Màng thực phẩm và các ứng dụng của màng

Bảo quản thực phẩm luôn là vấn đề nóng bỏng của mọi thời đại

LỜI MỞ ĐẦU Bảo quản thực phẩm luôn là vấn đề nóng bỏng của mọi thời đại. Quan niệm bảo quản thực phẩm ngày này không chỉ đơn thuần là kéo dài hạn sử dụng mà nó còn bao hàm cả việc duy trì hoặc làm tăng giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan cho một sản phẩm mà vẫn đảm bảo an toàn. Khoa học kỹ thuật phát triển kéo theo công nghệ bảo quản thực phẩm cũng phát triển. Ngày càng có nhiều phương pháp bảo quản ra đời nhằm giải quyết tốt số lượng khổng lồ thực phẩm sản xuất ra hàng ngày. Màng thực phẩm là một trong những phương pháp mới, được áp dụng khá phổ biến trong nhiều năm gần đây. Từ các chất căn bản protein, glucid, lipid, người ta đã ứng dụng khả năng tạo màng của chúng để bảo quản thực phẩm. Phương pháp này có nhiều ưu điểm, tuy nhiên vẫn còn một số hạn chế vì màng thực phẩm có bản chất như là một thực phẩm nên cũng chịu ít nhiều các yếu tố môi trường ảnh hưởng tương tự như các thực phẩm khác. Nội dung dưới đây trình bày các vấn đề xoay quanh về màng thực phẩm và các ứng dụng của màng. 1 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan về màng thực phẩm (Hữu) .5 1.1. Lịch sử của màng 1.2. Yêu cầu về màng 1.3. Ảnh hưởng của màng 1.4. Các thành phần của màng trong thực phẩm 1.5. Kết luận Chương 2: Màng protein và ứng dụng trong thực phẩm (Lệ) 8 2.1. Vai trò 2.2. Bản chất của màng protein 2.3. Cấu tạo của màng 2.3.1. Protein từ động vật 2.3.1.1. Casein (protein từ sữa) 2.3.1.2. Whey Protein (protein từ sữa) 2.3.1.3. Protein thịt 2.3.1.4. Phôi nhũ của trứng 2.3.1.5. Feather keratin (Protein lông, vảy, sừng) 2.3.2. Protein thực vật 2.3.2.1. Protein lúa mì 2.3.2.2. Protein đậu nành 2.3.2.3. Protein Zein 2.3.3.Dung môi 2.3.4 Chất dẻo 2.4. Các phương pháp tạo màng 2.4.1. Đúc dung môi 2.4.2. Phương pháp đùn 2.4.3. Phương pháp kéo sợi tạo màng 2.4.4. Phương pháp tạo màng ăn được 2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của màng 2.5.1. Điều kiện sấy 2.5.2. Liên kết ngang 2.5.3. Enzyme và chất tạo liên kết chéo 2.5.4. Cường độ ion 2.6. Các ứng dụng của màng protein trong thực phẩm 2.6.1. Màng Zein 2.6.2. Gluten và protein đậu nành 2.6.3. Whey( protein từ sữa) 2.6.4. Màng collagen 2 Chương 3: Màng polysaccharide gum và ứng dụng trong thực phẩm (Luận). .21 3.1. Chitosan 3.1.1. Giới thiệu 3.1.2. Nguồn gốc của chitosan 3.1.3. Đặc tính của chitosan 3.1.4. Tác dụng của chitosan 3.1.5. Cách tạo màng bọc chitosan 3.1.6. Ứng dụng của chitosan 3.1.7. Ưu điểm của màng chitosan 3.2. Carageenan 3.2.1. Giới thiệu 3.2.2. Tên gọi khác 3.2.3. Nguồn gốc 3.2.4. Cấu tạo 3.2.5. Phương pháp sản xuất carrageenan trong công nghiệp 3.2.6. Tính chất của carrageenan 3.3. Algenat 3.3.1. Sự tạo gel 3.3.2. Kĩ thuật tạo gel 3.4. Pectin Chương 4: Màng tinh bột và ứng dụng trong thực phẩm (B.Châu) .26 4.1. Cấu trúc tinh bột và tính chất màng tinh bột 4.2. Biến hình tinh bột bằng phương pháp hóa học 4.2.1. Biến hình bằng cách tạo liên kết ngang 4.2.2. Biến hình bằng cách gắn thêm các nhóm thay thế 4.2.3. Biến hình bằng oxi hóa 4.2.4. Biến hình bằng axit 4.2.5. Dextrin và maltodextrin 4.3. Phụ gia tạo màng tinh bột 4.3.1. Polyols 4.3.2. Đường 4.3.3. Maltodextrins 4.3.4. Chất chống dính 4.3.5. Chất giữ ẩm 4.3.6. Lipid 4.3.7. Chất nhũ hoá và