai trò của chất nhũ hóa Sự tương tác giữa chất nhũ hóa với tinh bột là rất quan trọng và điều này đã được nghiên cứu và mô tả

Sự giảm khả năng hấp thụ nước và trương nở được xem xét và sự tăng nhiệt độ của quá trình keo hóa cũng xảy ra Một sự xem xét quan trọng đó là sự thoái hóa của tinh bột Các chất nhũ hóa khác nhau ảnh hưởng đến những loại tinh bột khác nhau trong quá trình biến đổi DATEM làm tăng nhiệt độ keo hóa và tối đa hóa độ nhớt của tinh bột, sự ảnh hưởng

được thể hiện trong Hình 3.21 và Hình 3.22 Sự hấp thụ nước của tinh bột thì giảm bởi chất

nhũ hóa trong suốt quá trình gia nhiệt và hiệu quả của chúng không bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của chất béo Một trong những lý do thay đổi tính chất của tinh bột là do việc hình thành phức hợp giữa tinh bột và chất béo hoặc tinh bột và chất nhũ hóa Những phức hợp này có thể tồn tại bên trên bề mặt của tinh bột hoặc là hợp chất giữa tinh bột và chất nhũ hóa Sự hình

thành phức hợp này phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ chất nhũ hóa và cấu trúc vật lý của chúng

Khả năng tạo phức hợp giữa chất nhũ hóa và tinh bột phụ thuộc vào chiều dài của đầu chứa acid béo trong phân tử, chuỗi gồm C–16 và C–18 thì thích hợp cho việc tạo phức Cơ chế tạo phức trong cấu trúc xoắn của tinh bột như sau:

 Không gian rỗng trong cấu trúc xoắn của tinh bột thì khá bất lợi cho tiềm năng năng lượng của nó Nhóm lipophilic nằm bên trong cấu trúc xoắn của tinh bột thì thích hợp nhất để bao trùm các nhóm lipophilic của acid béo Kết quả là hình thành một phức ổn định giữa amylose – chất nhũ hóa, phức hợp này tăng khả năng chống thoái hóa do enzyme Hình 3.23 thể hiện phức hợp giữa tinh bột và chất nhũ hóa

 Chuỗi hydrocacbon của chất nhũ hóa được định hướng trong giai đoạn tinh thể, nó được bao bọc bởi ba vòng xoắn của cấu xoắn tinh bột và không bao gồm nhóm phân cực của chất nhũ hóa Về cơ bản amylopectin không tạo phức dễ dàng như amylose do giảm cấu trúc xoắn Bất kì sự tương tác của amylose với chất nhũ hóa điều xảy ra trên bề mặt tinh bột và thông qua cầu nối hydro

 Tương tác giữa chất nhũ hóa và protein của bột:

 Những nghiên cứu về sự tương tác giữa lipid và protein trong bột có thể được ngoại suy cho chất nhũ hóa Về nguyên tắc, gluten là sản phẩm của phản ứng giữa chất béo và protein trong bột Ở đây đầu ưa béo của bột đóng vai trò như chất nhũ hóa Nhào bột trong quá trình sản xuất bánh mì kết quả là chuyển chất béo trong bột vào trong giai đoạn gluten Tốt hơn là nhào và trộn, hiệu quả cao hơn bởi liên kết của những cực ưa béo vào một phần glutenine Sau khi nướng DATEM có thể chiết xuất từ bánh mì bằng các dung môi phân cực Điều này thể hiện sự tương tác mạnh

mẽ với protein trong bột Phản ứng esters giữa acid béo với protein ở điểm đẳng điện xảy ra mạnh mẽ giống như phản ứng với acid béo tự do Điều này có nghĩa rằng nhóm cacboxyl của chúng không phải là gốc hoạt động chính, bởi vì chủ yếu

là các gốc kị nước sẽ cho kết quả Tất cả các phản ứng sẽ xảy ra mạnh mẽ hơn nếu chúng ta tác dụng cơ học vào Protein được bảo vệ chống lại sự thoái hóa thông qua tương tác với chất béo Mô hình được thể hiện bởi Hình 3.24

 DATEM cung cấp một khả năng rất lớn cho việc hình thành cầu hydro với nhóm amidic của gluten – protein Những gốc kị nước của chất nhũ hó sẽ liên kết với những nhóm bên không phân cực của protein (nhóm ethylen), các chất nhũ hóa sẽ tạo thành một ma trận giữa các phân tử thông qua cầu nối hydro Một vài thử nghiệm khác sử dụng thí nghiệm điện di để chứng minh sự hình thành phức hợp giữ chất nhũ hóa và gluten – protein Những phức hợp này được ổn định bởi những cầu nối hydro và những liên kết kị nước, chúng được thể hiện ở Hình 3.25