chất thấm ướt 4.4. Ứng dụng màng tinh bột trong thực phẩm 4.4.1. Màng cải thiện bề mặt sản phẩm 4.4.2. Màng tạo vị 4.4.3. Màng ngăn oxy 4.4.4. Màng ngăn ẩm 4.4.5. Màng kết dính 4.4.6. Màng ngăn khuẩn 3 Chương 5: Màng lipid và ứng dụng trong thực phẩm (T.Mai) .33 5.1. Phân loại màng 5.1.1Màng bán thấm làm từ chất béo 5.1.2. Màng làm từ sáp (wax) hoặc dầu 5.1.3. Màng bán thấm làm từ axit béo và monoglyceride 5.1.4. Dịch nhũ tương (Emulsion) 5.1.5. Màng hỗn hợp và màng kép 5.2. Những nhân tố ảnh hưởng đến việc tạo màng thực phẩm 5.2.1. Hóa chất tự nhiên và nồng độ các thành phần 5.2.2. Ảnh hưởng của thành phần lipid đến trạng thái vật lý và cấu trúc màng 5.2.3. Ảnh hưởng của cấu trúc màng lên tính năng rào cản 5.2.4. Ảnh hưởng của độ dày lớp màng 5.2.5. Ảnh hưởng của đặc tính của các phân tử thẩm thấu 5.2.6. Ảnh hưởng của Gradient nồng độ nước 5.2.7. Ảnh hưởng của trạng thái vật lý của nước lên chức năng rào cản 5.2.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ 5.3. Ứng dụng của lipid trong việc tạo màng thực phẩm KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MÀNG THỰC PHẨM (Hữu) 1.1. Lòch sử của màng o Màng sáp trên trái cây đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ nhằm ngăn ngừa sự mất độ ẩm và để tạo ra một bề mặt quả bóng cho mụch đích thẩm mỹ . o Ngay từ thế kỷ mười hai,hoa quả họ cam quýt từ miền nam Trung Quốc đã được bảo quản cho Hoàng đế bằng cách đặt chúng trong hộp, đổ sáp nóng chảy trên chúng và gửiû bởi xe lưu động đến miền bắc. Khi đó chất lượng của chúng có sự chọn lọc của những con người sống trong xã hội hiện đại, phương pháp này khá hiệu quả cho việc kéo dài thời gian bảo quản trong thời gian này. o châu âu, có quá trình được gọi là “Larding” - lưu trữ nhiều trái cây trong sáp ong hoặc mỡ cho sau này được tiêu thụ. Quá trình này nó bảo vệ và ngăn chặn sự tổn thất nước , tạo lớp trao đổi khí tự nhiên và kết quả là cho chất lượng thấp hơn. o Sau thế kỷ XV, màng được làm từ da của sữa đậu nành luộc xuất hiện được sử dụng trong Nhật Bản, nó duy trì và nâng cao chất lượng thực phẩm. o Thế kỷ XIX, bằng một sáng chế của Mỹ đã được phát hành cho bảo quản thòt khác nhau của gelatin. Phương pháp bảo quản ban đầu bao gồm: hung khói hoặc đặt các sản phẩm trong các phòng lạnh hoặc trong tầng hầm. Ngày nay đã có nhiều phương pháp hiện đại, bao gồm làm lạnh, lưu trữ không khí kiểm soát, tiệt trùng bằng cả hai tia UV và Gamma được sử dụng để giữ an toàn cho thực phẩm của họ. Tuy nhiên, cho nhiều loại thực phẩm người ta sử dụng màng để bảo quản và duy trì chất lượng tốt hơn. 1.2. Yêu cầu về màng o Bất kỳ loại vật liệu được sử dụng cho enrobing (tức là tráng hoặc bao bì) khác nhau để thực phẩm gia tăng thời hạn sử dụng. o Vật liệu cấu tạo nên màng phải có chấp thuận của cục Quản lý dược và thực phẩm(FDA). o Màng phải phù hợp với thực tiễn sản xuất. o Thời gian an toàn để có thể chấp nhận được hương vò kết cấu sau khi gỡ bỏ môi trường tự nhiên của nó(thời hạn sử dụng của màng). 1.3. Ảnh hưởng của màng o Ngày nay, phương pháp thương mại được sử dụng rộng rãi nhất cho việc bảo quản là tạm lưu trữ ơ’ nhiệt độ thấp(4-8 0 C), đặc biệt đối với 5 thức ăn nhẹ được chế biến. Hạ thấp nhiệt độ thường làm giảm hoạt động enzyme không mong muốn, mặc dù nhiệt độ giảm xuống 0-5 0 C nhưng thực ra có thể dẫn tới gia tăng sự hôhấp, tỷ lệ và sản xuất ethylene. Dưới 0 0 C, tốc độ tăng trưởng của nấm mốc bò ức chế nhưng ngay cả ở nhiệt độ thấp này không hoàn toàn loại bỏ các hoá chất không mong muốn và các phản ứng hoá lý. Ví dụ: trái cây và rau quả có nguồn gốc ở vùng khí hậu nhiệt đới bò ảnh hưởng của không khí lạnh làm cho màng tế bào bò tổn thương ở nhiệt độ 10-12 0 C. Ngoài ra, còn bò ảnh hưởng của một số vi sinh vật chòu lạnh gây bệnh có thể phát triển ngay cả dưới nhiệt độ lạnh. o Theo đó, một số lượng ngày càng cao cho việc nghiên cứu đã được tiến hành trong quá khứ để bọc một số sản phẩm, như vậy làm cho tỷ lệ liên quan của các phần tử trong các quá trình phân huỷ được duy trì ở mức tự nhiên hoặc giảm thiểu. Màng đang được sử dụng cho nhiều mục đích trong vô số các hệ thống thực phẩm, mặc dù thực tế này thực hiện chưa đầy đủ của người tiêu dùng như các bề mặt sáng bóng của một trái táo trong siêu thò không được cung cấp bởi tự nhiên hay trong thuốc y học màng để ngăn chặn sự đổ vỡ hoặc để che vò đắng và hương vò không mong muốn trước khi uống. Ngay cả khoai tây chiên kiểu pháp thường được phủ để cung cấp bảo vệ trong kho lạnh trước khi chiên, kiểm soát các khoan lỗ nứơc trước khi chiên, chống sự khô héo v.v. Khi đó sử dụng để hạn chế sự hấp thụ dầu và chất béo trong khi chiên. Trong rau quả người ta thường hay sử dụng màng để ngăn chặn các phản ứng sinh lý, các phản ứng hoá nâu bởi enzyme polyphenol oxidase, chống lại sự mất nước, hay tỷ lệ hao hụt các thành phần dinh dưỡngv.v…. 1.4. Các thành phần của màng trong thực phẩm  Các thành phần chính của màng là protein, cacbonhydrat và lipid. Như một quy luật chung: chất béo được sử dụng để giảm sự truyền nước, polysaccharide được sử dụng để kiểm soát oxy và các truyền dẫn khú khác, trong khi đó protein được sử dụng để ổn đònh cấu trúc.  Màng protein: o Màng được tạo ra từ các nguồn protein khác nhau như ngô, sữa, đậu nành, luá mì. Màng này bò tiêu huỷ ở nhiệt độ của miệng. Khi lựa chọn protein làm màng nên xem xét mở rộng không chỉ là chọn protein chức năng và tình trạng an toàn mà điều quan trọng là một số đông người bò dò ứng với protein. o Ví dụ: collagen có thể ép đùn cho hình dạng mong muốn như một vỏ bọc cho các liên kết xúc xích,và collagen thay thế cho vật liệu truyền thống(có nguồn gốc từ ruột động vật) do nó dễ sản xuất. Nhìn chung, giá trò của các protein như là các rào cản độ ẩm thấp 6 và cũng không kiểm soát đầy đủ việc vận chuyển oxy, C0 2 và các loại khí quan trọng đối với sự ổn đònh các loại thực phẩm khác nhau, lợi thế lớn nhất của nó là sự ổn đònh cấu trúc (là giữ hình thức cần thiết cho sản phẩm) như vỏ xúc xích. Việc tạo màng protein phụ thuộc vào độ pH.  Màng polysaccharide: o Gồm alginate, carrageenan, cellulose và các dẫn xuất, dextrin, pectin và tinh bộtv.v . Hầu hết các polysaccharide có bản chất ưa nước, một số polysaccharide như các dẫn xuất cellulose dẫn nước thấp hơn tỷ lệ trung bình polysaccharide và kém hiệu quả hơn so với sáp. Thuận lợi chính của màng này là ổn đònh cấu trúc của nó, khả năng làm chậm sự trao đổi oxy, nó không có tác dụng trao đổi nước. Ví dụ :màng alginate có thể bảo vệ thực phẩm từ quá trình oxy hoá lipid và mùi hôi ban đầu  Màng lipid : o Các loại sáp và chất béo là những màng cổ nhất được biết đến. Trong hầu hết các loại sáp có nguồn gốc tự nhiên, monoglyceride