 Tương tác giữa chất nhũ hóa và lipid trong bột:

Chất nhũ hóa cạnh tranh với các chất béo có trong nội tại nguyên liệu trong những phản ứng xảy ra trong khối bột nhào Điều này được chứng minh bởi Jacobsberg, khi ông nhào bột với DATEM trong điều kiện không khí chỉ có khí nitơ thì làm giảm đáng kể liên kết của chất

béo (Nguồn: Robert J.Whitehurst Emulsifiers in Food Technology Chapter 4 – Di– acetyltartaric esters of monoglycerides (DATEM) and associated emulsifiers in bread making : 108 – 118)

3.3.2.2 TRONG CÁC SẢN PHẨM BÁNH NƯỚNG

Sử dụng DATEM trong quá trình sản xuất và bảo quản các sản phẩm bánh nướng:

 Ổn định sự mềm mại của ruột bánh (trì hoãn quá trình thoái hóa tinh bột)

 Hiệu suất của bột nhào trong quá trình sản xuất (tăng độ bền của những nguyên liệu thô, chống lại tác dụng cơ học, khả năng bám dính vào các thiết bị sản xuất, khả năng khuấy trộn và lên men)

 Khối lượng tăng sau khi nướng (điều này là thông số khách quan nhất để đo hiệu quả của chất nhũ hóa)

Hoạt động của chất nhũ hóa trong việc sản xuất bánh nướng: việc sử dụng DATEM hoặc phối trộn những chất nhũ hóa khác trong sản xuất bánh nướng đem lại nhiều lợi ích trong quá trình chế biến và bảo quản Những lợi ích quan trọng nhất là:

 Đơn giản hóa việc chuẩn bị bột và sản xuất khối lượng lớn bánh nướng

 Giảm hàm lượng béo của bánh nướng

 Tăng khả năng lên men của bột

 Cải thiện tính chất lưu biến

 Tăng khả năng lấy khí vào khối bánh

 Giảm sự mất nước trong quá trình nướng bánh

 Tăng khối lượng của bánh nướng

 Cải thiện khả năng bền về hình dạng và kích thước của sản phẩm

 Cải thiện được cấu trúc của ruột bánh

 Cải thiện được độ mềm của ruột bánh

 Cải thiện tính chất nhai và hương vị

 Trì hoãn quá trình ôi hư của bánh mì

Việc sử dụng DATEM trong các loại bánh nướng:

 Đối với bánh mì có trái cây (fruit bread), DATEM được sử dụng tối đa với nồng độ 0,5% trên trọng lượng bột, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tạo bột nhào, cải thiện được tính chất cảm quan, làm tăng khối lượng và kéo dài sự tươi của sản phẩm

 Đối với bánh cookies, DATEM được sử dụng với nồng độ 0,75% trên trọng lượng bột, làm kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm

 Marie biscuits, lượng chất béo có thể giảm 20% với việc sử dụng DATEM với nồng độ 0,75% trên trọng lượng bột

 Short dough biscuits, độ dày của bột được tăng lên khi chất nhũ hóa được sử dụng Việc sử dụng DATEM làm giảm hàm lượng chất béo mà gây khó khăn trong quá trình sản xuất bánh biscuits và chúng cung cấp một cấu trúc tốt hơn

 Bột nhão làm bánh với hàm lượng chất béo cao, khối lượng riêng của khối bột thì không bị ảnh hưởng bởi việc sử dụng DATEM Trong trường hợp này, sử dụng ACETEM, LACTEM và polyglycerol hiệu quả hơn Hình 3.26 cho thấy rõ hiệu ứng này Hình 3.24 cung cấp một bản tóm tắt ngắn của tất cả các hiệu ứng dự kiến bởi việc ứng dụng chất nhũ hóa trong việc sản xuất bánh nướng, khởi đầu từ sự pha trộn

bột đến việc bảo quản của các lại bánh nướng Hình 3.27 sự ảnh hưởng của DATEM

đến kích thước sản phẩm (Nguồn: Robert J.Whitehurst Emulsifiers in Food Technology Chapter 4 – Di–acetyltartaric esters of monoglycerides (DATEM) and associated emulsifiers in bread making : 108 – 120)