acetyl hoá tổng hợp có đặc tính tương tự và được sử dụng với sự cho phép của FDA trong các màng đựơc sử dụng trong thòt, cá và gia cầm. Ban đầu, lớp phủ lipid đã được áp dụng bằng cách đơn giản đổ paraffin nóng chảy hoặc sáp trên trái cây họ cam quýt. Quá trình này dần dần nhường chỗ cho lớp chất liệu dày phủ trên mặt bằng cách áp dụng số lượng nhỏ sáp khác nhau thông qua nhúng hoặc phun. Lớp bề mặt kỵ nước bề mặt trái cây nó bảo vệ chống lại sự hư hỏng trong quá trình vận chuyển. 1.5. Kết luận  Tuỳ vào các yêu cầu cụ thể và chi tiết kỹ thuật hàng rào sản phẩm thực phẩm sẽ xác đònh loại màng thích hợp cho trường hợp đó. Cũng như sản phẩm có độ ẩm cao cần lớp mỡ để ngăn ngừa sự mất nước ,để ngăn ngừa sự đổi màu thì cần một lớp màng chắn thành phần oxyv.v… Vì vậy, nhiều lớp màng sẽ cần phải tạo từ nhiều vật liệu tổng hợp với nhiều thuộc tính.  Màng cần có các đặc điểm sau:  Thành phần không có độc hại, dò ứng và dễ tiêu hoá.  Cung cấp sự ổn đònh cấu trúc và ngăn ngừa trong quá trình giao thông vận chuyển.  Có độ bám dính tốt với bề mặt thực phẩm.  Kiểm soát độ ẩm bean trong và ngoài như mong muốn.  Cung cấp các bề mặt sinh hoá và ổn đònh trong khi chống lại sự nhiễm của vi khuẩn, các loại sâu… 7  Ngăn ngừa sự mất mát, sự hấp thu các của các thành phần ổn đònh hương thơ, hương vò, dinh dưỡng và đặc tính cảm quan cho sự chấp nhận của người tiêu dùng.  Cung cấp bán thấm để duy trì trạng thái cân bằng nội bộ các khí tham gia hô hấp hiếu khí và kỵ khí.  Dễ sản xuất và hiệu quả kinh tế cao. 8 Chương 2 MÀNG PROTEIN VÀ ỨNG D ỤNG TRONG THỰC PHẨM (Lệ) 2.1. Vai trò Trong bối cảnh ngày càng tăng các vấn đề về vệ sinh an toàn thực phẩm đặc biệt là việc sử dụng những hóa chất không được phép và không rõ nguồn gốc để kéo dài thời gian thương mại của nông sản đã và đang gây áp lực cho toàn xã hội thì việc nghiên cứu và sử dụng những vật liệu có nguồn gốc thực phẩm và công nghệ để sử dụng lầ rất cần thiết và đặc biệt quan tâm. Màng Protein nhằm ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật, sự thoát hơi nước…kéo dài thời gian bảo quản. 2.2. Bản chất của màng protein Tạo màng là kết quả của quá trình tương tác giữa các chuỗi protein thông qua các tương tác điện, liên kết hydro, lực liên kết van der waals, liên kết cộng hóa trị, cầu nối disulfua…Các protein có khả năng tạo màng khi trong cấu trúc của nó có các tính chất trên. Protein có khả năng tạo màng khi thành phần của nó có chứa các acid amin sau: 9 10 [...]... tạo của màng Màng bọc thực phẩm và màng phủ thực phẩm được tạo ra từ ba thành phần chính: Protein, chất dẻo và dung môi Tính chất của màng phụ thuộc vào các đặc tính của Protein, các acid amin cấu tạo, thế của Protein hoặc chất dẻo, hydrophobicity/hydrophilicity, pi, kích cỡ phân tử, hình dạng các chất… Bảng thành phần acid amin 2.1 (mol%) của một số protein được sử dụng để làm màng bọc thực phẩm và màng. .. vị dính vào tay Trong các sản phẩm bánh mì người ta cũng dùng màng kết dính để đính mè và các hạt khác lên bề mặt 4.4.6 Màng ngăn khuẩn Màng tinh bột có thể cản trở sự phát triển của vi sinh vật trên bề mặt thực phẩm Việc giới hạn được sự phát triển của vi khuẩn quyết định hạn sử dụng của thực phẩm Nếu trên màng xuất hiện lỗ nhỏ thì đó là trở ngại lớn cho thực phẩm 32 Chương 5 MÀNG LIPID VÀ ỨNG D ỤNG... khác Bằng cách tạo