3.4 POLYGLYCEROL ESTERS (E 475)

Esters polyglycerol là một trong những phụ gia tạo nhũ được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghệ thực phẩm phụ thuộc vào tính amphiphilic (một phân tử có cả tính chất ưa nước và tính chất kị nước) tự nhiên của chúng trong từng loại thực phẩm khác nhau Các esters ( esters giữa acid béo và polyglycerol) thể hiện những tính chất đặc trưng của bề mặt

liên pha do sự tồn tại của một nhóm ưa nước và một nhóm kị nước trong giới hạn cùng phân

tử

3.4.1 CẤU TẠO HÓA HỌC

Polyglycerol đóng vai trò là nhóm ưu nước trong chất nhũ hóa, là chất bao gồm một loạt các nhóm „oligomeric hydroxyethers‟ của glycerol Esters này được hình thành từ việc ngưng

tụ giữa các phân tử glycerol với nhau – phản ứng xảy ra ở điểu kiện nhiệt độ cao, kết quả hình thành liên kết alkoxy giữa các phân tử glycerol, được thể hiện trong hình Hình 3.28 Các esters polyglycerol tương ứng được sản xuất từ polyglycerol và acid béo trong phản ứng trực tiếp của triglyceride và polyglycerol Khả năng phân cực do những thông yếu tố xuất phát trong quá trình trùng hợp glycerol, các loại acid béo esters hóa hoặc mức độ esters hóa ( từ monoesters đến polyesters) Sự đa dạng thì được phản ánh việc sử dụng chất nhũ hóa , được

tìm thấy trong ứng dụng của nhiều sản phẩm khác nhau và trong quy trình kỹ thuật (Nguồn: Robert J.Whitehurst Emulsifiers in Food Technology Chapter 5 – Polyglycerol esters: 125 – 127)

3.4.2 ỨNG DỤNG

3.4.2.1 TRONG SẢN XUẤT BÁNH CAKE

Một ứng dụng quan trọng của của esters polyglycerol là trong bột nhào làm bánh với ít hoặc không có chất béo và dầu, tức là bột dành cho bánh xốp, bánh mì Thụy Sĩ và các loại bánh tương tự có chung nền tảng như trứng, đường, bột hoặc là tinh bột Trong sản xuất các loại bánh cake trên, esters polyglycerol đơn giản hóa quá trình từ hai bước thành một bước

„tất cả trong đánh trộn‟ bột nhào bánh cake Bột nhào sử dụng polyglycerol thì có số lượng lỗ khí nhiều đồng đều hơn so với bột nhào không dùng polyglycerol Với lượng khí nhiều làm cho khối lượng của bột nhào giảm, cùng với đó là sự tăng độ dẻo của bột – điều này sẽ giúp

dễ thao tác hơn Chất nhũ hóa sẽ giúp ổn định bột nhào, bọt sẽ được giữ bên trong lâu hơn Polyglycerol sẽ giúp làm tăng sự tạo bọt, do đó thể tích bánh tăng, cấu trúc bánh mịn và đồng đều, dễ cắt, chất lượng của bánh tăng So với các chất nhũ hóa khác như monoglycerids, các polyglycerol có ưu điểm là giúp ổn định đặc tính của bột nhào, là chất nhũ hóa lý tưởng cho các loại bánh cake

Esters polyglycerol sử dụng trong các loại bánh được đề cập ở trên thì được hình thành từ acid béo bão hòa và nguyên liệu rắn dạng sáp (waxy solid material) thì không thể sử dụng trực tiếp trong một công thức bánh Để làm cho chất nhũ hóa thuận tiện hơn, esters polyglycerol dành riêng cho những sản phẩm nướng thường bán ở thị trường chúng được sản xuất ở dạng paste hoặc dạng bột, do đó có thể sử dụng trực tiếp trong hỗn hợp bánh và trong bột nhào

Ở trường hợp dạng paste, esters polyglycerol được hydrat hóa ở nhiệt độ cao cùng với dung môi như sorbitol dạng syrup có hoặc không propylene glycol Hỗn hợp sau khi được làm lạnh thu được một dạng paste ổn định thì có thể sử dụng trực tiếp trong sản xuất bánh và cùng phối trộn với các thành phần khác

Esters polyglycerol ở dạng bột, sẽ cung cấp một thuận lợi lớn trong việc xử lý và có thể sử dụng trong bột và trộn các loại bánh khô (cake dry – mixes) Esters polyglycerol ở dạng bột thường chứa khoảng 20 – 40% kết hợp với bề mặt chất mang Điều này có thể được sản xuất bằng việc sấy phun hệ nhũ tương O/W được chuẩn bị từ esters polyglycerol và một sự kết hợp với cacbonhydrate, ví dụ như maltodextrin và các protein hòa tan trong nước Protein có thể thu nhận từ sữa hoặc là từ thực vật Một sự thay thế cho chất nhũ hóa sấy phun là sản phẩm mà chất nhũ hóa được thêm vào tinh bột để thu được chất nhũ hóa dạng bột tốt và ổn định Trong trường hợp này, chất nhũ hóa được kết hợp với các hạt tinh bột bằng cách sử