màng ngăn giữa oxy không khí và thực phẩm thì có thể kéo dài hạn sử dụng Màng này rất có ý nghĩa đối với các thực phẩm có hàm lượng dầu cao Vì các thực phẩm này dễ bị ôi do oxy hóa và làm rút ngắn hạn sử dụng Đối với các sản phẩm có màu và mùi tan trong chất béo cũng sẽ được hạn chế mất mát khi có màng ngăn oxy vì các màu mùi này dễ bị oxy hóa 4.4.4 Màng ngăn ẩm Các polyme tan trong... sản phẩm; một loại có vị tương phản với sản phẩm, tạo cảm giác mới lạ cho sản phẩm Nếu màng được ứng dụng để kéo dài hạn sử dụng thì màng tạo vị sẽ nhanh chóng giải phóng mùi vị khi thực phẩm được đưa vào miệng Ứng dụng này thường được ứng dụng trong sản xuất dược nhằm che đậy những vị không mong muốn 4.4.3 Màng ngăn oxy Về đặc tính ngăn oxy, màng tinh bột có thể sánh ngang với các màng khác Bằng cách... pháp phun màng phủ được sử dụng nhiều để tạo thành lớp phủ thực phẩm, có khả năng sử dụng nhiều ứng dụng Phương pháp phun tạo màng thường được sử dụng khi bề mặt cần tạo màng phải lớn Nhúng là phương pháp tạo màng thích hợp cho việc tạo màng lương thực 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của màng Trong tất cả các phương pháp tạo màng protein, lớp phủ thì phương pháp đúc thường được sử dụng nhất... tổng hợp và tự nhiên đều được tổ chức thuốc và thực phẩm Hoa kỳ cho phép sử dụng như là một chất phụ gia thực phẩm sau khi vượt qua một vài chỉ tiêu nhất định về khả năng hấp thụ tia cực tím và trọng lượng phân tử Màng chống tác dụng của nấm, hạn chế sự hô hấp sự chin, sự bốc hơi của quả Màng sáp thường gồm các chất tạo màng, chất diệt nấm và các chất phụ khác Ở Ấn Độ, người ta đã dùng có kết quả các chất... dụng tạo gel của pectin được sử dụng chủ yếu trong các sản phẩm mứt trái cây và mứt đông 25 Chương 4 MÀNG TINH BỘT VÀ ỨNG D ỤNG TRONG THỰC PHẨM (B.Châu) 4.1 Cấu trúc tinh bột và tính chất màng tinh bột Tinh bột là polysaccharide có nhiều trong ngũ cốc, các hạt họ đậu, các loại củ và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm Tinh bột bao gồm hai thành phần là amylose và amylopectin Amylose có cấu... nhớt của bột nhão thấp và sản phẩm sau chế biến – làm nguội đạt độ cứng mong muốn Thường được dùng trong các sản phẩm kẹo dẻo, các sản phẩm snack sản xuất theo phương pháp ép đùn, ngũ cốc Thực nghiệm cho thấy dextrin và maltodextrin có độ dài mạch ngắn nên cấu trúc màng tốt so với màng tinh bột nguyên thủy 4.2.5 Dextrin và maltodextrin Dextrin thường được ứng dụng làm màng bao trong sản xuất dược và. .. maltodextrins Tùy thuộc vào tính chất màng mong muốn mà lựa chọn mức độ DE phù hợp 4.3.4 Chất chống dính Khi thêm các chất chống dính vào dung dịch tạo màng sẽ làm giảm độ dính của màng Các chất chống dính thường dùng là polysorbates, lecithin và các chất hoạt động bề mặt Lý do làm giảm độ dính của màng là để các lớp màng không dính sát vào nhau Khi bổ sung các chất hoạt động bề mặt, một lượng nhỏ các hạt không... hoạt và độ thấm của màng Một số nhà nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu để đánh giá hiệu quả khác nhau của chất dẻo trong màng bọc dựa trên protein, và mô hình thực nghiệm để mô tả các quan sát hiện tượng sử dụng một phiên bản sửa đổi của Gordon Taylor như sau : Gordon-Taylor phương trình Phương trình được áp dụng để xác định tác dụng của glycerol, propylene glycol, và sorbitol vào khả năng tạo màng của